第十五章蛋白質(zhì)的合成

1、第十五章蛋白質(zhì)的合成2 錯(cuò)誤!未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。對(duì)于終產(chǎn)物為 RNA 的基因，只要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后的處理， 就完成了基因表達(dá)的全過(guò)程。 而對(duì)于終產(chǎn)物是蛋白質(zhì)的基因，還必須將 mRNA 翻譯成蛋白質(zhì)。因此，蛋白質(zhì)是基因表達(dá)的最終產(chǎn)物（基因表達(dá)的最終產(chǎn)物還包括tRNA 、rRNA 及其他RNA ），蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程實(shí)質(zhì)上也是基因表達(dá)的一個(gè)過(guò)程， 它包括轉(zhuǎn)錄和翻譯。 從化學(xué) 的角度講，蛋白質(zhì)的合成就是 20 種基酸按照特定地順序聚合成多肽并按照一定的折疊機(jī)制折 疊成最終的活性構(gòu)象狀態(tài)。那么，我們要問(wèn)，在生物體內(nèi)是誰(shuí)直接決定著蛋白質(zhì)合成的氨基 酸順序從而最終主宰了它的高級(jí)結(jié)構(gòu)和

2、功能的呢？ mRNA 。根據(jù)中心法則， DNA 特定的堿基次序 A、T、G、C 就象一串密碼（稱為遺傳密碼） ，首 先經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄作用， DNA 的 A、T、G、C 堿基序列嚴(yán)格按照堿基配對(duì)原則被復(fù)制成 mRNA 的 A 、U、G、C 序列，于是 mRNA 就直接充當(dāng)了蛋白質(zhì)合成的模板， mRNA 的 A 、U、G、 C 序列被轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)的氨基酸序列，這種轉(zhuǎn)變是一個(gè)質(zhì)的飛躍，稱為翻譯，就好象把一種語(yǔ) 言（堿基序列）翻譯成另一種語(yǔ)言（氨基酸序列） 。那么在翻譯過(guò)程中就有兩個(gè)關(guān)鍵性地問(wèn)題： （1）遺傳密碼（堿基序列）到底是怎樣決定 氨基酸序列的呢？也就是說(shuō)什么樣的堿基序列決定什么樣的氨基酸序列呢？（

3、 2）通過(guò)什么樣的方式或機(jī)制實(shí)現(xiàn)堿基序列到氨基酸序列的轉(zhuǎn)變？因?yàn)榘被岵荒芘c堿基配對(duì)，因此一個(gè)堿 基序列顯然不能象轉(zhuǎn)錄一樣簡(jiǎn)單地直接轉(zhuǎn)換成氨基酸序列，而必須通過(guò)一種中間分子（又稱 接頭分子）的媒介作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且這種接頭分子要能同時(shí)識(shí)別堿基序列和它所決定的氨基 酸序列。這種接頭就是 tRNA 分子。需要指出的是蛋白質(zhì)的合成是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，包括翻譯、翻譯后加工和定向輸送以及 正確折疊，而且到現(xiàn)在為止，其中的許多重要方面仍在研究之中。真核生物蛋白質(zhì)的合成，需要 300 多種生物大分子協(xié)同工作：核糖體 RNA 及結(jié)合蛋白、 各種酶、各種 tRNA 、加工修飾酶等。蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所：標(biāo)記各種 a.a

4、注入大鼠體內(nèi)，在不同時(shí)間取出肝臟，勻漿，離心分 離各種亞細(xì)胞器，分析放射性蛋白的分布，證實(shí)蛋白質(zhì)的合成是在核糖體上進(jìn)行的。首先認(rèn)識(shí)一下mRNA、遺傳密碼、和核糖體，然后再深入學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)合成的細(xì)節(jié)過(guò)程。第一節(jié) mRNAmRNA的概念首先是由F.Jacob和J.Monod1965年提出來(lái)的.因?yàn)楫?dāng)時(shí)已經(jīng)知道編碼蛋 白質(zhì)的遺傳信息載體DNA是在細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)的合成是在細(xì)胞質(zhì)中，于是就推測(cè)，應(yīng) 該有一種中間信使在細(xì)胞核中合成后攜帶上遺傳信息進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，后來(lái) 經(jīng)過(guò)眾多科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了除rRNA和tRNA之外的第三種RNA,它起著這種遺傳信息傳 送的功能 , 稱為信使 RNA（m

5、RNA） 。 mRNA 的半衰期很短 ,很不穩(wěn)定 ,一旦完成其使命后很快就3錯(cuò)誤!未找到引用源。錯(cuò)誤!未找到引用源。被水解掉。原核生物和真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)差異教大，尤其是在5'端。一、原核生物mRNA的結(jié)構(gòu)（1）5'端SD序列P404-P405在起始密碼子AUG上游9-13個(gè)核苷酸處，有一段可與核糖體 16S rRNA配對(duì)結(jié)合的、 富含嘌呤的3-9個(gè)核苷酸的共同序列，一般為 AGGA，此序列稱SD序列。它與核糖體小亞 基內(nèi)16S rRNA的3'端一段富含嘧啶的序列 GAUCACCUCCUUA-OH （暫稱反SD序列）互 補(bǔ)，形成氫鍵。使得結(jié)合于 30S亞基上的起始t

6、RNA能正確地定位于mRNA的起始密碼子 AUG。（2）原核mRNA分子，許多是多順?lè)醋印＾D(zhuǎn)譯時(shí)，各個(gè)基因都有自己的 SD序列、起始密碼子、終止密碼子，分別控制其合成的 起始與終止，也就是說(shuō)，每個(gè)基因的翻譯都是相對(duì)獨(dú)立的。如E.coli，個(gè)7000b的mRNA編碼5種與Trp合成有關(guān)的酶二、真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)（1）真核生物mRNA5端均具有m7GpppN帽子結(jié)構(gòu)，無(wú)SD序列。帽子結(jié)構(gòu)具有增強(qiáng)翻譯效率的作用。若起始 AUG與帽子結(jié)構(gòu)間的距離太近（小于12個(gè) 核苷酸），就不能有效利用這個(gè) AUG，會(huì)從下游適當(dāng)?shù)腁UG起始翻譯。當(dāng)距離在17-80個(gè)核 苷酸之間時(shí)，離體翻譯效率與距離成正比。（2）

7、真核生物mRNA通常是單順?lè)醋?。真核mRNA具有“第一 AUG規(guī)律”，即當(dāng)5'端具有數(shù)個(gè)AUG時(shí)，其中只有一個(gè)AUG 為主要開(kāi)放閱讀框架的翻譯起點(diǎn)。起始 AUG具有二個(gè)特點(diǎn)：（1）AUG上游的-3經(jīng)常是嘌呤，尤其是 A。（2）緊跟AUG的+4常常是Go起始AUG鄰近序列中，以ANNAUGGN的頻率最咼。若-3不是A，則+4必須是G。無(wú) 此規(guī)律的AUG，貝U無(wú)起始功能。有關(guān)mRNA發(fā)現(xiàn)及其證實(shí)的細(xì)節(jié)看書(shū)P391.4 錯(cuò)誤!未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源第二節(jié) 遺傳密碼我們已經(jīng)知道 ,多肽上氨基酸的排列次序最終是由 DNA 上核苷酸的排列次序決定的，而 直接決定多肽上氨基酸次序的是

8、mRNA 上的核苷酸的排列次序 ,不論是 DNA 還是 mRNA 都 是由 4 種核苷酸構(gòu)成，而組成多肽的氨基酸有 20 種,顯然 ,必須是幾個(gè)核苷酸的組合編碼一個(gè) 氨基酸才能應(yīng)付局面 .用數(shù)學(xué)方法很容易算出 ,如果每 2 個(gè)核苷酸編碼 1 個(gè)氨基酸 ,那么 4 種核 苷酸只有 16 中編碼方式，顯然不行 ,如果每 3 個(gè)核苷酸編碼 1 個(gè)氨基酸 ,則有 64 種編碼方式 , 很理想 ,如果 4 對(duì) 1 則有 256 種,太沒(méi)必要也太復(fù)雜了 ,時(shí)刻記住生物體是一個(gè)最理想的體系 .而 且科學(xué)家們用生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)是 3 個(gè)堿基編碼 1 個(gè)氨基酸 ,稱為三聯(lián)體密碼或密碼子。 那么讓我們看一下遺

9、傳密碼是如何破譯的。一、 遺傳密碼的破譯在遺傳密碼的破譯中 ,美國(guó)科學(xué)家 等人做出了重要貢獻(xiàn) ,并于 1968 年獲得 了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) .早在1961年，等人在大腸桿菌的無(wú)細(xì)胞體系中外加 poly（U）模板、20種 標(biāo)記的氨基酸，經(jīng)保溫后得到了多聚phe-phe-phe于是推測(cè)UUU編碼phe。利用同樣的方法 得到 CCC 編碼 pro，GGG 編碼 gly，AAA 編碼 lys。如果利用poly（UC），則得到多聚Ser-Leu-Ser-Leu,推測(cè)UCU編碼Ser, CUC編碼Leu, 因?yàn)閜oly（ UC）有兩種讀碼方式：UCU CUC和CUCUCU采用這種方式，到 1965年就全部

10、破譯了 64 組密碼子，見(jiàn)表 P394。二、 遺傳密碼的特點(diǎn)在 64 個(gè)密碼子中有 61 個(gè)編碼氨基酸， 3 個(gè)不編碼任何氨基酸而起肽鏈合成的終止作用， 稱為終止密碼子，它們是 UAG、UAA、UGA，密碼子AUG （編碼Met）又稱起始密碼子。密碼子： mRNA 上由三個(gè)相鄰的核苷酸組成一個(gè)密碼子，代表肽鏈合成中的某種氨基酸 或合成的起始與終止信號(hào)。（ 1）方向性：從 mRNA 的 5'到 3'（ 2）連讀性編碼一個(gè)肽鏈的所有密碼子是一個(gè)接著一個(gè)地線形排列， 密碼子之間既不重疊也不間隔， 從起始密碼子到終止密碼子構(gòu)成一個(gè)完整的讀碼框架（不包括終止子） ，又稱開(kāi)放閱讀框架 （O

11、RF）。那么如果在閱讀框中插入或刪除一個(gè)堿基就會(huì)使其后的讀碼發(fā)生移位性錯(cuò)誤（稱為移碼）。5 錯(cuò)誤!未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源需要指出的是，兩個(gè)基因之間或兩個(gè) ORF 之間可能會(huì)互相部分重疊（共享部分序列） 。（3）簡(jiǎn)并性幾種密碼子編碼一種氨基酸的現(xiàn)象稱為密碼子的簡(jiǎn)并性。如GGN（ GGA 、GGU、GGG、GGC）都編碼Gly，那么這4種密碼子就稱為Gly的簡(jiǎn)并密碼。只有Met和Trp沒(méi)有簡(jiǎn)并密 碼。一般情況下密碼子的簡(jiǎn)并性只涉及第三位堿基。問(wèn)題：簡(jiǎn)并性的生物學(xué)意義？A、可以降低由于遺傳密碼突變?cè)斐傻臑?zāi)難性后果 試想，如果每種氨基酸只有一個(gè)密碼子，那么剩下的 44 個(gè)密碼子都了終止子

12、，如果一旦哪個(gè)氨基酸的密碼子發(fā)生了單堿基的點(diǎn)突變，那么極有可能造成肽鏈合成的過(guò)早終止。如 GUU 編碼 Ala ，由于簡(jiǎn)并性的存在，不論第三位的 U 變成什么，都仍然編碼 AlaB、可以使DNA上的堿基組成有較達(dá)的變化余地，而仍然保持多肽上氨基酸序列不變 （意思基本同上）。（ 4）搖擺性密碼子中第三位堿基與反密碼子第一位堿基的配對(duì)有時(shí)不一定完全遵循A-U 、 G-C的原則，也就是說(shuō)密碼子的堿基配對(duì)只有第一、二位是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模谌粐?yán)謹(jǐn)度低，Crick 把這種情況稱為搖擺性，有人也稱擺動(dòng)配對(duì)或不穩(wěn)定配對(duì)。顯然，密碼子的第三位和反密碼子的 第一位是搖擺位點(diǎn)。具體說(shuō)來(lái)，反密碼子第一位的 G可以與密碼子第

13、三位的C、U配對(duì)，U可以與A、G配 對(duì)，另外反密碼子中還經(jīng)常出現(xiàn)罕見(jiàn)的I，可以和密碼子的U、C、A配對(duì)，這使得該類反密 碼子的閱讀能力更強(qiáng)。見(jiàn)表 P396問(wèn)題：細(xì)胞內(nèi)有幾種 tRNA？ 當(dāng)遺傳密碼破譯后，由于有 61 個(gè)密碼子編碼氨基酸，于是人們預(yù)測(cè)細(xì)胞內(nèi)有 61種，但 事實(shí)上絕大多數(shù)細(xì)胞內(nèi)只有 50種左右， Crick 也正是在這種情況下提出了搖擺假說(shuō)并合理解 釋了這種情況。根據(jù)搖擺性和61個(gè)密碼子，經(jīng)過(guò)仔細(xì)計(jì)算，要翻譯 61個(gè)密碼子至少需要31種tRNA， 外加1個(gè)起始tRNA，共需32種。但是，在葉綠體和線粒體內(nèi)，由于基因組很小用到的密碼 子少，那么，葉綠體內(nèi)就有 30種左右tRNAs，

14、線粒體只有24種。（5）通用性：密碼子在不同物種間幾乎是完全通用的。 目前只發(fā)現(xiàn)線粒體和葉綠體內(nèi)有列外情況，這也是如火如荼的轉(zhuǎn)基因的前提。但要注意的是不同生物往往偏愛(ài)某一種密碼子6 錯(cuò)誤!未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。第三節(jié) 核糖體核糖體又稱核蛋白體，它是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所：標(biāo)記各種 a.a,注入大鼠體內(nèi)，在不同時(shí) 間取出肝臟，勻漿，離心分離各種亞細(xì)胞器，分析放射性蛋白的分布，證實(shí)蛋白質(zhì)的合成是 在核糖體上進(jìn)行的。對(duì)于真核細(xì)胞來(lái)說(shuō)，核糖體按其在細(xì)胞質(zhì)中的位置分為游離核糖體（合 成細(xì)胞質(zhì)蛋白）和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體（合成分泌蛋白和細(xì)胞器蛋白） 。不論原核細(xì)胞還是真核細(xì)胞，一條 mRNA 可以被同時(shí)

15、幾個(gè)核糖體閱讀， 把同時(shí)結(jié)合并翻 譯同一條 mRNA 的多個(gè)核糖體稱為多核糖體。一、核糖體的結(jié)構(gòu)與組成核糖體是由核糖核酸（稱為核糖體核酸，rRNA）和幾十種蛋白質(zhì)分子（核糖體蛋白）組 成的一個(gè)巨大的復(fù)合體。不同類型生物中核糖體的結(jié)構(gòu)高度保守，盡管其 rRNA 和核糖體蛋 白的一級(jí)結(jié)構(gòu)有所不同，但其三級(jí)結(jié)構(gòu)卻驚人的相似。核糖體的大亞基上有兩個(gè)重要的位點(diǎn)： P位點(diǎn)是結(jié)合肽酰tRNA的肽?；奈稽c(diǎn)，A位 點(diǎn)是結(jié)合氨酰 tRNA 的氨酰基的位點(diǎn)。每個(gè)核糖體是由大小兩個(gè)亞基組成，每個(gè)亞基都有自己不同的 rRNA 和蛋白質(zhì)分子，表P307二、rRNA 與核糖體蛋白的結(jié)構(gòu)與功能（一 ）、 rRNA 的結(jié)構(gòu)與

16、功能結(jié)構(gòu) ：有大量的莖環(huán)（發(fā)夾）結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可能是核糖體的鋼筋骨架。功能：（ 1）蛋白質(zhì)合成的施工平臺(tái)（骨架）（2）催化肽鍵形成的轉(zhuǎn)移酶活性存在于 23SrRNA上有人小心的去掉細(xì)菌核糖體的蛋白質(zhì)組分，保持 rRNA 的相對(duì)完整性，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的合 成仍可進(jìn)行。（ 3）參與 tRNA 與 mRNA 的結(jié)合可能的情況是： mRNA 先識(shí)別 rRNA 的特定序列并結(jié)合固定下來(lái) ,然后 tRNA 再識(shí)別并固 定到 rRNA 特定的部位，其反密碼子才與 mRNA 密碼子配對(duì)。已經(jīng)知道 16SrRNA 上有一段 序列與原核 mRNA 上的 SD 序列相結(jié)合。4）在大小亞基的聚合中起重要作用7 錯(cuò)誤!未

17、找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。（5）在翻譯的校正和翻譯的調(diào)控方面有重要功能（如可結(jié)合調(diào)控因子）總的來(lái)說(shuō)， RNA 分子似乎是整個(gè)核糖體的活躍的活性中心。（二）、 核糖體蛋白的結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)： 大多數(shù)核糖體蛋白呈纖維狀（可能起骨架作用） ，少數(shù)呈球狀（可能起生物功能） 。功能：（1）維持核糖體的結(jié)構(gòu)（2）新發(fā)現(xiàn)：一些核糖體蛋白具有 DNA 結(jié)（ Heilix turnHeilix 模塊）；還有些真核核糖 體蛋白具有 DNA 修復(fù)功能問(wèn)題：既然蛋白質(zhì)是在核糖體中合成的，那么第一個(gè)核糖體中的蛋白組分又是怎樣合成的？第 一個(gè)核糖體又是怎樣出現(xiàn)的？先有 DNA 還是先有蛋白質(zhì)？大多數(shù)科學(xué)家越來(lái)越支

18、持 RNA 起源論，既然核糖體中既有蛋白質(zhì)又有 RNA ，那么徹底 搞清楚核糖體的結(jié)構(gòu)與功能及其起源也許會(huì)弄清生命的起源和演化。RNA 起源論：第一個(gè)生活細(xì)胞里出現(xiàn)的是 RNA 分子，他同時(shí)具有信息儲(chǔ)藏和生物演化的雙重特性， 也 就是說(shuō)既可以在一定程度上復(fù)制自己，又可以催化一些最初的生化反應(yīng)，后來(lái)，隨著活細(xì)胞 的進(jìn)化， DNA 逐漸出現(xiàn)并成為更為穩(wěn)定的遺傳信息儲(chǔ)存分子。第四節(jié) 蛋白質(zhì)合成的機(jī)理真核生物和原核生物在蛋白質(zhì)合成方面有許多共同之處，因此，我們先學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)合成 的一般過(guò)程，然后分別看一下原核和真核蛋白質(zhì)合成的具體過(guò)程。游離氨基酸在摻入肽鏈以前必須活化以獲得額外的能量，每一種游離氨基酸首

19、須在專一 的氨酰 tRNA 合成酶的幫助下與專一的 tRNA 相連（有人稱裝載， LOAD ），然后由 tRNA 負(fù) 責(zé)將它帶到核糖體上的特定位點(diǎn)（ A 位點(diǎn)上）并添加到正在合成的肽鏈 C 末端，這種從游離 氨基酸到形成氨酰 tRNA 的過(guò)程既是氨基酸的活化過(guò)程，也是肽鏈每合成一步或延伸一步的 必經(jīng)準(zhǔn)備階段。下邊我們先看一下這個(gè)過(guò)程是怎樣完成的？一、 氨酰 tRNA 合成酶：氨基酸的活化和氨酰 tRNA 的合成基酸的活化和氨酰 tRNA 的合成是蛋白質(zhì)生物合成的第一步， 由氨酰 tRNA 合成酶催化。氨酰 tRNA 合成酶既能識(shí)別氨基酸，又能識(shí)別 tRNA8錯(cuò)誤!未找到引用源。錯(cuò)誤!未找到引用

20、源。（一）、活化在Mg2+的存在下，氨酰tRNA合成酶首先識(shí)別并結(jié)合專一的配體氨基酸，然后氨基酸的 羧基與細(xì)胞環(huán)境中的ATP發(fā)生反應(yīng)形成一個(gè)酸酐型的高能復(fù)合物（氨酰 AMP中間復(fù)合物）。 該中間復(fù)合物暫時(shí)結(jié)合在酶上。酶 /氨基酸+ ATP氨酰AMP-酶 + PPI（二 ）、連接由于氨酰tRNA合成酶上還存在專一的tRNA識(shí)別位點(diǎn)，因此特定的游離tRNA就會(huì)識(shí) 別并結(jié)合到氨酰AMP-酶復(fù)合物的活性部位，此時(shí)氨基酸就會(huì)被轉(zhuǎn)移到tRNA的3端，其羧基 與tRNA 3端的自由-OH形成氨酰酯鍵，從而形成氨酰tRNA，這也是一個(gè)高能化合物，其能 量足以形成肽鍵。由于氨酰tRNA能量低于氨酰AMP，所以這

21、一過(guò)程是可以自發(fā)的。氨酰 AMP-酶 tRNA-r氨酰 tRNA + AMP + 酶氨基酸一旦與tRNA形成氨酰tRNA后進(jìn)一步的去向就由tRNA來(lái)決定了，tRNA憑借自 身的反密碼子與mRNA上的密碼子相識(shí)別，從而把所攜帶的氨基酸送到肽鏈的 一定位置上。 每一個(gè)密碼子對(duì)應(yīng)的肽鏈位置上都能摻入正確的氨基酸。結(jié)論：（1）氨基酸的活化和氨酰tRNA的合成是蛋白質(zhì)生物合成的第一步，每一種氨基酸在被 摻入肽鏈之前都首先被活化和連接在專一 tRNA上，活化和連接都發(fā)生在氨基酸的羧基上。（2）載體tRNA憑借自身的反密碼子與 mRNA上的密碼子相識(shí)別而把所攜帶的氨基酸 送到肽鏈的一定位置上（3） 遺傳信息

22、是通過(guò)mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子間堿基配對(duì)作用翻譯出 來(lái)的。氨酰tRNA合成酶：每一種氨基酸都有至少一種專一的氨酰tRNA合成酶，它即能識(shí)別氨基酸，又能識(shí)別tRNA，從而把特定的氨基酸連到對(duì)應(yīng)的tRNA上，有人也把氨酰tRNA合成酶的雙向識(shí)別功 能稱為第二遺傳密碼。不同的氨酰tRNA合成酶在分子量、氨基酸序列、亞基組成上差異較大。它是如何識(shí)別氨基酸的呢？仍不甚清楚。一些氨基酸由于結(jié)構(gòu)上的顯著特征容易識(shí)別如大小不同（Trp與Gly），帶正負(fù)電荷（lys,asp）,而一些氨基酸結(jié)構(gòu)極其相似，如Ile與Vai僅差一個(gè)甲基。盡 管如此tRNAIle合成酶也能正確識(shí)別，但有時(shí)也能錯(cuò)誤的形成

23、 Vai -RNAIle，但是每一種氨酰-tRNA合成酶都有一個(gè)校正位點(diǎn)，由于大小原因，只有Vai -RNAIle才能結(jié)合到校正位點(diǎn)，然 后合成酶將Vai又從tRNAIle上將其水解下來(lái)。氨酰-tRNA合成酶還能正確的識(shí)別和結(jié)合tRNA，對(duì)于一些酶來(lái)說(shuō)，tRNA上的反密碼子 是其識(shí)別特征，此外，tRNA上的受體莖環(huán)（acceptor stem）也是識(shí)別特征。tRNA分子的突變與校正基因可以說(shuō)tRNA是一個(gè)萬(wàn)能接頭：（1）對(duì)氨酰-tRNA合成酶的識(shí)別位點(diǎn)（接頭合成酶）（2）3端-CCA上的氨基酸運(yùn)載位點(diǎn)（接頭氨基酸，裝載）（3）對(duì)核糖體的識(shí)別位點(diǎn)（將氨基酸運(yùn)送到目的地）（4）反密碼子位點(diǎn)（接頭

24、MRNA，驗(yàn)貨并卸載）同復(fù)突變：突變型生物有時(shí)重所獲得其原有的性狀，這是通過(guò)突變型遺傳物質(zhì)的化學(xué)變 化而發(fā)生的。這種變化使遺傳物質(zhì)恢復(fù)到有功能的狀態(tài)，重所獲得原有的表型，這種過(guò)程稱 為回復(fù)，被回復(fù)的生物稱為回復(fù)子?；貜?fù)突變的原因很多，其中有一種回復(fù)突變是由其在基因上發(fā)生一個(gè)突變引起的，這稱 為基因校正突變。大多數(shù)較正突變發(fā)生在 tRNA基因上。舉例：基因間校正突變圖當(dāng)有某種tRNA突變分子出現(xiàn)時(shí)，必定還有可以識(shí)別正常密碼子的該種tRNA存在。二、蛋白質(zhì)合成的一般過(guò)程蛋白質(zhì)合成的一般過(guò)程如 圖18.3，可以分為三個(gè)階段：起始、延伸、終止，分別由不同的起始因子、延伸因子和終止因子 （釋放因子）參與

25、。（一）、翻譯起始（1）小亞基與 mRNA結(jié)合（2）起始氨酰tRNA進(jìn)入P位點(diǎn)，它的反密碼子與 mRNA上的起始密碼子AUG堿基配 對(duì)。（3）大亞基與小亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物。（二 ）、延伸方向：mRNA 5 3/新生肽：N/ C/（1） 就位：第二個(gè)氨酰tRNA通過(guò)密碼子一反密碼子的配對(duì)作用進(jìn)入核糖體的 A位點(diǎn)（氨 基位點(diǎn)）。（2） 轉(zhuǎn)肽：在大亞基上肽酰轉(zhuǎn)移酶（peptidyl transferase的作用下，A位點(diǎn)氨基酸的 A-氨基親核攻擊P位點(diǎn)氨基酸的羧基基團(tuán)并形成肽鍵，結(jié)果兩個(gè)氨基酸均連到了 A位點(diǎn)的 tRNA上，該過(guò)程稱為轉(zhuǎn)肽作用（transpeptidation），此時(shí)，P位點(diǎn)上卸

26、載的tRNA從核糖體上 離開(kāi)。（3）移位（translocation,也可稱轉(zhuǎn)位）：核糖體沿著mRNA移動(dòng)1個(gè)密碼子位置，攜帶 肽鏈的tRNA轉(zhuǎn)位到P位點(diǎn)，A位點(diǎn)空出以便接納下一個(gè)氨基酸。（三）、終止由于終止密碼子不能結(jié)合任何氨酰tRNA，于是肽鏈合成的終止因子（又稱釋放因子）識(shí) 別并結(jié)合到終止密碼子上，接著肽轉(zhuǎn)移酶的酯化酶功能轉(zhuǎn)變成水解功能，將肽鏈從P位點(diǎn)tRNA上水解掉，核糖體釋放掉 mRNA并解體成大小亞基，翻譯結(jié)束。在翻譯過(guò)程中除了核糖體大小亞基、mRNA和氨酰tRNA夕卜，還需要GTP和許多蛋白輔助因子。這些輔助因子有的起催化作用，有的起改變和穩(wěn)定構(gòu)象作用。（四）、翻譯后加工不論原核

27、生物還是真核生物，翻譯完成后，一些肽鏈能直接折疊成最終的活性形式，不 需要加工修飾，然而經(jīng)常的情況是新生肽鏈需要加工修飾（稱為翻譯后加工或修飾）包括：（1）切除部分肽段（蛋白酶）、（2）在特定氨基酸殘基的側(cè)鏈上添加一些基團(tuán)（共價(jià)修飾）、（3）插入輔因子，還有些單肽要聚合成多亞基蛋白。翻譯后加工有兩方面目的：（1）功能需要（2）定向轉(zhuǎn)運(yùn)的需要（這在真核生物中尤為復(fù)雜，合成的蛋白要定向運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)、質(zhì)膜、各種細(xì)胞器如葉綠體、線粒體、溶酶體、過(guò)氧化物酶體等）。盡管原核生物與真核生物在蛋白質(zhì)合成方面有許多相似之處，但也存在差異，這些差異 正是一些抗生素治療和研究應(yīng)用的基礎(chǔ)。見(jiàn)表18.2表18.2蛋白質(zhì)

28、合成的選擇性抗生素抑制劑抗生素作用氯霉素與50S亞基結(jié)合，抑制原核肽轉(zhuǎn)移酶cycloheximide抑制真核肽轉(zhuǎn)移酶活性Erythromyci n抑制原核肽鏈延伸鏈霉素、卡那霉素結(jié)合到原核30S亞基上引起讀媽錯(cuò)誤，導(dǎo)致合成的多肽連一級(jí) 結(jié)構(gòu)改變Tetracycli ne與30S亞基結(jié)合，干擾氨酰tRNA的結(jié)合三、原核生物的蛋白質(zhì)合成原核生物（大腸桿菌）每秒鐘可翻譯 20個(gè)氨基酸，比真核生物快得多，而真核生物每分鐘才大約50個(gè)氨基酸（一）、翻譯起始（圖 18.5）翻譯是從形成起始復(fù)合物開(kāi)始的，在原核生物中該過(guò)程需要三個(gè)起始因子參與：IFi, IF2, 和IF3。（IFi的功能尚不清楚）。（1）I

29、F3首先結(jié)合在30S亞基上，防止它過(guò)早地與 50S亞基結(jié)合。（2）mRNA結(jié)合到30S亞基上。原核mRNA上在距起始密碼子上游約10bp處有一段很短的（約10bp）富含嘌呤的區(qū)域 稱為SD序列，它能與30S亞基上的16S rRNA 3端的一段互補(bǔ)序列（不妨稱反 SD序列）配 對(duì)結(jié)合，mRNA正是通過(guò)其SD序列與16S rRNA的配對(duì)結(jié)合而使它處于核糖體上的恰當(dāng)?shù)?位置，并使起始密碼子 AUG處于P位點(diǎn)。SD序列與16S rRNA的配對(duì)還為識(shí)別起始密碼子 和Met密碼子提供了一種機(jī)制。原核多順?lè)醋觤RNA上的每一個(gè)基因都有自己的SD序列、起始密碼子和終止密碼子， 每一個(gè)基因的翻譯都是相對(duì)獨(dú)立的。

30、（3）IF2、fMet-tRNAfmet 結(jié)合到 30S 亞基上IF2是一個(gè)GTP結(jié)合蛋白，它先與30S亞基結(jié)合并促使起始氨酰tRNA的密碼子與mRNA 上的AUG結(jié)合（P位點(diǎn)）。原核生物的起始氨酰tRNA是N 甲酰甲硫氨酰 tRNA（fMet-tRNA fmet ）。（4）50S大亞基結(jié)合到30S小亞基上，形成起始復(fù)合物。GTP水解成GDP釋放的能量引起30S亞基構(gòu)象變化，50S亞基結(jié)合到30S亞基上，同時(shí) IF2和IF3釋放。因此，原核生物肽鏈合成的起始復(fù)合體由 mRNA、70S核糖體、fMet-tRNA fMet組成。（二 ）、延伸肽鏈延伸分三步進(jìn)行：（1）新的氨酰tRNA進(jìn)入核糖體的A

31、位點(diǎn)；（2）肽鍵形成（轉(zhuǎn)肽）；12錯(cuò)誤!未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。（3）核糖體移位（轉(zhuǎn)位） 。這三步構(gòu)成了肽鏈延伸的一個(gè)循環(huán)。1、新氨酰 tRNA 入位圖 18.6首先，在進(jìn)入 A 位點(diǎn)之前，新氨酰 tRNA 必須與延伸因子 EFTU GTP 結(jié)合。延伸因 子EFTU是一個(gè)GTP結(jié)合蛋白，參與氨酰RNA的就位。氨酰RNA就位后，EF TU GTP 水解，EFTU GDP從核糖體上釋放下來(lái)，在第二個(gè)延伸因子EFTs幫助下EFTu GDP 釋放掉 GDP 并重新結(jié)合一分子 GTP 再生成 EFTuGTP。2、肽鍵形成（轉(zhuǎn)肽）肽鍵是在肽酰轉(zhuǎn)移酶催化下形成的，現(xiàn)在認(rèn)為肽酰轉(zhuǎn)移酶活性存在于

32、50S亞基23S rRNA 上。驅(qū)動(dòng)肽鍵形成的能量由P位點(diǎn)上的氨基酸與它的tRNA的高能肽酰酯鍵提供。新肽鍵形 成后 P 位點(diǎn)卸載的 tRNA 就離開(kāi)核糖體。3、核糖體移位。移位需要另一個(gè)GTP結(jié)合蛋白EFG （延伸因子G，又叫移位酶）的參與?，F(xiàn)在認(rèn)為， GTP水解成GDP時(shí)釋放出的能量促使核糖體構(gòu)象發(fā)生變化， 驅(qū)動(dòng)肽酰tRNA從A位點(diǎn)移動(dòng)到 P位點(diǎn)?？障碌腁位點(diǎn)等待接納下一個(gè)氨酰tRNA 。EFTu :機(jī)動(dòng)蛋白（motor protein）多亞基的復(fù)合體（如核糖體）就象一個(gè)生化機(jī)器。它由幾個(gè)相互作用的工作部件組成。 機(jī)械性的工作是力與距離的產(chǎn)物。每一個(gè)生化機(jī)器的設(shè)計(jì)都能非常準(zhǔn)確地保證所施用的

33、力的 量、所產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的量與方向，最后完成一項(xiàng)特定的工作。其中的力通常由核苷酸結(jié)合蛋白提 供，稱為NTPae,實(shí)質(zhì)上是機(jī)動(dòng)蛋白（ motor protein，或稱機(jī)械化學(xué)轉(zhuǎn)換器 mechanochemical transducers ）因?yàn)镹TP （ATP和GTP）的水解所造成的它自身構(gòu)象的變化 驅(qū)動(dòng)了相連分子的構(gòu)象向所需的方向轉(zhuǎn)變。 這種 NTP 水解驅(qū)動(dòng)的構(gòu)象變化主要定位于一個(gè)固 定化的結(jié)構(gòu)單元（稱為開(kāi)關(guān)）。EFTu就是一個(gè)廣泛研究的GTP結(jié)合機(jī)動(dòng)蛋白。EFTu有三個(gè)結(jié)構(gòu)域（domain），域1含有一個(gè)GTP結(jié)合位點(diǎn)和二個(gè)開(kāi)關(guān)區(qū)，域2通 過(guò)一個(gè)柔軟的肽段與域1相連。在結(jié)合 GTP的活性狀態(tài)下

34、（EF-Tu-GTP），EF-TU有一個(gè) aa-tRNA結(jié)合位點(diǎn)。aa-tRNA與EF-Tu-GTP結(jié)合后的整個(gè)結(jié)構(gòu)稱為三元復(fù)合體。EF-Tu的三個(gè)域都參與tRNA的結(jié)合。域3的幾個(gè)氨基酸殘基與 tRNA的T©C環(huán)相互作 用。aa-tRNA的反密碼子從三元復(fù)合物上突出來(lái)，以便與mRNA的密碼子相互作用。在蛋白質(zhì)合成時(shí)，EF-Tu-GDP （非活性狀態(tài)）與EF-Ts相互作用釋放出GDP，隨后域1 的 GTP 結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合一分子 GTP 并改變域1的兩個(gè)開(kāi)關(guān)區(qū)的構(gòu)象， 結(jié)果使域1與域2靠近， 形成1個(gè)aa tRNA結(jié)合縫（bin di ng cleft ）。一旦一個(gè)aa-tRNA結(jié)合到該

35、裂縫中，三元復(fù)合物 就進(jìn)入核糖體，aa-tRNA的反密碼子與A位點(diǎn)上 mRNA D的密碼子可逆結(jié)合，核糖體構(gòu)象13錯(cuò)誤!未找到引用源。錯(cuò)誤!未找到引用源。的變化觸發(fā)EF-Tu的GTP結(jié)合位點(diǎn)的構(gòu)象變化，隨后GTP水解使域1與域2分開(kāi)，aa十RNA 被釋放下來(lái)，EF-TU-GDP離開(kāi)核糖體。（三）、終止當(dāng)終止密碼子（UAA, UAG ,UGA）進(jìn)入A位點(diǎn)時(shí)肽鏈合成就進(jìn)入終止期。原核生物有三 個(gè)釋放因子（RF-1, RF-2, RF-3）參與終止。RF1識(shí)別UAA和UAG , RF2識(shí)別UAA與UGA,RF3作用尚不清楚，可能促進(jìn) RFi與RF2 結(jié)合。這種識(shí)別過(guò)程需要GTP并改變了核糖體的構(gòu)象，

36、肽酰轉(zhuǎn)移酶的功能發(fā)生瞬時(shí)變化，轉(zhuǎn) 變成酯酶功能，將連接肽鏈與P位點(diǎn)tRNA的肽酰酯鍵水解開(kāi)，肽鏈從核糖體上釋放，mRNA 與tRNA解離，核糖體解體。原核生物蛋白質(zhì)合成中的能量計(jì)算（合成一個(gè)二肽）ATPA (GTP)高能鍵甲酰-甲硫氨酰-tRNA合成ATP-AMP2起始（IF-2）GTP-GDP1第二個(gè)a.a-tRNA合成ATP-AMPr 21第二個(gè)a.a-tRNA進(jìn)入核糖體（EF-TU）GTP-GDP1核糖體移位（EF-G）GTP-GDP1終止（？）GTP-GDP1合成二肽（形成一個(gè)肽鏈）需 8個(gè)高能鍵，其后每加一個(gè)a.a需4個(gè)高能鍵。例：合成200個(gè)a.a殘基的多肽8+198X4=8004

37、n=4X 200=800（真核：起始多1個(gè)ATP和1個(gè)GTP）（四）、原核生物的翻譯后加工一些新生肽鏈從核糖體上釋放下來(lái)后就直接折疊成最終的三維結(jié)構(gòu)。但多數(shù)情況下是新 生肽要經(jīng)過(guò)一系列的加工修飾，才具有功能。有關(guān)翻譯后加工修飾的許多信息都來(lái)自真核生 物中的研究，但是原核細(xì)胞中的多肽也要經(jīng)過(guò)幾種類型的共價(jià)修飾。1、切除加工包括去掉N端的甲酰甲硫氨酸和信號(hào)肽序列。信號(hào)肽（Signal peptide），也叫引導(dǎo)肽（leader peptide），是決定多肽最終去向的一段序列，通常較短，典型情況下位于N端。在細(xì)菌中的一個(gè)例子就是多肽要插入細(xì)胞質(zhì)膜必須借助信號(hào)肽序列。14錯(cuò)誤!未找到引用源。 錯(cuò)誤 !

38、未找到引用源。2、糖基化 盡管在原核生物中，絕大多數(shù)的復(fù)合糖是糖酯，但是，也有少量的糖蛋白的報(bào)道，例如 Halobacterium 細(xì)胞表面的糖蛋白，有關(guān)原核生物糖基化的機(jī)制及其功能都還不知道。3、甲基化 甲基轉(zhuǎn)移酶利用硫酰苷甲硫氨酸對(duì)特定蛋白進(jìn)行甲基化修飾。 在大腸桿菌和有關(guān)細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的一種甲基轉(zhuǎn)移酶能甲基化膜結(jié)合的化學(xué)受體蛋白的谷氨 酸殘基。這種甲基轉(zhuǎn)移酶和另外一種甲基酯酶催化的甲基化 /去甲基化過(guò)程在細(xì)菌趨化性的信 號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。4、磷酸化近年來(lái)， 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由蛋白激酶和蛋白磷酸化酶催化的蛋白質(zhì)磷酸化 /去磷酸化在原核生物 中十分普遍。磷酸化 /去磷酸化的意義還不太清楚。目前只知在細(xì)

39、菌趨化性和氮代謝調(diào)空中有 瞬間的磷酸化作用。（五）、 原核生物的翻譯調(diào)控蛋白質(zhì)的合成是一個(gè)非常耗能的過(guò)程。 每形成一個(gè)肽鍵要消耗 4個(gè)高能磷酸鍵（ tRNA 裝 載2個(gè)，aa-tRNA入位1個(gè)，移位1個(gè)）。在大腸桿菌中，用于合成的能量 90%都給了蛋白質(zhì) 合成。因此，其合成必然要受到嚴(yán)格的調(diào)控。在原核生物中，蛋白質(zhì)合成的調(diào)控多在轉(zhuǎn)錄的水平上（操縱子模型） ，有如下幾個(gè)原因： （ 1 ）轉(zhuǎn)錄與翻譯直接偶聯(lián)，轉(zhuǎn)錄后不久就開(kāi)始翻譯，圖 18.7（ 2）原核生物 mRNA 的半衰期很短，大約 13分鐘，隨著環(huán)境條件的改變，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn) 生的 mRNA 種類會(huì)迅速改變。大多數(shù) mRNA 被兩種核酸外切酶降解

40、： RNAaseII 和多核苷酸 磷酸化酶。除了轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制外， mRNA 翻譯速率也是調(diào)控位點(diǎn)。這種翻譯速率的調(diào)控大多是由于SD序列的差異造成翻譯起始效率的不同。因?yàn)?SD幫助識(shí)別AUG和啟動(dòng)翻譯的起始，因此 SD 序列的變化能影響翻譯的起始效率從而調(diào)控了 mRNA 的翻譯速率。乳糖操縱子的基因產(chǎn) 物有3個(gè)：伕半乳糖苷酶，半乳糖透過(guò)酶，半乳糖苷轉(zhuǎn)甲基酶，各個(gè)順?lè)醋樱椿蛑g） ， 常有一段非編碼的間隔區(qū)。不同間隔區(qū)的長(zhǎng)度變化，可以在 1-100 個(gè)之間，甚至可以重疊。 但是它們的翻譯量是不等的，硫代半乳糖苷轉(zhuǎn)甲基酶的量只有 禺半乳糖苷酶的1/5 （硫代半乳 糖苷酶的功能不清楚。乳糖發(fā)酵通常

41、都是在不能產(chǎn)生它的突變細(xì)胞中進(jìn)行的） 。15錯(cuò)誤!未找到引用源。錯(cuò)誤!未找到引用源乳糖將縱子產(chǎn)物Z基因產(chǎn)物：半乳糖苷酶1丫基因產(chǎn)物：半乳糖透性粉0.5A基因產(chǎn)物：半乳糖乙?；?.2除了 SD序列的差異外，原核生物還有一種調(diào)控機(jī)制：相對(duì)過(guò)剩的蛋白質(zhì)翻譯產(chǎn)物對(duì)自 身多順販子mRNA翻譯的負(fù)調(diào)控。也就是說(shuō)，多順販子 mRNA的其中一個(gè)產(chǎn)物相對(duì)過(guò)剩時(shí) 能抑制整個(gè)多順販子 mRNA的翻譯。圖 18.8原核核糖體的55種蛋白質(zhì)由20個(gè)操縱子編碼。細(xì)菌的良好生長(zhǎng)要求這些蛋白質(zhì)的合成 之間及其與rRNA的合成之間協(xié)調(diào)起來(lái)。例如 PL11操縱子編碼核糖體蛋白L1和L11,如果 L1相對(duì)過(guò)剩就會(huì)占用了可利用的

42、23SrRNA，結(jié)果抑制PLIImRNA的翻譯。在23SrRNA缺乏 的情況下，L1蛋白也會(huì)結(jié)合在PLIImRNA的5'端抑制自身操縱子的翻譯。結(jié)論：（1）原核生物蛋白質(zhì)的合成相對(duì)較快，它需要起始因子IF-1、IF-2、1-3，延伸因子EF-TU、 EF-TS、EF-G，釋放因子 RF-1、RF-2、RF-3 的參與。（2） 盡管原核生物基因的表達(dá)多在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行調(diào)控，但翻譯水平上的調(diào)控也時(shí)有發(fā) 生，包括SD序列對(duì)翻譯起始的調(diào)控和相對(duì)過(guò)剩的翻譯產(chǎn)物對(duì)自身多順?lè)醋觤RNA翻譯的負(fù) 調(diào)控。四、真核生物的蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成的研究最早是在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的（入氨酰tRNA合成酶和tRNA

43、的發(fā)現(xiàn)），但到60年代后注意力卻集中到了細(xì)菌。原因很簡(jiǎn)單，細(xì)菌細(xì)胞易于培養(yǎng)，細(xì)菌基因的 表達(dá)較簡(jiǎn)單也易于操作。進(jìn)入 70年代后，真核細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成又變成了研究的熱點(diǎn)。真核細(xì)胞的蛋白質(zhì)翻譯需要大量的蛋白因子，翻譯后加工和定向輸送比原核復(fù)雜得多。（一）、翻譯起始真核的翻譯起始比原核尤為復(fù)雜，原因如下：（1）真核mRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)更為多樣和復(fù)雜（2）真核mRNA是經(jīng)過(guò)多重加工的，它被轉(zhuǎn)錄后首先要經(jīng)過(guò)各種加工才能從細(xì)胞核進(jìn) 入細(xì)胞質(zhì)中，并形成各種各樣的二級(jí)結(jié)構(gòu)。一些 mRNA與幾種類型的蛋白質(zhì)結(jié)合在一起形成 一種復(fù)雜的顆粒狀，有時(shí)稱核糖核蛋白粒（ribo nucleoprotein particle

44、），在翻譯之前，它的二級(jí) 結(jié)構(gòu)必須改變，其中的蛋白質(zhì)必須被去掉。（3）核糖體需要掃描mRNA以尋找翻譯起始位點(diǎn)16錯(cuò)誤!未找到引用源。錯(cuò)誤 !未找到引用源。真核mRNA沒(méi)有SD序列來(lái)幫助識(shí)別翻譯起點(diǎn)，因此核糖體要掃描每一個(gè)mRNA。核糖體結(jié)合到 mRNA 的 5'端的帽子結(jié)構(gòu)并向 3'端移動(dòng)一尋找起始位點(diǎn)。這種掃描過(guò)程很復(fù)雜， 知之甚少，真核的翻譯起始用到的起始因子（elF）至少有9種，多數(shù)的功能仍需進(jìn)步研究。 翻譯起始物的形成過(guò)程如下：圖 18.9（1）40S小亞基-（elF-3）結(jié)合到（elF-2-GTP）-Met-tRNA i復(fù)合物上形成40S前起始復(fù)合物（ 40S pr

45、einitiation complex）這里， elF-2-GTP 介導(dǎo)了起始 tRNA 與 40S 小亞基的結(jié)合，然后 elF-2-GDP 通過(guò) elF-2B （鳥(niǎo)苷酸釋放蛋白）再生。此時(shí)，由于elF-3和40S小亞基相結(jié)合，eIF-6和60S大亞基相結(jié)合，所以小亞基暫時(shí)還 不能與大亞基相結(jié)合。（2）mRNA結(jié)合到40S前起始復(fù)合物上形成40S起始復(fù)合物。該過(guò)程需要 ATP，另外還需要一些起始因子（eIF-4A、elF-4B、elF-4F、eIF-1）。eIF-4F 結(jié)合在 mRNA5 '端的帽子結(jié)構(gòu)上，eIF-4A （一種 ATPase）和 eIF-4B （一種 helicase）

46、 改變 mRNA 的二級(jí)結(jié)構(gòu)。對(duì)真核起始因子的鑒定發(fā)現(xiàn)一些起始因子是更大因子的組成亞基， 如eIF-4E （也稱cap結(jié)合蛋白或CBP I ）就是由幾個(gè)eIF-4F亞基組成。（eIF-4F常稱為CBP II）（ 3）40S 起始復(fù)合物掃描 mRNA 尋找適當(dāng)?shù)钠鹗济艽a子（通常是 5'端附近的 AUG ）。（4）40S復(fù)合物與60S大亞基結(jié)合形成80S起始復(fù)合物。該過(guò)程另需1個(gè)GTP。此時(shí)，60S大亞基上的eIF-6已經(jīng)被釋放。在形成復(fù)合物過(guò)程中， 在 eIF-5 參與下， eIF-2-GTP 水解成 eIF-2-GDP。 eIF-2， eIF-3， eIF-4A， eIF-4B， eI

47、F-4F， eIF-1 從起始復(fù)合物上釋放。因此，真核生物肽鏈合成起始復(fù)合物由 mRNA、 80S 核糖體和 Met-tRNA iMet 組成。與原 核相比，真核起始多消耗了 1個(gè)ATP （形成40S起始復(fù)合物）、1個(gè)GTP （形成80S起始復(fù)合 物）。（二）、 延伸圖 18.10與原核類似，也可分為 aa-tRNA 的入位、轉(zhuǎn)肽、移位三步反應(yīng)。1、入位50kD的延伸因子eEF-1 aGTP與aa-tRNA結(jié)合，引導(dǎo)aa-tRNA進(jìn)入A位點(diǎn)，aa-tRNA的 反密碼子如果與 mRNA的密碼子正確配對(duì)后 eEF-1 a-GTP水解掉一個(gè)P，隨后eEF-1 aGDP 離開(kāi)核糖體，留下aa-tRNA

48、。在eEF-1 B、eEF-1 丫的幫助下，eEF-1 aGDP再生為eEF-1 aGTP。在真菌（如酵母）中，需要另一個(gè)延伸因子 eEF-3與eEF-1 a共同引導(dǎo)aa-tRNA的入位。2、肽鍵形成（轉(zhuǎn)肽）核糖體大亞基的肽酰轉(zhuǎn)移酶活性催化 A位點(diǎn)a氨基親核攻擊P位點(diǎn)的aa的羧基，在A 位點(diǎn)形成一個(gè)新的肽鍵。P位點(diǎn)上卸載的tRNA從核糖體上離開(kāi)3、移位移位需要一個(gè)100kD的延伸因子eEF-2-GTPo eEF-2-GTP結(jié)合在核糖體未知的位置上， GTP水解成釋放的能量使核糖體沿 mRNA移動(dòng)一個(gè)密碼子的位置，然后 eEF-2-GDP離開(kāi)核 糖體。（三）、終止真核細(xì)胞中有兩個(gè)釋放因子 eRF

49、-1和eRF-3 （GTP結(jié)合蛋白）介導(dǎo)終止。當(dāng)GTP結(jié)合到 eRF-3后它的GTPase活性就被激活，eRF-1和eRF-3-GTP形成一個(gè)復(fù)合物，當(dāng)UAG，UGA， UAA進(jìn)入A位點(diǎn)時(shí)，該復(fù)合物就結(jié)合到A位點(diǎn)上，接著GTP水解促使釋放因子離開(kāi)核糖體，mRNA被釋放，核糖體解體成大小亞基，新生肽在肽酰轉(zhuǎn)移酶催化下被釋放 真核生物蛋白質(zhì)合成中的能量計(jì)算（合成一個(gè)二肽）ATPA (GTP)高能鍵甲硫氨酰-tRNA合成ATP-AMP2起始（IF-2）2GTP-GDP ATP-ADP3第二個(gè)a.a-tRNA合成ATP-AMP2第二個(gè)a.a-tRNA進(jìn)入核糖體（eEF-1 a-GTP）GTP-GDP1

50、核糖體移位（eEF-2-GTP）GTP-GDP1終止(eRF-3-GTP)GTP-GDP1合成二肽（形成一個(gè)肽鏈）需10個(gè)高能鍵，其后每加一個(gè)a.a需4個(gè)高能鍵例：合成200個(gè)a.a殘基的多肽10+198X 4=802（4n+2） =4X 200+2=802（四）、真核生物的翻譯后加工許多新生肽要經(jīng)過(guò)一種或幾種共價(jià)鍵修飾，這種修飾可以在正延伸著的肽鏈中進(jìn)行。一 般情況下，翻譯后修飾一是為了功能上的需要，另一種情況是折疊成天然構(gòu)象的需要。包括:18錯(cuò)誤!未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。1、切除加工典型的情況包括切除N-端甲硫氨酸、信號(hào)肽序列和切除部分肽段將無(wú)活性的前體轉(zhuǎn)變成 活性形式。我們

51、知道，一些酶的前體（稱為前體酶 proenzyme,或酶原zymegen）只有切除特定的肽 段后才能從無(wú)活性形式轉(zhuǎn)變成活性形式。無(wú)活性的多肽前體稱為前體蛋白（ proprotein）圖 18.11是胰島素的翻譯后加工包含信號(hào)肽的胰島素前體稱為前胰島素原（pre-proinsulin），去掉信號(hào)肽的胰島素的前體 稱為胰島素原（proinsulin）,進(jìn)一步切除稱為C鏈的肽段后才能形成活性形式的胰島素（insulin）蛋白質(zhì)內(nèi)含子90 年代初，發(fā)現(xiàn)了兩類新的內(nèi)含子。一類是蛋白質(zhì)內(nèi)含子，其 DNA 序列與外顯子一起轉(zhuǎn)錄和翻譯，產(chǎn)生一條多肽鏈，然后 從肽鏈中切除與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的a.a序列，再把與外顯子對(duì)

52、應(yīng)的氨基酸序列連接起來(lái)，成為有功能的蛋白質(zhì)。另一類是翻譯內(nèi)含子， mRNA 中存在與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的核苷酸序列，在翻譯過(guò)程中這一序 列被“跳躍”過(guò)去，因此產(chǎn)生的多肽鏈不含有內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的氨基酸序列。2、糖基化 真核生物中糖基化修飾很普遍，但是糖基基團(tuán)的功能還不是十分清楚。通常情況下，分泌蛋白的寡糖鏈較復(fù)雜，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白含有較高的甘露糖。圖18.12是N-糖苷鍵型核心寡糖鏈的合成，它是在磷酸多萜醇上組裝成的（多萜醇存在于 所有細(xì)胞的細(xì)胞膜上，磷酸化多萜醇主要存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜） 。3、羥基化在結(jié)締組織的膠原蛋白和彈性蛋白中pro和lys是經(jīng)過(guò)羥基化的。此外，在乙酰膽堿酯酶（降解神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿）和補(bǔ)體系

53、統(tǒng)（參與免疫反應(yīng)的一系列血清蛋白）都發(fā)現(xiàn)有4-羥輔氨酸。位于粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（RER）上的三種氧化酶（脯氨酰 4羥化酶，prolyl-4-hydroxylase，脯 氨酰-3-羥化酶和賴氨酰羥化酶，lysylhydroxylase ）負(fù)責(zé)特定脯氨酸和賴氨酸殘基的羥化。脯 氨酰4羥化酶只羥化-Gly-x-pro-,脯氨酰-3-羥化酶羥化 Gly-pro-4-Hyp（ Hyp: hydroxyproline）， 賴氨酸羥化酶只作用于-Gly-X-lys-，膠原蛋的脯氨酸殘基和賴氨酸殘基羥化需要Vc，飲食中Vc 不足時(shí)就易患?jí)难Y（血管脆弱，傷口難愈） ，原因就是膠原纖維的結(jié)構(gòu)不力 （weak colla

54、gen fiber structure）。4、磷酸化蛋白磷酸化參與代謝調(diào)控和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及蛋白與蛋白之間的相互作用。例如， PDGF 受 體的酪氨酸殘基經(jīng)過(guò)自身磷酸化后才與細(xì)胞質(zhì)定位蛋白質(zhì)結(jié)合。19錯(cuò)誤!未找到引用源。 錯(cuò)誤!未找到引用源。5、親脂修飾蛋白質(zhì)親脂修飾后可以改變膜結(jié)合能力和特定的蛋白與蛋白之間的相互作用。最常見(jiàn)的 親脂修飾是?；彤愇於┗?。盡管豆蔻酸在真核細(xì)胞中很罕見(jiàn)，但是豆蔻?；瘏s是最常見(jiàn) 的酰化形式之一。N-豆蔻酰化（豆蔻酸以酰酰氨鍵形式共價(jià)連在肽鏈N端的殘基上）能增加特定G蛋白的a亞基對(duì)膜結(jié)合的 氏丫亞基的親和力。6、甲基化 通過(guò)甲基轉(zhuǎn)移酶進(jìn)行。天冬氨酸的甲基化能促進(jìn)已破壞

55、蛋白的修復(fù)或降解， 在 2，3-二磷酸核酮糖羧化酶（rihilose-2,3-biosphosphate carboxylase） > 鈣調(diào)蛋白（calmodulin ）、組氨酸（hist on e）、某些核糖體蛋白和細(xì)胞色素 C中都有甲基化的賴氨酸殘基。其它可甲基化的氨基 酸殘基還有His （如組蛋白、視紫紅質(zhì)、eEF-2）、Arg （如休克蛋白、核糖體蛋白）。7、二硫鍵形成二硫鍵通常只發(fā)現(xiàn)于分泌蛋白（如胰島素）和某些膜蛋白中，在細(xì)胞質(zhì)中由于有各種還 原性物質(zhì)（如谷胱甘肽glutathione和硫氧還蛋白thioredoxin）所以細(xì)胞質(zhì)蛋白沒(méi)有二硫鍵。 因?yàn)閮?nèi)質(zhì)網(wǎng)腔是一個(gè)非還原性環(huán)境

56、，所以粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的新生肽只暫時(shí)形成二硫鍵。當(dāng)新生 肽進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔時(shí)，一些肽鏈可能會(huì)按氨基酸次序依次暫時(shí)形成二硫鍵，但最終會(huì)通過(guò)交換 二硫鍵位置的形式形成正確的結(jié)構(gòu)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中可能還有一種二硫鍵異構(gòu)酶（disulfideisomerase 催化該過(guò)程。（五）、真核生物的翻譯調(diào)控真核的翻譯調(diào)控非常復(fù)雜，總結(jié)起來(lái)有以下幾個(gè)方面：1、mRNA 向細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)輸核膜創(chuàng)造的轉(zhuǎn)錄與翻譯的隔離為基因的表達(dá)提供了一個(gè)重要的調(diào)控機(jī)會(huì)。 mRNA 的加工 （內(nèi)含子切除）、 mRNA 向細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)輸都是調(diào)控位點(diǎn)， mRNA 向細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)輸是一個(gè)受到 嚴(yán)格控制的過(guò)程，并且它至少需要 mRNA5'端的帽子和3

57、9;端的poly A尾巴。2、mRNA 的穩(wěn)定性mRNA 的半衰期從 20 分鐘到 24 小時(shí)。在 mRNA 上有一些去穩(wěn)定序列（ destablization sequenc©，它們的二級(jí)結(jié)構(gòu)是核酸酶的底物，也有些穩(wěn)定序列（ stablization sequenc©。特定 蛋白與 mRNA 上特定序列的結(jié)合能影響它的穩(wěn)定性， 3'端的腺苷化核去腺苷化會(huì)影響它的 穩(wěn)定性核翻譯活性。在核中， mRNA 被加工后運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)時(shí)含有 100200個(gè) polyA 尾巴， 當(dāng) polyA 縮減到 30 個(gè)以下時(shí)整個(gè) mRNA 就會(huì)被降解。在特定條件下 polyA 能被選擇型地延 長(zhǎng)或縮短。20錯(cuò)誤!未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。3、翻譯的負(fù)調(diào)控一些阻遏蛋白能結(jié)合在特定 mRNA 的 5'端阻止翻譯的進(jìn)行，如鐵蛋白的合成。鐵蛋白 是儲(chǔ)鐵的蛋白，主要發(fā)現(xiàn)于肝細(xì)胞中。鐵蛋白 mRNA 上有鐵應(yīng)答組件( IRE )