第十一章 蛋白质的生物合成及加工修饰
(The Biosynthesis and transport of protein)
在不同的蛋白质分子中，氨基酸有着特定的排列顺序，这种特定的排列顺序不是随机的，而是严格按照蛋白质的编码基因中的碱基排列顺序决定的。基因的遗传信息在转录过程中从DNA转移到mRNA，再由mRNA将这种遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺序的过程叫做翻译。翻译的过程也就是蛋白质分子生物合成的过程，在此过程中需要200多种生物大分子参加，其中包括核糖体、mRNA、tRNA及多种蛋白质因子。
第一节 参与蛋白质生物合成的物质一、合成原料自然界由mRNA编码的氨基酸共有20种，只有这些氨基酸能够作为蛋白质生物合成的直接原料。某些蛋白质分子还含有羟脯氨酸、羟赖氨酸、γ-羧基谷氨酸等，这些特殊氨基酸是在肽链合成后的加工修饰过程中形成的。
下图给出部分特殊氨基酸分子式：
二、mRNA是合成蛋白质的直接模板蛋白质是在胞质中合成的，而编码蛋白质的信息载体DNA 却在细胞核内，所以必定有一种中间物质用来传递DNA 上的信息，实验证明：mRNA 是遗传信息的传递者，是蛋白质生物合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板，因此得名信使RNA。
原核细胞中每种mRNA分子常带有多个功能相关蛋白质的编码信息，以一种多顺反子的形式排列，在翻译过程中可同时合成几种蛋白质；而真核细胞中，每种mRNA一般只带有一种蛋白质编码信息，是单顺反子的形式。mRNA以它分子中的核苷酸排列顺序携带从DNA传递来的遗传信息，作为蛋白质生物合成的直接模板，决定蛋白质分子中的氨基酸排列顺序。不同的蛋白质有各自不同的mRNA，mRNA除含有编码区外，两端还有非编码区。非编码区对于mRNA的模板活性是必需的，特别是5'端非编码区在蛋白质合成中被认为是与核糖体结合的部位。
mRNA特点：短命 原核：半衰期几秒-几分钟 真核：半衰期数小时。
功能是蛋白质合成的模板，多肽链氨基酸排列顺序就取决于mRNA 的核苷酸的排列顺序。
蛋白质由20 种氨基酸构成的，mRNA 却只有4 种碱基，如果由一种碱基编码氨基酸，那么4 种碱基只能决定4 种氨基酸；如果2 个碱基编码一种氨基酸 也只能编码42 种氨基酸；若由3 个碱基作为一组，可以有43=64 种排列，那么就满足了编码20 种氨基酸的需要，实验证明：确实是3 个碱基编码一种氨基酸。
三联体密码：3个连续的碱基编码一种氨基酸，即每3个核苷酸组成的1个密码子，称为三联体密码子，简称密码子。
1、遗传密码的破译破译遗传密码的突破性工作主要包括三个方面：一是体外翻译系统的建立；二是核酸的人工合成；三是核糖体结合技术。
1966 完全确定了编码20 种氨基酸的遗传密码，编排出了遗传密码字典：
⑴阐明蛋白质生物合成的基础。
⑵为分子遗传学的中心法则的确立提供了有力证据。是生命科学史上的又一重大突破。
mRNA分子上以5'→3'方向，从AUG开始每三个连续的核苷酸组成一个密码子，mRNA中的四种碱基可以组成64种密码子。这些密码不仅代表了20种氨基酸，还决定了翻译过程的起始与终止位置。每种氨基酸至少有一种密码子，最多的有6种密码子。
在1966年编排出了遗传密码字典。见下表：
位于mRNA起动部位AUG为氨基酸合成肽链的起动信号。以哺乳动物为代表的真核生物，此密码子代表蛋氨酸；以微生物为代表的原核生物则代表甲酰蛋氨酸。
密码子UAA、UAG、UGA是肽链成的终止密码，不代表任何氨基酸，它们单独或共同存在于mRNA3'末端。人们赋予这三个密码子特殊的名字：UAA（赭石密码子）、UAG（蛋白石密码子）、UGA（琥珀密码子）。
2.遗传密码具有以下特点,
⑴按5'→3'方向编码（方向性：阅读方向5'→3'，与mRNA 合成方向一致）、不重叠、无标点、连续的从起始码AUG开始，三个碱基代有一个氨基酸，这就构成了一个连续不断的读框，直至终止码。如果在读框中间插入或缺失一个碱基就会造成移码突变，引起突变位点下游氨基排列的错误。
⑵密码子的简并性（摆动性、变偶性）
一种氨基酸可有两个或更多个密码子的现象为简并性。密码子的前两个碱基决定其专一性，第三位碱基可有变异，如A,G,C,U。（即密码子和反密码子的第一、第二两个碱基的配对是标准配对，而第三个碱基则可以随意配对。）
这种简并性主要是由于密码子的第三个碱基发生摆动现象形成的，也就是说密码子的专一性主要由前两个碱基决定，即使第三个碱基发生突变也能翻译出正确的氨基酸。
同一种氨基酸共用不同密码子称为同义密码子。只有色氨酸(Trp)和甲硫氨酸(Met)仅有一个密码子。
生物意义：可以减少有害的突变，简并增加了密码子中碱基改变仍然编码原来氨基酸的可能性。
⑶.起始码与终止码（Initiation codon and termination codon）
密码子AUG是起始密码，代表合成肽链的第一个氨基酸的位置，它们位于mRNA5′末端，同时也是蛋氨酸的密码子，因此原核生物和真核生物多肽链合成的第一个氨基酸都是蛋氨酸（原核：甲酰蛋氨酸）。
当然少数细菌中也用GUG做为起始码。在真核生物CUG偶尔也用作起始蛋氨酸的密码。
密码子UAA，UAG，UGA是肽链成的终止密码子或无意义密码子，不代表任何氨基酸，它们单独或共同存在于mRNA3'末端。因此翻译是沿着mRNA分子5′→3′方向进行的。
⑷密码的通用性大量的事实证明生命世界从低等到高等，都使用一套密码，也就是说遗传密码在很长的进化时期中保持不变。因此这张密码表是生物界通用的。
然而，真核生物线粒体的密码子有许多不同于通用密码，例如（P514）：
人线粒体中，UGA不是终止码，而是色氨酸的密码子；AGA，AGG不是精氨酸的密码子，而是终止密码子，加上通用密码中的UAA和UAG，线粒体中共有4个终止码子；内部甲硫氨酸密码子有两个，即AUG和AUA；而起始甲硫氨酸密码子有四组，即AUN。
例外：线粒体AUA、AUU→起始信号，而非Ile ；UGA→Trp,而非终止子。
许多实验证实，在原核生物和高等真核生物中同一组密码子的使用频率是不相同的。高频密码子多出现在那些表达量高的蛋白质基因中，例如，核糖体蛋白质基因、RecA蛋白质基因等。这种使用频率与细胞内一组tRNA含量不同有关。
三、tRNA是活化氨基酸的运载工具
tRNA在蛋白质生物合成过程中起关键作用。mRNA推带的遗传信息被翻译成蛋白质一级结构，但是mRNA分子与氨基酸分子之间并无直接的对应关系。这就需要经过第三者“介绍”，而tRNA分子就充当这个角色。
tRNA 分子的二级结构呈三叶草型，三级结构呈倒L 型。
tRNA是类小分子RNA，长度为73-94个核苷酸，tRNA分子中富含稀有碱基和修饰碱基，tRNA分子3'端均为CCA序列，氨基酸分子通过共价键与氨基酸结合，此处的结构也叫氨基酸臂。每种氨基酸都有2-6种各自特异的tRNA，它们之间的特异性是靠氨酰tRNA合成酶来识别的。这样，携带相同氨基酸而反密码子不同的一组tRNA称为同功tRNA，它们在细胞内合成量上有多和少的差别，分别称为主要tRNA和次要tRNA。
主要tRNA中反密码子识别tRNA中的高频密码子，而次要tRNA中反密码子识别mRNA中的低频密码子。每种氨基酸都只有一种氨酰tRNA合成酶。因此细胞内有20种氨酰tRNA合成酶。
tRNA分子中还有一个反密码环，此环上的三个反密码子的作用是与mRNA分子中的密码子靠碱基配对而形成氢键，达到相互识别的目的。但在密码子与反密码子结合时具有一定摆动性，即密码子的第3位碱基与反密码子的第1位碱基配对时并不严格，见右图。
配对摆动性完全是由tRNA反密码子的空间结构所决定的。反密码的第1位碱基常出现次黄嘌呤I（见下图），与A、C、U之间皆可形成氢键而结合，这是最常见的摆动现象。这种摆动现象使得一个tRNA所携带的氨基酸可排列在2-3个不同的密码子上，因此当密码子的第3位碱基发生一定程度的突变时，并不影响tRNA带入正确的氨基酸。
在蛋白质生物合成过程中，特异识别mRNA上起始密码子的tRNA被称为起始tRNA，它们参加多肽链合成的起始，其它在多肽链延伸中运载氨基酸的tRNA，统称为延伸tRNA。
tRNA 的表示方法：
tRNACys,右上角标上所转运的氨基酸虽然蛋氨酸仅一组密码子（AUG），却至少有两种tRNA：
原核,tRNAMetm—将Met 运到肽链中间。
tRNAfMetf—携带甲酰蛋氨酰参于蛋白质合成的起始。
真核,tRNAMet—将Met 运到肽链中间。
tRNAMetI—携带Met 参于蛋白质合成的起始。
四、核糖体
（一）核糖体的组成与结构
1.概念核糖体是由几十种蛋白质（一般均为单拷贝）和rRNA 组成的亚细胞颗粒，由一个大亚基和小亚基构成，是蛋白质合成的场所。
2,组成任何生物的核糖体都是由大、小两个亚基组成。核糖体是高度复杂的体系，它的任何个别组分或局部组分都不能起整体的作用，因此必须研究核糖体中蛋白质和RNA的空间结构和位置，才能更完全地了解蛋白质合成的具体过程。
过去一直认为rRNA主要起着结构上的作用，蛋白质发挥催化功能，但现在认为rRNA与蛋白质共同的构成的核糖体功能区是核糖体表现功能的重要部位，如GTP酶功能区，转肽酶功能区以及mRNA功能区等等。
大亚基：像一把特殊的椅子，三边带突起（中间一个最明显），中间凹下去形成一个大空穴。
小亚基：像动物的胚胎，长轴上有一凹下去的颈部。
小亚基水平的横摆在大亚基上，腹面与大亚基之空穴相抱，两亚基接合面上留有相当大的空隙，是蛋白质生物合成的场所。
核糖体种类 亚基 rRNA 分子量 蛋白质分子数目
30S 16S ∽21
原核 70S 23S
50S 5S ∽34
40S 18S ∽30
真核 80S 28S
60S 5.8S ∽50
5S
3.分布核糖体位于胞浆内，可分为两类，一类附着于粗面内质网，主要参与白蛋白、胰岛素等分泌性蛋白质的合成；另一类游离于胞浆，主要参与细胞固有蛋白质的合成。核糖体是细胞中的主要成分之一，在一个生长旺盛的细菌中大约不20000个核糖体，其中蛋白质占细胞总蛋白质的10%，RNA占细胞总RNA的80%。
（二）核糖体的功能核糖体作为蛋白质的合成场所具有以下结构特点和作用：
（1）具有mRNA结合位点位于30S小亚基头部，此处有几种蛋白质构成一个以上的结构域，负责与mRNA的结合，特别是16SrRNA3'端与mRNA AUG之前的一段序列互补是这种结合必不可少的。
（2）具有P位点（peptidyl tRNA site）
又叫做肽酰基-tRNA位或P位。它大部分位于小亚基，小部分位于大亚基，它是结合起始 tRNA 并向A位给出氨基酸的位置。
（3）具有A位点（Aminoacyl-tRNA site）
又叫做氨酰-tRNA 位或受位。它大部分位于大亚基而小部分位于小亚基，它是结合一个新进入的氨酰 tRNA 的位置。
（4）具有转肽酶活性部位转肽酶活性部位位于P位和A位的连接处，催化肽键的形成。
（5）结合参与蛋白质合成的因子如起始因子（Initiation Factor,IF）、延长因子(Elengation Factor,EF)和终止因子或释放因子(Release Factor,RF)。
（三）多核糖体每个核糖体独立完成一条多肽链的合成，多个核糖体可以同时在一个mRNA 分子上进行多条多肽链的合成，大大提高了翻译效率，象这样由一个mRNA 分子与一定数目的单核糖体形成的念珠状结构称为多核糖体。
多核糖体处于工作状态，游离的单个核糖体则是贮备状态，核糖体亚基无疑是刚从mRNA 上释放的，它们通常很快结合成非活性状态单体或很快参与下一轮蛋白质合成。核糖体在这三种状态之间的转换称为核糖体循环。
四、翻译辅助因子除ATP、GTP、Mg2+外，还有一些蛋白质因子。
真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子阶段
原核
真核
功 能
起始
IF1
IF2
IF3
eIF2
eIF3、eIF4C
参与起始复合物的形成
CBP I eIF4A B F
eIF5
eIF6
eIF6
与mRNA帽子结合参与寻找第一个AUG
协助eIF2, eIF3、eIF4C的释放协助60S亚基从无活性的核糖体上解离协助60S亚基从无活性的核糖体上解离
延长
EF-Tu
eEF1(
协助氨酰-tRNA进入核糖体
EF-Ts
eEF1 ((
帮助EF-Tu、eEF1(周转
EF-G
eEF2
移位因子
移位因子
RF-1
eRF
释放完整的肽链
RF-2
第二节 蛋白质生物合成过程翻译是把mRNA分子中碱基排列顺序转变为蛋白质或多肽链中的氨基酸排列顺序过程，也是基因表达的第二步，产生基因产物-蛋白质的最后阶段。不同的组织、细胞具有不同的生理功能，是因为它们表达不同的基因，产生具有特殊功能的蛋白质，参与蛋白质生物合成的成分至少有200种，其主要体系主要由mRNA、tRNA、核糖核蛋白体以及有关的酶和蛋白质因子共同组成。
原核生物与真核生物的蛋白质合成过程中有很多的区别，真核生物过程更复杂。下面着重介绍原核生物蛋白质合成的过程，并指出真核生物与其不同这处。
蛋白质生物合成可分为5个阶段：氨基酸的活化、多肽链合成的起始、肽链的延长、肽链的终止和释放、蛋白质合成后的加工修饰。
一、氨基酸的活化在进行合成多肽链之前，必须先经过活化，然后再与其特异的tRNA结合，带到mRNA相应的位置上，这个过程靠氨酰-tRNA合成酶催化，此酶催化特定的氨基酸与特异的tRNA相结合，生成各种氨酰-tRNA。
每种氨基酸都靠其特有合成酶催化，使之和相对应的tRNA结合，在氨酰-tRNA合成酶催化下，利用ATP供能，在氨基酸羧基上进行活化，形成氨酰-AMP，再与氨酰-tRNA合成酶结合形成三联复合物，此复合物再与特异的tRNA作用，将氨基酰基转移到tRNA的氨基酸臂(即3'-末端CCA-OH)上。
分三步：
1、形成酶-氨基酸-ATP 复合物氨基酸+ATP+酶→[氨基酸?ATP]?酶
2、形成酶-氨基酸-AMP 复合物
[AA.ATP]·酶→[氨基酸.AMP]·酶+PPi
3、形成氨酰-tRNA
[AA.AMP]·酶+tRNA→氨酰tRNA+AMP+酶注意：
（1）氨酰tRNA 具有高度专一性，保证了氨基酸与其特定的tRNA 准确匹配，从而为蛋白质生物合成的保真度作出贡献。
（2）消耗两个高能磷酸键。
（3）AA的活化部分是羧基。在氨酰—tRNA 中氨基酸的羧基通过高能酯键连接在tRNA3ˊ端CCA 腺苷酸残基3ˊ—或2ˊ—羟基上；一旦酰基化后，便可在3ˊ或2ˊ位间转移，在转肽时，可能只有在3ˊ羟基上时才有活力。
原核细胞中起始氨基酸活化后，还要甲酰化，形成甲酰蛋氨酸-tRNA，由N10-甲酰四氢叶酸提供甲酰基。而真核细胞没有此过程。
一组同功tRNA由同一种氨基-tRNA合成酶催化。氨酰-tRNA合成酶对tRNA和氨基酸两者都具有专一性，它对氨基酸的识别特异性很高，而对tRNA识别的特异性较低。
氨酰-tRNA合成酶是如何选择正确的氨基酸和tRNA呢？按照一般原理，酶和底物的正确结合是由二者相嵌的几何形状所决定的，只有适合的氨基酸和适合的tRNA进入合成酶的相应位点，才能合成正确的氨基-tRNA。现在已经知道合成酶与L形tRNA的内侧面结合，结合点包括接受臂，DHU臂和反密码子臂。
反密码子应该与氨基酸的正确负载有关，对于某些tRNA也确实如此，然而对于大多数tRNA来说，情况并非如此。人们早就知道，当某些tRNA上的反密码子突变后，但它们所携带的氨基酸却没有改变。
1988年，候稚明和Schimmel的实验证明丙氨酸-tRNA的氨基酸臂上G3:U70这两个碱基发生突变时则影响到丙氨酰-tRNA合成酶的正确识别，说明G3:U70是丙氨酸-tRNA分子决定其本质的主要因素。tRNA分子上决定其携带氨基酸的区域叫做副密码子。一种氨酰-tRNA合成酶可以识别一组同功tRNA，这说明它们具有共同特征。例如三种丙氨酸tRNA（tRNAAlm/CUA，tRNAAim/GGC，tRNAAin/UGC）都具有G3:U70副密码子，但没有充分的证据说明其它氨酰-tRNA合成酶也识别同功tRNA组中相同的副密码子。另外副密码子也没有固定的位置，也可能并不止一个碱基对。
二、多肽链合成的起始核糖体大小亚基，mRNA起始tRNA和起始因子共同参与肽链合成的起始。
1、大肠杆菌细胞翻译起始复合物形成的过程：
（1）核糖体30S小亚基附着于mRNA起始信号部位：
原核生物中每一个mRNA都具有其核糖体结合位点，它是位于AUG上游8-13个核苷酸处的一个短片段叫做SD序列。这段序列正好与30S小亚基中的16S rRNA3'端一部分序列互补，因此SD序列也叫做核糖体结合序列，这种互补就意味着核糖体能选择mRNA上AUG的正确位置来起始肽链的合成，该结合反应由起始因子3（IF-3）介导，另外IF-1促进IF-3与小亚基的结合，故先形成IF3-30S亚基-mRNA三元复合物。
（2）30S前起始复合物的形成：
在起始因子2作用下，甲酰蛋氨酰起始tRNA与mRNA分子中的AUG相结合，即密码子与反密码子配对，同时IF3从三元复合物中脱落，形成30S前起始复合物，即IF2-3S亚基-mRNA-fMet-tRNAfmet复合物，此步需要GTP和Mg2+参与。
（3）70S起始复合物的形成：
50S亚基与上述的30S前起始复合物结合，同时IF2脱落，形成70S起始复合物，即30S亚基-mRNA-50S亚基-mRNA-fMet-tRNAfmet复合物。此时fMet-tRNAfmet占据着50S亚基的肽酰位。而A位则空着有待于对应mRNA中第二个密码的相应氨基酰tRNA进入，从而进入延长阶段。
2、真核细胞蛋白质合成的起始
真核细胞蛋白质合成起始复合物的形成中，需要更多的起始因子参与，因此起始过程也更复杂。
（1）需要特异的起始tRNA
即Met-tRNAiMet，并且不需要N端甲酰化。已发现的真核起始因子有近10种（eukaryote Initiation factor,eIF）
（2）起始复合物形成在mRNA5'端AUG上游的帽子结构。
（3）ATP水解为ADP供给mRNA结合所需要的能量。
真核细胞起始复合物的形成过程是：
翻译起始是由eIF-3结合在40S小亚基上而促进80S核糖体解离出60S大亚基，同时eIF-2与Met-tRNAiMet及GTP结合，形成四元复合物，形成的复合物在多种因子的帮助下与mRNA的5'端结合。这时，核糖体小亚基就开始向mRNA的3'端移动，直至移动到第一个AUG，移动由ATP水解来提供能量。
三、多肽链的延长在多肽链上每增加一个氨基酸都需要经过进位、转肽和移位三个步骤：
1,进位进位为密码子所特定的氨基酸-tRNA结合到核糖体的A位，称为进位。氨酰-tRNA在进位前需要有三种延长因子的作用，即热不稳定的EF（Unstable temperature EF，EF-Tu）（在真核系统中为EF-1，同时具备EF-Tu、EF-Ts的性质）、热稳定的EF(stable temperature EF，EF-Ts)以及依赖GTP的转位因子。
EF-Tu首先与GTP结合，然后再与氨基酰tRNA结合成三元复合物，这样的三元复合物才能进入A位。EF-Ts负责催化EF-Tu-GTP复合物的再形成，为结合下一个氨酰-tRNA作准备。此时GTP水解成GDP，EF-Tu和GDP与结合在A位上的氨基酰tRNA分离。
2,转肽—肽键的形成（peptide bond formation）
肽键的形成在延长因子从核糖体上解离下来之后马上就形成，这个过程就是转肽(transpeptidation)。
在70S起始复合物形成过程中，核糖体的P位上已结合了起始型甲酰蛋氨酸-tRNA，当进位后，P位和A位上各结合了一个氨酰-tRNA，两个氨基酸之间在核糖体转肽酶作用下，P位上的氨基酸提供α-COOH基，与A位上的氨基酸的α-NH2形成肽键，从而使P位上的氨基酸连接到A位氨基酸的氨基上，这就是转肽。转肽后，在A位上形成了一个二肽酰tRNA。
3,移位（translocation)
转肽作用发生后，氨基酸都位于A位，P位上无负荷氨基酸的tRNA就脱落，核糖体沿着mRNA向3'端方向移动一组密码子，使得原来结合二肽酰tRNA的A位转变成了P位，而A位空出，可以接受下一个新的氨酰-tRNA进入，移位过程需要EF-2，GTP和Mg2+的参与。
以后，肽链上每增加一个氨基酸残基，即重复上述进位、转肽、移位的步骤，直至所需的长度。实验证明mRNA上的信息阅读是从5'端向3'端进行，而肽链的延伸是从氨基端到羧基端。所以多肽链合成的方向是N端到C端。
四、翻译的终止及多肽链的释放无论原核生物还是真核生物都有三种终止密码子UAG，UAA和UGA。没有一个tRNA能够与终止密码子作用，而是靠特殊的蛋白质因子促成终止作用。这类蛋白质因子叫做释放因子。
原核生物有三种释放因子：RF-1、RF-2、RF-3。
RF-1识别UAA和UAG；RF-2识别UAA和UGA；RF-3虽不识别终止密码子，但能刺激RF-1、RF-2两因子的活性。
当释放因子识别在A位点上的终止密码子后，改变在大亚基上的肽酰转移酶的专一性，结合H2O，而不再识别氨酰-tRNA。也就是说，肽酰转移酶活性转变为酯酶活性。
真核生物中只有一种释放因子eRF，它可以识别三种终止密码子。
不管原核生物还是真核生物，释放因子都作用于A位点，使转肽酶活性变为水解酶活性，将肽链从结合在核糖体上的tRNA的CCA末端上水解下来，然后mRNA与核糖体分离，最后一个tRNA脱落，核糖体在IF-3作用下，解离出大、小亚基。解离后的大小亚基又重新参加新的肽链的合成，循环往复，所以多肽链在核糖体上的合成过程又称核糖体循环（ribosome cycle）
五、多核糖体循环上述只是单个核糖体的翻译过程，事实上在细胞内一条mRNA链上结合着多个核糖体，甚至可多到几百个。
蛋白质开始合成时，第一个核糖体在mRNA的起始部位结合，引入第一个蛋氨酸，然后核糖体向mRNA的3'端移动一定距离后，第二个核糖体又在mRNA的起始部位结合，向前移动一定的距离后，在起始部位又结合第三个核糖体，依次下去，直至终止。两个核糖体之间有一定的长度间隔，每个核糖体都独立完成一条多肽链的合成，所以这种多核糖体可以在一条mRNA链上同时合成多条相同的多肽链，这就大大提高了翻译的效率。
多聚核糖体的核糖体个数，与模板mRNA的长度有关。
例如血红蛋白的多肽链mRNA编码区有450个核苷酸组成，长约150nm,上面串连有5-6个核糖体形成多核糖体。
而肌凝蛋白的重链mRNA由5400个核苷酸组成，它由60多个核糖体构成多核糖体来完成多肽链的合成。
第三节 蛋白质合成后的分泌及加工、修饰不论是原核，还是真核生物，在细胞浆内合成的蛋白质需定位于细胞特定的区域，有些蛋白质合成后要分泌到细胞外，这些蛋白质叫做分泌蛋白。
在细菌细胞内起作用的蛋白质一般靠扩散作用而分布到它们的目的地。如内膜含有参与能量代谢和营养物质转运的蛋白质；外膜含有促进离子和营养物质进入细胞的蛋白质；在内膜与外膜之间的间隙称为周质，其中含有各种水解酶以及营养物质结合蛋白。
真核生物细胞结构更为复杂，而且有多种不同的细胞器，它们又具有各不相同的膜结构，因此合成好的蛋白质还要面临跨越不同的膜而到达各种细胞器，有些蛋白质在翻译完成后还要经过多种共价修饰，这个过程叫做翻译后处理。
一、细菌中蛋白质的越膜（了解 P533）
细胞的内膜蛋白，外膜蛋白和周质蛋白是怎样越过内膜而到其目的地的呢？
绝大多数越膜蛋白的N端有10-40个氨基酸残基，其中中部具有大约10-15个以疏水氨基酸为主的N端信号序列或称信号肽(signal sequence)。
信号肽的疏水段能形成一段α螺旋结构。在信号序列之后的一段氨基酸残基也能形成一段α螺旋，两段α螺旋以反平行方式组成一个发夹结构，很容易进入内膜的磷脂双分子层结构，一旦分泌蛋白质的N端锚定在膜内，后续合成的其它肽段部分将顺利通过膜。
疏水性信号肽对于新生肽链跨膜及把它固定的膜上起一个拐掍作用。之后位于内膜外表面的信号肽酶将信号肽序列切除。当蛋白质全部翻译出来后，羧端穿过内膜，在周质中折叠成蛋白质的最终构象。
二、真核生物蛋白质的分泌（了解）
真核生物不但有细胞核、细胞质和细胞膜，而且还有许多膜性结构的细胞器。合成的蛋白质怎样的到达细胞的不同部位呢？了解比较清楚的是分泌性蛋白质的转运。
像原核细胞一要，真核细胞合成的蛋白质N端也有信号肽也能形成两个α-螺旋的发夹结构，可插入到内质网的膜中，将正在合成的多肽链带到内质网内腔。
在胞浆中发现一种由小分子RNA和蛋白质共同组成的复合物，它能特异地与信号肽识别，名为信号肽识别体（SRP）。
SRP有2个功能域，一个用以识别信号肽，另一个以干扰进入的氨酰-tRNA和肽酰移位酶的反应，以终止多肽链的延伸作用。也就是说它的作用是识别信号肽，与核糖体结合并暂时阻断多肽链的合成。
信号肽与SRP结合发生在蛋白质合成刚一开始时，即N端的新生肽链刚一出现时，一旦SRP与带有新生肽链的核糖体相结合，肽链的延伸作用暂时终止，或延伸速度大大减低。
SRP-核糖体复合体就移动到内质网上并与那里的SRP受体停泊蛋白(docking protein)相结合。一旦与停泊蛋白结合后，蛋白质合成的延伸作用又重新开始。信号肽就可插入内质网进入内腔，蛋白质开始进入内质网，后被内质网内膜壁上的信号肽酶水解（SRP与受体解离），并开始继续合成多肽链。
SRP对翻译阶段作用的重要生理意义在于：分泌性蛋白及早进入膜性细胞，能够正确的折叠、进行必要的后期加工与修饰并顺利分泌出细胞。
现以哺乳动物的胰岛素为例说明这种分泌过程。胰岛素由51个氨基酸残基组成，但胰岛素mRNA的翻译产物称为胰岛素原。后来证明，在前胰岛素原的N末端有一段富含疏水氨基酸的肽段做为信号肽，使前胰岛素原能穿越内质网膜进入内质网内腔，在内腔壁上信号肽被水解。所以在哺乳动物细胞内，当多肽链合成完成时，前胰岛素原已成为胰岛素原。然后胰岛素原被运到高尔基复合体，切去C肽成为成熟的胰岛素，最终排出胞外。像真核细胞的前清蛋白，免疫球白轻链，催乳素等都有相似的分泌方式 。
三、蛋白质翻译后加工修饰从核糖体上释放出来的多肽链，按照一级结构中氨基酸侧链的性质，自行卷曲，形成一定的空间结构。过去一直认为，蛋白质空间结构的形成靠是其一级结构决定的，不需要另外的信息。近些年来发现许多细胞内蛋白质正确装配都需要一类称做“分子伴侣”的蛋白质帮助才能完成，这一概念的提出并未否定“氨基酸顺序决定蛋白空间结构”这一原则。而是对这一理论的补充，分子伴侣能介导其它蛋白质正确装配成有功能活性的空间结构，而它本身并不参与最终装配产物的组成。
目前认为“分子伴侣”蛋白有两类：
第一类是一些酶，例如蛋白质二硫键异构酶可以识别和水解非正确配对的二硫键，使它们在正确的半胱氨酸残基位置上重新形成二硫键；
第二类是一些蛋白质分子，它们可以和部分折叠或没有折叠的蛋白质分子结合，稳定它们的构象，免遭其它酶的水解或都促进蛋白质折叠成正确的空间结构。
总之“分子伴侣”对蛋白质合成后折叠成正确空间结构中起重要作用，对于大多数蛋白质来说多肽链翻译后还要进行下列不同方式的加工修饰才具有生理功能。
1,氨基端和羧基端的修饰在原核生物中，几乎所有蛋白质都是从N-甲酰蛋氨酸开始，真核生物从蛋氨酸开始。甲酰基经酶水解而除去，蛋氨酸或者氨基端的一些氨基酸残基常由氨肽酶催化而水解除去；信号肽酶除去信号肽序列。因此，成熟的蛋白质分子N-端没有甲酰基，或没有蛋氨酸。同时，某些蛋白质分子氨基端要进行乙酰化，在羧基端也要进行修饰。
2,共价修饰许多的蛋白质可以进行不同的类型化学基团的共价修饰，修饰后可以表现为激活状态，也可以表现为失活状态。
乙酰化、糖基化、酰胺化、羟基化、可逆磷酸化、甲基化、可逆的核苷酰化
（1）磷酸化磷酸化多发生在多肽链丝氨酸、苏氨酸的羟基上，偶尔也发生在酪氨酸残基上，这种磷酸化的过程受细胞内一种蛋白激酶催化，磷酸化后的蛋白质可以增加或降低它们的活性。例如：促进糖原分解的磷酸化酶，无活性的磷酸化酶b经磷酸化以后，变成有活性的磷酸化酶a。而有活性的糖原合成酶I经磷酸化以后变成无活性的糖原合成酶D，共同调节糖原的合成与分解。
（2）糖基化质膜蛋白质和许多分泌性蛋白质都具有糖链，这些寡糖链结合在丝氨酸或苏氨酸的羟基上，例如红细胞膜上的ABO血型决定簇；也可以与天门冬酰胺连接。这些寡糖链是在内质网或高尔基体中加上的（见下图）。
（3）羟基化胶原蛋白前α链上的脯氨酸和赖氨酸残基在内质网中受羟化酶、分子氧和维生素C作用产生羟脯氨酸和羟赖氨酸，如果此过程受障碍胶原纤维不能进行交联，极大地降低了它的张力强度。
（4）二硫键的形成
mRNA上没有胱氨酸的密码子，多肽链中的二硫键，是在肽链合成后，通过二个半胱氨酸的疏基氧化而形成的，二硫键的形成对于许多酶和蛋白质的活性是必需的。
3,亚基的聚合有许多蛋白质是由二个以上亚基构成的，这就需这些多肽链通过非共价键聚合成多聚体才能表现生物活性。
例如成人血红蛋白由两条α链，两条β链及四分子血红素所组成，大致过程如下：α链在多聚核糖体合成后自行释下，并与尚未从多聚核糖体上释下的β链相连，然后一并从多聚核糖体上脱下来，变成αβ二聚体。此二聚体再与线粒体内生成的两个血红素结合，最后形成一个由四条肽链和四个血红素构成的有功能的血红蛋白分子。
4,水解断链
⑴N 端（甲酰）蛋氨酸的去除或切去一段肽去甲酰酶 氨肽酶
⑵信号肽的去除信号肽：大多数分泌蛋白及与膜结合的糖蛋白在 N 端有一段序列，由 10-40 个氨基酸 组成，其中包括 10-15 个疏水氨基酸，其作用是帮助主体蛋白穿过磷脂层，再经分泌小泡运输出膜外至细胞的固定部位。
⑶肽链的水解裂解 例酶原激活一般真核细胞中一个基因对应一个mRNA，一个mRNA对应一条多肽链，但也有少数的情况，即一种三思而行翻译后的多肽链经水解后产生几种不同的蛋白质或多肽。例如哺乳动物的鸦片样促黑皮激素原初翻译产物为265个氨基酸，它在脑下垂体前叶细胞中，POMC初切割成为N-端片断和C端片段的β-促脂解激素。然后N端片段又被切割成较小的N端片断和9肽的促肾上腺皮质激素。而在脑下垂体中叶细胞中，β-促脂解激素再次被切割产生β-内啡肽；ACTH也被切割产生13肽的促黑激素（α-melanotropin）。
第四节 蛋白质合成的抑制剂（了解P531）
影响蛋白质生物合成的物质非常多，它们可以作用于DNA复制和RNA转录，对蛋白质的生物合成起间接作用，本节主要讨论抑制蛋白质生物合成翻译过程的抑制剂。
一、抗生素类抑制剂许多抗生素都是以直接抑制细菌细胞内蛋白质合成，而对人体副作用最小为目的而设计的，它们可作用于蛋白质合成的各个环节，包括抑制起始因子，延长因子及核糖核蛋白体的作用等等。
1,链霉素、卡那霉素、新霉素等
这类抗生素属于基甙类，它们主要抑制革兰氏阴性细菌蛋白质合成的三个阶段：
①S起始复合物的形成，使氨基酰tRNA从复合物中脱落；
②在肽链延伸阶段，使氨基酰tRNA与mRNA错配；
③在终止阶段，阻碍终止因了与核蛋白体结合，使已合成的多肽链无法释放，而且还抑制70S核糖体的介离。右图为链霉素分子式。
2,四环素和土霉素
①作用于细菌内30S小亚基，抑制起始复合物的形成；
②抑制氨西藏 酰tRNA进入核糖体的A位，阻滞肽链的延伸；
③影响终止因子与核糖体的结合，使已合成的多肽链不能脱落离核糖体。四环素类抗生素除对菌体70S核糖体有抑制作用外，对人体细胞的80S核糖体也有抑制作用，但对70S核糖体的敏感性更高，故对细菌蛋白质合成抑制作用更强。右图为四环素分子式。
3,氯霉素：属于广谱抗生素。
①氯霉素（右图为氯霉素分子式）与核糖体上的A位紧密结合，因此阻碍氨基酰tRNA进入A位；
②抑制转肽酶活性，使肽链延伸受到影响，菌体蛋白质不能合成，因此有较哟的抑菌作用。
4,嘌呤霉素（Puromycin）
结构与酪氨酰-tRNA相似，从而取代一些氨基酰tRNA进入核糖体的A位（见右图），当延长中的肽转入此异常A位时，容易脱落，终止肽链合成。由于嘌呤霉素对原核和真核生物的翻译过程均有干扰作用，故难于用做抗菌药物，有人试用于肿瘤治疗。
5,白喉霉素（diphtheria toxin） 由白喉杆菌所产生的白喉霉素是真核细胞蛋白质合成抑制剂。白喉霉素实际上是寄生于白喉杆菌体内的溶源性噬菌体β基因编码的由白喉杆菌转运分泌出来，进入组织细胞内，它对真核生物的延长因子-2（EF-2）起共价修饰作用，生成EF-2腺苷二磷酸核糖衍生物，从而使EF-2失活，它的催化效率很高，只需微量就能有效地抑制细胞整个蛋白质合成，而导致细胞死亡。
二、干扰素对病毒蛋白合成的抑制
干扰素（interferon）是病毒感染后，感染病毒的细胞合成和分泌的一种小分子蛋白质。从白细胞中得到α-干扰素，从成纤维细胞中得到β-干扰素，在免疫细胞中得到γ-干扰素。干扰素结合到未感染病毒的细胞膜上，诱导这些细胞产生寡核苷酸合成酶、核酸内切酶和蛋白激酶。在细胞未被感染时，不合成这三种酶，一旦被病毒感染，有干扰素或双链RNA存在时，这些酶被激活，并以不同的方式阻断病毒蛋白质的合成。干扰素和dsRNA激活蛋白激酶，蛋白激酶使蛋白质合成的起始因子磷酸化，使它失活，另一种方式是mRNA的降介，干扰素dsRNA激活2,5腺嘌呤寡核苷酸合成的酶的合成，2,5腺嘌呤寡核苷酸激活核酸内切酶，核酸内切酶水介mRNA。
由于干扰素具有很强的抗病毒作用，因此在医学上有重大的实用价值，但组织中含量很少，难于从生物组织中大量分离干扰素。现在已难应用基因工程合成干扰素以满足研究与临床应用的需要。
小 结
蛋白质分子是由一个个氨基酸通过肽键连接起来的，在细胞内这种连接必须依靠核蛋白体循环来完成。mRNA携带合成蛋白质分子中氨基酸排列顺序遗传的信息。这是由每3个碱基组成一个密码来体现的，遗传密码共有64个密码子。UAA、UAG、UGA代表终止信号，AUG不仅代表起始信号，还代表蛋氨酸。tRNA携带特异的氨基酸，同时它的反密码子可识别mRNA上的密码子。
核糖体上受位和给位结合的氨基酸在转肽酶的作用下形成肽键。合成蛋白质分子的每个氨基酸首先要在特异的氨基酰tRNA合成的酶的作用下，与特异的tRNA结合，形成氨基酰tRNA，这就是氨基酸的活化。
核蛋白循环过程中的起动阶段，首先要形成由起始因子，GTP、mRNA和大、小亚基构成的70S起始复合物，肽链延长时，每进入一个氨基酸，就按进位，转肽、脱落、移位、重复这四个步骤。
终止时，在终止因子参与下，转肽酶将合成的肽链水解离开核糖体，核蛋白体也从mRNA脱落，重新进入又一个循环，蛋白质合成时，在一条mRNA链上，同时结合着多个核糖体，同时合成相同的多条肽链。
蛋白质合成也有许多加工修饰过程，剪切一部分肽段，加入糖、脂，进行磷酸化，羟化等等。多聚体构成的蛋白质还要经过聚合过程。蛋白质合成的阻断剂很多，作用部位也各不相同，利用这些理论，对于研制各种抗生素有重要意义。
(The Biosynthesis and transport of protein)
在不同的蛋白质分子中，氨基酸有着特定的排列顺序，这种特定的排列顺序不是随机的，而是严格按照蛋白质的编码基因中的碱基排列顺序决定的。基因的遗传信息在转录过程中从DNA转移到mRNA，再由mRNA将这种遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺序的过程叫做翻译。翻译的过程也就是蛋白质分子生物合成的过程，在此过程中需要200多种生物大分子参加，其中包括核糖体、mRNA、tRNA及多种蛋白质因子。
第一节 参与蛋白质生物合成的物质一、合成原料自然界由mRNA编码的氨基酸共有20种，只有这些氨基酸能够作为蛋白质生物合成的直接原料。某些蛋白质分子还含有羟脯氨酸、羟赖氨酸、γ-羧基谷氨酸等，这些特殊氨基酸是在肽链合成后的加工修饰过程中形成的。
下图给出部分特殊氨基酸分子式：
二、mRNA是合成蛋白质的直接模板蛋白质是在胞质中合成的，而编码蛋白质的信息载体DNA 却在细胞核内，所以必定有一种中间物质用来传递DNA 上的信息，实验证明：mRNA 是遗传信息的传递者，是蛋白质生物合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板，因此得名信使RNA。
原核细胞中每种mRNA分子常带有多个功能相关蛋白质的编码信息，以一种多顺反子的形式排列，在翻译过程中可同时合成几种蛋白质；而真核细胞中，每种mRNA一般只带有一种蛋白质编码信息，是单顺反子的形式。mRNA以它分子中的核苷酸排列顺序携带从DNA传递来的遗传信息，作为蛋白质生物合成的直接模板，决定蛋白质分子中的氨基酸排列顺序。不同的蛋白质有各自不同的mRNA，mRNA除含有编码区外，两端还有非编码区。非编码区对于mRNA的模板活性是必需的，特别是5'端非编码区在蛋白质合成中被认为是与核糖体结合的部位。
mRNA特点：短命 原核：半衰期几秒-几分钟 真核：半衰期数小时。
功能是蛋白质合成的模板，多肽链氨基酸排列顺序就取决于mRNA 的核苷酸的排列顺序。
蛋白质由20 种氨基酸构成的，mRNA 却只有4 种碱基，如果由一种碱基编码氨基酸，那么4 种碱基只能决定4 种氨基酸；如果2 个碱基编码一种氨基酸 也只能编码42 种氨基酸；若由3 个碱基作为一组，可以有43=64 种排列，那么就满足了编码20 种氨基酸的需要，实验证明：确实是3 个碱基编码一种氨基酸。
三联体密码：3个连续的碱基编码一种氨基酸，即每3个核苷酸组成的1个密码子，称为三联体密码子，简称密码子。
1、遗传密码的破译破译遗传密码的突破性工作主要包括三个方面：一是体外翻译系统的建立；二是核酸的人工合成；三是核糖体结合技术。
1966 完全确定了编码20 种氨基酸的遗传密码，编排出了遗传密码字典：
⑴阐明蛋白质生物合成的基础。
⑵为分子遗传学的中心法则的确立提供了有力证据。是生命科学史上的又一重大突破。
mRNA分子上以5'→3'方向，从AUG开始每三个连续的核苷酸组成一个密码子，mRNA中的四种碱基可以组成64种密码子。这些密码不仅代表了20种氨基酸，还决定了翻译过程的起始与终止位置。每种氨基酸至少有一种密码子，最多的有6种密码子。
在1966年编排出了遗传密码字典。见下表：
位于mRNA起动部位AUG为氨基酸合成肽链的起动信号。以哺乳动物为代表的真核生物，此密码子代表蛋氨酸；以微生物为代表的原核生物则代表甲酰蛋氨酸。
密码子UAA、UAG、UGA是肽链成的终止密码，不代表任何氨基酸，它们单独或共同存在于mRNA3'末端。人们赋予这三个密码子特殊的名字：UAA（赭石密码子）、UAG（蛋白石密码子）、UGA（琥珀密码子）。
2.遗传密码具有以下特点,
⑴按5'→3'方向编码（方向性：阅读方向5'→3'，与mRNA 合成方向一致）、不重叠、无标点、连续的从起始码AUG开始，三个碱基代有一个氨基酸，这就构成了一个连续不断的读框，直至终止码。如果在读框中间插入或缺失一个碱基就会造成移码突变，引起突变位点下游氨基排列的错误。
⑵密码子的简并性（摆动性、变偶性）
一种氨基酸可有两个或更多个密码子的现象为简并性。密码子的前两个碱基决定其专一性，第三位碱基可有变异，如A,G,C,U。（即密码子和反密码子的第一、第二两个碱基的配对是标准配对，而第三个碱基则可以随意配对。）
这种简并性主要是由于密码子的第三个碱基发生摆动现象形成的，也就是说密码子的专一性主要由前两个碱基决定，即使第三个碱基发生突变也能翻译出正确的氨基酸。
同一种氨基酸共用不同密码子称为同义密码子。只有色氨酸(Trp)和甲硫氨酸(Met)仅有一个密码子。
生物意义：可以减少有害的突变，简并增加了密码子中碱基改变仍然编码原来氨基酸的可能性。
⑶.起始码与终止码（Initiation codon and termination codon）
密码子AUG是起始密码，代表合成肽链的第一个氨基酸的位置，它们位于mRNA5′末端，同时也是蛋氨酸的密码子，因此原核生物和真核生物多肽链合成的第一个氨基酸都是蛋氨酸（原核：甲酰蛋氨酸）。
当然少数细菌中也用GUG做为起始码。在真核生物CUG偶尔也用作起始蛋氨酸的密码。
密码子UAA，UAG，UGA是肽链成的终止密码子或无意义密码子，不代表任何氨基酸，它们单独或共同存在于mRNA3'末端。因此翻译是沿着mRNA分子5′→3′方向进行的。
⑷密码的通用性大量的事实证明生命世界从低等到高等，都使用一套密码，也就是说遗传密码在很长的进化时期中保持不变。因此这张密码表是生物界通用的。
然而，真核生物线粒体的密码子有许多不同于通用密码，例如（P514）：
人线粒体中，UGA不是终止码，而是色氨酸的密码子；AGA，AGG不是精氨酸的密码子，而是终止密码子，加上通用密码中的UAA和UAG，线粒体中共有4个终止码子；内部甲硫氨酸密码子有两个，即AUG和AUA；而起始甲硫氨酸密码子有四组，即AUN。
例外：线粒体AUA、AUU→起始信号，而非Ile ；UGA→Trp,而非终止子。
许多实验证实，在原核生物和高等真核生物中同一组密码子的使用频率是不相同的。高频密码子多出现在那些表达量高的蛋白质基因中，例如，核糖体蛋白质基因、RecA蛋白质基因等。这种使用频率与细胞内一组tRNA含量不同有关。
三、tRNA是活化氨基酸的运载工具
tRNA在蛋白质生物合成过程中起关键作用。mRNA推带的遗传信息被翻译成蛋白质一级结构，但是mRNA分子与氨基酸分子之间并无直接的对应关系。这就需要经过第三者“介绍”，而tRNA分子就充当这个角色。
tRNA 分子的二级结构呈三叶草型，三级结构呈倒L 型。
tRNA是类小分子RNA，长度为73-94个核苷酸，tRNA分子中富含稀有碱基和修饰碱基，tRNA分子3'端均为CCA序列，氨基酸分子通过共价键与氨基酸结合，此处的结构也叫氨基酸臂。每种氨基酸都有2-6种各自特异的tRNA，它们之间的特异性是靠氨酰tRNA合成酶来识别的。这样，携带相同氨基酸而反密码子不同的一组tRNA称为同功tRNA，它们在细胞内合成量上有多和少的差别，分别称为主要tRNA和次要tRNA。
主要tRNA中反密码子识别tRNA中的高频密码子，而次要tRNA中反密码子识别mRNA中的低频密码子。每种氨基酸都只有一种氨酰tRNA合成酶。因此细胞内有20种氨酰tRNA合成酶。
tRNA分子中还有一个反密码环，此环上的三个反密码子的作用是与mRNA分子中的密码子靠碱基配对而形成氢键，达到相互识别的目的。但在密码子与反密码子结合时具有一定摆动性，即密码子的第3位碱基与反密码子的第1位碱基配对时并不严格，见右图。
配对摆动性完全是由tRNA反密码子的空间结构所决定的。反密码的第1位碱基常出现次黄嘌呤I（见下图），与A、C、U之间皆可形成氢键而结合，这是最常见的摆动现象。这种摆动现象使得一个tRNA所携带的氨基酸可排列在2-3个不同的密码子上，因此当密码子的第3位碱基发生一定程度的突变时，并不影响tRNA带入正确的氨基酸。
在蛋白质生物合成过程中，特异识别mRNA上起始密码子的tRNA被称为起始tRNA，它们参加多肽链合成的起始，其它在多肽链延伸中运载氨基酸的tRNA，统称为延伸tRNA。
tRNA 的表示方法：
tRNACys,右上角标上所转运的氨基酸虽然蛋氨酸仅一组密码子（AUG），却至少有两种tRNA：
原核,tRNAMetm—将Met 运到肽链中间。
tRNAfMetf—携带甲酰蛋氨酰参于蛋白质合成的起始。
真核,tRNAMet—将Met 运到肽链中间。
tRNAMetI—携带Met 参于蛋白质合成的起始。
四、核糖体
（一）核糖体的组成与结构
1.概念核糖体是由几十种蛋白质（一般均为单拷贝）和rRNA 组成的亚细胞颗粒，由一个大亚基和小亚基构成，是蛋白质合成的场所。
2,组成任何生物的核糖体都是由大、小两个亚基组成。核糖体是高度复杂的体系，它的任何个别组分或局部组分都不能起整体的作用，因此必须研究核糖体中蛋白质和RNA的空间结构和位置，才能更完全地了解蛋白质合成的具体过程。
过去一直认为rRNA主要起着结构上的作用，蛋白质发挥催化功能，但现在认为rRNA与蛋白质共同的构成的核糖体功能区是核糖体表现功能的重要部位，如GTP酶功能区，转肽酶功能区以及mRNA功能区等等。
大亚基：像一把特殊的椅子，三边带突起（中间一个最明显），中间凹下去形成一个大空穴。
小亚基：像动物的胚胎，长轴上有一凹下去的颈部。
小亚基水平的横摆在大亚基上，腹面与大亚基之空穴相抱，两亚基接合面上留有相当大的空隙，是蛋白质生物合成的场所。
核糖体种类 亚基 rRNA 分子量 蛋白质分子数目
30S 16S ∽21
原核 70S 23S
50S 5S ∽34
40S 18S ∽30
真核 80S 28S
60S 5.8S ∽50
5S
3.分布核糖体位于胞浆内，可分为两类，一类附着于粗面内质网，主要参与白蛋白、胰岛素等分泌性蛋白质的合成；另一类游离于胞浆，主要参与细胞固有蛋白质的合成。核糖体是细胞中的主要成分之一，在一个生长旺盛的细菌中大约不20000个核糖体，其中蛋白质占细胞总蛋白质的10%，RNA占细胞总RNA的80%。
（二）核糖体的功能核糖体作为蛋白质的合成场所具有以下结构特点和作用：
（1）具有mRNA结合位点位于30S小亚基头部，此处有几种蛋白质构成一个以上的结构域，负责与mRNA的结合，特别是16SrRNA3'端与mRNA AUG之前的一段序列互补是这种结合必不可少的。
（2）具有P位点（peptidyl tRNA site）
又叫做肽酰基-tRNA位或P位。它大部分位于小亚基，小部分位于大亚基，它是结合起始 tRNA 并向A位给出氨基酸的位置。
（3）具有A位点（Aminoacyl-tRNA site）
又叫做氨酰-tRNA 位或受位。它大部分位于大亚基而小部分位于小亚基，它是结合一个新进入的氨酰 tRNA 的位置。
（4）具有转肽酶活性部位转肽酶活性部位位于P位和A位的连接处，催化肽键的形成。
（5）结合参与蛋白质合成的因子如起始因子（Initiation Factor,IF）、延长因子(Elengation Factor,EF)和终止因子或释放因子(Release Factor,RF)。
（三）多核糖体每个核糖体独立完成一条多肽链的合成，多个核糖体可以同时在一个mRNA 分子上进行多条多肽链的合成，大大提高了翻译效率，象这样由一个mRNA 分子与一定数目的单核糖体形成的念珠状结构称为多核糖体。
多核糖体处于工作状态，游离的单个核糖体则是贮备状态，核糖体亚基无疑是刚从mRNA 上释放的，它们通常很快结合成非活性状态单体或很快参与下一轮蛋白质合成。核糖体在这三种状态之间的转换称为核糖体循环。
四、翻译辅助因子除ATP、GTP、Mg2+外，还有一些蛋白质因子。
真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子阶段
原核
真核
功 能
起始
IF1
IF2
IF3
eIF2
eIF3、eIF4C
参与起始复合物的形成
CBP I eIF4A B F
eIF5
eIF6
eIF6
与mRNA帽子结合参与寻找第一个AUG
协助eIF2, eIF3、eIF4C的释放协助60S亚基从无活性的核糖体上解离协助60S亚基从无活性的核糖体上解离
延长
EF-Tu
eEF1(
协助氨酰-tRNA进入核糖体
EF-Ts
eEF1 ((
帮助EF-Tu、eEF1(周转
EF-G
eEF2
移位因子
移位因子
RF-1
eRF
释放完整的肽链
RF-2
第二节 蛋白质生物合成过程翻译是把mRNA分子中碱基排列顺序转变为蛋白质或多肽链中的氨基酸排列顺序过程，也是基因表达的第二步，产生基因产物-蛋白质的最后阶段。不同的组织、细胞具有不同的生理功能，是因为它们表达不同的基因，产生具有特殊功能的蛋白质，参与蛋白质生物合成的成分至少有200种，其主要体系主要由mRNA、tRNA、核糖核蛋白体以及有关的酶和蛋白质因子共同组成。
原核生物与真核生物的蛋白质合成过程中有很多的区别，真核生物过程更复杂。下面着重介绍原核生物蛋白质合成的过程，并指出真核生物与其不同这处。
蛋白质生物合成可分为5个阶段：氨基酸的活化、多肽链合成的起始、肽链的延长、肽链的终止和释放、蛋白质合成后的加工修饰。
一、氨基酸的活化在进行合成多肽链之前，必须先经过活化，然后再与其特异的tRNA结合，带到mRNA相应的位置上，这个过程靠氨酰-tRNA合成酶催化，此酶催化特定的氨基酸与特异的tRNA相结合，生成各种氨酰-tRNA。
每种氨基酸都靠其特有合成酶催化，使之和相对应的tRNA结合，在氨酰-tRNA合成酶催化下，利用ATP供能，在氨基酸羧基上进行活化，形成氨酰-AMP，再与氨酰-tRNA合成酶结合形成三联复合物，此复合物再与特异的tRNA作用，将氨基酰基转移到tRNA的氨基酸臂(即3'-末端CCA-OH)上。
分三步：
1、形成酶-氨基酸-ATP 复合物氨基酸+ATP+酶→[氨基酸?ATP]?酶
2、形成酶-氨基酸-AMP 复合物
[AA.ATP]·酶→[氨基酸.AMP]·酶+PPi
3、形成氨酰-tRNA
[AA.AMP]·酶+tRNA→氨酰tRNA+AMP+酶注意：
（1）氨酰tRNA 具有高度专一性，保证了氨基酸与其特定的tRNA 准确匹配，从而为蛋白质生物合成的保真度作出贡献。
（2）消耗两个高能磷酸键。
（3）AA的活化部分是羧基。在氨酰—tRNA 中氨基酸的羧基通过高能酯键连接在tRNA3ˊ端CCA 腺苷酸残基3ˊ—或2ˊ—羟基上；一旦酰基化后，便可在3ˊ或2ˊ位间转移，在转肽时，可能只有在3ˊ羟基上时才有活力。
原核细胞中起始氨基酸活化后，还要甲酰化，形成甲酰蛋氨酸-tRNA，由N10-甲酰四氢叶酸提供甲酰基。而真核细胞没有此过程。
一组同功tRNA由同一种氨基-tRNA合成酶催化。氨酰-tRNA合成酶对tRNA和氨基酸两者都具有专一性，它对氨基酸的识别特异性很高，而对tRNA识别的特异性较低。
氨酰-tRNA合成酶是如何选择正确的氨基酸和tRNA呢？按照一般原理，酶和底物的正确结合是由二者相嵌的几何形状所决定的，只有适合的氨基酸和适合的tRNA进入合成酶的相应位点，才能合成正确的氨基-tRNA。现在已经知道合成酶与L形tRNA的内侧面结合，结合点包括接受臂，DHU臂和反密码子臂。
反密码子应该与氨基酸的正确负载有关，对于某些tRNA也确实如此，然而对于大多数tRNA来说，情况并非如此。人们早就知道，当某些tRNA上的反密码子突变后，但它们所携带的氨基酸却没有改变。
1988年，候稚明和Schimmel的实验证明丙氨酸-tRNA的氨基酸臂上G3:U70这两个碱基发生突变时则影响到丙氨酰-tRNA合成酶的正确识别，说明G3:U70是丙氨酸-tRNA分子决定其本质的主要因素。tRNA分子上决定其携带氨基酸的区域叫做副密码子。一种氨酰-tRNA合成酶可以识别一组同功tRNA，这说明它们具有共同特征。例如三种丙氨酸tRNA（tRNAAlm/CUA，tRNAAim/GGC，tRNAAin/UGC）都具有G3:U70副密码子，但没有充分的证据说明其它氨酰-tRNA合成酶也识别同功tRNA组中相同的副密码子。另外副密码子也没有固定的位置，也可能并不止一个碱基对。
二、多肽链合成的起始核糖体大小亚基，mRNA起始tRNA和起始因子共同参与肽链合成的起始。
1、大肠杆菌细胞翻译起始复合物形成的过程：
（1）核糖体30S小亚基附着于mRNA起始信号部位：
原核生物中每一个mRNA都具有其核糖体结合位点，它是位于AUG上游8-13个核苷酸处的一个短片段叫做SD序列。这段序列正好与30S小亚基中的16S rRNA3'端一部分序列互补，因此SD序列也叫做核糖体结合序列，这种互补就意味着核糖体能选择mRNA上AUG的正确位置来起始肽链的合成，该结合反应由起始因子3（IF-3）介导，另外IF-1促进IF-3与小亚基的结合，故先形成IF3-30S亚基-mRNA三元复合物。
（2）30S前起始复合物的形成：
在起始因子2作用下，甲酰蛋氨酰起始tRNA与mRNA分子中的AUG相结合，即密码子与反密码子配对，同时IF3从三元复合物中脱落，形成30S前起始复合物，即IF2-3S亚基-mRNA-fMet-tRNAfmet复合物，此步需要GTP和Mg2+参与。
（3）70S起始复合物的形成：
50S亚基与上述的30S前起始复合物结合，同时IF2脱落，形成70S起始复合物，即30S亚基-mRNA-50S亚基-mRNA-fMet-tRNAfmet复合物。此时fMet-tRNAfmet占据着50S亚基的肽酰位。而A位则空着有待于对应mRNA中第二个密码的相应氨基酰tRNA进入，从而进入延长阶段。
2、真核细胞蛋白质合成的起始
真核细胞蛋白质合成起始复合物的形成中，需要更多的起始因子参与，因此起始过程也更复杂。
（1）需要特异的起始tRNA
即Met-tRNAiMet，并且不需要N端甲酰化。已发现的真核起始因子有近10种（eukaryote Initiation factor,eIF）
（2）起始复合物形成在mRNA5'端AUG上游的帽子结构。
（3）ATP水解为ADP供给mRNA结合所需要的能量。
真核细胞起始复合物的形成过程是：
翻译起始是由eIF-3结合在40S小亚基上而促进80S核糖体解离出60S大亚基，同时eIF-2与Met-tRNAiMet及GTP结合，形成四元复合物，形成的复合物在多种因子的帮助下与mRNA的5'端结合。这时，核糖体小亚基就开始向mRNA的3'端移动，直至移动到第一个AUG，移动由ATP水解来提供能量。
三、多肽链的延长在多肽链上每增加一个氨基酸都需要经过进位、转肽和移位三个步骤：
1,进位进位为密码子所特定的氨基酸-tRNA结合到核糖体的A位，称为进位。氨酰-tRNA在进位前需要有三种延长因子的作用，即热不稳定的EF（Unstable temperature EF，EF-Tu）（在真核系统中为EF-1，同时具备EF-Tu、EF-Ts的性质）、热稳定的EF(stable temperature EF，EF-Ts)以及依赖GTP的转位因子。
EF-Tu首先与GTP结合，然后再与氨基酰tRNA结合成三元复合物，这样的三元复合物才能进入A位。EF-Ts负责催化EF-Tu-GTP复合物的再形成，为结合下一个氨酰-tRNA作准备。此时GTP水解成GDP，EF-Tu和GDP与结合在A位上的氨基酰tRNA分离。
2,转肽—肽键的形成（peptide bond formation）
肽键的形成在延长因子从核糖体上解离下来之后马上就形成，这个过程就是转肽(transpeptidation)。
在70S起始复合物形成过程中，核糖体的P位上已结合了起始型甲酰蛋氨酸-tRNA，当进位后，P位和A位上各结合了一个氨酰-tRNA，两个氨基酸之间在核糖体转肽酶作用下，P位上的氨基酸提供α-COOH基，与A位上的氨基酸的α-NH2形成肽键，从而使P位上的氨基酸连接到A位氨基酸的氨基上，这就是转肽。转肽后，在A位上形成了一个二肽酰tRNA。
3,移位（translocation)
转肽作用发生后，氨基酸都位于A位，P位上无负荷氨基酸的tRNA就脱落，核糖体沿着mRNA向3'端方向移动一组密码子，使得原来结合二肽酰tRNA的A位转变成了P位，而A位空出，可以接受下一个新的氨酰-tRNA进入，移位过程需要EF-2，GTP和Mg2+的参与。
以后，肽链上每增加一个氨基酸残基，即重复上述进位、转肽、移位的步骤，直至所需的长度。实验证明mRNA上的信息阅读是从5'端向3'端进行，而肽链的延伸是从氨基端到羧基端。所以多肽链合成的方向是N端到C端。
四、翻译的终止及多肽链的释放无论原核生物还是真核生物都有三种终止密码子UAG，UAA和UGA。没有一个tRNA能够与终止密码子作用，而是靠特殊的蛋白质因子促成终止作用。这类蛋白质因子叫做释放因子。
原核生物有三种释放因子：RF-1、RF-2、RF-3。
RF-1识别UAA和UAG；RF-2识别UAA和UGA；RF-3虽不识别终止密码子，但能刺激RF-1、RF-2两因子的活性。
当释放因子识别在A位点上的终止密码子后，改变在大亚基上的肽酰转移酶的专一性，结合H2O，而不再识别氨酰-tRNA。也就是说，肽酰转移酶活性转变为酯酶活性。
真核生物中只有一种释放因子eRF，它可以识别三种终止密码子。
不管原核生物还是真核生物，释放因子都作用于A位点，使转肽酶活性变为水解酶活性，将肽链从结合在核糖体上的tRNA的CCA末端上水解下来，然后mRNA与核糖体分离，最后一个tRNA脱落，核糖体在IF-3作用下，解离出大、小亚基。解离后的大小亚基又重新参加新的肽链的合成，循环往复，所以多肽链在核糖体上的合成过程又称核糖体循环（ribosome cycle）
五、多核糖体循环上述只是单个核糖体的翻译过程，事实上在细胞内一条mRNA链上结合着多个核糖体，甚至可多到几百个。
蛋白质开始合成时，第一个核糖体在mRNA的起始部位结合，引入第一个蛋氨酸，然后核糖体向mRNA的3'端移动一定距离后，第二个核糖体又在mRNA的起始部位结合，向前移动一定的距离后，在起始部位又结合第三个核糖体，依次下去，直至终止。两个核糖体之间有一定的长度间隔，每个核糖体都独立完成一条多肽链的合成，所以这种多核糖体可以在一条mRNA链上同时合成多条相同的多肽链，这就大大提高了翻译的效率。
多聚核糖体的核糖体个数，与模板mRNA的长度有关。
例如血红蛋白的多肽链mRNA编码区有450个核苷酸组成，长约150nm,上面串连有5-6个核糖体形成多核糖体。
而肌凝蛋白的重链mRNA由5400个核苷酸组成，它由60多个核糖体构成多核糖体来完成多肽链的合成。
第三节 蛋白质合成后的分泌及加工、修饰不论是原核，还是真核生物，在细胞浆内合成的蛋白质需定位于细胞特定的区域，有些蛋白质合成后要分泌到细胞外，这些蛋白质叫做分泌蛋白。
在细菌细胞内起作用的蛋白质一般靠扩散作用而分布到它们的目的地。如内膜含有参与能量代谢和营养物质转运的蛋白质；外膜含有促进离子和营养物质进入细胞的蛋白质；在内膜与外膜之间的间隙称为周质，其中含有各种水解酶以及营养物质结合蛋白。
真核生物细胞结构更为复杂，而且有多种不同的细胞器，它们又具有各不相同的膜结构，因此合成好的蛋白质还要面临跨越不同的膜而到达各种细胞器，有些蛋白质在翻译完成后还要经过多种共价修饰，这个过程叫做翻译后处理。
一、细菌中蛋白质的越膜（了解 P533）
细胞的内膜蛋白，外膜蛋白和周质蛋白是怎样越过内膜而到其目的地的呢？
绝大多数越膜蛋白的N端有10-40个氨基酸残基，其中中部具有大约10-15个以疏水氨基酸为主的N端信号序列或称信号肽(signal sequence)。
信号肽的疏水段能形成一段α螺旋结构。在信号序列之后的一段氨基酸残基也能形成一段α螺旋，两段α螺旋以反平行方式组成一个发夹结构，很容易进入内膜的磷脂双分子层结构，一旦分泌蛋白质的N端锚定在膜内，后续合成的其它肽段部分将顺利通过膜。
疏水性信号肽对于新生肽链跨膜及把它固定的膜上起一个拐掍作用。之后位于内膜外表面的信号肽酶将信号肽序列切除。当蛋白质全部翻译出来后，羧端穿过内膜，在周质中折叠成蛋白质的最终构象。
二、真核生物蛋白质的分泌（了解）
真核生物不但有细胞核、细胞质和细胞膜，而且还有许多膜性结构的细胞器。合成的蛋白质怎样的到达细胞的不同部位呢？了解比较清楚的是分泌性蛋白质的转运。
像原核细胞一要，真核细胞合成的蛋白质N端也有信号肽也能形成两个α-螺旋的发夹结构，可插入到内质网的膜中，将正在合成的多肽链带到内质网内腔。
在胞浆中发现一种由小分子RNA和蛋白质共同组成的复合物，它能特异地与信号肽识别，名为信号肽识别体（SRP）。
SRP有2个功能域，一个用以识别信号肽，另一个以干扰进入的氨酰-tRNA和肽酰移位酶的反应，以终止多肽链的延伸作用。也就是说它的作用是识别信号肽，与核糖体结合并暂时阻断多肽链的合成。
信号肽与SRP结合发生在蛋白质合成刚一开始时，即N端的新生肽链刚一出现时，一旦SRP与带有新生肽链的核糖体相结合，肽链的延伸作用暂时终止，或延伸速度大大减低。
SRP-核糖体复合体就移动到内质网上并与那里的SRP受体停泊蛋白(docking protein)相结合。一旦与停泊蛋白结合后，蛋白质合成的延伸作用又重新开始。信号肽就可插入内质网进入内腔，蛋白质开始进入内质网，后被内质网内膜壁上的信号肽酶水解（SRP与受体解离），并开始继续合成多肽链。
SRP对翻译阶段作用的重要生理意义在于：分泌性蛋白及早进入膜性细胞，能够正确的折叠、进行必要的后期加工与修饰并顺利分泌出细胞。
现以哺乳动物的胰岛素为例说明这种分泌过程。胰岛素由51个氨基酸残基组成，但胰岛素mRNA的翻译产物称为胰岛素原。后来证明，在前胰岛素原的N末端有一段富含疏水氨基酸的肽段做为信号肽，使前胰岛素原能穿越内质网膜进入内质网内腔，在内腔壁上信号肽被水解。所以在哺乳动物细胞内，当多肽链合成完成时，前胰岛素原已成为胰岛素原。然后胰岛素原被运到高尔基复合体，切去C肽成为成熟的胰岛素，最终排出胞外。像真核细胞的前清蛋白，免疫球白轻链，催乳素等都有相似的分泌方式 。
三、蛋白质翻译后加工修饰从核糖体上释放出来的多肽链，按照一级结构中氨基酸侧链的性质，自行卷曲，形成一定的空间结构。过去一直认为，蛋白质空间结构的形成靠是其一级结构决定的，不需要另外的信息。近些年来发现许多细胞内蛋白质正确装配都需要一类称做“分子伴侣”的蛋白质帮助才能完成，这一概念的提出并未否定“氨基酸顺序决定蛋白空间结构”这一原则。而是对这一理论的补充，分子伴侣能介导其它蛋白质正确装配成有功能活性的空间结构，而它本身并不参与最终装配产物的组成。
目前认为“分子伴侣”蛋白有两类：
第一类是一些酶，例如蛋白质二硫键异构酶可以识别和水解非正确配对的二硫键，使它们在正确的半胱氨酸残基位置上重新形成二硫键；
第二类是一些蛋白质分子，它们可以和部分折叠或没有折叠的蛋白质分子结合，稳定它们的构象，免遭其它酶的水解或都促进蛋白质折叠成正确的空间结构。
总之“分子伴侣”对蛋白质合成后折叠成正确空间结构中起重要作用，对于大多数蛋白质来说多肽链翻译后还要进行下列不同方式的加工修饰才具有生理功能。
1,氨基端和羧基端的修饰在原核生物中，几乎所有蛋白质都是从N-甲酰蛋氨酸开始，真核生物从蛋氨酸开始。甲酰基经酶水解而除去，蛋氨酸或者氨基端的一些氨基酸残基常由氨肽酶催化而水解除去；信号肽酶除去信号肽序列。因此，成熟的蛋白质分子N-端没有甲酰基，或没有蛋氨酸。同时，某些蛋白质分子氨基端要进行乙酰化，在羧基端也要进行修饰。
2,共价修饰许多的蛋白质可以进行不同的类型化学基团的共价修饰，修饰后可以表现为激活状态，也可以表现为失活状态。
乙酰化、糖基化、酰胺化、羟基化、可逆磷酸化、甲基化、可逆的核苷酰化
（1）磷酸化磷酸化多发生在多肽链丝氨酸、苏氨酸的羟基上，偶尔也发生在酪氨酸残基上，这种磷酸化的过程受细胞内一种蛋白激酶催化，磷酸化后的蛋白质可以增加或降低它们的活性。例如：促进糖原分解的磷酸化酶，无活性的磷酸化酶b经磷酸化以后，变成有活性的磷酸化酶a。而有活性的糖原合成酶I经磷酸化以后变成无活性的糖原合成酶D，共同调节糖原的合成与分解。
（2）糖基化质膜蛋白质和许多分泌性蛋白质都具有糖链，这些寡糖链结合在丝氨酸或苏氨酸的羟基上，例如红细胞膜上的ABO血型决定簇；也可以与天门冬酰胺连接。这些寡糖链是在内质网或高尔基体中加上的（见下图）。
（3）羟基化胶原蛋白前α链上的脯氨酸和赖氨酸残基在内质网中受羟化酶、分子氧和维生素C作用产生羟脯氨酸和羟赖氨酸，如果此过程受障碍胶原纤维不能进行交联，极大地降低了它的张力强度。
（4）二硫键的形成
mRNA上没有胱氨酸的密码子，多肽链中的二硫键，是在肽链合成后，通过二个半胱氨酸的疏基氧化而形成的，二硫键的形成对于许多酶和蛋白质的活性是必需的。
3,亚基的聚合有许多蛋白质是由二个以上亚基构成的，这就需这些多肽链通过非共价键聚合成多聚体才能表现生物活性。
例如成人血红蛋白由两条α链，两条β链及四分子血红素所组成，大致过程如下：α链在多聚核糖体合成后自行释下，并与尚未从多聚核糖体上释下的β链相连，然后一并从多聚核糖体上脱下来，变成αβ二聚体。此二聚体再与线粒体内生成的两个血红素结合，最后形成一个由四条肽链和四个血红素构成的有功能的血红蛋白分子。
4,水解断链
⑴N 端（甲酰）蛋氨酸的去除或切去一段肽去甲酰酶 氨肽酶
⑵信号肽的去除信号肽：大多数分泌蛋白及与膜结合的糖蛋白在 N 端有一段序列，由 10-40 个氨基酸 组成，其中包括 10-15 个疏水氨基酸，其作用是帮助主体蛋白穿过磷脂层，再经分泌小泡运输出膜外至细胞的固定部位。
⑶肽链的水解裂解 例酶原激活一般真核细胞中一个基因对应一个mRNA，一个mRNA对应一条多肽链，但也有少数的情况，即一种三思而行翻译后的多肽链经水解后产生几种不同的蛋白质或多肽。例如哺乳动物的鸦片样促黑皮激素原初翻译产物为265个氨基酸，它在脑下垂体前叶细胞中，POMC初切割成为N-端片断和C端片段的β-促脂解激素。然后N端片段又被切割成较小的N端片断和9肽的促肾上腺皮质激素。而在脑下垂体中叶细胞中，β-促脂解激素再次被切割产生β-内啡肽；ACTH也被切割产生13肽的促黑激素（α-melanotropin）。
第四节 蛋白质合成的抑制剂（了解P531）
影响蛋白质生物合成的物质非常多，它们可以作用于DNA复制和RNA转录，对蛋白质的生物合成起间接作用，本节主要讨论抑制蛋白质生物合成翻译过程的抑制剂。
一、抗生素类抑制剂许多抗生素都是以直接抑制细菌细胞内蛋白质合成，而对人体副作用最小为目的而设计的，它们可作用于蛋白质合成的各个环节，包括抑制起始因子，延长因子及核糖核蛋白体的作用等等。
1,链霉素、卡那霉素、新霉素等
这类抗生素属于基甙类，它们主要抑制革兰氏阴性细菌蛋白质合成的三个阶段：
①S起始复合物的形成，使氨基酰tRNA从复合物中脱落；
②在肽链延伸阶段，使氨基酰tRNA与mRNA错配；
③在终止阶段，阻碍终止因了与核蛋白体结合，使已合成的多肽链无法释放，而且还抑制70S核糖体的介离。右图为链霉素分子式。
2,四环素和土霉素
①作用于细菌内30S小亚基，抑制起始复合物的形成；
②抑制氨西藏 酰tRNA进入核糖体的A位，阻滞肽链的延伸；
③影响终止因子与核糖体的结合，使已合成的多肽链不能脱落离核糖体。四环素类抗生素除对菌体70S核糖体有抑制作用外，对人体细胞的80S核糖体也有抑制作用，但对70S核糖体的敏感性更高，故对细菌蛋白质合成抑制作用更强。右图为四环素分子式。
3,氯霉素：属于广谱抗生素。
①氯霉素（右图为氯霉素分子式）与核糖体上的A位紧密结合，因此阻碍氨基酰tRNA进入A位；
②抑制转肽酶活性，使肽链延伸受到影响，菌体蛋白质不能合成，因此有较哟的抑菌作用。
4,嘌呤霉素（Puromycin）
结构与酪氨酰-tRNA相似，从而取代一些氨基酰tRNA进入核糖体的A位（见右图），当延长中的肽转入此异常A位时，容易脱落，终止肽链合成。由于嘌呤霉素对原核和真核生物的翻译过程均有干扰作用，故难于用做抗菌药物，有人试用于肿瘤治疗。
5,白喉霉素（diphtheria toxin） 由白喉杆菌所产生的白喉霉素是真核细胞蛋白质合成抑制剂。白喉霉素实际上是寄生于白喉杆菌体内的溶源性噬菌体β基因编码的由白喉杆菌转运分泌出来，进入组织细胞内，它对真核生物的延长因子-2（EF-2）起共价修饰作用，生成EF-2腺苷二磷酸核糖衍生物，从而使EF-2失活，它的催化效率很高，只需微量就能有效地抑制细胞整个蛋白质合成，而导致细胞死亡。
二、干扰素对病毒蛋白合成的抑制
干扰素（interferon）是病毒感染后，感染病毒的细胞合成和分泌的一种小分子蛋白质。从白细胞中得到α-干扰素，从成纤维细胞中得到β-干扰素，在免疫细胞中得到γ-干扰素。干扰素结合到未感染病毒的细胞膜上，诱导这些细胞产生寡核苷酸合成酶、核酸内切酶和蛋白激酶。在细胞未被感染时，不合成这三种酶，一旦被病毒感染，有干扰素或双链RNA存在时，这些酶被激活，并以不同的方式阻断病毒蛋白质的合成。干扰素和dsRNA激活蛋白激酶，蛋白激酶使蛋白质合成的起始因子磷酸化，使它失活，另一种方式是mRNA的降介，干扰素dsRNA激活2,5腺嘌呤寡核苷酸合成的酶的合成，2,5腺嘌呤寡核苷酸激活核酸内切酶，核酸内切酶水介mRNA。
由于干扰素具有很强的抗病毒作用，因此在医学上有重大的实用价值，但组织中含量很少，难于从生物组织中大量分离干扰素。现在已难应用基因工程合成干扰素以满足研究与临床应用的需要。
小 结
蛋白质分子是由一个个氨基酸通过肽键连接起来的，在细胞内这种连接必须依靠核蛋白体循环来完成。mRNA携带合成蛋白质分子中氨基酸排列顺序遗传的信息。这是由每3个碱基组成一个密码来体现的，遗传密码共有64个密码子。UAA、UAG、UGA代表终止信号，AUG不仅代表起始信号，还代表蛋氨酸。tRNA携带特异的氨基酸，同时它的反密码子可识别mRNA上的密码子。
核糖体上受位和给位结合的氨基酸在转肽酶的作用下形成肽键。合成蛋白质分子的每个氨基酸首先要在特异的氨基酰tRNA合成的酶的作用下，与特异的tRNA结合，形成氨基酰tRNA，这就是氨基酸的活化。
核蛋白循环过程中的起动阶段，首先要形成由起始因子，GTP、mRNA和大、小亚基构成的70S起始复合物，肽链延长时，每进入一个氨基酸，就按进位，转肽、脱落、移位、重复这四个步骤。
终止时，在终止因子参与下，转肽酶将合成的肽链水解离开核糖体，核蛋白体也从mRNA脱落，重新进入又一个循环，蛋白质合成时，在一条mRNA链上，同时结合着多个核糖体，同时合成相同的多条肽链。
蛋白质合成也有许多加工修饰过程，剪切一部分肽段，加入糖、脂，进行磷酸化，羟化等等。多聚体构成的蛋白质还要经过聚合过程。蛋白质合成的阻断剂很多，作用部位也各不相同，利用这些理论，对于研制各种抗生素有重要意义。
