执业医师考试生物化学小结

第十二章 蛋白质的生物合成 　　蛋白质的生物合成过程，就是将DNA传递给mRNA的遗传信息，再具体地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)。 　　一、蛋白质生物合成的条件。 　　生物体内的各种蛋白质都是生物体内利用约20种氨基酸为原料自行合成的。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：作为蛋白质生物合成的模板，决定多肽链中氨基酸的排列顺序;② tRNA：搬运氨基酸的工具;③ 核糖体(又名核蛋白体)：蛋白体生物合成的场所;④ 酶及其他蛋白质因子;⑤ 供能物质及无机离子。 　　(一)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(coden)。共有64种不同的密码，即4×4×4=64。 　　遗传密码具有以下特点：① 连续性;② 简并性;③ 通用性;(但在线粒体或叶绿体中特殊)④ 方向性，即解读方向为5′→ 3′;⑤ 摆动性;⑥ 起始密码：AUG;终止密码：UAA、UAG、UGA。 　　(二)tRNA： 　　在氨酰-tRNA合成酶催化下，特定的tRNA可与相应的 氨基酸结合，生成氨酰-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子(anticoden)。 　　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。如反密码第一个核苷酸为Ⅰ(次黄嘌呤)，则可与A、U或C配对，如为U，则可与A或G配对，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是一种特殊的tRNA，称为起动tRNA。在原核生物中，起动tRNA是一种携带甲酰蛋氨酸的tRNA，即tRNAifmet;而在真核生物中，起动tRNA是一种携带蛋氨酸的tRNA，即tRNAimet。 　　在原核生物和真核生物中，均存在另一种携带蛋氨酸的tRNA，识别非起动部位的蛋氨酸密码，AUG。 　　(三)rRNA和核糖体： 　　原核生物中的核糖体大小为70S，可分为30S小亚基和50S大亚基。小亚基由16SrRNA和21种蛋白质构成，大亚基由5SrRNA，23SRNA和35种蛋白质构成。 　　真核生物中的核糖体大小为80S，也分为40S小亚基和60S大亚基。小亚基由18SrRNA和30多种蛋白质构成，大亚基则由5S rRNA，28S rRNA和50多种蛋白质构成，在哺乳动物中还含有8 S rRNA。 　　核糖体的大、小亚基分别有不同的功能： 　　小亚基：可与mRNA、GTP和起动tRNA结合。 　　大亚基： 　　(1)具有两个不同的tRNA结合点。A位(右)—— 受位或氨酰基位，可与新进入的氨基酰tRNA结合;P位(左)——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：将给位上的肽酰基转移给受位上的氨基酰tRNA，形成肽键。 　　(3)具有GTPase活性，水解GTP，获得能量。 　　(4)具有起动因子、延长因子及释放因子的结合部位。 　　在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核糖体结合在同一mRNA分子上，同时进行翻译，但每两个相邻核蛋白之间存在一定的间隔，形成念球状结构。由若干核糖体结合在一条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糖体。 　　(四)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糖体小亚基与起动tRNA及模板mRNA结合。 　　(五)延长因子(EF) 　　这是一些与多肽链合成延伸有关的蛋白因子。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进入核糖体的受体，并可促进移位过程。 　　(六)释放因子(RF) 　　这是一些与多肽链合成终止有关的蛋白因子。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。 　　(七)氨酰-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，这是保证tRNA能够携带正确的氨基酸对号入座的必要条件。 　　目前认为，该酶对tRNA的识别，是因为在tRNA的氨基酸臂上存在特定的识别密码，即第二套遗传密码。 　　(八)供能物质和无机离子 　　多肽链合成时，需ATP、GTP作为供能物质，并需Mg2+、K+参与。 　　氨基酸活化时需消耗2分子高能磷酸键，肽键形成时又消耗2分子高能磷酸键，故缩合一分子氨基酸残基需消耗4分子高能磷酸键。 　　二、蛋白质生物合成的过程 　　蛋白质生物合成过程包括三大步骤：①氨基酸的活化与搬运;②活化氨基酸在核糖体上的缩合;③多肽链合成后的加工修饰。 　　(一)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，均由氨酰-tRNA合成酶催化完成。 　　在此反应中，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，形成氨酰-tRNA，从而使活化氨基酸能够被搬运至核糖体上参与多肽链的合成。氨酰-tRNA的合成，可使氨基酸 ①活化;②搬运;③定位。