2022年生物化学与分子生物学考博知识点8

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　　十三章、蛋白质生物合成

　　生物体内的各种蛋白质都是生物体利用约20种氨基酸为原料自行合成的。蛋白质的生物合成过程，就是将DNA传递给mRNA的遗传信息，再具体的解译为蛋白质中氨基酸排列顺序的过程，这一过程被称为翻译(translation)。参与蛋白质生物合成的各种因素构成了蛋白质合成体系，该体系包括：

　　1.mRNA：作为指导蛋白质生物合成的模板。

　　mRNA中每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基酸的信息，此三联体就称为密码。共有64种不同的密码。遗传密码具有以下特点：① 连续性;② 简并性;③ 通用性;④ 方向性;⑤ 摆动性;⑥ 起始密码：AUG;终止密码：UAA、UAG、UGA。

　　2.tRNA：在氨基酸tRNA合成酶催化下，特定的tRNA可与相应的氨基酸结合，生成氨基酰tRNA，从而携带氨基酸参与蛋白质的生物合成。

　　tRNA反密码环中部的三个核苷酸构成三联体，可以识别mRNA上相应的密码，此三联体就称为反密码。 反密码对密码的识别，通常也是根据碱基互补原则，即A—U，G—C配对。但反密码的第一个核苷酸与第三核苷酸之间的配对，并不严格遵循碱基互补原则，这种配对称为不稳定配对。

　　能够识别mRNA中5′端起动密码AUG的tRNA称为起动tRNA。在原核生物中，起动tRNA是tRNAfmet;而在真核生物中，起动tRNA是tRNAmet。

　　3.rRNA和核蛋白体：原核生物中的核蛋白体大小为70S，可分为30S小亚基和50S大亚基。真核生物中的核蛋白体大小为80S，也分为40S小亚基和60S大亚基。核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能：

　　⑴小亚基：可与mRNA、GTP和起动tRNA结合。

　　⑵大亚基：①具有两个不同的tRNA结合点。A位—— 受位或氨酰基位，可与新进入的氨基酰tRNA结合;P位——给位或肽酰基位，可与延伸中的肽酰基tRNA结合。②具有转肽酶活性。

　　在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一mRNA分子上，同时进行翻译。由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为多核蛋白体。

　　4.起动因子(IF)：这是一些与多肽链合成起动有关的蛋白因子。原核生物中存在3种起动因子，分别称为IF1-3。在真核生物中存在9种起动因子(eIF)。其作用主要是促进核蛋白体小亚基与起动tRNA及模板mRNA结合。

　　5.延长因子(EF)：原核生物中存在3种延长因子(EFTU，EFTS，EFG)，真核生物中存在2种(EF1，EF2)。其作用主要促使氨基酰tRNA进入核蛋白的受体，并可促进移位过程。

　　6.释放因子(RF)：原核生物中有4种，在真核生物中只有1种。其主要作用是识别终止密码，协助多肽链的释放。

　　7.氨基酰tRNA合成酶：该酶存在于胞液中，与特异氨基酸的活化以及氨基酰tRNA的合成有关。每种氨基酰tRNA合成酶对相应氨基酸以及携带氨基酸的数种tRNA具有高度特异性。

　　二、蛋白质生物合成过程：

　　1.氨基酸的活化与搬运：氨基酸的活化以及活化氨基酸与tRNA的结合，均由氨基酰tRNA合成酶催化完成。反应完成后，特异的tRNA3’端CCA上的2’或3’位自由羟基与相应的活化氨基酸以酯键相连接，形成氨基酰tRNA。

　　2.活化氨基酸的缩合——核蛋白体循环：活化氨基酸在核蛋白体上反复翻译mRNA上的密码并缩合生成多肽链的循环反应过程，称为核蛋白体循环。核蛋白体循环过程可分为三个阶段：

　　⑴起动阶段：①30S起动复合物的形成。在IF促进下，30S小亚基与mRNA的起动部位，起动tRNA(tRNAfmet)，和GTP结合，形成复合体。②70S起动前复合体的形成。IF3从30S起动复合体上脱落，50S大亚基与复合体结合，形成70S起动前复合体。③70S起动复合体的形成。GTP被水解，IF1和IF2从复合物上脱落。

　　⑵肽链延长阶段：①进位：与mRNA下一个密码相对应的氨基酰tRNA进入核蛋白体的受位。此步骤需GTP，Mg2+，和EF参与。②成肽：在转肽酶的催化下，将给位上的tRNA所携带的甲酰蛋氨酰基或肽酰基转移到受位上的氨基酰tRNA上，与其α-氨基缩合形成肽键。给位上已失去蛋氨酰基或肽酰基的tRNA从核蛋白上脱落。③移位：核蛋白体向mRNA的3’- 端滑动相当于一个密码的距离，同时使肽酰基tRNA从受体移到给位。此步骤需EF(EFG)、GTP和Mg2+参与。 此时，核蛋白体的受位留空，与下一个密码相对应的氨基酰tRNA即可再进入，重复以上循环过程，使多肽链不断延长。

　　⑶肽链终止阶段：核蛋白体沿mRNA链滑动，不断使多肽链延长，直到终止信号进入受位。①识别：RF识别终止密码，进入核蛋白体的受位。②水解：RF使转肽酶变为水解酶，多肽链与tRNA之间的酯键被水解，多肽链释放。③解离：通过水解GTP，使核蛋白体与mRNA分离，tRNA、RF脱落，核蛋白体解离为大、小亚基。

　　三、多肽链合成后的加工修饰：

　　1.一级结构的加工修饰：

　　⑴N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：N端甲酰蛋氨酸是多肽链合成的起始氨基酸，必须在多肽链折迭成一定的空间结构之前被切除。其过程是：① 去甲酰化;② 去蛋氨酰基。

　　⑵氨基酸的修饰：由专一性的酶催化进行修饰，包括糖基化、羟基化、磷酸化、甲酰化等。

　　⑶二硫键的形成：由专一性的氧化酶催化，将-SH氧化为-S-S-。

　　⑷肽段的切除：由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。

　　2.高级结构的形成：

　　⑴构象的形成：在分子内伴侣、辅助酶及分子伴侣的协助下，形成特定的空间构象。

　　⑵亚基的聚合。

　　⑶辅基的连接。

　　3.靶向输送：蛋白质合成后，定向地被输送到其执行功能的场所称为靶向输送。大多数情况下，被输送的蛋白质分子需穿过膜性结构，才能到达特定的地点。因此，在这些蛋白质分子的氨基端，一般都带有一段疏水的肽段，称为信号肽。分泌型蛋白质的定向输送，就是靠信号肽与胞浆中的信号肽识别粒子(SRP)识别并特异结合，然后再通过SRP与膜上的对接蛋白(DP)识别并结合后，将所携带的蛋白质送出细胞。

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