蛋白质的加工与转运
细胞内蛋白质的合成与运输-论文
细胞内蛋白质的合成与运输摘要：蛋白质是一切生命的物质基础，这不仅是因为蛋白质是构成机体组织器官的基本成分，更重要的是蛋白质本身不断地进行合成与分解。
这种合成、分解的对立统一过程，推动生命活动，调节机体正常生理功能，保证机体的生长、发育、繁殖、遗传及修补损伤的组织。
根据现代的生物学观点，蛋白质和核酸是生命的主要物质基础。
关键字：多肽链、蛋白质、翻译、核糖体、运输途径、运输方式，研究前景前言：国家重大科学研究计划对中国的四项重要科学研究所涉及的领域分别作了详细说明，四个项目分别是蛋白质研究，量子调控研究，纳米研究，发育与生殖研究。
尽管现在已有多个物种的基因组被测序，但在这些基因组中通常有一半以上基因的功能是未知的。
目前功能基因组中所采用的策略，如基因芯片、基因表达序列分析等，都是从细胞中mRNA的角度来考虑的，其前提是细胞中mRNA的水平反映了蛋白质表达的水平。
但事实并不完全如此，从DNA mRNA 蛋白质，存在三个层次的调控，即转录水平调控，翻译水平调控，翻译后水平调控。
从mRNA角度考虑，实际上仅包括了转录水平调控，并不能全面代表蛋白质表达水平。
毋庸置疑，蛋白质是生理功能的执行者，是生命现象的直接体现者，对蛋白质结构和功能的研究将直接阐明生命在生理或病理条件下的变化机制。
蛋白质本身的存在形式和活动规律，如翻译后修饰、蛋白质间相互作用以及蛋白质构象等问题，仍依赖于直接对蛋白质的研究来解决。
虽然蛋白质的可变性和多样性等特殊性质导致了蛋白质研究技术远远比核酸技术要复杂和困难得多，但正是这些特性参与和影响着整个生命过程。
一、蛋白质生物合成过程遗传密码表在mRNA的开放式阅读框架区，以每3个相邻的核苷酸为一组，代表一种氨基酸或其他信息，这种三联体形势称为密码子（codon）。
如图，通常的开放式阅读框架区包含500个以上的密码子。
遗传密码的特点一方向性：密码子及组成密码子的各碱基在mRNA序列中的排列具有方向性（direction），翻译时的阅读方向只能是5ˊ→3ˊ。
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。
分泌蛋白的合成加工和运输过程
分泌蛋白的合成加工和运输过程
分泌蛋白的合成、加工和运输是一个复杂的过程，涉及多个细胞器和分子机制。
以下是一般的分泌蛋白合成加工和运输的过程概述：
1.合成过程：
o合成：分泌蛋白的合成发生在细胞的核内，由核糖体通过蛋白质合成过程进行。
合成的蛋白质称为前
蛋白。
o信号肽：在合成过程中，蛋白质序列中可能存在一个信号肽序列，该序列指示着该蛋白质是一个分泌
蛋白。
信号肽将帮助定位蛋白质到正确的位置。
2.加工过程：
o初始加工：在合成过程结束后，前蛋白将进入内质网（ER）。
在ER中，前蛋白将经历一系列的初始加
工步骤，包括信号肽的剪切和糖基化。
o终末加工：从ER中，蛋白质将进一步进入高尔基体，然后进入高尔基体的囊泡以进行成熟和终末加工。
该过程可能包括糖基化、脱糖基化、剪切等多种修
饰方式。
3.运输和存储过程：
o高尔基体到细胞膜：成熟的蛋白质囊泡从高尔基体进入细胞膜的分泌途径。
这些囊泡将与细胞膜融合，
释放蛋白质到细胞外。
o分泌颗粒：某些蛋白质可能在高尔基体中被包裹形成分泌颗粒，存储在细胞内。
这些颗粒在需要时，
可以通过融合细胞膜释放蛋白质。
4.分泌：
o定向分泌：某些蛋白质需要特定的信号序列来定向到特定的细胞膜区域，例如突触前膜和上皮细胞表
面。
o不定向分泌：其他蛋白质可能没有特定的定向信号，将被均匀地分泌到细胞膜上。
整个过程涉及到多个细胞器、蛋白质修饰和转运机制。
它的精细调控确保了分泌蛋白的准确合成和传递，使其可以发挥正常的功能。
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。
蛋白质转运的四种方式
蛋白质转运的四种方式1.引言1.1 概述蛋白质是生物体内的重要分子之一，扮演着许多关键生物过程的重要角色。
然而，蛋白质在细胞内的运输过程是一个复杂而精确的过程。
蛋白质需要通过转运来从一个细胞区域运输到另一个细胞区域，以完成其特定的功能。
在这篇文章中，我们将介绍蛋白质转运的四种方式。
蛋白质转运可以通过四种方式实现：扩散转运、被动转运、主动转运和胞吞作用。
每种方式都有其特定的机制和规律。
首先，扩散转运是一种passiveway 的转运方式，它依赖于蛋白质在细胞膜上的渗透过程。
这种转运方式不需要能量的消耗，通过膜的孔道或者渗透因子等物质，使蛋白质自由地从高浓度区域向低浓度区域扩散。
其次，被动转运是一种passiveway 的转运方式，它依赖于蛋白质在细胞膜上的结构和性质。
在被动转运过程中，蛋白质通过膜上的通道或者载体蛋白，被主动物质的浓度梯度所驱动，从高浓度区域移动到低浓度区域。
第三种方式是主动转运，它是一种actives方式的转运方式，需要耗费能量。
在主动转运过程中，蛋白质通过特殊的载体蛋白，逆着物质浓度梯度进行转运，这使得蛋白质能够从低浓度区域向高浓度区域移动。
最后一种方式是胞吞作用，它是一种endocytosis 和exocytosis 的转运方式。
在胞吞作用中，细胞通过细胞膜的包裹和膜囊的形成，将蛋白质包裹在内，并通过吞噬体或囊泡的运动将蛋白质从一个细胞区域转运到另一个细胞区域。
通过对这四种蛋白质转运方式的介绍，我们可以更好地理解蛋白质在细胞内传递和运输的机制。
进一步的研究将有助于揭示细胞内的生物过程，并为未来的药物研发和治疗提供新的思路和方法。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将围绕蛋白质转运的四种方式展开详细讨论。
下面将对每个章节的内容进行简要介绍：2.1 第一种方式：在这一部分，我们将深入探讨蛋白质通过膜蛋白的主动转运的过程。
首先将介绍膜蛋白的特征及其在细胞中的重要性。
然后，我们将详细讨论通过膜蛋白实现蛋白质转运的机制和过程。
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。
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
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。
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、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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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
核定位蛋白的运转机制
在细胞质中合成的蛋白质 ↓ 核孔 ↓ 细胞核
核孔的结构图
核孔的电子显微镜图：大的对称螺旋状结构
运输受体运输蛋白通过核孔
运输受体与货运蛋 白结合
将之运输大细胞核的一
端释放
然后其返回到细胞质， 循环工作！
二、蛋白质前体的折 叠 分子伴侣：热休克蛋白、伴侣素 三、蛋白质合成的抑制剂
③ 叶绿体蛋白质的跨膜运转 ④ 核定位蛋白的转运机制
致病基因pthA研究进展
柑橘溃疡病病菌致病机理研究
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pthA与宿主相互作用的可能机理
柑橘抗溃疡病育种手段＿阻断致病途径
不需要延伸因子就可以 结合在核糖体的A位上， 抑制AA-tRNA的进入。 它所带的氨基也能与生 长中的肽链上的羧基反 应生成肽键，反应的产 物是一条3’羧基端挂了 一个嘌呤霉素残基的小 肽,肽酰嘌呤霉素随后从 核糖体上解离出来。
嘌呤霉素是AA-tRNA的结构类似物
pthA-NLS植物表达载体构建
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蛋白质前体的加工
4、切除新生肽链中非功能片段
前胰岛素原蛋白翻译后成熟过程
蛋白质前体的加工
4、切除新生肽链中非功能片段
蜂毒蛋白只有经蛋白酶水解切除N-端的22个氨基 酸以后才有生物活性。该胞外蛋白酶只能特异性切割 X-Y2肽，其中X是丙氨酸(A)，天门冬氨酸(N)和谷氨酸
核定位序列(NLS)
为了核蛋白的重复定位，这些蛋白质中的 信号肽—被称为核定位序列(NLS-Nuclear Localization Sequence)一般都不被切除。
NLS可以位于核蛋白的任何部位。 蛋白质向核内运输过程需要核运转因子 （Importin）α、β和一个低分子量GTP酶 （Ran）参与。
蛋白质运转机制
信号序列启动蛋白的运转 信号序列：在起始密码子后，有一段编码疏 水性氨基酸序列的RNA区域，这个氨基酸序 列就被称为信号序列。 信号序列在结合核糖体上合成后便与膜 上特定受体相互作用，产生通道，允许这段 多肽在延长的同时穿过膜结构。
边翻译边跨膜运转
第四章：生物信息的传递（下） —从mRNA到蛋白质
蛋白质前体的加工、折叠 细胞中蛋白质的转运机制
蛋白质前体的加工
新生的多肽链大多数没有功能，必须 经过加工修饰才能转变为活性蛋白质。 蛋白质的前体加工包括：
N端fMet或Met的切除 二硫键的形成 特定氨基酸的修饰 切除新生肽链中的非功能片段
新生蛋白质经蛋白酶切割后变成有功能 的成熟蛋白质
左: 新生蛋白质在去掉N端一部分残基后变成有功能的蛋白质 右: 某些病毒或细菌可合成无活性的多聚蛋白质，经蛋白酶切割 后成为有功能成熟蛋白。
蛋白质前体的加工
1、N端fMet或Met的切除
无论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前就被切除。
(E)，Y是丙氨酸(A)或脯氨酸(P)。
蛋白质的折叠
重要性：形成动力学和热力学稳定的三维结构 ， 从而产生活性或功能。 折叠错误：功能丧失，疾病。 一些协助折叠的蛋白质： 分子伴侣：细胞内辅助新生肽折叠的蛋白质，序 列上无相关性，而有共同功能的保守蛋白质。 热休克蛋白：应激性反应蛋白，HSP70、 HSP40和GrpE三个家族。 伴侣素：HSP60和HSP10 分子伴侣防止折叠错误、提高折叠效率，不参 与终产物形成
See You Next Time!
蛋白质在两种场所内合成
大部分蛋白质是由细胞质中的核糖体合 成的 小部分蛋白质是由某些器官，如线粒体、 叶绿体中的核糖体合成的
在细胞质中合成的蛋白质根据其位置又分 为： 1、与膜结合的；2、不与膜结合的。
思考题
蛋白质怎样从合成的部位运送至功能部位
信号肽能够形成包括两个α-螺旋的发夹结 构。 这一结构在信号识别颗粒(signal recognition particle ,简称SRP)的帮助下插入到粗面内质 网的膜中。
翻译后运转机制
1、线粒体蛋白质跨膜运转 2、前导肽的作用和性质 3、叶绿体蛋白质的跨膜运转
氯霉素和嘌呤霉素既能与原核细胞核糖体结 合，又能与真核生物核糖体结合，妨碍细胞 内蛋白质合成，影响细胞生长。 干扰素是真核细胞感染病毒后产生的一类有 抗病毒作用的蛋白质。它可抑制病毒繁殖， 保护宿主。
蛋白质运转机制
由于细胞各部分都有特定的蛋
白质组分，因此合成的蛋白质必须 准确无误地定向运送才能保证生命 活动的正常进行！
4、核定位蛋白的转运机制
3、叶绿体蛋白质的跨膜运转
叶绿体多肽在胞质中的游离核糖体 上合成后脱离核糖体并折叠成具有 三级结构的蛋白质分子，
多肽上某些特定位点结合于只有叶 绿体膜上才有的特异受体位点。
3、叶绿体蛋白质的跨膜运转
叶绿体定位信号肽 一般有两个部分： 第一部分决定该 蛋白质能否进入叶 绿体基质， 第二部分决定该 蛋白能否进入类囊 体。
的？
它们又是如何跨膜运送的？
跨膜之后又是依靠什么信息到达各自“岗 位”？
蛋白质运转机制
两种运转机制： 翻译运转同步机制(co-translational)：某个 蛋白质的合成和运转是同时发生的
翻译后运转机制(post-translational)：蛋白 质从核糖体上释放后才发生的运转，这两 种运转方式都涉及到蛋白质分子内特定区 域与细胞膜结构的相互关系。
人体将那些被贴上标记的蛋白质进行“废物处理”，使它们自
行破裂、自动消亡。 泛素调控的蛋白质降解意义：清除错误蛋白质,对细胞生长周
期、DNA复制以及染色体结构都有重要的调控作用，对于理解
细胞的许多生理过程和新药的开发具有重要的意义。
蛋白质的降解
在大肠杆菌中，许多蛋白质的降解是 通过一个依赖于ATP的蛋白酶(称为 Lon)来实现的。 当细胞中存在有错误或半衰期很短的 蛋白质时，该蛋白酶就被激活。
2、二硫键的形成
蛋白质的二硫键是蛋白质合成后通过两个半 胱氨酸的氧化作用生成的。 二硫键的正确形成对稳定蛋白质的天然构象 具有重要的作用。
蛋白质前体的加工
3、特定氨基酸的修饰氨基酸侧链的修饰作用
包括： 磷酸化（如核糖体蛋白质）
糖基化（如各种糖蛋白）
甲基化（如组蛋白、肌肉蛋白质）
每切除一个肽键要消耗两个分子ATP。
蛋白质的降解
成熟蛋白N-端的第一个氨基酸（除已被切除的 N端甲硫氨酸之外，但包括翻译后修饰产物） 在蛋白的降解中有着举足轻重的影响。
当某个蛋白质的N端是甲硫氨酸、苷氨酸、丙 氨酸、丝氨酸、苏氨酸和缬氨酸时，表现稳定。 其N端为赖氨酸、精氨酸时，表现最不稳定， 平均2-3分钟就被降解了。
蛋白质运转机制
翻译-运转同步机制：蛋白质定位信息存在 于自身结构中，并通过与膜上特殊受体的相 互作用得以表达,即蛋白质通过其信号序列
与膜或其它任何结构结合---信号肽假说的
基础。
蛋白质跨膜运转信号也是由mRNA编码的。
思考题 1、链霉素为什么能够抑制蛋白质的合 成？ 2、什么是信号肽？它在序列组成上有 哪些特点？有什么功能？ 3、简述叶绿体蛋白质的跨膜运转机制。 4、蛋白质有哪些翻译后的加工修饰？ 5、什么是核定位序列？其功能如何？
一、蛋白质前体的加 工
四、细胞中蛋白质的转运机制 1. 翻译运转同步机制 信号肽假说 2. 翻译后运转机制