2010年生物化学辅导讲义：蛋白质的生物合成

　　1.蛋白质的生物合成的概述

　　(1)概念：生物合成又称翻译：以mRNA为模板，按照mRNA分子中由核苷酸组成的密码信息合成蛋白质分子中氨基酸序列的过程。蛋白质是遗传信息表现的功能形式，是生命活动的物质基础。蛋白质的生物合成体系包括20种原料氨基酸、模板mRNA、氨基酸的运载工具tRNA、肽链的装配机核蛋白体、某些重要的酶类和蛋白质因子、能源物质GTP和ATP，以及无机离子等。包括3个反应过程：氨基酸的活化;肽链的生物合成;肽链形成后的加工过程。

　　(2)蛋白质生物合成体系和遗传密码： 蛋白质的生物合成是一个由多种分子参与的复杂过程。

　　①mRNA：mRNA是蛋白质生物合成的直接模板。存在于mRNA的开放阅读框架区的三联体形式的核苷酸序列称为密码子。由A、G、C、U这4种核苷酸可组合成64个三联体密码子。AUG作为起始密码子。3个密码子UAA、UAG、UGA不编码任何氨基酸，只作为肽链合成终止的信号，称为终止密码子。

　　遗传密码具有以下重要特点：方向性(5′→3′);连续性(密码子及密码子的各碱基之间没有间隔);简并性(一种氨基酸可具有两个或两个以上的密码子);通用性(遗传密码基本上适用于生物界的所有物种);摆动性(第3位密码子与第1位反密码子之间的配对并不严格)。密码子的特异性主要由头两位核苷酸决定。

　　②核蛋白体：rRNA和多种蛋白质构成核蛋白体。是蛋白质生物合成的场所。核蛋白体由大、小两个亚基组成。核蛋白体上的P位 、A位分别结合肽酰-tRNA和氨基酰-tRNA。

　　③tRNA：运载氨基酸的作用。还起适配器的作用，即mRNA序列中密码子的排列顺序通过tRNA“改写”成多肽链中氨基酸的排列顺序。氨基酸与特定tRNA分子结合，形成氨基酰-tRNA。氨基酰-tRNA是氨基酸的活化形式。

　　④蛋白质生物合成需要的酶类、蛋白质因子等：参与蛋白质生物合成的重要酶有：氨基酰-tRNA合成酶，转肽酶和转位酶等。重要的蛋白质因子包括起始因子、延长因子、释放因子(又称终止因子)等。

　　⑤氨基酸的活化：氨基酸与特异的tRNA结合形成氨基酰-tRNA的过程称为氨基酸的活化。氨基酸的活化由氨基酰-tRNA合成酶催化生成，每个氨基酸活化需消耗2个高能磷酸键。氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。

　　⑥肽链的生物合成过程：包括起始、延长(进位;成肽;转位)、终止三个阶段。

　　⑦蛋白质翻译后修饰：新合成的肽链不具备蛋白质的生物学活性，必须经过复杂的加工过程才能转变为具有天然构象的功能蛋白质，这一加工过程称为翻译后修饰。包括：折叠、N-端和C-端的化学修饰、氨基酸残基的化学修饰(糖基化;羟基化;甲基化;磷酸化;二硫键形成;亲脂性修饰)、水解加工、蛋白质空间结构修饰。

　　(3)蛋白质合成与医学的关系

　　①干扰素：干扰素可抑制病毒的繁殖，保护宿主细胞。在某些病毒双链RNA存在时，干扰素能诱导特异的蛋白激酶活化，该活化的蛋白激酶使eIF-2磷酸化而失活，从而抑制病毒蛋白质合成。此外干扰素能与双链RNA共同活化特殊的2′-5′寡聚腺苷酸合成酶，催化ATP聚合，生成2′-5′寡聚腺苷酸，后者活化核酸内切酶RNase L，以降解病毒mRNA，从而阻断病毒蛋白质合成。

　　②抗生素：抗生素是一类由某些真菌、细菌等微生物产生的药物，抗生素可通过影响翻译的不同过程，达到抑菌的作用。

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