第五节蛋白质合成后的加工及转运
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。
《蛋白质合成及转运》幻灯片
34种
49种
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• 原核生物5S rRNA可与tRNA互补，与23S rRNA 互补
• 16S rRNA的3’端ACCUCCUUA与mRNA的SD 序列互补，翻译起始定位；与23S rRNA互补，大 小亚基结合
• 23S rRNA与起始tRNA互补
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2、核糖体的结构与功能
成有活性的蛋白质
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2.个别氨基酸的共价修饰
二硫键的形成：2个Cys-SH间脱氢氧 化 辅助因子的连接：
与糖、脂类、血红素等结合形成结合蛋白质
亚基聚合：Hb的4个亚基聚合成四级结构
个别氨基酸的化学修饰
编码氨基酸：20种；蛋白质AA：＞100种——编码AA化学修 饰
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细菌核糖体：3种rRNA、57个Pr，Mw 270万
真核生物核糖体：4种rRNA、约82个Pr，Mw
420万
原核生物 真核生物
小 rRNA 16S-rRNA 18S-rRNA
亚
基 蛋白质
21种
33种
rRNA 5S-rRNA 5S-rRNA
大
23S-rRNA 28S-rRNA
亚
5.8S-rRNA
基 蛋白质
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RRF
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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
1.肽链的N端切割： 去除N端fMet残基
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信号肽及部分肽段的切除
蛋白质完成跨膜运输，信号肽酶切除信号肽 往往还含有一段与活性无关的其他肽段，切除后才能形
蛋白质合成及转运PPT通用课件.ppt
遗传密码:
mRNA分子上从5’-3’的方向，每三个碱基形 成的三联体，组成一个遗传密码子 （codon）。
遗传密码的基本特点（5个性）： 1、密码子的简并性 2、密码子的连续性 3、密码子的不重叠性 4、密码子的摆动性(变偶性) 5、密码子的通用性
1、密码子的简并性
一个氨基酸具有多个密码子的现象称 为密码子的简并性(degeneracy)。
一、氨基酸的活化——氨酰-tRNA的形成
氨酰-tRNA合成酶催化两步反应,酶的专一性表现在：
a) 识别一个特定的氨基酸 b) 识别tRNA（一个或多个） c) 具有纠错功能
总反应式 对每个AA的活化来说，净消耗的是两个高能磷酸键。
二、肽链的合成
1、30S-mRNA复合物的形成(IF3)
2、30S预起始复合物(IF1,IF2,GTP) 起始阶段
3、70S起始复合物
4、进位(EF-Ts,EF-Tu,GTP)
5、转肽
延长阶段
6、移位(EF-G,GTP)
7、识别终止密码子
8、水解
终止阶段
9、释放(RF,GTP)
1、30S-mRNA复合物的形成(IF3)
此反应须起始因子3(IF3)使已结束蛋白质合成的核 糖体30S和50S亚基分开。
2、30S预起始复合物(IF1,IF2,GTP)
原核生物核糖体
5S rRNA， 23S rRNA 50S
34种蛋白质 70S
16S rRNA 30S
21种蛋白质
真核生物核糖体
60S 80S
40S
5SrRNA， 5.8SrRNA， 28SrRNA 49种蛋白质
18SrRNA
33种蛋白质
2．肽链的起始：
蛋白质的合成、转运、修饰
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。
15蛋白质合成及转运
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信号肽及部分肽段的切除
蛋白质完成跨膜运输，信号肽酶切除信号肽 往往还含有一段与活性无关的其他肽段，切除后才能形
成有活性的蛋白质
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2.个别氨基酸的共价修饰
二硫键的形成：2个Cys-SH间脱氢氧 化 辅助因子的连接：
与糖、脂类、血红素等结合形成结合蛋白质
结合
的起始因子IF-2同时结合,形成五元起始复合物
GTP水解释放能量，促使大亚基结合成完
整的核糖体,IF-1、IF-2、IF-3脱离复合体
m201R9/N11/A7 、fMet-tRNAfMet和核糖体构成三元起始复
24
真核生物起始阶段与原核生物的不同点
无SD序列，但有5’帽子、3’polyA尾巴
3、转肽酶活性 催化肽键的形成
4、识别mRNA的位点 小亚基上，可容纳2个密码
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3、核糖体存在场所 粗面内质网（主要） 细胞质 线粒体、叶绿体
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
帽子结合蛋白促使小亚基与mRNA结合
起始因子——eIF，有10种以上
小亚基先与Met-tRNAMet结合，再与mRNA的
AUG结合
（与原核相反）
注意：
启动过程消耗GTP
复合体含3种RNA、蛋白质和Met，无
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DNA
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（三）在肽链延长过程中有3个重复的延伸反应 注册
(一) mRNA：蛋白质合成的模 板 辨认起始密码子(AUG)：
蛋白质合成及转运生科课件.ppt
●胰岛素原的加工：
间插序列（C肽区）
HS SH
HS SH HS
C A链区
B链区
SH
核糖体上合成出无规 则卷曲的前胰岛素原
切除信号肽后
折叠成稳定构
信号肽
象的胰岛素原
N
N
S－S
C
S
S
S
S
胰岛素原
切除C肽后，形成 成熟的胰岛素分子
N
S S N
A链 C
S
C B链
S
胰岛素
Thanks
6、蛋白因子帮助合成的起始：
● 蛋白质合成的起始、延伸和终止的每一个阶段，都涉及到一组不同 的蛋白质因子的帮助.
● 原核生物（大肠杆菌）： 三个起始因子（initiation factor）：IF1、IF2、IF3 真核生物：更多种的起始因子帮助.
①IF1、IF3与30S小亚基结合：
IF3防止30S亚基与50S 亚基过早结合.
● 真核生物最靠近5’端的AUG序列通常就是起始密码.
● 原核生物mRNA 5’端的SD序列—识别16S rRNA
SD序列：在细菌的mRNA的5’端起始AUG序列上游10个碱基左右的位置， 有一段富含嘌呤碱基的序列，能与细菌的16S核糖体RNA3’端的7个嘧啶 碱基互补性识别，这段序列由Shine-Dalgarno发现，称为S-D序列.
● 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.
第五节蛋白质合成后的加工及转运(共73张PPT)
〔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。
叶绿体的蛋白质定向 转运
〔五〕、进入到细胞核的蛋白质的 运转：
1、核孔的结构及作用； 2、核质蛋白上的入核信号；
e、转移通道的开启与关闭
膜上存在一个直径1.5nm的孔道，平时由Bip蛋白封闭。 当新生肽链达70个氨基酸左右的长度时，转移通道开启，信
号肽结合在通道上。合成蛋白通过内质网膜人腔，一旦合成 结束，Bip蛋白又将孔道封闭
转移通道的开启
f、蛋白质进入ER腔
信号肽的切除； 信号肽移到脂双层中，最终被降解；
Blobel因此项发现获1999年诺贝尔生理医学奖。
〔2〕、蛋白质定位的信号：
A、信号序列〔signal sequence〕：存在于蛋白质 一级结构上的线性序列，通常15-60个氨基酸残基， 可以指导新合成的蛋白质发生定向转移。有些信号序 列在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶〔signal peptidase〕切除.
③对所牵引的蛋白质没有特异性要求，非线粒体蛋白连接上此 类信号序列，也会被转运到线粒体。
前体蛋白信号序列特点
3、蛋白质输入线粒体的过程
〔1〕、进入外膜的蛋白：具有N端信号序列，其后还有疏 水性序列作为停止转移序列，然后蛋白质被TOM复合体安 装到外膜上，如线粒体的各类孔蛋白。
〔2〕、进入线粒体基质蛋白质：可以先通过TOM复合体进入 膜间隙，然后通过TIM复合体进入基质。也可以通过线粒体 内、外膜间的接触点，一步进入基质，在接触点上TOM与TIM 协同作用完成蛋白质向基质的输入。
①胞质环〔cytoplasmic ring〕，位于核孔复合体胞质一侧，环上有8 条纤维伸向胞质； ②核质环〔nuclear ring〕，位于核孔复合体பைடு நூலகம்质一侧，上面伸出8条 纤维，纤维端部与端环相连，构成笼子状的结构；
大连理工大学生物化学课件--蛋白质合成与转运
二、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； 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。
核糖体主要存在于粗面ER
核糖体存在的场所 （1）粗面内质网（主要） 一个细菌细胞内约有20000个核糖体 • （2）细胞溶液 • 真核细胞内可达106个 （3）线粒体和叶绿体 • 在未成熟的蟾蜍卵细胞内则高达1012个
（二）肽链延长阶段：
1．进位：与mRNA下一个密码相对应 的氨基酰tRNA进入核蛋白体的受位（A 位），需GTP，Mg2+，和EF参与。 2．成肽：在转肽酶的催化下，将给位 上的tRNA所携带的甲酰蛋氨酰基或肽 酰基转移到受位上的氨基酰tRNA上， 与 其 α- 氨 基 缩 合 形 成 肽 键 。 此 步 骤 需 Mg2+，K+。给位上已失去蛋氨酰基或肽 酰基的tRNA从核蛋白上脱落。
8、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。
氨酰- tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA + ATP
无机磷酸酶
氨酰- tRNA + AMP + 2Pi
一、参与蛋白质生物合成的物质
• 生物体内的各种蛋白质都是利用生物体内的氨基酸 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 核蛋白体：蛋白体生物合成的场所； ④ 酶及其他蛋白质因子；氨酰-tRNA合成酶； ⑤ 供能物质及无机离子。ATP和GTP， Mg2+、K+ ；
蛋白质的加工与转运
乙酰化（如组蛋白）
羟基化（如胶原蛋白） 羧基化等……
蛋白质前体的加工
磷酸化
主要由多种蛋白激酶催化，
发生在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸等三种氨基酸的侧 链。 糖基化 糖蛋白主要是蛋白质侧链上的天冬氨酸、丝氨酸、 苏氨酸残基加上糖基形成的； 内质网可能是蛋白质N-糖基化的主要场所。 所有的分泌蛋白和膜蛋白几乎都是糖基化蛋白质。
蛋白质运转机制
翻译时运转的蛋白质: 在合成过程中与内质网膜结合，核糖 体是“膜结合”的。
合成后，蛋白质进入内质网，经高尔 基体后穿出细胞质膜。
如果这些蛋白质具有某种信号，则可 能驻留在运输途径中的某一环节，也可 直接定位于其它细胞器(溶酶体等)。 翻译后运转的蛋白质: 在细胞质中游离核糖体上合成之后释 放入细胞质， 其中一些具有线粒体定位信号或核定 位信号。
阻止mRNA与核糖体的结合； 阻止AA-tRNA与核糖体的结合； 干扰AA-tRNA与核糖体结合而产生错读； 作为竞争性抑制剂抑制蛋白质的合成。
蛋白质合成的抑制剂
链霉素是一种碱性三糖,可以多种方式抑 制原核生物核糖体： 能干扰fMet-tRNA与核糖体的结合，从而 阻止蛋白质合成的正确起始， 也会导致mRNA的错读。若以多聚(U)作 模板，则除苯丙氨酸（UUU）外，异亮 氨酸（AUU）也会被掺入。 链霉素的作用位点在30S亚基上。
1. N端fMet或Met的切除 2. 二硫键的形成 3. 特定氨基酸的修饰 ① 磷酸化（如核糖体蛋白质） ② 糖基化（如各种糖蛋白） ③ 甲基化（如肌肉蛋白质） ④ 乙酰化（如组蛋白） ⑤ 羟基化（如胶原蛋白） ⑥ 羧基化等…… 4. 切除新生肽链中的非功能片段
① 线粒体蛋白质跨膜运转 ② 前导肽的作用和性质
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。
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
ONE
KEEP VIEW
蛋白质合成后的加工 及转运课件
REPORTING
CATALOGUE
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。
蛋白质合成,加工与运输
• 示例：类囊体膜蛋白 Lhcb1
① 前体Lhcb1(在胞质中) 外膜
转运肽，cpRSP54
跨叶绿体内
Hsp70， GTP
② 蛋白N-端进入基质，转运肽即被水解
③ 第一个滞留片段（-Glu-X-X-His-X-Arg-）使Lhcb1停留 在
类囊体膜上。其中的His和Glu/Ar叶g对绿与体叶绿素和叶黄
TOM TIM23
白进入内膜或膜间隙
跨膜后被切除，含 疏水性的停止转移 序列，蛋白被安插 到内膜。
内 TOM 膜 TIM23
结构类似于N端信号
序列，但位于蛋白 内 TOM
质内部。
膜 TIM23
为线粒体代谢物的 转运蛋白，如腺苷 转位酶，具有多个 内部信号序列和停 止转移序列，形成 多次跨膜蛋白。
内 TOM 膜 TIM22
4. C-端与结构蛋白相连部位为富含Ala的片段，易于形成 -sheet，是信号肽酶的识别和切割位点。
5. 信号肽不一定位于蛋白的N-末端。如卵清蛋白的信号 肽
位于中部。 6. 某些膜蛋白的信号肽在跨膜之后不被水解掉。Cyt P45
2. 信号肽引导的蛋白跨内质网膜过程：
• 属于边翻译边运输过程：识别 停泊 跨膜 水解
二 激素与激素原:
1 概念：如胰岛素原( 81aa)
类胰蛋白酶 切除C肽(30aa)
类羧肽酶B
Arg 60
成熟胰岛素(51aa) Lys59
A肽
COOH
• 原肽(propeptide): 其两侧含有成对碱性aa。 C肽
• 含原肽的蛋白叫原蛋白
2 原肽的功能:
H２Ｎ B肽
Arg 32Arg 31
蛋白质合成及转运优秀课件.ppt
肽链合成起始
指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别 与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物 (translational initiation complex)。
参与起始过程的蛋白质因子称起始 因子（initiation factor，IF）。
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S-D序列： Shine和Dalgarno
tRNA分子具有4个位点：
• 3’CCA-OH氨基酸接受位点 • 识别氨酰-tRNA合成酶位点 • 核糖体识别位点 • 反密码子位点
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（三）核糖体是蛋白质合成的工厂
核蛋白体的组成
核蛋
原核生物
真核生物
白体 蛋白质 S值 rRNA 蛋白质 S值 rRNA
小亚基
大亚基
核蛋白 体
21种 30S 16S 33种 34种 50S 23S 49种
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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。
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真核生物翻译起始因子
起始因子
生物功能
eIF-2
促进起始tRNA与小亚基结合
eIF-2B, eIF-3 促进大小亚基分离
——由同一种tRNA合成酶合成
起始因子识别tRNAiMet 延伸因子识别tRNAMet
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原核生物中的甲酰Met
fMet - tRNAiMet
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（五）翻译起始于mRNA与核糖体的结合 原核生物借助SD序列
（六）蛋白因子帮助合成的起始
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蛋白质的合成加工和运输
可能作用在蛋白质合成及运输过程的细胞器上（ B ）
A.核糖体
B.内质网
C.线粒体
D.高尔基体
练习2
练习3
②功能上的联系（以分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌为例 ）
[3]是来自_____________。
附二着、在核 蛋糖白体质一、的游分定离选核和的糖运体输 时间内使用某种动物细胞吸收放射性同位
线核素粒糖体 体标（合记成D.多的肽链 ）氨基酸,经检查发现放射性同位素,依次先后出
核膜 内质网膜 细胞膜
生物膜系统（细胞膜系统）：细胞器膜、细胞膜和核膜共同构成的 内膜系统：核膜、细胞器膜（线粒体、叶绿体膜除外）
①结构上的联系
细胞膜
直接联系
内质网膜
直接联系
核膜
膜泡 间接联 系 膜泡
高尔基体膜
线粒体膜
②功能上的联系（以分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌为例 ）
细胞核（转录） 控制
合成 加工（加甲基羟基等） 加工、分类和包装 运输
分泌
氨基酸 脱水缩合
多肽 盘曲折叠
较成熟 蛋白质
成熟的蛋白质
3、分泌蛋白合成和分泌的过程中需要能量吗？能量 由哪里提供？ 需要，能量由线粒体提供
一、蛋白质的合成与加工 2.蛋白质的加工 （1）场所 内质网、高尔基体 （2）概念
为新生肽链加上糖 链、甲基或者羟基
细胞质基质
剪切 折叠
（3）意义
无活性的肽链→有活性的蛋白质
二、蛋白质的分选和运输 1.影响分选的因素
（1）分选信号——决定因素 多肽链前端的一段氨基酸序列
（2）核糖体位置
2.分选运输途径
二、蛋白质的分选和运输 2.分选运输途径
二、蛋白质的分选和运输
15蛋白质合成及转运
真核生物核糖体：4种rRNA、约82个Pr，Mw
420万
原核生物 真核生物
小 rRNA 16S-rRNA 18S-rRNA
亚
基 蛋白质
21种
33种
rRNA 5S-rRNA 5S-rRNA
大
23S-rRNA 28S-rRNA
亚
5.8S-rRNA
基 蛋白质
34种
49种
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• 原核生物5S rRNA可与tRNA互补，与23S rRNA 互补
蛋白质合成及转运
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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）
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一、蛋白质合成的分子体系
tRNA的关键部位： 氨基酸臂：AA结合部位 反密码环：mRNA结合部位
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(三) 核糖体是蛋白质合成的工厂 1.核糖体的组成
核糖体：无界膜，颗粒状， 大、小亚基组成
亚基：含不同的Pr、rRNA， 原核和真核生物不同ome）
(一) mRNA：蛋白质合成的模 板 辨认起始密码子(AUG)：
翻译（蛋白质合成）起始的必须步骤——确定阅读框架
按照不重叠的三联体密码子翻译产生对应的AA并形成肽键
终止密码子，合成结束，肽链释放（终止密码连续出现2～3个）
UAA、UGA、
AUG 5’
UAG
3’
5’端非编码区
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二、蛋白质合成后的转运：
（一）、转运的方式；
（二）、进入到内质网中的蛋白质的运转；
（三）、进入叶绿体中、线粒体、细胞核中的蛋白 质的运转； （四）、进入到高尔基体、溶酶体、及细胞外蛋白 质的运转－膜泡运输。
（一）、蛋白质运输的途径
蛋白质的分选运输途径主要有三类：
1、门控运输（gated transport）：如核孔可以 选择性的主动运输大分子物质和RNP复合体。
2、跨膜运输（transmembrane transport）：蛋 白质通过跨膜通道进入目的地。如细胞质中合 成的蛋白质在信号序列的引导下，通过线粒体 上的转位因子进入线粒体或叶绿体中。
3、膜泡运输（vesicular transport）：蛋白质被选 择性地包装成运输小泡，定向转运到靶细胞器。如 内质网向高尔基体的物质运输、高尔基体分泌形成 溶酶体、细胞摄入某些营养物质或激素，都属于这 种运输方式。
The signal-recognition particle (SRP)
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。
蛋 白 质 转 移 通 道
2、内质网上蛋白质进入ER腔的过程
a、游离核糖体先与mRNA分子结合，翻译信号肽序列。 b.信号肽与SRP结合形成SRP核糖体复合物。导致翻译的
第五节 蛋白质合成后的加 工及转运
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；
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。
➢ Blobel因此项发现获1999年诺贝尔生理医学奖。
（2）、蛋白质定位的信号： A、信号序列（signal sequence）：存在于蛋白
质一级结构上的线性序列，通常15-60个氨基酸残 基，可以指导新合成的蛋白质发生定向转移。有些 信号序列在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶 （signal peptidase）切除.
进入内质网腔中蛋白质经过高尔基体，然后成为溶酶 体蛋白或成为分泌蛋白。
进入到内质网膜的蛋白质经过膜泡运输而成为各种 内膜蛋白和细胞膜蛋白。
（2）、对于线粒体、叶绿体来说虽然可以合成一 些蛋白质，但大部分蛋白质是由核基因编码的， 并且是由位于胞质中的游离核糖体合成的。
• 这些蛋白质合成后的定位机制是什么？
这几种运输机制都涉及信号序列的引导和靶细胞 器上受体蛋白的识别。
（二）、进入到内质网中的蛋 白质的运转：
1、进入到内质网中的蛋白质的分子基础；
2、蛋白质进入到内质网腔的过程；
3、蛋白质进入到内质网膜的过程。
1、分子基础
①信号肽（signal peptide），是引导新合成肽链转移 到内质网上的一段多肽，位于新合成肽链的N端，一般 16~30个氨基酸残基。由于信号肽又是引导肽链进入内 质网腔的一段序列，又称开始转移序列（start transfer sequence）。
（3）、对于细胞核中的蛋白质来说，它们也是由 游离核糖体合成，然后输入到细胞核中的。
3、蛋白质细胞分选的机制－信号假说：
（1）、假说的发现：
➢ C. Milstein（1972）发现从骨髓瘤细胞提取的免疫 球蛋白分子N端要比分泌到细胞外的N端多出一段。
➢ G. Blobel和D. Sabatini等根据进一步的实验，提出 了信号假说（Signal hypothesis）：认为蛋白质上存 在信号肽，指导蛋白质转至内质网上。
-Ser-Lys-Leu-COO-
+H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-ValGly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-LeuThr-Lys-Cys- Glu-Val-Phe-Gln-
Lys-Asp-Glu-Leu-COO-（KDEL）
蛋白质
信号序列
Preproalbumin
Met-Lys-Trp-Val-Thr-Phe-Leu-Leu-Leu-Leu-PheIle-Ser- Gly-Ser-Ala-Phe-Ser↓Arg．．．
Pre-IgG light chain
Prelysozyme
Met-Asp-Met-Arg-Ala-Pro-Ala-Gln-Ile-Phe-GlyPhe-Leu- Leu-Leu-Leu-Phe-Pro-Gly- Thr-ArgCys↓Asp．．．
Met-Arg-Ser-Leu-Leu-Ile-Leu-Val-Leu-Cys-PheLeu-Pro-Leu-Ala-Ala-Leu-Gly↓Lys．．．
②信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP）， 由几种结构不同的多肽组成，结合一个7S RNA，属 于一种核糖核蛋白(ribonucleoprotein)。 SRP与信号序列结合，导致蛋白质合成暂停。
信号序列
B、信号斑（signal patch）：存在于完成折叠 的蛋白质中，构成信号斑的信号序列之间可以 不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。
信号斑
（3）、一些典型的定位信号
功能
信号序列输入细胞核-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-
输出细胞核 输入线粒体 输入过氧化物酶体
输入内质网 返回内质网
-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-