河南农业大学：《生物化学》课程教学课件（PPT讲稿）第八章 蛋白质的生物合成（2/2）

五.真核细胞蛋白质的生物合成 真核细胞中蛋白质合成的基本过程与原核细 胞中的相似，但真核细胞的蛋白质合成过 程中包括更多的蛋白质组分，并且有些步 骤更复杂。 ·（1)原核生物翻译与转录是偶联的，而真 核生物不存在这种偶联关系。 (2)核糖体更大。 ■（3)起始氨基酸和起始tRNA。 (4)起始信号

五.真核细胞蛋白质的生物合成 真核细胞中蛋白质合成的基本过程与原核细 胞中的相似，但真核细胞的蛋白质合成过 程中包括更多的蛋白质组分，并且有些步 骤更复杂。 ◼ （1）原核生物翻译与转录是偶联的，而真 核生物不存在这种偶联关系。 ◼ （2）核糖体更大。 ◼ （3）起始氨基酸和起始tRNA。 ◼ （4）起始信号

(5)起始复合物 真核较原核有更多的起始因子（用elf表 示)，而且相互作用更复杂。已知的起始 因子有9种. 种类 分 子 量 功能 亚基 天然态 elF-1 15000 15000 40S起始复合物形成 elF-2 55000 50000 125000 Met-tRNA;及GTP的结合 35000 elF-3 很多亚基 ≥500000 mRNA的结合，8OS核糖体的解离 elF-4A 50000 50000 天然mRNA与4OS业基结合 elF-4B (80000) (80000) 与mRNA的“帽子”识别 elF-4C 19000 17000 稳定30S起始复合物 elF-4D 17000 15000 亚基的结合，啮链延伸作用 elF-5 150000 125000 80S核糖体的形成 elF-2A 65000 65000 tRNA与4OS核糖体结合

◼ （5）起始复合物 真核较原核有更多的起始因子（用elf 表 示），而且相互作用更复杂。已知的起始 因子有9 种

(6)延长因子和终止因子 真核生物中的延长因子EFIo和EFIBY与原 核生物的EF-Tu和EF-Fs是极相似的.EFlo- GTP使氨酰-tRNA进入核糖体的A位，而 EFIBy催化EFla-GDP和EFIo-GTP的相互 转变。 真核的EF2和原核的EF-G一样，作用于 GTP促进移位。 真核的终止信号只能被一种释放因子eRF 识别，其作用需要GTP

◼ （6）延长因子和终止因子 真核生物中的延长因子EFlα和EFlßγ与原 核生物的EF-Tu 和EF-Fs 是极相似的.EFlα- GTP 使氨酰-tRNA 进入核糖体的A 位，而 EFlßγ催化EFlα-GDP 和EFlα-GTP 的相互 转变。 真核的EF2 和原核的EF-G 一样，作用于 GTP 促进移位。 真核的终止信号只能被一种释放因子eRF 识别，其作用需要GTP

六.蛋白质合成的抑制剂 蛋白质合成的几乎每一步会被这种或另一种抗生素专一地 制，所以抗生素色成为研究蛋白质合成的有用工真。 嘌昤霉素.(puromycin)由链霉菌产生，是了解最清楚的 种师性抗生素。其结构写氨酰-tRNA的3端很相似此 熊与速留蟹不节谎它不参与从7 并且参与肽键的形成，产生肽基 嘌呤霉 移和窝自很快与肽的骏基末端结合，导致 草地终止多肽的合成。 四环素(tetracycline)通过明断核糖体的A位、抑制氨酰 tRNA的结合来抑制细菌币蛋白质的合成。 氨奏人hor兴ea的通界擴幕整蛊岂 浅粒体和叶绿体中）肽基的转移莱抑制蛋白质的合成； 无法影响真核生物胞质蛋白质的合成

六.蛋白质合成的抑制剂 蛋白质合成的几乎每一步会被这种或另一种抗生素专一地 抑制，所以抗生素已成为研究蛋白质合成的有用工具。 ◼ 嘌呤霉素（puromycin）由链霉菌产生，是了解最清楚的 一种抑制性抗生素。其结构与氨酰-tRNA的3ˊ端很相似，因此 能与核糖体的A位结合，并且参与肽键的形成，产生肽基 嘌呤霉素。嘌呤霉素只类似于tRNA的3ˊ端，它不参与从 核糖体的移位和分离，且很快与肽的羧基末端结合，导致 过早地终止多肽的合成。 ◼ 四环素（tetracycline）通过阻断核糖体的A位、抑制氨酰- tRNA的结合来抑制细菌中蛋白质的合成。 ◼ 氯霉素（chloramphenicol）通过阻断细菌核糖体中（以 及线粒体和叶绿体中）肽基的转移来抑制蛋白质的合成；它 无法影响真核生物胞质蛋白质的合成

■ 放线菌酮(cycloheximide)能抑制真核生物80S核糖体的肽酰基转 不抑制细菌70S核糖体（以及线粒体和叶绿体中）中的肽酰 基转移酶。 链霉素.(streptomycin)是一种碱性三糖。链霉素能与30S-亚基结 登从茜抑制自质的冷成年30S·链霉 不鲜委生的合本素年暴明 人 一种效率很低自很 威襲改变氨基既t公在忘即 与其对应的密码子配对的精确性和 细菌对链霉素的抗性是由于30S小亚基中桌一个肽链产生突变 之故。 红霉素(erythromycin)与50S大亚基结合 并阻断移位作用因而将肽 酰tRNA冻结在A位点上。 对红霉素产生抗性是由宇书0S大亚基中 一个蛋白质产生突变之故。 还有 些蛋白质合成的抑制剂对人体和其他哺乳动物是有害的。白喉 diphtheria toxin)可化真廷物延因子eE2年百喉蘇胺 饰军氨】残綦的ADP核基花 七作用而失适 .(ricn) 种剧毒的蓖麻籽 蛋白质 起23 S rRNA中 特定腺苷发 生去嘌岭作，使真核注物核糖体的60S亚基失去活性

◼ 放线菌酮（cycloheximide）能抑制真核生物80S核糖体的肽酰基转 移酶，而不抑制细菌70S核糖体（以及线粒体和叶绿体中）中的肽酰 基转移酶。 ◼ 链霉素（streptomycin）是一种碱性三糖。链霉素能与30S-亚基结 合从而抑制蛋白质的合成;此30S-链霉素复合体是一种效率很低且很 不稳定的起始解离而终止翻译的复合体。链霉素结合在30S亚基上时 亦能改变氨基酰-tRNA在A位点上与其对应的密码子配对的精确性和 效率。细菌对链霉素的抗性是由于30S小亚基中某一个肽链产生突变 之故。 ◼ 红霉素(erythromycin)与50S大亚基结合，并阻断移位作用因而将肽 酰-tRNA“冻结”在A位点上。对红霉素产生抗性是由于50S大亚基中 某一个蛋白质产生突变之故。 ◼ 还有一些蛋白质合成的抑制剂对人体和其他哺乳动物是有害的。白喉 毒素（diphtheria toxin）可催化真核生物延伸因子eEF2中白喉酰胺 （修饰的组氨酸）残基的ADP核糖基化作用而失活。蓖麻毒素（ricin） 是一种剧毒的蓖麻籽蛋白质，它会引起23S rRNA中一个特定腺苷发 生去嘌呤作用，使真核生物核糖体的60S亚基失去活性

七蛋白质合成后的加工 对于不同的蛋白质来说，加工过程有所不同，没 有 一 的模式，概括地说，可以有下列几种方式。 1.氨基未端和羧基末端的修饰 所有的多肽都是以N-甲酰甲硫氨酸（原核生物》 或甲硫氨酸（真核生物）开始的。但是，甲酰基 氢天单中硫氨酸殊} 及其他额外的氨基未 端和羧基耒端的一世残基最姿可能狡酶法除去 因此不存在于最后的功能性蛋白质中。 在多种真核蛋白中，其翻译后氨基末端残基的氨 基都要被乙酰花，羧基残基有时花被修筛

七.蛋白质合成后的加工 对于不同的蛋白质来说，加工过程有所不同，没 有统一的模式，概括地说，可以有下列几种方式。 1.氨基末端和羧基末端的修饰 ◼ 所有的多肽都是以N-甲酰甲硫氨酸（原核生物） 或甲硫氨酸（真核生物）开始的。但是，甲酰基、 氨基末端的甲硫氨酸残基以及其他额外的氨基末 端和羧基末端的一些残基最终可能被酶法除去， 因此不存在于最后的功能性蛋白质中。 ◼ 在多种真核蛋白中，其翻译后氨基末端残基的氨 基都要被乙酰化，羧基残基有时也被修饰

2.切除部分肽段 有些新合成的多肽链要在专 性的蛋白酶的作用下切除部分 肽段才能具有活性。例如酶原 要切除部分肽段才能形成有活 ads in tansporung 性的酶。 After membrane transport, 还有些肽链的N-末端存在着 品 15~30个氨基酸的一段顺序 Disultide bonds form 其功能与将此蛋白质多肽链输 送到细胞的特定部位（细胞器）有 关，所以称为信号肽。在肽链 被输送到某特定部位后，此信 号肽即被切除

2.切除部分肽段 有些新合成的多肽链要在专一 性的蛋白酶的作用下切除部分 肽段才能具有活性。例如酶原 要切除部分肽段才能形成有活 性的酶。 还有些肽链的N-末端存在着 15～30个氨基酸的一段顺序， 其功能与将此蛋白质多肽链输 送到细胞的特定部位(细胞器)有 关，所以称为信号肽。在肽链 被输送到某特定部位后，此信 号肽即被切除

3.氨基酸残基的修饰 在蛋白质合成中多种氨基酸均可发生修饰，包括羟基化、糖基 化、磷酸化、酰基化、羧化作用、甲基化。 (1)羟基化：肽链中某些氨基酸的侧链被修饰，这都是在翻译后 的加工过程中被专一的酶催化而形成的。例如脯氨酸被羟基化 生成羟脯氨酸，胶原蛋白在合成后，其中的某些脯氨酸和赖氨 酸残基发生羟化。脯氨酸的羟化有助于胶原蛋白螺旋的稳定。 (2)糖基化：在多肽链合成过程中或在合成之后常以共价键与单 糖或寡糖侧链连接，生成糖蛋白。这些糖可连接在天冬酰胺的 酰胺上(N-连接寡糖)或连接在丝氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸的羟 基上(O-连接寡糖)，糖基化是多种多样的，可以在同一条肽链 上的同一位点连接上不同的寡糖，也可以在不同位点上连接上 寡糖。糖基化是在酶催化反应下进行的。糖蛋白是一类重要的 蛋白，许多膜蛋白和分泌蛋白均是糖蛋白

3.氨基酸残基的修饰 在蛋白质合成中多种氨基酸均可发生修饰，包括羟基化、糖基 化、磷酸化、酰基化、羧化作用、甲基化。 （1）羟基化：肽链中某些氨基酸的侧链被修饰，这都是在翻译后 的加工过程中被专一的酶催化而形成的。例如脯氨酸被羟基化 生成羟脯氨酸，胶原蛋白在合成后，其中的某些脯氨酸和赖氨 酸残基发生羟化。脯氨酸的羟化有助于胶原蛋白螺旋的稳定。 （2）糖基化：在多肽链合成过程中或在合成之后常以共价键与单 糖或寡糖侧链连接，生成糖蛋白。这些糖可连接在天冬酰胺的 酰胺上(N-连接寡糖)或连接在丝氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸的羟 基上(O-连接寡糖)，糖基化是多种多样的，可以在同一条肽链 上的同一位点连接上不同的寡糖，也可以在不同位点上连接上 寡糖。糖基化是在酶催化反应下进行的。糖蛋白是一类重要的 蛋白，许多膜蛋白和分泌蛋白均是糖蛋白

(3)磷酸化：磷酸化发生在翻译后，由各种蛋白质激酶催 化，将磷酸基团连接于丝氨酸、苏复酸和酪氨酸的羟基上。 在磷酸酯酶的作用则发生脱磷酸作用。 (4)酰基化：蛋白质的乙酰化普遍存在于原核生物和真核 生物中。乙酰化有两个类型：一类是由结合于核糖体的乙 酰基转移酶将乙酰-CoA的乙酰基转移至正在合成的多肽 链上，当将N-端的甲硫氨酸除去后，便乙酰化；另一类型 是在翻译后由细胞质的酶催化发生乙酰化。此外，细胞核 内的组蛋白的内部赖氨酸也可以乙酰化。 (5)羧化作用：一些蛋白质的谷氨酸和天冬氨酸可发生羧 化作用。例如，血液凝固蛋白酶原的谷氨酸在翻译后羧化 成y羧基谷复酸，后者可以与Ca2+螯合。这依赖于维生素 K的羧化酶的催化作用。 (6)甲基化：在一些蛋白质中赖氨酸被甲基化。如肌肉蛋 白和细胞色素c中含有一甲二甲基赖氨酸。大多数生物的 钙调蛋白含有三甲基赖氨酸。有些蛋白质中的一些谷氨酸 链羧基也发生甲基化

（3）磷酸化：磷酸化发生在翻译后，由各种蛋白质激酶催 化，将磷酸基团连接于丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的羟基上。 在磷酸酯酶的作用则发生脱磷酸作用。 （4）酰基化：蛋白质的乙酰化普遍存在于原核生物和真核 生物中。乙酰化有两个类型：一类是由结合于核糖体的乙 酰基转移酶将乙酰-CoA 的乙酰基转移至正在合成的多肽 链上，当将N-端的甲硫氨酸除去后，便乙酰化；另一类型 是在翻译后由细胞质的酶催化发生乙酰化。此外，细胞核 内的组蛋白的内部赖氨酸也可以乙酰化。 （5）羧化作用：一些蛋白质的谷氨酸和天冬氨酸可发生羧 化作用。例如，血液凝固蛋白酶原的谷氨酸在翻译后羧化 成γ-羧基谷氨酸，后者可以与Ca2+螯合。这依赖于维生素 K 的羧化酶的催化作用。 （6）甲基化：在一些蛋白质中赖氨酸被甲基化。如肌肉蛋 白和细胞色素c 中含有一甲二甲基赖氨酸。大多数生物的 钙调蛋白含有三甲基赖氨酸。有些蛋白质中的一些谷氨酸 链羧基也发生甲基化

.二硫键的形成 肽链内或两条肽链间的二硫键是在肽链形成后 SH基被氧化而形成的。二硫键在形成蛋白质的空 间结构中起着重要作用，有助于保护蛋白质分子 的天然构象。 5.基之间、亚基与辅基之间的聚合 具有四级结构的蛋白质由几个亚基组成，因此必 须经过亚基之间的聚合过程才能形成具有特定构 象和生物功能的蛋白质。对于结合蛋白来说，含 有辅基成分，所以也要与辅基部分结合后才能具 有生物功能

4.二硫键的形成 肽链内或两条肽链间的二硫键是在肽链形成后- SH 基被氧化而形成的。二硫键在形成蛋白质的空 间结构中起着重要作用，有助于保护蛋白质分子 的天然构象。 5.亚基之间、亚基与辅基之间的聚合 具有四级结构的蛋白质由几个亚基组成，因此必 须经过亚基之间的聚合过程才能形成具有特定构 象和生物功能的蛋白质。对于结合蛋白来说，含 有辅基成分，所以也要与辅基部分结合后才能具 有生物功能