二、蛋白质生物合成过程

蛋白质的生物合成包括两大步骤：①氨基酸的活化与转运；②活化氨基酸在核糖体上缩合成肽，即核糖体循环。前者是准备阶段，后者是蛋白质合成的中心环节。

（一）氨基酸的活化与转运

氨基酸与特异的tRNA结合形成氨基酰－tRNA的过程称为氨基酸的活化。反应由氨基酰－tRNA合成酶催化，每个氨基酸活化需消耗2个高能磷酸键。

反应中氨基酸的α－羧基与tRNA的3′－CCA腺苷酸的3′－OH以酯键连接，形成氨基酰－tRNA。

氨基酰－tRNA可根据mRNA中密码子的顺序将活化的氨基酸转运至核糖体上参加肽链的合成。

（二）核糖体循环

核糖体循环可分为肽链合成的起始、延长、终止三个阶段。现以原核细胞为例介绍如下：

1.肽链合成的起始　指起始复合体的形成。首先，mRNA在核糖体小亚基上定位结合，甲酰蛋氨酰－tRNA（fMet－tRNA）识别并结合于mRNA序列上的起始密码子AUG，结合了mRNA、fMet－tRNA的小亚基再与核糖体大亚基结合，形成起始复合体（图10－12）。此时，结合起始密码子AUG的fMet－tRNA占据核糖体的P位，A位留空且对应于紧接在AUG后的密码子。

图10－12　原核细胞中肽链合成的起始

2.肽链的延长　在延长因子、GTP的参与下，进行进位、成肽和转位的循环过程，每次循环向肽链C端添加一个氨基酸，使肽链从N端向C端延伸（图10－13）。

（1）进位：又称注册，是指一个氨基酰－tRNA按照mRNA模板的指令进入并结合到核糖体A位的过程。

（2）成肽：在转肽酶的催化下，P位的甲酰蛋氨酰基（以后继续延长时为肽酰－tRNA的肽酰基）转移到A位并与A位上氨基酰－tRNA的α－氨基结合形成肽键。

（3）转位：核糖体沿mRNA　5′→3′方向移动一个密码子的距离。于是A位上的肽酰－tRNA相对位移到P位，A位留空并对应于下一个密码子。原来P位上的tRNA从核糖体上脱落。

图10－13　肽链的延长

3.肽链合成的终止　当mRNA序列上的终止密码子在核糖体A位出现时，任何氨基酰－tRNA都不能进位。终止因子使转肽酶变构而具备水解酶的活性，使P位上肽酰－tRNA的酯键水解，释放出合成的肽链（图10－14）。mRNA、tRNA及终止因子从核糖体上脱落，核糖体大、小亚基分离，进入下一起始过程。

图10－14　肽链合成的终止

以上是单个核糖体循环。实际上细胞内1条mRNA模板链可附着10～100个核糖体，称为多聚核糖体（图10－15）。这些核糖体依次结合起始密码子，并沿5′→3′方向读码移动，同时进行多条相同多肽链的合成。多聚核糖体的形成可以使蛋白质的生物合成高速度、高效率进行。

新生多肽链不具备蛋白质的生物学活性，必须经过复杂的加工、修饰才能转变为具有天然构象的功能蛋白质。

图10－15　多聚核糖体