第12章 蛋白质的生物合成

第第 12 章章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 学习要求学习要求 1掌握参与蛋白质生物合成的体系；原核生物蛋白质生物合成的基本过程及重 要概念。 2熟悉真核生物蛋白质合成过程；蛋白质合成后的加工修饰；蛋白质合成所需 的各种因子；信号肽的概念及组成特点。 3了解蛋白质的靶向输送；抗生素对翻译的抑制；干扰蛋白质生物合成的生物 活性物质。 基本知识点基本知识点 蛋白质的生物合成即翻译，是以 20 种编码氨基酸为原料，mRNA 为模板， tRNA 为运载工具，核糖体提供场所，酶、蛋白质因子、能源物质及无机离子 参与的反应过程。蛋白质生物合成分三个阶段，即氨基酸的活化、肽链形成和 肽链形成后的加工和靶向输送。 氨基酸的活化是氨基酸与特异 tRNA 结合形成氨基酰-tRNA 的过程，由氨 基酰-tRNA 合成酶催化。原核生物起始的氨基酰 tRNA 是 fMet-tRNAfMet，真核 生物是 Met-tRNAiMet。 肽链的生物合成过程也称核糖体循环，分起始、延长和终止三个阶段。原 核生物蛋白质生物合成起始阶段由 mRNA 与核糖体小亚基先结合，之后 fMet- tRNAfMet与核糖体小亚基结合，最后结合了 mRNA、fMet-tRNAfMet的小亚基再 与核糖体大亚基结合共同组装成翻译起始复合物，需要 IF-1、2 和 3 参与。真 核生物翻译起始与原核生物相似，区别在于核糖体小亚基先结合 Met- tRNAiMet，再结合 mRNA。原核生物肽链延长过程经进位、成肽、转位三个步 骤不断反复，使肽链从 N 端到 C 端不断延长。当核糖体 A 位上出现终止密码 时，原核生物由 RF-1、2 和 3，真核生物由 eRF 识别并与之结合，肽链合成终 止。 翻译后加工是使新生多肽链经加工后转变为具有天然构象的功能蛋白质。 翻译后修饰包括多肽链折叠、一级结构和空间结构的修饰等。蛋白质的靶向输 送使合成的蛋白质前体定向输送到相应细胞部位发挥作用。在真核细胞胞液合 成的分泌型蛋白、溶酶体蛋白、内质网蛋白、线粒体蛋白、质膜蛋白和细胞核 蛋白等前体肽链中特有的信号序列引导蛋白通过不同机制而被靶向输送。 某些药物和生物活性物质能抑制或干扰蛋白质的生物合成。许多抗生素通 2 过作用于蛋白质生物合成过程中的不同环节从而抑制蛋白质生物合成，最终发 挥杀菌、抑菌或抗肿瘤的作用；白喉毒素、干扰素等作用于特异的靶位点而干 扰或抑制蛋白质的生物合成。 自测练习题自测练习题 一、选择题一、选择题 （一）（一）A 型题型题 1蛋白质生物合成 A从 mRNA 的 3 端向 5 端进行 B由 N 端向 C 端进行 C由 C 端向 N 端进行 D由 28S-tRNA 指导 E由 5S-rRNA 指 导 2蛋白质生物合成的延长阶段不需要 A转肽酶 BGTP CEF-Tu、EF-Ts、EFG DmRNA EfMet-tRNAfMet 3有关蛋白质合成的叙述正确的是 A真核生物先靠 S-D 序列使 mRNA 结合核糖体 B真核生物帽子结合蛋白复合物（eIF-4F 复合物）在起始过程中发挥作用 CIF 比 eIF 种类多 D原核生物和真核生物使用不同的起始密码 E原核生物有 TATAAT 作为起始序列，真核生物则是 TATA 4关于氨基酸密码子的描述错误的是 A密码子有种属特异性，所以不同生物合成不同的蛋白质 B密码子阅读有方向性，从 5 端向 3 端进行 C一种氨基酸可有一组以上的密码子 D一组密码子只代表一种氨基酸 E密码子第 3 位（3 端）碱基在决定掺入氨基酸的特异性方面重要性较小 5遗传密码的简并性是 A蛋氨酸密码可作起始密码 B一个密码子可编码多种氨基酸 C多个密码子可编码同一种氨基酸 D密码子与反密码子之间不严格配 对 E所有生物可使用同一套密码 6遗传密码的摆动性正确含义是 3 A一个密码子可以代表不同的氨基酸 B密码子与反密码子可以任意配对 C一种反密码子能与第三位碱基不同的几种密码子配对 D指核糖体沿着 mRNA 从 5 端向 3 端移动 E热运动所导致的 DNA 双螺旋局部变性 7一个 tRNA 的反密码子为 5-IGC-3 ，它可识别的密码是 AGCA BGCG CCCG DACG EUCG 8信号肽识别颗粒（signal recognition particles，SRP）可识别 ARNA 聚合酶 BDNA 聚合酶 C核小体 D分泌蛋白的 N 端序列 E多聚腺苷酸 9下列关于多聚核糖体（polysome）叙述正确的是 A是一种多顺反子 B是 mRNA 的前体 C是 mRNA 与核糖体小亚基的聚合体 D是核糖体大、小亚基的聚合体 E是一组核糖体与一个 mRNA 不同区段的结合物 10关于蛋白质生物合成的描述哪一项是错误的 A氨基酸必须活化成活性氨基酸 B氨基酸的羧基被活化 C20 种编码氨基酸各自有相应的密码 D活化的氨基酸靠相应的 tRNA 搬运到核糖体 EtRNA 的反密码子与 mRNA 上的密码子严格按碱基配对原则结合 11核糖体结合位点（ribosomal binding site，RBS） A也称 Pribnow 盒 B在原核生物 mRNA 上 C真核生物转录起点 D由 Meselson-stahl 首先发现 E在 tRNA 分子上 12翻译延长的进位 A指翻译起始复合物的生成 B肽酰-tRNA 进入 P 位 C由延长因子 EF-G 带领，不需消耗能量 D是下一位氨基酸的氨基酰-tRNA 进入核糖体的 A 位 E多肽链离开核糖体 4 13翻译延长需要 A氨基酰-tRNA 转移酶 B磷酸化酶 C氨基酸合成酶 D肽链聚合酶 E转肽酶 14蛋白质生物合成中多肽链的氨基酸排列顺序取决于 A相应 tRNA 的专一性 B相应氨基酰-tRNA 合成酶的专一性 C相应 tRNA 上的反密码 D相应 mRNA 中核苷酸排列顺序 E相应 rRNA 的专一性 15肽链合成终止的原因是 A翻译到达 mRNA 的尽头 B特异的 tRNA 识别终止密码 C释放因子能识别终止密码子并进入 A 位 D终止密码子本身具有酯酶功能，可水解肽酰基与 tRNA 之间的酯键 E终止密码子部位有较大阻力，核糖体无法沿 mRNA 移动 16蛋白质合成终止时，使多肽链从核糖体上释出的因素是 A终止密码子 B转肽酶的酯酶活性 C释放因子 D核糖体解聚 E延长因子 17蛋白质合成中，有关肽链延长叙述正确的是 A核糖体向 mRNA5 端移动三个核苷酸距离 B肽酰-tRNA 转位到核糖体的 A 位 CGTP 水解成 GDP 和 H3PO4以提供能量 D空载的 tRNA 从 P 位进入 A 位 EATP 直接供能 18多聚核糖体中每一核糖体 A从 mRNA 的 3 端向 5 端前进 B可合成多条多肽链 C可合成一条多肽链 D呈解离状态 E可被放线菌酮抑制 19氨基酸通过下列哪种化学键与 tRNA 结合 A糖苷键 B酯键 C酰胺键 D磷酸酯键 E 氢 键 20信号肽的作用是 A保护 N-端的蛋氨酸残基 B引导分泌性蛋白进入内质网腔 C保护蛋白质不被水解 D维护蛋白质的空间构象 5 E传递蛋白质之间的信息 21下列那一项是翻译后加工 A加 5 端帽子结构 B加 3 端 poly（A）尾 C酶的激活 D酶的变构 E氨基酸残基的糖基化 22干扰素抑制蛋白质生物合成是因为 A活化蛋白激酶，而使 eIF-2 磷酸化 B抑制肽链延长因子 C阻碍氨基酰-tRNA 与小亚基结合 D抑制转肽酶 E使核糖体 60S 亚基失活 23下列哪一种物质抑制氨基酰-tRNA 与小亚基结合 A土霉素 B氯霉素 C红霉素 D 链霉素 E林可霉素 24哺乳动物细胞中蛋白质生物合成的主要部位在 A细胞核 B线粒体 C核糖体 D高尔基复合体 E核仁 25靶向输送到细胞核的蛋白多肽链含有特异信号序列，下列叙述错误的是 A多肽链进细胞核定位后不被切除 B位于 N 末端 C不同多肽链的特异信号序列无共同性 D富含赖、精及脯氨酸 E也称为核定位序列 26下列哪种物质直接抑制真核生物核糖体转肽酶 A放线菌酮 B四环素 C土霉素 D链霉素和卡那霉素 E利福 平 27氯霉素可抑制原核生物的蛋白质合成，其原因是 A特异性的抑制肽链延长因子（EFT）的活性 B与核糖体的大亚基结合，抑制转肽酶的活性，而阻断翻译延长过程 C活化一种蛋白激酶，从而影响起始因子（IF）磷酸化 D间接活化一种核酸内切酶使 mRNA 降解 E阻碍氨基酰-tRNA 与核糖体小亚基结合 28白喉毒素的作用是 A抑制信号肽酶 B与位于内质网膜表面的受体蛋白结合 C使延长因子-2（eEF-2）发生 ADP 糖基化而失活，阻断多肽链延长 D加速肽酰-tRNA 从 A 位移到 P 位，造成氨基酸缺失，从而生成无功能的 蛋白质 6 E通过抑制 GTP 和 fMet-tRNAfMet在小亚基上的结合，抑制蛋白合成的起 始 29出现在蛋白质分子中的氨基酸，下列哪一种没有遗传密码 A色氨酸 B蛋氨酸 C谷胺酰胺 D脯氨酸 E羟脯氨酸 30在体内，氨基酸合成蛋白质时，其活化方式为 A磷酸化 B与蛋氨酸结合 C生成氨基酰辅酶 A D生成氨基酰-tRNA E与起始因子结合 31不属于蛋白质合成后加工修饰的过程为 A肽链 N 端修饰 B亚基聚合 C疏水脂链的共价连接 D多肽链折叠为天然构象的蛋白质 E酶的变构调节 （二）（二）B 型题型题 A进位 B成肽 C转位 D终止 E释放 1氨基酰-tRNA 进入核糖 A 位称为 2肽酰-tRNA-mRNA 与核糖体位置的相互变更称为 3P 位上的肽酰基与 A 位上的氨基酰-tRNA 的氨基形成肽键称为 A链霉素 B氯霉素 C林可霉素 D嘌呤霉素 E白喉毒素 4对真核及原核生物蛋白质合成都有抑制作用的抗生素是 5主要抑制真核细胞蛋白质合成的是 A蛋白质 6-磷酸甘露糖基化 B滞留信号序列 C囊泡 D分泌小泡 E前体形式 6靶向输送至溶酶体信号是 7靶向输送至内质网的蛋白质多肽链 C-端含 8质膜蛋白质的靶向输送需要 A信号肽 B信号肽酶 C信号肽识别颗粒 D分泌性蛋白 E对接蛋白 9有碱性 N 端、疏水核心和加工区三个区域的是 10属于蛋白核酸复合体的是 A肽键 B酯键 C氢键 D磷酸二酯键 E糖苷键 11核苷酸之间的连接键 12氨基酸之间的连接键 13碱基与核糖之间的连接键 7 14氨基酸与 tRNA 之间的连接键 ARNase 抑制因子 B干扰素 C嘌呤霉素 D红霉素 E链霉 素 15抑制 RNase 活性的是 16能诱导合成 2-5 寡聚腺苷酸的是 17与酪氨酰-tRNA 结构相似的是 （三）（三）X 型题型题 1参与蛋白质合成的物质是 AmRNA BGTP C转肽酶 D核糖体 E聚合酶 2翻译后加工包括 A剪切 B共价修饰 C亚基聚合 D加入辅基 E水解修饰 3蛋白质合成后可靶向运输到 A留在胞液 B线粒体 C细胞核内 D内质网 E溶酶体 4引起读码错误的抗生素有 A巴龙霉素 B链霉素 C潮霉素 B D新霉素 E 嘌呤霉素 5真核生物的 hnRNA 要具有模板作用，必须进行 A剪接 B首尾修饰 C插入稀有碱基 D切除内含子 E碱基甲基化 6关于 S-D 序列的叙述，正确的是 A也称核糖体结合位点 B与 16S rRNA 3 端-UCCUCC-互补 C碱基序列-AGGAGG-为核心 D位于起始密码上游 E即起始序列 7翻译的准确性与下列哪些因素有关 A氨基酰-tRNA 合成酶对底物氨基酸和相应 tRNA 都有高度特异性 B氨基酰-tRNA 分子中 tRNA 的反密码可通过碱基配对识别 mRNA 分子的 遗传密码 C氨基酰-tRNA 合成酶具有校正活性 D延长因子 EF-G 有转肽酶活性 E核糖体对氨基酰-tRNA 的进位有校正功能 8关于分子伴侣 A高温应激可诱导该蛋白合成增加 B与分泌性蛋白同在 8 C能加快多肽链折叠速度 D增加功能性蛋白折叠产率 E可促进需折叠的多肽链折叠为天然构象的蛋白质 9在蛋白质生物合成中 A20 种编码氨基酸是原料 BtRNA 携带氨基酸 CmRNA 起模板作用 DrRNA 是合成的场所 E氨基酰-tRNA 合成酶识别并结合相应的氨基酸和 tRNA 10干扰素的作用是 A调解细胞生长分化 B激活免疫系统 C抗病毒 D间接诱导核酸内切酶 E诱导使 eIF-2 磷酸化的蛋白激酶活化 11关于蛋白质二硫键异构酶 A主要在内质网发挥作用 B促二硫键变构 C胞液中活性高 D催化错配的二硫键断裂并形成正确二硫键 E促蛋白质变性 二、是非题二、是非题 1蛋白质生物合成所需的能量都由 ATP 直接供给。 2每种氨基酸只能有一种特定的 tRNA 与之对应。 3原核细胞新生肽链 N 端第一个氨基酸残基为 fMet，真核细胞新生肽链 N 端 为 Met。 4一种 tRNA 只能识别一种密码子。 5每种生物都是有自己特有的一套遗传密码。 6生物体的所有编码蛋白质的基因都是可以由 DNA 的核苷酸序列推导出蛋白 质氨基酸序列。 7蛋白质生物合成中核糖体沿 mRNA 的 35 端移动。 8在大肠杆菌中，一种氨基酸只对应于一种氨基酰-tRNA 合成酶。 9氨基酸活化时，在氨基酰-tRNA 合成酶的催化下，由 ATP 供能，消耗一个 高能磷酸键。 10每一种氨基酸都有两种以上密码子。 11核糖体的活性中心“A”位和“P”位都主要在大亚基上。 12AUG 既可作为 fMet-tRNAfMet和 Met-tRNAiMet相对应的密码子，又可作为 肽链内部 Met 的密码子。 13构成密码子和反密码子的碱基都只是 A、U、C、G。 14真核生物帽子结合蛋白复合物（eIF-4F 复合物）在起始过程中发挥作用。 9 15核定位序列位于 N 末端。 16白喉毒素的作用是使延长因子-2（eEF-2）发生 ADP 糖基化而失活，阻断 多肽链延长。 17分子伴侣能加快多肽链折叠速度。 18滞留信号是靶向输送至溶酶体信号。 三、填空题三、填空题 1遗传密码共有_个，其中_个为氨基酸编码，AUG 既编码多肽 链中的_，又作为多肽链合成的_。肽链合成的终止密码是 _，_，_。 2蛋白质的生物合成是以_为模板，以_为原料直接供体，以 _为合成场所。 3核糖体阅读 mRNA 密码子是从_方向进行的，肽链合成是从_ 方向进行的。 4蛋白质生物合成终止需要_因子，原核生物有_种，真核生物有 _种。 5原核生物的起始氨基酰-tRNA 以_表示，真核生物的起始氨基酰- tRNA 以_表示，延伸中的甲硫氨酰-tRNA 以_表示。 6氨基酰-tRNA 合成酶的专一性是指对_和_两种底物都能高度特 异识别；校正活性是_的催化活性。 7原核生物 mRNA 上的 S-D 序列又成为_，紧接其后的小核苷酸序列 可被_辨认结合。 8蛋白质合成后一级结构的修饰包括_和_。 9蛋白质合成后空间结构的修饰包括_和_。 10参与多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质有 _，_，_。分子伴侣包括_和_两大类。 11在形成氨基酰-tRNA 时，由氨基酸的_基与 tRNA 3 末端的_ 基形成酯键。 12肽链合成终止时，由_识别并结合进入 A 位的_，同时二者结 合后触发核糖体构象改变，使_酶活性转变为_酶活性，水解 酯键，释放合成的肽链。 13蛋白质生物合成是耗能过程，延长时每个氨基酸活化为氨基酰-tRNA 消耗 10 _个高能键，进位、转位各消耗_个高能键，为保持蛋白质生 物合成的高度保真性，任何步骤出现不正确连接都消耗能量而水解清除， 因此每增加一个肽键平均需要消耗由 GTP 或 ATP 提供的_个高能磷 酸键。 14蛋白质中可进行磷酸化修饰的氨基酸残基主要为 _，_，_。 15由许多核糖体连接到一个 mRNA 分子上形成的复合物称为_。 16原核生物的释放因子有三种，其中 RF-1 识别终止密码子 _，_；RF-2 识别_，_；真核中的释放因子只有 _一种。 四、名词解释四、名词解释 1translation 2codon 3ORF 4degeneracy 5wobble base pairing 6ribosomal cycle 7registration 8posttranslational modification 9molecular chaperon 10signal sequence 11signal peptide 12NLS 13S-D sequence 14polysome 15SRP 16protein targeting 五、问答题五、问答题 1何谓遗传密码？有何特点? 2真核生物翻译后修饰有哪些方式? 3简述氨基酸活化及相关酶的作用特点。 11 4原核生物和真核生物翻译过程有何异同? 5为什么嘌呤霉素可抑制蛋白质的生物合成? 6干扰素干扰蛋白质生物合成的机制是什么? 7原核生物 mRNA 在核糖体小亚基上如何准确定位? 8简述抗生素与毒素的种类及其作用机制。 9简述各种 RNA 在蛋白质生物合成中的功能。 10试述蛋白质生物合成过程的忠实性是如何保持的？ 11原核生物蛋白质合成起始复合物有哪些成份组成？该复合物的形成过程。 12简述蛋白质生物合成过程的延长过程。 参考答案参考答案 一、选择题一、选择题 （一）（一）A 型题型题 1B 2E 3B 4A 5C 6C 7A 8D 9E 10E 11B 12D 13E 14D 15C 16B 17C 18C 19B 20B 21E 22A 23A 24C 25B 26A 27B 28C 29E 30D 31E （二）（二）B 型题型题 1A 2C 3B 4D 5E 6A 7B 8C 9A 10C 11D 12A 13E 14B 15A 16B 17C （三）（三）X 型题型题 1ABCD 2BCDE 3ABCDE 4ABCD 5ABD 6ABCD 7ABCE 8ABDE 9ABCE 10ABCDE 11AD 二、是非题二、是非题 1B 2B 3A 4B 5B 6B 7B 8A 9B 10B 11B 12A 13B 14A 15B 16A 17B 18B 三、填空题三、填空题 164 61 甲硫氨酸 起始信号 UAA UAG UGA 2mRNA 氨基酰-tRNA 核糖体 353 N 端C 端 12 4释放因子 3 1 5fMet-tRNAfMet Met-tRNAiMet Met-tRNAMet 6氨基酸 tRNA 水解酯酶 7核糖体结合位点 核糖体小亚基蛋白 rpS-1 8肽链水解 化学修饰 9亚基聚合 辅基连接 10分子伴侣 蛋白质二硫键异构酶 肽-脯氨酰顺反异构酶 核糖体结合性分子伴侣 非核糖体结合性分子伴侣 11-羧 羟 12释放因子 终止密码子 转肽 酯 132 1 5 14丝氨酸 苏氨酸 酪氨酸 15多核糖体 16UAA UAG UAA UGA eRF 四、名词解释四、名词解释 1translation翻译，即蛋白质的生物合成。是细胞内以 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的过程。其本质是将 mRNA 分子中 4 种核苷酸序列编码的遗传信息（核酸语言） ，解读为蛋白质 一级结构中 20 种氨基酸的排列顺序（蛋白质语言） 。 2codon密码子，在 mRNA 的开放阅读框架区，每三个相邻的核苷酸为一组， 代表一种氨基酸或肽链合成的其它信息，这种三联体形式的核苷酸序列称 为密码子。共 64 个密码子，其阅读方向是 53。 3ORF开放读码框架，从 mRNA 5 端起始密码子 AUG 到 3 端终止密码子 之间的核苷酸序列。 4degeneracy简并性，一种氨基酸可具有两个或两个以上的密码子为其编码， 这一特性称为遗传密码的简并性。为同一种氨基酸编码的各密码子称为简 并密码子，也称同义密码子。多数情况下，同义密码子的头两位碱基相同， 仅第三位碱基有差异。 5wobble base pairing摆动配对，mRNA 密码子的第 3 位碱基与 tRNA 反密 码子的第 1 位碱基之间常出现不严格遵守碱基互补配对规律的现象，称为 摆动配对。 13 6ribosomal cycle核糖体循环，指肽链合成的延长阶段经进位、成肽和转位 三个步骤而使氨基酸依次进入核糖体并聚合成多肽链的过程。这一过程在 核糖体上连续循环进行直至终止称为核糖体循环。每次核糖体循环肽链从 N 端向 C 端增加一个氨基酸残基。广义的核糖体循环是指翻译的全过程。 7registration注册，也称进位，是指一个氨基酰-tRNA 按照 mRNA 模板的指 令进入并结合到核糖体 A 位的过程。 8posttranslational modification翻译后修饰，新生多肽链不具备蛋白质的生物 学功能，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。包括多肽链折叠为天然的三维构象及对肽 链一级结构和空间结构的修饰等。 9molecular chaperon分子伴侣，是细胞内的一类可识别肽链的非天然构象、 促进各功能域和整体蛋白质正确折叠的保守蛋白质。 10signal sequence信号序列，所有靶向输送的蛋白质结构中都存在分选信号， 主要是 N 端特异氨基酸序列，可引导蛋白质转移到细胞适当靶部位的这类 序列称为信号序列。 11signal peptide信号肽，多数靶向输送到溶酶体、质膜或分泌到细胞外的 蛋白质，其肽链的 N 端有一长度为 13-36 个氨基酸残基的信号序列称为信 号肽。 12NLS核定位序列，所有靶向输送到细胞核的蛋白质其多肽链内含有特异 信号序列，称为核定位序列。NLS 是含 4-8 个氨基酸残基的短序列，富含 带正电荷的赖氨酸、精氨酸和脯氨酸，可位于肽链的不同部位。NLS 在蛋 白质进核定位后不被切除。 13S-D sequenceS-D 序列，又成核糖体结合位点（RBS） ，存在于原核生物 mRNA 起始 AUG 密码上游约 8-13 个核苷酸部位，存在 4-9 个核苷酸的一 致序列，富含嘌呤碱基，如-AGGAGG-，称为 Shine-Dalgarno 序列，简称 S-D 序列。此与原核生物核糖体小亚基 16S-rRNA 3 端富含嘧啶的短序列， 如-UCCUCC-可配对结合，通过这种 RNA-RNA 相互作用，mRNA 序列上 的起始 AUG 即可在核糖体小亚基上准确定位而形成复合体。 14polysome多聚核糖体，是指多个核糖体结合在一条 mRNA 链上，同时进 行多肽链的合成（翻译）所形成的聚合物。多聚核糖体的形成可以使蛋白 质合成以高速度、高效率进行。 14 15SRP信号肽识别颗粒，由 6 个多肽亚基和 1 分子 7S-RNA 组成的复合体。 可同时与新生肽链的信号肽及核蛋白体结合，具有 GTP 酶活性，能引导新 生肽链识别并结合到内质网膜上。 16protein targeting蛋白质靶向输送，蛋白质合成后被定向输送到其发挥作 用的靶部位的过程。 五、问答题五、问答题 1何谓遗传密码？有何特点? 答：遗传密码是存在于 mRNA 开放阅读框架区的三联体形式的核苷酸序列。 由 A、G、C、U 四种碱基组成 64 个三联体密码子，其中 AUG 编码甲硫氨 酸和作为多肽链合成的起始信号；UAA、UAG 、UGA 作为多肽链合成的 终止信号；其余 61 个密码分别编码不同的氨基酸。 遗传密码具有以下特点：（1）方向性。密码子及组成密码子的各碱基 在 mRNA 序列中的排列具有方向性，翻译时的阅读方向是 53，即读码 从 mRNA 的起始密码子 AUG 开始，按 53的方向逐一阅读，直至终止密 码子。mRNA 开放阅读框架中 53的核苷酸排列顺序决定了蛋白质多肽 链氨基酸从 N 端到 C 端的排列顺序。（2）连续性。mRNA 序列上的各密 码子及密码子的各碱基是连续排列的，密码子及密码子的各碱基之间没有 间隔，即具有无标点性。翻译时从起始密码子 AUG 开始向 3 端连续读码， 每次读码时每个碱基只读一次，不重叠阅读。（3）简并性。一种氨基酸具 有两个或两个以上的密码子为其编码的特性称为遗传密码的简并性。64 个 密码子中，除甲硫氨酸和色氨酸只对应 1 个密码子外，其它氨基酸都有 2、3、4 或 6 个密码子为之编码。为同一种氨基酸编码的各密码子称为简 并密码子或同义密码子。多数情况下，同义密码子的头两位碱基相同，仅 第三位碱基有差别。 （4）通用性。除动物细胞的线粒体和植物细胞的叶绿 体外，几乎生物界所有物种都使用同一套遗传密码即通用密码。 （5）摆动 性。mRNA 密码子的第 3 位碱基和 tRNA 反密码子的第 1 位碱基之间不严 格遵守碱基互补配对规律的现象称为摆动配对。如 tRNA 反密码子的第 1 位碱基若是 I（次黄嘌呤） ，可以和 mRNA 密码子的第 3 位的 A、U 或 C 配 对等。 2真核生物翻译后修饰有哪些方式? 答：新生多肽链不具备蛋白质的生物活性，必须经过复杂的加工修饰才能 转变为有天然构象的功能蛋白质。真核生物翻译后修饰包括多肽链折叠为 15 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。 （1）多肽 链折叠为天然构象的蛋白质。需要以下酶或蛋白质因子的辅助：分子伴 侣：识别肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质正确折叠；蛋 白质二硫键异构酶：催化多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成或催化错 配的二硫键断裂并形成正确的二硫键，使蛋白质形成天然构象；肽-脯氨 酰顺反异构酶：是蛋白质三维构象形成的限速酶，在肽链合成需要形成顺 式构型时，可使多肽链在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。 （2）蛋白质一级 结构的修饰主要是肽键水解和化学修饰。水解主要是切除肽链 N 端和 C 端 的部分序列。此外，水解加工使某些无活性的蛋白前体经蛋白酶水解生成 有活性的蛋白质、多肽或小分子活性肽类；化学修饰可对蛋白质分子中的 氨基酸残基进行多种化学修饰，包括糖基化、羟基化、甲基化、磷酸化、 二硫键形成、亲脂性修饰等。 （3）空间结构的修饰包括亚基聚合和辅基连 接。具有四级结构的蛋白质各亚基之间通过非共价键聚合形成寡聚体才能 发挥作用；结合蛋白合成后需要结合相应的辅基才能成为天然功能的蛋白 质。 3简述氨基酸的活化及相关酶的作用特点。 答：氨基酸与特异 tRNA 结合形成氨基酰-tRNA 的过程称为氨基酸的活化。 由氨基酰-tRNA 合成酶催化。其反应如下： 氨基酸 + ATP-E 氨基酰-AMP-E + PPi 氨基酰-AMP-E + tRNA 氨基酰-tRNA + AMP + E 该酶对底物氨基酸和 tRNA 都有高度特异性。另外还具有较正活性， 即可将反应任一步骤中出现的错配加以改正。此酶对维持蛋白质合成高度 保真性是必不可少的。 4原核生物和真核生物翻译过程有何异同? 答：相同点：（1）底物相同（20 种编码氨基酸）；（2）搬运氨基酸的工 具均是 tRNA；（3）模板（mRNA）；（4）合成场所（核蛋白体）； （5）掺入肽链前需氨基酸活化；（6）化学键（肽键）；（7）合成过程 （三个阶段）；（8）聚合方向（N 端C 端）；（9）产物（多肽链）； （10）通用一套遗传密码；（11）需消耗能量；（12）需酶和蛋白质因子 参与；（13）需无机离子 Mg2+ 和 K +；（14）需翻译后加工；（15）多聚 核蛋白体现象。 16 翻翻 译译原核生物原核生物真核生物真核生物 模板 mRNA 结构 多顺反子 mRNA，有 S-D 序列， rpS-1 辨认序列 单顺反子 mRNA，有 5 帽子、3 poly（A）尾、编码区和非编码 区 核蛋白体的组成 三种 rRNA（16S、5S、23S） 和 57 种蛋白质 四种 rRNA（18S、5S、5.8S、28S） 和 82 种蛋白质 与转录的关系 转录和翻译都在胞质中， 同步进行 转录在细胞核，翻译在细胞质， 不同步进行 起始氨基酰 tRNA fMet-tRNAfMetMet-tRNAiMet 起始因子三种（IF-1、IF-2、IF-3） 10 种（eIF-1、2、2B、3、4A、 4B、4E、4G、5、6） 翻译起始复合 物形成时各成 份的结合顺序 mRNA 先于 fMet-tRNAfMet 结合小亚基 mRNA 后于 Met-tRNAiMet 结合小亚基 mRNA 与小 亚 基结合的机制 S-D 序列/16S- rRNA（RNA-RNA）、 rpS-1 辨认序列/rpS-1（RNA-蛋白质） 涉及多种蛋白因子形成的复合物（如 帽子结合蛋白复合物eIF-4F 复合 物，包括 4A、4E、4G 各组分） 起 始 能量消耗的 种类 GTPATP 和 GTP 种类EF-T（TU） EF- T（T S） EF-GeEF1-eEF1-eEF-2 延 长 延长因子 功能 促进氨基 酰-tRNA 进入 A 位， 结合并分 解 GTP 调节亚基 有转位 酶活性， 促进转 位反应 促进氨基酰 -tRNA 进入 A 位，结合 并分解 GTP；相当 于 EF- T（TU ） 调节亚 基；相 当 于 EF-T （TS） 有转位酶 活性，促进 转位反应； 相当于 EF-G 种类RF-1RF-2RF-3eRF 终 止 释放因子 功能 识别 UAA、 UAG，诱 导转肽酶 变为酯酶 识别 UAA、 UGA，诱 导转肽酶 变为酯酶 介导 RF-1 与 RF-2 的 作用；有 GTP 酶 活性 识别 UAA、UAG、UGA；诱导转肽 酶变为酯酶；有 GTP 酶活性 翻译后加工修饰简单，无蛋白质的靶向运输复杂，有蛋白质的靶向运输 不同点 卸载 tRNA 排出方式 进入 E 位然后排出直接从 P 位脱落（核蛋白体无 E 位） 5为什么嘌呤霉素可抑制蛋白质的生物合成? 17 答：嘌呤霉素结构与酪氨酰-tRNA 相似，在翻译中可取代某些氨基酰-tRNA 而进入核糖体的 A 位，但延长中的肽酰-嘌呤霉素容易从核糖体脱落，中断 肽链合成。 6干扰素干扰蛋白质生物合成的机制是什么? 答：干扰素是真核细胞感染病毒后分泌的一类具有抗病毒作用的蛋白质， 可抑制病毒的繁殖。机制是：（1）干扰素在某些病毒 dsRNA 存在下，诱 导特异蛋白激酶活化，此活化的蛋白激酶使真核 eIF-2 磷酸化而失活，从而 抑制病毒蛋白质合成。 （2）与 dsRNA 共同活化特殊的 2-5寡聚腺苷酸合成 酶，以 ATP 为原料合成 2-5寡聚腺苷酸（2-5A） ，2-5A 可活化 RNaseL， 后者使病毒 mRNA 发生降解从而阻断病毒蛋白质合成。 7原核生物 mRNA 在核糖体小亚基上如何准确定位? 答：原核生物 mRNA 在核糖体小亚基上准确定位结合涉及两种机制： （1）在各种 mRNA 起始 AUG 密码上游约 8-13 个核苷酸部位，存在一段 由 4-9 个核苷酸组成的一致序列，富含嘌呤碱基，如-AGGAGG-，称为 S-D 序列，又称核糖体结合位点。此与原核生物核糖体小亚基 16S-rRNA3 端富 含嘧啶的短序列，如-UCCUCC-可配对结合，以促使 mRNA 与小亚基结合。 （2）mRNA 序列上紧接 S-D 序列后的小段核苷酸序列，可被核糖体小亚 基蛋白 rpS-1 识别并结合。通过以上 RNA-RNA、RNA-蛋白质相互作用， mRNA 序列上的起始 AUG 即可在核糖体小亚基上准确定位而形成复合体。 8简述抗生素与毒素的种类及其作用机制。 答：（1）抗生素：是一类由某些真菌、细菌等微生物产生的药物，有抑制 其它微生物生长或杀死其它微生物的能力，对宿主无毒性的抗生素可用于 预防和治疗人、动物和植物的感染性疾病。包括影响翻译起始的抗生素和 影响翻译延长的抗生素（如干扰进位的抗生素、引起读码错误的抗生素、 影响肽键形成的抗生素、影响转位的抗生素） 。 作用机制： 抗生素作用位点作用原理应用 伊短菌素 原核、真核核蛋白体小亚 基 阻碍翻译起始复合物的形成抗肿瘤药 四环素、土霉素原核核蛋白体小亚基抑制氨基酰-tRNA 与小亚基结合抗菌药 链霉素、新霉素、 巴龙霉素 原核核蛋白体小亚基改变构象引起读码错误、抑制起始抗菌药 18 氯霉素、林可霉素、 红霉素 原核核蛋白体大亚基抑制转肽酶、阻断肽链延长抗菌药 嘌呤霉素原核、真核核蛋白体使肽酰基转移到它的氨基上后脱落抗肿瘤药 放线菌酮真核核蛋白体大亚基抑制转肽酶、阻断肽链延长医学研究 夫西地酸、细球菌 素 EF-G抑制 EF-G、阻止转位抗菌药 大观霉素原核核蛋白体小亚基阻止转位抗菌药 （2）毒素：包括白喉毒素和蓖麻蛋白。 作用机制：白喉毒素作为一种修饰酶，可使 eEF-2 发生 ADP 糖基化共价修 饰，生成 eEF-2 腺苷二磷酸核糖衍生物，使 eEF-2 失活。蓖麻蛋白可作用 于真核生物核糖体大亚基的 28S rRNA，催化其中特异腺苷酸发生脱嘌呤基 反应，使 28S rRNA 降解，使核糖体大亚基失活。 9简述各种 RNA 在蛋白质生物合成中的功能。 答：mRNA 是蛋白质生物合成的直接模板，以三联体密码的方式将遗传信 息从核酸传递给蛋白质，转变为蛋白质一级结构信息。tRNA 是氨基酸的运 载工具，以氨基酰-tRNA 的形式将底物氨基酸搬运至核糖体上生成肽链。 rRNA 与核内蛋白质结合组成核糖体，作为蛋白质生物合成的场所。 10试述蛋白质生物合成过程的忠