蛋白质合成、加工和转运的过程
蛋白质合成的基本过程
蛋白质合成的基本过程蛋白质合成是细胞内基本的生物化学过程之一。
蛋白质是细胞内最重要的生物大分子之一，它们在细胞的结构、功能和代谢中发挥着至关重要的作用。
蛋白质由一种或多种氨基酸经过合成而成，合成蛋白质的过程称为蛋白质合成。
本文将介绍蛋白质合成的基本过程。
蛋白质合成的基本过程可以分为两个主要的步骤：转录和翻译。
一、转录转录是指在细胞核中，由DNA模版合成mRNA的过程。
转录是蛋白质合成的第一步，它在细胞核内进行。
转录的基本过程包括下列几个步骤：1. DNA的解旋：DNA双链在转录起始点附近被解旋，形成一个转录气泡。
气泡中包含有相关的转录因子和RNA聚合酶。
2. RNA的合成：DNA的一个链上的碱基按照与其互补的规则与mRNA的核苷酸配对。
形成的mRNA链被RNA聚合酶逐渐合成。
3. 剪切和修饰：产生的原始mRNA包含着不仅的外显子和内含子，经过剪切和修饰过程，最终形成只包含外显子的成熟mRNA。
二、翻译翻译是指在细胞质中，由mRNA的序列指导tRNA转运氨基酸，最终合成蛋白质的过程。
翻译是蛋白质合成的第二步，它在细胞质中进行。
翻译的基本过程包括下列几个步骤：1. 启动子的识别：mRNA与小核(ribosome)的结合，通过特定序列的启动子的识别，从而确定翻译的起始位点。
2. 肽链的合成：在rRNA的作用下，tRNA带着氨基酸与mRNA的密码子配对，形成肽键，合成新的肽链。
此过程一直延续直到遇到停止密码子为止。
3. 多肽链的转运：合成的多肽链依次从小核中释放出来，并在细胞质中经过进一步的修饰和折叠，发挥其特定的生物学功能。
总结：蛋白质合成的基本过程包括转录和翻译两个步骤。
在转录过程中，DNA模版被转录成mRNA，并经过剪切和修饰生成成熟mRNA。
而在翻译过程中，mRNA的信息被转换成氨基酸序列，最终合成蛋白质。
蛋白质合成是细胞内不可或缺的生物化学过程，对于细胞的正常功能和生存至关重要。
了解蛋白质合成的基本过程有助于我们更好地理解细胞内的生物学活动。
第五节蛋白质合成后的加工及转运
蛋白质
信号序列
Preproalbumin
Met-Lys-Trp-Val-Thr-Phe-Leu-Leu-Leu-Leu-PheIle-Ser- Gly-Ser-Ala-Phe-Ser↓Arg．．．
Pre-IgG light chain
Prelysozyme
Met-Asp-Met-Arg-Ala-Pro-Ala-Gln-Ile-Phe-GlyPhe-Leu- Leu-Leu-Leu-Phe-Pro-Gly- Thr-ArgCys↓Asp．．．
③线粒体内膜上的多次跨膜蛋白，内部包含多对 开始转移序列和停止转移序列，可被TIM复合体 插到内膜上。
（四）、叶绿体的蛋白质转运
叶绿体蛋白的转运机理与线粒体的相似。但转位因 子复合体是不同的。叶绿体外膜的转位因子被称为 TOC复合体，内膜的转位因子被称为TIC复合体。
叶绿体前体蛋白的N端信号序列长度为20－150个氨 基酸残基。分为3个部分：N 端缺乏带正电荷的氨基酸， 以及甘氨酸和脯氨酸；C 端形成β 折叠；中间富含羟 基化的氨基酸，如丝氨酸和苏氨酸。
第五节 蛋白质合成后的加 工及转运
本节内容：
一、蛋白质合成后的细胞定位；
二、蛋白质合成后的转运；
三、蛋白质合成后的加工及修饰；
一、蛋白质合成后的细胞定位：
1、蛋白质是在细胞中游离的核糖体上或者是在糙面内 质网上的核糖体上合成的。
2、蛋白质合成后需要运转到特定的位点起作用：
（1）、内质网驻留蛋白、高尔基体驻留蛋白质、溶酶 体蛋白质、分泌蛋白质、膜蛋白等这些蛋白是由位于 糙面内质网上的核糖体合成的。然后进入内质网腔或 内质网膜。
蛋 白 质 转 移 通 道
2、内质网上蛋白质进入ER腔的过程
细胞内蛋白质的合成与运输_论文
细胞内蛋⽩质的合成与运输_论⽂细胞内蛋⽩质的合成与运输摘要：蛋⽩质是⼀切⽣命的物质基础，这不仅是因为蛋⽩质是构成机体组织器官的基本成分，更重要的是蛋⽩质本⾝不断地进⾏合成与分解。
这种合成、分解的对⽴统⼀过程，推动⽣命活动，调节机体正常⽣理功能，保证机体的⽣长、发育、繁殖、遗传及修补损伤的组织。
根据现代的⽣物学观点，蛋⽩质和核酸是⽣命的主要物质基础。
关键字：多肽链、蛋⽩质、翻译、核糖体、运输途径、运输⽅式，研究前景前⾔：国家重⼤科学研究计划对中国的四项重要科学研究所涉及的领域分别作了详细说明，四个项⽬分别是蛋⽩质研究，量⼦调控研究，纳⽶研究，发育与⽣殖研究。
尽管现在已有多个物种的基因组被测序，但在这些基因组中通常有⼀半以上基因的功能是未知的。
⽬前功能基因组中所采⽤的策略，如基因芯⽚、基因表达序列分析等，都是从细胞中mRNA的⾓度来考虑的，其前提是细胞中mRNA的⽔平反映了蛋⽩质表达的⽔平。
但事实并不完全如此，从DNA mRNA蛋⽩质，存在三个层次的调控，即转录⽔平调控，翻译⽔平调控，翻译后⽔平调控。
从mRNA⾓度考虑，实际上仅包括了转录⽔平调控，并不能全⾯代表蛋⽩质表达⽔平。
⽏庸置疑，蛋⽩质是⽣理功能的执⾏者，是⽣命现象的直接体现者，对蛋⽩质结构和功能的研究将直接阐明⽣命在⽣理或病理条件下的变化机制。
蛋⽩质本⾝的存在形式和活动规律，如翻译后修饰、蛋⽩质间相互作⽤以及蛋⽩质构象等问题，仍依赖于直接对蛋⽩质的研究来解决。
虽然蛋⽩质的可变性和多样性等特殊性质导致了蛋⽩质研究技术远远⽐核酸技术要复杂和困难得多，但正是这些特性参与和影响着整个⽣命过程。
⼀、蛋⽩质⽣物合成过程遗传密码表在mRNA的开放式阅读框架区，以每3个相邻的核苷酸为⼀组，代表⼀种氨基酸或其他信息，这种三联体形势称为密码⼦（codon）。
如图，通常的开放式阅读框架区包含500个以上的密码⼦。
遗传密码的特点⼀⽅向性：密码⼦及组成密码⼦的各碱基在mRNA序列中的排列具有⽅向性（direction），翻译时的阅读⽅向只能是5ˊ→3ˊ。
蛋白质的合成与运输分解
蛋白原（成熟之 前无活性）
加工
蛋白质（成熟 之后有活性）
前胰岛素原
胰岛素原
胰岛素
小结 分泌蛋白的形成过程
多肽链
脱 氨 水 基 缩 酸 合
较成熟蛋 白质
工初 运步 输加
成熟蛋 白质
工进 包一 装步 加
分泌 蛋白
细分 胞泌 外到
核糖体
内质网
小泡
高尔 基体
小泡
细胞膜
说明：在蛋白质合成、加工 及运输过程中均由线粒体供 能
内膜系统是相对细胞膜而言的，但并 不是指细胞内所有的膜结构，也不包括 细胞膜，它是指在功能上连续统一的细 胞内膜结构，其中包括核膜、内质网、 高尔基体、溶酶体、微体以及一些小泡 等，各种内膜之间可通过出芽和融合的 方式进行交流，这可使细胞进行物质合 成、加工、分选、运输、分泌等过程。 线粒体和叶绿体虽然具有膜结构，但不 参加这种方式的交流，因此不包括在内 膜系统中。
复习提问： 1、氨基酸是怎样形成肽链的？
脱水缩合 2、蛋白质合成的场所是什么？ 核糖体 3核糖体在真核细胞内的分 布有何特点？ 有的附着在内质网上，有的游离在 细胞质基质中
3、肽链是否就是蛋白质的结构？ 什么是蛋白质？ 肽链不是真正意义上的蛋白质。 蛋白质是由一条或几条多肽链经盘曲 折叠而形成，是具有一定空间结构的 有机高分子化合物。
2、蛋白质在分泌之前进行加工有何意 义？
蛋白质初合成后，许多是没有生物活 性的，只有通过加工，如添加糖链、甲基、 羟基或剪切多余片段、折叠，才能成为有 活性的功能蛋白。如细胞膜蛋白上的糖链 能协助细胞膜完成许多功能，如细胞识别、 血型抗原的决定等。
例：细胞膜蛋白上的糖链
细胞膜亚显微结构
一、蛋白质的合成
【生物化学】蛋白质的生物合成
嘌 呤 霉 素
酯键
（3）转位(translocation)
•转位酶 (translocase): •原核：延长因子G(EF-G),真核：EF-2 • GTP
可结合并水解1分子GTP，促进核 蛋白体向mRNA的3’侧移动
进 位
成肽 转 位
合成
3、肽链终止阶段：
核蛋白体沿mRNA链滑动，不断使多 肽链延长，直到终止信号进入受位。
四、蛋白质生物合成的干扰和抑制
1、抗生素（antibiotics）
名称
作用机制
四环素类 氯霉素类 链霉素类 嘌呤霉素
抑制氨酰－tRNA与原核生物核糖体结合，抑制细菌 蛋白质合成
结合原核生物核糖体大亚基，阻断翻译延长过。高 浓度时，对真核生物线粒体内的蛋白质合成也有阻 断作用 结合原核生物核糖体小亚基，改变其构象，引起读 码错误
,IF）
有抗病毒作
用的蛋白质
1、诱导一种蛋白激酶，使eIF2磷酸 化，从而抑制病毒蛋白质的生物合 成。
2、诱导生成一种寡核苷酸（2’5’A），活化核酸内切酶RNaseL， 可降解病毒RNA。
谢 谢!
（1）识别：释放因子（RF）识别终 止密码，进入核蛋白体的受位。
（2）水解：RF使转肽酶变为水解酶， 多肽链与tRNA之间的酯键被水解， 多肽链释放。
（3）解离：通过水解GTP，使核蛋 白体与mRNA分离，tRNA、RF脱落， 核蛋白体解离为大、小亚基。
进位
肽链的形成 移位
蛋白质 合成过程
肽链合成终止
结构与Tyr-tRNAtyr相似，阻止肽链正常合成
放线菌酮 抑制核糖体转肽酶。且只对真核生物有特异性作用
2、干扰蛋白质生物合成的生物活性物质
名称
蛋白质的合成与运转翻译的过程
一、准备（一）肽链的合成是由氨基端向羧基端进行的，速度很快，大肠杆菌每秒可聚合20个氨基酸。
信使RNA是从5’向3’翻译的。
（二）氨基酸的活化：由氨酰tRNA合成酶催化，分两步：1. 形成氨基酸－AMP－酶复合物：氨基酸的羧基与5’磷酸形成高能酸酐键而活化。
2.转移：氨基酸转移到转运RNA3’末端，与3’或2’羟基结合。
总反应为：氨基酸＋tRNA＋ATP=氨酰tRNA＋AMP＋PPi此酶专一性很高，只作用于L-氨基酸，每种氨基酸都有一个专一的酶。
酶有校对机制，一方面对转运RNA有专一性，另一方面还有水解位点，可水解错误酰化的氨基酸。
（三）转运RNA的作用：起接头作用，根据密码子决定氨基酸的去向。
转运RNA反密码子的某些突变可抵销一些有害突变，称为校正突变。
二、肽链合成的起始（一）起始信号：起始密码子是AUG，其上游约10个核苷酸处有一段富含嘌呤的序列，可与16S rRNA的3’端互补，与起始有关。
（二）起始复合物的形成：1.起始氨基酸：是N-甲酰甲硫氨酸，其转运RNA也有所不同，称为tRNAf，与甲硫氨酸结合后被甲酰化酶以甲酰四氢叶酸甲基化，生成fMet-tRNAf。
2.30S起始复合物：信使RNA先与小亚基结合，在起始因子3(IF3)的参与下形成mRNA-30S-IF3复合物，然后在IF1和IF2参与下与fMet-tRNAf和GTP结合，并释放IF3，形成30S起始复合物。
3.30S起始复合物与大亚基结合，水解GTP，释放IF1和IF2，形成70S起始复合物。
此时转运RNA占据肽酰位点，空着的氨酰位点可接受另一个转运RNA，为肽链延长作好了准备。
三、肽链的延伸（一）转运RNA进入氨酰位点：需ATP和两种延伸因子参加。
EFTu与GTP 结合，再与转运RNA形成复合物，才能与起始复合物结合。
然后释放出EFTu-GDP，与EFTs和GTP反应，重新生成EFTu-GTP，参加下一轮反应。
EFTu水解GTP前后构象不同，错误的转运RNA会离去，而正确的则与两种状态都有强相互作用。
蛋白质的合成过程
6、蛋白质激酶参与真核细胞蛋白质合成的调节：在真核细胞中，蛋白质激酶可以催 化起始因子eIF2的磷酸化。而eIF2的作用是将Met-tRNAMet运送至40S核糖体亚基上， eIF2被磷酸化后就难以再投入下一轮的起始作用。所以蛋白质合成受到抑制。若使其 恢复其功能，必须解除其磷酸化，这由专一的磷酸酶来催化。
30S复合物形成：
AUG
小亚基
AUG
IF3
IF3
fMet
IF3
GTP、IF1、 IF2 fMet-tRNAf
5
UAC AUG
GTP、IF1、IF2
70S复合物的形成：
A位点
fMet
5
P位点
fMet
5
UAC AUG
GTP、IF1、IF2
UAC AUG
+ 50S核糖体
GTP、IF1、IF2
GDP+Pi、IF1、IF2
和释放、肽链的折叠和加工处理。
（一）氨基酸的活化与转运
氨基酸在掺入肽链之前必须活化（activition）以获得额外的能量。活化反应是在 氨酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）催化下进行的。活化了的氨基酸与 tRNA形成氨酰-tRNA。这一反应可在可溶性细胞质内完成。活化反应分两步进行： 1、氨基酸-AMP-酶复合物的形成：反应如下： ATP+氨基酸+酶——→氨基酸-AMP-酶+PPi 反应需要Mg2+或Mn2+，并且是ATP水解释放能量供复合物的形成。在复合物中，氨基 酸的羧基通过酸酐键与AMP上的5’-磷酸基相连接,形成高能酸酐键,从而使氨基酸的 羧基得到活化。 2、氨基酸从复合物上面转移到相应的tRNA上面： 氨基酸-AMP-酶+PPi ——→氨酰-tRNA+AMP+酶
蛋白质合成的步骤
蛋白质合成的步骤
蛋白质是生命体中最基本的分子之一，它们由氨基酸组成，通过蛋白质合成过程合成。
蛋白质合成的步骤包括：
1. 转录
蛋白质合成的第一步是转录，即将DNA中的基因信息转录成RNA。
这个过程由RNA聚合酶完成，它会在DNA上找到一个起始点，然后开始合成RNA。
RNA聚合酶会将RNA与DNA分离，然后将RNA与DNA互补配对，合成RNA链。
2. 剪切
在RNA合成完成后，需要对其进行剪切。
这个过程由剪切体完成，它会将RNA中的非编码区域剪切掉，只留下编码区域。
这个编码区域被称为外显子，它包含了蛋白质合成所需的信息。
3. 转运
转运是将RNA从细胞核中转移到细胞质中的过程。
这个过程由核孔蛋白完成，它会将RNA从核孔中运输到细胞质中。
4. 翻译
翻译是将RNA转化为蛋白质的过程。
这个过程由核糖体完成，它
会将RNA中的信息翻译成氨基酸序列。
核糖体会在RNA上找到一个起始点，然后开始翻译。
它会将氨基酸一个一个地加入到蛋白质链中，直到遇到终止密码子为止。
5. 折叠
折叠是蛋白质合成的最后一步，它是将蛋白质链折叠成特定的三维结构。
这个过程由分子伴侣完成，它会帮助蛋白质链正确地折叠成特定的结构。
如果蛋白质链没有正确地折叠，它可能会失去功能或者产生毒性。
蛋白质合成的步骤包括转录、剪切、转运、翻译和折叠。
这些步骤是相互关联的，每个步骤都非常重要，缺少任何一个步骤都会影响蛋白质的合成和功能。
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一、蛋白质的合成
1、核糖体是合成蛋白质的机器，其功能是按照mRNA的指令由氨基酸合成蛋白质。
2、游离核糖体游离于胞质中，合成细胞内的基础蛋白质；附着核糖体，附着在内质网表面，构
成粗面内质网的核糖体，合成分泌蛋白和膜蛋白。
3、蛋白质合成的一般过程：
1）氨基酸的活化。
氨基酸和tRNA在氨酰一tRNA合成酶作用下合成活化的氨酰一
tRNA。
2）起始、延伸和终止。
3）蛋白质合成后的加工。
肽链N端Met的去除；
氨基酸残基的化学修饰，乙酰化、甲基化、磷酸化等；肽链的折叠；二硫键的形成。
二、蛋白质的分泌合成、加工修饰和转运
1、信号肽介导分泌性蛋白在粗面内质网的合成。
1）信号肽是蛋白质合成中最先被翻译出来的一段氨基酸序列，通常由18-30个疏水氨基酸组成，能指引核糖体与内质网结合，并引导合成的多肽链进入内质网
腔。
2）新生分泌性蛋白质多肽链在胞质中的游离核糖体上起始合成。
当新生肽链N端的信号肽被翻译后，可立即被细胞质基质中的信号识别颗粒（SRP）识别、结
合。
3）与信号肽识别结合的SRP,识别结合内质网膜上的SRP-R,并介导核糖体锚泊附着于内质网膜的通道蛋白移位子上。
而SRP则从信号肽一核糖体复合体上解离，
返回细胞质基质中重复上述过程。
4）在信号肽的引导下，合成中的肽链，通过由核糖体大亚基的中央管和移位子蛋白共同形成的通道，穿膜进入内质网网腔。
随之，信号肽序列被内质网膜俄面的信号肽酶且除，
新生肽链继续延伸，直至完成而终止。
最后完成肽链合成的核糖体大、小亚基解聚，并
从内质网上解离。
2、跨膜驻留蛋白的插入和转移决定了蛋白质的两种去处：1）穿过膜进腔，为可溶性蛋
白质，包括分泌蛋白和内质网驻留蛋白。
2）嵌入内质网膜中，形成膜蛋白。
3、粗面内质网与外输性蛋白质的分泌合成、加工修饰和转运过程密切相关。
1）新生多肽链的折叠与装配，与合成同时发生。
内质网为新生多肽链正确的折叠和装配提供了有利的环境。
分子伴侣通过对多肽链的识别结合来协助它们的折叠组装和转运。
2）蛋白质的糖基化。
在粗面内质网网膜腔面的糖基转移酶作用下发生N一连接糖基化。
三、蛋白质的加工、分选和定向运输
1、蛋白质在高尔基体内加工等。
1）糖蛋白的加工合成。
糖基化修饰加工合成的糖蛋白，主要包括N一连接糖蛋白和O一连接糖蛋白两种类型。
前者，糖链合成与糖基化修饰始于内质网，完成
于高尔基复合体；后者，则主要或完全是在高尔基复合体中进行和完成的。
2）蛋白质糖链的加工有严格的区域性和顺序性：甘露糖去除发生在中间扁囊高尔基复合体靠近顺面的部位；N一乙酰葡萄糖胺加入在中间部；半乳糖加入在中
间扁囊区靠近反面的部位。
3）蛋白质的水解加工。
2、分选蛋白质：高尔基体通过对蛋白质的修饰、加工，使其带上能被高尔基复合体网膜上专一
受体识别的分选信号，进而选择、浓缩，形成不同靶向的分泌泡。
四、蛋白质合成的质量监控
1、内质网至高尔基体的蛋白质必须是正确折叠和组装的。
分子伴侣可特异性的识别错
误折叠和未完全折装配的蛋白，并阻留在内质网内。
错误折叠蛋白从内质网腔转到细胞基质，进而被降解，消除了异常蛋白的形成。