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1、 第十一章蛋 白 质 的 生 物 合 成第一节 中心法则 生生物物的的遗遗传传信信息息从从 DNADNA传传递递给给mRNAmRNA的的过程称为转录。过程称为转录。 根根据据mRNAmRNA链链上上的的遗遗传传信信息息合合成成蛋蛋白白质质的的过程，被称为翻译。过程，被称为翻译。 19581958年年CrickCrick将将生生物物遗遗传传信信息息的的这这种种传传递方式称为中心法则。递方式称为中心法则。1 DNA可以自我复制，从而可将所载遗传信息传给子代DNA，并在细胞分裂时将所载遗传信息传给子代细胞。2 DNA可以经过转录将有关信息传给RNA，其中的mRNA又可将有关信息经翻译传给蛋白质。 转
2、录和翻译的过程即为遗传信息的表达过程。3.在某些病毒中，其遗传物质为RNA，而非DNA，其遗传信息经RNA复制传给子代。 此外，某些病毒某些病毒有逆转录酶，实现遗传信息由RNA向DNA的传递。 以上这些内容构成了分子遗传学中的中心法则。 目前，尚未发现遗传信息可由尚未发现遗传信息可由DNA直直接传给蛋白质，或由蛋白质将有关信息传给接传给蛋白质，或由蛋白质将有关信息传给RNA或或DNA的直接证据的直接证据。第二节 遗 传 密 码一 密 码 单 位 生物体中，构成mRNA的核苷酸只有4种，即AMP，GMP，CMP，UMP，而氨基酸却有20种，则代表20种氨基酸的核苷酸排列的最佳组合似应为3个连续的
3、核苷酸。实验证明，的确是这样。 MM, 4X4=16 MMM, 4X4X4=64 密码子：密码子：mRNA上以上以3个连续的核苷酸代表个连续的核苷酸代表1种种氨基酸氨基酸或翻译的终止信号或翻译的终止信号，又被称为三联体。，又被称为三联体。参考参考根据这种推论，根据这种推论，NirenbergNirenberg于于19611961年设计了一个巧年设计了一个巧妙的实验。他用无细胞系统进行研究，将人工合妙的实验。他用无细胞系统进行研究，将人工合成的多聚尿苷酸（成的多聚尿苷酸（poly Upoly U）与）与2020种种C C1414标记的氨基标记的氨基酸混合保温后，发现体系所合成的多肽是有单一酸混合
4、保温后，发现体系所合成的多肽是有单一的苯丙氨酸连接起来的。的苯丙氨酸连接起来的。而当将用多聚（尿苷酸而当将用多聚（尿苷酸鸟苷酸）（即鸟苷酸）（即poly U-poly U-G G）与）与2020种经种经C C1414标记的氨基酸进行保温后，所合成标记的氨基酸进行保温后，所合成的多肽是半胱氨酸与缬氨酸相间排列的多肽。的多肽是半胱氨酸与缬氨酸相间排列的多肽。 参考参考人人们们便便称称这这种种编编码码一一个个氨氨基基酸酸的的三三个个碱碱基基为为三三联联体体密密码码（triplet triplet codecode），有有时时也也称为密码子（称为密码子（codoncodon）。）。进而人们从不同的角度
5、再进行试验，从而进而人们从不同的角度再进行试验，从而全部破译了全部破译了6464个密码子。并编成了遗传密个密码子。并编成了遗传密码表码表 前人的有关研究结果已经被总结得出一个密码表 该表中共有该表中共有64个密码子，其中个密码子，其中61个为编码氨基酸的个为编码氨基酸的。 3个为终止密码子为终止密码子UAG、UGA及及UAA它们不它们不编码任何氨基酸，仅仅是蛋白质生物合成过程中的终止信编码任何氨基酸，仅仅是蛋白质生物合成过程中的终止信号；号； 另外有AUG编码蛋氨酸编码蛋氨酸 及及 GUG编码缬氨酸编码缬氨酸 这两个密码子，它们同时可以在蛋白质生物合成过程中这两个密码子，它们同时可以在蛋白质生
6、物合成过程中行使起始密码子的作用。行使起始密码子的作用。 在一些低等生物中，密码子在一些低等生物中，密码子GUGGUG也是起也是起始密码子，始密码子，但当使用但当使用GUGGUG作为起始密码时，作为起始密码时，进入此部位的氨基酸仍然是甲硫氨酸或甲进入此部位的氨基酸仍然是甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸酰甲硫氨酸，而并非是缬氨酸。二 遗 传 密 码 的 基 本 特 性 （一） 密码无标点符号 两个密码子之间无任何起标点符号作用的密码子存在。 正确的阅读应是从一个正确的起点开始，一个不漏地挨着读下去。 如果插入或删除一个碱基，则会使以后的读码如果插入或删除一个碱基，则会使以后的读码顺序发生改变，这种现象叫移
7、码顺序发生改变，这种现象叫移码。 由移码引起的突变叫移码突变由移码引起的突变叫移码突变。（二）在同一个基因中，密码子是不重叠的 密码子的阅读是一个挨一个地进行，即密码子的阅读是一个挨一个地进行，即三个连续的核苷酸过后接着便是下面三个连三个连续的核苷酸过后接着便是下面三个连续的核苷酸。续的核苷酸。 只是在少数大肠杆菌噬菌体的RNA基因组中，部分基因的遗传密码是重叠的。参考参考 在在mRNAmRNA分分子子上上，密密码码是是紧紧挨挨着着的的，但但一一般般情情况下是不重叠的。况下是不重叠的。如：如： 5 5UGAGUCGUGUGAGUCGUG3 3UGAUGA为为一一密密码码，GUCGUC是是另另一
8、一个个密密码码。但但GAGGAG不不应应该该是是一密码。一密码。这这在在绝绝大大多多数数情情况况下下应应是是这这样样。但但是是这这也也不不是是绝绝对对的的，已已有有证证据据表表明明，少少数数大大肠肠杆杆菌菌（如如，Q Q等等）的的遗遗传传密密码码可可以以是是重重叠叠的的。但但这这种种现现象象在在生物界中毕竟为数不多。生物界中毕竟为数不多。（三） 密 码 子 的 简 并 性 除了色氨酸和蛋氨酸（即甲硫氨酸）色氨酸和蛋氨酸（即甲硫氨酸）只有一个密码子外，其余的氨基酸都至少有两个密码子。 这种不同的密码子编码同一种氨基酸的这种不同的密码子编码同一种氨基酸的现象即密码子的简并性。现象即密码子的简并性。
9、 相应地，编码同一种氨基酸的不同的密编码同一种氨基酸的不同的密码子叫简并密码子或同义密码子码子叫简并密码子或同义密码子。密码的简并性有其特定的生物学意义密码的简并性有其特定的生物学意义 首首先先，若若一一种种氨氨基基酸酸只只有有一一个个密密码码，则则2020种种氨氨基基酸酸只只需需2020个个密密码码就就够够用用了了，剩剩余余的的4444个密码就全部都是终止密码。个密码就全部都是终止密码。 这这样样，在在合合成成蛋蛋白白质质时时，终终止止密密码码就就会会频频频频出出现现，这这样样合合成成的的肽肽链链是是不不会会长长的的，估计形成不了高级结构。估计形成不了高级结构。 没没有有高高级级结结构构的的
10、形形成成，也也就就没没有有其其特特殊的生物功能。殊的生物功能。 若只有一个密码对应一个氨基酸，若只有一个密码对应一个氨基酸，DNADNA分子碱分子碱基的排列就十分单调，缺少灵活性，在不同生物基的排列就十分单调，缺少灵活性，在不同生物中编码同一种蛋白质的基因就必须完全相同。中编码同一种蛋白质的基因就必须完全相同。 这样无疑对生物进化没有好处。这样无疑对生物进化没有好处。 而由于密码的简并性存在，即使不同而由于密码的简并性存在，即使不同生物的同一基因上某些碱基的变换也不至生物的同一基因上某些碱基的变换也不至于影响相应蛋白质的氨基酸顺序。于影响相应蛋白质的氨基酸顺序。 这样对物种的稳定性保持也具有较
11、大这样对物种的稳定性保持也具有较大的生物学意义。的生物学意义。 每种氨基酸有一到多种每种氨基酸有一到多种tRNAtRNA负责运输。负责运输。这些能够运输同一种氨基酸的多种这些能够运输同一种氨基酸的多种tRNAtRNA分分子称为子称为氨基酸的同工受体氨基酸的同工受体（isoacceptorisoacceptor）。）。 （四） 密 码 子 的 摆 动 性 密码子的简并性往往只涉及密码子的第密码子的简并性往往只涉及密码子的第3位核苷酸（按位核苷酸（按53方向），方向），而其专一性则而其专一性则主要涉及其头两位核苷酸，主要涉及其头两位核苷酸，密码子的第3位核苷酸的重要性不大。 故密码子的第密码子的第
12、3位核苷酸位核苷酸具有具有 “摆动性摆动性”。摆动性假说 密码子的第3位核苷酸在配对性质上具有一定的灵活性，它可与它可与tRNA上反密码子上反密码子的第一位的核苷酸（次黄嘌呤，的第一位的核苷酸（次黄嘌呤，I）配对）配对，此此I可与可与U，A，C配对配对。 因此，一般第一位的核苷酸为I的反密码子都具有阅读mRNA上密码子的非凡能力，从而降低了由于遗传密码突变而引起的误差。tRNAtRNA反密反密码子碱基码子碱基 I U CI U C（第一位）（第一位）mRNAmRNA密密码子碱基码子碱基 A, C, U A, G C, G, UA, C, U A, G C, G, U （第三位）（第三位） 密码
13、子与反密码子配对的摇摆现象密码子与反密码子配对的摇摆现象 tRNAtRNA与翻译与翻译（五） 密 码 子 的 通 用 性 近乎通用。近乎通用。 在高等生物和低等生物中基本通用在高等生物和低等生物中基本通用。 但在线粒体中有异议； 另外在原生动物纤毛虫中也有异议。第三节 核 糖 体 核糖体由大小两个亚基组成（前已叙及）。 原核生物与真核生物均存在多核糖体。原核生物与真核生物均存在多核糖体。 多核糖体多核糖体（polyribosomepolyribosome或或polysomepolysome） ：由一个：由一个mRNA分子与一定数目的单个核糖分子与一定数目的单个核糖体结合而成的、呈念珠状的复合物
14、。体结合而成的、呈念珠状的复合物。 在显微镜下便可见到多个核糖体排列在显微镜下便可见到多个核糖体排列成一串。成一串。 两个核糖体之间有一段裸露的两个核糖体之间有一段裸露的mRNA，每个核糖体可以独立完成一条多肽链的合成。每个核糖体可以独立完成一条多肽链的合成。 其积极的生物学意义，生物学意义，在于可以同时进在于可以同时进行多条多肽链的合成，提高翻译的效率行多条多肽链的合成，提高翻译的效率。30S50S 一般来说，多聚核糖体可在各种生物一般来说，多聚核糖体可在各种生物中出现。中出现。 在合成蛋白质时，在在合成蛋白质时，在mRNAmRNA链上大约每链上大约每8080个碱基便有一个核糖体在翻译。个碱
15、基便有一个核糖体在翻译。 在多数情况下，一条在多数情况下，一条mRNAmRNA链上可见到链上可见到5 51515个核糖体。个核糖体。 多聚核蛋白体多聚核蛋白体 核糖体核糖体在合成分泌性蛋白及某些膜蛋在合成分泌性蛋白及某些膜蛋白时，联结在内质网上白时，联结在内质网上，而，而在合成其它蛋在合成其它蛋白质时则以游离的形式存在白质时则以游离的形式存在。 大肠杆菌30S亚基能单独与mRNA形成30S核糖体亚基-mRNA复合物，后者又可与tRNA专一结合； 50S亚基不能mRNA单独结合，但可非专一地结合tRNA。 50S亚基有两个亚基有两个tRNA位点，即氨酰基位位点，即氨酰基位点（点（A）和肽酰基位点
16、（）和肽酰基位点（P）。第四节 蛋 白 质 生 物 合 成 的 机 理 一 多肽链的延伸方向（一） 多肽链的合成是从氨基端氨基端向羧基端羧基端延 伸。（二） mRNA上翻译的方向是从从mRNA的的5 端向端向3端延伸端延伸。二 氨基酸的活化（即氨酰tRNA的合成） 氨基酸在掺入蛋白质多肽链之前必须活化以获得额外的能量，活化了的氨基酸与活化了的氨基酸与tRNA 生成氨酰生成氨酰tRNA。此反应此反应在可溶性细胞质内进行在可溶性细胞质内进行。 催化该反应的酶是催化该反应的酶是氨酰氨酰-tRNA 合成酶合成酶。 Mg2+或Mn2+1 ATP+氨基酸+酶氨酰-AMP酶+PPi 在氨酰-AMP中，氨基酸
17、的羧基与氨基酸的羧基与AMP上的上的5-磷酸基相连，磷酸基相连，形成高能酸酐键形成高能酸酐键，使氨氨基酸的羧基得以活化基酸的羧基得以活化。 氨酰氨酰-AMP本身不稳定，但本身不稳定，但与酶结合后变与酶结合后变得更加稳定得更加稳定。 这一步，酶的专一性不强酶的专一性不强，也可以催化错误的氨基酸和AMP形成氨酰-AMP。 2氨酰-AMP-酶+tRNA氨酰-tRNA +AMP+酶 这一步，酶的专一性强酶的专一性强，氨酰（错误的）-AMP会被酶将错误的氨酰基水解下来。 反应结束后，反应结束后，氨酰基一般氨酰基一般连接在连接在tRNA 的的3端的端的CCA的的A之之3-或或2-OH上上。 但主要连接在但
18、主要连接在3-OH上，以（高能）酯上，以（高能）酯键相连键相连。 总反应式： 氨基酸+ ATP +tRNA 氨酰-tRNA+ AMP+ PPi 每一种氨基酸都有其专一性的氨酰每一种氨基酸都有其专一性的氨酰-tRNA 合成酶。合成酶。三tRNA上与翻译有关的位点 1 3-端CCA的A之3-或2-OH上的氨基酸接受位点； 2识别氨酰-tRNA 合成酶的位点； 3核糖体的识别位点； 4反密码子位点。 tRNA在识别mRNA分子上的密码子时具有接头作用。 一旦形成氨酰一旦形成氨酰-tRNA，进一步的去向即由，进一步的去向即由tRNA决定，而不是由氨酰基决定。决定，而不是由氨酰基决定。D D环可被氨酰环
19、可被氨酰tRNAtRNA合成合成酶酶识别识别TCTC环可与环可与核糖体结合核糖体结合活化的活化的CCACCA末末端可连接端可连接AAAA反密码环含反密码环含反密码子反密码子 在在蛋蛋白白质质合合成成过过程程中中，tRNAtRNA也也必必须须与与核糖体结合。核糖体结合。 tRNAtRNA分分子子上上的的TCTC环环上上含含有有TCGTCG顺顺序序，这这即是即是tRNAtRNA与核糖体结合的识别位点与核糖体结合的识别位点。 因因为为核核糖糖体体上上含含有有的的5S 5S rRNArRNA具具有有与与此此TCGTCG序列互补的顺序序列互补的顺序，两者可识别结合。，两者可识别结合。 四 蛋 白 质 多
20、 肽 链 的 生 物 合 成 过 程 以大肠杆菌为例。 （一） 起始 1 起始并非始于mRNA 5-端的第一个核苷酸。 SD序列序列: 在起始密码子上游约在起始密码子上游约10个核苷酸个核苷酸中有中有一段富含嘌呤的一段富含嘌呤的序列（序列（Shine-Dalgarno序列），可序列），可与与16SrRNA的的3端的一段富含嘧端的一段富含嘧啶的序列互补结合啶的序列互补结合。 它可以使翻译准确起始。几种基因几种基因mRNA mRNA 上的上的SD SD 序列序列2 原核生物中多肽链的生物合成自甲酰甲硫氨酸开始 以N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰-tRNA的形式开始。 甲硫氨酰-tRNA 合成酶（1）
21、Met+tRNAf+ATP Met-tRNAf+AMP+PPi； 转甲酰基酶（2） Met-tRNAf +N10-甲酰四氢叶酸 fMet-tRNAf+四氢叶酸 在所有生物中，甲硫氨酸的密码子只有在所有生物中，甲硫氨酸的密码子只有AUG一个，一个，但携带甲硫氨酸的但携带甲硫氨酸的tRNA却有两却有两种。种。 一种tRNA用于翻译过程的起始，负责识别mRNA上的起始密码子AUG； 另外一种则用于在肽链延长过程中识别mRNA上除起始密码子AUG之外的AUG。 在大肠杆菌中，负责识别起始密码子AUG的tRNA用tRNAf表示，它携带N-甲酰甲甲酰甲硫氨酸（即硫氨酸（即fMet）而形成N-甲酰甲硫氨酰-
22、tRNAf（即fMet-tRNAf）； 负责在肽链延长过程中识别除起始密码子AUG之外的AUG的tRNA用tRNAm表示,它携带甲硫氨酸而形成甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNAm（即即Met-tRNAm）。 负责携带（甲酰）甲硫氨酸的tRNA的碱基顺序不完全相同。3 70S起始复合物的形成（1） 首先，起始因子IF3使无翻译活性的核糖体（70S）激活，发生解离，生成游离的50S大亚基和30S亚基- IF3复合体（即激活的30S核糖体亚基）。 IF3的作用 1） 可以防止50S亚基与30S亚基再结合； 2）可以促使30S亚基与mRNA结合，帮助mRNA的SD序列与16SrRNA3-端序列相结合以使mRN
23、A正确定位； 3）可以在翻译启动区形成使起始信号易被fMet-tRNA识别的高级结构。 （2）30S亚基- IF3与mRNA结合形成30S亚基- IF3 -mRNA复合物（该复合物中各组份比例为1：1：1）。 （3）30S亚基- IF3 -mRNA+ IF1+IF2-GTP+fMet-tRNAf 30S亚基-IF1-IF2-GTP-fMet-tRNAf-mRNA+ IF3 这里，30S亚基-IF1-IF2-GTP-fMet-tRNAf-mRNA即 30S起译复合物或起译复合物或30S起始起始复合物复合物。 IF2-GTP可促进fMet-tRNAf与30S亚基的结合，其中其中IF2具有具有GTP
24、ase活性。活性。 （4） 30S起始复合物+50S亚基 70 S起始复合物+GDP+Pi+IF1+ IF2 此时fMet-tRNAf占据了核糖体上的肽占据了核糖体上的肽酰基位点（即酰基位点（即P位点），位点），其反密码子正好与起始密码子AUG互补结合。 核糖体上空着的氨酰基位点（即A 位点）则虚位以待新的氨酰-tRNA。 此时，A 位点占据着mRNA上相对应的密码子位点。起始因子起始因子 (IF)(IF)（参考）（参考） 参与蛋白质生物合成起始的可溶性参与蛋白质生物合成起始的可溶性蛋白质因子蛋白质因子IF-1: IF-1: 无专一功能，增加无专一功能，增加IF-2,IF-3IF-2,IF-3
25、活性活性IF-2: IF-2: 使使fMetfMet- - tRNAtRNAf f选择性地与选择性地与30S30S亚亚基结合，需基结合，需GTPGTPIF-3: IF-3: 使使30S30S与与mRNAmRNA起始部位连接起始部位连接, , 具有解离活性，使亚基保持为解离态具有解离活性，使亚基保持为解离态翻译的起始翻译的起始PA53MetAUG CAPfMet-tRNAfMet-tRNAm甲酰甲酰 翻翻译译的的起起始始（二） 蛋 白 质 多 肽 链 生 物 合 成 的 延 伸 70S起始复合物生成之后，蛋白质的生物合成即进入到肽链的延伸阶段。 1 氨酰-tRNA进入核糖体上A位点 新进入的氨酰
26、-tRNA依密码子依密码子-反密码反密码子互补识别的原则子互补识别的原则进入核糖体上A位点。 此步需消耗此步需消耗GTP，并需要延伸因子并需要延伸因子EFTu和和EFTs。 （1）EFTu-GTP + 氨酰-tRNA EFTu-GTP-氨酰-tRNA， （2）EFTu-GTP-氨酰-tRNA与70S起始复合物相互作用，使氨酰氨酰-tRNA进入核糖体进入核糖体A位点，位点，释放出释放出EFTu-GDP。 （3）EFTu-GDP + EFTs EFTu-EFTs + GDP， （4）EFTu-EFTs + GTP EFTu-GTP + EFTs 这里，氨酰-tRNA上的反密码子与位于A位点上的mR
27、NA上的密码子互补配对。 除了除了fMet-tRNAf外，外，其余的氨酰其余的氨酰-tRNA必须按此过程才能进入必须按此过程才能进入70 S核糖体的核糖体的A位点。位点。 目前看来，EFTu不能与不能与fMet-tRNAf反反应。应。 另外，EF-Tu还不与游离tRNA、取代了的氨酰-tRNA结合。 EF-Tu能够识别能够识别tRNA是否氨基酰化是否氨基酰化。 AA22 肽链的形成 在位于50S核糖体亚基上的肽酰（基）肽酰（基）转移酶转移酶（peptidylpeptidyl transferasetransferase）催化下，位于P P位点上位点上的fMet-tRNAffMet-tRNAf上
28、的上的fMetfMet基基或肽酰肽酰- -tRNAtRNA上的肽酰基上的肽酰基的羧基可与位于A A位点上位点上的氨酰氨酰- -tRNAtRNA上的氨酰基上的氨酰基的氨基发生反应，生成肽键。参考 此酶分布在此酶分布在P P位附近，由于位附近，由于肽键合成时肽键合成时需要消耗需要消耗GTPGTP（？）（？），而，而GTPGTP的水解也的水解也是由大亚基负责的。是由大亚基负责的。 因而推知，大亚基上也具有专门水解因而推知，大亚基上也具有专门水解GTPGTP的活性部位。的活性部位。 肽键形成之后，P位点上只剩下无负载位点上只剩下无负载的的tRNA，而A位点上则存在一个携带了较原位点上则存在一个携带了较
29、原来的氨酰基或肽酰基增加了一个氨基酸残基来的氨酰基或肽酰基增加了一个氨基酸残基的肽酰的肽酰-tRNA。 这一步不消耗这一步不消耗GTP，只是一个转肽反应，只是一个转肽反应。需要高浓度的K+。 另有一些学者提出具有肽酰转移酶活性的并不是蛋白质，而是50S亚基上的23SrRNA，它具有核酶的功能。 肽链的延伸肽链的延伸 进位进位 转肽转肽 移位移位P A53MetAGUP A53MetAUGffAUG3PA5MetAUG23PA5MetAUG2进位进位ff3PA5metAUG23PA35AUGmet2转肽转肽移位移位ffPA35AUGMet23PA35AUGMet234 进位进位转肽转肽ffPA3
30、5AUGMet234PA35AUGMet234ff附注：附注： 嘌呤霉素对蛋白质合成的抑嘌呤霉素对蛋白质合成的抑制作用就发生在这一步。（参考）制作用就发生在这一步。（参考） 嘌呤霉素与氨酰嘌呤霉素与氨酰-tRNA上上3-端的端的AMP残残基的结构相似基的结构相似。 肽酰（基）转移酶可以使氨基酸与嘌呤霉素结合，形成肽酰嘌呤霉素，但是二者之间的连接键不是酯键，而是酰胺键。 因此，肽酰嘌呤霉素很容易从核糖体上脱落，使蛋白质的生物合成中止。3 移位 肽键形成之后，核糖体即朝53方向沿mRNA模板链做相对移动。 每次移动的距离为一个密码子的长度每次移动的距离为一个密码子的长度。 移动的结果原来位于原来位
31、于P位点上的无负位点上的无负载的载的tRNA离开核糖体，返回胞液离开核糖体，返回胞液，而位于位于A位点上的肽酰位点上的肽酰-tRNA则移动到了则移动到了P位点位点。 从A位点移动到P位点的肽酰-tRNA仍然与mRNA上的密码子互补结合。 核糖体上空着的氨酰基位点（即A 位点）则又虚位以待新的氨酰-tRNA。 此时，A 位点同样占据着mRNA上相对应的密码子位点。 这一步需要一个蛋白质因子即EFG，它，它称为移位酶，具有称为移位酶，具有GTP酶活性，酶活性，故这一步要消耗GTP。 EF-G结合一个GTP，当它与核糖体结合后，便推动核糖体的移位。 GTP水解为GDP和Pi并从核糖体上释放出来，EF
32、-G也随之从核糖体上解离下来。 核糖体的构象发生改变，从而沿核糖体的构象发生改变，从而沿mRNA移动。移动。关于GTP的具体作用尚不清楚 以往认为GTP水解释放的能量用于肽键的合成，但目前认为是用于使IF2、EFTu、EFG等因子从核糖体上释放，以便进入新一轮的肽链延伸过程。 到此为止，翻译过程的一轮肽链延长循环即告结束。 从上面可以看到，这每一轮循环中，都会有一个新的氨酰-tRNA进入到核糖体的A 位点，并参与形成一个新的肽键以使肽链延长一个氨基酸残基。 而在肽键形成后核糖体都要朝53方向沿mRNA模板链移动一个密码子的长度。如此循环，直到核糖体移动到其A 位点占据了mRNA上的终止密码子位
33、点为止。 延伸因子（延伸因子（EF): EF): 参与肽链延伸的蛋白质因子参与肽链延伸的蛋白质因子EF-TEF-TU U, EF-T, EF-TS S: : 共同促使氨酰共同促使氨酰- -tRNAtRNA进入核糖体的进入核糖体的A A位位 具有具有GTPGTP酶活性酶活性EF-G: EF-G: 具有具有GTPGTP酶活性酶活性 促使肽酰促使肽酰- -tRNAtRNA 位移至位移至P P位及空的位及空的tRNAtRNA 离开核糖体离开核糖体（三） 多 肽 链 合 成 的 终 止 与 释 放 1终止因子（或释放因子，RF） 当核糖体沿mRNA移动到终止密码子（UAA，UAG或UGA）进入A位点时，
34、肽链的延长停止，而进入肽链合成的终止阶段。 肽链合成的终止需要终止因子的参与。 原核生物的终止因子，即原核生物的终止因子，即RF1、RF2、RF3 RF1负责专一识别UAA和UAG， RF2则负责专一识别UAA和UGA。 RF3并不识别终止密码子，但它本身是一种GTPase。 一般认为，RF3有促进RF1、RF2功能的作用，促进肽链的释放，而这可能与它结合水解GTP有关。 目前看来，终止因子均为酸性蛋白质，分子量分别为 RF1，44000， RF2，49000， RF3，46000。2肽链合成的终止与释放过程 蛋白质生物合成过程中，当终止密码子当终止密码子进入到进入到A位点时，位点时，并没有某
35、种不带氨基酸的并没有某种不带氨基酸的tRNA能够与终止密码子配对结合能够与终止密码子配对结合，更不会有更不会有转肽反应发生转肽反应发生。 这一点已为实验所证明。 这时，RF1或或RF2会进入会进入A位点去与终止密位点去与终止密码子结合，并诱导码子结合，并诱导肽酰转移酶发生功能转变，肽酰转移酶发生功能转变，即使该酶由原来的转肽功能（即催化肽键形成即使该酶由原来的转肽功能（即催化肽键形成的功能）转变为水解功能的功能）转变为水解功能。 随即，随即，将位于核糖体将位于核糖体P位上的肽酰位上的肽酰-tRNA上的肽酰基与上的肽酰基与tRNA之间的酯键水解之间的酯键水解，生成的游离肽链从核糖体上释放出来。
36、而RF1或RF2与空载的tRNA也随之离开核糖体。最后mRNA离开核糖体。 此时，70S核糖体即可在IF3的激活作用下发生解离，又生成30S亚基-IF3复合物和50S亚基。 这样又可以进入到新的一轮蛋白质生物合成过程（非原肽链的延长循环）。 从整个翻译过程来看，核糖体由70S核糖体转变为30S亚基和50S亚基，而在翻译过程中又重新形成70S核糖体，这个过程实际上是一种环式代谢循环，叫做核糖体循环核糖体循环。 也有学者提出，结合在mRNA上的70S核糖体发生解离并脱离mRNA，可能是50S亚基先离开，而30S亚基或与mRNA分开或仍保持结合状态。 在有些多顺反子mRNA上，30S亚基可以简单地滑
37、动直至找到下一个起始密码子而开始新的一轮翻译。 如果30S亚基从mRNA上解离下来，那么它将再去寻找mRNA分子，以起始多肽链的合成。肽肽链链合合成成的的终终止止PA35AUGMet234nUGARFPA35AUGMet234nUGAPA35AUGMet234nUGAH2NCOOHPA35AUGUGA肽肽链链合合成成的的全全过过程程第五节 蛋 白 质 合 成 后 的 加 工 多数蛋白质的新生多肽链并无其特定的生物学活性，需经过剪接修饰加工后才能转变为有生物学活性的蛋白质。 蛋白质合成后新生多肽链的加工方式如下。1 脱甲酰基作用 原核生物中，合成蛋白质的起始氨基酸为甲酰甲硫氨酸，故其新生多肽链的
38、N-端第一个为甲酰甲硫氨酸残基。 甲酰基对蛋白质的功能毫无作用，一般由脱甲酰酶催化而被水解切除，生成甲酸。 2 切除N-端的甲硫氨酸 原核生物新生多肽链经脱甲酰基作用后，N-端第一个为甲硫氨酸残基。 真核生物合成蛋白质的起始氨基酸为真核生物合成蛋白质的起始氨基酸为甲硫氨酸甲硫氨酸，其新生多肽链的，其新生多肽链的N-N-端第一个为端第一个为甲硫氨酸残基甲硫氨酸残基。 但是，生物体内绝大多数蛋白质的N-端第一个氨基酸并不是甲硫氨酸残基，而是由氨肽酶催化水解切除此甲硫氨酸。3 二硫键的形成 新生多肽链合成后，肽链上特定位置上的两个半胱氨酸的巯基经氧化而形成 二硫键。4 氨基酸残基侧链的修饰 如某些蛋白质的脯氨酸侧链被羟化酶催化而发生羟基化，生成羟脯氨酸； 赖氨酸侧链被羟化酶催化而发生羟基化，生成羟赖氨酸。 某些蛋白质上氨基酸残基的侧链可与糖基的羟基脱水缩合形成糖苷键。 完 mRNA mRNA是一条长链分子。因此，在进是一条长链分子。因此，在进行蛋白质合成时，可同时被多个核糖体行蛋白质合成时，可同时被多个核糖体翻译。这样，在显微镜下便可见到多个翻译。这样，在显微镜下便可见到多个核糖体排列成一串。核糖体排列成一串。 这种结构就称为多聚核糖体这种结构就称为多聚核糖体（polyribosomepolyribosome或或polysomepolysome）。
