第十一章 蛋白质的生物合成及加工修饰
tRNA 的表示方法：
tRNACys： 右上角标上所转运的氨基酸 虽然蛋氨酸仅一组密码子（AUG），却至少有两种tRNA： 原核 :tRNAMetm—将Met 运到肽链中间。
tRNAfMetf—携带甲酰蛋氨酰参于蛋白质合成的起始。 真核: tRNAMet—将Met 运到肽链中间。
tRNAMetI—携带Met 参于蛋白质合成的起始。
四、核糖体
（一）核糖体的组成与结构
1.概念
核糖体是由几十种蛋白质（一般均为单拷贝）和rRNA 组成的亚细胞颗粒，由一个大亚基和小亚基构成，是蛋白质合成的场所。
2. 组成
任何生物的核糖体都是由大、小两个亚基组成。核糖体是高度复杂的体系，它的任何个别组分或局部组分都不能起整体的作用，因此必须研究核糖体中蛋白质和RNA的空间结构和位置，才能更完全地了解蛋白质合成的具体过程。
过去一直认为rRNA主要起着结构上的作用，蛋白质发挥催化功能，但现在认为rRNA与蛋白质共同的构成的核糖体功能区是核糖体表现功能的重要部位，如GTP酶功能区，转肽酶功能区以及mRNA功能区等等。
大亚基：像一把特殊的椅子，三边带突起（中间一个最明显），中间凹下去形成一个大空穴。
小亚基：像动物的胚胎，长轴上有一凹下去的颈部。
小亚基水平的横摆在大亚基上，腹面与大亚基之空穴相抱，两亚基接合面上留有相当大的空隙，是蛋白质生物合成的场所。
核糖体种类 亚基 rRNA 分子量 蛋白质分子数目 30S 16S ∽21
↗
原核 70S 23S
↘
50S 5S ∽34
40S 18S ∽30 ↗ 真核 80S ↘ 28S
60S 5.8S ∽50 5S
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第十一章 蛋白质的生物合成及加工修饰
50S subunit
30S subunit
原核生物核糖体结构示意图3.分布
核糖体位于胞浆内，可分为两类，一类附着于粗面内质网，主要参与白蛋白、胰岛素等分泌性蛋白质的合成；另一类游离于胞浆，主要参与细胞固有蛋白质的合成。核糖体是细胞中的主要成分之一，在一个生长旺盛的细菌中大约不20000个核糖体，其中蛋白质占细胞总蛋白质的10%，RNA占细胞总RNA的80%。
（二）核糖体的功能
核糖体作为蛋白质的合成场所具有以下结构特点和作用： （1）具有mRNA结合位点
位于30S小亚基头部，此处有几种蛋白质构成一个以上的结构域，负责与mRNA的结合，特别是16SrRNA3'端与mRNA AUG之前的一段序列互补是这种结合必不可少的。
（2）具有P位点（peptidyl tRNA site）
又叫做肽酰基-tRNA位或P位。它大部分位于小亚基，小部分位于大亚基，它是结合起始 tRNA 并向A位给出氨基酸的位置。
（3）具有A位点（Aminoacyl-tRNA site）
又叫做氨酰-tRNA 位或受位。它大部分位于大亚基而小部分位于小亚基，它是结合一个新进入的氨酰 tRNA 的位置。
（4）具有转肽酶活性部位
转肽酶活性部位位于P位和A位的连接处，催化肽键的形成。
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第十一章 蛋白质的生物合成及加工修饰
（5）结合参与蛋白质合成的因子 如起始因子（Initiation Factor,IF）、延长因子(Elengation Factor,EF)和终止因子或释放因子(Release Factor,RF)。
原核细胞70S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位示意图
P位（结合或接受A位（结合或接受肽基的部位）AA-tRNA的部位）
50S 50S
5?3?
mRNA30S
与mRNA结合部位 （三）多核糖体
每个核糖体独立完成一条多肽链的合成，多个核糖体可以同时在一个mRNA 分子上进行多条多肽链的合成，大大提高了翻译效率，象这样由一个mRNA 分子与一定数目的单核糖体形成的念珠状结构称为多核糖体。
多核糖体处于工作状态，游离的单个核糖体则是贮备状态，核糖体亚基无疑是刚从mRNA 上释放的，它们通常很快结合成非活性状态单体或很快参与下一轮蛋白质合成。核糖体在这三种状态之间的转换称为核糖体循环。
四、翻译辅助因子
除ATP、GTP、Mg2+外，还有一些蛋白质因子。
真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子
阶段 原核 IF1 IF2 IF3 真核 功 能 eIF2 参与起始复合物的形成 eIF3、eIF4C CBP I 与mRNA帽子结合 eIF4A B F 参与寻找第一个AUG eIF5 协助eIF2 、 eIF3、eIF4C的释放 eIF6 协助60S亚基从无活性的核糖体上解离 eIF6 协助60S亚基从无活性的核糖体上解离 eEF1a 协助氨酰-tRNA进入核糖体 eEF1 gb 帮助EF-Tu、eEF1a周转 eEF2 移位因子 eRF 释放完整的肽链 起始 延长 移位因子 EF-Tu EF-Ts EF-G RF-1 RF-2 ·8·
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第二节 蛋白质生物合成过程
翻译是把mRNA分子中碱基排列顺序转变为蛋白质或多肽链中的氨基酸排列顺序过程，也是基因表达的第二步，产生基因产物-蛋白质的最后阶段。不同的组织、细胞具有不同的生理功能，是因为它们表达不同的基因，产生具有特殊功能的蛋白质，参与蛋白质生物合成的成分至少有200种，其主要体系主要由mRNA、tRNA、核糖核蛋白体以及有关的酶和蛋白质因子共同组成。
原核生物与真核生物的蛋白质合成过程中有很多的区别，真核生物过程更复杂。下面着重介绍原核生物蛋白质合成的过程，并指出真核生物与其不同这处。
蛋白质生物合成可分为5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
在进行合成多肽链之前，必须先经过活化，然后再与其特异的tRNA结合，带到mRNA相应的位置上，这个过程靠氨酰-tRNA合成酶催化，此酶催化特定的氨基酸与特异的tRNA相结合，生成各种氨酰-tRNA。
每种氨基酸都靠其特有合成酶催化，使之和相对应的tRNA结合，在氨酰-tRNA合成酶催化下，利用ATP供能，在氨基酸羧基上进行活化，形成氨酰-AMP，再与氨酰-tRNA合成酶结合形成三联复合物，此复合物再与特异的tRNA作用，将氨基酰基转移到tRNA的氨基酸臂(即3'-末端CCA-OH)上。
分三步：
1、形成酶-氨基酸-ATP 复合物
氨基酸+ATP+酶→[氨基酸?ATP] ?酶 2、形成酶-氨基酸-AMP 复合物
[AA.ATP]·酶→[氨基酸.AMP]·酶+PPi 3、形成氨酰-tRNA
[AA.AMP]·酶+tRNA→氨酰tRNA+AMP+酶 注意：
（1）氨酰tRNA 具有高度专一性，保证了氨基酸与其特定的tRNA 准确匹配，从而为蛋白质生物合成的保真度作出贡献。
（2）消耗两个高能磷酸键。
（3）AA的活化部分是羧基。在氨酰—tRNA 中氨基酸的羧基通过高能酯键连接在tRNA3ˊ端CCA 腺苷酸残基3ˊ—或2ˊ—羟基上；一旦酰基化后，便可在3ˊ或2ˊ位间转移，在转肽时，可能只有在3ˊ羟基上时才有活力。
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第十一章 蛋白质的生物合成及加工修饰
原核细胞中起始氨基酸活化后，还要甲酰化，形成甲酰蛋氨酸-tRNA，由N10-甲酰四氢叶酸提供甲酰基。而真核细胞没有此过程。
一组同功tRNA由同一种氨基-tRNA合成酶催化。氨酰-tRNA合成酶对tRNA和氨基酸两者都具有专一性，它对氨基酸的识别特异性很高，而对tRNA识别的特异性较低。
氨酰-tRNA合成酶是如何选择正确的氨基酸和tRNA呢？按照一般原理，酶和底物的正确结合是由二者相嵌的几何形状所决定的，只有适合的氨基酸和适合的tRNA进入合成酶的相应位点，才能合成正确的氨基-tRNA。现在已经知道合成酶与L形tRNA的内侧面结合，结合点包括接受臂，DHU臂和反密码子臂。
反密码子应该与氨基酸的正确负载有关，对于某些tRNA也确实如此，然而对于大多数tRNA来说，情况并非如此。人们早就知道，当某些tRNA上的反密码子突变后，但它们所携带的氨基酸却没有改变。
1988年，候稚明和Schimmel的实验证明丙氨酸-tRNA的氨基酸臂上G3:U70这两个碱基发生突变时则影响到丙氨酰-tRNA合成酶的正确识别，说明G3:U70是丙氨酸-tRNA分子决定其本质的主要因素。tRNA分子上决定其携带氨基酸的区域叫做副密码子。一种氨酰-tRNA合成酶可以识别一组同功tRNA，这说明它们具有共同特征。例如三种丙氨酸tRNA（tRNAAlm/CUA，tRNAAim/GGC，tRNAAin/UGC）都具有G3:U70副密码子，但没有充分的证据说明其它氨酰-tRNA合成酶也识别同功tRNA组中相同的副密码子。另外副
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第十一章 蛋白质的生物合成及加工修饰
