蛋白质的合成讲义-生物化学与分子生物学.docxVIP

蛋白质的合成

1.掌握翻译的概念；参与蛋白质合成所需物质及其功能；遗传密码的特点；蛋白质的合成过程。

2.熟悉蛋白质生物合成的干扰和抑制。

3.了解翻译后加工。

蛋白质的合成也称为翻译（translation），是指以mRNA为模板，按照mRNA分子中的遗传信息通过密码破译成蛋白质的氨基酸排列顺序的过程。从低等生物细菌到高等哺乳动物，蛋白质合成机制高度保守。

新合成的多肽链并不具有生物活性，它们必须经过翻译后的加工修饰，才能成为有生物学功能的天然蛋白质。许多蛋白质合成后还需要被输送到适当的亚细胞部位才能行使各自的生物学功能。蛋白质生物合成是许多药物和毒素的作用靶点，真核生物与原核生物的翻译过程既相似又有差别，这些差别在临床医学中有重要的应用价值。

第一节蛋白质的合成体系

蛋白质的合成是细胞最为复杂的活动之一。20种编码氨基酸是翻译的原料，mRNA是翻译的直接模板，tRNA是氨基酸的“搬运工具”，而核糖体作为蛋白质合成的场所，此外，在氨基酸活化及翻译的起始、延长和终止阶段还需要多种酶和蛋白质因子参与反应，并且需要ATP或GTP提供能量。

一、氨基酸——蛋白质合成的基本原料

蛋白质分子是由许多氨基酸通过肽键相连形成的生物大分子，参与蛋白质合成的基本原料是20种编码氨基酸。近年发现硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸在某些情况下也可作为编码氨基酸用于合成蛋白质。

二、mRNA——蛋白质合成的直接模板

mRNA是蛋白质合成的直接模板。在mRNA的编码区（可读框）中，以每3个相邻的核苷酸为一组，代表一种氨基酸或其他信息，这种三联体形式的核苷酸序列称为遗传密码（geneticcode）或密码子（codon）。mRNA编码区的核苷酸序列在蛋白质合成过程中被翻译成蛋白质分子中的氨基酸序列。

生物体内共有64个密码子，其中的61个代表20种编码氨基酸，AUG既编码多肽链中的甲硫氨酸，又作为多肽链合成的起始信号，称为起始密码子，而UAA、UAG、UGA这三个遗传密码是不编码任何氨基酸的，而是代表多肽链合成的终止信号，称为终止密码子。遗传密码具有以下重要特点。

1.方向性翻译时阅读方向只能是5′→3′，必须从5′-端的起始密码子开始，按方向逐个阅读，直到终止密码子为止。与此相对应的是多肽链的合成从N端向C端延长。

2.连续性mRNA中两个相邻的遗传密码之间没有间隔，翻译时从起始密码子开始，连续地将mRNA可读框中的密码子一个接一个地连续阅读，直至终止密码子。mRNA可读框中非3的倍数的碱基缺失或者插入都会造成密码子的阅读框架改变，由此产生移码突变（frameshiftmutation），从而导致翻译出的氨基酸序列发生改变，使其编码的蛋白质改变或彻底丧失原有的功能。

3.简并性20种编码氨基酸中大部分氨基酸都由2个或2个以上遗传密码编码，这种现象称为遗传密码的简并性。同一氨基酸的不同密码子称为简并性密码子或同义密码子。多数情况下，简并密码子的前2位碱基相同，仅第3位碱基不同，即遗传密码的特异性主要由前2位碱基决定，如丝氨酸的密码子是UCU、UCC、UCA、UCG，第3位碱基的突变一般不改变蛋白质分子中的氨基酸序列。因此，遗传密码的简并性可减少有害突变，保证遗传的稳定性。

4.摆动性蛋白质合成时mRNA密码子与tRNA反密码子配对辨认结合，但是有时也会出现不完全遵守碱基配对原则的现象，此为遗传密码的摆动性。摆动现象经常发生在密码子的第3位碱基和反密码子的第1位碱基之间，如tRNA分子中的反密码子第1位碱基为次黄嘌呤（inosine，I），可与mRNA分子中的遗传密码第3位的A、C或U配对，遗传密码的摆动性能使一种tRNA识别mRNA中的多种简并性密码子。

5.通用性从低等生物如细菌到人类几乎都使用同一套遗传密码，此为遗传密码的通用性，但是也存在少数例外情况，如在某些哺乳动物的线粒体内AUA不再代表异亮氨酸，而是编码甲硫氨酸。

三、tRNA——氨基酸的载体

tRNA作为氨基酸的载体参与蛋白质的合成，在蛋白质合成过程中tRNA具有双重功能，一方面是携带氨基酸，另一方面是识别mRNA分子上的密码子，使它所携带的氨基酸在核糖体上准确地对号入座合成多肽链。tRNA上有两个重要的功能部位：一个是氨基酸结合部位，另一个是mRNA结合部位。与氨基酸结合的部位是tRNA的氨基酸臂的-CCA末端的腺苷酸3′-OH；与mRNA结合的部位是tRNA反密码环中的反密码子。参与肽链合成的氨基酸需要与相应的tRNA结合，形成各种氨酰-tRNA，再运载至核糖体，通过其反密码子与mRNA中对应的密码子互补结合，从而按照mRNA的密码子顺序依次加入氨基酸。

四、核糖体——蛋白质合成的场所

rRNA与核糖体蛋白共同构成核糖体，它将蛋白质合成所需要的mRNA、tRNA以及多种蛋白质