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、IF2

2．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。同时fmet-tRNA的反密码子CAU与

mRNA的AUG互补结合，A位空留，对应mRNA的AUG

后的第二个遗传密码，准备相应氨基酰-tRNA的进入。

附：肽链合成的起始图

mRNA +30S亚基-IF3

↓IF1

30S亚基• mRNA IF3- IF1复合物

↓IF2-GTP-fMet-tRNA IF3

30S• mRNA • GTP- fMet –tRNA- IF2- IF1复合物

↓50S亚基IF2+ IF1+GDP+Pi

70S起始复合物

二、肽链的延长――又称“核糖体循环”

述：延长即核蛋白体自mRNA 5'端向3'端推进，反应需延长因子(EF-Ts、EF-Tu和EFG)、GTP和无机离子参与。

延长因子作用

EF-Ts、EF-Tu 进位，结合ATP

EFG 转位酶，tRNA释放

[步骤]

（一）进位

1．过程：与氨基酸密码相应的氨基酰-tRNA进入核糖体A位

2．条件：反应需GTP 、Mg2+、K+、EFTu

3，产物：氨基酰- tRNA- EF-Tu-GTP复合物

（二）成肽

1．过程

⑴第一个肽键合成：P位的fMet退至A位与A位上AAcyl-tRNA的

氨基结合成肽

以后的成肽：P位肽酰基与A位上AAcyl-tRNA的氨基结合成肽。

⑵生成的肽酰-tRNA位于A位，P位上失去fMet（肽酰基）的tRNA

在成肽结束前释放，P位留空。

2．条件：反应需转肽酶、Mg2+、K+ 参与

（三）转位

1．过程

⑴在EFG作用下，结合并水解1分子GTP，促进核糖体向mRNA

3'端移动一个密码子的距离

⑵带肽键的tRNA由A位移至P位,而A位留空，对应A位的mRNA

上出现一个新的密码，等待对应AAcyl-tRNA的来临。

2．条件：反应需EFG（具有转位酶活性）、GTP、Mg2+ 参与

述：肽键每增加一个氨基酸就按进位→成肽→转位这三步不断重复，直到肽链增长到必要的长度。

三、肽链合成终止

☆释放因子RF：识别终止密码并与之结合；同时触发核糖体的

构象的改变，诱导转肽酶转变为酯酶活性，水

解肽酰-tRNA的酯键，促进多肽链释放。

☆核蛋白体释放因子RR：促进tRNA、mRNA、RF从核蛋白体释放。☆IF3、1或eIF：大、小亚基解离。

1．过程

⑴ RF1、RF2识别终止密码，进入A位。

⑵ RF3使转肽酶变为水解作用，使P位上肽键与tRNA之间的

酯键被水解分离。肽链自核蛋白体释出

⑶在RR作用下，tRNA、核蛋白体自mRNA上脱落，在IF1

作用下，核蛋白体分解为大、小亚基重新进入核蛋白体循环。2．条件：释放因子RF、GTP

3．核蛋白体循环：在细胞内的翻译是以多个核蛋白体聚在一起

的形式，一条mRNA上可同时合成多条同样

的多肽。合成速度40aa/秒。