第十一章 蛋白质的生物合成 11-1 遗传密码 （下册 P504，37章） 蛋白质是生物主要的功能分子，它参与所有的生命活动过程，并起着主导作用。 蛋白质的合成由核酸所控制，决定蛋白质结构的遗传信息编码在核酸分子中。 遗传密码：编码氨基酸的核苷酸序列，通常指核苷酸三联体决定氨基酸的对应关系。 三联密码： 核酸分子中只有四种碱基，要为蛋白质分子20种氨基酸编码。三个碱基编码64个，又称三联密码。 密码子：mRNA上有三个相邻核苷酸组成一个密码子，代表某种氨基酸、肽链合成的起始或终止信号。 蛋白质翻译：在RNA控制下根据核酸链上每3个核苷酸决定一种氨基酸的规则，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质过程。 全部64个密码子破译后，编写出的遗传密码字典。见P511 表37-5。 遗传密码的基本特性 密码的基本单位 遗传密码按5‘→3‘方向编码，为不重叠、无标点的三联体密码子。 起始密码子兼Met：AUG。 终止密码子：UAA、UAG和UGA。 其余61个密码子对应20种氨基酸。 密码的简并性 同一种氨基酸有两个或更多密码子的现象称为密码的简并性。 同一种氨基酸不同密码子称为同义密码子，氨基酸密码子的简并见P512 表37-6。 简并可以减少有害突变，对物种稳定有一定作用。 密码的变偶性（摆动性） 编码同一个氨基酸的密码子前两位碱基都相同，第三位碱基不同，为变偶性。即密码简并性往往表现在密码子第三位碱基上，如Gly的密码子为GGU、GGC、和GGA。 密码的通用性和变异性 通用性：各种低等和高等生物，包括病毒、细菌及真核生物基本上共用一套遗传密码。 变异性：已知线粒体DNA（mtDNA），还有原核生物支原体等少数生物基因密码有一定变异。 密码的防错系统 密码的编排方式使得密码子中一个碱基被置换，其结果常常是编码相同的氨基酸或是为物理化学性质接近的氨基酸取代。 11-2 蛋白质合成及转运 下册 P517 1、氨基酸是怎样被选择及掺入到多肽链当中去的。 2、多肽链在核糖体上合成完后，其翻译后化学修饰是怎样进行的。 3、合成加工好的蛋白质是怎样被运送到其发挥功能的地方。 mRNA是蛋白质合成的模板 DNA在细胞核内，蛋白质合成在细胞质中，DNA的遗传信息是由mRNA传递到蛋白质上。mRNA是半寿期很短的物质，肽链上各个氨基酸排列顺序是由mRNA上核苷酸排列顺序决定的。 tRNA转运活化的氨基酸至mRNA模板上 tRNA的3‘端为接受臂，是氨基酸结合部位。反密码环含反密码子，可识别mRNA密码子，另外还有识别氨酰-tRNA合成酶的位点。 20种氨基酸每一种至少有一种tRNA负责转运，书写时，将所转运的氨基酸写在tRNA右上角，如tRNAphe只转运Phe，大多数氨基酸都有几种专用来转运自己的tRNA。 核糖体是蛋白质合成工厂 每个真核细胞可有106~107个核糖体。核糖体都有两个亚基组成（原核生物为30S和50S，真核生物为40S和60S），每个核糖体有两个tRNA位点：一个A位，氨酰tRNA位点；另一个P位，肽酰tRNA位点。 还有结合mRNA的位点，一个mRNA分子可以与一定数目的单个核糖体结合，形成念珠状，称为多核糖体。 核糖体还有许多与起始因子、延伸因子、释放因子及与各种酶结合的位点。 r-RNA在核糖体中即有结构上的功能，又参与转译过程。 翻译的步骤 肽键合成时延伸的方向是从N端到C端，mRNA上信号被转译的方向是从5‘端到3‘端。 氨酰-tRNA的形成 在氨酰-tRNA合成酶作用下完成，使氨基酸活化。该酶有较高的专一性，即对氨基酸又对tRNA有高度选择性，以防止错误的氨基酸掺入多肽。且可校正错误，错误活化的氨基酸可被水解下来。 一旦形成氨酰-tRNA后，氨基酸的去向就由tRNA来决定。 翻译开始于mRNA与核糖体的结合 大肠杆菌多肽合成的第一步是70S起始复合物的形成，mRNA上的起始密码子AUG，30S及50S核糖体亚基，起始氨基酸及起始tRNA等参与这一复杂过程。 肽链的延伸分三步进行：一个新进入的氨酰-tRNA结合到70S核糖体A位点上，然后肽酰基从P位点转到A位点上，并形成肽键。核糖体沿mRNA位移，mRNA上的下一个密码子又进入A位点。氨酰-tRNA从A位点上移位到P位点，tRNA离开P位点，完成延长一个氨基酸的肽链合成。然后再开始新的一轮肽链延伸反应。 肽链合成的终止和释放，翻译的终止需要释放因子和终止因子的参加，这一过程除了需要mRNA的终止信号外，还需要核糖释放因子参与核糖体与mRNA的解离。释放因子在A位结合，肽链水解离开核糖体，核糖体离解成亚基，mRNA离开。 真核细胞中情况略有不同，起始复合物大小为80S，起始氨基酸为甲硫氨酸（而不是原核细胞所用的N-甲酰甲硫氨酸），起始tRNA也不同，起始密码子为AUG。涉及到的蛋白因子也较多。肽链延伸与终止过程中的延伸因子与信号释放因子也不同。 许多抗生素和毒素是多肽合成抑制剂，如氯霉素、四环素、链霉素等只抑制原核细胞的翻译，但不作用于真核细胞。