生物化学 下部--复习提纲

第六章第六章生物氧化生物氧化 1、 概念：生物氧化、呼吸链、底物水平磷酸化、氧化磷酸化、P/O比值、高能化合物 2、 掌握呼吸链的组成及各个组成部分的作用：如Fe-S蛋白、CoQ、细胞色素等； 3、 呼吸链电子传递的顺序；两条呼吸链的组成及最终产生的ATP数目； 4、 NADH的两种穿梭途径及产生的ATP的数目。 5、 ATP酶的结构的组成、比例及各部分的作用 ATP 合成酶是一个大的膜蛋白质复合体，又称 F0F1 复合体。F1 部分，由 3、3、 等 9 种多肽亚基组成， 与 亚基上有 ATP 结合部位，能合成 ATP； F0 主要构成质子通道。 6、氧化磷酸化抑制剂 氧化磷酸化抑制剂可分为三类，即呼吸抑制剂、磷酸化抑制剂和解偶联剂；它们的作用机理。 7、氧化磷酸化的作用机制 化学渗透学说的要点。 第七章第七章 糖代谢糖代谢 1、 概念：糖酵解、糖的有氧氧化、三羧酸循环、磷酸戊糖途径、糖异生等。 2、 掌握糖酵解过程发生的亚细胞部位；不可逆反应步骤及相关的酶、酶的调节；能量的消耗与产生步 骤 糖酵解途径的生理意义及代谢产物的去向 3、 掌握糖的有氧氧化发生部位、生理意义； 4、 丙酮酸脱氢酶系的组成、辅助因子的组成及产物； 5、 三羧酸循环的概念、过程、代谢的不可逆反应及相关的酶与调节；能量产生的种类、产能的反应步 骤、产能的数量、CO2脱羧的步骤； 6、 乙醛酸循环的代谢过程、产能数目、生理意义。 7、 PPP 途径的概念、氢受体、阶段、参与的酶、生理意义。 8、 糖异生的过程、与糖酵解过程的关系、其中 CO2的作用以及糖异生的生理意义。 9、 糖原合成与分解的过程、发生的亚细胞部位、参与的酶类、葡萄糖的活化载体。糖原分解发生在非 还原端开始。 第八章第八章 脂类代谢脂类代谢 1、脂肪动员的概念及相关的的酶；发生的部位；产物及其在血液循环中的运输方式。 2、甘油的分解代谢过程及产能的步骤和数量； 3、脂肪酸的分解方式 4、脂肪酸的活化及部位、消耗的能量、活化后脂肪酸的转运及载体。 5. -氧化： 过程、能量产生方式及数量、特点 6、 脂肪酸的-氧化和-氧化的概念及作用 7、 酮体的概念 脂肪酸 -氧化后产生的乙酰 CoA 在肝和肾可生成乙酰乙酸、-羟基丁酸和丙酮，称 为酮体。 9、人体内的脂肪酸大部分来源于食物，在体内可通过改造加工被人体利用。同时机体还可利用糖和蛋白 转变为脂肪酸，用于甘油三酯的生成，贮存能量。脂肪酸合成主要在细胞质中进行，合成前体是乙酰 CoA，消耗 ATP 和 NADPH；产物是十六碳的饱和脂肪酸即软酯酸(palmitoleic acid)。 1）乙酰 CoA 的转移 乙酰 CoA 是在线粒体形成的，而脂肪酸的合成场所在细胞质中，所以必需将乙酰 CoA 转运出来。乙 酰 CoA 在线粒体中与草酰乙酸合成柠檬酸，通过载体转运出线粒体，在柠檬酸裂解酶催化下裂解为乙酰 2 CoA 和草酰乙酸，后者被苹果酸脱氢酶还原成苹果酸，再氧化脱羧生成丙酮酸和 NADPH，丙酮酸进入线 粒体，可脱氢生成乙酰 CoA，或羧化为草酰乙酸。 2）.丙二酰 CoA 的生成 乙酰 CoA 由乙酰 CoA 羧化酶(acetyl CoA carboxylase)催化转变成丙二酰 CoA(或称丙二酸单酰 CoA)； 掌握该羧化酶的组成及各个亚基的作用、化学名词缩写。 3）.软脂酸的生成 A、脂肪酸合成酶体系 有 7 种蛋白，以脂酰基载体蛋白为中心，中间产物以共价键与其相连。 B、脂肪酸的合成 缩合：-酮脂酰ACP合成酶将乙酰基转移到丙二酸单酰基的-碳上，生成乙酰乙酰ACP，并放出 CO2。 注意该过程中CO2的作用？ 还原：NADPH在-酮脂酰ACP还原酶催化下将其还原为D-羟丁酰ACP。-氧化的产物是L-型。 脱水：羟脂酰ACP脱水酶催化生成2反丁烯酰ACP，即巴豆酰ACP。 再还原：烯脂酰ACP还原酶用NADPH还原为丁酰ACP。-氧化时生成FADH2，此时是为了加速反 应。 4）软脂酸的合成与氧化的区别有 8 点：部位、酰基载体、二碳单位、辅酶、羟脂酰构型、对碳酸氢根和 柠檬酸的需求、酶系、能量变化。 二、其他脂肪酸的合成 （一）脂肪酸的延长 1. 线粒体酶系：在基质中，可催化短链延长。基本是-氧化的逆转，但第四个酶是烯脂酰CoA还 原酶，氢供体都是NADPH。 2. 内质网酶系：粗糙内质网可延长饱和及不饱和脂肪酸，与脂肪酸合成相似，但以CoA代替ACP。 可形成C24。 （二）不饱和脂肪酸的形成 谈谈对减肥药的看法。 第九章第九章 蛋白质及氨基酸代谢蛋白质及氨基酸代谢 1、氨基酸的脱氨基作用 脱氨基作用是指氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成 酮酸的过程。参与人体蛋白质合成的氨基酸共 有 20 种，主要有氧化脱氨、转氨、联合脱氨和非氧化脱氨等，以联合脱氨基最为重要。 (1)氧化脱氨基作用(Oxidative Deamination)氧化脱氨基作用是指在酶的催化下氨基酸在氧化脱氢的 同时脱去氨基的过程。 (2)转氨基作用(Transamination)转氨基作用指在转氨酶催化下将 -氨基酸的氨基转给另一个 酮 酸，生成相应的 -酮酸和一种新的 -氨基酸的过程。 (3)联合脱氨基作用：指脱氨与转氨联合，是氨基酸降解的主要方式。 (四)非氧化脱氨基作用(nonoxidative deamination) 2、脱羧基作用 部分氨基酸可在氨基酸脱羧酶(decarboxylose)催化下进行脱羧基作用(decarboxylation)，生成相应的胺，脱 羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。 3、氨的来源和氨的去路 4、氨的转运 1.葡萄糖丙氨酸循环 3 2.氨与谷氨酸在谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase)的催化下生成谷氨酰胺(glutamine)，并由血液运输至 肝或肾，再经谷氨酰酶(glutaminaes)水解成谷氨酸和氨。谷氨酰胺主要从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。 4、尿素合成 1）. 在中肝脏的线粒体和细胞质中进行； 氨甲酰磷酸合成酶I将氨和CO2合成氨甲酰磷酸，消耗2个ATP。精氨琥珀酸合成酶需镁离子，消耗1 个ATP的两个高能键。 2）. 总反应为： NH4+CO2+3ATP+Asp+2H2O=尿素+延胡索酸+2ADP+2Pi+AMP+Ppi 共除去2分子氨和1分子CO2，消耗4个高能键。前两步在线粒体中进行，可避免氨进入血液引起神经 中毒。此途径称为尿素循环或鸟氨酸循环，缺乏有关酶会中毒死亡。 5、-酮酸的代谢 氨基酸经联合脱氨或其它方式脱氨生成 -酮酸。 1）.生成非必需氨基酸酮酸经联合加氨反应可生成相应的氨基酸。 2）.氧化生成 CO2和水。 3）.转变生成糖和酮体。 凡能生成丙酮酸或三羧酸循环的中间产物的氨基酸均为生糖氨基酸；凡能生成 乙酰 CoA 或乙酰乙酸的氨基酸均为生酮氨基酸；凡能生成丙酮酸或三羧酸循环中间产物同时能生成乙酰 CoA 或乙酰乙酸者为生糖兼生酮氨基酸。 6、20种氨基酸分解主要在肝和肾进行，某些中间物可转化为糖、酮体及生物活性物质。氨基酸脱羧形成 胺后不能进入三羧酸循环。 第十章第十章 核酸代谢核酸代谢 1、核酸的酶促降解 核酸可被核酸酶水解为单核苷酸；核苷酸由磷酸单酯酶水解成核苷和磷酸，特异性强的酶只水解5 -核苷酸，称为5-核苷酸酶，或相反。核苷磷酸化酶将核苷分解为碱基（嘌呤或嘧啶）和戊糖-1-磷酸，核 苷水解酶生成碱基和戊糖。核糖-1-磷酸可被磷酸核糖变位酶催化为核糖-5-磷酸，进入戊糖支路或合成 PRPP。 2、嘌呤的分解 （一）水解脱氨：腺嘌呤生成次黄嘌呤，鸟嘌呤生成黄嘌呤。也可在核苷或核苷酸水平上脱氨。 （二）氧化：次黄嘌呤生成黄嘌呤，再氧化生成尿酸。尿酸钠沉积，发生痛风。 （三）鸟类可将其他含氮物质转化为尿酸，而某些生物可将尿酸继续氧化分解为氨和CO2。 3、嘧啶的分解 胞嘧啶先脱氨生成尿嘧啶，再还原成二氢尿嘧啶，然后开环，水解生成-丙氨酸，可转氨参加有机 酸代谢。胸腺嘧啶与尿嘧啶相似，还原、开环、水解生成-氨基异丁酸，可直接从尿排出，也可转氨生成 甲基丙二酸半醛，最后生成琥珀酰辅酶A，进入三羧酸循环。 4、嘌呤核糖核苷酸的合成 （1）从头合成途径 嘌呤核的来源：四氢叶酸的甲醛衍生物（CHO-FH4）、CO2及某些氨基酸（如天冬氨酸和甘氨酸） IMP的合成：其磷酸核糖部分由PRPP提供，由5-磷酸核糖与ATP在磷酸核糖焦磷酸激酶催化下生成。 IMP的合成有10步，分两个阶段，先生成咪唑环，再生成次黄嘌呤。首先由谷氨酰胺的氨基取代焦磷酸， 再连接甘氨酸、甲川基，甘氨酸的羰基生成氨基后环化，生成5-氨基咪唑核苷酸。然后羧化，得到天冬 氨酸的氨基，甲酰化，最后脱水闭环，生成IMP。 AMP的合成：IMP与天冬氨酸生成腺苷酸琥珀酸，由腺苷酸琥珀酸合成酶催化，GTP提供能量。腺苷 酸琥珀酸裂解酶催化分解生成AMP和延胡索酸。 GMP的合成：IMP先由次黄嘌呤核苷酸脱氢酶氧化生成黄嘌呤，再由谷氨酰胺提供氨基，生成 GMP。 （2）补救途径： 碱基与核糖-1-磷酸在特异的核苷磷酸化酶催化下生成核苷，再由其核苷磷酸激酶生成核苷酸。 4 嘌呤与PRPP在磷酸核糖转移酶催化下生成核苷酸。有腺嘌呤磷酸核糖转移酶和次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核 糖转移酶。 5、嘧啶核糖核苷酸的合成 （1）、嘧啶核的来源：CO2、NH3、天冬氨酸和5-磷酸核糖焦磷酸。 （2）尿苷酸的合成：谷氨酰胺与碳酸氢根在氨甲酰磷酸合成酶催化下生成氨甲酰磷酸，消耗2个ATP。氨 甲酰磷酸与天冬氨酸生成氨甲酰天冬氨酸，闭环氧化生成乳清酸，再与PRPP生成乳清苷酸，脱羧生成 UMP。 （3）CMP的合成：UMP先与2分子ATP反应生成UTP，在CTP合成酶催化下与谷氨酰胺、ATP生成CTP。 （4）补救途径：尿嘧啶可与PRPP生成UMP，也可与1-磷酸核糖生成尿苷，再被尿苷激酶催化生成 UMP。胞嘧啶不能与PRPP反应，但胞苷可被尿苷激酶催化生成CMP。 6、脱氧核糖核苷酸的合成 7、比较嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸从头合成的过程。 第十一章第十一章 核酸的生物合成核酸的生物合成 一、DNA 复制的方式 (一)DNA 的半保留复制(semiconservative replication) 概念及证据；DNA 在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板各 自合成一条新的 DNA 链，这样新合成的子代 DNA 分子中一条链来自亲代 DNA，另一条链是新合成的， 这种复制方式为半保留复制。 （二）证据 1.用氮15标记大肠杆菌DNA，然后在氮-14中培养，新形成的DNA是杂合双链，即双链中一条是重 链（约重1），一条是轻链。第二代则有一半全是轻链，一半是杂合双链。 2. 大肠杆菌DNA在用氚标记的胸苷复制近两代，放射自显影，未复制部分银密度低，由一条放射链 和一条非放射链组成；已复制部分有一条双链是放射的，一条双链有一半是放射的。这证明大肠杆菌 DNA是环状分子，以半保留方式复制。 二、DNA 复制的起点和方向： (一)DNA 复制的起始点 复制是从 DNA 分子上的特定部位开始的，这一部位叫做复制起始点(originof replication)常用 ori 或 o 表示。细胞中的 DNA 复制一经开始就会连续复制下去，直至完成细胞中全部基因组 DNA 的复制。DNA 复制从起始点开始直到终点为止，每个这样的 DNA 单位称为复制子或复制单元(replicon)。在原核细胞中， 每个 DNA 分子只有一个复制起始点，因而只有一个复制子，而在真核生物中，DNA 的复制是从许多起 始点同时开始的，所以每个 DNA 分子上有许多个复制子。 (二)DNA 复制的方向： 1、定点开始双向复制： 这是原核生物和真核生物 DNA 复制最主要的形式，从一个特定位点解链，沿着两个相反的方向各生长出 两条链，形成一个复制泡。 2、定点开始单向复制： 质粒 colE1 是个典型的例子，复制从一个起始点开始，以同一方向生长出两条链，形成一个复制叉 (replication fork)。 3、两点开始单向复制： 腺病毒 DNA 的复制是从两个起点开始的，形成两个复制叉，各以一个单一方向复制出一条新链。 三、反应特点： 1. 以四种dNTP为底物 2. 需要模板指导 3. 需要有引物3-羟基存在 4. DNA链的生长方向是5-3 5. 产物DNA的性质与模板相同 5 四、DNA复制有关的酶： （一）拓扑异构酶和解螺旋酶 复制时是用拓扑异构酶和解螺旋酶来解链的。拓扑异构酶I可切断一条链，牵引另一条链通过切口， 再连接起来。每次可消除一个负超螺旋，不需要ATP。拓扑异构酶II每次引入2个负超螺旋，需要ATP。 引入负超螺旋可消除复制叉前进带来的张力，促进解链。解螺旋酶通过水解ATP来解开双链，每对碱基需 2个ATP。单链结合蛋白(SSB)可与解开的单链结合，防止复性和水解。 （二）大肠杆菌DNA聚合酶 1. DNA聚合酶I：有聚合酶活性和外切酶活性，其中3-5外切酶活性起校正作用，5-3活性起 修复和切除引物作用。DNA聚合酶I主要起损伤修复作用。 2. DNA聚合酶II：单链，以切口双链DNA为模板，作用不清楚。 3. DNA聚合酶III：起DNA复制作用，功能与聚合酶I相似。 （2）真核生物DNA聚合酶：有、五种 （四）DNA连接酶：使双链DNA切口处的5-磷酸和3-羟基生成磷酸二酯键。需供能，细菌用NAD， 动物和噬菌体用ATP，形成焦磷酸键的活化形式，再由3羟基发动亲核攻击，形成磷酸二酯键。 五、半不连续复制（semi-discontinuocos replication） （一）复制叉由5向3方向连续复制，称为前导链；另一条链复制叉由3向5移动，而DNA复制方 向不变，形成许多不连续片段，称为冈崎片段，最后连接成完整的DNA，称为滞后链。 （二）首先由引物合成酶由5向3方向合成10个核苷酸以内的RNA引物，然后聚合酶III在引物3-羟 基上合成DNA，再由聚合酶I切除引物，填补空白，最后DNA连接酶将冈崎片段连接起来，形成完整 DNA。 （三）复制具有高度忠实性，其错配几率约为10-10，从热力学上考虑，碱基发生错配的几率约为10-2，酶 对底物的选择作用和校正作用各使错配几率下降10-2，所以体外合成DNA的错配几率为10-6。体内复制 叉的复杂结构提高了复制的准确性，修复系统对错配加以纠正，进一步提高了复制的忠实性。 六、DNA 复制的终止阶段 DNA 在复制过程中，合成出的前导链为一条连续的长链。随从链则是由合成出许多相邻的片段，在 连接酶的催化下，连接成为一条长链。连接作用是在连接酶催化下进行的。 DNA 复制完成后，靠拓扑酶将 DNA 分子引入超螺旋结构。 DNA 的损伤的损伤 (一)DNA 损伤的原因 1.DNA 分子的自发性损伤 2.物理因素引起的 DNA 损伤 (1)紫外线引起的 DNA 损伤：形成嘧啶二聚体，使转录终止，复制受阻。 (2)电离辐射引起的 DNA 损伤：X-射线等，主要通过电离作用造成损伤。可造成多种损伤，如 DNA 断裂、碱基脱落、杂环破裂、氧化等。 3.化学因素引起的 DNA 损伤 二、DNA 修复 DNA 修复(DNA repairing)是细胞对 DNA 受损伤后的一种反应，可能使 DNA 结构恢复原样，重新能执行 它原来的功能；或使细胞能够耐受这种 DNA 的损伤而能继续生存。 (一)回复修复 1.光修复 2.单链断裂的重接3.碱基的直接插入 4.烷基的转移 (二)切除修复(excision repair) (三)重组修复(recombinational repair) (四)SOS 修复 RNA 转录转录 6 以 DNA 为模板合成 RNA 的过程称为转录（transcription）。转录产生初级转录物为 RNA 前体 （RNA precursor），它们必须经过加工过程变为成熟的 RNA，才能表现其生物活性。 一、依赖 DNA 的 RNA 聚合酶 DDRP 的有以下特点： 以 DNA 为模板；在 DNA 的两条多苷酸链中只有其中一条链作为模板，这条链叫做模板链 （template strand）或无意义链。DNA 双链中另一条不做为模板的链叫做编码链，或有意义链，编码链的 的序列与转录本 RNA 的序列相同，只是在编码链上的 T 在转录本 RNA 为 U，由于 RNA 的转录合成是 以 DNA 的一条链为模板而进行的，所以这种转录方式又叫做不对称转录。 都以四种三磷酸核苷为原料 都遵循 DNA 与 RNA 之间的碱基配对原则，A=U，T=A，C=G，合成与模板 DNA 序列互补的 RNA 链。 RNA 链的延长方向是 53的连续合成。 需要 Mg2+或 Mn2+离子。 不需要引物。RNA 聚合酶缺乏 35外切酶活性，所以没有校正功能。 二、RNA 的转录过程 分为起始、延长和终止三个阶段。起始包括对双链DNA特定部位的识别、局部（17bp）解链以及在 最初两个核苷酸间形成磷酸二酯键。第一个核苷酸掺入的位置称为转录起点。 起始后起始因子离开，核心酶构象改变，沿模板移动，转录生成杂交双链(12bp)，随后DNA互补链取 代RNA链，恢复DNA双螺旋结构。延伸速度为50nt/s，酶移动17nm。错误几率为10-5。 聚合酶到达终点时，在终止辅助因子的帮助下停止反应，酶和RNA链脱落，转录结束。 三、启动子和转录因子 （1）原核生物：大肠杆菌在起点上游约10碱基对处有保守序列TATAAT，称为pribnow box，有助于局 部解链。在其上游还有TTGACA，称为35序列，提供RNA聚合酶识别的信号。 （2）真核生物：复杂，差异较大。 信使RNA的启动子通常有三个保守区，25到30有TATA框，是解链位置，并决定转录起点；75 位置有CAAT框，与RNA聚合酶的结合有关；更上游还有GC框，某些转录因子可结合。后两个称 为上游因子，对转录起始频率有较大影响。 小RNA的启动子在转录区内部，有一些辅助因子帮助RNA聚合酶识别。 四、终止子和终止因子 1. 自动终止，回文区有一段富含GC对的序列，回文后有寡聚尿苷。 2.依赖的终止子，必须在有因子时才能发挥作用，不含GC对，也无寡聚尿苷。因子是蛋白质， 可与酶作用，释放RNA，并使酶脱离。 RNA 转录后的加工与修饰转录后的加工与修饰 一、mRNA 的加工修饰 原核生物中转录生成的 mRNA 为多顺反子，即几个结构基因，利用共同的启动子和共同终止信号经 转录生成一条 mRNA，编码几种不同的蛋白质。 真核生物转录生成的 mRNA 为单顺反子，即一个 mRNA 分子只为一种蛋白质分子编码。 1在 5端加帽 成熟的真核生物 mRNA，其结构的 5端都有一个 m7G-PPNmN 结构，即甲基鸟苷的帽子。 2在 3端加尾 大多数的真核 mRNA 都有 3端的多聚尾巴（A)，多聚（A)尾巴大约为 200bp。 3.mRNA 前体（hnRNA）的拼接 真核生物的结构的基因中具有可表达活性的外显子，也含有无表达活性的内含子，在转录时，外显子 及内含子均转录到 hnRNA 中。在细胞核中 hnRNA 进行剪接作用，首先在核酸内切酶作用下剪切掉内含 子；然后在连接酶作用下，将外显子各部分连接起来，而变为成熟的 mRNA。 7 二、rRNA 转录后加工 原核生物 rRNA 转录后加工，包括以下几方面：rRNA 前体被大肠杆菌 RNase,RNaseE 等剪切成 一定链长的 rRNA 分子；rRNA 在修饰酶催化下进行碱基修饰；rRNA 与蛋白质结合形成核糖体的大、 小亚基。 真核生物 rRNA 前体中含有插入顺序，需要经过拼接反应才能形成成熟的 rRNA。 三、tRNA 转录后的加工修饰 原核生物和真核生物刚转录生成的 tRNA 前体一般无生物活性，需要进行： 1、tRNA 前体在 tRNA 剪切酶的作用下，切成一定在小的 tRNA 分子。经过剪切后的 tRNA 分子还要在拼 接酶作用下，将成熟 tRNA 分子所需的片段拼起来。 2、成熟的 tRNA 分子中有许多的稀有碱基，因此 tRNA 在甲基转移酶催化下，某些嘌呤生成甲基嘌呤如 AmA,GmA。有些尿嘧啶还原为双氢尿嘧啶。尿嘧啶核苷转变不假尿嘧啶核苷。某些腺苷酸脱氨基为 成为次黄嘌呤核苷酸（） 3、3末端加上 CCA：在核苷酸转移酶作用下，3-末端除去个别碱基后，换上 tRNA 分子统一的 CCA- OH 末端，完成 tRNA 分子中的氨基酸臂结构。 第十二章第十二章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 基因的遗传信息在转录过程中从 DNA 转移到 mRNA，再由 mRNA 将这种遗传信息表达为蛋白质中 氨基酸顺序的过程叫做翻译。 第一节 参与蛋白质生物合成的物质 一、合成原料 自然界由 mRNA 编码的氨基酸共有 20 种，只有这些氨基酸能够作为蛋白质生物合成的直接原料。 某些蛋白质分子还含有羟脯氨酸、羟赖氨酸、-羧基谷氨酸等，这些特殊氨基酸是在肽链合成后的加工修 饰过程中形成的。 二、mRNA 是合成蛋白质的直接模板 原核细胞中每种 mRNA 分子常带有多个功能相关蛋白质的编码信息，以一种多顺反子的形式排列，在翻 译过程中可同时合成几种蛋白质，而真核细胞中，每种 mRNA 一般只带有一种蛋白质编码信息，是单顺 反子的形式。mRNA 以它分子中的核苷酸排列顺序携带从 DNA 传递来的遗传信息，作为蛋白质生物合成 的直接模板，决定蛋白质分子中的氨基酸排列顺序 遗传密码具有以下几种特点： 1.连续性：是连续阅读的，若插入或删除一个碱基，会使以后的读码发生错误，称为移码。 2.简并性：一种氨基酸有几组密码子，或者几组密码子代表一种氨基酸的现象称为密码子的简并性， 这是由于密码子的第三个碱基发生摆动现象形成的，简并性可减少有害突变，也使 DNA 的碱基组成有较 大的变化余地，在物种的稳定性上起一定作用。 3.摆动性：密码子的专一性主要由头两位碱基决定，第三位不重要，称为摆动性。反密码子上的I可与 U、A、C配对，G可与U配对。 4.方向性:即解读方向为5 3； 5.通用性：在各种生物中几乎完全通用。 6.UAG,UAA,UGA不编码氨基酸，作为终止密码子，只能被肽链释放因子识别。AUG是起始密码子。 三、tRNA 是氨基酸的运载工具： tRNA 分子 3端均为 CCA 序列，能与氨基酸共价结合。每种氨基酸都有 2-6 种各自特异的 tRNA， 它们之间的特异性是靠氨基酰 tRNA 合成酶来识别的。 tRNA 分子中有反密码环，环上的三个反密码子的作用是与 mRNA 分子中的密码子靠碱基配对原则 而形成氢键，达到相互识别的目的。反密码与密码碱基配对时的摇摆现象在蛋白质生物合成过程中，特 异识别 mRNA 上起始密码子的 tRNA 被称为起始 tRNA，它们参加多肽链合成的起始，其它在多肽链延 伸中运载氨基酸的 tRNA，统称为延伸 tRNA。 8 四、核糖核蛋白体 核蛋白体作为蛋白质的合成场所具有以下几种作用： （1）mRNA 结合位点：位于 30s 小亚基头部，此处有几种蛋白质构成的结构域，能与 mRNA 结合。 （2）P 位点：（peptidyl tRNA site）又叫做肽酰基 tRNA 位或给位。它大部分位于小亚基，小部分位于大 亚基，它是结合起始 tRNA 并向 A 位给出氨基酸的位置。 （3）A 位点：（Aminoacyl-tRNA site）氨基酰 tRNA 位或受位。它大部分位于大亚基而小部分位于小亚 基，它是结合一个新进入的氨基酰 tRNA 的位置。 （4）转肽酶活性部位：位于 P 位和 A 位的连接处。 （5）结合参与蛋白质合成的起始因了（Initiation Factor,IF）、延长因子(Elengation Factor,EF)和终止因子 或释放因子(Release Factor,RF)。 第二节 蛋白质生物合成过程 蛋白质生物合成可分为五个阶段，氨基酸的活化、多肽链合成的起始、肽链的延长、肽链的终止和释放、 蛋白质合成后的加工修饰。 一、氨基酸的活化 由氨酰tRNA合成酶催化，分两步： 1. 形成氨基酸AMP酶复合物：氨基酸的羧基与5磷酸形成高能酸酐键而活化。 2.转移：氨基酸转移到转运RNA3末端，与3或2羟基结合。总反应为： 氨基酸tRNAATP=氨酰tRNAAMPPPi 此酶专一性很高，只作用于L-氨基酸，每种氨基酸都有一个专一的酶。酶有校对机制，一方面对 转运RNA有专一性，另一方面还有水解位点，可水解错误酰化的氨基酸。 二、多肽链合成的起始 大肠杆菌细胞翻译起始复合物形成的过程 （1）核糖体 30S 小亚基附着于 mRNA 起始信号部位：原核生物中每一个 mRNA 都具有其核糖体结合位 点(AUG 上游 8-13 个核苷酸处的 SD 序列,RBS)。能与 30S 小亚基中的 16S rRNA3端一部分序列互补，使 核糖体能选择 mRNA 上 AUG 的正确位置来起始肽链的合成，该结合反应由起始因子 3（IF-3）介导，另 外 IF-1 促进 IF-3 与小亚基的结合，故先形成 IF3-30S 亚基-mRNA 三元复合物。 （2）30S 前起始复合物的形成：在起始因子 2 作用下，甲酰蛋氨酰起始 tRNA 与 mRNA 分子中的 AUG 相结合，即密码子与反密码子配对，同时 IF3 从三元复合物中脱落，形成 30S 前起始复合物，即 IF2-3S 亚基-mRNA-fMet-tRNAfmet 复合物，此步需要 GTP 和 Mg2+参与。 （3）70S 起始复合物的形成：50S 亚基上述的 30S 前起始复合物结合，同时 IF2 脱落，形成 70S 起始复 合物，即 30S 亚基-mRNA-50S 亚基-mRNA-fMet-tRNAfmet 复合物。此时 fMet-用权 tRNAfmet 占据着 50S 亚基的肽酰位。而 A 位则空着有待于对应 mRNA 中第二个密码的相应氨基酰 tRNA 进入，从而进入延长 阶段。 三、肽链的延伸 在多肽链上每增加一个氨基酸都需要经过进位，转肽和移位三个步骤。 1、进位 为密码子所特定的氨基酸 tRNA 结合到核蛋白体的 A 位，称为进位。氨基酰 tRNA 在进位前需要有三 种延长因子的作用，即，热不稳定的 EF（Unstable temperature,EF）EF-Tu,热稳定的 EF(stable temperature EF,EF-Ts)以及依赖 GTP 的转位因子。EF-Tu 首先与 GTP 结合，然后再与氨基酰 tRNA 结合成三元复合物， 这样的三元复合物才能进入 A 位。此时 GTP 水解成 GDP，EF-Tu 和 GDP 与结合在 A 位上的氨基酰 tRNA 分离。 2、转肽-肽键的形成 在 70S 起始复合物形成过程中，核糖核蛋白体的 P 位上已结合了起始型甲酰蛋氨酸 tRNA，当进位后，P 位和 A 位上各结合了一个氨基酰 tRNA，两个氨基酸之间在核糖体转肽酶作用下，P 位上的氨基酸提供 - COOH 基，与 A 位上的氨基酸的 -NH2 形成肽键，从而使 P 位上的氨基酸连接到 A 位氨基酸的氨基上， 9 这就是转肽。转肽后，在 A 位上形成了一个二肽酰 tRNA。 3、移位 指核糖体沿信使 RNA 移动一个密码子。原肽酰位点的转运 RNA 离开，肽酰 tRNA 进入肽酰位点。 需 GTP 和延伸因子 G(EFG)，也叫移位酶。GTP 的水解使 EFG 释放出来。延伸与移位是两个分离的独立 过程。 肽链上每增加一个氨基酸残基，即重复上述进位，转肽，移位的步骤，直至所需的长度，实验证明 mRNA 上的信息阅读是从 5端向 3端进行，而肽链的延伸是从氮基端到羧基端。所以多肽链合成的方向 是 N 端到 C 端。 四、终止 （一）终止信号的识别 无论原核生物还是真核生物都有三种终止密码子UAG，UAA和UGA。没有一个tRNA能够与终止密 码子作用，而是靠特殊的蛋白质因子促成终止作用。这类蛋白质因子叫做释放因子，原核生物有三种释 放因子：RF1，RF2T RF3。RF1识别UAA和UAG，RF2识别UAA和UGA。RF3的作用还不明确。真核生物 中只有一种释放因子eRF，它可以识别三种终止密码子。 （二）肽链释放 不管原核生物还是真核生物，释放因子都作用于 A 位点，使转肽酶活性变为水解酶活性，将肽链从 结合在核糖体上的 tRNA 的 CCA 末端上水解下来，然后 mRNA 与核糖体分离，最后一个 tRNA 脱落，核 糖体在 IF-3 作用下，解离出大、小亚基。解离后的大小亚基又重新参加新的肽链的合成，循环往复，所 以多肽链在核糖体上的合成过程又称核糖体循环 第三节 蛋白质合成后的分泌及加工修饰 不论是原核还是真核生物，在细胞浆内合成的蛋白质需定位于细胞特定的区域，有些蛋白质合成后要 分泌到细胞外，这些蛋白质叫做分泌蛋白。在细菌细胞内起作用的蛋白质一般靠扩散作用而分布到它们 的目的地。如内膜含有参与能量代谢和营养物质转运的蛋白质；外膜含有促进离子和营养物