绝大部分被运入内质网内腔的蛋白质都带有一个信号肽，位于蛋白质的 氨基末端 (13-36个残基)： (1) 一般带有10-15个疏水氨基酸； (2) 在靠近该序列N端常常有1个或数个带正电荷的氨基酸； (3) 在其C末端靠近蛋白酶切割位点处常常带有数个极性氨基酸，离切割位点 最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链 (丙氨酸或甘氨酸)。
4. 蛋白质的生物合成
1. 翻译−运转同步机制
蛋白质定位信息存在于自身结构中，并通过与膜上特殊受 体的相互作用得以表达。信号序列在结合核糖体上合成后便与 膜上特定受体相互作用，产生通道，允许这段多肽在延长的同 时穿过膜结构 。因此，这种方式是边翻译边跨膜运转。
这个信号序列就被称为信号肽 (signal peptide)。
蛋白质生物合成可分为五个阶段： 1. 氨基酸的活化 2. 肽链的起始 3. 肽链的延伸 4. 肽链的终止和释放 5. 折叠和加工
氨酰-tRNA的表示方法： Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet
4. 蛋白质的生物合成
多选题 1分 蛋白质生物合成过程中，tRNA的作用包括
第二步：氨基酰转移到tRNA 3’末端腺苷残基上 E-AA-AMP + tRNA → AA-tRNA + E + AMP
氨酰-tRNA的表示方法： Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet
4.核糖体的功能
E位
4. 蛋白质的生物合成
核糖体--- 蛋白质（40％）＋rRNA（60％）
信号肽的新生蛋白相结合，暂 时终止肽链延伸； ② 核糖体-SRP复合物与膜上的受 体结合； ③ GTP水解，释放SRP进入下一 轮循环； ④ 肽链重新开始延伸并不断向内 腔运输； ⑤ 信号肽切除，多肽合成结束。
4. 蛋白质的生物合成
信号肽假说补充
1.完整的信号肽是保证蛋白质运转的必要条件； 2.仅有信号肽不足以保证蛋白质运转的发生； 3.信号序列的切除并不是运转所必须的； 4.并非所有的运转蛋白质都有可降解的信号肽。
接合体 ①运输的工具，运载aa； ②解读mRNA的遗传信息。
4. 蛋白质的生物合成
3. 氨酰-tRNA合成酶
氨酰-tRNA合成酶是一类催化氨基酸与tRNA结合的特异性酶
其反应式如下：
AA + tRNA + ATP → AA-tRNA + AMP + PPi
它实际上包括两步反应
第一步：氨基酸活化生成酶-氨基酰腺苷酸复合物 AA + ATP + 酶（E）→ E-AA-AMP + PPi
（2）简并性：由一种以上密码子编码同一 个氨基酸的现象称为简并。
（3）通用性：蛋白质生物合成的整套密码， 从原核生物到真核生物都通用。
（4）连续性：编码蛋白质氨基酸序列的各 个三联体密码连续阅读，密码间既无 间断也无交叉。
（5）存在起始密码和终止密码
遗传密码字典
2. tRNA
4. 蛋白质的生物合成
一级结构 二级结构 三级结构
primary secondary tertiary
四级结构
quaternary
4. 蛋白质的生物合成
4.2 蛋白质的生物合成
1. mRNA和遗传密码--三联子
mRNA以5’→3’方向，从AUG开始每三个连 续的核苷酸组成一个密码子
（1）方向性：密码子的阅读方向5’ →3’
hsp70
Tom
内外膜接触位点的 蛋白质通道
Tom受体复合物
Tim 线粒体
ATP ADhTs+pP7i0
折叠
蛋白酶切 除导肽
① 蛋白质前体合成； ② 蛋白质前体与Hsp70结合 ③ Tom受体复合蛋白识别与
Hsp70或MSF等分子伴侣 相结合的待运转多肽 ④ 待运转多肽通过Tom和 Tim组成的膜通道进入线 粒体内腔 ⑤ 蛋白酶切除导肽，蛋白折 叠
伤寒和副伤寒
氯霉素
不能用青霉素治疗的脑膜炎 立克次体感染：替换四环素类---孕妇
耐vancomycin而对氯霉素敏感的肠球
菌感染
细菌性结膜炎--局部用药
甲砜霉素
4. 蛋白质的生物合成 4.5 蛋白质运输与分泌
由于细胞各部分都有特定的蛋白质组分，因此合成的蛋白质必 须准确无误地定向运送才能保证生命活动的正常进行。
4. 蛋白质的生物合成
线粒体的蛋白质转运装置 TOM和TIM复合体
线粒体内外膜的接触点
4. 蛋白质的生物合成
前导肽的作用与性质
• 带正电荷的碱性氨基酸（特别是精氨酸）含量较为丰富，分散于不带 电荷的氨基酸序列之间；
• 缺少带负电荷的酸性氨基酸； • 羟基氨基酸含量较高； • 有形成两亲（既有亲水又有疏水部分）α-螺旋结构的能力。 • 前导肽跨膜运转时首先与线粒体外膜上的受体相结合。Tom受体可能
4. 蛋白质的生物合成
2）叶绿体蛋白质的跨膜运转
• 叶绿体多肽在胞质中的游离核糖体上合成后脱离核糖体并折 叠成具有三级结构的蛋白质分子，多肽上某些特定位点结合 于只有叶绿体膜上才有的特异受体位点。叶绿体定位信号肽 一般有两个部分，第一部分决定该蛋白质能否进入叶绿体基 质，第二部分决定该蛋白能否进入类囊体。
是线粒体蛋白质跨膜运转时最主要的受体蛋白。 • 有些前导肽含有“止运入”肽段，当该肽段被跨膜通道中的受体蛋白
识别时，所运输的多肽将被定位在膜上。
4. 蛋白质的生物合成
pCoxIV MLATRVFSLVGKRAISTSVCVR pHsp60 MLRLPTVFRQMRPVSRVLA PHLTRA pALDH MLRAAARFGPRLGRRLL pSyn KTRSRTRMVISVGASFVALSLV
分子生物学
Molecular Biology
赵青
天津科技大学 生物工程学院 Email: zhao_qing@
4. 蛋白质的生物合成
4.1 概述 4.2 蛋白质的生物合成 4.3 蛋白质的生物合成过程
4. 蛋白质的生物合成
4.1 概述
蛋白质（protein）是由 氨基酸（amino acids）通过 肽键（peptide bond） 首尾相连形成的高分子化合物。
Drug(block of translocation)
5’
3’
【药理作用】
4. 蛋白质的生物合成
链霉素 streptomycin 干扰fMet-tRNA与核糖体结合，阻止蛋白质 合成的起始，产生错读 杀菌: 结核杆菌、链球菌等G+菌和G-杆菌 鼠疫和兔热病的首选药 粪链球菌或草绿色链球菌---细菌性心内膜
4. 蛋白质的生物合成 氨基糖苷类 Aminoglycosides源自HO NH H2N C HN
HO
Streptidine 链霉胍
CH3
NH O
CHO
CH2OH
O
OH
O
O
OH
OH
HN
OH
CH3
Streptose 链霉糖
N-methyl-Lglucosamine N-甲基-L-葡萄糖胺
Streptobiosamine 链霉二糖胺
炎（与penicillin或vancomycin合用） 二线抗结核药物 急性布鲁氏病（与四环素（tetracycline）
合用）
【药理作用】
4. 蛋白质的生物合成
庆大霉素 gentamicin 不可逆地结合到分离的核糖体30S亚基上，
导致A位的破坏，阻止70S复合体形成 活性较强，抗菌谱较广 G-需氧菌如大肠杆菌、克雷伯菌属、肠杆
主要类别
分泌蛋白 蛋白质在结合核糖体上合成，免疫球蛋白、激素、水 以翻译－运转同步机制运输 解酶
细胞器发育 蛋白质在游离核糖体上合成，核、叶绿体、线粒体等
以翻译后运转机制运输
细胞器中的蛋白质
膜的形成 以上两种机制兼有
质膜、内质网、类囊体 中的蛋白质
4. 蛋白质的生物合成 蛋白质转运机制
1、翻译－转运同步机制：分泌蛋白 信号肽假说简图 分泌蛋白质的合成和胞吐作用 2、翻译后转运机制：线粒体与叶绿体蛋白 蛋白质向线粒体的定位机制 蛋白质向叶绿体的定位机制 3、核定位蛋白质的转运机制
R1
O R1
Erythromycin R1= CH3, R2=H Clarithromycin R1, R2 = CH3
【作用机制】
特异性的和细菌50S核糖体亚单位结合 抑制蛋白链的延长
结合部位与氯霉素和克林霉素相似
4. 蛋白质的生物合成
四环素类 Tetracyclines
阻止AA-tRNA与核糖体结合 【不良反应和注意事项】
A 编码蛋白质 B 解读遗传信息 C 核糖体的重要组分之一 D 运载氨基酸
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4. 蛋白质的生物合成
4.4 蛋白质合成的抑制剂 4.5 蛋白质的运输与分泌 4.6 蛋白质的降解
4. 蛋白质的生物合成 4.4 蛋白质合成的抑制剂
4. 蛋白质的生物合成
蛋白合成抑制剂
氨基糖苷类 Aminoglycosides 四环素 Tetracyclines 大环内酯 Macrolides 氯霉素 Chloramphenicol
4. 蛋白质的生物合成 信号肽假说基础
1.蛋白质定位信息存在于自身结构中，并通过与膜上特殊受体的 相互作用得以表达。
2. 信号序列在结合核糖体上合成后便与膜上特定受体相互作用， 产生通道，允许这段多肽在延长的同时穿过膜结构。
3. 这种方式是边翻译边跨膜运转。
4. 蛋白质的生物合成
蛋白质N端信号肽的特点
4. 蛋白质的生物合成
分类：
蛋白质转运机制
若某个蛋白质的合成和运转是同时发生的，则属于翻译 运转
同步机制；
若蛋白质从核糖体上释放后才发生运转，则属于翻译后运转