第十章 蛋白质的生物合成

1. 核糖体：肽链合成的场所
在原核细胞中，它可以游离形式存在，2000 个 /细胞 真核细胞中的核糖体位于胞浆内，可分为两类，一类与细胞内质网相 结合，形成粗糙内质网，主要参与白蛋白、胰岛素等分泌性蛋白质的 合成。另一类游离于胞浆，主要参与细胞固有蛋白质的合成。 106~107 个 / 细胞 。线粒体、叶绿体也有自己的核糖体。
We found that the codon UGA specifies insertion of selenocysteine and cysteine in the ciliate Euplotes crassus, that ……….
纤毛虫
Thus, the genetic code supports the use of one codon to code for multiple amino acids.
（7）偏倚性：蛋白质生物合成时对简并密码子的使用频率不同。
Science 9 January 2009: Vol. 323. no. 5911, pp. 259 - 261 DOI: 10.1126/science.1164748
Sicence：颠覆经典遗传学理论
Genetic Code Supports Targeted Insertion of Two Amino Acids by One Codon
2. tRNA —— 翻译的接合体（adaptor）
同功受体tRNA (isoaccepting tRNAs)：携带相同氨基酸而 反密码子不同的一组tRNA 。一种氨基酸可有2～6种特异 tRNA。
tRNA中与蛋白质合成有关的四个位点：
核糖识别部位
氨基酸结合部位
氨酰-tRNA合 成酶识别部位

mRNA
密码子
t R N A 反 密 码 碱 基I
U
C
m R N A 密 码 碱 基 A ， C ， U A ， G C ， G ， U
通用性
除了动物细胞中的线粒体和植物细胞中的叶绿体外， 从最简单的病毒、原核生物到人类都使用一套遗传密 码。
二、核糖体是肽链合成的场所
• 氨基酸首先在 核糖体内合成 蛋白质，再输 送至细胞其它 组分中。
三、肽链合成的终止
肽链合成终止包括： • 终止密码的辨认 • 肽链从肽-tRNA上水解 • mRNA从核糖体中分离 • 核糖体大小亚基的拆分
三、肽链合成的终止
• 释放因子RF： 终止过程中的蛋白质因子 辨认终止密码 促进肽链C端与tRNA 3’-OH酯键的水解， 使肽链从翻译中的核糖体上释放下来。
GCA CAG
密码之间没有 核苷酸间断
AGU
GUA
………….
• 除了色 氨酸和 蛋氨酸 外，其 余氨基 酸均有2 -6个三 联体为 其编码。
简并性
*
摆动性
• 密码与反密码配对辨认 时，有时并不完全按照 碱基互补规律。尤其是 密码的第三碱基对反密 码的第一位碱基，更常 出现这种摆动现象。
C－G－I 反密码子 G－C－C 密码子
氯霉素
• 能与原核生物的核糖体大亚基结合，抑 制转肽酶活性而阻断翻译的延长过程。
链霉素和卡那霉素
• 能与原核生物核糖体小亚基结合，改变 其构象，引起读码错误，使毒素类的细 菌蛋白失活。
• 结核杆菌敏感
嘌呤霉素
• 结构与酪氨酸-tRNA相似，从而取代一些 氨基酰-tRNA进入翻译进入翻译中的核糖 体的A位。
• 抗生素一般是细菌或真菌所产生的具有 抑制其它生物生长的物质。

翻译过程十分复杂，需要mRNA、tRNA、rRNA和多种蛋白因子参与。在此过程中mRNA为合成的模板，tRNA为运输氨基酸工具，rRNA和蛋白质构成核糖体，是合成蛋白质的场所，蛋白质合成的方向为N—C端。
遗传信息传递的中心法则
生物的遗传信息以密码的形式储存在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序。在细胞分裂的过程中，通过DNA复制把亲代细胞所含的遗传信息忠实地传递给两个子代细胞。在子代细胞的生长发育过程中，这些遗传信息通过转录传递给RNA，再由RNA通过翻译转变成相应的蛋白质多肽链上的氨基酸排列顺序，由蛋白质执行各种各样的生物学功能，使后代表现出与亲代相似的遗传特征。后来人们又发现，在宿主细胞中一些RNA病毒能以自己的RNA为模板复制出新的病毒RNA，还有一些RNA病毒能以其RNA为模板合成DNA，称为逆转录这是中心法则的补充。
30-35%蛋白质。
2、结构：
球形颗粒，由大小二个亚基组成。
（一）核糖体的组成和结构
核糖体的组成
（二）核糖体的功能
1、16S rRNA对识别mRNA上肽链起始位点（AUG）起重要作用。
2、参与肽链的启动、延长、终止、移动等
核糖体是蛋白质合成的场所
核糖体大亚基X-衍射图
3、功能位点：
核 糖 体
是由rRNA（ribosomal ribonucleic asid）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。核糖体是蛋白质合成的工厂。
2、核糖体的功能
1、核糖体的结构和组成
1、组成：
60-65%rRNA，
6)密码的防错系统
tRNA
（transfer ribonucleic asid）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，还准确无误地将活化的氨基酸运送到核糖体中mRNA模板上。

是细胞中一类保守蛋白质，可识别肽链的非天 然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。
核糖体结合的分子伴侣
非核糖体结合性分子伴侣— 热休克蛋白 伴侣蛋白
(1)热休克蛋白（heat shock protein, HSP )：
属于应激反应性蛋白，高温应激可诱导该蛋白 合成增加。
在大肠杆菌中包括HSP70, HSP40和GrpE三族
Peptidyl site （P Site）
E位
Aminoacyl site （A Site）
mRNA
肽链合成需要酶类和蛋白质因子
• 蛋白质因子： • （1）起始因子 • 原核生物 IF； 真核生物 eIF • （2）延长因子 • 原核生物 EF； 真核生物 eEF • （3）释放因子 • 原核生物 RF； 真核生物 eRF
第二节 蛋白质生物合成的过程
翻译过程从阅读框架的5’-AUG开始，按mRNA 模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码 出现。
整个翻译过程可分为三个阶段：
起始(initiation）
延长（elongation)
终止(termination)
一、肽键合成的起始（Initiation）
多肽链合成后需要逐步折叠成天然空间构象才成为有 功能的蛋白质。
时间： 新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠
即开始，折叠在肽链合成中、合成后完成。
细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完 成，而需要其他酶、蛋白质辅助 ：
•
分子伴侣
•
蛋白二硫键异构酶
•
肽-脯氨酰顺反异构酶
1．分子伴侣*（molecular chaperon）
需要：
转位酶（原核生物中是EFG，真核生物中是eEF-2）， GTP 结果：