生物化学第十章蛋白质的生物合成

一、蛋白质生物合成的概念
　　蛋白质生物合成的概念
　　考点：
　　mRNA→蛋白质
　　核苷酸序列→氨基酸序列

　　二、蛋白质生物合成的体系和遗传密码
　　考点：
　　1.mRNA-蛋白质合成的直接模板
　　密码：mRNA中三个相邻的核苷酸序列
　　起始密码子：AUG
　　终止密码子：UAA，UAG，UGA
　　遗传密码的特点：
　　方向性（5’-3’），简并性，通用性，摆动性
　　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）。

　　2.核蛋白质体—蛋白质合成的场所
　　核蛋白体包括大小亚基。
　　每个亚基都由多种核蛋白体蛋白质和rRNA组成。真核细胞的大亚基（60S）由28S rRNA、5.8S rRNA、5S rRNA和49种蛋白质组成，小亚基（40S）由18SrRNA和33种蛋白质组成，大、小亚基结合形成80S的核蛋白体。 
　　大、小亚基所含蛋白质分别称为rpL和rpS，它们多是参与蛋白质生物合成过程的酶和蛋白质因子。核蛋白体上的P位、A位分别结合肽酰-tRNA和氨基酰-tRNA。核蛋白体小亚基介导mRNA序列上的密码子与tRNA分子中的反密码子之间精密的相互作用，从而保证了遗传信息转换的准确性。 
　　核蛋白体大亚基蛋白质具有转肽酶活性，催化肽键形成而延长新生肽链。各种底物氨基酸需和相应的tRNA结合，活化为氨基酰-tRNA，运载各种氨基酸进入蛋白质肽链的正确位置，氨基酰-tRNA合成酶在其中起重要作用。
　　3.tRNA—蛋白质合成的搬运车
　　tRNA 3’端序列的功能是提供羟基与氨基酸结合
　　氨基酸与tRNA特异性结合取决于氨基酰-tRNA合成酶
　　tRNA具有与氨基酸结合和与mRNA结合的2个部位。
　　氨基酸结合部位是tRNA氨基酸臂的-CCA-OH。
　　氨基酸与特定的tRNA分子结合，形成氨基酰-tRNA。
　　氨基酰-tRNA是氨基酸的活化形式。
　　tRNA与mRNA的结合部位是tRNA的反密码子。
　　tRNA所携带的各自氨基酸就可以按mRNA序列准确地排列成肽链中氨基酸序列。
　　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。
　　在蛋白质生物合成的各阶段有很多重要蛋白质因子参与反应，主要有起始因子，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.蛋白质合成的过程
　　起始：
　　（1）大小亚基分离
　　（2）tRNA与小亚基结合
　　（3）mRNA在小亚基就位
　　（4）大亚基与小亚基结合
　　延长：
　　（1）进位
　　（2）成肽
　　（3）转位
　　终止：
　　当翻译到A位上出现终止密码子时，翻译终止。
　　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。翻译后修饰包括多肽链折叠为天然的三维构象及对肽链一级结构的修饰、空间结构的修饰等。
　　折叠：完成多肽链折叠所需的所有信息都包含在蛋白质自身的氨基酸排列顺序中，即一级结构是空间构象的基础。分子伴侣是一类重要的参与蛋白质折叠的蛋白质因子。
　　N-端和C-端的化学修饰：翻译过程中，新生肽链的第一个氨基酸为甲硫氨酸（真核生物），细胞内氨基肽酶可以除去N-端甲硫氨酸或N-端附加序列（如信号肽）；真核生物中，约50%的蛋白质有N-端氨基酸的乙酰化；在肽链合成过程中即可发生N端修饰。C-端的氨基酸残基有时也出现修饰现象。 
　　氨基酸残基的化学修饰：蛋白质分子中某些氨基酸残基的侧链可进行翻译后的共价修饰。由于这些共价修饰，组成蛋白质的氨基酸种类显著增加。这些化学修饰有：①糖基化；②羟基化；③甲基化；④磷酸化。⑤二硫键形成；⑥亲脂性修饰。
　　水解加工：某些无活性的蛋白质前体可经蛋白酶水解。生成具有活性的蛋白质或多肽。
　　蛋白质空间结构修饰：通过非共价键使亚基聚合，而形成具有四级结构的蛋白质。此外，蛋白质与辅基连接后，形成完整的结合蛋白质。

　　三、蛋白质生物合成和医学的关系
　　考点：
　　1.干扰素
　　可抑制病毒的繁殖，保护宿主细胞。还可以调节细胞生长分化、激活免疫系统。
　　2.抗生素
　　阻断细菌的蛋白质合成
　　3.其他
　　白喉毒素阻断真核生物细胞的蛋白质合成