第四章蛋白质的翻译.ppt

第四章第四章  生物信息传递生物信息传递: 蛋白质翻译蛋白质翻译      (Translation of  Protein)本章讲授内容：4.1 遗传密码-----三联子 4.2 tRNA的结构、功能及种类 4.3 核糖体的结构及功能 4.4 蛋白质合成的生物学机制 4.5 蛋白质的运转机制基因的表达过程：基因的表达过程：蛋白质的生物合成是一个比蛋白质的生物合成是一个比蛋白质的生物合成是一个比蛋白质的生物合成是一个比DNADNADNADNA复制和转录更为复杂的过程复制和转录更为复杂的过程复制和转录更为复杂的过程复制和转录更为复杂的过程 基本概念基本概念基本概念基本概念 翻译翻译是指将是指将mRNAmRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每按每3 3个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程 核糖体核糖体是蛋白质合成的场所，是蛋白质合成的场所，mRNAmRNA是蛋白质合成的模板，是蛋白质合成的模板，tRNAtRNA是模板与氨基酸之间的接合体。

是模板与氨基酸之间的接合体 此外，在合成的各个阶段还有许多此外，在合成的各个阶段还有许多蛋白质蛋白质、、酶酶和和其他生物大分其他生物大分子子参与5 贮贮存存在在DNADNA上上的的遗遗传传信信息息通通过过mRNAmRNA传传递递到到蛋蛋白白质质上上，，mRNAmRNA与与蛋蛋白白质质之之间间的的联联系系是是通通过过遗遗传传密密码码的的破破译译来来实实现现的的mRNAmRNA上上每每3 3个个核核苷苷酸酸翻翻译译成成蛋蛋白白质质多多肽肽链链上上的的一一个个氨氨基基酸酸，，这这3 3个个核核苷苷酸就称为酸就称为密码密码，也叫，也叫三联子密码三联子密码4.1 4.1 遗传密码遗传密码 ——三联子三联子      翻译时从起始密码子翻译时从起始密码子AUG开始，沿着开始，沿着mRNA的的5′→3′的方向连续的方向连续阅阅 读密码子，直至终止密码子为止，生成一条具有特定氨基酸序列读密码子，直至终止密码子为止，生成一条具有特定氨基酸序列的多肽链的多肽链       新生的多肽链中氨基酸的组成和排列顺序决定于其新生的多肽链中氨基酸的组成和排列顺序决定于其DNA碱基组成碱基组成及其顺序。

因此，及其顺序因此，作为基因产物的蛋白质最终是受基因控制的作为基因产物的蛋白质最终是受基因控制的4.1.1  三联子密码及其破译三联子密码及其破译     遗传密码的破译遗传密码的破译—确定代表每种氨基酸的具体遗传密码蛋白质确定代表每种氨基酸的具体遗传密码蛋白质的氨基酸序列是由的氨基酸序列是由mRNA的核苷酸序列决定的，所以，要知道它们的核苷酸序列决定的，所以，要知道它们之间的关系就要弄清核苷酸和氨基酸数目的对应关系之间的关系就要弄清核苷酸和氨基酸数目的对应关系    1954年科学家对破译密码首先提出了设想：年科学家对破译密码首先提出了设想：A. 若一种碱基对应与一种氨基酸，那么只可能产生若一种碱基对应与一种氨基酸，那么只可能产生4种氨基酸种氨基酸;B. 若若2个个碱碱基基编编码码一一种种氨氨基基酸酸的的话话，，4种种碱碱基基共共有有42=16种种不不同同的的排排列列组合组合;C. 3个碱基编码一种氨基酸，经排列组合可产生个碱基编码一种氨基酸，经排列组合可产生43=64种不同形式种不同形式;D. 若是四联密码，就会产生若是四联密码，就会产生44=256种排列组合种排列组合1.1.1.1.以均聚物、随机共聚物和特定序列的共聚物为模板以均聚物、随机共聚物和特定序列的共聚物为模板以均聚物、随机共聚物和特定序列的共聚物为模板以均聚物、随机共聚物和特定序列的共聚物为模板 指导多肽的合成指导多肽的合成指导多肽的合成指导多肽的合成制备大肠杆菌的无细胞合成体系制备大肠杆菌的无细胞合成体系:       在含在含DNA、、mRNA、、tRNA、、核糖体、核糖体、AA-tRNA合成酶及其合成酶及其他酶类的抽提物中加入他酶类的抽提物中加入DNase，，降解体系中的降解体系中的DNA，，耗尽耗尽mRNA时体系中的蛋白质合成即停止，当补充外源时体系中的蛋白质合成即停止，当补充外源mRNA或人或人工合成的各种均聚物或共聚物作为模板以及工合成的各种均聚物或共聚物作为模板以及ATP、、GTP、、氨基酸氨基酸等成分时又能合成新的肽链，新生肽链的氨基酸顺序由外加的等成分时又能合成新的肽链，新生肽链的氨基酸顺序由外加的模板所决定。

模板所决定       因此，分析比较加入的模板和合成的肽链即可推知编码某些因此，分析比较加入的模板和合成的肽链即可推知编码某些氨基酸的密码氨基酸的密码9      Tritiated-polyU, when added to cell-free extracts of Escherichia coli, became associated with ribosomes. This association occurred at 3 degrees C and did not require high-energy phosphate compounds. Small amounts of tritiated polyuridylic acid produced polydisperse ribosomal aggregates with sedimentation constants of approximately 100 to 130. C(14)-phenylalanine initially was incorporated into protein only on these particles, which suggests that they are the sites of polyphenylalanine synthesis.Nirenberg MW. Fate of a Synthetic Polynucleotide Directing Cell-Free Protein Synthesis II. Association with Ribosomes. Science. 1962, 138 (3542):813-817. 1961, Nirenberg MW. 在无细胞体系中在无细胞体系中MgMg2+2+浓度很高，人工合成的多聚核苷酸浓度很高，人工合成的多聚核苷酸不需要起不需要起始密码子就能指导多肽的生物合成始密码子就能指导多肽的生物合成，读码起始是随机的。

然而，在，读码起始是随机的然而，在生理生理MgMg2+2+条件下，条件下，没有起始密码子的多核苷酸不能被用作多肽合成没有起始密码子的多核苷酸不能被用作多肽合成的模板的模板 以多聚三核苷酸作为模板可得到有3种氨基酸组成的多肽如以多聚(UUC)为模板，可能有3种起读方式 5’……UUC UUC UUC UUC UUC……3’ 或5’……UCU UCU UCU UCU UCU……3’ 或5’……CUU CUU CUU CUU CUU……3‘ 根据读码起点不同，产生的密码子可能是UUC(Phe)、UCU(Ser) 或CUU (Leu)，所以得到的多肽可能是多聚苯丙氨酸、多聚丝氨酸或多聚亮氨酸，由此可知UUC、UCU、CUU分别是苯丙氨、丝氨酸及亮氨酸的密码子 以多聚三核苷酸为模板时也可能只合成以多聚三核苷酸为模板时也可能只合成2 2种均聚多肽，以多聚种均聚多肽，以多聚(GUA)n(GUA)n为例：为例：   5’……GUA GUA GUA GUA GUA……3’ 或或5’……UAG UAG UAG UAG UAG……3’ 或或5’……AGU AGU AGU AGU AGU……3’ 由第二种读码方式产生的密码子由第二种读码方式产生的密码子UAG是终止密码，不编码任何是终止密码，不编码任何氨基酸，因此，只产生氨基酸，因此，只产生2 2种密码子种密码子GUA(Val)或或AGU(Ser)，，所以所以, ,合合成的多肽要么是多聚成的多肽要么是多聚缬氨酸缬氨酸，要么是多聚，要么是多聚丝氨酸丝氨酸。

2. 2. 核糖体结合技术核糖体结合技术核糖体结合技术核糖体结合技术1964196419641964年采用三联体结合实验发现：年采用三联体结合实验发现：年采用三联体结合实验发现：年采用三联体结合实验发现：(1) (1) (1) (1) tRNAtRNAtRNAtRNA和氨基酸及三联体的结合和氨基酸及三联体的结合和氨基酸及三联体的结合和氨基酸及三联体的结合是特异的；是特异的；是特异的；是特异的；(2) (2) (2) (2) 上述结合的复合体大分子是不上述结合的复合体大分子是不上述结合的复合体大分子是不上述结合的复合体大分子是不能通过硝酸纤维滤膜的微孔，而能通过硝酸纤维滤膜的微孔，而能通过硝酸纤维滤膜的微孔，而能通过硝酸纤维滤膜的微孔，而tRNA-tRNA-tRNA-tRNA-氨基酸的复合体是可以通过氨基酸的复合体是可以通过氨基酸的复合体是可以通过氨基酸的复合体是可以通过的 (1)以人工合成的三核苷酸如以人工合成的三核苷酸如UUU、、UCU、、UGU等为模板，在含核糖体、等为模板，在含核糖体、AA-tRNA的适当离子强度的反应液中保温，然后使的适当离子强度的反应液中保温，然后使反应液通过硝酸纤维素滤膜。

反应液通过硝酸纤维素滤膜2)发现发现: 游离的游离的AA-tRNA因相对分子质量因相对分子质量小能自由通过滤膜，加入三核苷酸模板可小能自由通过滤膜，加入三核苷酸模板可以促使其对应的以促使其对应的AA-tRNA结合到核糖体结合到核糖体上，体积超过膜上的微孔而被滞留，这样上，体积超过膜上的微孔而被滞留，这样就能把已结合到核糖体上的就能把已结合到核糖体上的AA-tRNA与与未结合的未结合的AA-tRNA分开核糖体结合实验核糖体结合实验核糖体结合实验核糖体结合实验色氨酸色氨酸-tRNA的分离的分离     用用20种种AA-tRNA做做20组同样的实验，组同样的实验，每组都含每组都含20种种AA-tRNA和各种三核苷和各种三核苷酸，但只有一种氨基酸用酸，但只有一种氨基酸用14C标记，看标记，看哪一种哪一种AA-tRNA被留在滤膜上，进一被留在滤膜上，进一步分析这一组的模板是哪个三核苷酸，步分析这一组的模板是哪个三核苷酸，从模板三核苷酸与氨基酸的关系可测从模板三核苷酸与氨基酸的关系可测知该知该氨基酸的密码子氨基酸的密码子例如，模板是例如，模板是UUU时，时，Phe-tRNA结合于核糖体上，结合于核糖体上，可知可知UUU是是Phe的密码子。

的密码子4.1.2 遗传密码的性质遗传密码的性质1. 1.密码的连续性密码的连续性密码的连续性密码的连续性     密码子是密码子是密码子是密码子是mRNA mRNA 上连续排列的三个核苷酸序列，并编码一个氨上连续排列的三个核苷酸序列，并编码一个氨上连续排列的三个核苷酸序列，并编码一个氨上连续排列的三个核苷酸序列，并编码一个氨基酸信息的遗传单位基酸信息的遗传单位基酸信息的遗传单位基酸信息的遗传单位        翻译由翻译由翻译由翻译由mRNAmRNA的的的的5’5’端的起始密码子开始，一个密码子按一个密码端的起始密码子开始，一个密码子按一个密码端的起始密码子开始，一个密码子按一个密码端的起始密码子开始，一个密码子按一个密码子连续地阅读直到子连续地阅读直到子连续地阅读直到子连续地阅读直到3‘3‘终止密码子，密码子间无间断也没有重叠，起终止密码子，密码子间无间断也没有重叠，起终止密码子，密码子间无间断也没有重叠，起终止密码子，密码子间无间断也没有重叠，起始密码子决定了所有后续密码子的位置，说明三联子密码是连续的始密码子决定了所有后续密码子的位置，说明三联子密码是连续的始密码子决定了所有后续密码子的位置，说明三联子密码是连续的。

始密码子决定了所有后续密码子的位置，说明三联子密码是连续的172. 密码的简并性     按照1个密码子由3个核苷酸组成的原则，4种核苷酸可组成64个密码子，现在已经知道其中61个是编码氨基酸的密码子，另外，UAA、UGA和UAG等3个密码子并不代表任何氨基酸，它们是终止密码子，不能与tRNA的反密码子配对，但能被终止因子或释放因子识别，终止肽链的合成      因为存在61种密码子而只有20种氨基酸，所以许多氨基酸有多个密码子实际上除色氨酸（UGG）和甲硫氨酸（AUG）只有一个密码子外，其他氨基酸都有一个以上的密码子，其中9种氨基酸有2个密码子，1种氨基酸有3个密码子，5种氨基酸有4个密码子，3种氨基酸有6个密码子                由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并，，对应于对应于同一氨基酸的多个密码子称为同义密码子（同一氨基酸的多个密码子称为同义密码子（synonymous codonsynonymous codon）另外，另外，AUGAUG和和GUGGUG既是甲硫氨酸及缬氨酸的密码子又是起始密码既是甲硫氨酸及缬氨酸的密码子又是起始密码子，这种双重功能在生物学上的优点尚不清楚。

子，这种双重功能在生物学上的优点尚不清楚                同义密码子一般都不是随机分布的，因为其第一、第二位核苷同义密码子一般都不是随机分布的，因为其第一、第二位核苷酸往往是相同的，而第三位核苷酸的改变并不一定影响所编码的氨酸往往是相同的，而第三位核苷酸的改变并不一定影响所编码的氨基酸，这种安排减少了变异对生物的影响一般说来，编码某一氨基酸，这种安排减少了变异对生物的影响一般说来，编码某一氨基酸的密码子越多，该氨基酸在蛋白质中出现的频率也越高基酸的密码子越多，该氨基酸在蛋白质中出现的频率也越高3.3.   密码的通用性与特殊性密码的通用性与特殊性              遗传密码无论在体内还是体外，也无论是对病毒、细菌、动物还遗传密码无论在体内还是体外，也无论是对病毒、细菌、动物还是植物而言都是通用的，所以，是植物而言都是通用的，所以，密码子具有通用性密码子具有通用性已经查明，在支已经查明，在支原体中，原体中，终止密码子终止密码子UGAUGA被用来编码色氨酸被用来编码色氨酸；在嗜热四膜虫中，另一；在嗜热四膜虫中，另一个终止密码子个终止密码子UAAUAA被用来编码谷氨酰胺被用来编码谷氨酰胺。

密码子具有特殊性密码子具有特殊性4. 4. 密码子与反密码子的相互作用密码子与反密码子的相互作用    在蛋白质生物合成过程中，tRNA的反密码子在核糖体内是通过碱基的反向配对与mRNA上的密码子相互作用的   1966年Crick根据立体化学原理提出摆动假说(wobble hypothesis)摆动假说摆动假说: :    在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，因而使某些tRNA可以识别1个以上的密码子;    如果有几个密码子同时编码一个氨基酸，凡是第一、二位碱基不同的密码子都对应于各自独立的tRNA原核有30-45种tRNA，真核有50种tRNAI：： Inosine is formed by deamination of adenosine after tRNA synthesis 4.2  tRNA       tRNA在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个三联密码子翻译成氨基酸提供了接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供了运送载体，所以，它又被称为第二遗传密码         tRNA参与多种反应，并与多种蛋白质和核酸相互识别 ，这就决定了它们在结构上存在大量的共性。

   各种tRNA均含有70~80个碱基，其中22个碱基是恒定的具五臂四环结构:1.受体臂（acceptor arm）：主要由链两端序列碱基配对形成的杆状结构和3′端末配对的3-4个碱基所组成，其3′端的最后3 ′个碱基序列保守的CCA，最后一个碱基的3′或2′自由羟基可以被氨酰化此臂负责携带特异的氨基酸2.TψC臂: 根据3个核苷酸命名的，其中ψ表示拟尿嘧啶，是tRNA分子所拥有的不常见核苷酸常由5bp的茎和7Nt和环组成，负责与核糖体上的rRNA识别结合4.2.1 t4.2.1 tRNARNARNARNA的的的的结构结构1 1、、tRNAtRNA的二级结构的二级结构 3.反密码子臂(anticodon arm): 位于套索中央的三联反密码子常由5bp的茎区和7Nt的环区组成，它负责对密码子的识别与配对 4. D臂(D arm): 含有二氢尿嘧啶，茎区长度常为4bp，也称双氢尿嘧啶环负责和氨基酰-tRNA聚合酶结合5.额外环(extra arm)：可变性大，4-21nt不等，其功能是在tRNA的L型三维结构中负责连接两个区域（D环－反密码子环和TψC-受体臂）      tRNA的稀有碱基含量非常丰富，约有70余种。

每个tRNA分子至少含有2个稀有碱基，最多有19个，多数分布在非配对区特别是在反密码子3′端邻近部位出现的频率最高，且大多为嘌呤核苷酸，这对于维持反密码子环的稳定性及密码子、反密码子之间的配对是很重要的研究证实：   tRNA的性质是由反密码子而不是它所携带的氨基酸所决定的，而除了起始tRNA外，所有tRNA都能被翻译辅助因子EF-Tu或eEF1所识别而与核糖体相结合，起始tRNA能被IF-2或eIF-2所识别4.2.4.2.2 2．．．．tRNAtRNA的功能的功能的功能的功能       转录过程是遗传信息从DNA转移至另一种结构上极为相似的核酸分子mRNA的过程，信息转移靠的是碱基配对      翻译阶段遗传信息从mRNA分子转移到结构极不相同的蛋白质分子，信息是以能被翻译成单个氨基酸的三联子密码形式存在的，在这里起作用的是解码机制4.2.3  tRNA的种的种类类1、起始tRNA和延伸tRNA     能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA叫起始tRNA，其他tRNA统称为延伸tRNA原核生物起始tRNA携带甲酰甲硫氨酸（fMet），真核生物起始tRNA携带甲硫氨酸（Met）。

2、同工tRNA    代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA，同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被AA- tRNA合成酶识别3、校正tRNA     在结构基因中的一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子，使蛋白质合成提前终止，合成无功能的多肽，这种突变就称为无义突变，而校正tRNA经改变反密码子区可校正无义突变（络氨酸）错义突变错义突变（missense mutation）    由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成另一种氨基酸的密码错义突变的校正tRNA通过反密码子区的改变把正确的氨基酸加到肽链上，合成正常的蛋白质      校正tRNA在进行校正过程中必须与正常的tRNA竞争结合密码子无义突变的校正tRNA必须与释放因子竞争识别密码子；错义突变的校正tRNA必须与该密码的正常tRNA竞争，都会影响校正的效率       校正基因的效率不仅决定于反密码子与密码子的亲和力，也决定于它在细胞中的浓度及竞争中的其他参数一般说来，校正效率不会超过50%   AA-tRNAAA-tRNA合成酶是一类催化氨基酸与合成酶是一类催化氨基酸与tRNAtRNA结合的特异性酶，其反结合的特异性酶，其反应式如下：它实际上包括两步反应：应式如下：它实际上包括两步反应：第一步，氨基酸活化生成酶第一步，氨基酸活化生成酶- -氨基酰腺苷酸复合物：氨基酰腺苷酸复合物： AA+ATP+AA+ATP+酶（酶（E E））→E-AA-AMP + PPi→E-AA-AMP + PPi第二步，氨酰基转移到第二步，氨酰基转移到tRNA 3tRNA 3’末端腺苷残基上，与其末端腺苷残基上，与其2 2’或或3 3’- -羟基结合。

羟基结合 E-AA-AMP + tRNA→AA-tRNA + E + AMP E-AA-AMP + tRNA→AA-tRNA + E + AMP 4.2.4 氨酰氨酰-tRNA合成合成酶酶      核糖体像一个能沿核糖体像一个能沿mRNA模板移模板移动的工厂，执行着蛋白质合成的功动的工厂，执行着蛋白质合成的功能它是由几十种蛋白质和几种核能它是由几十种蛋白质和几种核糖体糖体RNA组成的亚细胞颗粒组成的亚细胞颗粒      一个细菌细胞内约有一个细菌细胞内约有2万个核糖万个核糖体，而真核细胞内可达体，而真核细胞内可达106个，在未个，在未成熟的蟾蜍卵细胞内则高达成熟的蟾蜍卵细胞内则高达1012核糖体和它的辅助因子为蛋白质合成糖体和它的辅助因子为蛋白质合成提供了必要条件提供了必要条件   在生物细胞中，核糖体数量非常大在生物细胞中，核糖体数量非常大4.3 核糖体核糖体4.3.14.3.1核糖体的结构核糖体的结构2.核糖体的功能核糖体的功能      核糖体有核糖体有3个个tRNA结合位点结合位点A位：位：AA- tRNA的结合部位；的结合部位；P位：肽酰位：肽酰-tRNA的结合部位、肽基转的结合部位、肽基转             移部位及形成肽键的部位；移部位及形成肽键的部位；E位：肽链延伸过程中的多肽链转移到位：肽链延伸过程中的多肽链转移到           氨酰氨酰-tRNA上释放上释放tRNA位点脱位点脱出。

出      小亚基上拥有小亚基上拥有mRNA结合位点，负结合位点，负责对序列特异的识别过程，如起始位责对序列特异的识别过程，如起始位点的识别和密码子与反密码子的相互点的识别和密码子与反密码子的相互作用大亚基负责氨基酸及作用大亚基负责氨基酸及tRNA携带携带的功能，如肽键的形成、的功能，如肽键的形成、AA- tRNA、、肽基肽基- tRNA的结合等的结合等A位、位、P位、转位、转肽酶中心等主要在大亚基上肽酶中心等主要在大亚基上表14-8  核糖体的活性位点活性位点功能位置组分mRNA结合位点结合mRNA和IF因子30S,P位点附近S1、S18、S21；及S3、S4、S5、S12 16SrRNA3′末端区域P位点结合fMet-tRNA和肽基-tRNA大部分在50S亚基L2、L27及L14、L18、L24、L3316S和23SrRNA3′附近区域A位点结合氨酰基-tRNA大部分在30S亚基L1、L5、L7/L12、L20、L30、L3316S和23SrRNA（16S的1400区）E位点结合脱酰tRNA50S23SrRNA是重要的5SRNA和23SrRNA结合P和A位点的附近L5、L18、L25复合体肽酰基转移酶将肽链转移到氨基酰-tRNA上50S的中心突起L2、L3、L4、L15、L16 23SrRNA是重要的EF-Tu结合位点氨基酰-tRNA的进入30S外部EF-G结合位点移位50S 亚基的界面上，L7/L12附近，近S12L7/L12GTP酶需要50S的柄L7、L124.4 4.4 蛋白质生物合成的生物学机制蛋白质生物合成的生物学机制研究证明：研究证明： 核酸是生命体内最基本的物质，因核酸是生命体内最基本的物质，因为蛋白质的合成和结构最终都取决于为蛋白质的合成和结构最终都取决于核酸，但蛋白质仍是生物活性物质中核酸，但蛋白质仍是生物活性物质中最重要的大分子组分，生物有机体的最重要的大分子组分，生物有机体的遗传学特性仍然要通过蛋白质来得到遗传学特性仍然要通过蛋白质来得到表达。

表达 蛋白质的生物合成包括氨基酸活化、蛋白质的生物合成包括氨基酸活化、肽链的起始、伸长、终止以及新合成肽链的起始、伸长、终止以及新合成多肽链的折叠和加工多肽链的折叠和加工       蛋白质的生物合成是以氨基酸作为基本建筑材料的，且只有与蛋白质的生物合成是以氨基酸作为基本建筑材料的，且只有与tRNA相结合的氨基酸才能被准确地运送到核糖体中，参与多肽链的起相结合的氨基酸才能被准确地运送到核糖体中，参与多肽链的起始或延伸氨基酸必须在氨酰始或延伸氨基酸必须在氨酰-tRNA合成酶的作用下生成活化氨基酸合成酶的作用下生成活化氨基酸—— AA-tRNA4.4.1 氨基酸的活化氨基酸的活化研究发现研究发现:     细胞至少存在细胞至少存在20种以上具有氨基酸专一性的氨酰种以上具有氨基酸专一性的氨酰-tRNA合成酶，合成酶，能够识别并通过氨基酸的能够识别并通过氨基酸的-COOH与与tRNA 3‘ 端腺苷酸核糖基上端腺苷酸核糖基上3-OH缩水形成二酯键缩水形成二酯键    同一个氨酰同一个氨酰-tRNA合成酶具有把相同氨基酸加到两个或更多个带合成酶具有把相同氨基酸加到两个或更多个带有不同反密码子有不同反密码子tRNA分子上的功能分子上的功能。

原核生物原核生物     起始氨基酸是起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸，所以，与核糖体小亚基相结合的是，所以，与核糖体小亚基相结合的是N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰-tRNAfMet，，它由以下两步反应合成它由以下两步反应合成         （（1）） Met  +  tRNAfMet  +  ATP → Met-tRNAfMet   +  AMP  +  PPi；；         （（2）甲酰基转移酶将）甲酰基转移酶将1个甲酰基个甲酰基转移到转移到Met的氨基上的氨基上                 N10-甲酰四氢叶酸甲酰四氢叶酸 + Met-tRNAfMet → 四氢叶酸四氢叶酸 + fMet-tRNAfMet 真核生物真核生物        任何一个多肽合成都是从生成甲硫氨酰任何一个多肽合成都是从生成甲硫氨酰-tRNAiMet开始的，因为甲开始的，因为甲硫氨酸的特殊性，所以，体内存在两种硫氨酸的特殊性，所以，体内存在两种tRNAMet只有甲硫氨酰只有甲硫氨酰-tRNAiMet才能与才能与40S小亚基相结合，起始肽链合成，普通小亚基相结合，起始肽链合成，普通tRNAMet中携带中携带的甲硫氨酸只能被掺入正在延伸的肽链中。

的甲硫氨酸只能被掺入正在延伸的肽链中IF-1          9.5kDa                       加强加强IF-2，，IF-3的酶活的酶活IF-2          95kDa~117kDa         促使促使fMet-tRNAfmet 选择性的结选择性的结合合                                                            在在30S亚基上亚基上IF-3          20kDa                        促使促使30S亚基结合于亚基结合于mRNA起起始部位始部位                                                  具有解离具有解离30S与与50S亚基的活性亚基的活性  4.4.2 翻译的起始翻译的起始 1 1 1 1、原核生物的翻译启始因子、原核生物的翻译启始因子、原核生物的翻译启始因子、原核生物的翻译启始因子 原核生物翻译的起始：原核生物翻译的起始：第一步：第一步：30S小亚基首先与翻译起始因子小亚基首先与翻译起始因子IF-1，，IF-3结合，通过结合，通过SD序列序列                              与与mRNA模板结合模板结合;第二步：第二步：在在IF-2和和GTP的帮助下，的帮助下，fMet-tRNAfMet进入小亚基的进入小亚基的P位，位，tRNA                  上的反密码子与上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对上的起始密码子配对;第三步：第三步：带有带有tRNA，，mRNA，，三个翻译起始因子的小亚基复合物与三个翻译起始因子的小亚基复合物与50S                 大亚基结合，大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子。

水解，释放翻译起始因子Initiation codon         30S小亚基具有专一性的识别和选择小亚基具有专一性的识别和选择mRNA起始位点的性质，而起始位点的性质，而IF-3能协助小亚基完成这种选择能协助小亚基完成这种选择研究发现：研究发现：30S亚基通过其亚基通过其16S rRNA的的3’末端与末端与mRNA5’端起始密码子上游碱基配对结合端起始密码子上游碱基配对结合Shine and Dalgarno等证明几乎所有原核生物等证明几乎所有原核生物mRNA上都有一个上都有一个5’-AGGAGGU-3’序列，这个序列，这个富嘌呤区富嘌呤区与与30S亚基上亚基上16S rRNA 3’末端的末端的富嘧啶区序列富嘧啶区序列5’-GAUCACCUCCUUA-3’相互补相互补. 各种各种mRNAmRNA的核糖体结合位点中能与的核糖体结合位点中能与1616SrRNASrRNA配对的核苷酸数目及配对的核苷酸数目及这些核苷酸和起始密码子之间的距离是不一样的，反映了起始信号这些核苷酸和起始密码子之间的距离是不一样的，反映了起始信号的不均一性一般说来，的不均一性一般说来，相互补的核苷酸越多相互补的核苷酸越多，，3030S S亚基与亚基与mRNAmRNA起起始位点结合的始位点结合的效率也越高效率也越高。

互补的核苷酸与互补的核苷酸与AUGAUG之间的距离也会影之间的距离也会影响响mRNA-mRNA-核糖体复合物的形成及其稳定性核糖体复合物的形成及其稳定性      真核生物蛋白质生物合成的起始机制与原核生物基本相同，其真核生物蛋白质生物合成的起始机制与原核生物基本相同，其差异差异主要是核糖体较大主要是核糖体较大，有较多的起始因子参与，其，有较多的起始因子参与，其mRNA具有具有m7GpppNp帽子结构，帽子结构，Met-tRNAMet不甲酰化，不甲酰化，mRNA分子分子5' 端的端的“帽子帽子”和和3' 端端的多聚的多聚A都参与形成翻译起始复合物都参与形成翻译起始复合物细菌核糖体与氨酰细菌核糖体与氨酰-tRNA结合位点结合位点:A位点位点 (氨酰基部位，氨酰基部位，Aminoacyl site)P位点位点 (肽基部位，肽基部位，Peptidyl site)E位点位点 (Exit site)      只有只有fMet-tRNAfMet能与第一个能与第一个P位点位点相结合，其它所有相结合，其它所有tRNA都必须通过都必须通过A位点位点到达到达P位点，再由位点，再由E位点离开核糖体位点离开核糖体。

 实验证明：实验证明：   帽子结构帽子结构能促进起始反应，因为核糖体上有专一位点或因子识别能促进起始反应，因为核糖体上有专一位点或因子识别mRNA的帽子，使的帽子，使mRNA与核糖体结合帽子在与核糖体结合帽子在mRNA与与40S亚基结亚基结合过程中还起稳定作用合过程中还起稳定作用实验表明：实验表明：带帽子的带帽子的mRNA 5' 端与端与18S rRNA的的3' 端序列之间存在不端序列之间存在不同于同于SD序列的碱基配对型相互作用序列的碱基配对型相互作用40S小亚小亚基基      除了帽子结构以外，除了帽子结构以外，40S小亚基还能识别小亚基还能识别mRNA上的起始密码子上的起始密码子AUG  Kozak等提出了一个等提出了一个“扫描模型扫描模型”来解释来解释40S亚基对亚基对mRNA起起始密码子的识别作用按照这个模型，始密码子的识别作用按照这个模型，40S小亚基先结合在小亚基先结合在mRNA5‘ 端端的任何序列上，然后沿的任何序列上，然后沿mRNA移动直至遇到移动直至遇到AUG发生较为稳定的相互作发生较为稳定的相互作用，最后与用，最后与60S亚基一道生成亚基一道生成80S起始复合物。

起始复合物         40S小亚基之所以能在小亚基之所以能在AUG处停下，处停下，可能可能是由于是由于Met-tRNAiMet的反的反密码子与密码子与AUG配对的结果配对的结果 4.4.3 肽链的延伸肽链的延伸        生成起始复合物，第一个氨基酸（生成起始复合物，第一个氨基酸（fMet/Met-tRNA））与核糖体结与核糖体结合以后，肽链开始伸长按照合以后，肽链开始伸长按照mRNA模板密码子的排列，氨基酸通过新模板密码子的排列，氨基酸通过新生肽键的方式被有序地结合上去肽链延伸由许多循环组成，每加一个生肽键的方式被有序地结合上去肽链延伸由许多循环组成，每加一个氨基酸就是一个循环，每个循环包括氨基酸就是一个循环，每个循环包括AA-tRNA与核糖体结合、肽键的与核糖体结合、肽键的生成和移位生成和移位  1、后续、后续AA-tRNA与核糖体结合与核糖体结合      起始复合物形成以后，第二个起始复合物形成以后，第二个AA-tRNA在延伸因子在延伸因子EF-Tu及及GTP的的作用下，生成作用下，生成AA-tRNA· EF-Tu· GTP复合物，然后结合到核糖体的复合物，然后结合到核糖体的A位位上。

这时上这时GTP被水解释放，通过延伸因子被水解释放，通过延伸因子EF-Ts再生再生GTP，，形成形成EF-Tu·GTP复合物，进入新一轮循环复合物，进入新一轮循环     模板上的密码子决定了哪种模板上的密码子决定了哪种AA-tRNA能被结合到能被结合到A位上由于于EF-Tu只能与只能与fMet-tRNA以外的以外的其他其他AA-tRNA起反应，所以起始起反应，所以起始tRNA不会被结合到不会被结合到A位上，这就位上，这就是是mRNA内部的内部的AUG不会被起始不会被起始tRNA读出，肽链中间不会出现甲读出，肽链中间不会出现甲酰甲硫氨酸的原因酰甲硫氨酸的原因  2．肽键的生成．肽键的生成        经过上一步反应后，在核糖经过上一步反应后，在核糖体体· mRNA· AA-tRNA复合物中，复合物中，AA-tRNA占据占据A位，位，fMet-tRNAfMet占据占据P位在肽基转移位在肽基转移酶的催化下，酶的催化下，A位上的位上的AA-tRNA转转移到移到P位，与位，与fMet-tRNAfMet上的氨上的氨基酸生成肽键起始基酸生成肽键起始tRNA在完成在完成使命后离开核糖体使命后离开核糖体P位点，位点，A位点位点准备接受新的准备接受新的AA-tRNA，，开始下开始下一轮合成反应。

一轮合成反应  3．移位．移位        肽键延伸过程中最后一步反应是移位，即核糖体向肽键延伸过程中最后一步反应是移位，即核糖体向mRNA 3‘ 端端方向移动一个密码子此时，仍与第二个密码子相结合的二肽基方向移动一个密码子此时，仍与第二个密码子相结合的二肽基tRNA2从从A位进入位进入P位，去氨基酰位，去氨基酰-tRNA被挤入被挤入E位，位，mRNA上的第上的第三位密码子则对应于三位密码子则对应于A位EF-G是移位所必须的蛋白质因子，移位是移位所必须的蛋白质因子，移位的能量来自另一分子的能量来自另一分子GTP水解       用嘌呤霉素作为抑制剂做实验表明，核糖体沿用嘌呤霉素作为抑制剂做实验表明，核糖体沿mRNA移动与肽移动与肽基基-tRNA的移位这两个过程是耦联的的移位这两个过程是耦联的      肽链延伸是由许多个反应组成的，原核生物中每次反应共需肽链延伸是由许多个反应组成的，原核生物中每次反应共需3个延伸因子，个延伸因子，EF-Tu、、EF-Ts及及EF-G，，它们都具有它们都具有GTP酶活性，酶活性， EF-TuEF-Tu和和EF-TsEF-Ts能够促进能够促进AA-tRNAAA-tRNA进入进入A A位，位，EF-GEF-G促进转位和卸载促进转位和卸载tRNAtRNA的释放。

的释放 真核生物细胞需真核生物细胞需EF-1及及EF-2，，消耗消耗2个个GTP，，向生长中的肽链向生长中的肽链加上一个氨基酸加上一个氨基酸 4.4. 4. 肽链的终止肽链的终止      肽链的延伸过程中，当终止密码子肽链的延伸过程中，当终止密码子UAA、、UAG、、UGA出现在核糖体出现在核糖体的的A位时，没有相应的位时，没有相应的AA-tRNA能与之结合，而释放因子能识别这些密能与之结合，而释放因子能识别这些密码子并与之结合，水解码子并与之结合，水解P位上多肽链与位上多肽链与tRNA之间的二酯键接着，新生之间的二酯键接着，新生的肽链和的肽链和tRNA从核糖体上释放，核糖体大、小亚基解体，蛋白质合成从核糖体上释放，核糖体大、小亚基解体，蛋白质合成结束释放因子释放因子RF具有具有GTP酶活性，它催化酶活性，它催化GTP水解，使肽链与核糖水解，使肽链与核糖体解离      细菌细胞内存在三种不同的终止因子（细菌细胞内存在三种不同的终止因子（RF1，，RF2，，RF3），），RF1能能识别识别UAG和和UAA，，RF2识别识别UGA和和UAA一旦一旦RF与终止密码相结合，与终止密码相结合，它们就能诱导肽基转移酶把一个水分子而不是氨基酸加到延伸中的肽链它们就能诱导肽基转移酶把一个水分子而不是氨基酸加到延伸中的肽链上。

上RF3可能与核糖体的解体有关可能与核糖体的解体有关      真核细胞真核细胞I类和类和II类分别只有一种，类分别只有一种，eRF1和和eEF3，，eRF1能够识别能够识别3个终止密码子个终止密码子4.4.5.  蛋白质前体的加工蛋白质前体的加工         新生的多肽链大多数是没有功能的，必须经过加工修饰才能转变新生的多肽链大多数是没有功能的，必须经过加工修饰才能转变为有活性的蛋白质为有活性的蛋白质1．．N端端fMet或或Met的切除的切除        细菌蛋白质氨基端的甲酰基能细菌蛋白质氨基端的甲酰基能被脱甲酰化酶被脱甲酰化酶水解，不管是原核水解，不管是原核生物还是真核生物，生物还是真核生物，N端的甲硫氨酸往往在多肽链合成完毕之前就被端的甲硫氨酸往往在多肽链合成完毕之前就被切除50%的真核蛋白中，成熟蛋白的真核蛋白中，成熟蛋白N端残基会被端残基会被N-乙基化2 2．二硫键的形成．二硫键的形成    mRNAmRNA中没有胱氨酸的密码子，而不少蛋白质都含有二硫键，这是蛋白质合成后通过中没有胱氨酸的密码子，而不少蛋白质都含有二硫键，这是蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成的。

两个半胱氨酸的氧化作用生成的3 3．特定氨基酸的修饰．特定氨基酸的修饰氨基酸侧链的修饰作用包括：氨基酸侧链的修饰作用包括：磷酸化磷酸化（如核糖体蛋白质）、（如核糖体蛋白质）、糖基化糖基化（如各种糖蛋白）、（如各种糖蛋白）、甲基化甲基化（如组蛋白、肌肉蛋白质）、（如组蛋白、肌肉蛋白质）、乙基化乙基化（如组蛋白）、（如组蛋白）、羟基化羟基化（如胶原蛋白）和（如胶原蛋白）和羧基化羧基化等，是生物体内最普通发生修饰作用的氨基酸残基及其修饰产物糖蛋白主要等，是生物体内最普通发生修饰作用的氨基酸残基及其修饰产物糖蛋白主要是通过蛋白质侧链上的天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基加上糖基形成的，胶原蛋白上是通过蛋白质侧链上的天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基加上糖基形成的，胶原蛋白上的脯氨酸和赖氨酸多数是羟基化的的脯氨酸和赖氨酸多数是羟基化的实验证明：实验证明：内质网可能是蛋白质内质网可能是蛋白质N-N-糖基化的主要糖基化的主要场所，糖基化酶催化下进行场所，糖基化酶催化下进行（血型糖蛋白）（血型糖蛋白）蛋白质的糖基化：蛋白质的糖基化：A. 蛋白质的特定氨基酸残基蛋白质的特定氨基酸残基(天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基残基)加入糖基复合物加入糖基复合物 (2-60 单糖单糖)B. 通常为通常为跨膜蛋白跨膜蛋白C. 重要的识别标志重要的识别标志D. 所有分泌性蛋白和膜蛋白所有分泌性蛋白和膜蛋白       几乎都是糖基化蛋白质。

几乎都是糖基化蛋白质两种类型两种类型 N-linked                                  O-linked N-乙酰葡萄糖氨连接乙酰葡萄糖氨连接到天冬胺酸残基上到天冬胺酸残基上N-乙酰葡萄糖氨连乙酰葡萄糖氨连接到丝胺酸残基上接到丝胺酸残基上  4．切除新生肽链中非功能片段．切除新生肽链中非功能片段      如新合成的胰岛素前体是前胰岛素原，必须先切去信号肽变成胰岛如新合成的胰岛素前体是前胰岛素原，必须先切去信号肽变成胰岛素原，再切去素原，再切去B-肽，才变成有活性的胰岛素肽，才变成有活性的胰岛素      有些动物病毒如脊髓灰质炎病毒的有些动物病毒如脊髓灰质炎病毒的mRNA可翻译成很长的多肽链，可翻译成很长的多肽链，含多种病毒蛋白，经蛋白酶在特定位置上水解后得到几个有功能的蛋白含多种病毒蛋白，经蛋白酶在特定位置上水解后得到几个有功能的蛋白质分子不少多肽类激素和酶的前体也要经过加工才能变为活性分子，质分子不少多肽类激素和酶的前体也要经过加工才能变为活性分子，如血纤维蛋白原、胰蛋白酶原经过加工切去部分肽段才能成为有活性的如血纤维蛋白原、胰蛋白酶原经过加工切去部分肽段才能成为有活性的血纤维蛋白、胰蛋白酶。

血纤维蛋白、胰蛋白酶4.4.6 蛋白质合成抑制剂蛋白质合成抑制剂       蛋白质生物合成的抑制剂主要是一些抗生素如嘌呤霉素、链霉素、蛋白质生物合成的抑制剂主要是一些抗生素如嘌呤霉素、链霉素、四环素、氯霉素、红霉素等，此外，如四环素、氯霉素、红霉素等，此外，如5-甲基色氨酸、环已亚胺、白喉甲基色氨酸、环已亚胺、白喉毒素、蓖麻蛋白和其他核糖体灭活蛋白等都能抑制蛋白质的合成毒素、蓖麻蛋白和其他核糖体灭活蛋白等都能抑制蛋白质的合成      抗菌素对蛋白质合成的作用可能是阻止抗菌素对蛋白质合成的作用可能是阻止mRNA与核糖体结合（氯霉与核糖体结合（氯霉素），或阻止素），或阻止AA-tRNA与核糖体结合（四环素类），或干扰与核糖体结合（四环素类），或干扰AA-tRNA与核糖体结合而产生错读（链霉素、新霉素、卡那霉素等），或作为竞与核糖体结合而产生错读（链霉素、新霉素、卡那霉素等），或作为竞争性抑制剂抑制蛋白质合成争性抑制剂抑制蛋白质合成链霉素：链霉素：       它是一种碱性三糖，能干扰它是一种碱性三糖，能干扰fMet-tRNA与核糖体的结合，从而阻止与核糖体的结合，从而阻止蛋白质合成的正确起始，也会导致蛋白质合成的正确起始，也会导致mRNA的错读。

若以多聚（的错读若以多聚（U））作模作模板，则除苯丙氨酸（板，则除苯丙氨酸（UUU））外，异亮氨酸（外，异亮氨酸（AUU））也会被掺入用抗链也会被掺入用抗链霉素细菌的霉素细菌的50S亚基及对链霉素敏感细菌的亚基及对链霉素敏感细菌的30S亚基重组获得的核糖体亚基重组获得的核糖体对链霉素是敏感的，而用敏感菌的对链霉素是敏感的，而用敏感菌的50S亚基及抗性菌的亚基及抗性菌的30S亚基组成的亚基组成的核糖体对链霉素有抗性，表明链霉素的作用位点在核糖体对链霉素有抗性，表明链霉素的作用位点在30S亚基上嘌呤霉素抑制蛋白合成的机制：嘌呤霉素抑制蛋白合成的机制：     其与其与AA-tRNA的结构类似物，的结构类似物，能结合在核糖体的能结合在核糖体的A位上，抑制位上，抑制AA-tRNA的进入它所带的氨基的进入它所带的氨基与与AA-tRNA上的氨基一样，能与上的氨基一样，能与生长中的肽链上的羧基反应生成肽生长中的肽链上的羧基反应生成肽键，这个反应的产物是一条键，这个反应的产物是一条3′羧基羧基端挂了一个嘌呤霉素残基的小肽，端挂了一个嘌呤霉素残基的小肽，肽酰嘌呤霉素随后从核糖体上解离肽酰嘌呤霉素随后从核糖体上解离出来，所以嘌呤霉素是通过提前释出来，所以嘌呤霉素是通过提前释放肽链来抑制蛋白质合成的。

放肽链来抑制蛋白质合成的       青霉素、四环素和红霉素只与原核细胞核糖体发生作用，从而阻青霉素、四环素和红霉素只与原核细胞核糖体发生作用，从而阻遏原核生物蛋白质的合成，抑制细菌生长遏原核生物蛋白质的合成，抑制细菌生长        氯霉素和嘌呤霉素既能与原核细胞核糖体结合，又能与真核生氯霉素和嘌呤霉素既能与原核细胞核糖体结合，又能与真核生物核糖体结合，妨碍细胞内蛋白质合成，影响细胞生长物核糖体结合，妨碍细胞内蛋白质合成，影响细胞生长 蛋白质运转方式有两大类型蛋白质运转方式有两大类型1 1、、翻译翻译- -运转同步机制：运转同步机制：某些蛋白质的合成和运转是同时发生的；某些蛋白质的合成和运转是同时发生的；2 2、、翻译后运转机制：翻译后运转机制：某些蛋白质从核糖体上释放后才发生运转某些蛋白质从核糖体上释放后才发生运转蛋白性质蛋白性质                运运  转转  机机  制制主主  要要  类类  型型分泌分泌       蛋白质在结合核糖体上蛋白质在结合核糖体上合成，合成， 并以翻译运转同步机并以翻译运转同步机制运输制运输免疫球蛋白、卵蛋白、水解酶、激素等免疫球蛋白、卵蛋白、水解酶、激素等细胞器发育细胞器发育 蛋白质在游离核糖体上合成，蛋白质在游离核糖体上合成，以翻译后运转机制运输以翻译后运转机制运输  核、叶绿体、线粒体、乙醛酸循环体、核、叶绿体、线粒体、乙醛酸循环体、过氧化物酶体等细胞器中的蛋白质过氧化物酶体等细胞器中的蛋白质膜的形成膜的形成       两种机制兼有两种机制兼有质膜、内质网、类囊体中的蛋白质质膜、内质网、类囊体中的蛋白质4.5.1  4.5.1  翻译翻译翻译翻译- -运转同步机制运转同步机制运转同步机制运转同步机制    一般认为，蛋白质定位的信息存在于该蛋白质氨基酸序列中，且通过一般认为，蛋白质定位的信息存在于该蛋白质氨基酸序列中，且通过与膜上特殊受体的相互作用得以表达，这就是与膜上特殊受体的相互作用得以表达，这就是信号肽假说信号肽假说的基础。

的基础信号肽假说认为：信号肽假说认为： 蛋白质跨膜运转信号是由蛋白质跨膜运转信号是由mRNAmRNA编码的在起始密码子后，有一编码的在起始密码子后，有一 段编段编码码疏水性氨基酸序列疏水性氨基酸序列的的RNARNA区域，这个氨基酸序列就被称为区域，这个氨基酸序列就被称为信号序列信号序列 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边跨膜运转85蛋白质通过其蛋白质通过其N N端的信号肽在内质网中转运到不同的细胞器端的信号肽在内质网中转运到不同的细胞器 信号肽长度为信号肽长度为13-3613-36aaaa左右，其具有以下三个特点：左右，其具有以下三个特点：（（1 1）一般带有）一般带有10-1510-15个疏水氨基酸；（个疏水氨基酸；（2 2）在靠近该序列）在靠近该序列N-N-端常常有端常常有1 1个个或数个带正电荷的氨基酸；（或数个带正电荷的氨基酸；（3 3）在其）在其C-C-末端靠近蛋白酶切割位点处常常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）。

链（丙氨酸或甘氨酸）SRP = signal recognition protein改变融合基因中编码麦芽糖转运蛋白氨基端的基因序列，得到如下结论：改变融合基因中编码麦芽糖转运蛋白氨基端的基因序列，得到如下结论：①①完整的信号多肽是保证蛋白质运转的必要条件信号序列中疏水性氨完整的信号多肽是保证蛋白质运转的必要条件信号序列中疏水性氨基酸突变成亲水性氨基酸后，会阻止蛋白质运转而使新生蛋白质以前体基酸突变成亲水性氨基酸后，会阻止蛋白质运转而使新生蛋白质以前体形式积累在胞质中形式积累在胞质中②②仅有信号肽还不足以保证蛋白质运转的发生仅有信号肽还不足以保证蛋白质运转的发生③③信号序列的切除并不是运转所必需的如果把细菌外膜脂蛋白信号序信号序列的切除并不是运转所必需的如果把细菌外膜脂蛋白信号序列中的甘氨酸残基突变成天冬氨酸残基，能抑制该蛋白信号肽的水解，列中的甘氨酸残基突变成天冬氨酸残基，能抑制该蛋白信号肽的水解，但不能抑制其跨膜运转但不能抑制其跨膜运转④④并非所有的运转蛋白质都有可降解的信号肽卵清蛋白是以翻译运转并非所有的运转蛋白质都有可降解的信号肽卵清蛋白是以翻译运转同步机制进入微粒体中的，但它并没有可降解的信号序列。

有人认为，同步机制进入微粒体中的，但它并没有可降解的信号序列有人认为，在卵清蛋白分子的中心区域有相当于信号肽功能的肽段存在在卵清蛋白分子的中心区域有相当于信号肽功能的肽段存在研究发现：研究发现： 叶绿体和线粒体中有许多蛋白质和酶是由细胞质提供叶绿体和线粒体中有许多蛋白质和酶是由细胞质提供 的，其中绝大多数以翻译后运转机制进入细胞器内的，其中绝大多数以翻译后运转机制进入细胞器内线粒体：线粒体： 线粒体是细胞的线粒体是细胞的“动力站动力站”，含有，含有DNADNA、、RNARNA以及核糖体，以及核糖体， 但它的但它的DNADNA信息含量有限，大部分线粒体蛋白质由核信息含量有限，大部分线粒体蛋白质由核DNADNA编编 码，在细胞质自由核糖体上合成蛋白质被释放至细胞质码，在细胞质自由核糖体上合成蛋白质被释放至细胞质 再跨膜转运到线粒体再跨膜转运到线粒体4.5.2.1．线粒体蛋白质跨膜运转特征．线粒体蛋白质跨膜运转特征①①通过线粒体膜的蛋白质在运转之前大多数以前体形式存在，它由成熟通过线粒体膜的蛋白质在运转之前大多数以前体形式存在，它由成熟    蛋白质和蛋白质和N端延伸出的一段前导肽（端延伸出的一段前导肽（leader peptide））组成，其长约组成，其长约为为20-80个氨基酸残基。

个氨基酸残基②②蛋白质通过线粒体内膜的运转是一种需要能量的过程；蛋白质通过线粒体内膜的运转是一种需要能量的过程；③③蛋白质通过线粒体膜运转时，首先由外膜上的蛋白质通过线粒体膜运转时，首先由外膜上的Tom受体复合蛋白识别受体复合蛋白识别    与与Hsp70或或MSF（（mitochondrial import stimulation factor）等分）等分子伴侣相结合的待运转多肽，通过子伴侣相结合的待运转多肽，通过Tom和和Tim组成的膜通道进入线粒体组成的膜通道进入线粒体内腔Tom：：transport across outer            membraneTim：： transport across inner            membrane     Some proteins contain stop transfersignal and are inserted Into mitochondrial membrane.n叶绿体蛋白质运转过程有如下特点：叶绿体蛋白质运转过程有如下特点：n①①活性蛋白水解酶位于叶绿体基质内，这是鉴别翻译后运转的指活性蛋白水解酶位于叶绿体基质内，这是鉴别翻译后运转的指标之一。

标之一n②②叶绿体膜能够特异地与叶绿体蛋白的前体结合叶绿体膜能够特异地与叶绿体蛋白的前体结合n③③叶绿体蛋白质前体内可降解序列因植物和蛋白质种类不同而表叶绿体蛋白质前体内可降解序列因植物和蛋白质种类不同而表现出明显的差异现出明显的差异4.5.2.2   叶绿体蛋白质的跨膜运转叶绿体蛋白质的跨膜运转4.5.3  核定位蛋白的运转机制核定位蛋白的运转机制          在细胞质中合成的蛋白质一般通过核孔进入细胞核所有核糖在细胞质中合成的蛋白质一般通过核孔进入细胞核所有核糖体蛋白都首先在细胞质中被合成，运转到细胞核内，在核仁中被装体蛋白都首先在细胞质中被合成，运转到细胞核内，在核仁中被装配成配成40S和和60S核糖体亚基，然后运转回到细胞质中行使作为蛋白质核糖体亚基，然后运转回到细胞质中行使作为蛋白质合成机器的功能合成机器的功能          RNA、、DNA聚合酶、组蛋白、拓朴异构酶及大量转录、复制聚合酶、组蛋白、拓朴异构酶及大量转录、复制调控因子都必须从细胞质进入细胞核才能正常发挥功能调控因子都必须从细胞质进入细胞核才能正常发挥功能Because nuclear membranereforms after each cell division, NLS is not removed.Importin（核转运因子（核转运因子)Ran — GTP酶酶NLS — nuclear localization sequence.Ran:GTP水解酶水解酶。