第2节多肽链合成机理

mRNA-30S- fmet- tRNAifMet
2) 70S起始复合物的形成

30S起始复合物与50S亚基 结合→形成70S起始复合物 （具有生物学功能），

同时GTP水解生成GDP和P i， IF1 、IF2 、IF3被释放。

fmet- tRNAifMet P位点；
占据
4.2 多肽链合成的延伸(elongation)
go

2） 转肽(transpeptidation ) 3） 移位(translocation)
2) 转肽 (transpeptidation )

① 酶: 肽酰转移酶(peptidyl transferase);

②肽键的形成

肽酰基从P位转到A位, 肽酰-tRNA的羧基与
氨酰-tRNA的氨基之间形成肽键;

6）翻译与转录不偶联
原核细胞翻译与转录可同时进行

7） 合成速度


真核细胞:慢 3个肽链/核糖体/秒；
原核细胞:快 10-15个肽链/核糖体/秒
6 蛋白质合成的抑制剂

抗菌素: 氯霉素、四环素、链霉素，与70S亚
基结合， 抑制原核细胞的翻译,但对真核细胞 不起作用。

亚胺环己酮: 只作用真核生物的80S 核糖体。 白喉霉素与EF2，抑制肽链的移位作用。

2、 mRNA上翻译的方向
3、氨基酸的活化 4、多肽链合成的过程 5、真核生物与原核生物蛋白质合成比较 6、 蛋白质合成的抑制剂
3 氨基酸的活化(氨酰tRNA的合成)
游离-OH
高能酯键 只有 3’-酯参与转肽反 应
氨酰tRNA合成酶 氨酰-AMP
活性位点
氨酰tRNA
酯键
Gln-tRNA

③) 嘌呤霉素:

在肽酰转移酶作用下,可与肽酰-tRNA结合,形成肽酰嘌呤霉
素(易从核糖体上脱落),导致多肽链合成的中断.
转肽图示1
转肽图示2
新的肽键
嘌呤霉素抑制蛋白质合成的机理
3) 移位(translocation)

①延伸因子EFG （也称移位酶）,消耗 1GTP。

②移位
核糖体沿mRNA(5’→ 3’)作相对移动。每次移动1个
止三个阶段，能量消耗情况：进位（1GTP），移位（1GTP）， 终止（1GTP），每掺入1个氨基酸（形成1个肽键）共消耗 4ATP。

3）多肽合成过程中，多种因子参与：

氨酰tRNA合成酶，起始因子（IF1、 IF2、 IF3），延伸因子（EF-Tu、
EF-Ts 、EFG）,释放因子（RF1、 RF2、 RF3）等。
2）亚基的聚合
3）辅基的连接
3、靶向输送

蛋白质合成后，定向地被输送到其执行功能的
场所称为靶向输送。

在这些蛋白质分子的氨基端，一般都带有一段 疏水性的肽段，称为信号肽。
靶向输送图示
信号肽

由10~40个氨基酸残基组成，N端为带正电荷的氨基酸
残基，中间为疏水的核心区，而其组成可被信号肽酶
识别并裂解， C端由小分子氨基酸残基组成。

校正部位（水解活性，第2个活性部位）


Ile-氨酰tRNA合成酶：Ile-tRNAIle，错载：Val-tRNAIle
Val-tRNAIle + H2O → Val + tRNAIle 蛋白质多肽链合成忠实性起重要作用
4、多肽链合成的过程（大肠杆菌）

4.1 多肽链合成的起始(initiation) 4.2 多肽链合成的延伸(elongation)

分泌型蛋白质的定向输送：信号肽与信号肽识别粒子
（SRP）识别并特异结合→SRP与膜上的停泊蛋白
（DP）识别并结合→分泌型蛋白质进入ER腔内→高
尔基体→细胞外
信号肽图示
Basic residue Hydrophobic core Small and neutral residue
分泌型蛋白质的靶向运输

met- tRNAiMet
(真核)
fmet- tRNAifMet ( 原核 )
met-tRNAiMet 、fmet- tRNAiMet、 met- tRNAMet 形成图示
fmet- tRNAimet-tRNAiMet
fmet- tRNAiMet
fmet- tRNAifMet甲酰化的作用
SD序列
10
10
4.1.2 起始氨基酸

1)

起始氨基酸
甲酰甲硫氨酸(fMet, 原核),甲硫氨酸(Met, 真核)

2) 携带Met的 tRNA

① tRNAiMet : 负责起始氨基酸的掺入 ② tRNAMet : 负责Met掺入多肽链内部

3)起始氨酰-tRNA:甲硫氨酰-tRNA合成酶
第2节 蛋白质合成机理
教学目标

1、理解肽链延伸的方向以及mRNA上翻译的方向； 2、理解与掌握大肠杆菌中多肽链合成的机理（过程） 3、了解真核生物与原核生物多肽链合成的区别； 4、了解蛋白质合成的抑制剂；
5、了解多肽合成后加工及定向运输；
本节主要内容

1、肽链延伸的方向和速度

每种mRNA只转译出1种多肽。


4）80S起始复合物：9种起始因子
eIF-1、eIF-2 、eIF-3、eIF-4A、eIF-4B、IF-4C、
eIF-4D、eIF –4E、 eIF-5

5）肽链延伸因子与终止因子
真核生物细胞的延伸因子为EF1α和EF1 βγ 终止因子只有1种，eRF，可识别3种终止密码
Amino acid arm
ATP
Anticodon arm synthetase Gln-tRNA合成酶
氨酰-tRNA合成酶

对氨基酸和tRNA（同功tRNA ）两者都具有专一性； 20种 氨酰tRNA合成酶对氨基酸和与之对应的tRNA专一性称为 “第 二遗传密码”

活性部位

氨基酸——专一性很高，tRNA——专一性较低，氨酰tRNA
作业

1、真核生物与原核生物蛋白质多肽链的
区别有哪些？

2、多肽链合成后，一级结构的加工方式 有哪些？

3、什么是信号肽？理解信号肽在分泌型 蛋白质的定向运输中的作用。

6、哪些机制可保证翻译的准确性？ 7、大肠杆菌细胞中，多肽链是如何合
成的？
5、真核生物与原核生物蛋白质合成比较

1）核糖体更大 ：
真核细胞为80S
2）起始tRNA： 真核细胞为met-tRNAmet
3）起始密码子： AUG ，mRNA的5′端, 无SD序列, 但
其5′-帽子与起始因子的识别有关。 mRNA为单顺反子，
密码子的距离。
空载tRNA从P位点移出，肽酰－tRNA进入P位点，A
位点空出，为新的氨酰－tRNA的进位做准备。
移位图示
新的肽键
4.3 多肽链合成的终止(termination)与释放

4.3.1 终止信号
1）终止密码子: UAA、UGA、UAG
2） 释放因子(Releasing factor, RF)

4.2.1肽链的延伸因子(elongation factor,EF) EF-Tu、EF-Ts、 EFG （原核）


EF-Tu、EF-Ts：促使氨酰-tRNA进入A位点
EFG：促进移位
4.2.2 多肽链延伸的过程

1） 进位
① 新的氨酰-tRNA进入A位， ② 延伸因子EF-Tu、EF-Ts参与此过程 ③ 消耗1分子GTP
第3节 多肽链合成后的加工与定向运输



1、一级结构的加工修饰
1) N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除
2)氨基酸的修饰：糖基化、羟基化、磷酸化、 甲酰化等。

3) 二硫键的形成： 专一性氧化酶 4) 肽段的切除
2、高级结构的形成：
1）构象的形成
在分子伴侣、折叠酶等蛋白质因子协助下，
形成特定的空间构象。

4.3 多肽链合成的终止(termination)与释放
4.1 多肽链合成的起始

4.1.1 起始密码子（起始信号）

1) 起始密码子

AUG， GUG（少数）

2） SD序列——Shine和Dalgarno（20世纪70年代）

在距AUG上游约10个碱基左右的位置,有一段富含嘌呤碱基 的序列,称为SD序列; SD序列能与16S rRNA 3`端的嘧啶碱 基进行碱基互补性的识别，帮助起始，也是与核糖体结合的 位点。

① 甲酰化后才能与起始因子、30S小亚基结合；


② 使fMet- tRNAifMet结合在核糖体P位点
③甲酰化可防止起始氨基酸进入延伸中的肽链， ④ EF-Tu识别未甲基化的 Met- tRNAMet ，使Met掺入 到多肽链内。
4.1.3 70S起始复合物的形成

起始因子（initiation factor, IF)
IF1 、IF2
、IF3（原核）
IF3: 70S核糖体的30S和50S亚基分开； IF1与IF2 ：促进fmet- tRNAifMet、mRNA与 30S 亚基的结合
1) 30S起始复合物的形成

IF1、IF3促进下，30S与 mRNA起始部位结合；
SD序列

然后与fmet- tRNAifMet 、 GTP 、 IF2结合，形成 30S起始复合物：
练习

1、蛋白质多肽链的延伸方向为——；沿信使
RNA模板的解读方向为——。

2、1分子AA活化，需消耗——个高能磷酸键。

3、蛋白质多肽链的合成可分为——、——
、——三个阶段。

4、在蛋白质多肽链的合成过程中，消耗能量
的步骤有——、——。

5、肽键的形成由——催化合成，在移 位反应中，需要——的参与，一次移动 的距离为——密码子的。


RF1: 识别UAA、UAG
RF2 : 识别UAA、UGA

RF3: 不识别终止密码子，激活RF1、 RF2的活性。

4.3.2 终止机制

RF与终止密码子结
合, 使肽酰转移酶
活性转变成酯酶活
性.

水解P位点上肽酰tRNA的酯键，然后 释放了多肽链和tR NA。
蛋白质合成过程总结

1) 原料：氨基酸（活化），消耗2个高能磷酸键（2ATP）; 2) 多肽合成过程分为：起始、延伸（进位、转肽、移位）、终