蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程課件

第33章蛋白質(zhì)的生物合成

Chapter13

BiosynthesisofProtein蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程，就是將DNA傳遞給mRNA的遺傳信息，再具體的解譯為蛋白質(zhì)中氨基酸排列順序的過(guò)程，這一過(guò)程被稱為翻譯(translation)。

第33章蛋白質(zhì)的生物合成

Chapter131第一節(jié)

參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)

生物體內(nèi)的各種蛋白質(zhì)都是生物體內(nèi)利用約20種氨基酸為原料自行合成的。參與蛋白質(zhì)生物合成的各種因素構(gòu)成了蛋白質(zhì)合成體系，該體系包括：①mRNA：作為蛋白質(zhì)生物合成的模板，決定多肽鏈中氨基酸的排列順序；②tRNA：搬運(yùn)氨基酸的工具；③

核糖體：蛋白體生物合成的場(chǎng)所；④

酶及其他蛋白質(zhì)因子；⑤

供能物質(zhì)及無(wú)機(jī)離子。

第一節(jié)參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)生物體內(nèi)的各種蛋白2一、mRNA作為指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成的模板。mRNA中每三個(gè)相鄰的核苷酸組成三聯(lián)體，代表一個(gè)氨基酸的信息，此三聯(lián)體就稱為密碼(coden)。共有64種不同的密碼。原核生物的轉(zhuǎn)錄與翻譯同步進(jìn)行無(wú)義突變蛋白質(zhì)的合成是N端——C端一、mRNA作為指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成的模板。mRNA中每三個(gè)3遺傳密碼的連續(xù)性遺傳密碼的連續(xù)性4二、tRNA在氨基酸t(yī)RNA合成酶催化下，特定的tRNA可與相應(yīng)的氨基酸結(jié)合，生成氨基酸t(yī)RNA，從而攜帶氨基酸參與蛋白質(zhì)的生物合成。tRNA反密碼環(huán)中部的三個(gè)核苷酸構(gòu)成三聯(lián)體，可以識(shí)別mRNA上相應(yīng)的密碼，此三聯(lián)體就稱為反密碼(anticoden)。

反向互補(bǔ)二、tRNA在氨基酸t(yī)RNA合成酶催化下，特定的tRNA可5轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）6tRNA的功能tRNA分子上與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的位點(diǎn)：1.3′端-CCA上的氨基酸接受位點(diǎn)。2.識(shí)別氨酰-tRNA合成酶的位點(diǎn)。3.核糖體識(shí)別位點(diǎn)，使延長(zhǎng)中的肽鏈附著于核糖體上。4.反密碼子位點(diǎn)。第一套密碼系統(tǒng)、第二套密碼系統(tǒng)校正tRNA：mRNA發(fā)生突變后，tRNA的反密碼子也突變搬來(lái)相近的氨基酸t(yī)RNA的功能tRNA分子上與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的位點(diǎn)：1.7反密碼對(duì)密碼的識(shí)別，通常也是根據(jù)堿基互補(bǔ)原則，即A—U，G—C配對(duì)。但反密碼的第一個(gè)核苷酸與第三核苷酸之間的配對(duì)，并不嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)原則。如反密碼第一個(gè)核苷酸為Ⅰ，則可與A、U或C配對(duì)，如為U，則可與A或G配對(duì)，這種配對(duì)稱為不穩(wěn)定配對(duì)。反密碼對(duì)密碼的識(shí)別，通常也是根據(jù)堿基互補(bǔ)原則，即A—U，G—8能夠識(shí)別mRNA中5′端起動(dòng)密碼AUG的tRNA是一種特殊的tRNA，稱為起動(dòng)tRNA。在原核生物中，起動(dòng)tRNA是一種攜帶甲酰蛋氨酸的tRNA，即tRNAifmet；而在真核生物中，起動(dòng)tRNA是一種攜帶蛋氨酸的tRNA，即tRNAimet。在原核生物和真核生物中，均存在另一種攜帶蛋氨酸的tRNA，識(shí)別非起動(dòng)部位的蛋氨酸密碼，AUG。

均被同一種甲硫氨酰tRNA合成酶合成能夠識(shí)別mRNA中5′端起動(dòng)密碼AUG的tRNA是一種特殊的9三、rRNA和核蛋白體原核生物中的核蛋白體大小為70S，可分為30S小亞基和50S大亞基。小亞基由16SrRNA和21種蛋白質(zhì)構(gòu)成，大亞基由5SrRNA，23SRNA和35種蛋白質(zhì)構(gòu)成。真核生物中的核蛋白體大小為80S，也分為40S小亞基和60S大亞基。小亞基由18SrRNA和30多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，大亞基則由5SrRNA，28SrRNA和50多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，在哺乳動(dòng)物中還含有5.8SrRNA。

三、rRNA和核蛋白體原核生物中的核蛋白體大小為70S，可10核蛋白體的組裝核蛋白體的組裝11大腸桿菌核蛋白體的空間結(jié)構(gòu)為一橢圓球體，其30S亞基呈啞鈴狀，50S亞基帶有三角，中間凹陷形成空穴，將30S小亞基抱住，兩亞基的結(jié)合面為蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。

大腸桿菌核蛋白體的空間結(jié)構(gòu)為一橢圓球體，其30S亞基呈啞鈴狀12核蛋白體的大、小亞基分別有不同的功能：1．小亞基：可與mRNA、GTP和起動(dòng)tRNA結(jié)合。2．大亞基：（1）具有兩個(gè)不同的tRNA結(jié)合點(diǎn)。A位（右）——受位或氨酰基位，可與新進(jìn)入的氨基酰tRNA結(jié)合；P位（左）——給位或肽?；?，可與延伸中的肽酰基tRNA結(jié)合。（2）具有轉(zhuǎn)肽酶活性：將P位上的肽?；D(zhuǎn)移給A位上的氨基酰tRNA，形成肽鍵。（3）具有GTPase活性，水解GTP，獲得能量。

（4）具有起動(dòng)因子、延長(zhǎng)因子及釋放因子的結(jié)合部位。

核蛋白體的大、小亞基分別有不同的功能：1．小亞基：可13在蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中，常常由若干核蛋白體結(jié)合在同一mRNA分子上，同時(shí)進(jìn)行翻譯，但每?jī)蓚€(gè)相鄰核蛋白之間存在一定的間隔，形成念球狀結(jié)構(gòu)。由若干核蛋白體結(jié)合在一條mRNA上同時(shí)進(jìn)行多肽鏈的翻譯所形成的念球狀結(jié)構(gòu)稱為多核蛋白體。

在蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中，常常由若干核蛋白體結(jié)合在同一mRNA14四、起動(dòng)因子（IF）這是一些與多肽鏈合成起動(dòng)有關(guān)的蛋白因子。原核生物中存在3種起動(dòng)因子，分別稱為IF1-3。在真核生物中存在9種起動(dòng)因子（eIF）。其作用主要是促進(jìn)核蛋白體小亞基與起動(dòng)tRNA及模板mRNA結(jié)合。

四、起動(dòng)因子（IF）這是一些與多肽鏈合成起動(dòng)有關(guān)的蛋白因子15五、延長(zhǎng)因子（EF）原核生物中存在3種延長(zhǎng)因子（EFTU，EFTS，EFG），真核生物中存在2種（EF1，EF2）。其作用主要促使氨基酰tRNA進(jìn)入核蛋白的受體，并可促進(jìn)移位過(guò)程。

五、延長(zhǎng)因子（EF）原核生物中存在3種延長(zhǎng)因子（EFTU，16六、釋放因子（RF）原核生物中有4種，在真核生物中只有1種。其主要作用是識(shí)別終止密碼，協(xié)助多肽鏈的釋放。

六、釋放因子（RF）原核生物中有4種，在真核生物中只有1種17七、氨基酰tRNA合成酶該酶存在于胞液中，與特異氨基酸的活化以及氨基酰tRNA的合成有關(guān)。每種氨基酰tRNA合成酶對(duì)相應(yīng)氨基酸以及攜帶氨基酸的數(shù)種tRNA具有高度特異性，這是保證tRNA能夠攜帶正確的氨基酸對(duì)號(hào)入座的必要條件。目前認(rèn)為，該酶對(duì)tRNA的識(shí)別，是因?yàn)樵趖RNA的氨基酸臂上存在特定的識(shí)別密碼，即第二套遺傳密碼。

七、氨基酰tRNA合成酶該酶存在于胞液中，與特異氨基酸的活18八、供能物質(zhì)和無(wú)機(jī)離子多肽鏈合成時(shí)，需ATP、GTP作為供能物質(zhì)，并需Mg2+、K+參與。氨基酸活化時(shí)需消耗2分子高能磷酸鍵，肽鍵形成時(shí)又消耗2分子高能磷酸鍵，故縮合一分子氨基酸殘基需消耗4分子高能磷酸鍵。

八、供能物質(zhì)和無(wú)機(jī)離子多肽鏈合成時(shí)，需ATP、GTP作為供能19第二節(jié)

蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程

蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程包括三大步驟：①氨基酸的活化與搬運(yùn)；②活化氨基酸在核蛋白體上的縮合；③多肽鏈合成后的加工修飾。

第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程包括三大步20一、氨基酸的活化與搬運(yùn)

氨基酸的活化以及活化氨基酸與tRNA的結(jié)合，均由氨基酰tRNA合成酶催化完成。其反應(yīng)過(guò)程為：

可糾正錯(cuò)誤的?；?、氨基酸的活化與搬運(yùn)氨基酸的活化以及活化氨基酸與tRNA21氨基酸的活化氨基酰-tRNA合成酶氨基酸+ATP+tRNA+H2O氨基酰-tRNA+AMP+PPi氨基酸的活化22在此反應(yīng)中，特異的tRNA3’端CCA上的2’或3’位自由羥基與相應(yīng)的活化氨基酸以酯鍵相連接，形成氨基酸t(yī)RNA，從而使活化氨基酸能夠被搬運(yùn)至核蛋白體上參與多肽鏈的合成。

氨基酸t(yī)RNA的合成，可使氨基酸

①活化；②搬運(yùn)；③定位。

ATP+HOOCCH(NH2)R→A—P—OCCH(NH2)R+PPiPA—P—OCCH(NH2)R+tRNA→RCH(NH2)CO-tRNA+AMPP在此反應(yīng)中，特異的tRNA3’端CCA上的2’或3’位自由羥23氨基酸活化的總反應(yīng)式是：氨基酰-tRNA合成酶氨基酸+ATP+tRNA+H2O氨基酰-tRNA+AMP+PPi每一種氨基酸至少有一種對(duì)應(yīng)的氨基酰-tRNA合成酶。它既催化氨基酸與ATP的作用,也催化氨基?；D(zhuǎn)移到tRNA。氨基酰-tRNA合成酶具有高度的專一性。每一種氨基酰-tRNA合成酶只能識(shí)別一種相應(yīng)的tRNA。tRNA分子能接受相應(yīng)的氨基酸,決定于它特有的堿基順序,而這種堿基順序能夠被氨基酰-tRNA合成酶所識(shí)別。氨基酸活化的總反應(yīng)式是：24二、活化氨基酸的縮合——核蛋白體循環(huán)

活化氨基酸縮合生成多肽鏈的過(guò)程在核蛋白體上進(jìn)行?；罨被嵩诤说鞍左w上反復(fù)翻譯mRNA上的密碼并縮合生成多肽鏈的循環(huán)反應(yīng)過(guò)程，稱為核蛋白體循環(huán)。核蛋白體循環(huán)過(guò)程可分為起動(dòng)、延長(zhǎng)和終止三個(gè)階段，這三個(gè)階段在原核生物和真核生物類似，現(xiàn)以原核生物中的過(guò)程加以介紹。

二、活化氨基酸的縮合——核蛋白體循環(huán)活化氨基酸縮合生成多肽25現(xiàn)在已經(jīng)知道作為多肽合成起始信號(hào)的密碼子有兩個(gè)，即甲硫氨酸的密碼子(AUG)和纈氨酸的密碼子(GUG)(極少出現(xiàn))。在大腸桿菌中,起始密碼子AUG所編碼的氨基酸并不是甲硫氨酸本身,而是甲酰甲硫氨酸。現(xiàn)在已經(jīng)知道作為多肽合成起始信號(hào)的密碼子有兩個(gè)，即甲硫氨酸的26

（一）起動(dòng)階段：1．30S起動(dòng)復(fù)合物的形成：在起動(dòng)因子的促進(jìn)下，30S小亞基與mRNA的起動(dòng)部位，起動(dòng)tRNA（fmet-tRNAfmet），和GTP結(jié)合，形成復(fù)合體。

（一）起動(dòng)階段：27蛋白質(zhì)合成起始復(fù)合物的形成核糖體大小亞基，起始tRNA，蛋白合成因子原核生物中的起始tRNA是fMet-tRNAfMet真核生物中的起始tRNA是Met-tRNAMet形成過(guò)程：mRNA先與核糖體的小亞基結(jié)合，起始tRNA再結(jié)合上來(lái)，再與核糖體的大亞基結(jié)合最后形成80SrRNA-mRNA-Met-tRNAMet蛋白質(zhì)合成起始復(fù)合物的形成核糖體大小亞基，起始tRNA，蛋白28原核mRNA的起動(dòng)部位由一段富含嘌呤的特殊核苷酸順序組成，稱為SD序列（核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)，RBS），可被核蛋白體小亞基16S的3，端辨認(rèn)結(jié)合。真核生物中的mRNA具有帽子結(jié)構(gòu)，已知需一種特殊的帽子結(jié)合蛋白（CBP）以識(shí)別此結(jié)構(gòu)。

原核mRNA的起動(dòng)部位由一段富含嘌呤的特殊核苷酸順序組成，稱292．70S起動(dòng)前復(fù)合體的形成：IF3從30S起動(dòng)復(fù)合體上脫落，50S大亞基與復(fù)合體結(jié)合，形成70S起動(dòng)前復(fù)合體。

3．70S起動(dòng)復(fù)合體的形成：GTP被水解，IF1和IF2從復(fù)合物上脫落。此時(shí)，tRNAfmet的反密碼UAC與mRNA上的起動(dòng)密碼AUG互補(bǔ)結(jié)合，tRNAfmet結(jié)合在核蛋白的給位（P位）。

2．70S起動(dòng)前復(fù)合體的形成：IF3從30S起動(dòng)復(fù)合體30延伸：大亞基上的A位與P位，A位對(duì)應(yīng)密碼子第一個(gè)氨基酸結(jié)合到P位，第二個(gè)A位氨基酸之間形成肽鍵，肽轉(zhuǎn)移酶A位空缺第三個(gè)氨基酸再結(jié)合到A位，循環(huán)延伸終止：終止密碼子出現(xiàn)在A位時(shí),無(wú)配對(duì)的AA-tRNA，P位的AA與tRNA的連接水解，tRNA與完整的多肽鏈釋放肽鍵的形成不需要任何蛋白因子，是核糖體自身催化完成的延伸：大亞基上的A位與P位，A位對(duì)應(yīng)密碼子終止：終止密碼子出31（二）肽鏈延長(zhǎng)階段：

1．進(jìn)位：與mRNA下一個(gè)密碼相對(duì)應(yīng)的氨基酰tRNA進(jìn)入核蛋白體的A位。此步驟需GTP，Mg2+，和EF參與。

（二）肽鏈延長(zhǎng)階段：1．進(jìn)位：與mRNA下一個(gè)密碼相32蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程課件33蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程課件34蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程課件35

2．成肽：在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，將P位上的tRNA所攜帶的甲酰蛋氨?；螂孽；D(zhuǎn)移到受位上的氨基酰tRNA上，與其α-氨基縮合形成肽鍵。此步驟需Mg2+，K+。P位上已失去蛋氨?；螂孽；膖RNA從核蛋白上脫落。

3．移位：核蛋白體向mRNA的3'-端滑動(dòng)相當(dāng)于一個(gè)密碼的距離，同時(shí)使肽?；鵷RNA從受體移到給位。此步驟需EF（EFG）、GTP和Mg2+參與。此時(shí)，核蛋白體的A位留空，與下一個(gè)密碼相對(duì)應(yīng)的氨基酰tRNA即可再進(jìn)入，重復(fù)以上循環(huán)過(guò)程，使多肽鏈不斷延長(zhǎng)。

2．成肽：在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，將P位上的tRNA所攜帶36（三）肽鏈終止階段：核蛋白體沿mRNA鏈滑動(dòng)，不斷使多肽鏈延長(zhǎng)，直到終止信號(hào)進(jìn)入受位。1．識(shí)別：RF識(shí)別終止密碼，進(jìn)入核蛋白體的受位。

2．水解：RF使轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)樗饷福嚯逆溑ctRNA之間的酯鍵被水解，多肽鏈釋放。

3．解離：通過(guò)水解GTP，使核蛋白體與mRNA分離，tRNA、RF脫落，核蛋白體解離為大、小亞基。

（三）肽鏈終止階段：37第一個(gè)tRNA把一個(gè)氨基酸放在肽鏈起始位置上；另一個(gè)tRNA帶來(lái)第二個(gè)氨基酸。第一個(gè)tRNA把一個(gè)氨基酸放在肽鏈起始位置上；38第一個(gè)氨基酸以羧基聯(lián)到第二個(gè)氨基酸上，形成肽鍵。核糖體向右移三個(gè)核苷酸位置，第一個(gè)tRNA脫落,準(zhǔn)備好位置迎接第三個(gè)tRNA及其所帶的氨基酸。

第一個(gè)氨基酸以羧基聯(lián)到第二個(gè)氨基酸上，形成肽鍵。核39合成過(guò)程連續(xù)進(jìn)行合成過(guò)程連續(xù)進(jìn)行40

直到在mRNA上出現(xiàn)休止符號(hào)的密碼子。于是，不再有新的tRNA上來(lái)，肽鏈合成結(jié)束。核糖體與mRNA脫開(kāi)。直到在mRNA上出現(xiàn)休止符號(hào)的密碼子。于是，41蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程課件42蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程課件43蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程課件44三、多肽鏈合成后的加工修飾

（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)的加工修飾：1．N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：N端甲酰蛋氨酸，必須在多肽鏈折迭成一定的空間結(jié)構(gòu)之前被切除。①去甲?；?/p>

甲?；讣柞５鞍彼?肽甲酸+蛋氨酸-肽

②去蛋氨?；?/p>

蛋氨酸氨基肽酶

蛋氨酰-肽

蛋氨酸+肽

三、多肽鏈合成后的加工修飾（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)的加工修飾：452．氨基酸的修飾：由專一性的酶催化進(jìn)行修飾，包括糖基化、羥基化、磷酸化、甲?；取?/p>

3．二硫鍵的形成：由專一性的氧化酶催化，將-SH氧化為-S-S-。

4．肽段的切除：

由專一性的蛋白酶催化，將部分肽段切除。

2．氨基酸的修飾：由專一性的酶催化進(jìn)行修飾，包括糖基化、羥46

切去N端的Met或fMetS-S的形成蛋白質(zhì)大分子折疊；糖基和其他基團(tuán)的修飾；向細(xì)胞各部位的運(yùn)送等等蛋白質(zhì)合成中還有其他加工步驟切去N端的Met或fMet蛋白質(zhì)合成中還有其他加47蛋白質(zhì)分子折疊蛋白質(zhì)分子折疊48（二）高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成：1．構(gòu)象的形成：在分子內(nèi)伴侶、輔助酶及分子伴侶的協(xié)助下，形成特定的空間構(gòu)象。

2．亞基的聚合。3．輔基的連接。

（二）高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成：1．構(gòu)象的形成：在分子內(nèi)伴侶、輔助酶及49（三）靶向輸送：蛋白質(zhì)合成后，定向地被輸送到其執(zhí)行功能的場(chǎng)所稱為靶向輸送。大多數(shù)情況下，被輸送的蛋白質(zhì)分子需穿過(guò)膜性結(jié)構(gòu)，才能到達(dá)特定的地點(diǎn)。因此，在這些蛋白質(zhì)分子的氨基端，一般都帶有一段疏水的肽段，稱為信號(hào)肽。

（三）靶向輸送：蛋白質(zhì)合成后，定向地被輸送到其執(zhí)行功能的場(chǎng)所50常見(jiàn)的信號(hào)肽由10~40個(gè)氨基酸殘基組成，N端為帶正電荷的氨基酸殘基，中間為疏水的核心區(qū)，而C端由小分子氨基酸殘基組成，可被信號(hào)肽酶識(shí)別并裂解。分泌型蛋白質(zhì)的定向輸送，就是靠信號(hào)肽與胞漿中的信號(hào)肽識(shí)別粒子（SRP）識(shí)別并特異結(jié)合，然后再通過(guò)SRP與膜上的對(duì)接蛋白（DP）識(shí)別并結(jié)合后，將所攜帶的蛋白質(zhì)送出細(xì)胞。

常見(jiàn)的信號(hào)肽由10~40個(gè)氨基酸殘基組成，N端為帶正電荷的氨51分泌型蛋白質(zhì)的靶向輸送分泌型蛋白質(zhì)的靶向輸送52第33章蛋白質(zhì)的生物合成

Chapter13

BiosynthesisofProtein蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程，就是將DNA傳遞給mRNA的遺傳信息，再具體的解譯為蛋白質(zhì)中氨基酸排列順序的過(guò)程，這一過(guò)程被稱為翻譯(translation)。

第33章蛋白質(zhì)的生物合成

Chapter1353第一節(jié)

參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)

生物體內(nèi)的各種蛋白質(zhì)都是生物體內(nèi)利用約20種氨基酸為原料自行合成的。參與蛋白質(zhì)生物合成的各種因素構(gòu)成了蛋白質(zhì)合成體系，該體系包括：①mRNA：作為蛋白質(zhì)生物合成的模板，決定多肽鏈中氨基酸的排列順序；②tRNA：搬運(yùn)氨基酸的工具；③

核糖體：蛋白體生物合成的場(chǎng)所；④

酶及其他蛋白質(zhì)因子；⑤

供能物質(zhì)及無(wú)機(jī)離子。

第一節(jié)參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)生物體內(nèi)的各種蛋白54一、mRNA作為指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成的模板。mRNA中每三個(gè)相鄰的核苷酸組成三聯(lián)體，代表一個(gè)氨基酸的信息，此三聯(lián)體就稱為密碼(coden)。共有64種不同的密碼。原核生物的轉(zhuǎn)錄與翻譯同步進(jìn)行無(wú)義突變蛋白質(zhì)的合成是N端——C端一、mRNA作為指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成的模板。mRNA中每三個(gè)55遺傳密碼的連續(xù)性遺傳密碼的連續(xù)性56二、tRNA在氨基酸t(yī)RNA合成酶催化下，特定的tRNA可與相應(yīng)的氨基酸結(jié)合，生成氨基酸t(yī)RNA，從而攜帶氨基酸參與蛋白質(zhì)的生物合成。tRNA反密碼環(huán)中部的三個(gè)核苷酸構(gòu)成三聯(lián)體，可以識(shí)別mRNA上相應(yīng)的密碼，此三聯(lián)體就稱為反密碼(anticoden)。

反向互補(bǔ)二、tRNA在氨基酸t(yī)RNA合成酶催化下，特定的tRNA可57轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）58tRNA的功能tRNA分子上與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的位點(diǎn)：1.3′端-CCA上的氨基酸接受位點(diǎn)。2.識(shí)別氨酰-tRNA合成酶的位點(diǎn)。3.核糖體識(shí)別位點(diǎn)，使延長(zhǎng)中的肽鏈附著于核糖體上。4.反密碼子位點(diǎn)。第一套密碼系統(tǒng)、第二套密碼系統(tǒng)校正tRNA：mRNA發(fā)生突變后，tRNA的反密碼子也突變搬來(lái)相近的氨基酸t(yī)RNA的功能tRNA分子上與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的位點(diǎn)：1.59反密碼對(duì)密碼的識(shí)別，通常也是根據(jù)堿基互補(bǔ)原則，即A—U，G—C配對(duì)。但反密碼的第一個(gè)核苷酸與第三核苷酸之間的配對(duì)，并不嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)原則。如反密碼第一個(gè)核苷酸為Ⅰ，則可與A、U或C配對(duì)，如為U，則可與A或G配對(duì)，這種配對(duì)稱為不穩(wěn)定配對(duì)。反密碼對(duì)密碼的識(shí)別，通常也是根據(jù)堿基互補(bǔ)原則，即A—U，G—60能夠識(shí)別mRNA中5′端起動(dòng)密碼AUG的tRNA是一種特殊的tRNA，稱為起動(dòng)tRNA。在原核生物中，起動(dòng)tRNA是一種攜帶甲酰蛋氨酸的tRNA，即tRNAifmet；而在真核生物中，起動(dòng)tRNA是一種攜帶蛋氨酸的tRNA，即tRNAimet。在原核生物和真核生物中，均存在另一種攜帶蛋氨酸的tRNA，識(shí)別非起動(dòng)部位的蛋氨酸密碼，AUG。

均被同一種甲硫氨酰tRNA合成酶合成能夠識(shí)別mRNA中5′端起動(dòng)密碼AUG的tRNA是一種特殊的61三、rRNA和核蛋白體原核生物中的核蛋白體大小為70S，可分為30S小亞基和50S大亞基。小亞基由16SrRNA和21種蛋白質(zhì)構(gòu)成，大亞基由5SrRNA，23SRNA和35種蛋白質(zhì)構(gòu)成。真核生物中的核蛋白體大小為80S，也分為40S小亞基和60S大亞基。小亞基由18SrRNA和30多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，大亞基則由5SrRNA，28SrRNA和50多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，在哺乳動(dòng)物中還含有5.8SrRNA。

三、rRNA和核蛋白體原核生物中的核蛋白體大小為70S，可62核蛋白體的組裝核蛋白體的組裝63大腸桿菌核蛋白體的空間結(jié)構(gòu)為一橢圓球體，其30S亞基呈啞鈴狀，50S亞基帶有三角，中間凹陷形成空穴，將30S小亞基抱住，兩亞基的結(jié)合面為蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。

大腸桿菌核蛋白體的空間結(jié)構(gòu)為一橢圓球體，其30S亞基呈啞鈴狀64核蛋白體的大、小亞基分別有不同的功能：1．小亞基：可與mRNA、GTP和起動(dòng)tRNA結(jié)合。2．大亞基：（1）具有兩個(gè)不同的tRNA結(jié)合點(diǎn)。A位（右）——受位或氨?；?，可與新進(jìn)入的氨基酰tRNA結(jié)合；P位（左）——給位或肽?；唬膳c延伸中的肽?；鵷RNA結(jié)合。（2）具有轉(zhuǎn)肽酶活性：將P位上的肽?；D(zhuǎn)移給A位上的氨基酰tRNA，形成肽鍵。（3）具有GTPase活性，水解GTP，獲得能量。

（4）具有起動(dòng)因子、延長(zhǎng)因子及釋放因子的結(jié)合部位。

核蛋白體的大、小亞基分別有不同的功能：1．小亞基：可65在蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中，常常由若干核蛋白體結(jié)合在同一mRNA分子上，同時(shí)進(jìn)行翻譯，但每?jī)蓚€(gè)相鄰核蛋白之間存在一定的間隔，形成念球狀結(jié)構(gòu)。由若干核蛋白體結(jié)合在一條mRNA上同時(shí)進(jìn)行多肽鏈的翻譯所形成的念球狀結(jié)構(gòu)稱為多核蛋白體。

在蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中，常常由若干核蛋白體結(jié)合在同一mRNA66四、起動(dòng)因子（IF）這是一些與多肽鏈合成起動(dòng)有關(guān)的蛋白因子。原核生物中存在3種起動(dòng)因子，分別稱為IF1-3。在真核生物中存在9種起動(dòng)因子（eIF）。其作用主要是促進(jìn)核蛋白體小亞基與起動(dòng)tRNA及模板mRNA結(jié)合。

四、起動(dòng)因子（IF）這是一些與多肽鏈合成起動(dòng)有關(guān)的蛋白因子67五、延長(zhǎng)因子（EF）原核生物中存在3種延長(zhǎng)因子（EFTU，EFTS，EFG），真核生物中存在2種（EF1，EF2）。其作用主要促使氨基酰tRNA進(jìn)入核蛋白的受體，并可促進(jìn)移位過(guò)程。

五、延長(zhǎng)因子（EF）原核生物中存在3種延長(zhǎng)因子（EFTU，68六、釋放因子（RF）原核生物中有4種，在真核生物中只有1種。其主要作用是識(shí)別終止密碼，協(xié)助多肽鏈的釋放。

六、釋放因子（RF）原核生物中有4種，在真核生物中只有1種69七、氨基酰tRNA合成酶該酶存在于胞液中，與特異氨基酸的活化以及氨基酰tRNA的合成有關(guān)。每種氨基酰tRNA合成酶對(duì)相應(yīng)氨基酸以及攜帶氨基酸的數(shù)種tRNA具有高度特異性，這是保證tRNA能夠攜帶正確的氨基酸對(duì)號(hào)入座的必要條件。目前認(rèn)為，該酶對(duì)tRNA的識(shí)別，是因?yàn)樵趖RNA的氨基酸臂上存在特定的識(shí)別密碼，即第二套遺傳密碼。

七、氨基酰tRNA合成酶該酶存在于胞液中，與特異氨基酸的活70八、供能物質(zhì)和無(wú)機(jī)離子多肽鏈合成時(shí)，需ATP、GTP作為供能物質(zhì)，并需Mg2+、K+參與。氨基酸活化時(shí)需消耗2分子高能磷酸鍵，肽鍵形成時(shí)又消耗2分子高能磷酸鍵，故縮合一分子氨基酸殘基需消耗4分子高能磷酸鍵。

八、供能物質(zhì)和無(wú)機(jī)離子多肽鏈合成時(shí)，需ATP、GTP作為供能71第二節(jié)

蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程

蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程包括三大步驟：①氨基酸的活化與搬運(yùn)；②活化氨基酸在核蛋白體上的縮合；③多肽鏈合成后的加工修飾。

第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程包括三大步72一、氨基酸的活化與搬運(yùn)

氨基酸的活化以及活化氨基酸與tRNA的結(jié)合，均由氨基酰tRNA合成酶催化完成。其反應(yīng)過(guò)程為：

可糾正錯(cuò)誤的?；弧被岬幕罨c搬運(yùn)氨基酸的活化以及活化氨基酸與tRNA73氨基酸的活化氨基酰-tRNA合成酶氨基酸+ATP+tRNA+H2O氨基酰-tRNA+AMP+PPi氨基酸的活化74在此反應(yīng)中，特異的tRNA3’端CCA上的2’或3’位自由羥基與相應(yīng)的活化氨基酸以酯鍵相連接，形成氨基酸t(yī)RNA，從而使活化氨基酸能夠被搬運(yùn)至核蛋白體上參與多肽鏈的合成。

氨基酸t(yī)RNA的合成，可使氨基酸

①活化；②搬運(yùn)；③定位。

ATP+HOOCCH(NH2)R→A—P—OCCH(NH2)R+PPiPA—P—OCCH(NH2)R+tRNA→RCH(NH2)CO-tRNA+AMPP在此反應(yīng)中，特異的tRNA3’端CCA上的2’或3’位自由羥75氨基酸活化的總反應(yīng)式是：氨基酰-tRNA合成酶氨基酸+ATP+tRNA+H2O氨基酰-tRNA+AMP+PPi每一種氨基酸至少有一種對(duì)應(yīng)的氨基酰-tRNA合成酶。它既催化氨基酸與ATP的作用,也催化氨基酰基轉(zhuǎn)移到tRNA。氨基酰-tRNA合成酶具有高度的專一性。每一種氨基酰-tRNA合成酶只能識(shí)別一種相應(yīng)的tRNA。tRNA分子能接受相應(yīng)的氨基酸,決定于它特有的堿基順序,而這種堿基順序能夠被氨基酰-tRNA合成酶所識(shí)別。氨基酸活化的總反應(yīng)式是：76二、活化氨基酸的縮合——核蛋白體循環(huán)

活化氨基酸縮合生成多肽鏈的過(guò)程在核蛋白體上進(jìn)行。活化氨基酸在核蛋白體上反復(fù)翻譯mRNA上的密碼并縮合生成多肽鏈的循環(huán)反應(yīng)過(guò)程，稱為核蛋白體循環(huán)。核蛋白體循環(huán)過(guò)程可分為起動(dòng)、延長(zhǎng)和終止三個(gè)階段，這三個(gè)階段在原核生物和真核生物類似，現(xiàn)以原核生物中的過(guò)程加以介紹。

二、活化氨基酸的縮合——核蛋白體循環(huán)活化氨基酸縮合生成多肽77現(xiàn)在已經(jīng)知道作為多肽合成起始信號(hào)的密碼子有兩個(gè)，即甲硫氨酸的密碼子(AUG)和纈氨酸的密碼子(GUG)(極少出現(xiàn))。在大腸桿菌中,起始密碼子AUG所編碼的氨基酸并不是甲硫氨酸本身,而是甲酰甲硫氨酸。現(xiàn)在已經(jīng)知道作為多肽合成起始信號(hào)的密碼子有兩個(gè)，即甲硫氨酸的78

（一）起動(dòng)階段：1．30S起動(dòng)復(fù)合物的形成：在起動(dòng)因子的促進(jìn)下，30S小亞基與mRNA的起動(dòng)部位，起動(dòng)tRNA（fmet-tRNAfmet），和GTP結(jié)合，形成復(fù)合體。

（一）起動(dòng)階段：79蛋白質(zhì)合成起始復(fù)合物的形成核糖體大小亞基，起始tRNA，蛋白合成因子原核生物中的起始tRNA是fMet-tRNAfMet真核生物中的起始tRNA是Met-tRNAMet形成過(guò)程：mRNA先與核糖體的小亞基結(jié)合，起始tRNA再結(jié)合上來(lái)，再與核糖體的大亞基結(jié)合最后形成80SrRNA-mRNA-Met-tRNAMet蛋白質(zhì)合成起始復(fù)合物的形成核糖體大小亞基，起始tRNA，蛋白80原核mRNA的起動(dòng)部位由一段富含嘌呤的特殊核苷酸順序組成，稱為SD序列（核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)，RBS），可被核蛋白體小亞基16S的3，端辨認(rèn)結(jié)合。真核生物中的mRNA具有帽子結(jié)構(gòu)，已知需一種特殊的帽子結(jié)合蛋白（CBP）以識(shí)別此結(jié)構(gòu)。

原核mRNA的起動(dòng)部位由一段富含嘌呤的特殊核苷酸順序組成，稱812．70S起動(dòng)前復(fù)合體的形成：IF3從30S起動(dòng)復(fù)合體上脫落，50S大亞基與復(fù)合體結(jié)合，形成70S起動(dòng)前復(fù)合體。

3．70S起動(dòng)復(fù)合體的形成：GTP被水解，IF1和IF2從復(fù)合物上脫落。此時(shí)，tRNAfmet的反密碼UAC與mRNA上的起動(dòng)密碼AUG互補(bǔ)結(jié)合，tRNAfmet結(jié)合在核蛋白的給位（P位）。

2．70S起動(dòng)前復(fù)合體的形成：IF3從30S起動(dòng)復(fù)合體82延伸：大亞基上的A位與P位，A位對(duì)應(yīng)密碼子第一個(gè)氨基酸結(jié)合到P位，第二個(gè)A位氨基酸之間形成肽鍵，肽轉(zhuǎn)移酶A位空缺第三個(gè)氨基酸再結(jié)合到A位，循環(huán)延伸終止：終止密碼子出現(xiàn)在A位時(shí),無(wú)配對(duì)的AA-tRNA，P位的AA與tRNA的連接水解，tRNA與完整的多肽鏈釋放肽鍵的形成不需要任何蛋白因子，是核糖體自身催化完成的延伸：大亞基上的A位與P位，A位對(duì)應(yīng)密碼子終止：終止密碼子出83（二）肽鏈延長(zhǎng)階段：

1．進(jìn)位：與mRNA下一個(gè)密碼相對(duì)應(yīng)的氨基酰tRNA進(jìn)入核蛋白體的A位。此步驟需GTP，Mg2+，和EF參與。

（二）肽鏈延長(zhǎng)階段：1．進(jìn)位：與mRNA下一個(gè)密碼相84蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程課件85蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程課件86蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程課件87

2．成肽：在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，將P位上的tRNA所攜帶的甲酰蛋氨?；螂孽；D(zhuǎn)移到受位上的氨基酰tRNA上，與其α-氨基縮合形成肽鍵。此步驟需Mg2+，K+。P位上已失去蛋氨?；螂孽；膖RNA從核蛋白上脫落。

3．移位：核蛋白體向mRNA的3'-端滑動(dòng)相當(dāng)于一個(gè)密碼的距離，同時(shí)使肽酰基tRNA從受體移到給位。此步驟需EF（EFG）、GTP和Mg2+參與。此時(shí)，核蛋白體的A位留空，與下一個(gè)密碼相對(duì)應(yīng)的氨基酰tRNA即可再進(jìn)入，重復(fù)以上循環(huán)過(guò)程，使多肽鏈不斷延長(zhǎng)。

2．成肽：在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，將P位上的tRNA所攜帶88（三）肽鏈終止階段：核蛋白體沿mRNA鏈滑動(dòng)，不斷使多肽鏈延長(zhǎng)，直到終止信號(hào)進(jìn)入受位。1．識(shí)別：RF識(shí)別終止密碼，進(jìn)入核蛋白體的受位。

2．水解：RF使轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)樗饷?，多肽鏈與tRNA之間的酯鍵被水解，多肽鏈釋放。

3．解離：通過(guò)水解GTP，使核蛋白體與mRNA分離，tRNA、RF脫落，核蛋白體解離為大、小亞基。

（三）肽鏈