分子生物学蛋白质合成Convertor

1、Chapter 9Protein synthesis第二部分 从基因到蛋白质 中心法则说明，一旦“信息”被转化成蛋白质的形式，它就不能再传递出来。信息可以从核酸传递到核酸，或从核酸传递到蛋白质，但不能从蛋白质传递到蛋白质或核酸。在这里信息指的是核酸中精确的碱基排列顺序或蛋白质中氨基酸残基的顺序。Francis Crick， 1958 第七章 信使RNA 中心法则详细说明了分子生物学的变化表：基因以核酸序列的形式而被永久保存，以蛋白质形式而表达发挥其作用。遗传信息的遗传及其从一种形式向另一种形式的转化包括三个过程：l      

2、;   信息通过复制而永久保存；双链核酸复制后产生相同的复制品。信息的表达过程可分为两个阶段。l         转录产生与双链DNA中一条链碱基顺序相同的一个单链RNA。通过转录可产生若干类不同的RNA，其中与蛋白质合成有关的可分为三类： 信使 RNA（mRNA） 转移RNA（tRNA） 核糖体RNA（rRNA）l         翻译将RNA的核苷酸顺序转化为相应蛋白质的氨基酸顺序。一个mRNA被翻译成一个蛋白质

3、序列； tRNA和rRNA；为蛋白质的合成提供其它成分。一个mRNA不会被全部翻译出来，但每个mRNA至少包含一个含有编码蛋白质序列的遗传密码的密码区。密码区中每个核苷酸三联体（密码子）代表一个氨基酸。 遗传密码必定存在这一概念是与翻译过程必定包含一个从DNA中分离出来的模板这一想法共同发展的。（真核生物的细胞中核内遗传物质与胞质中蛋白质的合成位点是分离的，因此DNA本身显然不能被翻译为蛋白质，必须有一种媒介物将信息从一处带到另一处。）“信使RNA”这个名称恰好反映了它的作用。它产生于真核生物细胞中DNA的转录，随后被输送到胞质中翻译为蛋白质。我们可以这样认为，真核细胞在核中保留了碱基序列的“

4、主组”，同时在胞质中有一个将被表达的以m RNA形式存在的碱基序列副本，即“工作组”。当然，细菌中的转录和翻译过程在同一处进行。 Coding region编码区 is a part of the gene that represents a protein sequence.Coding strand 编码链of DNA has the same sequence as mRNA.template strand模板链 of double-stranded DNA is the one that is used to specify the sequence of a complementar

5、y single strand of RNA. (The non-template strand is identical in sequence to the RNA product.)Transcription 转录is synthesis of RNA on a DNA template.Translation 翻译is synthesis of protein on the mRNA template.Introduction编码区指的是基因上能代表蛋白序列的那部分。DNA的编码链与mRNA的序列是一样的。双链DNA的模板链是指用于确定互补单链RNA的那条链（非模板链与RNA产物的序列

6、相同）。转录是指以DNA为模板合成RNA。翻译是指以RNA为模板合成蛋白质。Transcription generates an RNA which is complementary to the DNA template strand and has the same sequence as the DNA coding strand. Translation reads each triplet of bases into one amino acid. Three turns of the DNA double helix contain 30 bp, which cide for 10

7、 amino acids.DNA双链中只有一条链用于转录mRNA，如图将DNA的编码链称为正义链，另一条模板链是反义链。图5.1 转录产生一条与DNA模板链互补的RNA，它的序列与编码链一致。翻译是将每个三联密码子碱基对译成一个氨基酸。三个回合的DNA双螺旋包含30个碱基，能编码10个氨基酸。Only one strand of a DNA duplex is transcribed into a messenger RNA. We distinguish the two strands of DNA as depicted in Figure 5.1:F7.1 转录形成了一条与模板DNA互补

8、的mRNA，和编码链有相同的序列，每一个碱基三联子密码成为一个氨基酸，三个螺旋包含30个碱基可编码10个氨基酸。 双链DNA中只有一条链被转录成信使RNA。我们可按图71所述区别DNA的两条链：l         通过碱基互补配对指导mRNA合成的DNA链称模板链或反有意义链（以后我们可以看到“反有意义”是用来描述与mRNA互补的DNA 或RNA序列的普遍说法）。l         另一条DNA链具有与mRNA相同的碱基排列顺序（除在D

9、NA中以T代替U外），被称为密码或有意义链。图72从中心法则的观点阐明了复制、转录和翻译的作用。F7.2 中心法则确定了在核酸中遗传信息可以被永久保存或转换，但转换成蛋白质的信息是不可逆的。l         核酸的复制保存牵涉作为遗传物质的DNA或RNA（见图6.25）。细胞只用DNA。一些病毒用RNA，病毒RNA的复制在被感染的细胞中进行。 细胞遗传信息的表达通常是单向的。DNA的转录产生仅能用于进一步生成蛋白质序列的RNA分子，在一般情况下他们不能被作为遗传信息的回收使用。RNA翻译成蛋白质的过程总是不可逆的

10、。从DNA 到 RNA单向转化这一限制并不是绝对的。基因组由单链RNA分子构成的逆转录病毒可以突破这一限制。在感染细胞的循环过程中，RNA通过逆转录转化为单链DNA，随后此DNA被转化为双链DNA。这个双链DNA成为细胞基因组中的一部分，并象基因组中其它基因一样遗传。这样，逆转录过程就使RNA序列作为遗传信息被回收使用了。RNA的复制及逆转录建立了一个普遍性的理论，即以两类核酸序列中任一类形式表达的信息可以转化为另一类。在一般情况下，细胞遗传信息的表达拉DNA复制、转录、翻译科程序进行。投在一些较少见的情况下（可能由RNA病毒引起），细胞中以RNA形式存在在信息被回收并插入基因组。虽然逆转录在

11、细胞的正常活动中不起作用，但在我们考虑基因组的进化时这一机制却具有潜在的重要性。（我们将在第十九章详细讨论这一问题）。 Aminoacyl氨酰-tRNA is transfer RNA carrying an amino acid; the covalent 共价linkage is between the NH2 group of the amino acid and either the 3- or 2-OH group of the terminal base of the tRNA.Aminoacyl-tRNA synthetases are enzymes responsible f

12、or covalently linking amino acids to the 2- or 3-OH position of tRNA.Anticodon反密码子 is a trinucleotide三核苷酸sequence in tRNA which is complementary to the codon in mRNA and enables the tRNA to place the appropriate amino acid in response to the codon.Loop 环is a single-stranded region of a hairpin发夹 in

13、RNA (or single-stranded DNA); corresponds to the sequence between inverted repeats 反向重复in duplex DNA.Stem is the base-paired segment of a hairpin.Transfer RNA is the adapter氨酰tRNA是携带一个氨基酸的转运RNA；共价连接存在与氨基酸的NH2基团与tRNA末端碱基的3或2OH基团。氨酰tRNA合成酶是催化将氨基酸连接到3或2OH基团的酶。反密码子是存在于tRNA与mRNA密码子互补的三联核苷酸序列。它能使tRNA将正确的氨

14、基酸定位到密码子上。Loop环是指RNA（或单链DNA）上发荚末端的一段单链区。Stem指的是与发荚碱基配对的片段。A tRNA has the dual properties of an adaptor that recognizes both the amino acid and codon. The adenosine腺苷at 3 end is covalently linked to an amino acid. The anticodon base pairs with the codon on mRNA.所有的tRNAs都有相同的二级和三级结构。 tRNAs的二级结构可以用三叶草的

15、结构来形容，如图5.2所示，其中互补的碱基对形成了单链Loop的茎。 Stem-loop 结构称为tRNA的臂，它们的序列（包括非正常的碱基）都是在多聚核苷酸链合成后由4种标准碱基经过修饰而产生的。图5.2 tRNA具有二元的特性的转接器，它能同时识别氨基酸和密码子。3的腺嘌呤以共价的方式与氨基酸连接。反密码子与mRNA上的密码子配对。 All tRNAs have common secondary and tertiary structures. The tRNA secondary structure can be written in the form of a cloverleaf,

16、illustrated in Figure 5.2, in which complementary base pairing forms stems for single-stranded loops. The stem-loop structures are called the arms of tRNA. Their sequences include "unusual" bases that are generated by modification of the 4 standard bases after synthesis of the polynucleoti

17、de chain (for review see 42).转移RNA是转接分子（适配器）信使RNA可以通过由负责翻译过程的装置区别开来，在一无细胞系统体外合成蛋白质。这种系统可使用细胞提取物，破坏细胞并将混合物离心，除去细胞壁、膜的残片及核（对真核细胞而言）即可。在提供适当的能源及前体后，这种“上清液”（或从中纯化得到的成分）能翻译加入其中的mRNA。而且，从一类细胞中得到的蛋白质合成可翻译另一类细胞中的mRNA，由此证明这一过程是具有普遍性的。MRNA上每个核苷酸三联体代表一个氨基酸。三朕核苷酸与氨基酸结构上的不一致性提出了每个密码子如何与它特定的氨基酸相对应的问题。在遗传密码的正确形式被发

18、现之前，Crick就指出在翻译过程中可能存在一种作为媒介物的“接合器”分子。这种转接分子就是转移RNA（tRNA），一种多核昔酸链长仅为7585个碱基的小分子。 tRNA有两个重要性质：l         一个tRNA分子仅代表一个氨基酸，二者通过共价键相连接。l         一个tRNA包含一个称为反密码子的三联核苷酸序列，与编码此tRNA携带的氨基酸的密码子互补。反密码子使tRNA可通过碱基互补配对识别密码子。所有tRNA有着某

19、些共同特征，其中包括他们的二级和三级结构。tRNA包含一些“异常”碱基，这些碱基是在多核苷酸链合成后通过对四种标准碱基的修饰得到的。如图73所示，tRNA的二级结构可写成三叶草形，单链部分形成环状，互补的碱基对则形成干。这种干环结构称为tRNA的臂。F7.3 tRNA具有既能识别氨基酸又能识别密码子的双重属性。3端腺苷酸可以共价连接氨基酸。反密码子与mRNA上的密码子配对。The tRNA cloverleaf三叶草结构has invariant不变的 and semi-invariant bases, and a conserved 保守的set of base pairing intera

20、ctions.如图5.3示详细的三叶草结构。其中四个主要的臂是根据它们的结构和功能来命名的。图5.3 tRNA三叶草包含有不变和半可变的碱基以及一套配对相互作用的保守碱基。 The construction of the cloverleaf is illustrated in more detail in Figure 5.3. The four major arms are named for their structure or function: F7.4 tRNA三叶草结构有不变的和可变的碱基和与反应配对的一套保守碱基。三叶草形结构如图74所示。其中四个主要的臂以他们的结构或功能命名

21、如下：l         受体臂有一个碱基配对的干部，干部末端有一不成对序列，其自由的2或3OH基团可与一个氨基酸连接。l         TC臂是以臂中的 TC三联体序列命名的。（ 代表拟尿嘧啶，是一种修饰过的碱基。）l         在反密码臂环的中心部位有反密码三联体。l      

22、0;  D臂因含有二H氢尿嘧啶而得名。（tRNA中另一种修饰过的碱基）。TRNA的编号体系显示了其结构的某种不变性。在最常见的含76个碱基的tRNA结构中碱基按5到3的顺序编号。TRNA分子的长度范围约为74到95个碱基。这种长度上的变化是由两个臂上的结构不同引起的。夜D臂的环中碱基数的变化可达四个。这些相对于常见结构的额外核昔酸可表减匆 171（位于1718之间）和20： 1、20： 2（位于 20、21之间，但在最小的D环结构中，残基17与以上三个残基全部缺失。tRNA中碱基数变化最大的部位是位于TC与反密码臂之间的额外臂。根据额外臂的性质，tRNA可分为两类。第一类tRNA有一

23、个仅含3至5个碱基的小额外臂，约75tRNA属于此类。第二类tRNA有长的额外臂可能是此tRNA中最长的一臂包含13至21个碱基，其中约有5个在干部配对。这些附加的碱基编号从 47： l至 47： 18。额外臂的功能上的意义还不清楚。 与图 74所示相应，维持 tRNA二级结构的碱基对实际上较少变化。在给定的tRNA中，大多数碱基接A· U和 G· C的规则配对，但偶然会出 G· U。G·或A·配对的情况。这些附加的碱基对类型与规则的碱基对相比较不稳定。但仍可支承RNA双螺旋结构的形成。比较tRNA序列，会发现某些位置上的碱甚是不可变的（或保守

24、的）；这种位置上通常有一个特殊的碱基，这些在图74的序列中已经指明。实际上，在大量tRNA的排序中，那些看似完全不可变的位置偶尔会出现例外。因此在实践上说某位置不可变是指在多于9095的tRNA中此位置上有特定碱基。有时这种例外是个别的，有时则成群出现以表现一特殊细胞的某种特性。某些位置被称为半恒定的（或半保守的），因为这些位置上只限一类碱基（膘呤或嘧啶）这一类中两种碱基均可在这种位置上存在。 Transfer RNA folds into a compact L-shaped tertiary structure 三级结构with the amino acid at one end and

25、the anticodon at the other end.二级结构中的双螺旋茎的碱基对在三级结构中可以保持，但它们在三维空间结构空间上的排布会使双链螺旋彼此见产生正确的角度，如图5.4。 acceptor stem 和TC stem 形成带有一个沟的连续双螺旋，而D stem 和anticodon stem 也形成另一个连续双螺旋，也存在一个沟。在双螺旋中间某会存在一个转折使双螺旋呈L形，这个转折包含TC loop 和D loop 。因此氨基酸滞留于L-shape一个臂的末端，并且anticodon loop 形成另一端。图5.4 转运RNA折叠成一个紧密的L-shape三维结构。其一端为

26、氨基酸，另一端为反密码子。The base paired double-helical stems of the secondary structure are maintained in the tertiary structure, but their arrangement in three dimensions essentially creates two double helices at right angles to each other, as illustrated in Figure 5.4. The acceptor stem and the TC stem form

27、one continuous double helix with a single gap; the D stem and anticodon stem form another continuous double helix, also with a gap. The region between the double helices, where the turn in the L-shape is made, contains the TC loop and the D loop. So the amino acid resides at the extremity of one arm

28、 of the L-shape, and the anticodon loop forms the other end.当一个tRNA载上与其反密码子相应的氨基酸后，它就被称为氨酰tRNA。氨基酸的氨基与tRNA3端碱基核糖上的2或3羟基形成一个酯键将二者连接起来。（碱基常为腺膘呤）。每种氨基酸至少有一种tRNA与之相对应（通常更多）。TRNA可用相应氨基酸H个字母的缩写做上标来命令。例如，tRNAAla装载丙氨酸的Trna。如果有一种以上tRNA对应同一种氨某酸，可用下标的数字区分它们。两个代表酪氨酸的tRNA可表示为tRNATyr1和tRNATyr2。一个携带氨基酸的tRNA即一个氨酰tR

29、NA一用一个代表此氨基酸的前缀来表示。Ala-tRAN就是携带了相应氨基酸的 tRNA。每个t RNA的二级结构都折叠成一个致密的L形三级结构，连接氨基酸的3端远离与mRNA相连的反密码于。为用x光衍射晶体分析法确定其三级结构，需要得到tRNA晶体。对若干种tRNA的分析已经完成，他们结构上的相似性指出所有tRNA采用了一种共同的三级结构，尽管每种tRNA会有属于自身的变化。在三级结构中，二级结构的碱基配对的双螺旋干部被保留了下来，但他们的三维结构基本上是两个成适当角度的双螺旋，如图75所示。受体干与TC于形成一个有一条沟的连续双螺旋；D干与反密码干也组成一个有沟的连续双螺旋。双螺旋之间的区域

30、，即L形的转弯处，包含TC环及D环。L形一臂末端的氨基酸残基与反密码环形成了另一端。A space-filling model shows that tRNA tertiary structure is compact紧密的. The two views of tRNA are rotated by 90o. Photograph kindly provided by S. H. Kim.如图5.5是酵母tRNAPhe结构的分子模型。从上面看相当于图5.4的底部，这种区别于其它tRNAs的现象虽然顺应了关于所有的tRNAs都具有相似的外形的定理，但它也说明有可能存在彼此间识别上的一些区别。比如

31、，tRNAAsp的两个轴之间的角度稍有些大，因此分子也稍显更开放的构象。 图5.5 空间充盈的模型显示tRNAPhe三维结构很紧密。两张图象中RNA折叠成90度。顶部图象对应了F7.5中的底部框格。A molecular model of the structure of yeast tRNAPhe is shown in Figure 5.5. The top view corresponds with the bottom panel in Figure 5.4. Differences in the structure are found in other tRNAs, thus acc

32、ommodating the dilemma that all tRNAs must have a similar shape, yet it must be possible to recognize differences between them. For example, in tRNAAsp, the angle between the two axes is slightly greater, so the molecule has a slightly more open conformation.三级结构由氢键产生，通常涉及二级结构中未成对的碱基。四叶前情形结构中的键称为二级氢

33、键，三级结构中附加的键称为三级氢键。许多不可变的和半不可变的碱基与三级氢键有关，这就解释了他们的保守性并指出三级结构的普遍形式对所有tRNA是通用的。并不是这些相互作用中每一个都具有普遍性，但他们可能指明了一个建立tRNA结构的普遍模型。酵母tRNA结构的分子模型如图76所示。其它tRNA的结构有不同点，这就是提出一个两难问题，一方面所有tRNA必须具有相似的形状，另一方面必须设法识别他们之间的不同。例如，tRNA中两轴间夹角稍大，分子就具有一个较开放的构象。通过X光衍射晶体分析法显影的结构代表了分子的稳定组织方式。在溶液中或与蛋白质相连时，分子会表现出某种灵活性。在两种情况下tRNA的构象都

34、会发生改变，但我们仍不清楚这些变化与晶体结构间的关系。 TRNA的结构提出了一个关于其功能的普遍结论。具有特殊功能的位点被最大程度地分离。氨基酸尽可能地远离反密码于，这与他们在蛋白质合成中的作用是一致的。（见第八章）tRNA的结构可提供不同位点以适应不同需要，这与蛋白质的活性位点类似。一种特殊的酶氨酰tRNA合成酶催化tRNA的装载过程。至少存在20种氨酰tRNA合成酶，每种可识别一处氨基酸及所有与之相应的tRNA。The meaning of tRNA is determined by its anticodon and not by its amino acid.仅仅由反密码子序列决定氨酰

35、tRNA识别正确的密码子？图5.6是一个测试这个问题的经典实验。还原脱硫作用将cysteinyl-tRNA 的氨基酸转化为丙氨酸，产生一个alanyl-tRNACys。这个tRNA含有一个与密码子UGU对应的反密码子。氨基酸的修饰并不影响反密码子-密码子之间特异的相互作用，因此丙氨酸残基无法取代半胱氨酸进入到蛋白序列中。一旦一个tRNA发生变化，氨基酸就不能特异的扮演其由反密码子决定的后续角色。 图5.6 tRNA的作用是由反密码子决定的而不是由氨基酸决定。Does the anticodon sequence alone allow aminoacyl-tRNA to recognize t

36、he correct codon? A classic experiment to test this question is illustrated in Figure 5.6. Reductive desulfuration converts the amino acid of cysteinyl-tRNA into alanine, generating alanyl-tRNACys. The tRNA has an anticodon that responds to the codon UGU. Modification of the amino acid does not infl

37、uence the specificity of the anticodon-codon interaction, so the alanine residue is incorporated into protein in place of cysteine. Once a tRNA has been charged, the amino acid plays no further role in its specificity, which is determined exclusively by the anticodon (421).反密码子能否独立地使氨酰tRNA识别正确的密码？检验

38、这一问题的实验如图77所示。还原性的脱硫反应将半胱氨酸tRNA中的氨基酸转化为丙氨酸，产生丙氨酰tRNA。此tRNA有与密码子密码子相互作用的特异性，因此丙氨酸残基代替半胱氨酸结合进蛋白质。一但tRNA装载完毕，氨基酸对它的特异性就不再起作用，其特异性完全反密码子决定。 A ribosome consists of two subunits亚基.Messenger RNA is translated by ribosomes 核糖体核糖体是由两个亚基组成的紧密的核糖核蛋白。图5.7显示核糖体与其亚基间的关系。体外实验发现当Mg2+浓度降低的时候两个亚基会分开。大亚基大约是小亚基的两倍大。细菌(

39、70S) 核糖体包含分级沉淀为50S 和30S的两个亚基。真核细胞胞浆核糖体(80S) 的亚基分级沉淀为60S 和 40S。两个亚基只有合在 一起形成完成核糖体才能正常工作，但彼此间在蛋白合成中分担的角色是分开的。 图5.7 一个核糖体包含两个亚基。The ribosome is a compact ribonucleoprotein particle consisting of two subunits. The relationship between a ribosome and its subunits is depicted in Figure 5.7. The two subuni

40、ts dissociate in vitro when the concentration of Mg2+ ions is reduced. In each case, the large subunit is about twice the mass of the small subunit. Bacterial (70S) ribosomes have subunits that sediment at 50S and 30S. The subunits of eukaryotic cytoplasmic (80S) ribosomes sediment at 60S and 40S. T

41、he two subunits work together as part of the complete ribosome, but each undertakes distinct reactions in protein synthesis.信使RNA的翻译在核糖体中进行mRNA到多肽链的翻译过程是由核糖体催化的。习惯上核糖体以其沉淀速度来描述（以斯维德伯格单位测量，较高的S值代表较快的沉淀速度和较大的质量）。细菌核糖体通常沉淀于7OS。高等真核生物细胞胞质中的核糖体较大，通常沉淀于50S。核糖体是包含两个亚基的核糖核蛋白微粒。核糖体与其亚基间的关系如图7.8所示。当Mg2+离子浓度降低

42、时，两个亚基在体外分离。在每个实例中，大亚基质量约是小亚基质量的两倍。细菌核糖体（ 7OS）的两个亚基大致沉淀于50S和 30S。真核细胞胞质核糖体（8OS）的亚基沉淀于约 60S和 40S两个亚基作为完整核糖体的不同部分共同工作，但在蛋白质合成中每个亚基进行不同的反应。F7.8 核糖体由两个亚基组成。一个给定的细胞空间中所有核糖体都是相同的。他们与提供实际密码序列的不同mRNA相连，承担着不同蛋白质的合成任务。 A polyribosome多核糖体consists of an mRNA being translated simultaneously by several ribosomes

43、moving in the direction from 5-3 . Each ribosome has two tRNA molecules, one carrying the nascent amino acid初生氨基酸, the second carrying the next amino acid to be added 添加氨基酸.多聚核糖体中的每个核糖体在经过它们的mRNA序列时均独立的合成一段多肽。因此mRNA包含一系列的运载从5到3端的不断延长的蛋白产物的核糖体，如图5.8。合成中的多肽链有时又称初生蛋白。图5.8 mRNA通过一些核糖体分子按5-3的方向移动实现不间断的翻译

44、，从而组成了多聚核糖体。每个核糖体有两个tRNA分子，一个运载初生蛋白，另一个运载下一贯需要添加的氨基酸。Each ribosome in the polysome independently synthesizes a single polypeptide during its traverse of the messenger sequence. So the mRNA has a series of ribosomes that carry increasing lengths of the protein product, moving from the 5 to the 3 end,

45、 as illustrated in Figure 5.8. A polypeptide chain in the process of synthesis is sometimes called a nascent protein核糖体提供了控制mRNA密码子与tRNA反密码子间识别的环境。蛋白质的合成从密码区的起点开始，解读一系以的做为遗传密码的相邻的三联体，直到密码区的终点。随着核糖体沿mRNA移动，氨基酸沿从N端到C端的方向按次序加合组装成蛋白质。核糖体在密码区的5末端或邻近区与mRNA相接触，在向3末端前进的同时每个三联体被翻译成一个氨基酸。在每一密码处，适当的氨酰tRNA与核糖体相

46、连，将相应氨基酸加入多肽链。在任一给定的时刻，核糖体可容纳与连续的密码子相应的两个氨酰tRNA，使两个相应的氨基酸间可以形成一个肽键。在每一步中，延伸肽链加长一个氨基酸。分离与新合成的蛋白质相连的活性核糖体，可以发现几个核糖体连在一条mRNA上，这样的一个单位可称为多核糖体或多核糖核蛋白体。每个核糖体中3OS的亚基与mRNA相连，50S的亚基则携带着刚合成的蛋白质，tRNA则跨越两个亚基。多核糖中每个核糖体在沿信使序列曲折前进时独立合成一条多肽。这样一条mRNA上就有一系列携带着正在增长蛋白质产物从5端向3端移动的核糖体，如图79所示。合成过程中的一条多肽链有时被称为一个新生蛋白质。F7.9

47、核糖体聚合体由被几个移动的核糖体同时翻译的mRNA组成。每个核糖体有两个tRNA分子，一个携带着最后连接到链上的氨基酸基酸，另一个带着将要连接的氨基酸。大约有3035个新加入延伸多肽链的氨基酸处于核糖体结构环境的保护之中，多肽链中先合成的部分可能全部伸出核糖体并开始自由折叠成特有的构象。于是蛋白质在合成完毕之前已显示出部分成熟的构象。 A ribosome assembles装配 from its subunits on mRNA, translates the nucleotide triplets into protein, and then dissociates 分离from the

48、mRNA.Roughly the most recent 3035 amino acids added to a growing polypeptide chain are protected from the environment by the structure of the ribosome. Probably all of the preceding part of the polypeptide protrudes and is free to start folding into its proper conformation. So proteins can display p

49、arts of the mature conformation even before synthesis has been completed. The animation in Figure 5.9 shows the outline of the movement of a ribosome in synthesizing a single protein. Essentially the mRNA is pulled through the ribosome, and each triplet nucleotide is translated into an amino acid.Pr

50、otein synthesis occurs on polyribosomes. 多核糖体A classic characterization of polysomes is shown in the electron micrograph of Figure 5.10. Globin protein is synthesized by a set of 5 ribosomes attached to each mRNA (pentasomes). The ribosomes appear as squashed spherical objects of 7 nm (70 ?) in diam

51、eter, connected by a thread of mRNA. The ribosomes are located at various positions along the messenger. Those at one end have just started protein synthesis; those at the other end are about to complete production of a polypeptide chain (422).多核糖体的典型特征如图710中的电子显微照片所示。珠蛋白由与每条mRNA上附着的一组5个核糖体合成（五核糖体）。

52、这些核糖体象是被线状mRNA串连起来的扁球状物体。其直径约为 7nrn（70A）。核糖体在mRNA上的位置不断变化。一端的核糖体刚开始合成蛋白质，而另一端的核糖体已经快将多肽链合成完了。F710 蛋白质由多聚核糖体生成。多核糖体的大小是由若干变量决定的。细菌的多核糖体很大，可包含十个同时参与翻译过程的核糖体。多核糖体比较大一方面是由于mRNA的长度（通常可编码几个蛋白质），另一方面是由于核糖体附着mRNA的高效率。真核细胞胞质中的多核糖体多半比细菌中的小。同样，他们的大小也取决于mRNA长度（在真核生物中通常只代表单一的蛋白质）和核糖体附着的特殊频率。一条平均水平上的真核生物mRNA可能同时附

53、着约8个核糖体。 Messenger RNA is translated by ribosomes that cycle through a pool.The cycle of the ribosome is illustrated in Figure 5.11. Ribosomes are drawn from a pool (actually the pool consists of ribosomal subunits), used to translate an mRNA, and then return to the pool for further cycles. The numb

54、er of ribosomes on each mRNA molecule synthesizing a particular protein is not precisely determined, in either bacteria or eukaryotes, but is a matter of statistical fluctuation, determined by the variables of mRNA size and efficiency.核糖体的循环如图711所示。核糖体从库（实际上中是核糖体亚基库）中被取出，用于翻译一条mRNA然后返回库中准备进一步的循环。不论是

55、细菌还是真核生物，合成一种特殊蛋白质的mRNA上的核糖体数还没有精确确定，这是一个由mRNA大小和效率两个变量决定的统计学涨落问题。Considering E. coli in terms of its macromolecular components大分子成分.An overall view of the attention devoted to protein synthesis in the intact bacterium is given in Figure 5.12. The 20,000 or so ribosomes account for a quarter of the

56、cell mass. There are >3000 copies of each tRNA, and altogether, the tRNA molecules outnumber the ribosomes by almost tenfold; most of them are present as aminoacyl-tRNAs, that is, ready to be used at once in protein synthesis. Because of their instability, it is difficult to calculate the number

57、of mRNA molecules, but a reasonable guess would be 1500, in varying states of synthesis and decomposition. There are 600 different types of mRNA in a bacterium. This suggests that there are usually only 23 copies of each mRNA per bacterium. On average, each probably codes for 3 proteins. If there ar

58、e 1850 different soluble proteins, there must on average be >1000 copies of each protein in a bacterium.在完整的细菌中与蛋白质合成有关的物质总列于表71。20,000个左右核糖体占细胞质量的四分之一。每种tRNA有3000个以上的拷贝，从整体上看， tRNA分子约比核糖体多10倍。大部分tRNA以氨酰RNA形式存在，这就是说，他们马上将被用于蛋白质合成。由于mRNA分子有不稳定性，他们的数目很难计算，但据合理推测，在合成与分解状态间变化的分子约有1500个。一个细菌中有约600种不同的

59、mRNA。这就是说一个细菌中每种mRNA通常仅有23个拷贝。平均而言，每种 mRNA可编码了种蛋白质。如果一个细菌中有1850种不同的可溶性蛋白，平均每种蛋白将有 1000个以上的拷贝。F7.12 在细菌中mRNA被转录、翻译、降解是同时的。mRNA is transcribed, translated, and degraded simultaneously 同时in bacteria.细菌中转录与翻译同时进行转录开始后核糖体附着在mRNA的5端开始翻译同时，mRNA沿从5至3的方向迅速降解在37C，mRNA转录速度约为40核苷酸秒。蛋白质合成速度约为15氨基酸秒。转录并翻译180KD蛋白质

60、的5000hp的 mRNA需时 2分钟Figure 5.13 shows that transcription and translation are intimately related in bacteria. Transcription begins when the enzyme RNA polymerase binds to DNA and then moves along making a copy of one strand. As soon as transcription begins, ribosomes attach to the 5 end of the mRNA and sta