蛋白质合成及转运王镜岩生物化学全

关于蛋白质合成及转运王镜岩生物化学全第一页，共四十二页，2022年，8月28日第一节

蛋白质合成的分子基础

（要件）第二页，共四十二页，2022年，8月28日一、mRNA是蛋白质合成的模板

mRNA以核苷酸序列的方式携带遗传信息，通过这些信息来指导合成多肽链中的氨基酸的序列。每一个氨基酸可通过mRNA上3个核苷酸序列组成的遗传密码来决定，这些密码以连续的方式连接，组成读码框架。mRNA第三页，共四十二页，2022年，8月28日原核细胞mRNA的结构特点5´3´顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序先导区末端顺序AGGAGGUSD区半衰期短许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在AUG作为起始密码；AUG上游7～12个核苷酸处有一被称为SD序列的保守区，16SrRNA3’-端反向互补而使mRNA与核糖体结合。第四页，共四十二页，2022年，8月28日真核细胞mRNA的结构特点5´

“帽子”PolyA

3´

顺反子m7G-5´ppp-N-3´p帽子结构功能使mRNA免遭核酸酶的破坏使mRNA能与核糖体小亚基结合并开始合成蛋白质被蛋白质合成的起始因子所识别，从而促进蛋白质的合成。Poly(A)尾巴的功能是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式它大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性AAAAAAA-OH第五页，共四十二页，2022年，8月28日

tRNA在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供运送载体。1、tRNA的结构特征—三叶草型二级结构2、tRNA的功能:（1）被特定的氨酰-tRNA合成酶识别，使tRNA接受正确的活化氨基酸。（2）识别mRNA链上的密码子。（3）在蛋白质合成过程中，tRNA起着连接生长的多肽链与核糖体的作用。

tRNA第六页，共四十二页，2022年，8月28日tRNA含有两个关键的部位：一个是氨基酸结合部位，另一个是与mRNA的结合部位。对于组成蛋白质的20种氨基酸来说，每一种至少有一种tRNA来负责转运。第七页，共四十二页，2022年，8月28日氨酰-tRNA合成酶特点a、专一性：对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都有专一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。对tRNA具有极高专一性。含同义密码子的tRNA由相同的氨酰-tRNA合成酶识别．b、校对作用：氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解错误活化的氨基酸。

第八页，共四十二页，2022年，8月28日tRNA分子携带氨基酸的分子机制tRNA分子上与多肽合成有关的位点至少有4个，分别为:3’端CCA上的氨基酸接受位点氨酰-tRNA合成酶识别的位点核糖体识别位点反密码子位点。第九页，共四十二页，2022年，8月28日氨基酸的活化EEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRNAAA氨基酸ATP+氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步E氨基酸的活化3-氨酰-tRNA第十页，共四十二页，2022年，8月28日第十一页，共四十二页，2022年，8月28日密码子与反密码子的配对关系反密码子tRNA53AUC5mRNA3密码子123第十二页，共四十二页，2022年，8月28日核糖体核糖体是由rRNA和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，蛋白质肽键的合成就是在这种核糖体上进行的。1、核糖体的结构和组成2、核糖体的功能第十三页，共四十二页，2022年，8月28日核糖体的组成原核生物核糖体的组成原核生物核糖体结构示意图第十四页，共四十二页，2022年，8月28日第十五页，共四十二页，2022年，8月28日原核细胞70S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位示意图anticodoncodon30S与mRNA结合部位P位（结合或接受肽基的部位）A位（结合或接受AA-tRNA的部位）50S53mRNA第十六页，共四十二页，2022年，8月28日第二节蛋白质合成的机理

（原核生物）第十七页，共四十二页，2022年，8月28日氨基酸的活化EEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRNAAA氨基酸ATP+氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步E氨基酸的活化3-氨酰-tRNA第十八页，共四十二页，2022年，8月28日N-甲酰甲硫氨酰-tRNAtMet的形成CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCH3

+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCH3Met-tRNAtMetfMet-tRNAtMetN10-甲酰FH4FH4转甲酰酶第十九页，共四十二页，2022年，8月28日原核生物多肽链的合成过程

原核生物多肽链的合成分为三个阶段：肽链合成的起始、肽链的延伸、肽链合成的终止和释放。1、肽链合成的起始2、肽链的延长3、肽链合成的终止及释放第二十页，共四十二页，2022年，8月28日翻译开始于mRNA与核糖体的结合．在原核细生物中一个mRNA上可以有多个起始位点，为多个蛋白质编码。原核细胞中的核糖体是如何对mRNA分子内如此众多的AUG起始位点进行识别?第二十一页，共四十二页，2022年，8月28日细菌的mRNA通常含有一段富含嘌呤碱基的序列，称作SD序列，它们通常在起始AUG序列上游10个碱基左右的位置，能与细菌16SrRNA3’端的7个嘧啶碱基进行碱基互补性的识别，以帮助从起始AUG处开始翻译。第二十二页，共四十二页，2022年，8月28日

在真核生物的mRNA中，最靠近5’端的AUG序列通常是起始密码。核糖体小亚基首先结合在mRNA的5’端，然后向3’端移动，直到AUG序列被tRNAiMet上的反密码子识别。这种识别被类似GCCGCCpuCCAUGG这样的序列所加强，核糖体与它怎样进行的识别过程目前尚不清楚。无此序列，小亚基将不能识别AUG．第二十三页，共四十二页，2022年，8月28日阶段原核真核功能

IF1

IF2

eIF2参与起始复合物的形成

IF3

eIF3、eIF4C起始CBPI与mRNA帽子结合

eIF4ABF参与寻找第一个AUG

eIF5协助eIF2、eIF3、eIF4C的释放

eIF6协助60S亚基从无活性的核糖体上解离

EF-Tu

eEF1协助氨酰-tRNA进入核糖体延长EF-Ts

eEF1帮助EF-Tu、eEF1周转

EF-G

eEF2移位因子

RF-1终止eRF释放完整的肽链

RF-2第二十四页，共四十二页，2022年，8月28日肽链合成的起始30S亚基•mRNAIF3-IF1复合物30S•mRNA•GTP-fMet–tRNA-IF2-IF1复合物70S起始复合物codonanticodonP位A位

mRNA

+30S亚基-IF3A位IF-353IF2GTPP位IF3IF2IF1IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亚基IF2+IF1+GDP+PiIF-1IF170S起始复合物第二十五页，共四十二页，2022年，8月28日肽链的延长12122323进位肽键形成移位进位(Tu\Ts)GTPGTPN-端235´3´C-端肽键形成15´3´（EF-G）

第二十六页，共四十二页，2022年，8月28日肽链合成的终止及释放（1）释放因子RF1或RF2进入核糖体A位。（2）多肽链的释放（3）70S核糖体解离53UAG30S亚基50S亚基53UAGtRNARF第二十七页，共四十二页，2022年，8月28日肽键的形成第二十八页，共四十二页，2022年，8月28日Tu\Ts循环第二十九页，共四十二页，2022年，8月28日多核糖体与核糖体循环合成完毕的肽链多核糖体3ˊmRNA延伸中的肽链5ˊ核糖体循环第三十页，共四十二页，2022年，8月28日多核糖体第一个编码区第一个编码区第二个编码区第二个编码区终止\起始终止起始mRNAmRNA5´5´3´3´第三十一页，共四十二页，2022年，8月28日真核生物多肽链的合成1、真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂；2、起始氨基酸为Met，不是fMet；3、肽链合成的起始：由40S核糖体亚基首先识别mRNA的5’端-帽子，然后沿mRNA移动寻找AUG；4、起始因子有12种，但只有2种延长因子和1种终止因子；5、真核细胞种线粒体、叶绿体的核糖体大小、组成及蛋白质合成过程都类似于原核细胞。第三十二页，共四十二页，2022年，8月28日第三节

蛋白质的运输及翻译后修饰

第三十三页，共四十二页，2022年，8月28日在核糖体上新合成的多肽被送往细胞的各个部分，以行使各自的生物功能，所以新合成的多肽的输送是有目的、定向地进行的。

对真核生物来说，游离状态的核糖体停留在胞浆中，只合成供装配线粒体及叶绿体膜的蛋白质。结合于内质网上的核糖体新合成的多肽进入内质网进行后加工。

第三十四页，共四十二页，2022年，8月28日一、蛋白质通过其信号肽引导到目的地

每需要运输的多肽都含有一段氨基酸序列，称为信号肽序列(signalleadersequence)，引导多肽至不同的运系统。在真核细胞中，当某一种多肽的N端刚开始合成不久，这种多肽合成后的去向就已被决定。

疏水性的氨基酸区

信号肽酶识别位点

第三十五页，共四十二页，2022年，8月28日SRP：信号识别体；2个功能（1）识别信号肽，（2）暂时阻止肽链延伸。

SRP受体停泊蛋白第三十六页，共四十二页，2022年，8月28日分泌蛋白质的合成和胞吐作用内质网高尔基体泡泡泡融入质膜核糖体芽泡第三十七页，共四十二页，2022年，8月28日线粒体外膜线粒体内膜带有导肽的线粒体蛋白质前体跨膜运送过程示意图内外膜接触位点的蛋白质通道线粒体hsp70受体蛋白hsp70导肽蛋白酶切除导肽第三十八页，共四十二页，2022年，8月28日1、肽链末端的修饰：

N-端fMet或Met的切除2、信号序列的切除3、二硫键的形成4、部分肽段的切除5、个别氨基酸的修饰6、糖基侧链的添加7、辅基的加入蛋白质的加工修饰第三十九页，共四十二页，2022年，8月28日胰岛素原的加工A链区B链区间插序列（C肽区）HSSHSHSHHSHS信号肽NC核糖体上合成出无规则卷曲的前胰岛素原切除C肽后，形成成熟的胰岛素分子切除信号肽后折叠成稳定构象的胰岛素原SSSSNNCCA链B链胰岛素CNS－SSS胰岛素原SS第四十页，共四十二页，2022年，8月28日

肽链折叠是指从多肽链的氨基酸序列形成具有正确三维空间结构