第四讲 蛋白质合成
? 一, 基因与基因表达的一般概念
? 二, 遗传密码 —— 三联子
? 三．密码子和反密码子的相互作用
? 四,tRNA
? 五,AA- tRNA合成酶
? 六, 核糖体
? 七, 信使核糖核酸
? 八、蛋白质的生物合成
? 九、氨基酸及功能蛋白质合成后的修饰
? 十、蛋白质的运输和降解
一,基因与基因表达的一般概念
? 基因作为唯一能够自主复制、永久存在的单位，其
生理学功能以蛋白质形式得到表达。 DNA序列是遗
传信息的贮存者，它通过自主复制得到永存，并通
过转录生成 mRNA，翻译生成蛋白质的过程控制所
有生命现象。
? 编码链（ coding strand）又称 sense strand，是
指与 mRNA序列相同的那条链。非编码链
（ anticoding strand），又称 antisense strand，是
指那条根据碱基互补原则指导 mRNA生物合成的
DNA链。
? Genetic information is perpetuated by replication（复
制） in which a double- stranded nucleic acid is
duplicated to give identical copies.
? 基因表达包括转录（ transcription）和翻译（ translation）
两个阶段。转录是指拷贝出一条与 DNA链序列完全相同（除
了 T→U 之外）的 RNA单链的过程，是基因表达的核心步骤。
翻译是指以新生的 mRNA为模板，把核苷酸三联子遗传密码
翻译成氨基酸序列、合成蛋白质多肽链的过程，是基因表达
的最终目的。
? 只有 mRNA所携带的遗传信息才被用来指导蛋白质生物合
成，所以人们一般用 U,C,A,G这 4种核苷酸而不是 T,C、
A,G的组合来表示遗传性状。所谓翻译是指将 mRNA链上
的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每 3个核苷酸代表
一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。
二, 遗传密码 —— 三联子
? mRNA上每 3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个
氨基酸，这 3个核苷酸就称为一个密码，也叫三联
子密码。翻译时从起始密码子 AUG开始，沿
mRNA5’→3’ 的方向连续阅读直到终止密码子，生成
一条具有特定序列的多肽链。
? mRNA中只有 4种核苷酸，而蛋白质中有 20种氨
基酸，若以一种核苷酸代表一种氨基酸，只能代表
4种 (41=4)。若以两种核苷酸作为一个密码（二联
子），能代表 42=16种氨基酸。而假定以 3个核苷酸
代表一个氨基酸，则可以有 43=64种密码，满足了
编码 20种氨基酸的需要。
50-60年代破译遗传密码方面的三项重要成果：
（ 1） Paul Zamecnik等人证实细胞中蛋白
质合成的场所。他们把放射性标记的氨基酸
注射到大鼠体内，经过一段时间后收获其肝
脏，进行蔗糖梯度沉淀并分析各种细胞成份
中的放射性蛋白质。
如果注射后经数小时（或数天）收获肝脏，
所有细胞成份中都带有放射性标记的蛋白质 ;
如果注射后几分钟内即收获肝脏，那么，
放射性标记只存在于含有核糖体颗粒的细胞
质成份中。
? 2） Francis Crick等人第一次证实只有用三联子密码
的形式才能把包含在由 AUGC四个字母组成遗传信
息（核酸）准确无误地翻译成由 20种不同氨基酸组
成的蛋白质序列，实现遗传信息的表达。
实验 1:
用吖啶类试剂（诱导核苷酸插入或丢失）处理 T4
噬菌体 rII位点上的两个基因，使之发生移码突变
（ frame-shift），就生成完全不同的、没有功能的
蛋白质。
实验 2:
研究烟草坏死卫星病毒发现，其外壳蛋白亚基由
400个氨基酸组成，相应的 RNA片段长 1200个核苷
酸，与密码三联子体系正好相吻合。
? 实验 3:
以均聚物为模板指导多肽的合成。 在含有 tRNA、核糖体、
AA-tRNA合成酶及其它蛋白质因子的细胞抽提物中加入
mRNA或人工合成的均聚物作为模板以及 ATP,GTP、氨基
酸等成分时又能合成新的肽链，新生肽链的氨基酸顺序由外
加的模板来决定。
1961年,Nirenberg等以 poly（ U）作模板时发现合成了多
聚苯丙氨酸，从而推出 UUU代表苯丙氨酸（ Phe）。以 poly
（ C）及 poly（ A）做模板分别得到多聚脯氨酸和多聚赖氨酸。
? 实验 4:
以特定序列的共聚物为模板指导多肽的合成。以多聚二核
苷酸作模板可合成由 2个氨基酸组成的多肽，
5'…UGU GUG UGU GUG UGU GUG…3',不管读码从 U开
始还是从 G开始，都只能有 UGU（ Cys）及 GUG（ Val）两
种密码子。
? 实验 5:
以共聚三核苷酸作为模板可得到有 3种氨基酸组
成的多肽。如以多聚（ UUC）为模板，可能有 3种
起读方式：
5’…UUC UUC UUC UUC UUC…3’ 或 5’…UCU
UCU UCU UCU UCU…3’ 或 5'…CUU CUU CUU
CUU CUU…3' 分别产生 UUC（ Phe）,UCU（ Ser）
或 CUU（ Leu）,
多聚三核苷酸为模板时也可能只合成 2种多肽：
5’…GUA GUA GUA GUA GUA…3’ 或 5’…UAG
UAG UAG UAG UAG…3’
或 5’…AGU AGU AGU AGU AGU…3’ 由第二种读码
方式产生的密码子 UAG是终止密码，不编码任何氨
基酸，因此，只产生 GUA（ Val）或 AGU（ Ser）。
? 实验 6:
以随机多聚物指导多肽合成。 Nirenberg等
及 Ochoa等又用各种随机的多聚物作模板合
成多肽。例如，以只含 A,C的多聚核苷酸作
模板，任意排列时可出现 8种三联子，即
CCC,CCA,CAC,ACC,CAA,ACA、
AAC,AAA，获得由 Asn,His,Pro,Gln、
Thr,Lys等 6种氨基酸组成的多肽。
? （ 3）氨基酸的“活化”与核糖体结合技术。
如果把氨基酸与 ATP和肝脏细胞质共培养，氨
基酸就会被固定在某些热稳定且可溶性 RNA分子
（ transfer RNA,tRNA）上。现将氨基酸活化后的
产物称为氨基酰 -tRNA（ aminoacyl-tRNA），并把
催化该过程的酶称为氨基酰合成酶（ aminoacyl-
tRNA Synthetase）。
以人工合成的三核苷酸如 UUU,UCU,UGU
等为模板，在含核糖体,AA-tRNA的反应液中保温
后通过硝酸纤维素滤膜，只有游离的 AA-tRNA因相
对分子质量小而通过滤膜，而核糖体或与核糖体结
合的 AA-tRNA则留在滤膜上，这样可把已结合与未
结合的 AA-tRNA分开。
当体系中带有多聚核苷酸模板时，从大肠杆菌
中提取的核糖体经常与特异性氨基酰 -tRNA相结合。
如果把核糖体与 poly（ U）和 Phe-tRNAPhe共温育，
核糖体就能同时与 poly（ U）和 Phe-tRNAPhe相结
合。
4种核苷酸组成 61个编码氨基酸的密码子
和 3个终止密码子，它们不能与 tRNA的反密
码子配对，但能被终止因子或释放因子识别，
终止肽链的合成。由一种以上密码子编码同
一个氨基酸的现象称为简并（ degeneracy），
对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子
（ synonymous codon）。
三．密码子和反密码子的相互作用
? 蛋白质生物合成过程中,tRNA的反密码子通
过碱基的反向配对与 mRNA的密码子相互作
用。 1966年,Crick根据立体化学原理提出摆
动假说（ wobble hypothesis），解释了反密
码子中某些稀有成分如 I以及许多有 2个以上
同源密码子的配对问题。
Wobble hypothesis
① 任意一个密码子的前两位碱基都与 tRNA
anticodon中的相应碱基形成 Watson-Crick碱基配对。
② 反密码子第一位是 A或 C时，只能识别一个密码子。
当反密码子第一位是 U或 G时，能识别两个密码子。
当 Inosine（ I）作为反密码子第一位时，能识别三个
密码子。
③ 如果数个密码子同时编码一个氨基酸，凡是第一、
二位碱基不相同的密码子都对应于各自的 tRNA。
④ 根据上述规则，至少需要 32种不同的 tRNA才能翻
译 61个密码子。
四,tRNA
? tRNA在蛋白质合成中处于关键地位，被称为第二
遗传密码。它不但为将每个三联子密码翻译成氨基
酸提供了接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运
送到核糖体上提供了载体。所有的 tRNA都能够与核
糖体的 P位点和 A位点结合，此时,tRNA分子三叶
草型顶端突起部位通过密码子：反密码子的配对与
mRNA相结合，而其 3’末端恰好将所转运的氨基酸
送到正在延伸的多肽上。代表相同氨基酸的 tRNA称
为同工 tRNA。在一个同工 tRNA组内，所有 tRNA均
专一于相同的氨基酰 - tRNA合成酶。
1,tRNA的三叶草型二级结构
受体臂（ acceptor arm）主要由链两端序列碱基配对
形成的杆状结构和 3’端末配对的 3-4个碱基所组成，其 3’
端的最后 3个碱基序列永远是 CCA，最后一个碱基的 3’或
2’自由羟基（ —OH）可以被氨酰化。 TφC臂是根据 3个核
苷酸命名的，其中 φ表示拟尿嘧啶，是 tRNA分子所拥有
的不常见核苷酸。反密码子臂是根据位于套索中央的三
联反密码子命名的。 D臂是根据它含有二氢尿嘧啶
（ dihydrouracil）命名的。
? 最常见的 tRNA分子有 76个碱基，相对分子质量约为
2.5× 104。不同的 tRNA分子可有 74-95个核苷酸不等，
tRNA分子长度的不同主要是由其中的两条手臂引起的。
tRNA的稀有碱基含量非常丰富，约有 70余种。每个
tRNA分子至少含有 2个稀有碱基，最多有 19个，多数分
布在非配对区，特别是在反密码子 3'端邻近部位出现的频
率最高，且大多为嘌呤核苷酸。这对于维持反密码子环
的稳定性及密码子、反密码子之间的配对是很重要的。
2,tRNA的 L形三级结构
? 酵母和大肠杆菌 tRNA的三级结构都呈 L形折叠式。
这种结构是靠氢键来维持的,tRNA的三级结构与
AA- tRNA合成酶的识别有关。受体臂和 TφC臂的杆
状区域构成了第一个双螺旋,D臂和反密码子臂的
杆状区域形成了第二个双螺旋。
? tRNA的 L形高级结构反映了其生物学功能，因为
它上所运载的氨基酸必须靠近位于核糖体大亚基上
的多肽合成位点，而它的反密码子必须与小亚基上
的 mRNA相配对，所以两个不同的功能基团最大限
度分离。
3,tRNA的功能
转录过程是信息从一种核酸分子（ DNA）
转移至另一种结构上极为相似的核酸分子
（ RNA）的过程，信息转移靠的是碱基配对。
翻译阶段遗传信息从 mRNA分子转移到结构
极不相同的蛋白质分子，信息是以能被翻译
成单个氨基酸的三联子密码形式存在的，在
这里起作用的是解码机制。
4,tRNA的种类
（ 1）起始 tRNA和延伸 tRNA
能特异地识别 mRNA模板上起始密码子的 tRNA
叫起始 tRNA，其他 tRNA统称为延伸 tRNA。原核生
物起始 tRNA携带甲酰甲硫氨酸（ fMet），真核生物
起始 tRNA携带甲硫氨酸（ Met）。
（ 2）同工 tRNA
代表同一种氨基酸的 tRNA称为同工 tRNA，同工
tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种
同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被 AA-
tRNA合成酶识别。
（ 3）校正 tRNA
校正 tRNA分为无义突变及错义突变校正。
在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可
能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子
（ UAG,UGA,UAA），使蛋白质合成提前终止，
合成无功能的或无意义的多肽，这种突变就称为
无义突变。
五,AA- tRNA合成酶
AA- tRNA合成酶是一类催化氨基酸与 tRNA结合
的特异性酶，其反应式如下：
它实际上包括两步反应：
第一步是氨基酸活化生成酶 -氨基酰腺苷酸复合物。
AA+ATP+酶（ E） →E -AA-AMP+PPi
第二步是氨酰基转移到 tRNA 3’末端腺苷残基上，
与其 2’或 3’-羟基结合。
E-AA-AMP+ tRNA→AA - tRNA +E+AMP
? 蛋白质合成的真实性主要决定于 AA- tRNA合
成酶是否能使氨基酸与对应的 tRNA相结合。
AA-tRNA合成酶既要能识别 tRNA，又要能识
别氨基酸，它对两者都具有高度的专一性。
不同的 tRNA有不同碱基组成和空间结构，容
易被 tRNA合成酶所识别，困难的是这些酶如
何识别结构上非常相似的氨基酸。
? 有两道关口,
The first filter is the initial binding of the
amino acid to the enzyme and its
activation to aminoacyl-AMP.
The second filter is the binding of
incorrect aminoacyl-AMP products to a
separate active site on the enzyme.
六, 核糖体
? 核糖体像一个能沿 mRNA模板移动的工厂，
执行着蛋白质合成的功能。它是由几十种蛋
白质和几种核糖体 RNA（ ribosomal RNA，
rRNA）组成的亚细胞颗粒。一个细菌细胞内
约有 20000个核糖体，而真核细胞内可达 106
个，在未成熟的蟾蜍卵细胞内则高达 1012。
核糖体和它的辅助因子为蛋白质合成提供了
必要条件。
1.核糖体的组成
? 原核生物核糖体由约 2/3的 RNA及 1/3的蛋
白质组成。真核生物核糖体中 RNA占 3/5，蛋
白质占 2/5。核糖体是一个致密的核糖核蛋白
颗粒，可以解离为两个亚基，每个亚基都含
有一个相对分子质量较大的 rRNA和许多不同
的蛋白质分子。
? 大肠杆菌核糖体小亚基由 21种蛋白质组成，
分别用 S1……S21 表示，大亚基由 33种蛋白
质组成，分别用 L1……L33 表示。真核生物
细胞核糖体大亚基含有 49种蛋白质，小亚基
有 33种蛋白质。
2,rRNA
3.核糖体的功能
核糖体包括至少 5个活性中心，即 mRNA结合部
位、结合或接受 AA- tRNA部位（ A位）、结合或接
受肽基 tRNA的部位、肽基转移部位（ P位）及形成
肽键的部位（转肽酶中心），此外还有负责肽链延
伸的各种延伸因子的结合位点。小亚基上拥有
mRNA结合位点，负责对序列特异的识别过程，如
起始位点的识别和密码子与反密码子的相互作用。
大亚基负责氨基酸及 tRNA携带的功能，如肽键的形
成,AA- tRNA、肽基 - tRNA的结合等。 A位,P位、
转肽酶中心等主要在大亚基上。
核糖体可解离为亚基或结合成 70S/80S颗粒。
翻译的起始阶段需要游离的亚基，随后才结合成
70S/80S颗粒，继续翻译进程。体外反应体系中，
核糖体的解离或结合取决于 Mg2+离子浓度。在大肠
杆菌内,Mg2+浓度在 10-3mol/L以下时,70S解离
为亚基，浓度达 10-2mol/L时则形成稳定的 70S颗粒。
细胞中大多数核糖体处于非活性的稳定状态，单独
存在，只有少数与 mRNA一起形成多聚核糖体。它
从 mRNA的 5'末端向 3'末端阅读密码子，至终止子时
合成一条完整的多肽链。 mRNA上核糖体的多少视
mRNA的长短而定，一般 40个核苷酸有一个核糖体。
七, 信使核糖核酸
mRNA messenger ribonucleic acidDNA
deoxyribonucleic acid.
虽然 mRNA在所有细胞内执行着相同的功
能，即通过三联子密码翻译生成蛋白质，其
生物合成的具体过程和成熟 mRNA的结构在
原核和真核生物细胞内是不同的。
八、蛋白质的生物合成
? 核糖体是蛋白质合成的场所,mRNA是蛋白质合
成的模板,tRNA是模板与氨基酸之间的接合体。此
外，有 20种以上的 AA-tRNA及合成酶,10多种起始
因子、延伸因子及终止因子,30多种 tRNA及各种
rRNA,mRNA和 100种以上翻译后加工酶参与蛋白
质合成和加工过程。
? 蛋白质合成消耗了细胞中 90%左右用于生物合成
反应的能量。细菌细胞中的 2万个核糖体,10万个
蛋白质因子和 20万个 tRNAs 约占大肠杆菌干重的
35%。
? 在大肠杆菌中合成一个 100个氨基酸的多肽只需 5
分钟。
1.蛋白质生物合成的主要步骤：
? 翻译的起始 ——核糖体与 mRNA结合并与
氨基酰 -tRNA生成起始复合物。肽链的延
伸 ——核糖体沿 mRNA5’端向 3’端移动，导致
从 N端向 C端的多肽合成。肽链的终止以及肽
链的释放 ——核糖体从 mRNA上解离，准备
新一轮合成反应。
主要分为五步
1,Activation of Amino Acids (This reaction takes
place in the cytosol,not on the ribosome).
2,Initiation,The mRNA bearing the code for the
polypeptide binds to the small ribosomal subunit
and to the initiating aminoacyl-tRNA.
3,Elongation,Peptide bonds are formed in this
stage.
4,Termination and Release,Completion of the
polypeptide chain is signaled by a termination
codon in the mRNA.
5,Folding and Post translational Processing.
肽链延伸分为三步
① Binding of an incoming aminoacyl-tRNA.
② Peptide bond formation.
③ Translocation.
2.与蛋白质合成有关的因子
? 起始因子 Initiation factor（ IF）延伸因子
Elongation factor（ EF）终止因子。原核中
有 RF1-3。 RF-1 识别 UAA和 UAG; RF-2 识
别 UAA和 UGA; RF-3 仅能促进 RF-1和 RF-2
的功能。终止因子行使功能时需要 GTP。真
核生物中只有一个 RF，能识别 3个终止子。
3、蛋白质合成的起始
蛋白质合成的起始复合物,
30S 核糖体小亚基
模板 mRNA
fMet-tRNAfMet
起始因子
GTP
50S 核糖体大亚基
Mg2+
合成的起始可分为三步,
1,30S 核糖体小亚基与起始因子 IF –1和 IF-3
相结合，诱发模板 mRNA与小亚基结合。
2、由 30S 小亚基、起始因子 IF –1和 IF-3及模
板 mRNA所组成的复合物立即与 GTP-IF-2及
fMet-tRNAfMet相结合。反密码子与密码子配
对。
3、上述六组分复合物再与 50S大亚基结合，
水解 GTP生成并释放 GDP和 Pi。释放三个起
始因子。
表 27-9 真核细胞中参与翻译起始的蛋白质因子及其功能
真核因子 功能
eIF2 促进 Met-tRNAMet与核糖体 40S小亚基结合。
eIF2B
eIF3
是最早与核糖体 40S小亚基结合的促进
因子，蛋白质合成反应的正常进行。
eIF4A
具有 RNA解旋酶活性，解除 mRNA模
板的次级结构并使之与 40S小亚基结合，
形成 eIF4F复合物。
eIF4B 与 mRNA模板相结合，协助核糖体扫描模板序列，定位 AUG。
eIF4E 与 mRNA 5'的帽子结构相结合，形成eIF4F复合物。
eIF4G 与 eIF4E和 poly（ A）结合蛋白（ PAB）相结合，形成 eIF4F复合物。
eIF5
促使多个蛋白因子与 40S小亚基解体，
以此帮助大小亚基结合形成 80核糖体，
形成翻译起始复合物。
eIF6 促进没有蛋白质合成活性的 80S核糖体解离成 40S和 60S两个亚基。
4、肽链的延伸
? 肽链延伸的基本要求是,
有完整的起始复合物，
有氨基酰 -tRNA，
有延伸因子 EF-Tu,EF-Ts和 EF-G，
有 GTP。
? 肽链延伸也可被分为三步：
第一步，与新进来的氨基酰 -tRNA相结合。氨基
酰 -tRNA首先必须与 GTP-EF-Tu复合物相结合，形
成氨基酰 -tRNA-GTP-EF-Tu复合物并与 70S中的 A
位点相结合。此时,GTP水解并释放 GDP-EF-Tu复
合物。
第二步，肽键形成。 肽键形成之初，两个氨基
酸仍然分别与各自的 tRNA相结合，仍然分别位于 A
位点和 P位点上。 A位点上的氨基酸（第二个氨基酸）
中的 α-氨基作为亲核基团取代了 P位点上的 tRNA，
并与起始氨基酸中的 COOH基团形成肽键。本反应
可能由 peptidyl transferase 催化。
第三步，移位（ translocation）。 核糖体向
mRNA的 3’方向移动一个密码子，使得带有第二个
氨基酸（现已成为二肽）的 tRNA从 A位进入 P位，
并使第一个 tRNA从 P位进入 E位。此时模板上的第
三个密码子正好在 A位上。核糖体的移位需要 EF-G
（ translocase）和另一分子 GTP水解提供能量。
5、肽链的终止
? 当终止密码子进入核糖体 A位点时，在释放因
子 RF1-3的作用下：
（ 1）水解末端肽基 tRNA；
（ 2）释放新生肽和 tRNA；
（ 3）使 70S核糖体解离成 30S和 50S两个亚
基。
6、蛋白质合成的抑制剂
抗菌素对蛋白质合成的作用可能是阻止 mRNA
与核糖体结合（氯霉素），或阻止 AA-tRNA与核糖
体结合（四环素类），或干扰 AA-tRNA与核糖体结
合而产生错读（链霉素、新霉素、卡那霉素等），
或作为竞争性抑制剂抑制蛋白质合成。
链霉素是一种碱性三糖，干扰 fMet-tRNA与核糖
体的结合，从而阻止蛋白质合成的正确起始，并导
致 mRNA的错读。若以 poly（ U）作模板，则除苯丙
氨酸（ UUU）外，异亮氨酸（ AUU）也会掺入。对
链霉素敏感位点在 30S亚基上。
嘌呤霉素是 AA-tRNA的结构类似物，能结合在
核糖体的 A位上，抑制 AA-tRNA的进入。它所带的
氨基与 AA- tRNA上的氨基一样，能与生长中肽链上
的羧基生成肽键，这个反应的产物是一条 3'羧基端
挂了一嘌呤霉素。
青霉素、四环素和红霉素只与原核细胞核糖体
发生作用，从而阻遏原核生物蛋白质的合成，抑制
细菌生长。氯霉素和嘌呤霉素既能与原核细胞核糖
体结合，又能与真核生物核糖体结合，妨碍细胞内
蛋白质合成，影响细胞生长。因此，前 3种抗生素
被广泛用于人类医学，后两种则很少在医学上使用。
九、氨基酸及功能蛋白质合成后的修饰
1.蛋白质刚刚被合成时，都以 fMet（原核）或 Met（真
核）开始，多肽合成后,N端的 formyl group,Met
残基，有时还包括 N揣多个残基或 C端的残基都会被
切除。 50%的真核蛋白中,N-端残基的氨基酸会被
N-乙基化。
2.切除信号肽。许多蛋白质都带有 15-30个残基的
signal peptides，负责指导蛋白质在细胞中的精确
定位。
3.特定氨基酸的修饰。
4.氨基酸的糖苷化
5.氨基酸的异戊烯化（ Addition of Isoprenyl Groups）
6.有些蛋白质还要与辅基 (prosthetic groups)相
结合；
Cytochrome C只有与血红素（ heme）相
结合才有功能。此外,Acetyl-CoA羧化酶常
与 Biotin分子相结合。有些蛋白质必须经蛋白
酶切割后才有功能。有些蛋白质只有在形成
二硫键之后才有功能。
十、蛋白质的运输和降解
1、绝大部分被运入 ER内腔的蛋白质都带有一个
Signal peptide。该序列常常位于蛋白质的氨基末端，
长度一般在 13-36个残基之间，有三个特点,（ 1）
一般带有 10-15个疏水氨基酸； （ 2）常常在靠近该
序列 N-端疏水氨基酸区上游带有 1个或数个带正电
荷的氨基酸； （ 3）在其 C-末端靠近蛋白酶切割位
点处常常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近的
那个氨基酸往往带有很短的侧链（ Ala或 Gly）。
? 研究发现，信号肽把 Ribosome牵引到 ER上。
蛋白质合成之初，一旦信号肽序列的 N端暴
露在核糖体外，该序列（包括核糖体）就迅
速与 SRP（ signal recognition particle）相结
合，诱发 SRP与 GTP相结合，停止新生肽的
进一步延伸（此时新生肽一般长约 70个残基
左右）。
? 受位于 ER外膜上的 SRP-receptor及
ribosome-receptor的牵引，这个复合物
（ GTP-SRP-ribosome-mRNA-新生肽）立即
向 ER外膜靠拢，并通过 peptide transport
complex进入 ER内腔。
5.Rough ER上的蛋白质常常通过运转载体将经过修饰
的蛋白质送入高尔基体，再分别送到各个亚细胞位
点。
6.蛋白质中的核定位序列一般不被切除。
蛋白质的核定位是通过
多个蛋白的共同作用来
实现的。 Importin (α,β
亚基 )的作用有点像
SRP受体。 NLS蛋白 -
Importin复合物停留在
核孔上，并在 Ran-
GTPase的作用下通过
核孔。
细菌细胞内也存在类似的蛋白质运转系统。
7、蛋白质降解是一个有序的过程。
? 在大肠杆菌中，许多蛋白质的降
解是通过一个依赖于 ATP的蛋白酶
（称为 Lon）来实现的。当细胞中
存在有错误或半衰期很短的蛋白质
时，该蛋白酶就被激活。每切除一
个肽键要消耗两分子 ATP。
? 在真核生物中，蛋白质的降解需
要 Ubiquitin，一个有 76个氨基酸残
基组成极为保守的蛋白参与。与
Ubiquitin相连的蛋白将被送到一个
依赖于 ATP的蛋白质降解系统
（ Proteasome,Mr,1× 106）。
成熟多肽 N-端第一个残基对蛋白质的稳定性有重要影响 。
? 一, 基因与基因表达的一般概念
? 二, 遗传密码 —— 三联子
? 三．密码子和反密码子的相互作用
? 四,tRNA
? 五,AA- tRNA合成酶
? 六, 核糖体
? 七, 信使核糖核酸
? 八、蛋白质的生物合成
? 九、氨基酸及功能蛋白质合成后的修饰
? 十、蛋白质的运输和降解
一,基因与基因表达的一般概念
? 基因作为唯一能够自主复制、永久存在的单位，其
生理学功能以蛋白质形式得到表达。 DNA序列是遗
传信息的贮存者，它通过自主复制得到永存，并通
过转录生成 mRNA，翻译生成蛋白质的过程控制所
有生命现象。
? 编码链（ coding strand）又称 sense strand，是
指与 mRNA序列相同的那条链。非编码链
（ anticoding strand），又称 antisense strand，是
指那条根据碱基互补原则指导 mRNA生物合成的
DNA链。
? Genetic information is perpetuated by replication（复
制） in which a double- stranded nucleic acid is
duplicated to give identical copies.
? 基因表达包括转录（ transcription）和翻译（ translation）
两个阶段。转录是指拷贝出一条与 DNA链序列完全相同（除
了 T→U 之外）的 RNA单链的过程，是基因表达的核心步骤。
翻译是指以新生的 mRNA为模板，把核苷酸三联子遗传密码
翻译成氨基酸序列、合成蛋白质多肽链的过程，是基因表达
的最终目的。
? 只有 mRNA所携带的遗传信息才被用来指导蛋白质生物合
成，所以人们一般用 U,C,A,G这 4种核苷酸而不是 T,C、
A,G的组合来表示遗传性状。所谓翻译是指将 mRNA链上
的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每 3个核苷酸代表
一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。
二, 遗传密码 —— 三联子
? mRNA上每 3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个
氨基酸，这 3个核苷酸就称为一个密码，也叫三联
子密码。翻译时从起始密码子 AUG开始，沿
mRNA5’→3’ 的方向连续阅读直到终止密码子，生成
一条具有特定序列的多肽链。
? mRNA中只有 4种核苷酸，而蛋白质中有 20种氨
基酸，若以一种核苷酸代表一种氨基酸，只能代表
4种 (41=4)。若以两种核苷酸作为一个密码（二联
子），能代表 42=16种氨基酸。而假定以 3个核苷酸
代表一个氨基酸，则可以有 43=64种密码，满足了
编码 20种氨基酸的需要。
50-60年代破译遗传密码方面的三项重要成果：
（ 1） Paul Zamecnik等人证实细胞中蛋白
质合成的场所。他们把放射性标记的氨基酸
注射到大鼠体内，经过一段时间后收获其肝
脏，进行蔗糖梯度沉淀并分析各种细胞成份
中的放射性蛋白质。
如果注射后经数小时（或数天）收获肝脏，
所有细胞成份中都带有放射性标记的蛋白质 ;
如果注射后几分钟内即收获肝脏，那么，
放射性标记只存在于含有核糖体颗粒的细胞
质成份中。
? 2） Francis Crick等人第一次证实只有用三联子密码
的形式才能把包含在由 AUGC四个字母组成遗传信
息（核酸）准确无误地翻译成由 20种不同氨基酸组
成的蛋白质序列，实现遗传信息的表达。
实验 1:
用吖啶类试剂（诱导核苷酸插入或丢失）处理 T4
噬菌体 rII位点上的两个基因，使之发生移码突变
（ frame-shift），就生成完全不同的、没有功能的
蛋白质。
实验 2:
研究烟草坏死卫星病毒发现，其外壳蛋白亚基由
400个氨基酸组成，相应的 RNA片段长 1200个核苷
酸，与密码三联子体系正好相吻合。
? 实验 3:
以均聚物为模板指导多肽的合成。 在含有 tRNA、核糖体、
AA-tRNA合成酶及其它蛋白质因子的细胞抽提物中加入
mRNA或人工合成的均聚物作为模板以及 ATP,GTP、氨基
酸等成分时又能合成新的肽链，新生肽链的氨基酸顺序由外
加的模板来决定。
1961年,Nirenberg等以 poly（ U）作模板时发现合成了多
聚苯丙氨酸，从而推出 UUU代表苯丙氨酸（ Phe）。以 poly
（ C）及 poly（ A）做模板分别得到多聚脯氨酸和多聚赖氨酸。
? 实验 4:
以特定序列的共聚物为模板指导多肽的合成。以多聚二核
苷酸作模板可合成由 2个氨基酸组成的多肽，
5'…UGU GUG UGU GUG UGU GUG…3',不管读码从 U开
始还是从 G开始，都只能有 UGU（ Cys）及 GUG（ Val）两
种密码子。
? 实验 5:
以共聚三核苷酸作为模板可得到有 3种氨基酸组
成的多肽。如以多聚（ UUC）为模板，可能有 3种
起读方式：
5’…UUC UUC UUC UUC UUC…3’ 或 5’…UCU
UCU UCU UCU UCU…3’ 或 5'…CUU CUU CUU
CUU CUU…3' 分别产生 UUC（ Phe）,UCU（ Ser）
或 CUU（ Leu）,
多聚三核苷酸为模板时也可能只合成 2种多肽：
5’…GUA GUA GUA GUA GUA…3’ 或 5’…UAG
UAG UAG UAG UAG…3’
或 5’…AGU AGU AGU AGU AGU…3’ 由第二种读码
方式产生的密码子 UAG是终止密码，不编码任何氨
基酸，因此，只产生 GUA（ Val）或 AGU（ Ser）。
? 实验 6:
以随机多聚物指导多肽合成。 Nirenberg等
及 Ochoa等又用各种随机的多聚物作模板合
成多肽。例如，以只含 A,C的多聚核苷酸作
模板，任意排列时可出现 8种三联子，即
CCC,CCA,CAC,ACC,CAA,ACA、
AAC,AAA，获得由 Asn,His,Pro,Gln、
Thr,Lys等 6种氨基酸组成的多肽。
? （ 3）氨基酸的“活化”与核糖体结合技术。
如果把氨基酸与 ATP和肝脏细胞质共培养，氨
基酸就会被固定在某些热稳定且可溶性 RNA分子
（ transfer RNA,tRNA）上。现将氨基酸活化后的
产物称为氨基酰 -tRNA（ aminoacyl-tRNA），并把
催化该过程的酶称为氨基酰合成酶（ aminoacyl-
tRNA Synthetase）。
以人工合成的三核苷酸如 UUU,UCU,UGU
等为模板，在含核糖体,AA-tRNA的反应液中保温
后通过硝酸纤维素滤膜，只有游离的 AA-tRNA因相
对分子质量小而通过滤膜，而核糖体或与核糖体结
合的 AA-tRNA则留在滤膜上，这样可把已结合与未
结合的 AA-tRNA分开。
当体系中带有多聚核苷酸模板时，从大肠杆菌
中提取的核糖体经常与特异性氨基酰 -tRNA相结合。
如果把核糖体与 poly（ U）和 Phe-tRNAPhe共温育，
核糖体就能同时与 poly（ U）和 Phe-tRNAPhe相结
合。
4种核苷酸组成 61个编码氨基酸的密码子
和 3个终止密码子，它们不能与 tRNA的反密
码子配对，但能被终止因子或释放因子识别，
终止肽链的合成。由一种以上密码子编码同
一个氨基酸的现象称为简并（ degeneracy），
对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子
（ synonymous codon）。
三．密码子和反密码子的相互作用
? 蛋白质生物合成过程中,tRNA的反密码子通
过碱基的反向配对与 mRNA的密码子相互作
用。 1966年,Crick根据立体化学原理提出摆
动假说（ wobble hypothesis），解释了反密
码子中某些稀有成分如 I以及许多有 2个以上
同源密码子的配对问题。
Wobble hypothesis
① 任意一个密码子的前两位碱基都与 tRNA
anticodon中的相应碱基形成 Watson-Crick碱基配对。
② 反密码子第一位是 A或 C时，只能识别一个密码子。
当反密码子第一位是 U或 G时，能识别两个密码子。
当 Inosine（ I）作为反密码子第一位时，能识别三个
密码子。
③ 如果数个密码子同时编码一个氨基酸，凡是第一、
二位碱基不相同的密码子都对应于各自的 tRNA。
④ 根据上述规则，至少需要 32种不同的 tRNA才能翻
译 61个密码子。
四,tRNA
? tRNA在蛋白质合成中处于关键地位，被称为第二
遗传密码。它不但为将每个三联子密码翻译成氨基
酸提供了接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运
送到核糖体上提供了载体。所有的 tRNA都能够与核
糖体的 P位点和 A位点结合，此时,tRNA分子三叶
草型顶端突起部位通过密码子：反密码子的配对与
mRNA相结合，而其 3’末端恰好将所转运的氨基酸
送到正在延伸的多肽上。代表相同氨基酸的 tRNA称
为同工 tRNA。在一个同工 tRNA组内，所有 tRNA均
专一于相同的氨基酰 - tRNA合成酶。
1,tRNA的三叶草型二级结构
受体臂（ acceptor arm）主要由链两端序列碱基配对
形成的杆状结构和 3’端末配对的 3-4个碱基所组成，其 3’
端的最后 3个碱基序列永远是 CCA，最后一个碱基的 3’或
2’自由羟基（ —OH）可以被氨酰化。 TφC臂是根据 3个核
苷酸命名的，其中 φ表示拟尿嘧啶，是 tRNA分子所拥有
的不常见核苷酸。反密码子臂是根据位于套索中央的三
联反密码子命名的。 D臂是根据它含有二氢尿嘧啶
（ dihydrouracil）命名的。
? 最常见的 tRNA分子有 76个碱基，相对分子质量约为
2.5× 104。不同的 tRNA分子可有 74-95个核苷酸不等，
tRNA分子长度的不同主要是由其中的两条手臂引起的。
tRNA的稀有碱基含量非常丰富，约有 70余种。每个
tRNA分子至少含有 2个稀有碱基，最多有 19个，多数分
布在非配对区，特别是在反密码子 3'端邻近部位出现的频
率最高，且大多为嘌呤核苷酸。这对于维持反密码子环
的稳定性及密码子、反密码子之间的配对是很重要的。
2,tRNA的 L形三级结构
? 酵母和大肠杆菌 tRNA的三级结构都呈 L形折叠式。
这种结构是靠氢键来维持的,tRNA的三级结构与
AA- tRNA合成酶的识别有关。受体臂和 TφC臂的杆
状区域构成了第一个双螺旋,D臂和反密码子臂的
杆状区域形成了第二个双螺旋。
? tRNA的 L形高级结构反映了其生物学功能，因为
它上所运载的氨基酸必须靠近位于核糖体大亚基上
的多肽合成位点，而它的反密码子必须与小亚基上
的 mRNA相配对，所以两个不同的功能基团最大限
度分离。
3,tRNA的功能
转录过程是信息从一种核酸分子（ DNA）
转移至另一种结构上极为相似的核酸分子
（ RNA）的过程，信息转移靠的是碱基配对。
翻译阶段遗传信息从 mRNA分子转移到结构
极不相同的蛋白质分子，信息是以能被翻译
成单个氨基酸的三联子密码形式存在的，在
这里起作用的是解码机制。
4,tRNA的种类
（ 1）起始 tRNA和延伸 tRNA
能特异地识别 mRNA模板上起始密码子的 tRNA
叫起始 tRNA，其他 tRNA统称为延伸 tRNA。原核生
物起始 tRNA携带甲酰甲硫氨酸（ fMet），真核生物
起始 tRNA携带甲硫氨酸（ Met）。
（ 2）同工 tRNA
代表同一种氨基酸的 tRNA称为同工 tRNA，同工
tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种
同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被 AA-
tRNA合成酶识别。
（ 3）校正 tRNA
校正 tRNA分为无义突变及错义突变校正。
在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可
能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子
（ UAG,UGA,UAA），使蛋白质合成提前终止，
合成无功能的或无意义的多肽，这种突变就称为
无义突变。
五,AA- tRNA合成酶
AA- tRNA合成酶是一类催化氨基酸与 tRNA结合
的特异性酶，其反应式如下：
它实际上包括两步反应：
第一步是氨基酸活化生成酶 -氨基酰腺苷酸复合物。
AA+ATP+酶（ E） →E -AA-AMP+PPi
第二步是氨酰基转移到 tRNA 3’末端腺苷残基上，
与其 2’或 3’-羟基结合。
E-AA-AMP+ tRNA→AA - tRNA +E+AMP
? 蛋白质合成的真实性主要决定于 AA- tRNA合
成酶是否能使氨基酸与对应的 tRNA相结合。
AA-tRNA合成酶既要能识别 tRNA，又要能识
别氨基酸，它对两者都具有高度的专一性。
不同的 tRNA有不同碱基组成和空间结构，容
易被 tRNA合成酶所识别，困难的是这些酶如
何识别结构上非常相似的氨基酸。
? 有两道关口,
The first filter is the initial binding of the
amino acid to the enzyme and its
activation to aminoacyl-AMP.
The second filter is the binding of
incorrect aminoacyl-AMP products to a
separate active site on the enzyme.
六, 核糖体
? 核糖体像一个能沿 mRNA模板移动的工厂，
执行着蛋白质合成的功能。它是由几十种蛋
白质和几种核糖体 RNA（ ribosomal RNA，
rRNA）组成的亚细胞颗粒。一个细菌细胞内
约有 20000个核糖体，而真核细胞内可达 106
个，在未成熟的蟾蜍卵细胞内则高达 1012。
核糖体和它的辅助因子为蛋白质合成提供了
必要条件。
1.核糖体的组成
? 原核生物核糖体由约 2/3的 RNA及 1/3的蛋
白质组成。真核生物核糖体中 RNA占 3/5，蛋
白质占 2/5。核糖体是一个致密的核糖核蛋白
颗粒，可以解离为两个亚基，每个亚基都含
有一个相对分子质量较大的 rRNA和许多不同
的蛋白质分子。
? 大肠杆菌核糖体小亚基由 21种蛋白质组成，
分别用 S1……S21 表示，大亚基由 33种蛋白
质组成，分别用 L1……L33 表示。真核生物
细胞核糖体大亚基含有 49种蛋白质，小亚基
有 33种蛋白质。
2,rRNA
3.核糖体的功能
核糖体包括至少 5个活性中心，即 mRNA结合部
位、结合或接受 AA- tRNA部位（ A位）、结合或接
受肽基 tRNA的部位、肽基转移部位（ P位）及形成
肽键的部位（转肽酶中心），此外还有负责肽链延
伸的各种延伸因子的结合位点。小亚基上拥有
mRNA结合位点，负责对序列特异的识别过程，如
起始位点的识别和密码子与反密码子的相互作用。
大亚基负责氨基酸及 tRNA携带的功能，如肽键的形
成,AA- tRNA、肽基 - tRNA的结合等。 A位,P位、
转肽酶中心等主要在大亚基上。
核糖体可解离为亚基或结合成 70S/80S颗粒。
翻译的起始阶段需要游离的亚基，随后才结合成
70S/80S颗粒，继续翻译进程。体外反应体系中，
核糖体的解离或结合取决于 Mg2+离子浓度。在大肠
杆菌内,Mg2+浓度在 10-3mol/L以下时,70S解离
为亚基，浓度达 10-2mol/L时则形成稳定的 70S颗粒。
细胞中大多数核糖体处于非活性的稳定状态，单独
存在，只有少数与 mRNA一起形成多聚核糖体。它
从 mRNA的 5'末端向 3'末端阅读密码子，至终止子时
合成一条完整的多肽链。 mRNA上核糖体的多少视
mRNA的长短而定，一般 40个核苷酸有一个核糖体。
七, 信使核糖核酸
mRNA messenger ribonucleic acidDNA
deoxyribonucleic acid.
虽然 mRNA在所有细胞内执行着相同的功
能，即通过三联子密码翻译生成蛋白质，其
生物合成的具体过程和成熟 mRNA的结构在
原核和真核生物细胞内是不同的。
八、蛋白质的生物合成
? 核糖体是蛋白质合成的场所,mRNA是蛋白质合
成的模板,tRNA是模板与氨基酸之间的接合体。此
外，有 20种以上的 AA-tRNA及合成酶,10多种起始
因子、延伸因子及终止因子,30多种 tRNA及各种
rRNA,mRNA和 100种以上翻译后加工酶参与蛋白
质合成和加工过程。
? 蛋白质合成消耗了细胞中 90%左右用于生物合成
反应的能量。细菌细胞中的 2万个核糖体,10万个
蛋白质因子和 20万个 tRNAs 约占大肠杆菌干重的
35%。
? 在大肠杆菌中合成一个 100个氨基酸的多肽只需 5
分钟。
1.蛋白质生物合成的主要步骤：
? 翻译的起始 ——核糖体与 mRNA结合并与
氨基酰 -tRNA生成起始复合物。肽链的延
伸 ——核糖体沿 mRNA5’端向 3’端移动，导致
从 N端向 C端的多肽合成。肽链的终止以及肽
链的释放 ——核糖体从 mRNA上解离，准备
新一轮合成反应。
主要分为五步
1,Activation of Amino Acids (This reaction takes
place in the cytosol,not on the ribosome).
2,Initiation,The mRNA bearing the code for the
polypeptide binds to the small ribosomal subunit
and to the initiating aminoacyl-tRNA.
3,Elongation,Peptide bonds are formed in this
stage.
4,Termination and Release,Completion of the
polypeptide chain is signaled by a termination
codon in the mRNA.
5,Folding and Post translational Processing.
肽链延伸分为三步
① Binding of an incoming aminoacyl-tRNA.
② Peptide bond formation.
③ Translocation.
2.与蛋白质合成有关的因子
? 起始因子 Initiation factor（ IF）延伸因子
Elongation factor（ EF）终止因子。原核中
有 RF1-3。 RF-1 识别 UAA和 UAG; RF-2 识
别 UAA和 UGA; RF-3 仅能促进 RF-1和 RF-2
的功能。终止因子行使功能时需要 GTP。真
核生物中只有一个 RF，能识别 3个终止子。
3、蛋白质合成的起始
蛋白质合成的起始复合物,
30S 核糖体小亚基
模板 mRNA
fMet-tRNAfMet
起始因子
GTP
50S 核糖体大亚基
Mg2+
合成的起始可分为三步,
1,30S 核糖体小亚基与起始因子 IF –1和 IF-3
相结合，诱发模板 mRNA与小亚基结合。
2、由 30S 小亚基、起始因子 IF –1和 IF-3及模
板 mRNA所组成的复合物立即与 GTP-IF-2及
fMet-tRNAfMet相结合。反密码子与密码子配
对。
3、上述六组分复合物再与 50S大亚基结合，
水解 GTP生成并释放 GDP和 Pi。释放三个起
始因子。
表 27-9 真核细胞中参与翻译起始的蛋白质因子及其功能
真核因子 功能
eIF2 促进 Met-tRNAMet与核糖体 40S小亚基结合。
eIF2B
eIF3
是最早与核糖体 40S小亚基结合的促进
因子，蛋白质合成反应的正常进行。
eIF4A
具有 RNA解旋酶活性，解除 mRNA模
板的次级结构并使之与 40S小亚基结合，
形成 eIF4F复合物。
eIF4B 与 mRNA模板相结合，协助核糖体扫描模板序列，定位 AUG。
eIF4E 与 mRNA 5'的帽子结构相结合，形成eIF4F复合物。
eIF4G 与 eIF4E和 poly（ A）结合蛋白（ PAB）相结合，形成 eIF4F复合物。
eIF5
促使多个蛋白因子与 40S小亚基解体，
以此帮助大小亚基结合形成 80核糖体，
形成翻译起始复合物。
eIF6 促进没有蛋白质合成活性的 80S核糖体解离成 40S和 60S两个亚基。
4、肽链的延伸
? 肽链延伸的基本要求是,
有完整的起始复合物，
有氨基酰 -tRNA，
有延伸因子 EF-Tu,EF-Ts和 EF-G，
有 GTP。
? 肽链延伸也可被分为三步：
第一步，与新进来的氨基酰 -tRNA相结合。氨基
酰 -tRNA首先必须与 GTP-EF-Tu复合物相结合，形
成氨基酰 -tRNA-GTP-EF-Tu复合物并与 70S中的 A
位点相结合。此时,GTP水解并释放 GDP-EF-Tu复
合物。
第二步，肽键形成。 肽键形成之初，两个氨基
酸仍然分别与各自的 tRNA相结合，仍然分别位于 A
位点和 P位点上。 A位点上的氨基酸（第二个氨基酸）
中的 α-氨基作为亲核基团取代了 P位点上的 tRNA，
并与起始氨基酸中的 COOH基团形成肽键。本反应
可能由 peptidyl transferase 催化。
第三步，移位（ translocation）。 核糖体向
mRNA的 3’方向移动一个密码子，使得带有第二个
氨基酸（现已成为二肽）的 tRNA从 A位进入 P位，
并使第一个 tRNA从 P位进入 E位。此时模板上的第
三个密码子正好在 A位上。核糖体的移位需要 EF-G
（ translocase）和另一分子 GTP水解提供能量。
5、肽链的终止
? 当终止密码子进入核糖体 A位点时，在释放因
子 RF1-3的作用下：
（ 1）水解末端肽基 tRNA；
（ 2）释放新生肽和 tRNA；
（ 3）使 70S核糖体解离成 30S和 50S两个亚
基。
6、蛋白质合成的抑制剂
抗菌素对蛋白质合成的作用可能是阻止 mRNA
与核糖体结合（氯霉素），或阻止 AA-tRNA与核糖
体结合（四环素类），或干扰 AA-tRNA与核糖体结
合而产生错读（链霉素、新霉素、卡那霉素等），
或作为竞争性抑制剂抑制蛋白质合成。
链霉素是一种碱性三糖，干扰 fMet-tRNA与核糖
体的结合，从而阻止蛋白质合成的正确起始，并导
致 mRNA的错读。若以 poly（ U）作模板，则除苯丙
氨酸（ UUU）外，异亮氨酸（ AUU）也会掺入。对
链霉素敏感位点在 30S亚基上。
嘌呤霉素是 AA-tRNA的结构类似物，能结合在
核糖体的 A位上，抑制 AA-tRNA的进入。它所带的
氨基与 AA- tRNA上的氨基一样，能与生长中肽链上
的羧基生成肽键，这个反应的产物是一条 3'羧基端
挂了一嘌呤霉素。
青霉素、四环素和红霉素只与原核细胞核糖体
发生作用，从而阻遏原核生物蛋白质的合成，抑制
细菌生长。氯霉素和嘌呤霉素既能与原核细胞核糖
体结合，又能与真核生物核糖体结合，妨碍细胞内
蛋白质合成，影响细胞生长。因此，前 3种抗生素
被广泛用于人类医学，后两种则很少在医学上使用。
九、氨基酸及功能蛋白质合成后的修饰
1.蛋白质刚刚被合成时，都以 fMet（原核）或 Met（真
核）开始，多肽合成后,N端的 formyl group,Met
残基，有时还包括 N揣多个残基或 C端的残基都会被
切除。 50%的真核蛋白中,N-端残基的氨基酸会被
N-乙基化。
2.切除信号肽。许多蛋白质都带有 15-30个残基的
signal peptides，负责指导蛋白质在细胞中的精确
定位。
3.特定氨基酸的修饰。
4.氨基酸的糖苷化
5.氨基酸的异戊烯化（ Addition of Isoprenyl Groups）
6.有些蛋白质还要与辅基 (prosthetic groups)相
结合；
Cytochrome C只有与血红素（ heme）相
结合才有功能。此外,Acetyl-CoA羧化酶常
与 Biotin分子相结合。有些蛋白质必须经蛋白
酶切割后才有功能。有些蛋白质只有在形成
二硫键之后才有功能。
十、蛋白质的运输和降解
1、绝大部分被运入 ER内腔的蛋白质都带有一个
Signal peptide。该序列常常位于蛋白质的氨基末端，
长度一般在 13-36个残基之间，有三个特点,（ 1）
一般带有 10-15个疏水氨基酸； （ 2）常常在靠近该
序列 N-端疏水氨基酸区上游带有 1个或数个带正电
荷的氨基酸； （ 3）在其 C-末端靠近蛋白酶切割位
点处常常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近的
那个氨基酸往往带有很短的侧链（ Ala或 Gly）。
? 研究发现，信号肽把 Ribosome牵引到 ER上。
蛋白质合成之初，一旦信号肽序列的 N端暴
露在核糖体外，该序列（包括核糖体）就迅
速与 SRP（ signal recognition particle）相结
合，诱发 SRP与 GTP相结合，停止新生肽的
进一步延伸（此时新生肽一般长约 70个残基
左右）。
? 受位于 ER外膜上的 SRP-receptor及
ribosome-receptor的牵引，这个复合物
（ GTP-SRP-ribosome-mRNA-新生肽）立即
向 ER外膜靠拢，并通过 peptide transport
complex进入 ER内腔。
5.Rough ER上的蛋白质常常通过运转载体将经过修饰
的蛋白质送入高尔基体，再分别送到各个亚细胞位
点。
6.蛋白质中的核定位序列一般不被切除。
蛋白质的核定位是通过
多个蛋白的共同作用来
实现的。 Importin (α,β
亚基 )的作用有点像
SRP受体。 NLS蛋白 -
Importin复合物停留在
核孔上，并在 Ran-
GTPase的作用下通过
核孔。
细菌细胞内也存在类似的蛋白质运转系统。
7、蛋白质降解是一个有序的过程。
? 在大肠杆菌中，许多蛋白质的降
解是通过一个依赖于 ATP的蛋白酶
（称为 Lon）来实现的。当细胞中
存在有错误或半衰期很短的蛋白质
时，该蛋白酶就被激活。每切除一
个肽键要消耗两分子 ATP。
? 在真核生物中，蛋白质的降解需
要 Ubiquitin，一个有 76个氨基酸残
基组成极为保守的蛋白参与。与
Ubiquitin相连的蛋白将被送到一个
依赖于 ATP的蛋白质降解系统
（ Proteasome,Mr,1× 106）。
成熟多肽 N-端第一个残基对蛋白质的稳定性有重要影响 。
