原核生物蛋白质的合成
第十五章 蛋白质的生物合成-翻译
二、tRNA
tRNA是氨基酸的搬运工具。 tRNA是多肽链和mRNA之间的 重要转换器。 每一种氨基酸可以有一种以上 tRNA作为运载工具。 能够携带相同氨基酸而反密码子 不同的一组tRNA分子称为氨基 酸的同工受体tRNA （isoaccepting tRNA） 。
tRNA须具备的功能 • 与氨基酸结合（3’末端） • 识别特异的氨酰-tRNA合成酶（D环） • 识别mRNA链上密码子 • 与核糖体结合，使延长中的肽链附着于核糖体上（TψC环）
蛋白质生物合成过程包括： 1. 氨基酸的活化； 2. 合成起始； 3. 肽链延伸：进入、转肽、移位； 4. 终止合成。
一、氨基酸的活化
二、合成的起始阶段
核糖体大小亚基分离； mRNA在小亚基定位结合； 起始氨酰tRNA的结合； 核糖体大亚基结合。
1. 核糖体大、小亚基分离 IF1和IF3与30S小亚基结合，促进核糖体大、小
翻译过程实际上就是由tRNA携带着氨基酸，逐一识别 mRNA上的密码子，并将氨基酸依密码子的排序相互 连接的过程。核糖体是翻译的场所。
一、mRNA模板和遗传密码
• mRNA是翻译的直接模板。 （一）遗传密码的破译
mRNA上四种核苷酸→组成蛋白质的20种aa
核苷酸与氨基酸对应关系？
3个相邻的核苷酸→1个aa， 有43种排列→64种密码子
• 核糖体可以看作是一个大分子的机构，它具有许多精密的 配合部分，来挑选并管理参与蛋白质合成的各个组分。它 参与多肽链的启动、延伸和终止的各种因子的识别。
原核生物核糖体
5S rRNA， 23S rRNA 50S
34种蛋白质 70S
16S rRNA 30S
21种蛋白质
真核生物核糖体
5SrRNA，5.8SrRNA，28SrRNA 60S
2022年医学院生化课知识点汇总-12章 蛋白质的生物合成
第12章蛋白质的生物合成学习要求1．掌握参与蛋白质生物合成的体系；原核生物蛋白质生物合成的基本过程及重要概念。
2．熟悉真核生物蛋白质合成过程；蛋白质合成后的加工修饰；蛋白质合成所需的各种因子；信号肽的概念及组成特点。
3．了解抗生素对翻译的抑制；干扰蛋白质生物合成的生物活性物质。
基本知识点蛋白质的生物合成即翻译，是以20种编码氨基酸为原料，mRNA为模板，tRNA为运载工具，核糖体提供场所，酶、蛋白质因子、能源物质及无机离子参与的反应过程。
蛋白质生物合成分三个阶段，即氨基酸的活化、肽链形成和肽链形成后的加工和靶向输送。
氨基酸的活化是氨基酸与特异tRNA结合形成氨基酰-tRNA的过程，由氨基酰-tRNA 合成酶催化。
原核生物起始的氨基酰tRNA是fMet-tRNA fMet，真核生物是Met-tRNAi Met。
肽链的生物合成过程也称核糖体循环，分起始、延长和终止三个阶段。
原核生物蛋白质生物合成起始阶段由mRNA与核糖体小亚基先结合，之后fMet-tRNA fMet与核糖体小亚基结合，最后结合了mRNA、fMet-tRNA fMet的小亚基再与核糖体大亚基结合共同组装成翻译起始复合物，需要IF-1、2和3参与。
真核生物翻译起始与原核生物相似，区别在于核糖体小亚基先结合Met-tRNAi Met，再结合mRNA。
原核生物肽链延长过程经进位、成肽、转位三个步骤不断反复，使肽链从N端到C端不断延长。
当核糖体A位上出现终止密码时，原核生物由RF-1、2和3，真核生物由eRF识别并与之结合，肽链合成终止。
翻译后加工是使新生多肽链经加工后转变为具有天然构象的功能蛋白质。
翻译后修饰包括多肽链折叠、一级结构和空间结构的修饰等。
蛋白质的靶向输送使合成的蛋白质前体定向输送到相应细胞部位发挥作用。
在真核细胞胞液合成的分泌型蛋白、溶酶体蛋白、内质网蛋白、线粒体蛋白、质膜蛋白和细胞核蛋白等前体肽链中特有的信号序列引导蛋白通过不同机制而被靶向输送。
原核生物蛋白质合成的过程
蛋白质合成的过程蛋白质生物合成的具体步骤包括：①氨基酸的活化；②活化氨基酸的转运；③活化氨基酸在核蛋白体上的缩合。
(一）氨基酸的活化转运氨基酸的活化过程及其活化后与相应tRNA的结合过程，都是由氨基酰tRNA合成酶来催化的，反应方程为：tRNA+氨基酸+ATP〖FY(KN〗氨基酰tRNA合成酶〖FY)〗氨基酰-tRNA+AMP+焦磷酸。
以氨基酰tRNA形式存在的活化氨基酸，即可投入氨基酸缩合成肽的过程。
氨基酰tRNA合成酶存在于胞液中，具有高度特异性。
它们既能识别特异的氨基酸，又能辨认携带该种氨基酸的特异tRNA分子。
在体内，每种氨基酰tRNA合成酶都能从多种氨基酸中选出与其对应的一种，并选出与此氨基酸相应的特异tRNA。
这是保证遗传信息准确翻译的要点之一。
（二）核蛋白体循环tRNA所携带的氨基酸，是通过“核蛋白体循环”在核蛋白体上缩合成肽，完成翻译过程的。
以原核生物中蛋白质合成为例，将核蛋白体循环人为地分为启动、肽链延长和终止三个阶段进行介绍。
1．启动阶段在蛋白质生物合成的启动阶段，核蛋白体的大、小亚基，mRNA与一种具有启动作用的氨基酸tRNA共同构成启动复合体。
这一过程需要一些称为启动因子的蛋白质以及GTP 与镁离子的参与。
原核生物中的启动因子有3种，IF 1辅助另外两种启动因子IF 2、IF 3起作用。
启动阶段的具体步骤如下：(1)30S亚基在IF 3与IF 1的促进下与mRNA的启动部位结合，在IF 2的促进与IF 1辅助下与甲酰蛋氨酰tRNA以及GTP结合，形成30S启动复合体。
30S启动复合体由30S亚基、mRNA、fMet-tRNA fMet IF 1、IF 2、IF 3与GTP共同构成。
（2）30S启动复合体一经形成，IF 3即行脱落，50S亚基随之与其结合，形成了大、小亚基，mRNA，fMet－tRNA fMet IF 1、IF 2与GTP共同构成的70S启动前复合体。
（3）70S启动前复合体的GTP水解释出GDP与无机磷酸的同时，IF 2和IF 1随之脱落，形成了启动复合体。
原核生物蛋白质合成需要的酶_概述及解释说明
原核生物蛋白质合成需要的酶概述及解释说明1. 引言1.1 概述原核生物是一类简单的生物体，包括细菌和古细菌。
蛋白质合成是细胞生活中至关重要的过程之一，因为蛋白质是构建和调节细胞功能的关键分子。
在原核生物中，蛋白质合成发生在一个复杂而协调的环境中，涉及多种不同类型的酶。
1.2 文章结构本文将首先介绍原核生物蛋白质合成的基本过程，包括mRNA合成和处理、tRNA合成和处理以及核糖体合成和组装。
接着，我们将详细探讨参与原核生物蛋白质合成的主要酶及其功能，如RNA聚合酶、tRNA合成酶和修饰酶以及核糖体蛋白质合成酶。
此外，文章还会介绍与蛋白质折叠和修饰有关的其他酶如伴侣蛋白与分子伴侣系统、脱氧去氧核苷三磷酸供应链和氧化修复系统以及翻译后修饰相关的蛋白激酶和磷酸化等。
最后，我们将得出结论，并强调原核生物蛋白质合成中酶的重要性和进一步研究的意义。
1.3 目的本文旨在全面概述和解释原核生物蛋白质合成过程中所需的酶，通过深入了解这些酶的功能和作用机制，有助于我们更好地理解细胞内的生命活动，并为进一步研究提供基础和启示。
同时，该文章还将强调这些酶在维持细胞稳态、适应环境变化以及抵御外界压力等方面的重要性。
2. 原核生物蛋白质合成的基本过程2.1 mRNA合成和处理原核生物蛋白质合成的第一步是合成并处理mRNA分子。
在细胞质中，RNA聚合酶将DNA模板转录为mRNA链。
这个过程被称为转录。
转录开始于mRNA 起始点，通过配对DNA中的碱基与Nitrogenous ribonucleoside triphosphates（NTPs）来形成一个新的RNA链。
转录结束后，mRNA分子需要经过后续处理，如剪接、修饰和poly(A)尾加在其3'端以增加稳定性。
2.2 tRNA合成和处理tRNA（转运RNA）是参与蛋白质合成的重要分子。
tRNA由细胞中存在的tRNA 合成酶通过连接特定氨基酸和特定tRNA序列而生成。
该过程称为tRNA激活或氨酰化。
原核生物蛋白质合成的过程
蛋白质合成的过程蛋白质生物合成的具体步骤包括：①氨基酸的活化；②活化氨基酸的转运；③活化氨基酸在核蛋白体上的缩合。
(一)氨基酸的活化转运氨基酸的活化过程及其活化后与相应tRNA的结合过程,都是由氨基酰tRNA合成酶来催化的，反应方程为：tRNA+氨基酸+ATP〖FY(KN〗氨基酰tRNA合成酶〖FY)〗氨基酰-tRNA+AMP+焦磷酸。
以氨基酰tRNA形式存在的活化氨基酸，即可投入氨基酸缩合成肽的过程。
氨基酰tRNA合成酶存在于胞液中，具有高度特异性。
它们既能识别特异的氨基酸，又能辨认携带该种氨基酸的特异tRNA分子。
在体内，每种氨基酰tRNA合成酶都能从多种氨基酸中选出与其对应的一种，并选出与此氨基酸相应的特异tRNA。
这是保证遗传信息准确翻译的要点之一。
(二)核蛋白体循环tRNA所携带的氨基酸，是通过“核蛋白体循环”在核蛋白体上缩合成肽，完成翻译过程的。
以原核生物中蛋白质合成为例，将核蛋白体循环人为地分为启动、肽链延长和终止三个阶段进行介绍。
1．启动阶段在蛋白质生物合成的启动阶段，核蛋白体的大、小亚基，mRNA与一种具有启动作用的氨基酸tRNA共同构成启动复合体。
这一过程需要一些称为启动因子的蛋白质以及GTP与镁离子的参与。
原核生物中的启动因子有3种，IF1辅助另外两种启动因子IF2、IF3起作用。
启动阶段的具体步骤如下：(1)30S亚基在IF3与IF1的促进下与mRNA的启动部位结合，在IF2的促进与IF1辅助下与甲酰蛋氨酰tRNA以及GTP结合，形成30S启动复合体。
30S启动复合体由30S亚基、mRNA、fMet-tRNAfMet及IF1、IF2、IF3与GTP共同构成。
(2)30S启动复合体一经形成，IF3即行脱落，50S亚基随之与其结合，形成了大、小亚基，mRNA，fMet-tRNAfMet及IF1、IF2与GTP共同构成的70S启动前复合体。
(3)70S启动前复合体的GTP水解释出GDP与无机磷酸的同时，IF2和IF1随之脱落，形成了启动复合体。
原核生物合成蛋白质的过程
原核生物合成蛋白质的过程1. 转录（Transcription）转录是合成蛋白质的第一步。
在转录中，DNA的一部分被复制成RNA，这个过程由RNA聚合酶酶催化。
RNA聚合酶移动到DNA的启动子区域，并开始合成RNA分子，RNA的合成是通过读取DNA的编码序列而进行的。
RNA聚合酶根据DNA模板的信息合成RNA分子的互补链。
2. 剪接（Splicing）在许多原核生物中，合成的RNA分子是在剪接过程中进一步修饰的。
剪接是将原始RNA分子中的内含子部分剪除并将外显子部分连接起来的过程。
这样产生的成熟mRNA分子中只包含编码蛋白质所需的信息。
3. 反义译码（Translation）在细胞的质粒中，mRNA进入细胞质，利用核糖体和tRNA进行翻译。
翻译过程中，tRNA将氨基酸输送到适当的位置，该位置是由mRNA上的密码子确定的。
这个过程由rRNA（核糖体上的RNA）和其他蛋白质组成的核糖体催化。
4. 合成蛋白质（Protein Synthesis）在合成蛋白质的过程中，翻译复合物逐个读取mRNA上的密码子，并根据密码子的信息合成相应的氨基酸链。
这个氨基酸链最终形成蛋白质的主链。
每个氨基酸都通过肽键连接到前一个氨基酸，形成一个多肽链。
当翻译达到终止密码子时，翻译过程停止，多肽链被释放。
5. 后转录修饰（Post-translational Modifications）合成蛋白质后，它们可能需要进一步修饰，以获得其最终功能。
这些修饰可以包括磷酸化，甲基化，脂肪酰化等。
后转录修饰通过各种酶和辅酶进行催化。
总结起来，原核生物合成蛋白质包括转录、剪接、反义译码、合成蛋白质和后转录修饰等步骤。
这些过程是高度协调的，且需要多种分子和酶的参与。
在这个过程中，DNA的基因信息被转录成RNA，并且通过翻译过程合成蛋白质。
在合成过程中，还需要剪接和后转录修饰等步骤来增强蛋白质的功能。
总的来说，原核生物合成蛋白质的过程是一个非常复杂而又精确的生物学过程。
叙述原核生物蛋白质的合成过程
叙述原核生物蛋白质的合成过程原核生物蛋白质的合成过程可以分为三个主要步骤：转录、翻译和修饰。
第一步是转录。
在原核生物中，转录是指通过RNA聚合酶将DNA模板转录成RNA。
这个过程包括以下几个步骤：启动、延伸和终止。
启动是指RNA聚合酶在DNA上找到一个特定的序列，称为启动子，将其作为启动转录的起点。
一旦RNA聚合酶结合到启动子上，它开始聚合核苷酸并合成RNA链。
这个过程包括DNA的两个链分离，并在模板链上与互补的核苷酸进行配对，由聚合酶催化。
延伸是指RNA聚合酶在一条DNA链上持续移动，与DNA进行解链、配对、合成新的RNA链。
这个过程一直持续到聚合酶遇到终止序列，这个序列会指示RNA聚合酶停止合成RNA。
终止是指RNA聚合酶在终止序列处停止合成RNA，并释放已合成的RNA链。
这个过程包括把RNA链从DNA模板上解链，并将RNA聚合酶从DNA上释放。
第二步是翻译。
翻译是指RNA被转录成的mRNA通过核糖体与tRNA配合，合成蛋白质的过程。
这个过程包括三个阶段：启动、延伸和终止。
启动是指mRNA与核糖体结合，形成一个翻译复合体。
翻译复合体会识别起始密码子，这个起始密码子一般是AUG。
延伸是指核糖体在mRNA上移动，将tRNA上的氨基酸与mRNA上的密码子进行匹配，并形成多肽链。
每次核糖体移动一个密码子，就会合成一个新的氨基酸到多肽链上。
终止是指核糖体识别到终止密码子，这个密码子一般是UAA、UAG或UGA。
当核糖体识别到终止密码子时，翻译过程停止，蛋白质合成完成。
第三步是修饰。
修饰是指在蛋白质合成完成后，蛋白质可能会经历一系列的修饰过程，包括剪切、折叠和翻译后修饰。
剪切是指一些蛋白质链可能会被剪断，形成更短的蛋白质。
这个过程可以改变蛋白质的结构和功能。
折叠是指蛋白质的线性序列在空间中折叠成特定的三维结构。
这个过程由一些辅助蛋白质（如分子伴侣）协助完成，确保蛋白质折叠成正确的结构，并保持其功能。
翻译后修饰是指在蛋白质合成后，一些生化反应会改变蛋白质的化学组成或结构。
原核生物蛋白质合成过程
原核生物蛋白质合成过程原核生物蛋白质合成是指在原核生物细胞中，通过核糖体将RNA 翻译成蛋白质的过程。
这个过程包括三个主要的步骤：转录、翻译和折叠。
第一步：转录在原核生物中，转录是指将DNA模板转录成RNA的过程。
这个过程由RNA聚合酶完成，它会在DNA上找到一个起始位点，然后开始合成RNA链。
RNA链的合成是以DNA为模板的，RNA链的合成方向与DNA链的方向相反。
在转录过程中，RNA聚合酶会识别一些特定的序列，如启动子和终止子，这些序列会影响RNA链的合成速率和终止位置。
第二步：翻译在原核生物中，翻译是指将RNA翻译成蛋白质的过程。
这个过程由核糖体完成，核糖体是由RNA和蛋白质组成的复合物。
在翻译过程中，核糖体会识别RNA上的密码子，然后将相应的氨基酸加入到正在合成的蛋白质链上。
翻译过程中，核糖体会识别三个特定的密码子，它们分别是起始密码子、终止密码子和内含密码子。
起始密码子是AUG，它指示核糖体开始合成蛋白质。
终止密码子有三个，它们分别是UAA、UAG和UGA，它们指示核糖体停止合成蛋白质。
内含密码子是指在蛋白质链上的某个位置上，存在一个不同于起始和终止密码子的密码子，它指示核糖体在这个位置上加入一个特定的氨基酸。
第三步：折叠在原核生物中，折叠是指将合成的蛋白质链折叠成特定的三维结构的过程。
这个过程由分子伴侣和其他辅助蛋白质完成。
在折叠过程中，分子伴侣会帮助蛋白质链正确地折叠成特定的结构，同时防止蛋白质链的错误折叠。
折叠过程中，还会发生一些后翻译修饰，如磷酸化、甲基化和糖基化等，这些修饰可以影响蛋白质的功能和稳定性。
原核生物蛋白质合成过程包括转录、翻译和折叠三个主要步骤。
在转录过程中，RNA聚合酶将DNA模板转录成RNA。
在翻译过程中，核糖体将RNA翻译成蛋白质。
在折叠过程中，分子伴侣和其他辅助蛋白质帮助蛋白质正确地折叠成特定的结构。
这个过程是原核生物细胞中最基本的生物合成过程之一，对于细胞的生存和繁殖都至关重要。
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核糖体在进行的蛋白质生物合成分为起始,延伸和终止3个阶段.除了核糖体组成、各种因子、起始tRNA不同外,其余环节在真核生物和原核生物基本类似.
1.首先进行氨酰-tRNA的活化,这能使每个AA和tRNA分子共价连接,以确保加入正确的AA （即接头）作用；并能使aa与延伸中的多肽链末端反应形成新的肽链.
活化步骤：1）aa+ATP=aa-AMP+PPi 2)aa-AMP+tRNA→aa-tRNA+AMP+PPi
2.合成的起始：
1)起始tRNA识别AUG(起始密码子）编码甲硫氨基酸,以确定翻译的正确阅读框架.
2)30S核糖体小亚基中的16SrRNA与富含嘌呤并位于AUG起始密码子的5’端的Shine-Dalgarno序列结合,然后,核糖体沿着mRNA向3‘端移动,直到遇到AUG起始密码子.因而Shine-Dalgarno序列将核糖体亚基传送至正确的AUG用于起始翻译.
3）然后起始因子开始催化蛋白质的合成.原核生物中用三种起始因子IF1、IF2、IF3是必需的.
a.三元复合物(IF3-30S亚基-mRNA三元复合物形成.
b.30S前起始复合物(IF2-30S亚基-mRNA-fMet-tRNAMef复合物)形成,此步亦需要fGTP和Mg2+参与.
c.70S起始复合物(70S initiation complex)形成.50S亚基与上述的30S前起始复合物结合,同时IF2脱落,形成70S起始复合物,即30S亚基-mRNA-50S亚基-fMer-tRNA Met复合物.此时fMet-tRNA Met占据着50S亚基的肽酰位（peptidyl site,简称为P位或给位）,而50S的氨基酰（aminoacyl site,简称为A位或受位）暂为空位.
3.肽链合成的延长
这一过程包括进位、肽键形成、脱落和移位等步骤.肽链合成的延长需两种延长因子(Elongationfactor,简写为EF）,分别称为EF-T和EF-G.此外尚需GTP供能加速翻译过程.
①进位
结合在mRNA上的fMet-tRNAiMet（或肽酰-tRNA）占着P位,新的氨酰-tRNA和EF-Tu及GTP形成的AA-tRNA·EF-Tu·GTP利用GTP水解的能量进入A位,并与mRNA上相应的密码子结合.
EF-Tu·GDP由EF-Ts协助再生成EF-Tu·GTP.
②肽键形成
50S亚基上肽酰转移酶催化P位的肽（氨）酰-tRNA把肽（或氨酰基）转给A位的AA-tRNA,并以肽键相连.P位的氨基酸(或肽的C端氨基酸)的α-COOH基,与A位氨基酸的α-NH2形成肽链.催化肽键形成的是23SrRNA的肽酰转移酶活性.
③脱落
在A位上的tRNA负载着二肽酰基（或肽酰基）,P位上成为无负载的tRNA脱落.
④移位
在EF-G协助下,由EF-G·GTP提供能量,核糖体构象改变,沿mRNA的5’→3’相对移动一个密码子距离,使下一个密码子定位于A位,原来处于A位上的肽酰tRNA转移到P位上,空出A位点.
再依次进位、形成肽键、脱落和移位循环返复,直到mRNA上的终止密码子进入A位,翻译终止.
肽链的延伸是从N端开始.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.
4.肽链合成的终止(termination)
肽链合成的终止,需释放因子(releasing factor,RF)参与.原核生物的RF1识别UAA、UAG；RF2识别UAA、UGA,使肽链释放,核糖体解聚.
原核和真核的核糖体释放因子RF1、RF2、eRF1或RF3、eRF3都有和延伸因子EF-G C端同源的保守基序,而EF-G C端的3个结构域又分别和tRNA的氨基酸柄、反密码子螺旋、T柄结构相似.由于RF与tRNA结构相似,所以可通过tRNA的反密码子与终止密码子互作而识别终止密码子.
RF3、eRF3与EF-G的N端和EF-Tu相似,所以RF1/2-RF3、eRF1/eRF3复合物和EF-G或EF-Tu-GTP-氨酰tRNA三元复合物相似.当终止密码子进入A位,由于RF1/2-RF3或eRF1/eRF3可识别终止密码子而进入A位.貌似氨酰tRNA的终止密码子无法接受P位转来的肽基,翻译就此终止.
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