生物化学 蛋白质的生物合成

1、2022-5-31 第七章生物氧化第七章生物氧化 3 . 10绪论绪论 第一章糖类的化学第一章糖类的化学 2 . 3 第二章脂质化学第二章脂质化学 2 . 4 第三章蛋白质化学第三章蛋白质化学 2 . 5 第四章第四章 核酸化学核酸化学 2 . 6 维生素、辅酶、激素维生素、辅酶、激素 3 . 8、9 第八章糖代谢第八章糖代谢 3 . 11、12 第九章第九章 脂代谢脂代谢 3 . 13 第五章酶化学第五章酶化学 3 . 7 第十章蛋氨代谢第十章蛋氨代谢 3 . 14 第第 11 章章 核酸代谢核酸代谢4. 16、17 第第 12 章蛋白质合成章蛋白质合成 4 . 18 第第 13 章章 代谢

2、调控代谢调控 3.15, 4.191 . 1、2 ； 4. 20 ； 5 . 21 5 . 23 （未讲的，自看）（未讲的，自看） 第十二章第十二章 4 . 18 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 The Biosynthesis of protein 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成第三节第三节 蛋白质定位蛋白质定位 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成DNARNA蛋白质蛋白质逆转录逆转录翻译翻译转录转录复制复制复制复制？ 1. 1. 中心法则：生物界遗传信

3、息的传递方向。中心法则：生物界遗传信息的传递方向。生物性状生物性状 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成2. 2. mRNAmRNA与遗传密码与遗传密码 蛋白质是由蛋白质是由2020种氨基酸组成的，不同的蛋白质中氨种氨基酸组成的，不同的蛋白质中氨基酸排列顺序不同，这种排列顺序是由基因基酸排列顺序不同，这种排列顺序是由基因(DNA)(DNA)中中的碱基顺序决定的。的碱基顺序决定的。 基因的遗传信息在转录过程中从基因的遗传信息在转录过程中从DNADNA转移到转移到mRNAmRNA，由由mR

4、NAmRNA将遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺序的过程将遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺序的过程称翻译。称翻译。即蛋白质的生物合成过程。即蛋白质的生物合成过程。 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成2.1 2.1 mRNAmRNA 原核细胞原核细胞每个每个mRNAmRNA分子常带有多个功能相关蛋白质的编分子常带有多个功能相关蛋白质的编码信息，以一种码信息，以一种多顺反子多顺反子的形式排列，在翻译过程中可同的形式排列，在翻译过程中可同时合成几种蛋白质；时合成几种蛋白质； 真核细胞真核细胞每个

5、每个mRNAmRNA一般只带一种蛋白质编码信息，一般只带一种蛋白质编码信息，是是单顺反子的形式。单顺反子的形式。2. 22. 2遗传密码（遗传密码（Genetic codeGenetic code）: : mRNAmRNA中蕴藏遗传信息的中蕴藏遗传信息的( (核苷酸三联体核苷酸三联体) )碱基顺序称为碱基顺序称为遗传密码遗传密码。 mRNAmRNA分子上以分子上以5353方向，从方向，从AUGAUG开始每三个连续的开始每三个连续的核苷酸（三联体）组成一个密码子核苷酸（三联体）组成一个密码子( (codoncodon) ) 。 mRNAmRNA中的中的4 4种碱基可以组成种碱基可以组成6464种

6、密码子。这些密码代表种密码子。这些密码代表了了2020种氨基酸，同时决定了翻译过程的起始与终止位置。种氨基酸，同时决定了翻译过程的起始与终止位置。 每种氨基酸至少有一种密码子，最多的有每种氨基酸至少有一种密码子，最多的有6 6种密码子。种密码子。通过遗传学和生物化学实验，通过遗传学和生物化学实验，19661966年编排出了遗传密码字年编排出了遗传密码字典。典。 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成 简并性主要是因密码子第简并性主要是因密码子第3 3个碱基发生摆动现象形成的。个碱基发生摆动现象形成的。密码子的专一性主要由前两个碱基决定，这对保证物种稳密码子的专

7、一性主要由前两个碱基决定，这对保证物种稳定性有一定意义。但并不是所有的简并性都是前两个核苷定性有一定意义。但并不是所有的简并性都是前两个核苷酸相同。如酸相同。如GCUGCU，GCCGCC，GCAGCA，GCGGCG都代表都代表AlaAla。 MetMet和和TrpTrp只有只有1 1个密码子，其它氨基酸均有个密码子，其它氨基酸均有2 2个以上密个以上密码子，如码子，如ArgArg有有6 6个密码子。个密码子。2. 3 2. 3 遗传密码的基本性质遗传密码的基本性质 方向性方向性: : 密码子的阅读方向和他们在密码子的阅读方向和他们在mRNAmRNA上的方向上的方向 一致，从一致，从5353；

8、简并性简并性(degeneracy):(degeneracy):一种氨基酸有几个密码子的现一种氨基酸有几个密码子的现 象称为密码子的简并性；象称为密码子的简并性；通用性：所有生物的遗传密码子都相同。通用性：所有生物的遗传密码子都相同。 （真核线粒（真核线粒体的密码子有例外）；体的密码子有例外）； 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成读码的连续性：因此从起始码读码的连续性：因此从起始码AUGAUG开始，三个碱基代开始，三个碱基代表一个氨基酸，从表一个氨基酸，从mRNAmRNA的的5353方向构成一个连续方向构成一个连续的读框，直至终止码的读框，直至终止码UAA

9、UAA、UAGUAG、UGAUGA。 如果在读框中间插入或缺失一个碱基就会造成移码如果在读框中间插入或缺失一个碱基就会造成移码突变，引起突变位点下游氨基排列的错误。突变，引起突变位点下游氨基排列的错误。 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成起始密码子和终止密码子：起始密码子和终止密码子：起始密码子：起始密码子：AUG AUG ，也是，也是MetMet（或者（或者fMetfMet）的密码子。）的密码子。 原核和真核生物肽链合成的第一个氨基酸都是原核和真核生物肽链合成的第一个氨基酸都是MetMet（或者（或者fMetfMet）；少数细菌中也用）；少数细菌中也用G

10、UGGUG做为起始码（起做为起始码（起始位点编码始位点编码fMetfMet，密码表中编码，密码表中编码ValVal）；真核生物偶）；真核生物偶尔也用尔也用CUGCUG作起始蛋氨酸的密码。作起始蛋氨酸的密码。终止密码子：终止密码子：UAAUAA，UAGUAG，UGAUGA，是肽链合成的终止密，是肽链合成的终止密码，不代表任何氨基酸，也称无意义密码子。码，不代表任何氨基酸，也称无意义密码子。 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成密码与反密码子的相互识别密码与反密码子的相互识别变偶性：变偶性： 密码子的专一性主要取决于前两位碱基，第三位密码子的专一性主要取决于前两

11、位碱基，第三位碱基可以有一定程度的摆动。碱基可以有一定程度的摆动。 一般是反密码子的一般是反密码子的5-5-端碱基与密码子的端碱基与密码子的3-3-端端碱基非正规配对，但能使正确的氨基酸进入非正确的碱基非正规配对，但能使正确的氨基酸进入非正确的密码子的现象称为变偶性。密码子的现象称为变偶性。 Crick(1966)Crick(1966)提出了提出了“摆动（变偶）假说摆动（变偶）假说” ” 解释了解释了此现象。此现象。 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成“摆动假说摆动假说”认为：碱认为：碱基间除标基间除标准配对外，准配对外，还可以有还可以有非标准的非标准的配

12、对。配对。 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成 密码子第密码子第1 1、2 2碱基必需按标准配对，第碱基必需按标准配对，第3 3碱基的配碱基的配对可以有一定灵活性，但不是任意组合对可以有一定灵活性，但不是任意组合 反密码与密码碱基配对时的摇摆现象反密码与密码碱基配对时的摇摆现象反密码第反密码第1位碱基位碱基ACGU1密码第密码第3位碱基位碱基UGC，UA，GA，C，U 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成3. 3. tRNAtRNA的结构与功能的结构与功能 在蛋白质生物合成过程中，在蛋白质生物合成过程中，tRNAtRNA

13、主要起转运氨基主要起转运氨基酸的作用。酸的作用。由于由于tRNAtRNA分子的同工性，细胞内分子的同工性，细胞内tRNAtRNA的种的种类类(40(40多种多种) )比氨基酸的种类多。比氨基酸的种类多。 tRNA tRNA的活性位点有：的活性位点有： 33端端CCACCA上有氨基酸接受位点；上有氨基酸接受位点； 识别氨酰识别氨酰- -tRNAtRNA合成酶的位点；合成酶的位点； 核糖体识别位点；核糖体识别位点； 反密码子位点；反密码子位点； 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 绝大多数氨基酸需要一种以上的绝大多数氨基酸需要一种以上的tRNAtRNA作为转运工具。作为转运工具。 原核生物

14、蛋氨酸有两种原核生物蛋氨酸有两种tRNAtRNA: :一种携带甲酰蛋氨酸参与一种携带甲酰蛋氨酸参与蛋白质合成的起始蛋白质合成的起始tRNAtRNAf ffMetfMet ，一种把蛋氨酸运到肽链中，一种把蛋氨酸运到肽链中间间tRNAtRNAm mMetMet 。4. 4. rRNArRNA和核糖体和核糖体 核糖体核糖体(ribosome(ribosome，核蛋白体）是由，核蛋白体）是由rRNArRNA和蛋白质组成和蛋白质组成的亚细胞颗粒，位于胞浆内。的亚细胞颗粒，位于胞浆内。 一类核糖体附着于粗面内质网，参与分泌性蛋白质的一类核糖体附着于粗面内质网，参与分泌性蛋白质的合成，另一类游离于胞浆，参与

15、细胞固有蛋白质的合成。合成，另一类游离于胞浆，参与细胞固有蛋白质的合成。 在一个生长旺盛的细菌中大约有在一个生长旺盛的细菌中大约有2000020000个核糖体，其个核糖体，其中蛋白质占细胞总蛋白质的中蛋白质占细胞总蛋白质的10%10%，RNARNA占细胞总占细胞总RNARNA的的80%80%。 核糖体有大、小两个亚基。在原核细胞和真核细胞中核糖体有大、小两个亚基。在原核细胞和真核细胞中核糖体的组成不同。核糖体的组成不同。 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系4.14.1核糖体的组成核糖体的组成 核糖体的组分包括核糖体的组分包括rRNArRNA和蛋白质。和蛋白质。 第一节第一节 蛋白质合成

16、体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成4.2 4.2 核糖体的结构核糖体的结构核糖体的颗粒的大小和形状核糖体的颗粒的大小和形状 30S30S亚基的大小为亚基的大小为5.55.5222222nm22nm，小亚基是一扁，小亚基是一扁平不对称颗粒，由头和体组成，分别占小亚基的平不对称颗粒，由头和体组成，分别占小亚基的1/31/3和和2/32/3。在头和体之间的部分是颈，并有。在头和体之间的部分是颈，并有1-21-2个突起称个突起称为叶或平台。为叶或平台。 50S50S亚基为亚基为11.511.5232323nm23nm，呈三叶半球形。，呈三叶半球形。RNARNA和蛋白质的分布相对集中，和蛋

17、白质的分布相对集中，RNARNA主要定位于核糖体中主要定位于核糖体中央，蛋白质在颗粒外围。央，蛋白质在颗粒外围。 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成4.3 4.3 核糖体的结合位点核糖体的结合位点 rRNArRNA与蛋白质共同构成的核糖体功能区是核糖体表现功与蛋白质共同构成的核糖体功能区是核糖体表现功能的重要部位。能的重要部位。 mRNAmRNA结合位点：位于结合位点：位于30s30s小亚基头部，负责与小亚基头部，负责与mRNAmRNA的结的结合，合，特别是特别是1616srRNAsrRNA的的3-3-端与端与mRNAmRNA的的AUGAUG之前的一段序列

18、之前的一段序列互补是这种结合必不可少的；互补是这种结合必不可少的；A A位点：（位点：（Aminoacyl-tRNAAminoacyl-tRNA site site）: :氨基酰氨基酰- -tRNA tRNA 位或位或受位。受位。是结合新进入的氨基酰是结合新进入的氨基酰- -tRNA tRNA 的位置的位置, ,它大部分位它大部分位于大亚基而小部分位于小亚基；于大亚基而小部分位于小亚基； P P位点：（位点：（peptidyl-tRNApeptidyl-tRNA site site）：肽酰基）：肽酰基- -tRNAtRNA位或位或给位。是结合起始给位。是结合起始 tRNA tRNA 并向并向A

19、 A位给出肽酰基位给出肽酰基- -的位置。的位置。它它大部分位于小亚基，小部分位于大亚基；大部分位于小亚基，小部分位于大亚基； 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系 蛋白质生物合成蛋白质生物合成转肽酶活性部位：位于转肽酶活性部位：位于P P位和位和A A位的连接处。位的连接处。 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成1.1.蛋白质的生物合成（翻译、转译蛋白质的生物合成（翻译、转译TranslationTranslation） ： 把把mRNAmRNA分子中碱基排列顺序转变为蛋白质中的氨基分子中碱基排列顺

20、序转变为蛋白质中的氨基酸排列顺序的过程。酸排列顺序的过程。 （下以原核为例）（下以原核为例） 参与蛋白质生物合成的成份至少有参与蛋白质生物合成的成份至少有200200种，主要由种，主要由mRNAmRNA、tRNAtRNA、核糖体以及有关的酶和蛋白因子组成。、核糖体以及有关的酶和蛋白因子组成。 氨基酸在核糖体上缩合成多肽链是通过核糖体循氨基酸在核糖体上缩合成多肽链是通过核糖体循环 而 实 现 的 。环 而 实 现 的 。 此 循 环 可 分 为 肽 链 合 成 的此 循 环 可 分 为 肽 链 合 成 的 起 始起 始(initiation)(initiation)，肽链的，肽链的延伸延伸(el

21、ongation)(elongation)和肽链合成和肽链合成的的终止终止(termination)(termination)三个过程。三个过程。 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成1.1 1.1 氨基酸的激活与氨酰氨基酸的激活与氨酰- -tRNAtRNA的合成的合成 在蛋白质生物合成中，各种氨基酸在参入肽链之前在蛋白质生物合成中，各种氨基酸在参入肽链之前必须先经活化，然后再由其特异的必须先经活化，然后再由其特异的tRNAtRNA携带至核糖体携带至核糖体上，才能以上，才能以mRNAmRNA为模板缩合成肽链。为模板缩合成肽链。氨基酸的活化反应氨基酸的活化

22、反应 利用利用ATPATP供能，在氨基酸羧基上进行活化，形成氨供能，在氨基酸羧基上进行活化，形成氨基酰基酰-AMP-AMP，再将氨基酰转移到特异，再将氨基酰转移到特异tRNAtRNA的氨基酸臂上。的氨基酸臂上。 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成1.2 1.2 肽链合成的起始肽链合成的起始起始密码子的识别和三元复合物起始密码子的识别和三元复合物( (trimertrimer complex) com

23、plex)的形成：的形成： 在起始因子在起始因子3(IF3)3(IF3)介导和介导和IF-1IF-1促进下，核糖体促进下，核糖体30S30S小亚基附着于小亚基附着于mRNAmRNA的起始信号部位，形成的起始信号部位，形成IF3-30SIF3-30S亚基亚基- -mRNAmRNA三元复合物。三元复合物。 mRNAmRNA上位于上位于AUGAUG的上游的上游813813个核苷酸处有一短的个核苷酸处有一短的SDSD序列（序列（Shine-DalgarnoShine-Dalgarno，核糖体结合序列），它与，核糖体结合序列），它与30S30S小亚基小亚基1616S rRNAS rRNA的的33端部分序

24、列互补，是核糖体端部分序列互补，是核糖体结合位点。结合位点。 SDSD序列可使核糖体选择序列可使核糖体选择mRNAmRNA上上AUGAUG的正确位置起始的正确位置起始肽链合成。肽链合成。 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成30S30S前起始复合物的形成前起始复合物的形成 在在IF1 IF2 GTPIF1 IF2 GTP作用下，作用下， fMet-tRNAfMet-tRNA MetMet与与mRNAmRNA分子中分子中的起始密码子的起始密码子(AUG(AUG或或GUG)GUG)相结合（密码子与反密码子反相结合（密码子与反密码子反应）。同时应）。同时IF3

25、IF3从三元复合物脱落，形成从三元复合物脱落，形成30S30S前起始复合物：前起始复合物： IF1 -IF2-30SIF1 -IF2-30S亚基亚基-mRNA-fMet-tRNA-mRNA-fMet-tRNAMetMet复合物。复合物。IF3IF3解离解离 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成70S70S起始复合起始复合物形成物形成 50S50S亚基与亚基与30S30S前起始复合物前起始复合物结合，同时结合，同时IF1 IF1 IF2IF2脱落，形成脱落，形成70S70S起始复合物：起始复合物：30S30S亚基亚基-mRNA-mRNA-50S50S亚基亚

26、基-fMet-fMet-tRNAtRNAMetMet复合物。复合物。 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成 此时此时fMet-tRNAfMet-tRNA Met Met占据着占据着50S50S亚基的亚基的P P位，而位，而50S50S的的A A位暂空，有待于对应位暂空，有待于对应mRNAmRNA中第二个密码的相应氨中第二个密码的相应氨酰酰- -tRNAtRNA进入，从而进入延长阶段。进入，从而进入延长阶段。 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生

27、物合成1.3 1.3 肽链的延长：肽链的延长： 进位、肽键形成、脱落、移位等过程。进位、肽键形成、脱落、移位等过程。 肽链合成的延长需两种延长因子肽链合成的延长需两种延长因子(Elongation (Elongation factorfactor，EFEF）EF-TEF-T和和EF-GEF-G以及以及GTPGTP供能。供能。进位进位 在在GTPGTP、EF-TEF-T等参与下，新的氨酰等参与下，新的氨酰- -tRNAtRNA进入进入50S50S大大亚基亚基A A位，并与位，并与mRNAmRNA分子上相应的密码子结合。分子上相应的密码子结合。 结合在结合在mRNAmRNA上的上的fMet-tRN

28、AfMet-tRNAMetMet（或肽酰（或肽酰- -tRNAtRNA ）占）占据着据着P P位点，新进入的氨酰位点，新进入的氨酰- -tRNAtRNA则结合到则结合到A A位点，并位点，并与与mRNAmRNA上第二个密码子结合。上第二个密码子结合。肽键形成肽键形成 在大亚基上肽酰转移酶催化下在大亚基上肽酰转移酶催化下，P P位点上位点上tRNAtRNA携带的携带的甲酰蛋氨酰基甲酰蛋氨酰基( (或肽酰基或肽酰基) )转移给转移给A A位上新进入的氨基酰位上新进入的氨基酰- -tRNAtRNA的氨基酸，即的氨基酸，即P P位上的氨基酸位上的氨基酸( (或肽的或肽的33端氨基酸端氨基酸) )的的-

29、COOH-COOH基，与基，与A A位上的氨基酸的位上的氨基酸的-NH-NH2 2基形成肽链。基形成肽链。 在在P P位点上的位点上的tRNAtRNA成为无负载的成为无负载的tRNAtRNA，而，而A A位上的位上的tRNAtRNA负载着二肽酰基（或多肽酰基）。负载着二肽酰基（或多肽酰基）。移位移位 在在EF-GEF-G和和GTPGTP的作用下，的作用下，核糖体沿核糖体沿mRNAmRNA链链(53) (53) 移动相当于一个密码子的距离，使下一个密码子能准确移动相当于一个密码子的距离，使下一个密码子能准确定位于定位于A A位点。位点。 原来处于原来处于A A位点上的二肽酰位点上的二肽酰tRNA

30、tRNA转移到转移到P P位点上，空出位点上，空出A A位点。位点。 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成 随后再依次进位、肽键形成、脱落和移位进行下随后再依次进位、肽键形成、脱落和移位进行下一循环。延长过程每重复一次，肽链延伸一个氨基酸一循环。延长过程每重复一次，肽链延伸一个氨基酸残基。多次重复使肽链增长到必要的长度。残基。多次重复使肽链增长到必要的长度。 肽链的延伸是从肽链的延伸是从N N端开始的。端开始的。 1.4 1.4 肽链合成的终止与释放肽链合成的终止与释放 终止因子终止因子 (RF(RF， releasing factorreleasing

31、 factor，释放因子，释放因子) ) ：识别识别mRNAmRNA链上终止密码子，使肽链释放，核糖体解聚，链上终止密码子，使肽链释放，核糖体解聚，肽链的合成终止；肽链的合成终止； 当当mRNAmRNA上肽链合成终止密码子出现在核糖上肽链合成终止密码子出现在核糖体的体的A A位点上。终止因子（位点上。终止因子（RFRF）可识别终可识别终止密码子，并在止密码子，并在A A位点上与终止密码子相结位点上与终止密码子相结合，从而阻止肽链的继续延伸。合，从而阻止肽链的继续延伸。终止因子可使核糖体终止因子可使核糖体P P位点上的肽酰转移位点上的肽酰转移酶发生变构，酶活性从转肽作用变为水解作酶发生变构，酶活

32、性从转肽作用变为水解作用，使用，使tRNAtRNA所携带的多肽链与所携带的多肽链与tRNAtRNA之间的酯之间的酯键被水解切断，多肽链从核糖体及键被水解切断，多肽链从核糖体及tRNAtRNA释放释放出来。出来。 核糖体与核糖体与mRNA分离；在核糖体分离；在核糖体P位上的位上的tRNA和和A位上的位上的RF脱落。脱落。 在在IF3的参与下，与的参与下，与mRNA分离的核糖体分离的核糖体又分离为大小两个亚基，可重新投入另一条又分离为大小两个亚基，可重新投入另一条肽链的合成过程。肽链的合成过程。 1.5 1.5 多核糖体多核糖体: : 一条一条mRNAmRNA链上同时与多个核糖体的结合体。链上同时

33、与多个核糖体的结合体。两个核糖体两个核糖体之间有一定的长度裸露的之间有一定的长度裸露的mRNAmRNA链间隔，多核糖体可在一条链间隔，多核糖体可在一条mRNAmRNA链上同时合成几条多肽链。链上同时合成几条多肽链。 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成1.6 1.6 真核生物蛋白质的生物合成真核生物蛋白质的生物合成 真核细胞的蛋白质生物合成过程和原核细胞基本类真核细胞的蛋白质生物合成过程和原核细胞基本类似。似。 但参与真核蛋白质生物合成的核糖体结构、大小、但参与真核蛋白质生物合

34、成的核糖体结构、大小、组成和组成和mRNAmRNA的结构等不同，特别是真核细胞蛋白质合的结构等不同，特别是真核细胞蛋白质合成的起始步骤更复杂。已发现的真核起始因子有近成的起始步骤更复杂。已发现的真核起始因子有近1010种（种（eukaryote Initiation factor, eIFeukaryote Initiation factor, eIF） 2. 肽链合成后的加工肽链合成后的加工 mRNA翻译的多肽大多数为无功能的初级产物，需经折叠、修饰、翻译的多肽大多数为无功能的初级产物，需经折叠、修饰、剪切等加工过程后才具有活性。剪切等加工过程后才具有活性。（原核的有些蛋白质要分泌到细胞（原

35、核的有些蛋白质要分泌到细胞外，真核的许多蛋白质要易位到细胞器或胞液中。）外，真核的许多蛋白质要易位到细胞器或胞液中。）2. 1 蛋白质的修饰蛋白质的修饰（一般伴随着肽链合成的进行，与蛋白质的折叠、（一般伴随着肽链合成的进行，与蛋白质的折叠、易位、分泌有关。易位、分泌有关。 ）多肽链的修饰包括：多肽链的修饰包括：残基切除残基切除（ N-端的端的Met（fMet）等残基，以及）等残基，以及C-端的某些残基）；端的某些残基）；剪接剪接（某些多肽链需经过一定剪接）；（某些多肽链需经过一定剪接）；氨基酸侧链的修饰氨基酸侧链的修饰（二硫键形成、磷酸化、糖基化、脂化、核糖二硫键形成、磷酸化、糖基化、脂化、核

36、糖基化和乙酰化等基化和乙酰化等）；）； 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成磷磷酸酸化化糖糖基基化化磷磷酸酸化化 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成2.2 2.2 蛋白质的折叠蛋白质的折叠 蛋白质的折叠是由多肽链中氨基酸顺序决定的。蛋白质的折叠是由多肽链中氨基酸顺序决定的。但环境条件对折叠有影响。但环境条件对折叠有影响。 肽链折叠与肽链合成同步进行。随着肽链的延伸，肽链折叠与肽链合成同步进行。随着肽链的延伸，空间构象不断调整，最终成为天然态的构象。空间构象不断调整，最终成为天然态的构象。 一些酶和分子伴侣可参与肽

37、链的折叠，称它们为一些酶和分子伴侣可参与肽链的折叠，称它们为助折叠蛋白助折叠蛋白( (foldlingfoldling helper) helper)。酶：酶：如蛋白质二硫键异构酶如蛋白质二硫键异构酶(protein disulfide (protein disulfide 1somerase1somerase，PDI)PDI)可加速形成蛋白质中正确的二硫键；可加速形成蛋白质中正确的二硫键；肽酰脯酰顺反异构酶肽酰脯酰顺反异构酶( (peptidyl prolyl cis/trans peptidyl prolyl cis/trans isomeraseisomerase，PPI) PPI) 可

38、催化肽脯氨酰之间肽键的旋转反可催化肽脯氨酰之间肽键的旋转反应，从而加速蛋白质的折叠过程。应，从而加速蛋白质的折叠过程。 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成分子伴侣分子伴侣( (chaperoninchaperonin) ) 是细胞内一类能帮助新生肽链正确组装、成熟和跨是细胞内一类能帮助新生肽链正确组装、成熟和跨膜运输，自身却不是终产物分子的成分的蛋白质，类膜运输，自身却不是终产物分子的成分的蛋白质，类似酶但又无酶的专一性特征，所以称为分子伴侣。似酶但又无酶的专一性特征，所以称为分子伴侣。 分子伴侣所识别的靶蛋白部位是它们部分折叠的非分子伴侣所识别的靶蛋

39、白部位是它们部分折叠的非天然状态，促进折叠的机理尚不清楚。天然状态，促进折叠的机理尚不清楚。 2.3 2.3 抑制翻译的抗菌素：很多抗菌素对蛋白质合成都有抑制作用。抑制翻译的抗菌素：很多抗菌素对蛋白质合成都有抑制作用。四环素族四环素族(tetracycline family)：抑制氨基酰抑制氨基酰tRNA与原核细胞核与原核细胞核糖体的结合，而抑制多种细菌的蛋白质合成。糖体的结合，而抑制多种细菌的蛋白质合成。氯霉素氯霉素(chloromycetin)：与原核细胞核糖体的与原核细胞核糖体的50S亚基结合，阻断亚基结合，阻断肽键的形成。高浓度时，也作用于哺乳动物线粒体核糖体肽键的形成。高浓度时，也作

40、用于哺乳动物线粒体核糖体50S亚基。亚基。 链霉素链霉素(Streptomycin)和卡那霉素和卡那霉素(Kanamycin)：与原核细胞核糖与原核细胞核糖体体30S亚基结合而改变其构象，引起读码错误，导致错误合成；亚基结合而改变其构象，引起读码错误，导致错误合成；嘌呤霉素嘌呤霉素(Puromycin)： 结构与氨酰结构与氨酰tRNA末端相似，带有游离末端相似，带有游离氨基，可以取代氨基酰氨基，可以取代氨基酰tRNA进入核糖体受位，使正在延长中的肽进入核糖体受位，使正在延长中的肽链转移到嘌呤霉素的氨基上，从核糖体上释放下来，从而终止肽链链转移到嘌呤霉素的氨基上，从核糖体上释放下来，从而终止肽链

41、的延长。对真、原核细胞都有作用，不能用于临床治疗。的延长。对真、原核细胞都有作用，不能用于临床治疗。 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成亚胺环己酮亚胺环己酮( (CycloheximideCycloheximide) ) 对真核细胞有作用，能抑制核糖体上的多肽转移酶。对真核细胞有作用，能抑制核糖体上的多肽转移酶。 此外，白喉毒素也能抑制蛋白质合成，它是由白喉此外，白喉毒素也能抑制蛋白质合成，它是由白喉棒状杆菌产生的，却不抑制细菌的蛋白质合成。此毒棒状杆菌产生的，却不抑制细菌的蛋白质合成。此毒素可对延长因子素可对延长因子22进行酶促反应，使其修饰成腺苷进

42、行酶促反应，使其修饰成腺苷二磷酸核糖衍生物，从而使动物延长因子二磷酸核糖衍生物，从而使动物延长因子22失活，失活，抑制肽链的移位作用。由于它是一种酶蛋白，极小量抑制肽链的移位作用。由于它是一种酶蛋白，极小量即能完全抑制蛋白质合成，成为一种剧毒物。即能完全抑制蛋白质合成，成为一种剧毒物。其它（其它（P P：433-435433-435） 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成3 . 蛋白质的功能定位蛋白质的功能定位 原核生物和真核生物新合成的蛋白质只有被运送到各原核生物和真核生物新合成的蛋白质只有被运送到各自特定的亚细胞部位或分泌到胞外才具有功能活性，该过自特定的亚细胞部位或分泌到胞外才

43、具有功能活性，该过程就称为蛋白质定位（易位）。程就称为蛋白质定位（易位）。共翻译（共翻译（co-translationco-translation）易位）易位 分泌蛋白和跨膜蛋白在合成过程中，分泌蛋白和跨膜蛋白在合成过程中，N-N-端都有一段信号肽端都有一段信号肽（signal peptide)signal peptide)序列，它可引导分泌蛋白和跨膜蛋白的肽链通序列，它可引导分泌蛋白和跨膜蛋白的肽链通过内质网膜，过膜后则被内质网上的信号肽酶切除。过内质网膜，过膜后则被内质网上的信号肽酶切除。 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成 信号肽常位于蛋白质的信

44、号肽常位于蛋白质的N-N-端，长度为端，长度为15361536个氨基酸残基。个氨基酸残基。信号肽中一般带有信号肽中一般带有10151015个疏水氨基酸；个疏水氨基酸； 在靠近在靠近N-N-端疏水氨基端疏水氨基酸区上游带有酸区上游带有1 1个或数个带正电荷的氨基酸残个或数个带正电荷的氨基酸残基。基。 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成 第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成蛋白质生物合成合成蛋白质的去向：合成蛋白质的去向： 通过肽链上的一段锚定序列插在膜上，形成膜整通过肽链上的一段锚定序列插在膜上，形成膜整合蛋白。合蛋白。 少部分留在内质网腔内，大部分在内质网中加工少部分留在内质网腔内，大部分在内质网中加工后转入高尔基体，最后转运到细胞其它部位或溶酶体后转入高尔基体，最后转运到细胞其它部位或溶酶体中。中。 如蛋白质进入到高尔基体腔后穿过高尔基体到达如蛋白质进入到高尔基体腔后穿过高尔基体到达反面反面(trans-compartment)(trans-compartment)，并被糖基化修饰，最后，并被糖基化修饰，最后高尔基体反面分泌的小泡将糖基化的蛋白包被并载到高尔基体反面分泌的小泡将糖基化的蛋白包被并载到质膜，小泡与质膜融合后就将包被的蛋白质内含物释质膜，小泡与质膜融合后就将包被的蛋白质