蛋白质的生物合成过程
原核生物蛋白质合成的过程
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：蛋白质生物合成的具体步骤包括：①氨基酸的活化；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。
酸在核蛋白体上的缩合。
(一）氨基酸的活化转运一）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+A TP 〖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。
分子。
在体内，每种氨基酰在体内，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。
确翻译的要点之一。
（二）核蛋白体循环（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，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、将核蛋白体循环人为地分为启动、将核蛋白体循环人为地分为启动、肽链延长和终止三肽链延长和终止三个阶段进行介绍。
个阶段进行介绍。
1．启动阶段．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。
与镁离子的参与。
原核生物中的启动因子有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。
起作用。
启动阶段的具体步骤如下：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。
原核生物蛋白质生物合成过程
第二节原核生物蛋白质生物合成过程将蛋白质的生物合成过程分为合成起始、肽链延伸和合成终止三个阶段。
由于原核生物的翻译过程研究得比真核生物的清楚，所以以原核生物为例介绍蛍白质的生物合成过程，然后简要介绍真核生物的翻译过程的特点。
除核糖体是蛋白质合成的场所外，还需要各种tRNA分子，酶类，各种可溶性蛋白因子以及mRNA等100多种大分子的共同协作才能完成。
简单的说，蛋白质的生物合成过程是按mRNA I：密码子的排列顺序，肽链从氨基端向梭基端逐渐延伸的过程。
所有的原料氨基酸需要先活化为氨酰基-tRNA才能作为蛋白质合成的前体，并能辨认mRNA上的密码子。
然后经过起始、延伸和终止三个阶段合成-条完整的肽。
一、氨基酸的活化氨基酸必须活化以后才能彼此冋形成肽键而连接起来。
活化的过程是使気基酸的梭基与tRNA 3，-末端核瓣上的2,或3，-OH形成酯键，从而生成氨酰基-tRNA。
氨基酸本身并不能辨认其所对应的密码子，它们必须与各自特异的tRNA结合后才能被带到核糖体中，并通过tRNA 来辨认密码子。
（-）氨基酸的活化催化題基酸活化反应的酶称为気酰基-tRNA合成駒。
第一步是氨基酸与ATP反应生成氨酰基腺昔酸（AA-AMP）,其中氨基酸的梭基是以高能键连接于腺昔酸上，同时放出焦磷酸；第二步是氨酰基腺昔酸将氨酰基转给tRNA形成氨醜基-tRNAo两步反应由同一个氨酰基-tRNA合成前催化。
实际上，氨酰基腺甘酸并不与酶分髙，而以非共价键紧紧的结合在酶的活性中心上，宜到与该氨基酸专一的tRNA分子碰撞时为止。
对每个氨基酸来说，至少有一种氨酰基-tRNA 合成酶。
已从大肠杆菌中分离出20多种氨酰基-tRNA合成悔，这些酶的专一性都很高。
在第一步反应中，它们能从20种纵基酸中各自辨认出其特异的tRNA,并将気酰基转移给tRNA 形成氨酰基-tRNA。
氨酰基-tRNA合成酶的这种高度专-•性保证了翻译的准确性。
AA + ATP 気基酰"RNA合成酸 >AA-AMP + PPi (I )AA-AMP + tRNA + ATP 気基酰TRNA°成醵 > AA- tRNA + AMP (2) 反应(1)与反应(2)相加后的总反应为：AA + tRNA + ATP 気酰基"RNA合成酶 >AA-tRNA + AMP + PPi (3)对每个気基酸的活化来说，净消耗的是2个高能磷酸键。
蛋白质生物合成的方式
蛋白质生物合成的方式
蛋白质生物合成是生物体内制造蛋白质的过程，它是生物体内的重要生化反应之一。
下面介绍蛋白质生物合成的方式：
1. 氨基酸活化：在蛋白质生物合成中，首先需要将氨基酸激活。
这个过程由特定的酶催化，称为氨基酸激酶。
被激活的氨基酸随后会与另一种分子——核糖磷酸结合，形成称为氨酰-tRNA的化合物。
2. 起始复合物形成：第二个步骤是形成起始复合物。
这个过程涉及氨酰-tRNA 与mRNA的结合，其中mRNA是包含蛋白质序列信息的分子。
这个过程需要核糖体起始因子（eIF）的帮助。
3. 肽链合成：一旦起始复合物形成，蛋白质合成就可以开始了。
每个氨基酸通过肽键连接在一起，形成一个连续的肽链。
这个过程由转录延长因子（eEF）和核糖体来催化。
4. 蛋白质折叠：当肽链合成完成后，蛋白质就会开始折叠成其最终的三维形状。
这个过程需要帮助，包括来自分子伴侣蛋白和折叠酶的帮助。
5. 蛋白质修饰：在某些情况下，还需要对蛋白质进行进一步修饰，例如添加糖基或脂质，或者进行磷酸化或乙酰化等化学修饰。
总的来说，蛋白质生物合成是一个复杂的过程，需要多个酶和分子的协同作用。
通过这个过程，生物体能够制造出其生命活动中所需的蛋白质。
【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
蛋白质生物合成过程
第二节蛋白质生物合成过程述：蛋白质生物合成过程包括起始、延长、终止三阶段。
起始阶段是30S小亚基、mRNA、50S大亚基的依次结合；延长阶段核糖体延mRNA 移动，肽链不断延长；终止阶段多肽链释放，核蛋白体解体，mRNA释放。
＊mRNA密码的阅读方向：5' → 3'对应肽链的氨基酸序列合成方向：N → C一、肽链合成的起始（以原核生物为例）述：肽链合成的起始阶段是mRNA和起始甲酰甲硫氨酰-tRNA （fMet-tRNA fmet）分别与核糖体结合形成起始复合物的过程。
多种起始蛋白因子（IF）参与肽链合成起始阶段。
（一）核糖体大小亚基的分离1．原核起始因子IF及作用⑴IF3：亚基分离⑵IF2：结合GTP，促进fMet-tRNA fmet就位。
⑶IF1：辅助IF3、IF22．大小亚基分离过程述：当一条多肽链合成终止时，IF3 、IF1与核糖体的小亚基结合，促使完整核糖体的大小亚基分离，为mRNA与小亚基的结合作好准备。
（二）mRNA在核糖体小亚基上的定位结合1．启动步骤：mRNA与30s形成复合物,IF1、IF3参与复合物的形成2．结合机制：mRNA中的SD序列与30s的互补序列结合具体过程见下页。
☆mRNA的S-D序列：AUG上游约8～13核苷酸处，4 ～6个核苷酸，富含嘌呤，AGGA为核心☆小亚基16srRNA近3'端的短序列...UCCU....与S-D序列互补☆核蛋白体小亚基蛋白（rps-1）辨认结合AGGA后的短序列（三）起始fMet-tRNA fmet辨认结合AUG述：该过程与mRNA和核糖体小亚基的定位结合同时发生，fmet-tRNA fmet辨认并与mRNA 模板中的AUG结合。
反应需IF2、GTP、Mg2+参与；而IF3脱落。
（四）核糖体大亚基的结合述：上述过程完成后，核糖体大亚基开始进入，与小亚基结合。
此时与IF2结合的GTP水解释能，促使IF1 、IF2、IF3脱落, 形成翻译起始复合物――核糖体＋mRNA＋fmet-tRNA fme t述：核蛋白体上含给位（P位）与受位（A位），AUG信号与P位相对应结合。
简述蛋白质生物合成过程。
简述蛋白质生物合成过程。
蛋白质合成可分四个步骤,以大肠杆菌为例:
(1)氨基酸的活化:游离的氨基酸必须经过活化以获得能量才能参与蛋白质合成,由氨酰-tRNA合成酶催化,消耗1分子ATP,形成氨酰-tRNA。
(2)肽链合成的起始:由起始因子参与,mRNA与30S小亚基、50S 大亚基及起始甲酰甲硫氨酰-tRNA(fMet-tRNAt)形成70S起始复合物,整个过程需GTP水解提供能量。
(3)肽链的延长:起始复合物形成后肽链即开始延长。
首先氨酰-tRNA结合到核糖体的A位,然后,由肽酰转移酶催化与P位的起始氨基酸或肽酰基形成肽键,tRNAf或空载tRNA仍留在P位.最后核糖体沿mRNA5’→3’方向移动一个密码子距离,A位上的延长一个氨基酸单位的肽酰-tRNA转移到P位,全部过程需延伸因子EF-Tu、EF-Ts,能量由GTP提供。
(4)肽链合成终止,当核糖体移至终止密码UAA、UAG或UGA时,终止因子RF-1、RF-2识别终止密码,并使肽酰转移酶活性转为水解作用,将P位肽酰-tRNA水解,释放肽链,合成终止。
蛋白质合成过程
蛋白质合成过程蛋白质是构成生物体的重要组成部分，参与了生物体内的各种生命活动。
蛋白质的合成是一个复杂而精密的过程，需要经过多个步骤和参与多种生物分子的协同作用。
本文将介绍蛋白质合成的整个过程，包括转录和翻译两个主要阶段，带您深入了解蛋白质合成的奥秘。
一、转录阶段转录是蛋白质合成的第一步，主要发生在细胞核内。
在转录过程中，DNA的信息被转录成RNA，其中mRNA（信使RNA）是编码蛋白质的模板。
以下是转录阶段的具体步骤：1.1 DNA解旋：在转录开始之前，DNA的双螺旋结构需要被解开，使得RNA聚合酶能够访问DNA上的基因信息。
1.2 RNA合成：RNA聚合酶按照DNA模板的信息合成mRNA分子。
RNA聚合酶会在DNA上“读取”信息，然后在合成RNA链时将对应的核苷酸加入到新合成的RNA链中。
1.3 RNA修饰：在合成完成后，mRNA分子会经过一系列修饰过程，包括剪切、剪接和加上帽子和尾巴等修饰，以确保mRNA的稳定性和功能性。
1.4 mRNA运输：修饰完成的mRNA会通过核孔运输到细胞质中，为下一步的翻译提供模板。
二、翻译阶段翻译是蛋白质合成的第二步，主要发生在细胞质中的核糖体上。
在翻译过程中，mRNA上的密码子被翻译成氨基酸序列，从而合成特定的蛋白质。
以下是翻译阶段的具体步骤：2.1 起始子寻找：翻译的起始子AUG会被识别，标志着翻译的开始。
AUG对应的氨基酸是甲硫氨酸。
2.2 氨基酰-tRNA结合：氨基酰-tRNA与mRNA上的密码子配对，带来对应的氨基酸。
tRNA上的抗密码子与mRNA上的密码子互补配对，确保正确的氨基酸被带入。
2.3 肽键形成：氨基酸通过肽键连接成多肽链，形成蛋白质的主干结构。
2.4 翻译终止：当翻译到终止子时，翻译复合物会停止合成，释放出新合成的多肽链。
2.5 蛋白后修饰：新合成的多肽链可能需要进一步的后修饰，如蛋白质的折叠、磷酸化、甲基化等，以获得最终的功能性蛋白质。
蛋白质合成的基本过程
蛋白质合成的基本过程蛋白质是构成生物体细胞的重要组成部分，参与了生物体内的几乎所有生化过程。
蛋白质的合成是细胞内最为重要的生物化学过程之一，也是维持生命活动正常进行的基础。
蛋白质的合成过程包括转录和翻译两个阶段，通过这两个阶段，细胞可以根据遗传信息合成出具有特定功能的蛋白质。
下面将详细介绍蛋白质合成的基本过程。
一、转录阶段转录是指在细胞核内DNA模板上合成RNA的过程。
在蛋白质合成中，首先需要将DNA上的遗传信息转录成RNA，形成mRNA（信使RNA），mRNA携带着DNA上的遗传信息，将其带到细胞质中进行翻译合成蛋白质。
1.1 RNA聚合酶的结合转录的第一步是RNA聚合酶与DNA模板的结合。
RNA聚合酶是一种酶类蛋白质，它能够识别DNA上的启动子区域，并在该区域结合，开始合成RNA链。
1.2 RNA链的合成RNA聚合酶在DNA模板上沿着3'→5'方向移动，合成RNA链时是在5'→3'方向进行的。
RNA链的合成过程与DNA复制有所不同，RNA链的合成速度较快，而且只合成一条链。
1.3 终止转录在DNA上的终止子区域，会有一些特定的序列，当RNA聚合酶合成到这些序列时，转录过程会终止，RNA链会从DNA模板上脱离，形成成熟的mRNA。
二、翻译阶段翻译是指在细胞质中mRNA的遗传信息被翻译成氨基酸序列的过程。
翻译过程中涉及到多种RNA和蛋白质，包括tRNA（转运RNA）、rRNA （核糖体RNA）和核糖体等。
2.1 核糖体的结合在翻译的起始阶段，mRNA会与核糖体结合，核糖体是一种由rRNA和蛋白质组成的细胞器，能够将mRNA上的遗传信息翻译成氨基酸序列。
2.2 tRNA的运载tRNA是一种带有特定氨基酸的RNA分子，它能够将氨基酸运载到核糖体上，与mRNA上的密码子配对，完成氨基酸的添加。
2.3 氨基酸的连接在核糖体上，tRNA将氨基酸按照mRNA上的密码子顺序连接起来，形成氨基酸链。
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六、释放因子（RF） 原核生物中有4种，在真核生物中只有1种。 其主要作用是识别终止密码，协助多肽链的 释放。
七、氨基酰tRNA合成酶
该酶存在于胞液中，与特异氨基酸的活化以及 氨基酰tRNA的合成有关。
每种氨基酰tRNA合成酶对相应氨基酸以及携带氨基 酸的数种tRNA具有高度特异性，这是保证tRNA能 够携带正确的氨基酸对号入座的必要条件。 目前认为，该酶对tRNA的识别，是因为在tRNA的 氨基酸臂上存在特定的识别密码，即第二套遗传密 码。
五、延长因子（EF）
原核生物中存在3种延长因子（EFTU，EFTS， EFG），真核生物中存在2种（EF1，EF2）。其 作用主要促使氨基酰tRNA进入核 蛋白的受体， 并可促进移位过程。
EFTU（GTPase） EFT 原核 EFTS EFG（转位酶） 真核 α （GTPase） EF1 β γ EF2（转位酶）
一、mRNA 作为指导蛋白质生物合成的模板。 mRNA 中每 三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基 酸的信息，此三联体就称为密码 (coden) 。共有 64种不同的密码。 原核生物的转录与翻译同步进行 无义突变 蛋白质的合成是N端——C端
密码的连续性
二、tRNA
在氨基酸tRNA合成酶催化下，特定的tRNA 可与相应的 氨基酸结合，生成氨基酸tRNA， 从而携带氨基酸参与蛋白质的生物合成。 tRNA反密码环中部的三个核苷酸构成三联 体，可以识别mRNA上相应的密码，此三联 体就称为反密码(anticoden)。 反向互补
在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合 在同一mRNA分子上，同时进行翻译，但每两个相邻 核蛋白之间存在一定的间隔，形成念球状结构。
由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行多肽 链的翻译所形成的念球状结构称为多核蛋白体。
四、起动因子（IF） 这是一些与多肽链合成起动有关的蛋白因 子。原核生物中存在 3 种起动因子，分别 称为 IF1-3 。在真核生物中存在 9 种起动因 子（ eIF ）。其作用主要是促进核蛋白体 小亚基与起动tRNA及模板mRNA结合。
蛋白 体 的 组 装
大肠杆菌核蛋白体的 空间结构为一椭圆球 体，其30S亚基呈哑 铃状，50S亚基带有 三角，中间凹陷形成 空穴，将30S小亚基 抱住，两亚基的结合 面为蛋白质生物合成 的场所。
核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能： 1 ．小亚基：可与 mRNA 、 GTP 和起动 tRNA 结合。 2．大亚基： （ 1 ） 具 有 两 个 不 同 的 tRNA 结 合 点 。 A 位 （右）—— 受位或氨酰基位，可与新进入的氨 基酰 tRNA 结合； P 位（左） —— 给位或肽酰基 位，可与延伸中的肽酰基tRNA结合。 （2）具有转肽酶活性：将P位上的肽酰基转移 给A位上的氨基酰tRNA，形成肽键。 （3）具有GTPase活性，水解GTP，获得能量。 （4）具有起动因子、延长因子及释放因子的结 合部位。
转运RNA（tRNA）
tRNA的功能
tRNA分子上与蛋白质合成有关的位点：
1. 3′端-CCA上的氨基酸接受位点。
2. 识别氨酰-tRNA合成酶的位点。 3. 核糖体识别位点，使延长中的肽链附着于核糖体上。 4. 反密码子位点。 第一套密码系统、第二套密码系统 校正tRNA：mRNA发生突变后，tRNA的反密码子也突变搬 来相近的氨基酸
八、供能物质和无机离子 多肽链合成时，需ATP、GTP作为供能物 质，并需Mg2+、K+参与。 氨基酸活化时需消耗 2 分子高能磷酸键， 肽键形成时又消耗 2 分子高能磷酸键，故 缩合一分子氨基酸残基需消耗 4 分子高能 磷酸键。
第二节 蛋白质生物合成过程
蛋白质生物合成过程包括三大步骤：
①氨基酸的活化与搬运；
三、rRNA和核蛋白体
原核生物中的核蛋白体大小为70S，可分为30S 小亚基和 50S 大亚基。小亚基由 16SrRNA 和 21 种蛋白质构成，大亚基由5SrRNA，23SRNA和 35种蛋白质构成。
真核生物中的核蛋白体大小为80S，也分为40S小 亚基和60S大亚基。小亚基由18SrRNA和30多种 蛋白质构成，大亚基则由5S rRNA，28S rRNA和 50多种蛋白质构成，在哺乳动物中还含有5.8 S rRNA。
②活化氨基酸在核蛋白体上的缩合； ③多肽链合成后的加工修饰。
酸的活化与搬运
• 氨基酸的活化以及活化氨基酸与tRNA的结合，均由氨
反密码对密码的识别，通常也是根据碱基互补原 则，即A—U，G—C配对。但反密码的第一个核苷 酸与第三核苷酸之间的配对，并不严格遵循碱基互 补原则。如反密码第一个核苷酸为Ⅰ，则可与A、U 或C配对，如为U，则可与A或G配对，这种配对称 为不稳定配对。
能 够 识 别 mRNA 中 5′ 端 起 动 密 码 AUG 的 tRNA 是一种特殊的 tRNA ，称为起动 tRNA 。 在原核生物中，起动 tRNA 是一种携带甲酰 蛋氨酸的 tRNA ，即 tRNAifmet ；而在真核生 物中，起动tRNA是一种携带蛋氨酸的tRNA， 即tRNAimet。 在原核生物和真核生物中，均存在另一 种携带蛋氨酸的 tRNA ，识别非起动部位 的蛋氨酸密码，AUG。 均被同一种甲硫氨酰tRNA合成酶合成
第33章
Chapter 13
蛋白质的生物合成
Biosynthesis of Protein
蛋白质的生物合成过程，就是将DNA传递 给mRNA的遗传信息，再具体的解译为蛋 白质中氨基酸排列顺序的过程，这一过程 被称为合成的物质
生物体内的各种蛋白质都是生物体内利用约20种氨 基酸为原料自行合成的。参与蛋白质生物合成的各 种因素构成了蛋白质合成体系，该体系包括： ① mRNA：作为蛋白质生物合成的模板，决定多肽 链中氨基酸的排列顺序； ② tRNA：搬运氨基酸的工具； ③ 核糖体：蛋白体生物合成的场所； ④ 酶及其他蛋白质因子； ⑤ 供能物质及无机离子。