蛋白质的生物合成

1、核糖体的组成和结构

? 不论何种来源的核糖体,均由rRNA和一定数量的蛋白质组成,其共同特征是rRNA的含量比蛋白质高。

? rRNA是所有RNA中含量最多的一类,占总RNA的80%以上。它对核糖体结构的形成和承担功能都起着重要作用。

? 所有生物的核糖体都由大小两个亚基构成。

? 当Mg2+浓度为10mmol/L时,亚基聚合; Mg2+浓度下降为0.1mmol/L时,有解聚。

2、原核生物的核糖体

大肠杆菌的核糖体沉降系数为70S,分子质量为2750KDa。 (1)组成

由30S小亚基和50S大亚基两部分组成。

30S小亚基含有一个16S rRNA和21种蛋白质组成, 50S大亚基则含有两个rRNA(5S和23S)和31种蛋白质。 (2)结构

70S核糖体是一个椭圆球体。

? 30 S小亚基形似动物胚胎,由头部(head)、基部(base)和平台(platform)组成,平台与头部之间有一缝隙(cleft);

? 50 S 大亚基很像一个沙发,有一个柄(stalk)、一个中央突(central protuberance)、嵴(ridge)和谷(valley)组成,中间凹下去的部位有一个很大的空穴。

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? 当30S亚基与50S亚基结合成70S核糖体时,30S小亚基的平台伸入到50S大亚基的谷中而嵌和在一起。

游离状态和蛋白质合成过程中的核糖体结构有区别,说明核糖体的结构在蛋白质合成过程中有一定的灵活性。

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(3)活性位点

A位(aminoacyl site):是接受氨酰-tRNA位点。 P位(peptidyl site):是接受肽酰-tRNA位点 E位(exit site):空载tRNA离去的位点 形成肽键的部位:肽酰基转移酶中心 mRNA结合部位:16SrRNA3’端富含嘧啶序列

此外,还有与起始因子、延伸因子、释放因子及与各种酶相结合的位点。

3、真核生物的核糖体

? 真核生物核糖体,沉降系数为80S,分子质量为4500KDa。 ? 它是由40S小亚基和60S大亚基组成。

40S小亚基由18S rRNA和大约30种蛋白质组成;而60S大亚基则含有三个rRNA分子(5S,5.8S和28S)和大约45种蛋白质。

? 真核生物的核糖体更复杂,结构不太清楚 4、多聚核糖体

多聚核糖体(polyribosome)是由一个mRNA分子与一定数目的处于不同翻译阶段的多个核糖体结合而成,形成念珠状。

第三节 蛋白质生物合成的过程 一、原核生物的蛋白质合成 (一)翻译的起始

1、mRNA分子与核糖体的识别与结合

在起始密码子上游有一段富含嘌呤的序列-SD序列,与核糖体小亚基

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中的3’端富含嘧啶的序列互补识别,以帮助从起始AUG处开始翻译。

2、N-甲酰甲硫氨酰-tRNAfMet的形成

在细菌中,翻译开始的第一个氨基酸是甲酰甲硫氨酸。 Met+tRNAfMet+ATP→Met-tRNAfMet+AMP+PPi

甲酰基转移酶

3、起始因子(initiation factor,IF)

? 是一类非核糖体蛋白质,参与原核蛋白质合成的起始。 IF1:增加IF2和IF3活性

IF2:使fMet-tRNAfMet选择性地与30S亚基结合,需GTP IF3:促使30S亚基与mRNA起始部位连接,阻止30S亚基与50S亚基的结合

4、起始步骤

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(1)形成mRNA-30S复合物 首先,IF3与游离的30S亚基结合

其次,IF3-30S与mRNA结合成IF3-30S-mRNA复合物。 (2)形成30S起始复合物

在IF2和GTP的帮助下,fMet-tRNAfMet结合到mRNA-30S复合物中,释放IF3,形成30S起始复合物。

(3)形成70S起始复合物

30S起始复合物与50S亚基结合,释放IF2,并把GTP水解成GDP和Pi,组装成70S起始复合物。

(二)翻译的延伸

? 延伸循环包括三步反应,每步都是在相应的延伸因子(elongation factor,EF)的参与下完成。

1、进位

(1)三元复合物生成 (2)三元复合物进入A位,GTP水解成GDP和Pi (3)EF-Tu—EF-Ts 循环 2、转肽(transpeptidation)

(1)肽酰基转移酶 (peptidyl transferase) ? 位于核糖体50S大亚基上,催化肽键生成 ? 23SrRNA是肽酰基转移酶的活性部位。 (2)肽键的形成

A位上的氨酰-tRNA的氨基,对P位上的甲酰甲硫氨酰基(或

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