第十七章：蛋白質(zhì)的生物合成

翻譯：生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)以mrna為模板而合成，在這一過程中，mrna上來自DNA基因編碼的核苷酸序列信息轉(zhuǎn)換為蛋白質(zhì)中的氨基酸序列，故稱為翻譯。

第一節(jié)：蛋白質(zhì)的生物合成體系

一：mrna是蛋白質(zhì)合成的信息模板

1.方向性：組成密碼子的各堿基在mrna序列中的排列具有方向性。翻譯時(shí)的閱讀方向只能從5；-3；，即從mrna的起始密碼子aug開始，按5；-3；的方向逐一閱讀，直至終止密碼子的出現(xiàn)

2.連續(xù)性：mrna的密碼子之間沒有間隔核苷酸。從起始密碼子開始，密碼子被連續(xù)閱讀，直至終止密碼子出現(xiàn)。

3.簡并性：64個(gè)密碼子中有61個(gè)編碼氨基酸，而氨基酸只有20種，因此有的氨基酸可由多個(gè)密碼子編碼，這種現(xiàn)象稱為簡并性。

4.擺動性：密碼子的翻譯通過與trna的反密碼子配對而實(shí)現(xiàn)。這種配對有時(shí)并不嚴(yán)格遵循堿基配對原則。

5.通用性：從細(xì)菌到人類都使用著同一套遺傳密碼。

二：氨基酰-trna通過其反密碼子與mrna中對應(yīng)的密碼子互補(bǔ)結(jié)合

三：核糖體是肽鏈裝配廠

核糖體的活性部位：

A位=氨基酰位：結(jié)合氨基酰-tRNA

P位=肽酰位：結(jié)合肽酰tRNA

E位=出口位：釋放已經(jīng)卸載了氨基酸的tRNA

四：肽鏈生物合成需要酶類和蛋白質(zhì)因子

起始因子，延長因子，釋放因子

原核生物的起始因子：

If-1：占據(jù)核糖體a位，防止a位結(jié)合其他tRNA

If-2：促使甲酰甲硫氨酰-tRNA與小亞基結(jié)合

If-3：促進(jìn)大小亞基分離；提高p位對結(jié)合甲酰甲硫氨酰-tRNA的敏感性

原核生物的延長因子：

Ef-tu：促進(jìn)氨基酰-tRNA進(jìn)入a位，結(jié)合并分解gtp

Ef-ts：ef-tu的調(diào)節(jié)亞基

Ef-g：有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)mrna-肽酰-tRNA由a位移到p位；促進(jìn)tRNA卸載與釋放

原核生物的釋放因子：

Rf-1：特異識別終止密碼子uaa，uag；誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ?/p>

Rf-2：特異識別終止密碼子uaa，uga；誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ?/p>

Rf-3：具有g(shù)tp酶活性，介導(dǎo)rf-1及rf-2與核糖體的相互作用

第二節(jié)：氨基酸與tRNA的連接

氨基酰-tRNA合成酶：催化氨基酸與相應(yīng)的tRNA的結(jié)合。

一：氨基酰-tRNA合成酶識別特定氨基酸和tRNA

二：肽鏈合成的起始需要特殊的起始氨基酰-tRNA

原核生物：甲酰甲硫氨酰-trna

真核生物：甲硫氨酰-trna

第三節(jié)：肽鏈的生物合成過程

一：翻譯起始復(fù)合物的裝配啟動肽鏈的合成

（一）原核生物翻譯起始復(fù)合物的形成

1.核糖體大小亞基分離：

2.核糖體小亞基結(jié)合于mrna的起始密碼子附近

3.甲酰甲硫氨酰-tRNA結(jié)合在核糖體p位上

4.核糖體大亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物

（二）真核生物翻譯起始復(fù)合物的形成

1.核糖體大小亞基分離

2.甲硫氨酰-tRNA定位結(jié)合于小亞基p位

3.mrna與核糖體小亞基定位結(jié)合（順序不同）

4.核糖體大亞基結(jié)合

二：在核糖體上重復(fù)進(jìn)行的三步反應(yīng)延長肽鏈

翻譯起始復(fù)合物形成后，核糖體從mrna的5；端向3；端移動，根據(jù)密碼子順序，從n端開始向c端合成多肽鏈。這是一個(gè)在核糖體上重復(fù)進(jìn)行的進(jìn)位，成肽和轉(zhuǎn)位的循環(huán)過程。

1.進(jìn)位：是指一個(gè)氨基酰tRNA按照mrna模板的指令進(jìn)入并結(jié)合到核糖體a位的過程。

2.成肽：是指轉(zhuǎn)肽酶催化兩個(gè)氨基酸間肽鍵形成的反應(yīng)。在起始復(fù)合物中，轉(zhuǎn)肽酶催化p位上的起始tRNA所攜帶的甲硫氨酰與A位上新進(jìn)位的氨基酰-tRNA結(jié)合，形成二肽。第一個(gè)肽鍵形成后，二肽酰-tRNA占據(jù)著核糖體的a位，而卸載了氨基酸的tRNA還在p位。從第三個(gè)氨基酸開始轉(zhuǎn)肽酶催化的是p位上的tRNA所連接的肽?；ca位氨基酰基之間的肽鍵形成。轉(zhuǎn)肽酶的化學(xué)本質(zhì)是rna

3.轉(zhuǎn)位：指的是核糖體沿著mrna的移位，成肽反應(yīng)后，核糖體需要向mrna的3；端移動一個(gè)密碼子的距離，方可閱讀下一個(gè)密碼子。

移位的過程：成肽后位于p位的trna所攜帶的氨基酸在反應(yīng)中交給了a位上的氨基酸，空載的tRNA從核糖體脫落；成肽后位于a位的帶有合成中的肽鏈的tRNA轉(zhuǎn)到了p位上；a位空出，且準(zhǔn)確定位在mrna的下一個(gè)密碼子，以接受一個(gè)新的對應(yīng)的氨基酰trna進(jìn)位。

三：終止密碼子和釋放因子導(dǎo)致肽鏈合成停止

第四節(jié)：肽鏈生物合成后的加工和靶向輸送

蛋白質(zhì)的翻譯后加工：新生肽鏈不具有生物學(xué)活性，他們必須折疊形成具有生物活性的三維空間結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)在翻譯后進(jìn)行加工修飾使之成為有活性的蛋白質(zhì)的過程稱為蛋白質(zhì)的翻譯后加工。

蛋白質(zhì)的靶向輸送=蛋白質(zhì)的分選：蛋白質(zhì)合成后在細(xì)胞內(nèi)被定向輸送到其發(fā)揮作用部位的過程稱為蛋白質(zhì)靶向輸送。

一：肽鏈折疊為功能構(gòu)象需要分子伴侶

1.熱激蛋白

2.伴侶蛋白

二：肽鏈的肽鍵水解生成活性蛋白質(zhì)或功能肽

（一）合成后肽鏈的末端被水解加工

（二）肽鏈中肽鍵水解產(chǎn)生多種功能肽

三：肽鏈中氨基酸殘基的化學(xué)修飾增加蛋白質(zhì)功能多樣性

四：亞基聚合形成功能性蛋白質(zhì)復(fù)合物

五：蛋白質(zhì)合成后被靶向輸送至細(xì)胞特定部位

（一）分泌型蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工轉(zhuǎn)運(yùn)

（二）定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)c-端含有滯留信號序列

（三）大部分線粒體蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)合成后靶向輸入線粒體

（四）質(zhì)膜蛋白質(zhì)由囊泡靶向轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜

（五）細(xì)胞核蛋白質(zhì)由核輸入因子運(yùn)載經(jīng)核孔入核

第五節(jié)：蛋白質(zhì)生物合成的干擾與抑制

一：許多抗生素通過抑制肽鏈生物合成發(fā)揮作用

抗生素：可以抑制細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成，僅作用于原核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的抗生素可作為抗菌藥，抑制細(xì)菌生長和繁殖，預(yù)防和治療感染性疾病。作用于真核細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成的抗生素可作為抗腫瘤藥

（一）抑制肽鏈合成起始的抗生素

伊短菌素和蜜旋霉素引起mrna在核糖體上錯位而阻礙翻譯起始復(fù)合物的形成

（二）抑制肽鏈延長的抗生素

1.干擾進(jìn)位的抗生素：四環(huán)素，粉霉素，黃色霉素

2.引起讀碼錯誤的抗生素：氨基糖苷類抗生素，鏈霉素，潮霉素b，新霉素

3.影響成肽的抗生素：氯霉素，林可霉素，大環(huán)內(nèi)酯類如紅霉素，嘌呤霉素，放線菌酮

4.影響轉(zhuǎn)位的抗生素：夫西地酸，硫鏈絲菌肽，微球菌素，大觀霉素

二：干擾素經(jīng)抑制蛋白質(zhì)生物合成而呈現(xiàn)抗病毒作用

干擾素：是真核細(xì)胞被病毒感染后分泌的一類具有抗病毒作用的蛋白質(zhì)，可抑制病毒的繁殖。