1、第十五章 蛋白質(zhì)的合成第一節(jié)mRNA一、原核生物mRNA的結(jié)構(gòu)二、真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)第二節(jié)遺傳密碼一、遺傳密碼的破譯二、遺傳密碼的特點(diǎn)第三節(jié)核糖體一、核糖體的結(jié)構(gòu)與組成二、rRNA與核糖體蛋白的結(jié)構(gòu)與功能(一)、rRNA的結(jié)構(gòu)與功能(二)、核糖體蛋白的結(jié)構(gòu)與功能第四節(jié)蛋白質(zhì)合成的機(jī)理一、氨酰tRNA合成酶：氨基酸的活化和氨酰tRNA的合成(一)、活化(二)、連接二、蛋白質(zhì)合成的一般過(guò)程(一)、翻譯起始(二)、延伸(三)、終止(四)、翻譯后加工三、原核生物的蛋白質(zhì)合成(一)、翻譯起始(二)、延伸1、新氨酰tRNA入位2、肽鍵形成（轉(zhuǎn)肽）3、核糖體移位。(三)、終止(四)、原核生物的翻譯后加工

2、1、切除加工2、糖基化3、甲基化4、磷酸化(五)、原核生物的翻譯調(diào)控四、真核生物的蛋白質(zhì)合成(一)、翻譯起始(二)、延伸1、入位2、肽鍵形成（轉(zhuǎn)肽）3、移位(三)、終止(四)、真核生物的翻譯后加工1、切除加工2、糖基化3、羥基化4、磷酸化5、親脂修飾6、甲基化7、二硫鍵形成(五)、真核生物的翻譯調(diào)控1、mRNA向細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)輸2、mRNA的穩(wěn)定性3、翻譯的負(fù)調(diào)控4、起始因子磷酸化。5、translational frameshifting五、蛋白質(zhì)合成后的定向轉(zhuǎn)運(yùn)(一)、信號(hào)肽: 翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)同步機(jī)制(二)、翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制（posttranslational translocation）六、蛋白質(zhì)的

3、折疊對(duì)于終產(chǎn)物為RNA的基因，只要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后的處理，就完成了基因表達(dá)的全過(guò)程。而對(duì)于終產(chǎn)物是蛋白質(zhì)的基因，還必須將mRNA翻譯成蛋白質(zhì)。因此，蛋白質(zhì)是基因表達(dá)的最終產(chǎn)物（基因表達(dá)的最終產(chǎn)物還包括tRNA、rRNA及其他RNA），蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程實(shí)質(zhì)上也是基因表達(dá)的一個(gè)過(guò)程，它包括轉(zhuǎn)錄和翻譯。從化學(xué)的角度講，蛋白質(zhì)的合成就是20種基酸按照特定地順序聚合成多肽并按照一定的折疊機(jī)制折疊成最終的活性構(gòu)象狀態(tài)。那么，我們要問(wèn)，在生物體內(nèi)是誰(shuí)直接決定著蛋白質(zhì)合成的氨基酸順序從而最終主宰了它的高級(jí)結(jié)構(gòu)和功能的呢？mRNA。根據(jù)中心法則，DNA特定的堿基次序A、T、G、C就象一串密碼（稱為遺傳密碼）

4、，首先經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄作用，DNA的A、T、G、C堿基序列嚴(yán)格按照堿基配對(duì)原則被復(fù)制成mRNA的A、U、G、C序列，于是mRNA就直接充當(dāng)了蛋白質(zhì)合成的模板，mRNA的A、U、G、C序列被轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)的氨基酸序列，這種轉(zhuǎn)變是一個(gè)質(zhì)的飛躍，稱為翻譯，就好象把一種語(yǔ)言（堿基序列）翻譯成另一種語(yǔ)言（氨基酸序列）。那么在翻譯過(guò)程中就有兩個(gè)關(guān)鍵性地問(wèn)題：（1）遺傳密碼（堿基序列）到底是怎樣決定氨基酸序列的呢？也就是說(shuō)什么樣的堿基序列決定什么樣的氨基酸序列呢？（2）通過(guò)什么樣的方式或機(jī)制實(shí)現(xiàn)堿基序列到氨基酸序列的轉(zhuǎn)變？因?yàn)榘被岵荒芘c堿基配對(duì)，因此一個(gè)堿基序列顯然不能象轉(zhuǎn)錄一樣簡(jiǎn)單地直接轉(zhuǎn)換成氨基酸序列，而必須通

5、過(guò)一種中間分子（又稱接頭分子）的媒介作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且這種接頭分子要能同時(shí)識(shí)別堿基序列和它所決定的氨基酸序列。這種接頭就是tRNA分子。需要指出的是蛋白質(zhì)的合成是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，包括翻譯、翻譯后加工和定向輸送以及正確折疊，而且到現(xiàn)在為止，其中的許多重要方面仍在研究之中。真核生物蛋白質(zhì)的合成，需要300多種生物大分子協(xié)同工作：核糖體RNA及結(jié)合蛋白、各種酶、各種tRNA、加工修飾酶等。蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所：標(biāo)記各種a.a，注入大鼠體內(nèi)，在不同時(shí)間取出肝臟，勻漿，離心分離各種亞細(xì)胞器，分析放射性蛋白的分布，證實(shí)蛋白質(zhì)的合成是在核糖體上進(jìn)行的。首先認(rèn)識(shí)一下mRNA、遺傳密碼、和核糖體，然后再深入學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)

6、合成的細(xì)節(jié)過(guò)程。第一節(jié) mRNAmRNA的概念首先是由F.Jacob和J.Monod1965年提出來(lái)的因?yàn)楫?dāng)時(shí)已經(jīng)知道編碼蛋白質(zhì)的遺傳信息載體是在細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)的合成是在細(xì)胞質(zhì)中，于是就推測(cè)，應(yīng)該有一種中間信使在細(xì)胞核中合成后攜帶上遺傳信息進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，后來(lái)經(jīng)過(guò)眾多科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了除rRNA和tRNA之外的第三種RNA,它起著這種遺傳信息傳送的功能, 稱為信使RNA(mRNA)。mRNA的半衰期很短,很不穩(wěn)定,一旦完成其使命后很快就被水解掉。原核生物和真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)差異教大，尤其是在5端。一、 原核生物mRNA的結(jié)構(gòu)（1） 5端SD序列P404-P405在起始密

7、碼子AUG上游9-13個(gè)核苷酸處，有一段可與核糖體16S rRNA配對(duì)結(jié)合的、富含嘌呤的3-9個(gè)核苷酸的共同序列，一般為AGGA，此序列稱SD序列。它與核糖體小亞基內(nèi)16S rRNA的3端一段富含嘧啶的序列 GAUCACCUCCUUA-OH（暫稱反SD序列）互補(bǔ)，形成氫鍵。使得結(jié)合于30S亞基上的起始tRNA能正確地定位于mRNA的起始密碼子AUG。（2） 原核mRNA分子，許多是多順?lè)醋?。轉(zhuǎn)譯時(shí)，各個(gè)基因都有自己的SD序列、起始密碼子、終止密碼子，分別控制其合成的起始與終止，也就是說(shuō)，每個(gè)基因的翻譯都是相對(duì)獨(dú)立的。如E.coli，一個(gè)7000b的mRNA編碼5種與Trp合成有關(guān)的酶二、 真核

8、生物mRNA的結(jié)構(gòu)（1） 真核生物mRNA5端均具有m7GpppN帽子結(jié)構(gòu)，無(wú)SD序列。帽子結(jié)構(gòu)具有增強(qiáng)翻譯效率的作用。若起始AUG與帽子結(jié)構(gòu)間的距離太近（小于12個(gè)核苷酸），就不能有效利用這個(gè)AUG，會(huì)從下游適當(dāng)?shù)腁UG起始翻譯。當(dāng)距離在17-80個(gè)核苷酸之間時(shí)，離體翻譯效率與距離成正比。（2） 真核生物mRNA通常是單順?lè)醋印Ｕ婧薽RNA具有“第一AUG規(guī)律”，即當(dāng)5端具有數(shù)個(gè)AUG時(shí)，其中只有一個(gè)AUG為主要開放閱讀框架的翻譯起點(diǎn)。起始AUG具有二個(gè)特點(diǎn)：（1）AUG上游的-3經(jīng)常是嘌呤，尤其是A。（2）緊跟AUG的+4常常是G。起始AUG鄰近序列中，以ANNAUGGN的頻率最高。若-3

9、不是A，則+4必須是G。無(wú)此規(guī)律的AUG，則無(wú)起始功能。有關(guān)mRNA發(fā)現(xiàn)及其證實(shí)的細(xì)節(jié)看書P391.第二節(jié) 遺傳密碼我們已經(jīng)知道,多肽上氨基酸的排列次序最終是由DNA上核苷酸的排列次序決定的，而直接決定多肽上氨基酸次序的是mRNA上的核苷酸的排列次序,不論是DNA還是mRNA都是由4種核苷酸構(gòu)成，而組成多肽的氨基酸有20種,顯然,必須是幾個(gè)核苷酸的組合編碼一個(gè)氨基酸才能應(yīng)付局面.用數(shù)學(xué)方法很容易算出,如果每2個(gè)核苷酸編碼1個(gè)氨基酸,那么4種核苷酸只有16中編碼方式，顯然不行,如果每3個(gè)核苷酸編碼1個(gè)氨基酸,則有64種編碼方式,很理想,如果4對(duì)1則有256種,太沒必要也太復(fù)雜了,時(shí)刻記住生物體是

10、一個(gè)最理想的體系.而且科學(xué)家們用生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)是3個(gè)堿基編碼1個(gè)氨基酸,稱為三聯(lián)體密碼或密碼子。那么讓我們看一下遺傳密碼是如何破譯的。一、 遺傳密碼的破譯在遺傳密碼的破譯中,美國(guó)科學(xué)家M.W.Nirenberg等人做出了重要貢獻(xiàn) ,并于1968年獲得了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng).早在1961年，M.W.Nirenberg等人在大腸桿菌的無(wú)細(xì)胞體系中外加poly(U)模板、20種標(biāo)記的氨基酸，經(jīng)保溫后得到了多聚phe-phe-phe，于是推測(cè)UUU編碼phe。利用同樣的方法得到CCC編碼pro，GGG編碼gly，AAA編碼lys。如果利用poly（UC），則得到多聚Ser-Leu-Ser-Leu，推

11、測(cè)UCU編碼Ser，CUC編碼Leu，因?yàn)閜oly（UC）有兩種讀碼方式：UCUCUC和CUCUCU采用這種方式，到1965年就全部破譯了64組密碼子，見表P394。二、 遺傳密碼的特點(diǎn)在64個(gè)密碼子中有61個(gè)編碼氨基酸，3個(gè)不編碼任何氨基酸而起肽鏈合成的終止作用，稱為終止密碼子，它們是UAG、UAA、UGA，密碼子AUG（編碼Met）又稱起始密碼子。密碼子：mRNA上由三個(gè)相鄰的核苷酸組成一個(gè)密碼子，代表肽鏈合成中的某種氨基酸或合成的起始與終止信號(hào)。（1）方向性：從mRNA的5到3（2）連讀性編碼一個(gè)肽鏈的所有密碼子是一個(gè)接著一個(gè)地線形排列，密碼子之間既不重疊也不間隔，從起始密碼子到終止密碼

12、子構(gòu)成一個(gè)完整的讀碼框架（不包括終止子），又稱開放閱讀框架（ORF）。那么如果在閱讀框中插入或刪除一個(gè)堿基就會(huì)使其后的讀碼發(fā)生移位性錯(cuò)誤（稱為移碼）。需要指出的是，兩個(gè)基因之間或兩個(gè)ORF之間可能會(huì)互相部分重疊（共用部分序列）。（3）簡(jiǎn)并性幾種密碼子編碼一種氨基酸的現(xiàn)象稱為密碼子的簡(jiǎn)并性。如GGN（GGA、GGU、GGG、GGC）都編碼Gly，那么這4種密碼子就稱為Gly的簡(jiǎn)并密碼。只有Met和Trp沒有簡(jiǎn)并密碼。一般情況下密碼子的簡(jiǎn)并性只涉及第三位堿基。­ 問(wèn)題：簡(jiǎn)并性的生物學(xué)意義？A、可以降低由于遺傳密碼突變?cè)斐傻臑?zāi)難性后果試想，如果每種氨基酸只有一個(gè)密碼子，那么剩下的44個(gè)密碼

13、子都了終止子，如果一旦哪個(gè)氨基酸的密碼子發(fā)生了單堿基的點(diǎn)突變，那么極有可能造成肽鏈合成的過(guò)早終止。如GUU編碼Ala，由于簡(jiǎn)并性的存在，不論第三位的U變成什么，都仍然編碼AlaB、可以使DNA上的堿基組成有較達(dá)的變化余地，而仍然保持多肽上氨基酸序列不變（意思基本同上）。（4）搖擺性 密碼子中第三位堿基與反密碼子第一位堿基的配對(duì)有時(shí)不一定完全遵循A-U、G-C的原則，也就是說(shuō)密碼子的堿基配對(duì)只有第一、二位是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，第三位?yán)謹(jǐn)度低，Crick把這種情況稱為搖擺性，有人也稱擺動(dòng)配對(duì)或不穩(wěn)定配對(duì)。顯然，密碼子的第三位和反密碼子的第一位是搖擺位點(diǎn)。具體說(shuō)來(lái)，反密碼子第一位的G可以與密碼子第三位的C、U配

14、對(duì)，U可以與A、G配對(duì)，另外反密碼子中還經(jīng)常出現(xiàn)罕見的I，可以和密碼子的U、C、A配對(duì)，這使得該類反密碼子的閱讀能力更強(qiáng)。見表P396­ 問(wèn)題：細(xì)胞內(nèi)有幾種tRNA？當(dāng)遺傳密碼破譯后，由于有61個(gè)密碼子編碼氨基酸，于是人們預(yù)測(cè)細(xì)胞內(nèi)有61種，但事實(shí)上絕大多數(shù)細(xì)胞內(nèi)只有50種左右，Crick也正是在這種情況下提出了搖擺假說(shuō)并合理解釋了這種情況。根據(jù)搖擺性和61個(gè)密碼子，經(jīng)過(guò)仔細(xì)計(jì)算，要翻譯61個(gè)密碼子至少需要31種tRNA，外加1個(gè)起始tRNA，共需32種。但是，在葉綠體和線粒體內(nèi)，由于基因組很小用到的密碼子少，那么，葉綠體內(nèi)就有30種左右tRNAs，線粒體只有24種。（5）通用性：密

15、碼子在不同物種間幾乎是完全通用的。目前只發(fā)現(xiàn)線粒體和葉綠體內(nèi)有列外情況，這也是如火如荼的轉(zhuǎn)基因的前提。但要注意的是不同生物往往偏愛某一種密碼子。 第三節(jié) 核糖體核糖體又稱核蛋白體，它是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所：標(biāo)記各種a.a，注入大鼠體內(nèi)，在不同時(shí)間取出肝臟，勻漿，離心分離各種亞細(xì)胞器，分析放射性蛋白的分布，證實(shí)蛋白質(zhì)的合成是在核糖體上進(jìn)行的。對(duì)于真核細(xì)胞來(lái)說(shuō)，核糖體按其在細(xì)胞質(zhì)中的位置分為游離核糖體（合成細(xì)胞質(zhì)蛋白）和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體（合成分泌蛋白和細(xì)胞器蛋白）。不論原核細(xì)胞還是真核細(xì)胞，一條mRNA可以被同時(shí)幾個(gè)核糖體閱讀，把同時(shí)結(jié)合并翻譯同一條mRNA的多個(gè)核糖體稱為多核糖體。一、 核糖體的結(jié)構(gòu)與組

16、成核糖體是由核糖核酸（稱為核糖體核酸, rRNA）和幾十種蛋白質(zhì)分子（核糖體蛋白）組成的一個(gè)巨大的復(fù)合體。不同類型生物中核糖體的結(jié)構(gòu)高度保守，盡管其rRNA和核糖體蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)有所不同，但其三級(jí)結(jié)構(gòu)卻驚人的相似。核糖體的大亞基上有兩個(gè)重要的位點(diǎn)：P位點(diǎn)是結(jié)合肽酰tRNA的肽?；奈稽c(diǎn)，A位點(diǎn)是結(jié)合氨酰tRNA的氨?；奈稽c(diǎn)。每個(gè)核糖體是由大小兩個(gè)亞基組成，每個(gè)亞基都有自己不同的rRNA和蛋白質(zhì)分子，表P307二、 rRNA與核糖體蛋白的結(jié)構(gòu)與功能(一)、 rRNA的結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)：有大量的莖環(huán)（發(fā)夾）結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可能是核糖體的鋼筋骨架。功能：（1）蛋白質(zhì)合成的施工平臺(tái)（骨架）（2）催化肽

17、鍵形成的轉(zhuǎn)移酶活性存在于23SrRNA上有人小心的去掉細(xì)菌核糖體的蛋白質(zhì)組分，保持rRNA的相對(duì)完整性，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的合成仍可進(jìn)行。（3）參與tRNA與mRNA的結(jié)合可能的情況是：mRNA先識(shí)別rRNA的特定序列并結(jié)合固定下來(lái),然后tRNA再識(shí)別并固定到rRNA特定的部位，其反密碼子才與mRNA密碼子配對(duì)。已經(jīng)知道16SrRNA上有一段序列與原核mRNA上的SD序列相結(jié)合。（4）在大小亞基的聚合中起重要作用（5）在翻譯的校正和翻譯的調(diào)控方面有重要功能（如可結(jié)合調(diào)控因子）總的來(lái)說(shuō)，RNA分子似乎是整個(gè)核糖體的活躍的活性中心。(二)、 核糖體蛋白的結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)：大多數(shù)核糖體蛋白呈纖維狀（可能起骨架

18、作用），少數(shù)呈球狀（可能起生物功能）。功能：(1)維持核糖體的結(jié)構(gòu)(2)新發(fā)現(xiàn)：一些核糖體蛋白具有DNA結(jié)（HeilixturnHeilix模塊）；還有些真核核糖體蛋白具有DNA修復(fù)功能問(wèn)題：既然蛋白質(zhì)是在核糖體中合成的，那么第一個(gè)核糖體中的蛋白組分又是怎樣合成的？第一個(gè)核糖體又是怎樣出現(xiàn)的？先有DNA還是先有蛋白質(zhì)？大多數(shù)科學(xué)家越來(lái)越支持RNA起源論，既然核糖體中既有蛋白質(zhì)又有RNA，那么徹底搞清楚核糖體的結(jié)構(gòu)與功能及其起源也許會(huì)弄清生命的起源和演化。RNA起源論：第一個(gè)生活細(xì)胞里出現(xiàn)的是RNA分子，他同時(shí)具有信息儲(chǔ)藏和生物演化的雙重特性，也就是說(shuō)既可以在一定程度上復(fù)制自己，又可以催化一些最

19、初的生化反應(yīng)，后來(lái)，隨著活細(xì)胞的進(jìn)化，DNA逐漸出現(xiàn)并成為更為穩(wěn)定的遺傳信息儲(chǔ)存分子。第四節(jié) 蛋白質(zhì)合成的機(jī)理真核生物和原核生物在蛋白質(zhì)合成方面有許多共同之處，因此，我們先學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)合成的一般過(guò)程，然后分別看一下原核和真核蛋白質(zhì)合成的具體過(guò)程。游離氨基酸在摻入肽鏈以前必須活化以獲得額外的能量，每一種游離氨基酸首須在專一的氨酰tRNA合成酶的幫助下與專一的tRNA相連（有人稱裝載，LOAD），然后由tRNA負(fù)責(zé)將它帶到核糖體上的特定位點(diǎn)（A位點(diǎn)上）并添加到正在合成的肽鏈C末端，這種從游離氨基酸到形成氨酰tRNA的過(guò)程既是氨基酸的活化過(guò)程，也是肽鏈每合成一步或延伸一步的必經(jīng)準(zhǔn)備階段。下邊我們先看一

20、下這個(gè)過(guò)程是怎樣完成的？一、 氨酰tRNA合成酶：氨基酸的活化和氨酰tRNA的合成基酸的活化和氨酰tRNA的合成是蛋白質(zhì)生物合成的第一步，由氨酰tRNA合成酶催化。氨酰tRNA合成酶既能識(shí)別氨基酸，又能識(shí)別tRNA。(一)、 活化在Mg2+的存在下，氨酰tRNA合成酶首先識(shí)別并結(jié)合專一的配體氨基酸，然后氨基酸的羧基與細(xì)胞環(huán)境中的ATP發(fā)生反應(yīng)形成一個(gè)酸酐型的高能復(fù)合物（氨酰AMP中間復(fù)合物）。該中間復(fù)合物暫時(shí)結(jié)合在酶上。酶/ Mg2+氨基酸 + ATP 氨酰AMP-酶 + PPI(二)、 連接由于氨酰tRNA合成酶上還存在專一的tRNA識(shí)別位點(diǎn)，因此特定的游離tRNA就會(huì)識(shí)別并結(jié)合到氨酰AMP

21、-酶復(fù)合物的活性部位，此時(shí)氨基酸就會(huì)被轉(zhuǎn)移到tRNA的3端，其羧基與tRNA 3端的自由-OH形成氨酰酯鍵，從而形成氨酰tRNA，這也是一個(gè)高能化合物，其能量足以形成肽鍵。由于氨酰tRNA能量低于氨酰AMP，所以這一過(guò)程是可以自發(fā)的。 tRNA氨酰AMP-酶 氨酰tRNA + AMP + 酶氨基酸一旦與tRNA形成氨酰tRNA后進(jìn)一步的去向就由tRNA來(lái)決定了，tRNA憑借自身的反密碼子與mRNA上的密碼子相識(shí)別，從而把所攜帶的氨基酸送到肽鏈的 一定位置上。每一個(gè)密碼子對(duì)應(yīng)的肽鏈位置上都能摻入正確的氨基酸。結(jié)論：（1）氨基酸的活化和氨酰tRNA的合成是蛋白質(zhì)生物合成的第一步，每一種氨基酸在被摻

22、入肽鏈之前都首先被活化和連接在專一tRNA上，活化和連接都發(fā)生在氨基酸的羧基上。（2）載體tRNA憑借自身的反密碼子與mRNA上的密碼子相識(shí)別而把所攜帶的氨基酸送到肽鏈的一定位置上（3）遺傳信息是通過(guò)mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子間堿基配對(duì)作用翻譯出來(lái)的 。氨酰tRNA合成酶：每一種氨基酸都有至少一種專一的氨酰tRNA合成酶，它即能識(shí)別氨基酸，又能識(shí)別tRNA，從而把特定的氨基酸連到對(duì)應(yīng)的tRNA上，有人也把氨酰tRNA合成酶的雙向識(shí)別功能稱為第二遺傳密碼。不同的氨酰tRNA合成酶在分子量、氨基酸序列、亞基組成上差異較大。它是如何識(shí)別氨基酸的呢？仍不甚清楚。一些氨基酸由于結(jié)構(gòu)上的顯著

23、特征容易識(shí)別如大小不同（Trp與Gly），帶正負(fù)電荷（lys,asp），而一些氨基酸結(jié)構(gòu)極其相似，如Ile 與Val 僅差一個(gè)甲基。盡管如此tRNAIle合成酶也能正確識(shí)別，但有時(shí)也能錯(cuò)誤的形成Val tRNAIle，但是每一種氨酰-tRNA合成酶都有一個(gè)校正位點(diǎn)，由于大小原因，只有ValtRNAIle才能結(jié)合到校正位點(diǎn)，然后合成酶將Val又從tRNAIle上將其水解下來(lái)。氨酰-tRNA合成酶還能正確的識(shí)別和結(jié)合tRNA，對(duì)于一些酶來(lái)說(shuō)，tRNA上的反密碼子是其識(shí)別特征，此外，tRNA上的受體莖環(huán)（acceptor stem）也是識(shí)別特征。tRNA分子的突變與校正基因可以說(shuō)tRNA是一個(gè)萬(wàn)能接

24、頭：（1）對(duì)氨酰- tRNA合成酶的識(shí)別位點(diǎn)（接頭合成酶）（2）3端-CCA上的氨基酸運(yùn)載位點(diǎn)（接頭氨基酸，裝載）（3）對(duì)核糖體的識(shí)別位點(diǎn)（將氨基酸運(yùn)送到目的地）（4）反密碼子位點(diǎn)（接頭MRNA，驗(yàn)貨并卸載）同復(fù)突變：突變型生物有時(shí)重所獲得其原有的性狀，這是通過(guò)突變型遺傳物質(zhì)的化學(xué)變化而發(fā)生的。這種變化使遺傳物質(zhì)恢復(fù)到有功能的狀態(tài)，重所獲得原有的表型，這種過(guò)程稱為回復(fù)，被回復(fù)的生物稱為回復(fù)子?；貜?fù)突變的原因很多，其中有一種回復(fù)突變是由其在基因上發(fā)生一個(gè)突變引起的，這稱為基因校正突變。大多數(shù)較正突變發(fā)生在tRNA基因上。舉例：基因間校正突變圖當(dāng)有某種tRNA突變分子出現(xiàn)時(shí)，必定還有可以識(shí)別正常密

25、碼子的該種tRNA存在。二、 蛋白質(zhì)合成的一般過(guò)程蛋白質(zhì)合成的一般過(guò)程如圖18.3，可以分為三個(gè)階段：起始、延伸、終止，分別由不同的起始因子、延伸因子和終止因子（釋放因子）參與。(一)、 翻譯起始（1）小亞基與mRNA結(jié)合（2）起始氨酰tRNA進(jìn)入P位點(diǎn)，它的反密碼子與mRNA上的起始密碼子AUG堿基配對(duì)。（3）大亞基與小亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物。(二)、 延伸 方向：mRNA 5/ 3/ 新生肽： N/ C/（1）就位：第二個(gè)氨酰tRNA通過(guò)密碼子反密碼子的配對(duì)作用進(jìn)入核糖體的A位點(diǎn)（氨基位點(diǎn)）。（2）轉(zhuǎn)肽：在大亞基上肽酰轉(zhuǎn)移酶（peptidyl transferase）的作用下，A位點(diǎn)氨基酸

26、的A-氨基親核攻擊P位點(diǎn)氨基酸的羧基基團(tuán)并形成肽鍵，結(jié)果兩個(gè)氨基酸均連到了A位點(diǎn)的tRNA上，該過(guò)程稱為轉(zhuǎn)肽作用（transpeptidation），此時(shí)，P位點(diǎn)上卸載的tRNA從核糖體上離開。（3）移位（translocation，也可稱轉(zhuǎn)位）：核糖體沿著mRNA移動(dòng)1個(gè)密碼子位置，攜帶肽鏈的tRNA轉(zhuǎn)位到P位點(diǎn)，A位點(diǎn)空出以便接納下一個(gè)氨基酸。(三)、 終止由于終止密碼子不能結(jié)合任何氨酰tRNA，于是肽鏈合成的終止因子（又稱釋放因子）識(shí)別并結(jié)合到終止密碼子上，接著肽轉(zhuǎn)移酶的酯化酶功能轉(zhuǎn)變成水解功能，將肽鏈從P位點(diǎn)tRNA上水解掉，核糖體釋放掉mRNA并解體成大小亞基，翻譯結(jié)束。在翻譯過(guò)程中

27、除了核糖體大小亞基、 mRNA和氨酰tRNA外，還需要GTP和許多蛋白輔助因子。這些輔助因子有的起催化作用，有的起改變和穩(wěn)定構(gòu)象作用。(四)、 翻譯后加工不論原核生物還是真核生物，翻譯完成后，一些肽鏈能直接折疊成最終的活性形式，不需要加工修飾，然而經(jīng)常的情況是新生肽鏈需要加工修飾（稱為翻譯后加工或修飾）包括：（1）切除部分肽段（蛋白酶）、（2）在特定氨基酸殘基的側(cè)鏈上添加一些基團(tuán)（共價(jià)修飾）、（3）插入輔因子，還有些單肽要聚合成多亞基蛋白。翻譯后加工有兩方面目的：（1）功能需要（2）定向轉(zhuǎn)運(yùn)的需要（這在真核生物中尤為復(fù)雜，合成的蛋白要定向運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)、質(zhì)膜、各種細(xì)胞器如葉綠體、線粒體、溶酶體、

28、過(guò)氧化物酶體等）。盡管原核生物與真核生物在蛋白質(zhì)合成方面有許多相似之處，但也存在差異，這些差異正是一些抗生素治療和研究應(yīng)用的基礎(chǔ)。見表18.2表18.2 蛋白質(zhì)合成的選擇性抗生素抑制劑抗生素作用氯霉素與50S亞基結(jié)合，抑制原核肽轉(zhuǎn)移酶cycloheximide抑制真核肽轉(zhuǎn)移酶活性Erythromycin抑制原核肽鏈延伸鏈霉素、卡那霉素結(jié)合到原核30S亞基上引起讀媽錯(cuò)誤，導(dǎo)致合成的多肽連一級(jí)結(jié)構(gòu)改變Tetracycline與30S亞基結(jié)合，干擾氨酰tRNA的結(jié)合三、 原核生物的蛋白質(zhì)合成原核生物（大腸桿菌）每秒鐘可翻譯20個(gè)氨基酸，比真核生物快得多，而真核生物每分鐘才大約50個(gè)氨基酸。(一)、

29、翻譯起始（圖18.5）翻譯是從形成起始復(fù)合物開始的，在原核生物中該過(guò)程需要三個(gè)起始因子參與：IF1，IF2，和IF3。（IF1的功能尚不清楚）。（1）IF3首先結(jié)合在30S亞基上，防止它過(guò)早地與50S亞基結(jié)合。（2）mRNA結(jié)合到30S亞基上。原核mRNA上在距起始密碼子上游約10bp處有一段很短的（約10bp）富含嘌呤的區(qū)域稱為SD序列，它能與30S亞基上的16S rRNA 3端的一段互補(bǔ)序列（不妨稱反SD序列）配對(duì)結(jié)合，mRNA正是通過(guò)其SD序列與16S rRNA的配對(duì)結(jié)合而使它處于核糖體上的恰當(dāng)?shù)奈恢?，并使起始密碼子AUG處于P位點(diǎn)。SD序列與16S rRNA的配對(duì)還為識(shí)別起始密碼子和M

30、et密碼子提供了一種機(jī)制。原核多順?lè)醋觤RNA上的每一個(gè)基因都有自己的SD序列、起始密碼子和終止密碼子，每一個(gè)基因的翻譯都是相對(duì)獨(dú)立的。（3）IF2 、fMet-tRNAfmet結(jié)合到30S亞基上IF2是一個(gè)GTP結(jié)合蛋白，它先與30S亞基結(jié)合并促使起始氨酰tRNA的密碼子與mRNA 上的AUG結(jié)合（P位點(diǎn)）。原核生物的起始氨酰tRNA是N甲酰甲硫氨酰tRNA（fMet-tRNAfmet ）。（4）50S大亞基結(jié)合到30S小亞基上，形成起始復(fù)合物。GTP水解成GDP釋放的能量引起30S亞基構(gòu)象變化，50S亞基結(jié)合到30S亞基上，同時(shí)IF2和IF3釋放。因此，原核生物肽鏈合成的起始復(fù)合體由mRN

31、A、70S核糖體、fMet-tRNAfMet組成。(二)、 延伸肽鏈延伸分三步進(jìn)行：（1）新的氨酰tRNA進(jìn)入核糖體的A位點(diǎn)；（2）肽鍵形成（轉(zhuǎn)肽）；（3）核糖體移位（轉(zhuǎn)位）。這三步構(gòu)成了肽鏈延伸的一個(gè)循環(huán)。1、 新氨酰tRNA入位圖18.6首先，在進(jìn)入A位點(diǎn)之前，新氨酰tRNA必須與延伸因子EFTUGTP結(jié)合。延伸因子EFTU是一個(gè)GTP結(jié)合蛋白，參與氨酰RNA的就位。氨酰RNA就位后，EFTUGTP水解，EFTUGDP從核糖體上釋放下來(lái)，在第二個(gè)延伸因子EFTs幫助下EFTuGDP釋放掉GDP并重新結(jié)合一分子GTP再生成EFTuGTP。2、 肽鍵形成（轉(zhuǎn)肽）肽鍵是在肽酰轉(zhuǎn)移酶催化下形成的，

32、現(xiàn)在認(rèn)為肽酰轉(zhuǎn)移酶活性存在于50S亞基23S rRNA上。驅(qū)動(dòng)肽鍵形成的能量由P位點(diǎn)上的氨基酸與它的tRNA的高能肽酰酯鍵提供。新肽鍵形成后P位點(diǎn)卸載的tRNA就離開核糖體。3、 核糖體移位。移位需要另一個(gè)GTP結(jié)合蛋白EFG（延伸因子，又叫移位酶）的參與?，F(xiàn)在認(rèn)為，GTP水解成GDP時(shí)釋放出的能量促使核糖體構(gòu)象發(fā)生變化，驅(qū)動(dòng)肽酰tRNA從位點(diǎn)移動(dòng)到位點(diǎn)?？障碌奈稽c(diǎn)等待接納下一個(gè)氨酰tRNA 。EFTu：機(jī)動(dòng)蛋白（motor protein）多亞基的復(fù)合體（如核糖體）就象一個(gè)生化機(jī)器。它由幾個(gè)相互作用的工作部件組成。機(jī)械性的工作是力與距離的產(chǎn)物。每一個(gè)生化機(jī)器的設(shè)計(jì)都能非常準(zhǔn)確地保證所施用的力

33、的量、所產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的量與方向，最后完成一項(xiàng)特定的工作。其中的力通常由核苷酸結(jié)合蛋白提供，稱為NTPae，實(shí)質(zhì)上是機(jī)動(dòng)蛋白（motor protein，或稱機(jī)械化學(xué)轉(zhuǎn)換器 mechanochemical transducers ）因?yàn)镹TP（ATP和GTP）的水解所造成的它自身構(gòu)象的變化驅(qū)動(dòng)了相連分子的構(gòu)象向所需的方向轉(zhuǎn)變。這種NTP水解驅(qū)動(dòng)的構(gòu)象變化主要定位于一個(gè)固定化的結(jié)構(gòu)單元（稱為開關(guān)）。EFTu就是一個(gè)廣泛研究的GTP結(jié)合機(jī)動(dòng)蛋白。EFTu有三個(gè)結(jié)構(gòu)域（ domain），域含有一個(gè)GTP結(jié)合位點(diǎn)和二個(gè)開關(guān)區(qū)，域通過(guò)一個(gè)柔軟的肽段與域相連。在結(jié)合GTP的活性狀態(tài)下（ EF-Tu-GTP），E

34、F-TU有一個(gè)aa-tRNA結(jié)合位點(diǎn)。aatRNA與 EF-Tu-GTP結(jié)合后的整個(gè)結(jié)構(gòu)稱為三元復(fù)合體。EF-Tu的三個(gè)域都參與tRNA的結(jié)合。域的幾個(gè)氨基酸殘基與tRNA的TC環(huán)相互作用。aa-tRN的反密碼子從三元復(fù)合物上突出來(lái)，以便與mRNA的密碼子相互作用。在蛋白質(zhì)合成時(shí)，EF-Tu-GDP（非活性狀態(tài)）與EF-Ts相互作用釋放出GDP，隨后域的GTP結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合一分子GTP并改變域的兩個(gè)開關(guān)區(qū)的構(gòu)象，結(jié)果使域與域靠近，形成個(gè)aatRNA結(jié)合縫（binding cleft）。一旦一個(gè)aatRNA結(jié)合到該裂縫中，三元復(fù)合物就進(jìn)入核糖體，aatRNA的反密碼子與位點(diǎn)上mRNA D的密碼子可

35、逆結(jié)合，核糖體構(gòu)象的變化觸發(fā)EF-Tu 的GTP結(jié)合位點(diǎn)的構(gòu)象變化，隨后GTP水解使域與域分開，aatRNA被釋放下來(lái)，EF-TU-GDP離開核糖體。(三)、 終止當(dāng)終止密碼子（UAA, UAG,UGA）進(jìn)入位點(diǎn)時(shí)肽鏈合成就進(jìn)入終止期。原核生物有三個(gè)釋放因子（RF-1, RF-2, RF-3）參與終止。RF1識(shí)別UAA和UAG，RF2識(shí)別UAA與UGA,RF3作用尚不清楚，可能促進(jìn)RF1與RF2結(jié)合。這種識(shí)別過(guò)程需要GTP并改變了核糖體的構(gòu)象，肽酰轉(zhuǎn)移酶的功能發(fā)生瞬時(shí)變化，轉(zhuǎn)變成酯酶功能，將連接肽鏈與P位點(diǎn)tRNA的肽酰酯鍵水解開，肽鏈從核糖體上釋放，mRNA與tRNA解離，核糖體解體。原核生

36、物蛋白質(zhì)合成中的能量計(jì)算（合成一個(gè)二肽）ATPA（GTP）高能鍵甲酰-甲硫氨酰-tRNA合成ATP-AMP2起始（IF-2）GTP-GDP1第二個(gè)a.a-tRNA合成ATP-AMP2第二個(gè)a.a-tRNA進(jìn)入核糖體（EF-TU）GTP-GDP1核糖體移位（EF-G）GTP-GDP1終止（？）GTP-GDP1合成二肽（形成一個(gè)肽鏈）需8個(gè)高能鍵，其后每加一個(gè)a.a需4個(gè)高能鍵。例：合成200個(gè)a.a殘基的多肽8+198×4=8004n=4×200=800（真核：起始多1個(gè)ATP和1個(gè)GTP）(四)、 原核生物的翻譯后加工一些新生肽鏈從核糖體上釋放下來(lái)后就直接折疊成最終的三維結(jié)

37、構(gòu)。但多數(shù)情況下是新生肽要經(jīng)過(guò)一系列的加工修飾，才具有功能。有關(guān)翻譯后加工修飾的許多信息都來(lái)自真核生物中的研究，但是原核細(xì)胞中的多肽也要經(jīng)過(guò)幾種類型的共價(jià)修飾。1、 切除加工包括去掉N端的甲酰甲硫氨酸和信號(hào)肽序列。信號(hào)肽（Signal peptide），也叫引導(dǎo)肽（leader peptide），是決定多肽最終去向的一段序列，通常較短，典型情況下位于N端。在細(xì)菌中的一個(gè)例子就是多肽要插入細(xì)胞質(zhì)膜必須借助信號(hào)肽序列。2、 糖基化盡管在原核生物中，絕大多數(shù)的復(fù)合糖是糖酯，但是，也有少量的糖蛋白的報(bào)道，例如Halobacterium細(xì)胞表面的糖蛋白，有關(guān)原核生物糖基化的機(jī)制及其功能都還不知道。3、

38、甲基化甲基轉(zhuǎn)移酶利用硫酰苷甲硫氨酸對(duì)特定蛋白進(jìn)行甲基化修飾。在大腸桿菌和有關(guān)細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的一種甲基轉(zhuǎn)移酶能甲基化膜結(jié)合的化學(xué)受體蛋白的谷氨酸殘基。這種甲基轉(zhuǎn)移酶和另外一種甲基酯酶催化的甲基化/去甲基化過(guò)程在細(xì)菌趨化性的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。4、 磷酸化近年來(lái)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由蛋白激酶和蛋白磷酸化酶催化的蛋白質(zhì)磷酸化/去磷酸化在原核生物中十分普遍。磷酸化/去磷酸化的意義還不太清楚。目前只知在細(xì)菌趨化性和氮代謝調(diào)空中有瞬間的磷酸化作用。(五)、 原核生物的翻譯調(diào)控蛋白質(zhì)的合成是一個(gè)非常耗能的過(guò)程。每形成一個(gè)肽鍵要消耗4個(gè)高能磷酸鍵（tRNA裝載2個(gè)，aa-tRNA入位1個(gè)，移位1個(gè)）。在大腸桿菌中，用于合

39、成的能量90%都給了蛋白質(zhì)合成。因此，其合成必然要受到嚴(yán)格的調(diào)控。在原核生物中，蛋白質(zhì)合成的調(diào)控多在轉(zhuǎn)錄的水平上（操縱子模型），有如下幾個(gè)原因：（1）轉(zhuǎn)錄與翻譯直接偶聯(lián)，轉(zhuǎn)錄后不久就開始翻譯，圖18.7（2）原核生物mRNA的半衰期很短，大約13分鐘，隨著環(huán)境條件的改變，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的mRNA種類會(huì)迅速改變。大多數(shù)mRNA被兩種核酸外切酶降解：RNAaseII和多核苷酸磷酸化酶。除了轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制外，mRNA翻譯速率也是調(diào)控位點(diǎn)。這種翻譯速率的調(diào)控大多是由于SD序列的差異造成翻譯起始效率的不同。因?yàn)镾D幫助識(shí)別AUG和啟動(dòng)翻譯的起始，因此SD序列的變化能影響翻譯的起始效率從而調(diào)控了mRNA的翻譯速

40、率。乳糖操縱子的基因產(chǎn)物有3個(gè)：-半乳糖苷酶，半乳糖透過(guò)酶，半乳糖苷轉(zhuǎn)甲基酶，各個(gè)順?lè)醋樱椿蛑g），常有一段非編碼的間隔區(qū)。不同間隔區(qū)的長(zhǎng)度變化，可以在1-100個(gè)之間，甚至可以重疊。但是它們的翻譯量是不等的，硫代半乳糖苷轉(zhuǎn)甲基酶的量只有-半乳糖苷酶的1/5（硫代半乳糖苷酶的功能不清楚。乳糖發(fā)酵通常都是在不能產(chǎn)生它的突變細(xì)胞中進(jìn)行的）。乳糖將縱子產(chǎn)物Z基因產(chǎn)物：半乳糖苷酶1Y基因產(chǎn)物：半乳糖透性粉0.5A基因產(chǎn)物：半乳糖乙?；?.2除了SD序列的差異外，原核生物還有一種調(diào)控機(jī)制：相對(duì)過(guò)剩的蛋白質(zhì)翻譯產(chǎn)物對(duì)自身多順販子mRNA翻譯的負(fù)調(diào)控。也就是說(shuō)，多順販子mRNA的其中一個(gè)產(chǎn)物相對(duì)過(guò)剩時(shí)

41、能抑制整個(gè)多順販子mRNA的翻譯。圖18.8原核核糖體的55種蛋白質(zhì)由20個(gè)操縱子編碼。細(xì)菌的良好生長(zhǎng)要求這些蛋白質(zhì)的合成之間及其與rRNA的合成之間協(xié)調(diào)起來(lái)。例如PL11操縱子編碼核糖體蛋白L1和L11，如果L1相對(duì)過(guò)剩就會(huì)占用了可利用的23SrRNA，結(jié)果抑制PL11mRNA的翻譯。在23SrRNA缺乏的情況下，L1蛋白也會(huì)結(jié)合在PL11mRNA的5端抑制自身操縱子的翻譯。結(jié)論：（1）原核生物蛋白質(zhì)的合成相對(duì)較快，它需要起始因子IF-1、IF-2、I-3，延伸因子EF-TU、EF-TS、EF-G，釋放因子RF-1、RF-2、RF-3的參與。（2）盡管原核生物基因的表達(dá)多在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行調(diào)控

42、，但翻譯水平上的調(diào)控也時(shí)有發(fā)生，包括SD序列對(duì)翻譯起始的調(diào)控和相對(duì)過(guò)剩的翻譯產(chǎn)物對(duì)自身多順?lè)醋觤RNA翻譯的負(fù)調(diào)控。四、 真核生物的蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成的研究最早是在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的（入氨酰tRNA合成酶和tRNA的發(fā)現(xiàn)），但到60年代后注意力卻集中到了細(xì)菌。原因很簡(jiǎn)單，細(xì)菌細(xì)胞易于培養(yǎng)，細(xì)菌基因的表達(dá)較簡(jiǎn)單也易于操作。進(jìn)入70年代后，真核細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成又變成了研究的熱點(diǎn)。真核細(xì)胞的蛋白質(zhì)翻譯需要大量的蛋白因子，翻譯后加工和定向輸送比原核復(fù)雜得多。(一)、 翻譯起始真核的翻譯起始比原核尤為復(fù)雜，原因如下：（1）真核mRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)更為多樣和復(fù)雜（2）真核mRNA是經(jīng)過(guò)多重加工的，它被轉(zhuǎn)

43、錄后首先要經(jīng)過(guò)各種加工才能從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，并形成各種各樣的二級(jí)結(jié)構(gòu)。一些mRNA與幾種類型的蛋白質(zhì)結(jié)合在一起形成一種復(fù)雜的顆粒狀，有時(shí)稱核糖核蛋白粒（ribonucleoprotein particle）,在翻譯之前，它的二級(jí)結(jié)構(gòu)必須改變，其中的蛋白質(zhì)必須被去掉。（3）核糖體需要掃描mRNA以尋找翻譯起始位點(diǎn)真核mRNA沒有SD序列來(lái)幫助識(shí)別翻譯起點(diǎn)，因此核糖體要掃描每一個(gè)mRNA。核糖體結(jié)合到mRNA的5端的帽子結(jié)構(gòu)并向3端移動(dòng)一尋找起始位點(diǎn)。這種掃描過(guò)程很復(fù)雜，知之甚少，真核的翻譯起始用到的起始因子（eIF）至少有9種 ，多數(shù)的功能仍需進(jìn)步研究。翻譯起始物的形成過(guò)程如下：圖18.9（

44、1）40S小亞基-(eIF-3)結(jié)合到(eIF-2-GTP)-Met-tRNAi復(fù)合物上形成40S前起始復(fù)合物（40S preinitiation complex）這里，eIF-2-GTP介導(dǎo)了起始tRNA與40S小亞基的結(jié)合，然后eIF-2-GDP通過(guò)eIF-2B（鳥苷酸釋放蛋白）再生。此時(shí)，由于eIF-3和40S小亞基相結(jié)合，eIF-6和60S大亞基相結(jié)合，所以小亞基暫時(shí)還不能與大亞基相結(jié)合。（2）mRNA結(jié)合到40S前起始復(fù)合物上形成40S起始復(fù)合物。該過(guò)程需要ATP，另外還需要一些起始因子（eIF-4A、eIF-4B、eIF-4F、eIF-1）。eIF-4F結(jié)合在mRNA5端的帽子結(jié)構(gòu)

45、上，eIF-4A（一種ATPase）和eIF-4B（一種helicase）改變mRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)。對(duì)真核起始因子的鑒定發(fā)現(xiàn)一些起始因子是更大因子的組成亞基，如eIF-4E（也稱cap結(jié)合蛋白或CBP）就是由幾個(gè)eIF-4F亞基組成。（eIF-4F常稱為CBP）（3）40S起始復(fù)合物掃描mRNA尋找適當(dāng)?shù)钠鹗济艽a子（通常是5端附近的AUG）。（4）40S復(fù)合物與60S大亞基結(jié)合形成80S起始復(fù)合物。該過(guò)程另需1個(gè)GTP。此時(shí)，60S大亞基上的eIF-6已經(jīng)被釋放。在形成復(fù)合物過(guò)程中，在eIF-5參與下，eIF-2-GTP水解成eIF-2-GDP。eIF-2，eIF-3，eIF-4A，eIF-4B

46、，eIF-4F，eIF-1從起始復(fù)合物上釋放。因此，真核生物肽鏈合成起始復(fù)合物由mRNA、80S核糖體和Met-tRNAiMet組成。與原核相比，真核起始多消耗了1個(gè)ATP（形成40S起始復(fù)合物）、1個(gè)GTP（形成80S起始復(fù)合物）。(二)、 延伸圖18.10與原核類似，也可分為aa-tRNA的入位、轉(zhuǎn)肽、移位三步反應(yīng)。1、 入位50kD的延伸因子eEF-1-GTP與aa-tRNA結(jié)合，引導(dǎo)aa-tRNA進(jìn)入A位點(diǎn)，aa-tRNA的反密碼子如果與mRNA的密碼子正確配對(duì)后eEF-1-GTP水解掉一個(gè)P，隨后eEF-1-GDP離開核糖體，留下aa-tRNA。在eEF-1、eEF-1的幫助下，eE

47、F-1-GDP再生為eEF-1-GTP。在真菌（如酵母）中，需要另一個(gè)延伸因子eEF-3與eEF-1共同引導(dǎo)aa-tRNA的入位。2、 肽鍵形成（轉(zhuǎn)肽）核糖體大亞基的肽酰轉(zhuǎn)移酶活性催化A位點(diǎn)-氨基親核攻擊P位點(diǎn)的aa的羧基，在A位點(diǎn)形成一個(gè)新的肽鍵。P位點(diǎn)上卸載的tRNA從核糖體上離開3、 移位移位需要一個(gè)100kD的延伸因子eEF-2-GTP。eEF-2-GTP結(jié)合在核糖體未知的位置上，GTP水解成釋放的能量使核糖體沿mRNA移動(dòng)一個(gè)密碼子的位置，然后eEF-2-GDP離開核糖體。(三)、 終止真核細(xì)胞中有兩個(gè)釋放因子eRF-1和eRF-3（GTP結(jié)合蛋白）介導(dǎo)終止。當(dāng)GTP結(jié)合到eRF-3

48、后它的GTPase活性就被激活，eRF-1和eRF-3-GTP形成一個(gè)復(fù)合物，當(dāng)UAG，UGA，UAA進(jìn)入A位點(diǎn)時(shí)，該復(fù)合物就結(jié)合到A位點(diǎn)上，接著GTP水解促使釋放因子離開核糖體，mRNA被釋放，核糖體解體成大小亞基，新生肽在肽酰轉(zhuǎn)移酶催化下被釋放。真核生物蛋白質(zhì)合成中的能量計(jì)算（合成一個(gè)二肽）ATPA（GTP）高能鍵甲硫氨酰-tRNA合成ATP-AMP2起始（IF-2）2GTP-GDPATP-ADP3第二個(gè)a.a-tRNA合成ATP-AMP2第二個(gè)a.a-tRNA進(jìn)入核糖體（eEF-1 -GTP）GTP-GDP1核糖體移位（eEF-2-GTP）GTP-GDP1終止（eRF-3-GTP）GTP

49、-GDP1合成二肽（形成一個(gè)肽鏈）需10個(gè)高能鍵，其后每加一個(gè)a.a需4個(gè)高能鍵。例：合成200個(gè)a.a殘基的多肽10+198×4=802（4n+2）=4×200+2=802(四)、 真核生物的翻譯后加工許多新生肽要經(jīng)過(guò)一種或幾種共價(jià)鍵修飾，這種修飾可以在正延伸著的肽鏈中進(jìn)行。一般情況下，翻譯后修飾一是為了功能上的需要，另一種情況是折疊成天然構(gòu)象的需要。包括：1、 切除加工典型的情況包括切除N-端甲硫氨酸、信號(hào)肽序列和切除部分肽段將無(wú)活性的前體轉(zhuǎn)變成活性形式。我們知道，一些酶的前體（稱為前體酶proenzyme，或酶原zymegen）只有切除特定的肽段后才能從無(wú)活性形式轉(zhuǎn)變

50、成活性形式。無(wú)活性的多肽前體稱為前體蛋白（proprotein）圖18.11是胰島素的翻譯后加工包含信號(hào)肽的胰島素前體稱為前胰島素原（pre-proinsulin），去掉信號(hào)肽的胰島素的前體稱為胰島素原(proinsulin),進(jìn)一步切除稱為C鏈的肽段后才能形成活性形式的胰島素（insulin）l 蛋白質(zhì)內(nèi)含子90年代初，發(fā)現(xiàn)了兩類新的內(nèi)含子。一類是蛋白質(zhì)內(nèi)含子，其DNA序列與外顯子一起轉(zhuǎn)錄和翻譯，產(chǎn)生一條多肽鏈，然后從肽鏈中切除與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的a.a序列，再把與外顯子對(duì)應(yīng)的氨基酸序列連接起來(lái)，成為有功能的蛋白質(zhì)。另一類是翻譯內(nèi)含子，mRNA中存在與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的核苷酸序列，在翻譯過(guò)程中這一序列被

51、“跳躍”過(guò)去，因此產(chǎn)生的多肽鏈不含有內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的氨基酸序列。2、 糖基化真核生物中糖基化修飾很普遍，但是糖基基團(tuán)的功能還不是十分清楚。通常情況下，分泌蛋白的寡糖鏈較復(fù)雜，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白含有較高的甘露糖。圖18.12是N-糖苷鍵型核心寡糖鏈的合成,它是在磷酸多萜醇上組裝成的（多萜醇存在于所有細(xì)胞的細(xì)胞膜上，磷酸化多萜醇主要存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜）。3、 羥基化在結(jié)締組織的膠原蛋白和彈性蛋白中pro和lys是經(jīng)過(guò)羥基化的。此外，在乙酰膽堿酯酶（降解神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿）和補(bǔ)體系統(tǒng)（參與免疫反應(yīng)的一系列血清蛋白）都發(fā)現(xiàn)有4-羥輔氨酸。位于粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（RER）上的三種氧化酶（脯氨酰-4-羥化酶，prolyl-4-

52、hydroxylase，脯氨酰-3-羥化酶和賴氨酰羥化酶，lysylhydroxylase）負(fù)責(zé)特定脯氨酸和賴氨酸殘基的羥化。脯氨酰-4-羥化酶只羥化-Gly-x-pro-，脯氨酰-3-羥化酶羥化Gly-pro-4-Hyp（Hyp:hydroxyproline），賴氨酸羥化酶只作用于-Gly-X-lys-，膠原蛋的脯氨酸殘基和賴氨酸殘基羥化需要Vc，飲食中Vc不足時(shí)就易患?jí)难Y（血管脆弱，傷口難愈），原因就是膠原纖維的結(jié)構(gòu)不力（weak collagen fiber structure）。4、 磷酸化蛋白磷酸化參與代謝調(diào)控和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及蛋白與蛋白之間的相互作用。例如，PDGF受體的酪氨酸殘基經(jīng)

53、過(guò)自身磷酸化后才與細(xì)胞質(zhì)定位蛋白質(zhì)結(jié)合。5、 親脂修飾蛋白質(zhì)親脂修飾后可以改變膜結(jié)合能力和特定的蛋白與蛋白之間的相互作用。最常見的親脂修飾是酰化和異戊二烯化。盡管豆蔻酸在真核細(xì)胞中很罕見，但是豆蔻?；瘏s是最常見的?；问街?。N-豆蔻?；ǘ罐⑺嵋怎ｕ０辨I形式共價(jià)連在肽鏈N端的殘基上）能增加特定G蛋白的 亞基對(duì)膜結(jié)合的、亞基的親和力。6、 甲基化通過(guò)甲基轉(zhuǎn)移酶進(jìn)行。天冬氨酸的甲基化能促進(jìn)已破壞蛋白的修復(fù)或降解，在2，3-二磷酸核酮糖羧化酶（rihilose-2,3-biosphosphate carboxylase）、鈣調(diào)蛋白（calmodulin）、組氨酸（histone）、某些核糖體蛋白和

54、細(xì)胞色素C中都有甲基化的賴氨酸殘基。其它可甲基化的氨基酸殘基還有His（如組蛋白、視紫紅質(zhì)、eEF-2）、Arg（如休克蛋白、核糖體蛋白）。7、 二硫鍵形成二硫鍵通常只發(fā)現(xiàn)于分泌蛋白（如胰島素）和某些膜蛋白中，在細(xì)胞質(zhì)中由于有各種還原性物質(zhì)（如谷胱甘肽glutathione和硫氧還蛋白thioredoxin）所以細(xì)胞質(zhì)蛋白沒有二硫鍵。因?yàn)閮?nèi)質(zhì)網(wǎng)腔是一個(gè)非還原性環(huán)境，所以粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的新生肽只暫時(shí)形成二硫鍵。當(dāng)新生肽進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔時(shí)，一些肽鏈可能會(huì)按氨基酸次序依次暫時(shí)形成二硫鍵，但最終會(huì)通過(guò)交換二硫鍵位置的形式形成正確的結(jié)構(gòu)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中可能還有一種二硫鍵異構(gòu)酶（disulfide isomerase

55、）催化該過(guò)程。(五)、 真核生物的翻譯調(diào)控真核的翻譯調(diào)控非常復(fù)雜，總結(jié)起來(lái)有以下幾個(gè)方面：1、 mRNA向細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)輸核膜創(chuàng)造的轉(zhuǎn)錄與翻譯的隔離為基因的表達(dá)提供了一個(gè)重要的調(diào)控機(jī)會(huì)。mRNA的加工（內(nèi)含子切除）、mRNA向細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)輸都是調(diào)控位點(diǎn)，mRNA向細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)輸是一個(gè)受到嚴(yán)格控制的過(guò)程，并且它至少需要mRNA5端的帽子和3端的poly A尾巴。2、 mRNA的穩(wěn)定性mRNA 的半衰期從20分鐘到24小時(shí)。在mRNA上有一些去穩(wěn)定序列（destablization sequence）,它們的二級(jí)結(jié)構(gòu)是核酸酶的底物，也有些穩(wěn)定序列（stablization sequence）。特定蛋白與m

56、RNA上特定序列的結(jié)合能影響它的穩(wěn)定性，3端的腺苷化核去腺苷化會(huì)影響它的穩(wěn)定性核翻譯活性。在核中，mRNA被加工后運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)時(shí)含有100200個(gè)polyA尾巴，當(dāng)polyA縮減到30個(gè)以下時(shí)整個(gè)mRNA就會(huì)被降解。在特定條件下polyA能被選擇型地延長(zhǎng)或縮短。3、 翻譯的負(fù)調(diào)控一些阻遏蛋白能結(jié)合在特定mRNA的5端阻止翻譯的進(jìn)行，如鐵蛋白的合成。鐵蛋白是儲(chǔ)鐵的蛋白，主要發(fā)現(xiàn)于肝細(xì)胞中。鐵蛋白mRNA上有鐵應(yīng)答元件（IRE），阻遏蛋白可以結(jié)合在上邊，當(dāng)細(xì)胞中鐵濃度高時(shí)，那么大量的鐵原子就結(jié)合到阻遏蛋白上，使它從IRE上解離，鐵蛋白mRNA就可以被翻譯。4、 起始因子磷酸化。當(dāng)遭遇熱休克、病毒感

57、染、生長(zhǎng)因子缺乏等逆境時(shí)，真核細(xì)胞eIF-2就發(fā)生磷酸化，大部分蛋白質(zhì)的合成降低，而一些hsp核其它蛋白的翻譯增強(qiáng)，以應(yīng)付熱休克和其他脅迫條件，但其機(jī)理還不清楚。5、 translational frameshifting一些mRNA似乎含有結(jié)構(gòu)信息，在閱讀框內(nèi)可以從+1或-1出開始閱讀，結(jié)果翻譯出兩條或多條多肽。這種情況常見于被反轉(zhuǎn)錄病毒翻然的細(xì)胞內(nèi)。(6) 真核生物雙功能 mRNA極少數(shù)真核mRNA 上，可能從兩個(gè)不同AUG起始合成蛋白質(zhì)。若兩個(gè)AUG屬于同一閱讀框，則形成兩個(gè)長(zhǎng)短不同的蛋白質(zhì)，其中有部分多肽完全相同。若兩個(gè)AUG處于不同的閱讀框中，則合成兩個(gè)序列完全不同的蛋白質(zhì)。一條mRNA可合成兩種蛋白質(zhì)，稱雙功能mRNA。(7) 只有最后一個(gè)終