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第十八章 蛋白质的合成与运转第一节 概述 一、遗传密码（一）定义：密码子、遗传密码字典（二）基本特性1.无标点：是连续阅读的，若插入或删除一个碱基，会使以后的读码发生错误，称为移码。2.一般不重叠：只有少数基因的遗传密码是重叠的。3.简并性：多数氨基酸有几个不同的密码子，只有色氨酸和甲硫氨酸仅一个密码子。编码相同氨基酸的密码子称为同义密码子。简并性可减少有害突变，也使DNA的碱基组成有较大的变化余地，在物种的稳定性上起一定作用。4.摆动性：密码子的专一性主要由头两位碱基决定，第三位不重要，称为摆动性。反密码子上的I可与U、A、C配对，G可与U配对。5.UAG,UAA,UGA不编码氨基酸，作为终止密码子，只能被肽链释放因子识别。AUG是起始密码子。6.通用性：在各种生物中几乎完全通用，但发现线粒体有所不同，如人线粒体中UGA编码色氨酸。二、核糖体（一）结构1.核糖体RNA：有很多双螺旋区，16S在识别起始位点中起重要作用。2.核糖体蛋白：多数为纤维状，极少数球状。3.结构模型：椭圆球状，两亚基结合面上有较大空隙，蛋白质的合成在此进行。大亚基上有两个转运RNA位点：氨酰基位点(A)和肽酰基位点(P)，还有一个水解GTP的位点。两个亚基的接触面上有信使RNA结合位点，核糖体上还有许多蛋白因子结合位点。（二）多核糖体：由一个信使RNA与一些单个核糖体结合而成，呈念珠状。这样可以同时合成许多肽链，提高了翻译的效率。6个以上的多核糖体具有稳定的结构。第二节 翻译的过程 一、准备（一）肽链的合成是由氨基端向羧基端进行的，速度很快，大肠杆菌每秒可聚合20个氨基酸。信使RNA是从5向3翻译的。（二）氨基酸的活化：由氨酰tRNA合成酶催化，分两步：1. 形成氨基酸AMP酶复合物：氨基酸的羧基与5磷酸形成高能酸酐键而活化。2.转移：氨基酸转移到转运RNA3末端，与3或2羟基结合。总反应为：氨基酸tRNAATP=氨酰tRNAAMPPPi此酶专一性很高，只作用于L-氨基酸，每种氨基酸都有一个专一的酶。酶有校对机制，一方面对转运RNA有专一性，另一方面还有水解位点，可水解错误酰化的氨基酸。（三）转运RNA的作用：起接头作用，根据密码子决定氨基酸的去向。转运RNA反密码子的某些突变可抵销一些有害突变，称为校正突变。二、肽链合成的起始（一）起始信号：起始密码子是AUG，其上游约10个核苷酸处有一段富含嘌呤的序列，可与16S rRNA的3端互补，与起始有关。（二）起始复合物的形成：1.起始氨基酸：是N-甲酰甲硫氨酸，其转运RNA也有所不同，称为tRNAf，与甲硫氨酸结合后被甲酰化酶以甲酰四氢叶酸甲基化，生成fMet-tRNAf。2.30S起始复合物：信使RNA先与小亚基结合，在起始因子3(IF3)的参与下形成mRNA-30S-IF3复合物，然后在IF1和IF2参与下与fMet-tRNAf和GTP结合，并释放IF3，形成30S起始复合物。3.30S起始复合物与大亚基结合，水解GTP，释放IF1和IF2，形成70S起始复合物。此时转运RNA占据肽酰位点，空着的氨酰位点可接受另一个转运RNA，为肽链延长作好了准备。三、肽链的延伸（一）转运RNA进入氨酰位点：需ATP和两种延伸因子参加。EFTu与GTP结合，再与转运RNA形成复合物，才能与起始复合物结合。然后释放出EFTu-GDP，与EFTs和GTP反应，重新生成EFTu-GTP，参加下一轮反应。EFTu水解GTP前后构象不同，错误的转运RNA会离去，而正确的则与两种状态都有强相互作用。EFTu-GDP离去之前不能形成肽键，它停留的时间越长，错误的转运RNA被排除的几率越大。这是翻译的限速步骤。（二）肽键的形成：肽酰基转移到氨酰位点，同时形成肽键。需大亚基上的肽酰转移酶和钾离子参加。肽酰位点的转运RNA成为空的。嘌呤霉素的结构与氨酰tRNA类似，可形成肽酰嘌呤霉素，易脱落，使合成中断。（三）移位：指核糖体沿信使RNA移动一个密码子。原肽酰位点的转运RNA离开，肽酰tRNA进入肽酰位点。需GTP和延伸因子G(EFG)，也叫移位酶。GTP的水解使EFG释放出来。延伸与移位是两个分离的独立过程。四、终止（一）终止信号的识别：有三种蛋白因子：RF1识别UAA、UAG，RF2识别UAA、UGA。RF3协助肽链释放。（二）肽链释放：释放因子使肽酰转移酶水解并释放转运RNA，然后核糖体离开，IF3使核糖体解离，并与小亚基结合，以防重新聚合。五、真核生物的合成（一）核糖体：更大，为60S和40S。（二）起始氨基酸：是甲硫氨酸，但其转运RNA无TC序列。（三）起始信号：密码子为AUG，无富含嘌呤的序列。因为是单顺反子，只有一个起点，所以小亚基先与帽子结合，向3端移动寻找即可。（四）起始复合物：80S，起始因子(eIF)有多种。需GTP和ATP。（五）延伸因子和终止因子：EF1a相当于EFTu，EF1bg相当于EFTs。终止因子(eRF)称为信号释放因子。（六）蛋白激酶参与调节：可使eIF2磷酸化，抑制下一轮起始，小亚基不能与转运RNA结合，翻译受抑制。只有脱磷酸后才能重新起作用。缺乏血红素时即激活蛋白激酶，抑制血红蛋白合成。六、抑制剂白喉毒素可使移位酶(EF2)ADP-核糖化，抑制真核生物的移位作用。亚胺环己酮只作用于80S核糖体，抑制真核生物的翻译。氯霉素、链霉素、四环素、新霉素、卡那霉素只作用于原核生物，链霉素、新霉素、卡那霉素与小亚基结合，引起错读。第三节 多肽的运输和加工 一、信号肽（一）特点：长度为1326个残基，氨基端至少有一个碱性残基，中部有1015个残基的疏水肽段，羧基端有信号肽酶酶切位点。一般位于新生肽的氨基端，某些位于多肽的中部。（二）功能：信号肽合成后被信号识别体(SRP)识别。信号识别体与核糖体结合，使肽链延伸暂停，将核糖体带到内质网，形成粗糙内质网。这里合成溶酶体蛋白、分泌蛋白和构成质膜骨架的蛋白。信号识别体与内质网上的停泊蛋白结合，将核糖体送入多肽移位装置，信号识别体被释放，肽链继续延伸。合成的肽链进入内质网小腔。二、在内质网的修饰 多肽在内质网的修饰包括信号肽的切除、二硫键的形成、高级结构的折叠及核心糖化。在内质网中以长萜醇磷酸酯为载体合成核心糖链，然后转移到蛋白质的天冬酰胺或丝氨酸、苏氨酸上。三、高尔基体的作用 高尔基体可对核心糖链进行修饰和调整，称为末端糖化。多肽在此根据各自的结构进行分类，被运往溶酶体、分泌粒和质膜等目的地。四、线粒体和叶绿体蛋白的合成他们可编码全部RNA，但所需的蛋白多数由核基因组编码，在游离核糖体中合成。这些蛋白含有线粒体定向肽或叶绿体转移肽，起信号肽的作用。祝大家07年生物考研取得好成绩！ 学 子 272646652 xuezi003163.com 102