原核生物如何合成蛋白质,蛋白质的生物合成是怎样进行的呢
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2023-06-29 18:48:31

原核生物如何合成蛋白质

原核生物如何合成蛋白质,蛋白质的生物合成是怎样进行的呢图1

原核生物合成蛋白质过程:

核糖体只负责将mRNA上的信息翻译成多肽单链.要变成具有三维功能和结构的蛋白质,有一个翻译后加工过程,蛋白质可以自发的折叠成其三维结构, 蛋白质可以在伴侣蛋白的协助下折叠成三维结构,蛋白质有一系列修饰,如糖基化,甲基化,乙酰基化,等等 是借助于酶进行修饰,线粒体和叶绿体的蛋白质主要在细胞质内合成,通过信号肽在导入到线粒体或叶绿体内。

蛋白质的生物合成是怎样进行的呢

原核生物的蛋白质合成分为四个阶段:氨基酸的活化、肽链合成的起始、延伸和终止。

①氨基酸的活化:游离的氨基酸必须经过活化以获得能量,才能参与蛋白质的合成,活化反应由氨酰tRNA合成酶催化,最终氨基酸连接在tRNA3ˊ端AMP的3ˊ-OH上,合成氨酰-tRNA。

②肽链合成的起始:首先IF1和IF3与30S亚基结合,以阻止大亚基的结合;接着,IF2和GTP与小亚基结合,以利于随后的起始tRNA的结合;形成的小亚基复合物经由核糖体结合点附着在mRNA上,起始tRNA和AUG起始密码子配对并释放IF3,并形成30S起始复合物。

大亚基与30S起始复合物结合,替换IF1和IF2+GDP,形成70S起始复合物。这样在mRNA正确部位组装成完整的核糖体。

③肽链的延伸:延伸分三步进行,进位:负载tRNA与EF-Tu和GTP形成的复合物被运送至核糖体,GTP水解,EF-TuGDP释放出来,在EF-Ts和GTP的作用下,EF-Tu GDP可以再次利用。转肽:肽酰转移酶将相邻的两个氨基酸相连形成肽键,该过程不需要能量的输入。

移位:移位酶(EF-G)利用GTP水解释放的能量,使核糖体沿mRNA移动一个密码子,释放出空载的tRNA并将新生肽链运至P位点。

④肽链的终止与释放:释放因子(RF1或RP2)识别终止密码子,并在RP3的作用下,促使肽酰转移酶在肽链上加上一个水分子并释放肽链。核糖体释放因子有助于核糖体亚基从mRNA上解离。

原核生物如何合成蛋白质,蛋白质的生物合成是怎样进行的呢图2

原核生物特点:

① 核质与细胞质之间无核膜因而无成形的细胞核(拟核或类核);RNA转录和翻译同时进行。

② 遗传物质是一条不与组蛋白结合的环状双螺旋脱氧核糖核酸(DNA)丝,不构成染色体(有的原核生物在其主基因组外还有更小的能进出细胞的质粒DNA)。

③ 以简单二分裂方式繁殖,不存在有丝分裂或减数分裂。

④ 没有性行为,有的种类有时有通过接合、转化或转导,将部分基因组从一个细胞传递到另一个细胞的准性行为。

⑤ 没有由肌球、肌动蛋白构成的微纤维系统,故细胞质不能流动,也没有形成伪足、吞噬作用等现象。

⑥鞭毛并非由微管构成,更无“9+2”的结构,仅由几条螺旋或平行的蛋白质丝构成。

⑦ 细胞质内仅有核糖体而没有线粒体、高尔基体、内质网、溶酶体、液泡和质体(植物)、中心粒(低等植物和动物)等细胞器。

原核生物合成蛋白质的场所

这个涉及内容较多.

核糖体只负责将mRNA上的信息翻译成多肽单链.

要变成具有三维功能和结构的蛋白质,有一个翻译后加工过程.

1

蛋白质可以自发的折叠成其三维结构.

2

蛋白质可以在伴侣蛋白的协助下折叠成三维结构

3

蛋白质有一系列修饰,如糖基化,甲基化,乙酰基化,等等

是借助于酶进行修饰.

线粒体和叶绿体的蛋白质主要在细胞质内合成,通过信号肽在导入到线粒体或叶绿体内.

原核生物体内怎样合成蛋白质的

高尔基体主要是对来自粗面内质网的分泌蛋白进行空间结构的修饰。因为原核生物有核糖体,所以也能够合成简单的蛋白质!

原核生物合成蛋白质的场所

氨基酸在核糖体上缩合成多肽链是通过核糖体循环而实现的。此循环可分为肽链合成的起始(intiation),肽链的延伸(elongation)和肽链合成的终止三个主要过程。原核细胞的蛋白质合成过程以E.coli细胞为例。

1.肽链合成的起始

1.三元复合物的形成。核糖体30S小亚基附着于mRNA的起始信号部位,该结合反应是由起始因子3(IF3)介导的,另外有Mg2+的参与。故形成IF3-30S亚基-mRNA三元复合物。

2.30S前起始复合物的形成。在起始因子2(IF2)的作用下,甲酰蛋氨酸-起始型tRNA(fMet-tRNA Met)与mRNA分子中的起始密码子(AUG或GUG)相结合,即密码子与反密码子相互反应。同时IF3从三元复合物脱落,形成30S前起始复合物,即IF2-30S亚基-mRNA-fMet-tRNAMef复合物。此步亦需要fGTP和Mg2+参与。

3.70S起始复合物形成。50S亚基与上述的30S前起始复合物结合,同时IF2脱落,形成70S起始复合物,即30S亚基-mRNA-50S亚基-fMer-tRNA Met复合物。此时fMet-tRNA Met占据着50S亚基的肽酰位(peptidyl site,简称为P位或给位),而50S的氨基酰位(aminoacyl site,简称为A位或受位)暂为空位。原核细胞蛋白质合成的起始过程氨基酸活化(fMet-tRNAMet形成)

2.肽链合成的延长

这一过程包括进位、肽键形成、脱落和移位等四个步骤。肽链合成的延长需两种延长因子(Elongationfactor,简写为EF),分别称为EF-T和EF-G.此外尚需GTP供能加速翻译过程。

1.进位即新的氨基酰-tRNA进入50S大亚基A位,并与mRNA分子上相应的密码子结合.在70S起始复合物的基础上,原来结合在mRNA上的fMet-tRNAMet占据着50S亚基的P位点(当延长步骤循环进行二次以上时,在P位点则为肽酰-tRNA)新进入的氨基酰-tRNA则结合到大亚基的A位点,并与mRNA上起始密码子随后的第二个密码子结合。此步需GTP、EF-T及Mg2+的参与。

2.肽键形成在大亚基上肽酰转移酶(见第四章)的催化下,将P位点上的tRNA所携带的甲酰蛋氨酰(或肽酰基)转移给A位上新进入的氨基酰-tRNA的氨基酸上,即由P位上的氨基

酸(或肽的3'端氨基酸)提供α-COOH基,与A位上的氨基酸的α-NH2基形成肽链。此后,在P位点上的tRNA成为无负载的tRNA,而A位上的tRNA负载的是二肽酰基或多肽酰基。此步需Mg2+及K+的存在。

3.脱落即50S亚基P位上无负载的tRNA(如tRNAMet)脱落。

4.移位指在EF-G和GTP的作用下,核糖体沿mRNA链(5'→3')作相对移动。每次移动相当于一个密码子的距离,使得下一个密码子能准确的定位于A位点处。与此同时,原来处于A位点上的二肽酰tRNA转移到P位点上,空出A位点。随后再依次按上述的进位、肽键形成和脱落步骤进行下一循环,即第三个氨基酰-tRNA进入A位点,然后在肽酰转移酶催化下,P位上的二肽酰tRNA又将此二肽基转移给第三个氨基酰-tRNA,形成三肽酰tRNA。同时,卸下二肽酰的tRNA又迅速从核糖体脱落。像这样继续下去,延长过程每重复一次,肽链就延伸一个氨基酸残基。多次重复,就使肽链不断地延长,直到增长到必要的长度。通过实验已经证明,mRNA上的信息的阅读是从多核苷酸链的5'端向3'端进行的,而肽链的延伸是从N端开始的。?

3.肽链合成的终止,需终止因子或释放因子(releasing factor简写为RF)参与。在E.coli中已分离出三种RF:RF1(MW36000),RF2(MW38000和RF3(MW46000)。其中,只有RF3与GTP(或GDP)能结合。它们均具有识别mRNA链上终止密码子的作用,使肽链释放,核糖体解聚。

1.多肽链的合成已经完毕,这时,虽然多肽链仍然附着在核蛋白体及tRNA上,但mRNA上肽链合成终止密码子UAA(亦可以是UAG或UGA)已在核蛋白体的A位点上出现。终止因子用以识别这些密码子,并在A位点上与终止密码子相结合,从而阻止肽链的继续延伸。RF3的作用还不能肯定,可能具有加强RF1和RF2的终止作用。RF1和RF2对终止密码子的识别具有一定特异性,RF1可识别UAA和UAG,RF2识别UAA和UGA。RF与EF在核糖体上的结合部位是同一处,它们重叠的结合部位与防止了EF与F同时结合于核糖体上,而扰乱正常功能。

2.终止因子可能还可以使核蛋白体P位点上的肽酰转移酶发生变构,酶的活性从转肽作用改变为水解作用,从而使tRNA所携带的多肽链与tRNA之间的酯键被水解切断,多肽链从核蛋白体及tRNA释放出来。

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