2010年生物化學(xué)輔導(dǎo)講義：蛋白質(zhì)的生物合成

　　1.蛋白質(zhì)的生物合成的概述

　　(1)概念：生物合成又稱翻譯：以mRNA為模板，按照mRNA分子中由核苷酸組成的密碼信息合成蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的過程。蛋白質(zhì)是遺傳信息表現(xiàn)的功能形式，是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)的生物合成體系包括20種原料氨基酸、模板mRNA、氨基酸的運載工具tRNA、肽鏈的裝配機核蛋白體、某些重要的酶類和蛋白質(zhì)因子、能源物質(zhì)GTP和ATP，以及無機離子等。包括3個反應(yīng)過程：氨基酸的活化;肽鏈的生物合成;肽鏈形成后的加工過程。

　　(2)蛋白質(zhì)生物合成體系和遺傳密碼： 蛋白質(zhì)的生物合成是一個由多種分子參與的復(fù)雜過程。

　?、賛RNA：mRNA是蛋白質(zhì)生物合成的直接模板。存在于mRNA的開放閱讀框架區(qū)的三聯(lián)體形式的核苷酸序列稱為密碼子。由A、G、C、U這4種核苷酸可組合成64個三聯(lián)體密碼子。AUG作為起始密碼子。3個密碼子UAA、UAG、UGA不編碼任何氨基酸，只作為肽鏈合成終止的信號，稱為終止密碼子。

　　遺傳密碼具有以下重要特點：方向性(5′→3′);連續(xù)性(密碼子及密碼子的各堿基之間沒有間隔);簡并性(一種氨基酸可具有兩個或兩個以上的密碼子);通用性(遺傳密碼基本上適用于生物界的所有物種);擺動性(第3位密碼子與第1位反密碼子之間的配對并不嚴(yán)格)。密碼子的特異性主要由頭兩位核苷酸決定。

　　②核蛋白體：rRNA和多種蛋白質(zhì)構(gòu)成核蛋白體。是蛋白質(zhì)生物合成的場所。核蛋白體由大、小兩個亞基組成。核蛋白體上的P位 、A位分別結(jié)合肽酰-tRNA和氨基酰-tRNA。

　　③tRNA：運載氨基酸的作用。還起適配器的作用，即mRNA序列中密碼子的排列順序通過tRNA“改寫”成多肽鏈中氨基酸的排列順序。氨基酸與特定tRNA分子結(jié)合，形成氨基酰-tRNA。氨基酰-tRNA是氨基酸的活化形式。

　　④蛋白質(zhì)生物合成需要的酶類、蛋白質(zhì)因子等：參與蛋白質(zhì)生物合成的重要酶有：氨基酰-tRNA合成酶，轉(zhuǎn)肽酶和轉(zhuǎn)位酶等。重要的蛋白質(zhì)因子包括起始因子、延長因子、釋放因子(又稱終止因子)等。

　　⑤氨基酸的活化：氨基酸與特異的tRNA結(jié)合形成氨基酰-tRNA的過程稱為氨基酸的活化。氨基酸的活化由氨基酰-tRNA合成酶催化生成，每個氨基酸活化需消耗2個高能磷酸鍵。氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。

　　⑥肽鏈的生物合成過程：包括起始、延長(進(jìn)位;成肽;轉(zhuǎn)位)、終止三個階段。

　?、叩鞍踪|(zhì)翻譯后修飾：新合成的肽鏈不具備蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性，必須經(jīng)過復(fù)雜的加工過程才能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑烊粯?gòu)象的功能蛋白質(zhì)，這一加工過程稱為翻譯后修飾。包括：折疊、N-端和C-端的化學(xué)修飾、氨基酸殘基的化學(xué)修飾(糖基化;羥基化;甲基化;磷酸化;二硫鍵形成;親脂性修飾)、水解加工、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)修飾。

　　(3)蛋白質(zhì)合成與醫(yī)學(xué)的關(guān)系

　?、俑蓴_素：干擾素可抑制病毒的繁殖，保護(hù)宿主細(xì)胞。在某些病毒雙鏈RNA存在時，干擾素能誘導(dǎo)特異的蛋白激酶活化，該活化的蛋白激酶使eIF-2磷酸化而失活，從而抑制病毒蛋白質(zhì)合成。此外干擾素能與雙鏈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，后者活化核酸內(nèi)切酶RNase L，以降解病毒mRNA，從而阻斷病毒蛋白質(zhì)合成。

　?、诳股兀嚎股厥且活愑赡承┱婢⒓?xì)菌等微生物產(chǎn)生的藥物，抗生素可通過影響翻譯的不同過程，達(dá)到抑菌的作用。

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