蛋白质的转运加工与修饰
化学生物学中的蛋白质合成与修饰
化学生物学中的蛋白质合成与修饰蛋白质是生物体内最重要的大分子物质之一，参与了生物体内几乎所有的生命过程。
蛋白质的合成与修饰是化学生物学领域的一个重要研究课题。
本文将从蛋白质合成的基本过程入手，探讨蛋白质的合成和修饰在生物学中的重要作用。
一、蛋白质合成的基本过程蛋白质合成是指将氨基酸按照特定的序列连接起来形成多肽链的过程。
蛋白质的合成主要通过翻译过程完成，包括三个主要步骤：转录、转运和翻译。
1. 转录转录是指将DNA模板转录成RNA的过程。
在细胞质中，核糖体RNA（rRNA）和转移RNA（tRNA）起着重要的作用。
在核内，DNA的两条链解旋，其中一个链作为模板合成RNA。
通过与氨基酸配对，RNA链合成一条辅助的RNA链，称为mRNA（信使RNA）。
mRNA包含了氨基酸顺序的编码信息。
2. 转运转运是指将mRNA分子从细胞核转移到细胞质的过程。
mRNA通过核孔复合体运输到细胞质，并在细胞质中定位到核糖体上。
3. 翻译翻译是指通过核糖体将mRNA上的信息转化成氨基酸序列的过程。
翻译过程中，mRNA的信息通过转移RNA（tRNA）上的三个碱基序列（编码子）被翻译成相应的氨基酸。
tRNA携带相应的氨基酸，通过与mRNA的编码子配对，使氨基酸按照指定的顺序连接起来，最终形成多肽链或蛋白质。
二、蛋白质修饰的重要作用蛋白质合成完成后，往往还需要经过多种修饰过程才能发挥其生物学功能。
蛋白质修饰是指通过化学反应在蛋白质分子上加上一些功能团或改变其磷酸化状态、甲基化状态等方式，以改变蛋白质的物理化学性质和功能。
1. 磷酸化修饰磷酸化修饰是蛋白质最常见的一种修饰方式。
通过磷酸化修饰可以改变蛋白质的电荷性质和空间构象，进而调控蛋白质的功能。
蛋白质的磷酸化修饰通常由激酶和磷酸酶等酶催化完成。
2. 甲基化修饰甲基化修饰是指在蛋白质上加上一个甲基团，常常通过甲基转移酶催化完成。
甲基化修饰可以影响蛋白质的稳定性、DNA结合能力和互作能力，对基因表达和细胞生命活动起着重要的调节作用。
蛋白质的合成、转运、加工与修饰
沉降系数 蛋白质
原核细胞 16S-rRNA
30S 21种 5S-rRNA 23S-rRNA
50S 34种 70S
真核细胞 18S-rRNA
40S ~33种 5S-rRNA 5.8S-rRNA 28S-rRNA 60S ~49种 80S
E.coli核糖体小亚基中rRNA与r蛋白的相互关系示意图
Brenner 等 用 实 验 证 实 ： 用 噬 菌 体 T2 感 染大肠杆菌后，几乎所有在细胞内合成 的蛋白质都不再是细胞本身的蛋白质， 而是噬菌体所编码的蛋白质；大肠杆菌 内出现了少量半衰期很短的新类型RNA， 其代谢速度极快，它们的碱基组成与噬 菌体DNA是一致的。
Spiegelman用分子杂交技术证明：经噬 菌体感染后新合成的RNA可以与噬菌体 DNA相杂交。
Kozak序列：a favorable context for efficient
eukaryotic
translation
initiation
（PuNNATGPu）。（S）
典型的Poly(A)加尾信号：AATAAA。（S）
cDNA末端快速扩增法（rapid amplification of
Tu TGsTP
Ts Tu GDP
5'
AUG
3'
2. 肽链延长的第二步：成肽
在转肽酶的催化下，P位上的tRNA所携的甲酰蛋氨酰 基转移给A位上的新进入的氨酰-tRNA，形成肽链。原 在P位上的、脱去甲酰蛋氨酰基的tRNA从复合物中迅速 脱落，使P位留空。
3. 肽链延长的第三步：转位
在转位酶/延长因子G（EF-G）的催化下，在A位的二 肽连同mRNA从A位进入P位。实际是整个核糖体的相对 位置移动。第三位氨基酸按密码的指引进入A位注册，开 始下一轮循环。
蛋白质翻译后修饰与加工
VS
信号转导
在信号转导过程中，蛋白质的翻译后修饰 可以影响蛋白质与其他信号分子或受体的 结合，从而调控信号转导通路的激活或抑 制。
蛋白质构象变化
构象变化
某些蛋白质在翻译后经过特定的化学修饰， 如磷酸化、乙酰化等，这些修饰可以改变蛋 白质的构象，从而影响蛋白质的功能。
结构域运动
蛋白质的结构域之间可以发生相对运动，这 种运动可以影响蛋白质与其他分子的结合或 构象变化，从而调控蛋白质的功能。
糖基化
总结词
糖基化是一种在蛋白质翻译后发生的修饰，通过将糖链连接到蛋白质的特定氨基酸残基上，影响蛋白质的结构和 功能。
详细描述
糖基化分为两种类型：N-糖基化和O-糖基化。N-糖基化发生在新生蛋白的N-端，而O-糖基化发生在丝氨酸或苏 氨酸残基上。糖基化可以影响蛋白质的稳定性、分泌和细胞间的相互作用，参与多种生物学过程，如细胞识别、 信号转导和免疫应答等。溶酶体途径Fra bibliotek溶酶体
是一种细胞器，内部含有多种水解酶，能够分解各种生物大分子。
溶酶体途径
是指通过溶酶体降解细胞内物质的过程。
04
蛋白质定位与转运
核定位信号
01
02
03
04
核定位信号（NLS）
是一种特殊的氨基酸序列，能 够引导蛋白质进入细胞核。
核输出信号（NES）
存在于某些蛋白质中，能够将 蛋白质从细胞核输出到细胞质 。
酶的激活
某些蛋白质在翻译后经过特定的化学 修饰，如磷酸化、乙酰化或甲基化等， 这些修饰可以改变酶的构象或电荷分 布，从而激活酶的活性。
酶的失活
某些蛋白质经过特定的化学修饰后， 如泛素化或糖基化等，会导致酶的活 性降低或完全失活，从而调控蛋白质 的降解或功能。
蛋白质合成后的加工及转运
The signal-recog整n理it课io件n particle (SRP)
14
③转移通道：存在与内质网膜上的跨膜通道。
④。 SRP受体（SPR receptor），是膜的整合蛋白， 为异二聚体蛋白，存在于内质网上，可与SRP特异结合。
⑤停止转移序列（stop transfer sequence），肽链上的 一段特殊序列，与转移通道蛋白亲合力很高，能阻止肽 链继续进入内质网腔。
第五节 蛋白质合成后的加 工及转运
整理课件
1
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；
整理课件
2
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。
输入内质网
-Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-AspIle-
+H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-PheLys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-LeuLeu-
-Ser-Lys-Leu-COO-
整理课件
34
（四）、叶绿体的蛋白质转运
转运到基质的前体蛋白具有典型的N端序列。转运到 叶绿体内膜和类囊体膜的前体蛋白含有两个N端信号序 列，第一个被切除后，暴露出第二个信号序列，将蛋白 导向内膜或类囊体膜。
第四章 蛋白质的转运、加工与修饰概论
第一节 蛋白质的转运、到位
一、蛋白质转运与分拣信号 二、分子伴侣 三、翻译同步转运和翻译后转运 四、小泡运输的机制 五、受体介导的胞吞作用和内化蛋白质的分拣 六、高尔基复合体内蛋白质的分拣
一、蛋白质转运与分拣信号
1. 信号序列（斑块） 2. 跨膜疏水区信号 3. 分拣信号
1. 信号序列（斑块）（signal sequece/patch）
游离核糖体
网状内皮系统
溶酶体 内体
（翻译后转运）
细胞质
跨膜转运
线粒体 过氧化体
叶绿体
通过核孔
细胞核
1.翻译同步转运（co-translational translocation）
翻译同步转运：在游离核糖体上合成蛋白质N-端信号序列,信号 序列指导核糖体与内质网膜结合，使新生肽链边合成边进入 内质网腔(ER lumen）.
信号识别颗粒受体（SRP receptor), 又称停靠蛋白（docking protein）
两个亚基组成： βsubunit为膜蛋白，含300个氨基酸残基 αsubunit是膜周边蛋白,含640个氨基酸残基，负载着GDP， 并且有GTP酶活性.
SRP receptor功能: 与SRP结合并引导肽链向内质网膜转运； 使肽链的延长继续进行.
内质网上蛋白质合成：
(1)分泌性蛋白－进入内质网腔 (2)膜蛋白－插入内质网膜
(1)分泌性蛋白－进入内质网腔
蛋白质进入内质网腔的分子调控基础： ① 信号序列 ② 信号识别颗粒和受体 ③ 易位子 ④ 能量供应
① 信号序列
16-30AA，通常位于N-端，在极性区（Polar）含1-2正电荷AA， 紧接其后是连续6-12疏水aa的疏水区；
(2)应激蛋白70家族(Stress-70 family)：一类分子量约70kD的高 度保守的ATP酶，广泛分布于原核和真核细胞中，如大肠杆菌胞浆 DnaK/DnaJ,高等生物内质网Bip,Hsc1,Hsc2,Hsc4或hsc70,胞浆 Hsp70,Hsp68和Ssal4p,线粒体中的Ssclp,Hsp70等。 (3)应激蛋白90家族(Stress-90family):分子量90kD左右,如大肠 杆菌胞浆HtpG,酵母胞浆Hsp83与Hsc83,果蝇胞浆Hsp83,及哺乳类 胞浆Hsp90与内质网Grp94（Erp90或内质网素endoplasmin）等.
蛋白翻译和后转运修饰
蛋白翻译和后转运修饰生命中的大部分关键过程都是在细胞内完成的，而受控制的蛋白质合成和后续的后转运修饰是这些过程中的核心。
蛋白翻译和后转运修饰是一项细胞生物学分支，关注的是如何让基因中的DNA信息转化为蛋白质并让这些蛋白质到达它们在细胞内的目的地。
在这篇文章中，我们将探讨蛋白翻译和后转运修饰的基本概念，重点探讨这些过程的一些关键方面，以及它们的重要性。
蛋白质的合成可以比喻成一个流水线生产过程。
它由三个基本部分组成：DNA、RNA和蛋白质。
受控制的基因转录产生mRNA （messenger RNA，信使RNA），mRNA被移动到核外并与核糖体结合，随后，核糖体根据与mRNA相对应的密码子序列将不同氨基酸的tRNA（transfer RNA，转移RNA）移动到核糖体上。
使用氨基酸，蛋白质链随着新的氨基酸的不断加入逐渐变长。
蛋白翻译可能是细胞中最重要也是最复杂的过程之一。
需要数百种蛋白质相互协作以及数万个分子相互作用来完成的任务，蛋白翻译需要完美的编程、调控和执行，以确保每个蛋白质的组装过程都可以顺利完成。
然而，即使完成了蛋白质的合成，这些新合成的蛋白质需要进行后转运修饰才能正常发挥其功能。
这些后转运修饰可以大大增加蛋白质的复杂性，并影响蛋白质的局限性、活性、稳定性和降解。
最常见的蛋白质后转运修饰是磷酸化。
主要的磷酸化是通过酶系统来完成的，它们可以感知各种信号调节，如激素和生长因子，他们的增加可以催化细胞中复合物的组装和磷酸化修饰。
这一过程在信号网络中起着至关重要的作用。
除了磷酸化之外，还有大约50多种常见的蛋白质后转运修饰，每种后转运修饰的形式都不同，但它们都可以影响蛋白质的结构和功能。
当蛋白质的后转运修饰发生变化时，这可以诱导许多疾病，例如肿瘤和神经退行性疾病。
在现代医学中，蛋白翻译和后转运修饰正在被用于提高医学治疗的效率。
例如，利用蛋白质在目的地处的控制功能，可以更好地控制信号广播的效率，这对癌症治疗尤为重要。
蛋白质转运的四种方式
蛋白质转运的四种方式
蛋白质转运是指在细胞内将蛋白质从一个位置转移到另一个位置的过程。
这一过程可以通过以下四种方式进行：
1. 核内转运：某些蛋白质需要在细胞核内进行转运，以参与DNA复制、转录和修复等核内生物学过程。
这种转运方式通常依赖于核孔复合物，它是核膜上的一组蛋白质复合物，能够选择性地将特定的蛋白质运送进入或离开细胞核。
2. 胞质转运：大多数蛋白质通过胞质转运从细胞质移动到其他细胞器中。
这种转运方式通常涉及到信号肽，即蛋白质上的一段特定序列，在蛋白质合成过程中被识别并用于定位蛋白质到特定的细胞器。
3. 高尔基体转运：高尔基体是一个细胞内的复杂细胞器，负责加工和分拣蛋白质。
在高尔基体转运中，蛋白质经过一系列加工步骤，例如糖基化和蛋白质折叠，以及与特定的转运蛋白相互作用，最终被分泌到细胞外或送往其他细胞器。
4. 内质网转运：内质网是一种包裹和运输蛋白质的细胞器，在蛋白质合成过程中起着重要的作用。
蛋白质在合成过程中与内质网上的核糖体相互作用，并随后通过蛋白质通道进入内质网腔。
在内质网中，蛋白质会经过一系列加工步骤，例如糖基化和蛋白质折叠，以确保它们的正确功能和结构。
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。
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细胞是生命的基本单位，其中蛋白质是细胞的重要组成部分。
蛋白质的合成和转运是维持细胞正常功能的关键过程。
本文将从蛋白质的合成和转运途径两个方面进行探讨，旨在揭示细胞内蛋白质的合成和转运机制。
一、蛋白质的合成蛋白质的合成发生在细胞内的核糖体中，包括转录和翻译两个过程。
转录是指DNA序列的信息被转录成RNA分子的过程，而翻译是指RNA分子被翻译成蛋白质的过程。
1. 转录转录是蛋白质合成的第一步，它在细胞核中进行。
转录的过程包括三个主要步骤：起始、延伸和终止。
起始阶段，RNA聚合酶与DNA上的启动子结合，开始合成RNA分子；延伸阶段，RNA聚合酶沿着DNA模板链进行核苷酸的配对合成RNA链；终止阶段，RNA聚合酶在遇到终止信号后停止合成RNA链，释放出已合成的RNA分子。
2. 翻译翻译是蛋白质合成的第二步，它在细胞质中的核糖体中进行。
翻译的过程包括三个主要步骤：启动、延伸和终止。
启动阶段，核糖体与起始tRNA和mRNA上的起始密码子结合，形成翻译复合体；延伸阶段，核糖体沿着mRNA链解读密码子，将相应的氨基酸带入核糖体，形成多肽链；终止阶段，核糖体在遇到终止密码子时停止翻译，释放出已合成的多肽链。
二、蛋白质的转运途径蛋白质合成完成后，需要经过一系列的转运途径才能到达其最终的功能位置。
蛋白质的转运途径包括：核糖体输出通路、内质网转运途径、高尔基体转运途径和细胞膜转运途径。
1. 核糖体输出通路核糖体输出通路是蛋白质从核糖体转运到细胞质的途径。
在核糖体输出通路中，合成的蛋白质通过核孔复合体进入细胞质，并与分子伴侣蛋白结合形成复合物，以保护和引导蛋白质的正确折叠和定位。
2. 内质网转运途径内质网转运途径是蛋白质从核糖体进入内质网的途径。
在内质网转运途径中，合成的蛋白质通过信号肽识别和内质网蛋白质质量控制系统的检查，进入内质网腔室，并在内质网中进行折叠和修饰。
3. 高尔基体转运途径高尔基体转运途径是蛋白质从内质网进入高尔基体的途径。
蛋白质合成后的折叠与加工
01
Blobel:蛋白质分子被运送到细胞不同部位的“信号”存在于它的一级结构中。
02
应用：（1）解释了某些由于蛋白质定位错误引起的疾病的分子机理，如高草酸盐尿症；（2）基因工程生产分泌型蛋白质药物。
1999年诺贝尔生理学和医学奖
线粒体蛋白质跨膜运转
线粒体蛋白质跨膜运转过程有如下特征：
通过线粒体膜的蛋白质在运转之前大多数以前体形式存在，它由成熟蛋白质和N端延伸出的一段20-80个氨基酸的导肽（leader peptide）共同组成。
应用：（1）解释了某些由于蛋白质定位错误引起的疾病的分子机理，如高草酸盐尿症；（2）基因工程生产分泌型蛋白质药物。
1999年诺贝尔生理学和医学奖
膜蛋白和分泌蛋白模式图
内质网腔：1）新生肽链折叠；二硫键的修饰；添加核心寡糖/糖基化；2）蛋白质从内质网通过分泌泡转移到高尔基复合体；3）在高尔基体以出芽小泡的方式运转到膜上
蛋白质通过线粒体内膜的运转是一种需能过程；
蛋白质通过线粒体膜运转时，首先由外膜上的Tom受体复合蛋白识别，再与Hsp70或MSF等分子伴侣相结合，通过Tom和Tim组成的膜通道进入线粒体内腔。
2 翻译后运转机制（细胞器蛋白）
蛋白质合成的调控——自学
思考题
名词解释：信号肽 试述蛋白质合成后加工的主要方式。
新生的多肽链大多数是没有功能的，必须经过加工修饰才能转变为有活性的蛋白质。
肽链合成后的加工
主要方式： 肽链的剪接 氨基酸的修饰 高级结构的形成
细菌蛋白质氨基端的甲酰基能被脱甲酰化酶水解，不管是原核生物还是真核生物，N端的甲硫氨酸往往在多肽链合成完毕之前就被切除。50%的真核蛋白中，成跨膜蛋白
重要的识别标志
01
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。
蛋白质合成的基本过程简答
蛋白质合成的基本过程简答
蛋白质合成的基本过程包括三个阶段：氨基酸的活化与转运、核糖体循环和多肽链合成后的加工修饰。
1.氨基酸的活化与转运：氨基酸的活化以及活化氨基酸与tRNA的结合，均由氨酰-tRNA合成酶催化完成。
在此反应中，特异的tRNA3’端CCA上的2’或3’位自由羟基与相应的活化氨基酸以酯键相连接，形成氨酰-tRNA，从而使活化氨基酸能够被搬运至核糖体上参与多肽链的合成。
2.核糖体循环：为蛋白质合成的中心环节，通常将其分为肽链合成的起始、延长和终止三个阶段。
肽链合成的起始是指由核糖体大、小亚基，模板mRNA及起始tRNA组装形成起始复合物的过程。
肽链的延长是指各种氨基酰tRNA按mRNA上密码子的顺序在核糖体上一一对照入座，其携带的氨基酸依次以肽键缩合形成新生的多肽链。
这一过程由注册、成肽和移位三个步骤循环进行来完成。
肽链合成的终止是指mRNA上的终止密码子出现在核糖体的A位，由此释放出已合成多肽链。
3.多肽链合成后的加工修饰：在已合成的多肽链中，需经过多种方式加工修饰才能成为具有生物活性的蛋白质。
加工修饰包括：切除部分氨基酸残基、肽段折叠成天然构象、二硫键的形成等。
这些过程通常需要多种酶催化和特定的细胞内环境条件。
综上所述，蛋白质合成是一个复杂的过程，涉及多个步骤和酶的催化。
通过了解这个过程，人们可以更好地理解细胞代谢和基因表达的调控机制，为未来的生物工程和药物研发提供更多思路和手段。
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）：
蛋白质从细胞内到细胞外的转运方式
蛋白质从细胞内到细胞外的转运方式下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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研究蛋白质修饰与转运的途径
研究蛋白质修饰与转运的途径
蛋白质是生命体内最重要的分子之一，而蛋白质的功能往往通过与其他分子进
行相互作用来实现。
为了获得更多的生物学信息，我们需要对蛋白质的修饰和转运的途径进行研究。
蛋白质修饰是生命体内的一种常见现象，它通过改变蛋白质的结构和功能来满
足生物体的需求。
例如，酶的催化活性可以通过磷酸化或乙酰化等修饰来调节。
此外，在蛋白质合成过程中，还可能出现其他形式的修饰，例如糖基化、脂肪酰化和甲基化等。
蛋白质转运是生命体内物质代谢的另一个重要方面。
蛋白质转运通常指蛋白质
在细胞内或跨越细胞膜进行的运输。
细胞内转运的某些货物（例如受体和信使分子）通过囊泡或透过肌动蛋白运动实现。
而跨膜转运要求蛋白质跨越膜层，其中包括离子通道和跨膜载体等。
当讨论蛋白质修饰和转运时，常常需要依靠生化和分子生物学方法。
例如，序
列分析可以揭示特定修饰的位置和影响，而X-射线晶体学可以用于分析蛋白质的
三维结构和功能细节。
随着技术的进步，我们不断地发现新的修饰模式和转运机制，其中一些可能具有重要的临床和生物学意义。
举例来说，过去的研究表明，在许多癌症类型中，蛋白质修饰模式存在变化。
这些修饰模式可能涉及蛋白质糖基化和乙酰化等。
此外，某些疾病的发生和发展可能涉及蛋白质的转运途径。
例如，糖尿病患者的胰岛素受体可能出现功能障碍，而这可能与蛋白质转运有关。
从科学的角度来看，蛋白质修饰和转运研究不但提供了重要的生命科学信息，
同时也推动了药物研究和开发等领域的发展。
最终，这些研究的成果将有可能帮助人类应对各种疾病和问题。
第五节蛋白质合成后的加工及转运课件
在蛋白质合成过程中，信号识别颗粒与新生蛋白质结合，引导蛋白 质向内质网定位。
作用
确保新生蛋白质正确地转运到内质网，进行进一步的加工和修饰。
跨膜运
跨膜运输
是指蛋白质通过生物膜的运输过 程，包括通过细胞膜、线粒体膜 、叶绿体膜等。
运输方式
包括主动运输和被动运输，其中 主动运输需要消耗能量，而被动 运输则不需要。
多肽链在核糖体上合成的同时，通过 信号肽的引导，进入内质网腔或跨膜 转运至高尔基体、溶酶体和细胞骨架 。
03
膜泡运输
通过形成囊泡的方式，将已经折叠好 的蛋白质从一个膜结构转运到另一个 膜结构。例如，从内质网到高尔基体 ，或从高尔基体到溶酶体。
PART 04
蛋白质合成后的加工和转 运的调节
蛋白质合成后的加工的调节
蛋白质的乙酰化
在蛋白质合成后，某些赖氨酸残基可被乙酰化，从而调节 蛋白质的稳定性。这一过程由乙酰转移酶催化。
蛋白质转运的调节
01
核孔复合体的调节
核孔复合体是细胞核膜上的转运孔道，可选择性地将蛋白质从细胞质转
运到细胞核内或从细胞核转运到细胞质。核孔复合体的转运活性受到多
种因素的调节。
02
囊泡转运的调节
2023-2026
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蛋白质合成后的加工 及转运课件
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目 录
• 蛋白质合成后的加工 • 蛋白质的转运 • 蛋白质分选的信号和途径 • 蛋白质合成后的加工和转运的调节 • 蛋白质合成后的加工及转运异常与疾病的关系
PART 01
蛋白质合成后的加工
蛋白质二硫键的形成
在蛋白质合成后，某些氨基酸残基需要经过氧化形成二硫 键，以稳定蛋白质的高级结构。这一过程由特异的二硫键 异构酶催化。
第二章 蛋白质的合成、转运、加工与修饰
顺反子： 顺反子 ： 编码一种多肽链并连同起始信号和终止 信号在内的DNA区段。 区段。 信号在内的 区段 单顺反子mRNA：编码一种多肽链的mRNA分子。 ：编码一种多肽链的 分子。 单顺反子 分子 多顺反子mRNA： 编码数种不同多肽链的同一条 ： 多顺反子 mRNA分子。多见于原核生物。 分子。 分子 多见于原核生物。 反义链/有意义链 （ ） 模板链 双链DNA分子中 模板链： 反义链 有意义链/（-）链/模板链：双链 有意义链 分子中 被转录成RNA转录本的链。 转录本的链。 被转录成 转录本的链 正义链/无意义链 （ ） 正义链 无意义链/（+）链 无意义链
（S） ）
SD 序 列 / 核 糖 体 结 合 位 点 （ ribosomal binding site ， RBS） ： 原核细胞 的翻译起始密码子AUG的上游 ） 原核细胞mRNA的翻译起始密码子 的翻译起始密码子 的上游 相距8～ 个核苷酸处有一段由 个核苷酸处有一段由4～ 个核苷酸组成的富含 相距 ～13个核苷酸处有一段由 ～6个核苷酸组成的富含 嘌呤的序列， 为核心， 嘌呤的序列 ， 以 5’-AGGA-3’为核心，它与核糖体小亚基 为核心 上的16S-rRNA 的近 末端处的一段短序列互补。 的近3’末端处的一段短序列互补 末端处的一段短序列互补。 上的 Kozak序列 Kozak序列：a favorable context for efficient eukaryotic 序列： translation initiation（PuNNATGPu）。（S） （ ） ） 典型的Poly(A)加尾信号：AATAAA。（S） 加尾信号： 典型的 加尾信号 。 ） cDNA 末 端 快 速 扩 增 法 （ rapid amplification of cDNA ends， RACE）（S） ， ） ）
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。
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第二节、蛋白质在细胞内的分拣与运输 一、蛋白质分子中分拣信号的种类： 1. 靶向序列:targeting sequence 一小段特异的氨基酸序列，含有蛋白质运 输的信号。 2. 靶向斑块:targeting patch 是蛋白质分子中由于肽链的折叠而使互不 连续的肽段相互靠拢而构成的局部立体结构
二、蛋白质在细胞内的运输方式： 1.小泡(vesicle)介导方式的运输：( 附着在内质网 上的多核糖体中合成的蛋白质是以此方式运输) 保留在内质网： 高尔基体内体溶酶体 高尔基体分泌小泡与细胞膜融合细胞外 2.跨膜运输：( 在细胞液中游离的多核糖体中合成 的蛋白质是以此方式运输) 合成后的蛋白质经过跨膜运输到线粒体、过氧化 体、通过核膜进入细胞核。
(2): 膜蛋白:
膜蛋白的肽链中有另一段疏水氨基酸组成的肽段, 起着停止转运的作用,能形成螺旋固定在内质网 膜上,使后续肽链留在细胞液中. 1-3B. 膜蛋白的信号肽不在N-末端,而位于肽链内部,称 为内部信序列.其功能:1)引导新生肽链到达内质网 膜,2)作为起始转运的信号. I型膜蛋白: 肽链的C-末端位于细胞液. 见图1-3C II型膜蛋白:肽链的N-末端位于细胞液. 见图1-3D
考核方式
1. 学习报告、学习交流 2. 期末笔试成绩：50％ 50％
学习报告、交流
要求：选择某种酶或蛋白质： 理化性质 结构特点 功能 实际应用 分子生物学 研究进展或研究概况
50％
格式：参考《厦门大学学报》，包括：题目3#,作者5#,单位专业学号5#、中文摘要 小5#、前言、正文、总结、参考文献/注明引用编号(作者全、题目、期刊、年卷 页)、英文摘要；均为5＃，标题加黑，大约5000－6000字、A4纸，1.5 倍行距， 2.5 cm 边缘 交稿文件：（1）word全文（姓名－题目） （2） 交流汇报PPT （姓名－题目） 交稿时间： 12.1－12.8 交稿方式： (上网提交） 具体与黄乾生联系。 Email: 2193824@ （教学助理：黄乾生： 生物化学 博士生）
细胞器的膜蛋白 ；膜投送：membrane trafficking
2.可溶性蛋白质：留在内质网腔、进入溶酶体分 泌成过程中 N- 端有信号序列 ( 信号肽 ) ，它能引导分泌性蛋白质的肽链到 达并通过内质网.信号肽最终被内质网膜中的 信号肽酶切除,因此成熟的分泌性蛋白质N-末 端并没有信号肽. 三、新生肽链进入内质网膜的机制： 1. 胞膜信号识别颗粒(SRP)结构特点: 见图1-1 GDP 信号识别颗粒 (SRP) 含有 300 个核苷酸的 7s-RNA 链和6种蛋白质(p9/14, p68/72, p54).可 以结合信号肽和核糖体蛋白
三、细胞器之间的蛋白质运输
小泡介导运输方法: 一种细胞器的膜局部凸起形 成小囊,小囊与供体膜分离形成独立的小泡,装载 被运输的目的蛋白质 ( 包括膜蛋白或分泌性蛋 白)。小泡将携带的蛋白质运输到目的细胞器时, 与受体膜融合，完成蛋白质的运输。
这种运输保持细胞膜的不对称性，见图1－4 四、胞液蛋白质的运输： 1.运输到细胞核: 细胞液中游离的核糖体合成的核内蛋白质 , 经核膜上的核孔运输到细胞核内.
第一章 蛋白质的转运、加工与修饰
第一节、蛋白质的跨膜转运 一、慨述： 真核细胞蛋白质合成：首先合成N-端信
号肽序列，介导多核糖体与内质网膜结合并引导 新生的肽链进入内质网腔。 同步转运cotranslational translocation
两类蛋白质：膜蛋白质、可溶性蛋白质
1.膜蛋白质：经内膜系统的投送成为细胞膜或其它
2.转运到线粒体基质及膜间隙:线粒体结构的 4个部位(外膜、内膜、内外膜间隙和线 粒体基质)的蛋白质只有少数是在线粒体 你合成,多数是在细胞液游离的多聚核糖 体合成,然后在转运到线粒体内。 目前对胞液中的蛋白质运输到线粒体基质及 膜间隙了解较清楚。 (1) 线粒体基质蛋白的运输: N-端有15-35个氨基酸残基的信号序列,因不 同的蛋白质而异,但具有相似的二级结构:
3. 新生肽链进入内质网膜的过程: 内质网膜中SRP受体: 及两个亚基组成, 亚基为膜周边蛋白 , 负载 GDP, 并有 GTP 酶 活性; 亚基为整合型膜蛋白.见图1-2 (1)SRP结合在内质网膜中SRP受体上: (2) 核糖体和信号肽与内质网中的易位子结 合: (3)SRP 与其受体相互活化 , 使 GTP 水解 , 恢复 GDP,GDP-SRP与GDP-SRP受体分离.
2. 信号多肽的特点: N- 端信号肽 ,15~36个氨基酸 , 在中间有 7~13 个疏 水氨基酸残基区域,旁侧是亲水氨基酸残基 ,在 近N-端有一个碱性氨基酸残基. 为信号肽切 割位点 例如: 几种分泌性蛋白的信号肽:
牛生长激素: MMAAGPRTSLLLAFALLCLPWTQVVGAFP 牛白蛋白原: MKWVTFISLLLLFSSAYS RGV 人胰岛素原: MALWMRLLPLLALLALWGPDPAAA FVN 人 干扰素: MKYTSYILAFQLLIYLGLSG CYS 人纤维蛋白原: MSFMRIVCLVLSVVGTAWT ADS
信号序列二级结构的特点:一侧为疏水氨基 酸、另一侧为碱性氨基酸或含羟基的亲水 氨基酸.构成两亲-螺旋或-折叠构象. 运输方式:由伴侣蛋白hsp70 帮助,进行运输 到线粒体基质.见图1-5 A..hsp70与细胞线粒体基质蛋白结合. B. hsp70蛋白将伸展的基质蛋白质递交给位 于线粒体外膜的输入受体. C.与受体结合的蛋白质迁移到线粒体的外膜 与内膜的交汇处.
4.新生肽链进入内质网膜的转运机理:
易位子: 内质网膜中易位子结构上类似于离子 通道,中央有可以开启和闭合的通道. (1):分泌性蛋白质: 当核糖体与易位子结合后,通道开放, 与SRP 分离所信号肽插入通道, 信号肽发挥起始转 运的功能,使后续肽链随着翻译的进行而延 伸展入内质网腔. 位于内质网膜上的信号肽酶在特异的位点 上切除信号肽,使分泌性的蛋白质肽链在合 成后游离于内质网腔. 见图1-3A