第三十三章 蛋白质的合成及转运
细胞内蛋白质合成与转运的调控
细胞内蛋白质合成与转运的调控蛋白质是构成生物体的重要基本组成部分，它们在细胞内发挥着各种重要的功能。
细胞内的蛋白质合成和转运过程受到严格的调控，以确保细胞内蛋白质的正常合成和定位。
本文将介绍细胞内蛋白质合成的过程以及调控机制。
一、蛋白质合成的过程蛋白质合成是一个复杂的过程，涉及到多个环节和参与因子。
简单来说，它包括转录、转运和翻译三个主要步骤。
1. 转录转录是将DNA上的遗传信息转录成RNA的过程。
在蛋白质合成中，主要通过基因转录产生mRNA（信使RNA）。
这一过程由RNA聚合酶酶依赖性地进行，通过与DNA模板链上的碱基序列互补配对，合成相应的mRNA分子。
2. 转运转运是将合成的mRNA通过核孔膜转运到细胞质的过程。
核孔膜是细胞核与细胞质之间的界面，具有选择性的通透性，通过核孔膜蛋白形成的核孔实现对mRNA的通行。
3. 翻译翻译是将mRNA的信息转译成蛋白质的过程。
它发生在细胞质中的核糖体上，核糖体是由rRNA（核糖体RNA）和蛋白质组成的复合物。
在翻译过程中，mRNA的三个核苷酸为一个密码子，对应着氨基酸，通过rRNA和tRNA（转运RNA）的配对作用，将氨基酸逐个连接起来，形成多肽链，最终折叠成功能性蛋白质。
二、蛋白质合成与转运的调控为了确保细胞内蛋白质的合成和定位准确无误，细胞发展了一系列的调控机制。
1. 转录调控转录调控主要通过转录因子的调节来实现。
转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质，它们通过与DNA特定的序列结合，激活或抑制基因的转录活性。
这种调控方式可以在转录起始位点上引导RNA聚合酶的结合，或者阻止其结合，从而影响mRNA的合成速度和数量。
2. 转运调控转运调控主要通过核孔膜复合物的选择性和通透性来实现。
核孔膜复合物是由多个蛋白质组成的复合物，它可以识别和结合mRNA分子，并控制其在核孔膜上的转运速度。
此外，核孔膜蛋白还可以通过与其他蛋白质相互作用，调控细胞内信号转导和蛋白质定位。
细胞内各种蛋白质的合成和转运途径
细胞内各种蛋白质的合成和转运途径引言：细胞是生物体的基本单位，其中蛋白质是构成细胞的重要组成部分。
细胞内的蛋白质合成和转运途径是维持细胞正常功能的关键过程。
本文将介绍细胞内蛋白质合成的主要途径，包括转录、翻译和后转录修饰，以及蛋白质的转运途径，包括核糖体、内质网和高尔基体等。
一、蛋白质合成的途径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。
在细胞核中，DNA的双链解旋，RNA聚合酶结合到DNA上，根据DNA模板合成mRNA。
mRNA是一条单链RNA，它携带着从DNA中转录得到的基因信息。
2. 翻译翻译是蛋白质合成的第二步，即将mRNA上的基因信息翻译成蛋白质。
翻译发生在细胞质中的核糖体中。
核糖体由rRNA和蛋白质组成，它能够识别mRNA上的密码子，并将相应的氨基酸连接起来，形成多肽链。
翻译的过程包括起始、延伸和终止三个阶段，通过tRNA和蛋白因子的参与完成。
3. 后转录修饰蛋白质合成的最后一步是后转录修饰，即对新合成的蛋白质进行修饰和折叠。
这一过程发生在内质网和高尔基体中。
内质网是一个复杂的膜系统，它能够将新合成的蛋白质进行折叠和修饰，如糖基化、磷酸化等。
高尔基体则进一步对蛋白质进行修饰，并将其定位到细胞的不同位置。
二、蛋白质的转运途径1. 核糖体核糖体是蛋白质合成的场所，它位于细胞质中。
在核糖体中，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对，通过蛋白因子的辅助，将氨基酸连接成多肽链。
核糖体能够识别起始密码子和终止密码子，从而控制蛋白质的合成过程。
2. 内质网内质网是一个复杂的膜系统，它位于细胞质中。
内质网上的核糖体能够合成蛋白质，并将其进行折叠和修饰。
折叠不正确的蛋白质将被内质网上的分解酶降解，而正确折叠的蛋白质则会进一步转运到高尔基体或其他细胞器。
3. 高尔基体高尔基体是一个复杂的膜系统，它位于细胞质中。
高尔基体接收来自内质网的蛋白质，并对其进行进一步修饰和定位。
蛋白质的合成、转运、修饰
蛋白质的合成蛋白质的种类是由基因决定的,也就是说人类基因组有多少个基因,人体就有多少种蛋白质,只是蛋白质表达的时期和部位不同.根据人类基因组计划分析得知：全部人类基因组约有2.91Gbp,约有39000多个基因；也就是说人体蛋白质的种类有39000多种蛋白质生物合成可分为五个阶段，氨基酸的活化、多肽链合成的起始、肽链的延长、肽链的终止和释放、蛋白质合成后的加工修饰一．氨基酸的活化分散在胞液中的各种氨基酸需经特异的氨基酰-tRNA合成酶催化，ATP供能，并需Mg2＋或Mn2＋参与在氨基酸的羧基上进行活化，生成中间复合物（）后者再与相应的tRNA作用，将氨基酰转移到tRNA分子的氨基酸臂上，即3′末端腺苷酸中核糖的3′（或2′）羟基以酯键相结合形成氨基酰-tRNA【氨基酰tRNA的生成】tRNA各种tRNA的一级结构互不相同，但它们的二级结构都呈三叶草形三叶草形结构的主要特征是:含有四个螺旋区、三个环和一个附加叉四个螺旋区构成四个臂，其中含有3′末端的螺旋区称为氨基酸臂，因为此臂的3′-末端都是C-C-A-OH序列，可与氨基酸连接三个环分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示环Ⅰ含有5，6二氢尿嘧啶，称为二氢尿嘧啶环（DHU环）环Ⅱ顶端含有由三个碱基组成的反密码子，称为反密码子环；反密码子可识别mRNA分子上的密码子，在蛋白质生物合成中起重要的翻译作用环Ⅲ含有胸苷（T）、假尿苷（ψ）、胞苷（C），称为假尿嘧啶环（TψC环）；此环可能与结合核糖体有关tRNA在二级结构的基础上进一步折叠成为倒“L”字母形的三级结构起始因子原核起始因子只有三种（IF1、IF2、IF3）真核起始因子(简称为eIF)种类多且复杂，已鉴定的真核起始因子共有12种延长因子原核生物（简称EF）由三部分组成：EF-Tu，EF-Ts，和EF-GEF-Tu它介导氨酰-tRNA进入核糖体的空位EF-Ts充当EF-Tu亚基的鸟嘌呤核苷酸交换因子,催化EF-Tu释放GDPEF-G催化tRNA的移位和多肽延伸的每个循环后期mRNA从核糖体上掉下来真核生物（简称eEF）真核生物中分为：eEF-1和eEF-2eEF-1有两个亚基，α和βγα相当于原核生物中的EF-Tu亚基，它介导氨酰-tRNA进入核糖体的空位Βγ相当于原核生物中EF-Ts，核苷酸交换因子α,催化GDP从α上释放eEF-2相当于原核生物的EF-G，催化tRNA的移位和多肽延伸的每个循环后期mRNA从核糖体上掉下来终止因子(释放因子)原核生物细胞的释放因子（简称RF）：识别终止密码子引起完整的肽链和核糖体从mRNA 上释放的蛋白质释放因子1（RF1）：能识别终止密码子UAA和UAG而终止蛋白质合成的细菌释放因子释放因子2（RF2）：能识别终止密码子UAA和UGA而终止蛋白质合成的细菌释放因子释放因子3（RF3)：与延长因子EF-G有关的细菌蛋白质合成终止因子当它终止蛋白质合成时，它使得因子RF1和RF2从核糖体上释放真核生物细胞只有一种终止因子（称为eRF）能识别所有的终止密码子因为它没有与GTP结合的位点，所以它不能帮助完成合成的多肽从P位点的tRNA的释放在真核生物内可能还存在能与eRF合作、帮组多肽从核糖体释放的蛋白质核糖体的活性部位单个核糖体上存在四个活性部位，在蛋白质合成中各有专一的识别作用1．A部位：氨基酸部位或受位：主要在大亚基上，是接受氨酰基-tRNA的部位2．P部位：肽基部位或供位：主要在小亚基上，是释放tRNA的部位3．肽基转移酶部位（肽合成酶），简称T因子：位于大亚基上，催化氨基酸间形成肽键，使肽链延长4．GTP酶部位：即转位酶（EF-G），简称G因子，对GTP具有活性，催化肽键从供体部位→受体部位核糖体上还有许多与起始因子、延长因子、释放因子以及各种酶相结合的位点核糖体的大小是以沉降系数S来表示，S数值越大、颗粒越大、分子量越大原核细胞与真核细胞核糖体的大小亚基是不同的二．核糖体循环（肽链合成）1.肽链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。
第38章蛋白质合成及转运
Pi GTP IF-2 -GTP GDP
5' IF-3
AUG
3' IF-1
起始过程消耗1个GTP。
真核生物翻译起始复合物形成 • 核蛋白体大小亚基分离； • 起始氨基酰-tRNA结合； • mRNA在核蛋白体小亚基就位； • 核蛋白体大亚基结合。
真核生物翻译起始因子
起始因子 eIF-2 生物功能 促进起始tRNA与小亚基结合
（九）蛋白质合成的抑制剂 蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某
些毒素的作用靶点。它们就是通过阻断真核、
原核生物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰
和抑制蛋白质生物合成过程而起作用的。 抗菌素（antibiotics） 毒素 抗代谢物 干扰素
（1）抗菌素
链霉素、卡那霉素、新霉素
主要抑制G-菌Pr合成三个阶段： ①起始复合物形成—使氨基酰tRNA从复合物脱落； ②肽链延伸阶段—使氨基酰tRNA与mRNA错配； ③终止阶段—阻碍终止因子与核蛋白体结合， 已合成的多肽链无法释放， 抑制70S核糖体的解离
原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：eRF
释放因子的功能
• 识别终止密码，
RF-1特异识别UAA、UAG；
RF-2可识别UAA、UGA。 • 诱导转肽酶改变为酯酶活性，使肽链从核蛋 白体上释放。
原 核 肽 链 合 成 终 止 过 程
COORF
5'
UAG
3'
原核生物蛋白质合成的能量计算
IF-3
IF-1
2. mRNA在小亚基定位结合
5' IF-3
AUG
3' IF-1
3. 起始氨基酰tRNA与小亚基结合
蛋白质的加工和运输
蛋白质的加工和运输1. 引言蛋白质是生物体内最重要的大分子之一，它们在生命过程中扮演着重要的角色。
蛋白质不仅是细胞结构的组成部分，还参与调节细胞的代谢过程、传递信号和执行功能等。
在细胞内，蛋白质的加工和运输至关重要，它们需要经过一系列的修饰和排序，以确保正确的定位和功能的实现。
本文将介绍蛋白质的加工和运输过程，包括蛋白质的合成、翻译后修饰和定位，以及蛋白质的运输和排序机制。
2. 蛋白质的合成蛋白质的合成是细胞中重要的生化过程之一。
在真核细胞中，蛋白质的合成发生在细胞质中的核糖体上。
蛋白质的合成包括两个主要步骤：转录和翻译。
转录是指DNA上的基因信息被转录成RNA分子的过程。
RNA分子是一条与DNA互补的单链分子，它携带了DNA上的遗传信息。
经过转录后，RNA分子称为mRNA（messenger RNA），它将带着基因信息离开细胞核，进入细胞质。
翻译是指mRNA上的遗传信息被翻译成氨基酸序列的过程。
翻译发生在细胞质中的核糖体上，它将mRNA上的三碱基密码子与特定的氨基酸配对，从而合成蛋白质的氨基酸序列。
3. 蛋白质的翻译后修饰和定位在翻译完成后，蛋白质通常需要经过一系列的修饰和定位才能实现其功能。
3.1 翻译后修饰翻译后修饰是指蛋白质在合成后进一步修饰的过程。
这些修饰包括磷酸化、甲基化、乙酰化等。
磷酸化是指蛋白质上的羟基被磷酸基团取代，这一修饰可以改变蛋白质的结构和功能。
甲基化和乙酰化则是通过将甲基和乙酰基添加到特定的氨基酸上，从而调节蛋白质的活性和稳定性。
3.2 蛋白质的定位蛋白质的定位是指将蛋白质定位到细胞的特定位置。
细胞内蛋白质的定位是由信号序列决定的，这些信号序列可以存在于蛋白质的氨基酸序列中。
这些信号序列被称为信号肽，它们可以将蛋白质定位到细胞质、细胞核、内质网、高尔基体或细胞膜等不同的位置。
定位蛋白质的机制涉及一系列的分子机制，包括信号识别粒子、转运蛋白、蛋白质通道等。
这些机制确保了蛋白质能够准确地定位到其执行功能的位置。
蛋白质的合成与运输课件
分子生物学研究方法
1 2
基因克隆和表达
通过基因工程技术，将目标基因克隆到表达载体 中，并在宿主细胞中表达，从而获得大量的目标 蛋白质。
基因敲除和敲入
利用基因编辑技术，对特定基因进行敲除或敲入 操作，以研究蛋白质合成和运输的调控机制。
3
转录组学分析
利用高通量测序技术，对细胞或组织中全部基因 的表达水平进行分析，从而了解蛋白质合成的转 录调控机制。
பைடு நூலகம்
05
蛋白质合成与运输的调控
基因表达调控
转录水平调控
通过调节基因转录的起始 和效率，控制蛋白质合成 的数量和种类。
转录因子
转录因子与DNA结合，调 控特定基因的表达。
表观遗传学
DNA甲基化、组蛋白修饰 等表观遗传学机制影响基 因表达。
翻译后修饰调控
磷酸化
磷酸化是蛋白质最常见的翻译后 修饰，通过改变蛋白质活性来调
蛋白质的胞内运
核糖体合成
蛋白质在核糖体上合成后，通过信号肽引 导进入内质网。
内质网加工
蛋白质在内质网中经过折叠、组装和糖基 化等加工。
高尔基体转运
经过内质网加工的蛋白质通过囊泡转运至 高尔基体进一步修饰和分拣。
蛋白质的分泌运
囊泡形成
蛋白质在高尔基体形成囊泡，通过胞吐作用释放到细胞外。
胞吐过程
囊泡与细胞膜融合，释放出内容物，完成蛋白质的分泌运输 。
THANKS
常见的翻译后修饰包括磷酸化、乙酰化、糖基化等，这些修饰可以影响蛋白质的结 构和功能，使其具有更广泛的生物活性。
翻译后修饰对于蛋白质的功能和稳定性具有重要作用，是蛋白质合成过程中的重要 环节。
04
蛋白质的运输
蛋白质的跨膜运
蛋白质的合成与运输PPT资料(正式版)
其剪切和折叠等 糖蛋白普遍存在于细胞膜上,如果将细胞培养在含药品的培养基中,发现细胞无法制造糖蛋白糖侧链,则药品可能作用在蛋白质合成及运
输过程的细胞器上:
通过转基因技术,可使人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是:
即蛋白质是通过细胞内在功能上连续统一的细胞内膜结构以出芽和融合的方式进行运输的。
(1)分选信号:蛋白质合成以后,一般在其氨基酸序列中含分选信号,决定它们的去向和最终定位.
用3H标记亮氨酸，注入豚鼠胰脏腺泡细胞中
分泌蛋白的运输 方向? 核内 高 细 糖→ 质 → 尔 → 胞 体网 基 膜
体
11317m7mminini
思考：在核糖体上合成的蛋白质，在经过内质网、
高尔基体时，分别发生什么变化？合成的蛋白质以什 么方式分泌出细胞外？
核糖体 内质网 高尔基体
细胞膜
外
排
合 成 肽 链
蛋白质的合成与运输
一蛋白质的合成
1.合成场所： 分布:所有细胞中
核糖体 成分:RNA和蛋白质 结构:大亚基 小亚基 种类: 游离的核糖体 附着的核糖体
2.分泌蛋白的合成和分泌过程：
用3H标 记亮氨 酸，注 入豚鼠 胰脏腺
泡细胞 3
中
min
17 min
内质网 高尔基体 细胞质基质
(1)分选信号:蛋白质合成以后,一般在其氨基酸序列中含分选信号,决定它们的去向和最终定位.
二.蛋白质的分选和运输
1.影响蛋白质分选的因素:
(1)分选信号:蛋白质合成以后,一般在 其氨基酸序列中含分选信号,决定它 们的去向和最终定位.
(2)核糖体种类:
2.蛋白质的运输:指通过连续的内膜系统运送蛋白质到 达其最终目的地的过程.
内膜系统包括核膜，内质网， 高尔基体，溶酶体，微体及 一些小泡等。
《蛋白质的合成与运输》 知识清单
《蛋白质的合成与运输》知识清单一、蛋白质的合成（一）遗传信息的转录1、定义转录是指以 DNA 的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA 的过程。
2、场所主要在细胞核中进行。
3、过程（1）解旋：DNA 双螺旋解开，碱基暴露。
（2）配对：游离的核糖核苷酸与 DNA 模板链上的碱基互补配对。
（3）连接：在 RNA 聚合酶的作用下，相邻的核糖核苷酸连接形成RNA 链。
（4）释放：合成的 RNA 从 DNA 链上释放，DNA 双螺旋恢复。
4、产物包括 mRNA（信使 RNA）、tRNA（转运 RNA）和 rRNA（核糖体RNA）。
（二）遗传信息的翻译1、定义翻译是指以 mRNA 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
2、场所细胞质中的核糖体。
3、密码子（1）概念：mRNA 上决定一个氨基酸的三个相邻碱基。
（2）特点：简并性（一种氨基酸可以由多种密码子决定）；通用性（几乎所有生物共用一套密码子）。
4、反密码子（1）概念：tRNA 一端与密码子互补配对的三个碱基。
（2）作用：识别密码子，转运相应的氨基酸。
5、过程（1）起始：核糖体与 mRNA 结合，起始密码子位于核糖体的 P 位。
（2）进位：tRNA 携带相应的氨基酸进入核糖体的 A 位。
（3）脱水缩合：在核糖体中，相邻氨基酸形成肽键。
（4）移位：核糖体沿着 mRNA 移动，原在 A 位的 tRNA 离开核糖体，新的 tRNA 携带氨基酸进入 A 位。
（5）终止：当核糖体遇到终止密码子，翻译停止，多肽链释放。
二、蛋白质的运输（一）内质网中的运输1、内质网的功能内质网是由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构，具有加工蛋白质和合成脂质的功能。
2、内质网中的运输过程新合成的多肽链进入内质网腔，进行折叠、修饰等加工。
内质网通过出芽形成囊泡，将加工后的蛋白质运输到高尔基体。
（二）高尔基体中的运输1、高尔基体的结构和功能高尔基体由扁平膜囊和大小不等的囊泡组成，主要对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装。
蛋白质合成及转运生科
（2）毒素：
白喉霉素：催化蛋白发生ADP-核糖基化. 共价修饰使EF-2失活 一条多肽单链，2个二硫键，2个结构域 β结构域与细胞表面受体结合→毒素蛋白水解断裂 二硫键还原，产生A、B两片段： B协助A通过细胞膜，A为蛋白修饰酶
（3）抗代谢物：
● 结构与天然代谢物相似. ● 竞争性抑制代谢中酶/反应. 嘌呤霉素：结构与Tyr-tRNA Tyr相似，进入核糖体A位 连于肽链的C端，形成肽酰嘌呤霉素，容易脱落，肽链 合成提前终止. 嘌呤霉素对原/真核生物翻译过程均有干扰，用于肿瘤 治疗.
●蛋白质定位：
1、溶酶体蛋白、分泌蛋白、质膜骨架蛋白：粗面内质网 核糖体. ● 信号肽假说. ● 分泌蛋白质的合成和胞吐作用.
2、线粒体与叶绿体蛋白：游离的核糖体. ● 蛋白质向线粒体和叶绿体的定位机制
●信号肽假说简图：
5ˊ
信号识别体（SRP)
SRP 循环
多肽移位装置
3ˊ
mRNA
内质网膜
核糖体受体
● 由同一种tRNA合成酶合成：起始因子识别tRNAiMet
延伸因子识别tRNAMet
● 原核生物中的第一个蛋氨酸要进行甲酰化 修饰---甲酰Met：
fMet - tRNAiMet
5、翻译起始于mRNA与核糖体的结合：
● 真核生物mRNA分子的5’端有核糖体进入部位: 帽子结构帮助识别mRNA分子与核糖体的结合位点. 核糖体沿着 mRNA分子5’ → 3’扫描至起始密码AUG.
mRNA与小亚基结合
② fMet–tRNAiMet进入
③50S大亚基的结合
A：新进来的氨基酸结合位点. P：肽链结合位点. E：出口（大部分在大亚基上）.
7、蛋白合成的延伸（elongation）：
《蛋白质的合成与运输》 知识清单
《蛋白质的合成与运输》知识清单一、蛋白质的合成蛋白质是生命活动的主要承担者，其合成过程是一个极其复杂而精细的过程。
首先，我们来了解一下蛋白质合成的场所——核糖体。
核糖体就像是一个“蛋白质生产工厂”，由大小两个亚基组成。
在真核细胞中，核糖体可以分为游离核糖体和附着核糖体。
游离核糖体主要合成细胞自身所需的蛋白质，而附着核糖体则与内质网结合，合成一些分泌蛋白和膜蛋白。
蛋白质合成的“蓝图”是信使 RNA（mRNA）。
DNA 中的遗传信息通过转录形成 mRNA，mRNA 从细胞核中出来，进入细胞质，与核糖体结合。
在核糖体上，还有转运 RNA（tRNA）的参与。
tRNA 像是一个个“搬运工”，它们一端携带特定的氨基酸，另一端有反密码子，可以与mRNA 上的密码子互补配对。
蛋白质合成的过程大致可以分为三个阶段：起始、延伸和终止。
起始阶段，核糖体小亚基先与 mRNA 结合，然后再结合起始 tRNA，形成起始复合物。
接着，核糖体大亚基结合上来，蛋白质合成正式开始。
延伸阶段，按照 mRNA 上的密码子顺序，携带相应氨基酸的 tRNA 依次与核糖体结合，在核糖体的催化下，氨基酸之间形成肽键，逐渐延长肽链。
终止阶段，当核糖体遇到 mRNA 上的终止密码子时，蛋白质合成停止，释放出合成好的多肽链。
二、蛋白质的加工与修饰新合成的多肽链通常没有生物活性，需要经过一系列的加工和修饰才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。
在内质网中，多肽链会进行折叠和初步修饰。
例如，一些蛋白质会进行糖基化修饰，即在蛋白质上添加糖链。
高尔基体也参与蛋白质的加工和修饰。
在这里，蛋白质可能会进一步糖基化，或者进行磷酸化、甲基化等修饰，还会被分选和包装，运送到细胞的不同部位。
此外，一些蛋白质还会在细胞质或其他细胞器中进行加工，比如某些蛋白酶会切除多肽链的一部分，使其成为有活性的蛋白质。
三、蛋白质的运输蛋白质合成和加工完成后，需要被运输到特定的部位发挥作用。
分泌蛋白通过内质网形成的囊泡运输到高尔基体，经过进一步加工后，再由高尔基体形成的囊泡运输到细胞膜，通过胞吐的方式分泌到细胞外。
蛋白质合成及转运
• 变偶性：专一性取决于头两个碱基，tRNA上的反密码子与
mRNA密码子匹配时，第一二碱基严格配对，第三碱基可以 变动。反密码子第一位可为I，可识别更多简并密码子。
这样32种tRNA即可识别61个编码氨基酸的密码子。
• 通用性：共用一套遗传密码。线粒体编码方式有所不同。
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蛋白质合成及转运
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1
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2
蛋白质的生物合成：
以mRNA为模板合成蛋白质的过程
将mRNA中核苷酸顺序转变为蛋白质分子中氨基酸顺序的过程， 即将mRNA中4种核苷酸的语言解读为蛋白质中20种氨基酸的语
言——翻译（Translation）
当遇到终止密码时，肽链延长结束
肽链释放，大小亚基自mRNA脱落
释放因子包括：RF1识别UAA和UAG，RF2识别UAA和 UGA，RF3刺激二者活性。
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31
RRF
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32
四、肽链翻译后的加工修饰与转运
（一）肽链的翻译后的加工修饰：一级结构的修饰、多肽链 的折叠、三维结构的修饰等
细菌细胞：约20，000个核糖体 真核细胞：106个 未成熟蟾蜍卵细胞：1012个
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密码子的特点
4种碱基，编码20个氨基酸
• 连续性：两个密码之间没有任何碱基隔开。 • 简并性：64个密码子对应20个氨基酸，同一种氨基酸有两 个或多个密码子的现象为密码子的简并性。
蛋白质合成、加工和转运的过程
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—tRNA合成酶作用下合成活化的氨酰—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—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戗面的信号肽酶且除，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。
蛋白质的合成转运知识点整理
蛋白质的合成转运知识点整理●一、蛋白质合成的分子基础●（一）mRNA是蛋白质合成的模板●（1）mRNA以核苷酸序列的方式携带遗传信息，指导合成多肽链中的氨基酸的序列；●（2）每一个氨基酸可通过mRNA上3个核苷酸序列组成的遗传密码来决定，这些密码以连续的方式连接组成读码框架；读码框架之外的序列称作非编码区；●（3）读码框架5'端，是由起始密码AUG开始的，它编码一个蛋氨酸；在读码框架的3'端含有终止密码：UAA、UAG和UGA；●（4）mRNA分子的5'端序列对于起始密码的选择有重要作用，原核生物和真核生物有所差别。
●①原核生物中在mRNA分子起始密码子的上游含有一段特殊的核糖体结合位点序列，使得核糖体能够识别正确的起始密码AUG。
原核生物的mRNA通常是多基因的，分子内的核糖体结合位点使得多个基因可独立地进行读码框架的翻译；●②真核生物mRNA通常只为一条多肽链编码，mRNA5'末端的帽子结构可能对于核糖体进入部位的识别起到一定作用。
翻译的起始通常开始于从核糖体进入部位向下游扫描到的第一个AUG序列。
●（二）tRNA转运活化的氨基酸至mRNA模板上●关键部位：tRNA含有两个关键的部位：氨基酸结合部位，与mRNA的结合部位。
●接头的作用：tRNA在识别mRNA分子上的密码子时，具有接头的作用。
氨基酸一旦与tRNA形成氨酰-tRNA后，进一步的去向由tRNA来决定●（三）核糖体是蛋白质合成的工厂●1.核糖体的活性部位●A位=氨基酰位：结合氨基酰-tRNA●P位=肽酰位：结合肽酰tRNA●E位=出口位：释放已经卸载了氨基酸的tRNA●2.多核糖体●多核糖体是指分离核糖体时得到的若干成串的核糖体。
多核糖体是由一个mRNA分子与一定数目的单个核糖体结合而成的，形似念珠状。
每个核糖体可以独立完成一条肽链的合成，在多核糖体上可以同时进行多条多肽链的合成，提高了翻译的效率●二、蛋白质的生物合成●（一）原料●mRNA作为模板，tRNA作为特异的氨基酸搬运工具，核糖体作为蛋白质合成装配的场所，有关的酶与蛋白质因子参与反应、ATP或GTP提供能量●（二）酶●1.转肽酶●催化核蛋白体P位上的肽酰基转移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基结合形成肽键；并受释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使P位上的肽链与tRNA分离；是一种核酶；肽基转移酶●2.氨酰-tRNA合成酶●催化氨基酸的活化●专一性：对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都有专一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。
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第三十三章蛋白质的合成及转运一、是非判断题1．由于遗传密码的通用性真核细胞的mRNA可在原核翻译系统中得到正常的翻译。
（）2．核糖体蛋白不仅仅参与蛋白质的生物合成。
（）3．在翻译起始阶段，有完整的核糖体与mRNA的5´端结合，从而开始蛋白质的合成。
（）4．所有的氨酰-tRNA的合成都需要相应的氨酰-TRNA合成酶的催化。
（）5．EF-Tu的GTPase 活性越高，翻译的速度就越快，但翻译的忠实性越低。
（）6．在蛋白质生物合成中所有的氨酰-tRNA都是首先进入核糖体的A部位。
（）7．tRNA的个性即是其特有的三叶草结构。
（）8．从DNA分子的三联体密码可以毫不怀疑的推断出某一多肽的氨基酸序列，但氨基酸序列并不能准确的推导出相应基因的核苷酸序列。
（）9．与核糖体蛋白相比，rRNA仅仅作为核糖体的结构骨架，在蛋白质合成中没有什么直接的作用。
（）10．多肽链的折叠发生在蛋白质合成结束以后才开始。
（）11．人工合成多肽的方向也是从N端到C端。
（）12．核糖体活性中心的A位和P位均在大亚基上。
（）13．蛋白质合成过程中所需的能量都由ATP直接供给。
（）14．每个氨酰-tRNA进入核糖体的A位都需要延长因子的参与，并消耗一分子GTP。
（）15．每种氨基酸只能有一种特定的tRNA与之对应。
（）16．密码子与反密码子都是由AGCU 4种碱基构成的。
（）17．泛素是一种热激蛋白。
（）18．原核细胞新生肽链N端第一个残基为fMet；真核细胞新生肽链N端为Met。
（）19．蛋白质合成过程中，肽基转移酶起转肽作用核水解肽链作用。
（）20．色氨酸操纵子中存在衰减子，故此操纵系统有细调节功能。
（）答案1．错。
2．对。
3．错。
4．错。
5．对。
6．错。
7．错。
8．错。
9．错。
10．错。
11．错。
12．错。
13．错。
14．对。
15．错。
16. 错。
17．对。
18．对。
19．对。
20．对。
二、英文缩写符号1．IF（initiation factor）：2．EF（elongation factor）：3．RF（release factor）：4．hnRNA（heterogeneous nuclear RNA）：5．fMet-tRNA f ：6．Met-tRNA i英文缩写符号答案1．IF（initiation factor）：原核生物蛋白质合成的起始因子。
2．EF（elongation factor）：原核生物蛋白质合成的延伸因子。
3．RF（release factor）：原核生物蛋白质合成的终止因子（释放因子）。
4．hnRNA（heterogeneous nuclear RNA）：核不均一RNA。
5．fMet-tRNA f ：原核生物蛋白质合成的第一个氨酰基转移RNA。
6．Met-tRNA i ：真核生物蛋白质合成的第一个氨酰基转移RNA。
三、填空题1．蛋白质的生物合成是以______作为模板，______作为运输氨基酸的工具，_____作为合成的场所。
2．细胞内多肽链合成的方向是从_____端到______端，而阅读mRNA的方向是从____端到____端。
3．核糖体上能够结合tRNA的部位有_____部位，______部位。
4．蛋白质的生物合成通常以_______作为起始密码子，有时也以_____作为起始密码子，以______，______，和______作为终止密码子。
5．SD序列是指原核细胞mRNA的5ˊ端富含_____碱基的序列，它可以和16SrRNA的3ˊ端的_____序列互补配对，而帮助起始密码子的识别。
6．原核生物蛋白质合成的起始因子（IF）有_____种，延伸因子（EF）有_____种，终止释放（RF）有_____种；而真核生物细胞质蛋白质合成的延伸因子通常有_____种，真菌有_____种，终止释放因子有_____种。
7．原核生物蛋白质合成中第一个被掺入的氨基酸是_____。
8．无细胞翻译系统翻译出来的多肽链通常比在完整的细胞中翻译的产物要长，这是因为_____。
9．已发现体内大多数蛋白质正确的构象的形成需要_____的帮助。
10．分子伴侣通常具_____酶的活性。
11．蛋白质内含子通常具有_____酶的活性。
12．某一tRNA的反密码子是GGC，它可识别的密码子为_____和_____。
13．环状RNA不能有效地作为真核生物翻译系统的模板是因为_____。
14．在真核细胞中，mRNA是由_____经_____合成的，它携带着_____。
它是由_____降解成的，大多数真核细胞的mRNA只编码_____。
15．生物界总共有_____个密码子。
其中_____个为氨基酸编码；起始密码子为_____；终止密码子为_____，_____，_____。
16．氨酰- tRNA合成酶对_____和_____均有专一性，它至少有两个识别位点。
17．原核细胞内起始氨酰- tRNA为__ ___；真核细胞内起始氨酰- tRNA为_____。
18．原核生物核糖体50S亚基含有蛋白质合成的_____部位和_____部位，而mRNA结合部位_____。
19．许多生物核糖体连接于一个mRNA形成的复合物称为_____。
20．肽基转移酶在蛋白质生物合成中的作用是催化_____和_____。
21．核糖体___亚基上的___协助识别起始密码子。
22．延长因子G又称___，它的功能是___，但需要___。
23．ORF是指___，已发现最小的ORF只编码___个氨基酸。
24．基因表达包括_____和_____。
25．遗传密码的特点有方向性、连续性_____和_____。
26．氨酰- tRNA合成酶利用_____供能，在氨基酸_____基上进行活化，形成氨基酸AMP中间复合物。
27．原核生物肽链合成启始复合体由mRNA _____和_____组成。
28．真核生物肽链合成启始复合体由mRNA _____和_____组成。
29．肽链延伸包括进位_____和_____三个步骤周而复始的进行。
30．原核生物肽链合成后的加工包括_____和_____。
31．链霉素和卡那霉素能与核蛋白体_____亚基结合，改变其构象，引起_____导致合成的多肽链一级结构改变。
32．氯霉素能与核蛋白体_____亚基结合，抑制_____酶活性，从而抑制蛋白质合成。
33．乳糖操纵子的控制区启动子上游有_____结合位点，当此位点与_____结合时，转录可增强一千倍左右。
34．真核生物蛋白质因子与DNA相互作用的基元较常见的有_____和_____。
35．乳糖操纵子的诱导物是_____，色氨酸操纵子的辅阻遏物是_____。
36．分泌性蛋白质多肽链合成后的加工包括_____、剪裁和天然构象的形成。
37．Ras癌基因的产物是_____，src癌基因的产物是_____。
答案1．mRNA；tRNA；核糖体2．N端→C端；5ˊ端→3ˊ端3．P位点；A位点。
4．AUG；GUG；UAA；UAG；UGA5．嘌呤；嘧啶6．3；3；3；2；3；17．甲酰甲硫氨酸8．没有经历后加工，如剪切9．分子伴侣10．ATPase11．核酸内切酶12．GCU；GCC13．缺乏帽子结构，无法识别起始密码子14．DNA；转录；DNA的遗传信息；hnRNA；一条多肽链15．64；61；AUG；UAA；UAG；UGA16．氨基酸；tRNA17．fMet-tRNA ；Met-tRNA18．氨酰基；肽酰基；大小亚基的接触面上19．多核糖体20．肽键的形成；肽链从tRNA上分离出来21．小亚基；16SRNA22．移位酶；催化核糖体沿mRNA移动；GTP23．开放的阅读框架；724．转录；翻译25．简并性；通用性26．ATP；羧27．70S核蛋白体；.fMet-tRNA fMet28．80S核蛋白体；Met-tRNA iMet29．转肽、移位30．剪裁；天然构象的形成31．30S；读码错误32．50S；肽基转移33．分解代谢基因活化蛋白；CAP-cAMP复合物34．锌指、亮氨酸拉链35．别乳糖、色氨酸36．信号肽的水解切除37．P21蛋白；PP60蛋白四、选择题1．预测一下哪一种氨酰- tRNA合成酶不需要有较对的功能：A．甘氨酰- tRNA合成酶B．丙氨酰- tRNA合成酶C．精氨酰- tRNA合成酶D．谷氨酰- tRNA合成酶2．某一种tRNA的反密码子是5´UGA3´，它识别的密码子序列是：A．UCA B．ACU C．UCG D．GCU3．为蛋白质生物合成中肽链延伸提供能量的是：A．ATP B．CTP C．GTP D．UTP4．一个N端氨基酸为丙氨酸的20肽，其开放阅读框架至少应由多少核苷酸残基组成：A．60 B．63 C．66 D．695．在蛋白质生物合成中tRNA的作用是：A．将一个氨基酸连接到另一个氨基酸上B．把氨基酸带到mRNA指定的位置上C．增加氨基酸的有效浓度D．将mRNA连接到核糖体上6．下列对原核细胞mRNA的论述那些是正确的：A．原核细胞的mRNA多数是单顺反子的产物B．多顺反子mRNA在转录后加工中切割成单顺反子mRNAC．多顺反子mRNA翻译成一个大的蛋白质前体，在翻译后加工中裂解成若干成熟的蛋白质D．多顺反子mRNA上每个顺反子都有自己的起始和终止密码子；分别翻译成各自的产物7．在蛋白质分子中下面所列举的氨基酸哪一种最不容易突变？A．Arg B．Glu C．Val D．Asp8．根据摆动学说，当一个tRNA分子上的反密码子的第一个碱基为次黄嘌呤时，它可以和mRNA密码子的第三位的几种碱基配对：A．1 B．2 C．3 D．49．以下有关核糖体的论述哪项是不正确的：A．核糖体是蛋白质合成的场所B．核糖体小亚基参与翻译起始复合物的形成，确定mRNA的解读框架C．核糖体大亚基含有肽基转移酶活性D．核糖体是储藏核糖核酸的细胞器10．关于密码子的下列描述，其中错误的是：A．每个密码子由三个碱基组成B．每一密码子代表一种氨基酸C．每种氨基酸只有一个密码子D．有些密码子不代表任何氨基酸11．如果遗传密码是四联体密码而不是三联体，而且tRNA反密码子前两个核苷酸处于摆动的位置，那么蛋白质正常合成大概需要多少种tRNA：A．约256种不同的tRNA B．150~250种不同的tRNAC．与三联体密码差不多的数目D．取决于氨酰-tRNA合成酶的种类12．摆动配对是指下列哪个碱基之间配对不严格：A．反密码子第一个碱基与密码子第三个碱基B．反密码子第三个碱基与密码子第一个碱基C．反密码子和密码子第一个碱基D．反密码子和密码子第三个碱基13．在蛋白质合成中，把一个游离氨基酸掺入到多肽链共须消耗多少高能磷酸键：A．1 B．2 C．3 D．414．蛋白质的生物合成中肽链延伸的方向是：A．C端到N端B．从N端到C端C．定点双向进行D．C端和N端同时进行15．核糖体上A位点的作用是：A．接受新的氨基酰-tRNA到位B．含有肽机转移酶活性，催化肽键的形成C．可水解肽酰tRNA、释放多肽链D．是合成多肽链的起始点16．蛋白质的终止信号是由：A．tRNA识别B．转肽酶识别C．延长因子识别D．以上都不能识别17．下列属于顺式作用元件的是：A．启动子B．结构基因C．RNA聚合酶D．录因子Ⅰ18．下列属于反式作用因子的是：A．启动子B．增强子C．终止子D．转录因子19．下列有关癌基因的论述，哪一项是正确的：A．癌基因只存在病毒中B．细胞癌基因来源于病毒基因C．癌基因是根据其功能命名的D．细胞癌基因是正常基因的一部分20．下列何者是抑癌基因A．ras基因B．sis基因C．P53基因D．src基因答案1．A。