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蛋白质代谢 翻译以mRNA为直接模板，tRNA为氨基酸运载体，核蛋白体为装配场所，共同协调完成蛋白质生物合成的过程。也就是把mRNA的碱基排列顺序转译成多肽链中氨基酸的排列顺序。 三大进展使蛋白质合成的主要过程得到认识蛋白质合成的部位核糖体；氨基酸被氨酰tRNA激活；遗传密码子。1遗传密码 密码子是指编码一个特定氨基酸的三联体核苷酸。 编码连续氨基酸的密码子中没有标点。 起始密码子：AUG 终止密码子：UAA，UAG，UGA 阅读框和可读框阅读框就是一个在DNA或RNA中的相邻但不重叠的三联体结构。序列中的第一个特定的密码子决定阅读框。在一条单链中有3中可能的阅读框。在50或更多的密码子中没有终止密码子的阅读框，称为可读框。 遗传密码的特性连续性；读码不重叠性；通用性；简并性；摆动性。 简并性：每一个氨基酸可能有一个以上的密码子；（甲硫氨酸和色氨酸只有一个密码子） 摆动性：大多数密码子的第三个碱基与其反密码子的相应配对比较松，使一些tRNA能识别多个密码子意义：密码子和反密码子相互作用平衡了准确性和速度的需要。 密码子的特性无标点符号；读码不重复；一定的防突变功能。 碱基丢失后续氨基酸全改变 一个碱基突变一个氨基酸改变 密码子第三个碱基改变氨基酸可能不变（简并性，摆动性） 阅读框移动和RNA编辑 一些mRNA在翻译前就被编辑。 在一些病毒DNA中发现不同阅读框中的重复基因2.蛋白质合成 蛋白质合成发生在核糖体中 核糖体是一个复杂的超分子机器。 细菌的核糖体含有65的rRNA和35蛋白质，两个亚基分别为30S和50S，形成的完整核糖体为70S。 细菌核糖体中的蛋白质既可以作为酶，也可以作为结构的组成部分。 tRNA在将核酸转化为蛋白质的过程中起翻译者的作用 tRNA具有特殊的结构特征，分子相对较小，它的单链可以折叠形成精确的三级结构 细胞中对应于每一个氨基酸的tRNA至少有一种；至少需要32种tRNA去识别所有的氨基酸密码子，但是有些细胞会需要32种以上的tRNA去识别所有的密码子。 tRNA在5端有一个鸟苷酸残基，所有tRNA的3端都具有CCA序列。在二级结构中，所有的tRNA都是通过氢键结合而形成具有4个臂的三叶草形结构；长一些的tRNA分子会形成一个额外环。在三级结构中，tRNA分子形成倒L型的空间构象。 tRNA中氨基酸臂能携带特定的氨基酸，反密码子臂包含反密码子。蛋白质合成过程第一步：氨基酸活化 多肽合成需要满足两个基本要求：1 氨基酸的每一个羧基必须活化以促进肽键的形成2 每一个新的氨基酸必须与mRNA上编码它的信息联系起来。 氨酰-tRNA合成酶使正确的氨基酸与tRNA连接，形成氨酰tRNA，反应消耗ATP，氨酰-tRNA合成酶需要Mg2激活。 每种氨基酸只由一个专一的氨酰-tRNA合成酶催化；形成氨酰AMP中间体。 氨酰-tRNA合成酶的校对作用 tRNA的氨酰化作用包括：1 活化氨基酸以形成肽键2 将氨基酸接在合适的tRNA上以保证氨基酸能被准确的放置于一个增长肽链末端。结合到tRNA上的氨基酸的身份在核糖体不被检查，所以两者的正确连接对于蛋白质的合成的精确性十分关键。 氨酰-tRNA合成酶的校对作用：1. 过滤氨基酸与酶的初始接合以及它被活化为氨酰-AMP；2. 过滤不正确的氨酰-AMP产物与酶的另一个活化部位结合;3. 水解氨酰-AMP上的氨基酸与tRNA形成的错误的酯键。 第二遗传密码 一种氨酰-tRNA不仅必须对一种氨基酸具有专一性，而且必须同时对某些tRNA具有专一性。氨酰-tRNA与tRNA的相互作用称为第二遗传密码。第二步:起始 mRNA与核糖体小亚基及起始氨酰-tRNA结合，然后结合大亚基，起始氨酰-tRNA与密码子AUG配对，需要起始因子催化和ATP供能。 问题一：甲硫氨酸如何识别起始密码AUG和中间密码AUG? 甲硫氨酸的载体是两种不同的tRNA。 在原核生物中起始的是甲基化的甲硫氨酸，tRNAfMet识别起始密码，起始氨基酸残基为N-甲酰甲硫氨酸（fMet），与tRNA形成fMet-tRNAfMet；tRNAMet识别中间的甲硫氨酸。 在真核细胞中，由胞浆核糖体合成的所有多肽都始于一个甲硫氨酸残基，但又有一个与mRNA内部AUG密码子的tRNAMet不同的专一起始tRNA. 由线粒体和叶绿体合成的多肽均始于fMet。 甲硫氨酸与tRNA结合，然后转甲酰酶转移一个甲基到蛋氨酸残基的氨端。 问题二：AUG密码子如何识别作为起始的N甲酰甲硫氨酸和内部的甲硫氨酸残基？ 起始的AUG由mRNA上的SD序列引导至起始5AUG的正确位置。 细菌核糖体有3个结合氨酰-tRNA的部位：氨酰位（A），肽位（P）和退出位（E）。 fMet-tRNAfMet是唯一的第一个结合到P位上的氨酰tRNA。第三步：延伸 新生多肽链通过氨基酸相继共价连接而延伸。氨基酸由tRNA携带到核糖体并准确定位。需要延伸因子和GTP。肽键的形成在延伸阶段。1. 新进的氨酰TRNA与A位点连接；2. 肽键形成；3. 移位，反密码子转移位点到P。 核糖体上的校正检测在延长的第一阶段密码子与反密码子是否准确地配对。第四步：终止和释放： 多肽链合成的完成由mRNA上的终止密码子提供信号。随后新合成的多肽链依靠释放因子的从核糖体上释放。 多肽链合成的终止需要一个特殊的信号（终止密码子和释放因子RF）。 步骤：1. 氨酰-tRNA的末端键水解；2. 从P位释放游离的多肽和最后的tRNA；3. 70S核糖体分解成30S和50S亚基，准备开始新的合成循环。 多聚核糖体的快速同步合成单一的遗传信息。 在细菌中，转录和翻译是紧密偶联的。 在真核细胞中，新转录的mRNA在被翻译之前必须先转移出核第五步：折叠和翻译后加工： 新合成的多肽链必须折叠成其正确的三维构象，经历翻译后加工使之具有活性。氨基末端和羧基末端的修饰，例如，从末端移除甲酰基、氨基末端甲硫氨酸残基等；信号序列的切除；对单个氨基酸的修饰：加上酰基，磷酸化，甲基化，羧化，或添加其它基团。糖基化修饰：共价连接糖蛋白的糖基侧链；异戊二烯集团的添加，如Ras蛋白，G蛋白；添加辅基，如在细胞色素C上添加亚铁血红素；蛋白酶的加工，使之有活性；二硫键的形成。 蛋白质合成的阻遏剂： 四环素：阻断A位点、抑制氨酰tRNA的结合。 氯酶素：阻断细菌核糖体中肽基的转位。 链霉素：低浓度造成遗传密码的错读，高浓度抑制起始。3.蛋白质定向运送与降解（非重点） 蛋白质在细胞内的去向或称定位。糖基化起了重要作用。 蛋白质中的细胞内目的地线粒体，叶绿体或细胞核。 溶酶体蛋白，膜蛋白，或者分泌蛋白的运输 胞浆蛋白质的运输 许多真核细胞蛋白质的翻译后修饰开始于内质网溶酶体蛋白，膜蛋白，或者分泌蛋白中的信号序列包含1336个氨基酸残基不等 信号序列的特征1 约含1015个疏水氨基酸残基2 有一个或多个带正电的残基，通常在疏水序列之前的氨基末端附近3 在羧基末端有一短的极性氨基酸序列，有其是在离切割位点最近处有短侧链氨基酸残基（特别是丙氨酸）糖基化在蛋白质定向转运中起关键作用很多蛋白质都在内质网中被糖基化，通常以天冬氨酸残基与寡糖连接。在高尔基体中，O连接的寡糖被加到N连接的寡糖上并进一步修饰指定分泌到胞外的蛋白质和定向转运至质膜或溶酶体的蛋白质的分别输送过程必须以其结构而不是以在内质网腔内已除去的信号序列为依据的蛋白质通过类似途径定向转运至线粒体和叶绿体导向线粒体和叶绿体的蛋白质前体在其氨基末端含有能与细胞质伴侣蛋白结合的信号序列。蛋白质前体被转移至位于靶细胞器外侧的受体，接着被转移给横跨靶细胞器内膜和外膜的蛋白通道。在细胞器内侧，蛋白质前体的信号序列被除去，成熟蛋白质重新进行折叠。介导细胞核转运的信号序列没有被断裂细胞核和细胞质之间的分子交联需要通过核孔进行大分子转移。RNA向外运输至细胞质在细胞质核糖体内合成的核糖体蛋白质输入细胞核，并在核内组成60S和40S核糖体亚基，形成的亚基再向外输回细胞质。各种细胞核蛋白质在细胞质内合成并输入核糖体。为了使得核输入能重复进行，引导蛋白质进入细胞核的信号序列（NLS）没被除去。这一个NLS可以定位在细胞核蛋白质一级结构的几乎任何位置，但不能出现在氨基末端。细菌也利用信号序列定向转运蛋白质细菌能定向转运蛋白质质内膜，外膜，膜的间隙或胞外介质。细菌利用蛋白质氨基末端的信号序列进行定向转运与真核蛋白被定向转运至内质网，线粒体，叶绿体的情况十分相似。细胞通过受体介导的胞吞作用