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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date生物化学复习资料之DNA的复制生物化学复习资料之DNA的复制、转录、翻译部分生物化学复习资料之DNA的复制、转录、翻译部分DNA的生物合成第一节 DNA的复制一、半保留复制（semi-conservation replication）（一）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。
2、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）特点：子代保留一条亲代链，而不是将它分解。这说明DNA是相对稳定的。双螺旋DNA（或RNA）是所有已知基因的复制形式。二、复制的起点和单位（一）基因组能独立进行复制的单位称为复制子。原核生物是单复制子，真核生物是多复制子。每个复制子有起点。通过测定基因出现的频率可以确定起点位置，距离起点越近的基因出现的频率越高。起点有发动复制的序列，也有
3、决定拷贝数的序列。起点的结构是很保守的。（二）复制终止点：已发现Ecoli的与复制终止有关位点，其中含有23bp的保守序列，由tus蛋白与此位点结合参与复制的终止。真核生物中似乎没有复制终止点。（三）复制多数是双向、对称的，但也有例外。通过放射自显影可以判断复制是双向还是单向：先在低放射性培养基中起始复制，再转移到高放射性培养基中，如是双向复制，其放射自显影图是中间银密度低；单向复制则为一端低。（四）单向复制有一些特殊方式：1.滚动环：噬菌体X174DNA是环状单链分子，复制时先形成双链，再将正链切开，将5连接在细胞膜上，从3延长，滚动合成出新的正链。2. 取代环：线粒体DNA复制时是高度不对
4、称的，一条链先复制，另一条链保持单链而被取代，呈D环形状。这是因为两条链的复制起点不同，另一条链的起点露出才能复制。三、有关的酶（一）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5-35.产物DNA的性质与模板相同（二）大肠杆菌DNA聚合酶1DNA聚合酶I：单链球状蛋白，含锌。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。每秒可聚合10个碱基。切除氨基端5-3外切酶活性后称为Klenow fragment，用于引物标记等。2. DNA聚合酶II：单链，以切口
5、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。全酶共10种亚基，含锌。每秒可聚合1000个碱基。（三）真核生物DNA聚合酶：有a、b、g、五种，性质与大肠杆菌的酶相似，多无外切酶活性。a相当于聚合酶III，用于引发、滞后链合成；b主要起修复作用，位于线粒体，合成前导链，但前50个碱基由a合成。（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。大肠杆菌的连接酶作用于粘末端，T4的还可作用于平末端。四、半不连续复制（se
6、mi-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
7、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。五、解链复制时必需解链，如靠旋转，则大肠杆菌DNA要达到每分钟6000转。其实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。同转录有关。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。六、DNA复制体的结构七、与DNA复制有关的酶和蛋白质
8、因子由30多种，他们在复制叉上形成离散的复合物，彼此配合，进行高度精确的复制，这种结构称为复制体。引物合成酶与另外6种蛋白构成引发体。在DNA复制叉上进行的基本活动包括：（一）双链的解开（二）RNA引物的合成（三）DNA链的延长（四）切除引物，填补缺口，连接相邻的DNA片断（五）切除和修复尿嘧啶和错配碱基。八、真核生物DNA的复制（一）真核生物有核小体结构，复制速度慢，复制叉每分钟移动约10003000碱基对，而细菌约为50千碱基对。真核生物有许多复制起点，复制子只有细菌的几十分之一，所以复制时间在同一数量级（E.coli 4.2Mb，酵母、果蝇40Kb，植物300，蛙200，鼠150Kb）。
9、快速生长的原核生物，其复制起点可连续复制，而真核生物采取多复制起点的方法加速复制。（二）真核生物复制时，核小体打开，组蛋白直接转移到子代前导链上，滞后链用新合成的组蛋白。所以DNA是半保留的，而组蛋白是全保留的。真核生物冈崎片段长度约为200碱基对（E.coli 12Kb），相当于一个核小体的长度。（三）真核生物的增殖周期可分为DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）、DNA合成后期（G2期）和有丝分裂期（M期）等四个时相，间期为分裂期作准备，进行生物大分子和细胞器的倍增。前期合成DNA复制必须的蛋白质和RNA，复制期先复制常染色质DNA，再复制异染色质。然后进入有丝分裂的准备期。前期变
10、动较大。分裂期后，有些细胞进入前期，开始下一个周期；有些失去分裂能力；有些脱离分裂周期，或进行分化，或进入静止期（G0期）。成年动物大部分细胞处于静止期。九、DNA复制的调控复制有复杂的调控机制。有正调节，也有负调节。有顺式作用，即以某DNA序列为调控因子；也有反式作用，即以基因的产物，如蛋白质或RNA为调控因子。原核生物的复制起点与细胞膜相结合，复制与细胞膜有密切关系。真核生物复制从核膜开始，与质膜也密切相关。dnaA浓度决定起始频率。第二节 DNA的修复一、 DNA的损伤（一） 环境作用1. 物理因素 紫外线：形成嘧啶二聚体，使转录终止，复制受阻。 电离辐射：X-射线等，主要通过电离作用造
11、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。2. 化学因素 烷化剂：有活泼烷基，可转移到碱基或磷酸上，如硫酸二甲酯、芥子气等。鸟嘌呤的O6和N7最易烷化，导致错配(GT)或脱落。磷酸三酯不稳定，易断裂。双功能试剂可造成交联。 碱基或核苷类似物：FU、BrdU、6-巯基嘌呤等。可竞争抑制核苷酸合成或掺入核酸导致错配。 亚硝酸盐及亚硝胺：前者造成脱氨，后者氧化后生成烷化剂和自由基。 代谢活化化合物：如苯并笓、黄曲霉毒素等。经混合功能氧化酶催化形成环氧化物，与核酸结合，造成突变。以上物理及化学因素统称诱变剂。3. 生物因素 DNA、RNA肿瘤病毒可插入基因组，引起突变。（二）
12、自发性损伤1. 复制时的碱基错配2. 互变异构：ANH时可形成A=C，GOH时可形成GT三键配对3. 碱基脱氨：C-U，A-I，G-X4. 碱基丢失：大肠杆菌每代丢失一个嘌呤，哺乳动物可达一万个。嘧啶丢失几率只有嘌呤的120。二、 光复活 光复活酶可被可见光（300600纳米，400纳米最有效）激活，分解由于紫外线照射而形成的嘧啶二聚体。此酶广泛存在，但人体只存在于淋巴细胞和皮肤成纤维细胞，且是次要修复方式。三、 切除修复（一） 细胞内有多种特异的核酸内切酶，可识别DNA的损伤部位，在其附近将DNA单链切开，再由外切酶将损伤链切除，由聚合酶以完整链为模板进行修复合成，最后有连接酶封口。（二）
13、碱基脱氨形成的尿嘧啶、黄嘌呤和次黄嘌呤可被专一的N-糖苷酶切除，然后用AP（apurinic/apyrimidinic，缺嘌呤或缺嘧啶）核酸内切酶打开磷酸二酯键，进行切除修复。DNA合成时消耗NADPH合成胸腺嘧啶，可与胞嘧啶脱氨形成的尿嘧啶相区别，提高复制的忠实性。RNA是不修复的，所以采用“廉价”的尿嘧啶。（三） 切除修复不需光照，也称暗修复。大肠杆菌中有UvrABC系统，可切除修复嘧啶二聚体。人体缺乏相应系统则发生“着色性干皮病”，皮肤干燥，有色素沉着，易患皮肤癌。可加入T4内切酶治疗。四、 重组修复 以上修复发生在复制前，称为复制前修复。复制时未修复的损伤部分会留下缺口，通过遗传重组进
14、行修复：从完整的母链上将相应序列移至缺口处，用再合成的序列填补母链的空缺。此过程也叫复制后修复。重组修复中原损伤没有除去，但若干代后可逐渐稀释，消除其影响。所需要的酶包括与重组及修复合成有关的酶，如重组蛋白A、B、C及DNA聚合酶、连接酶等。五、 诱导修复 DNA严重损伤能引起一系列复杂的诱导效应，称为应急反应，包括修复效应、诱变效应、分裂抑制及溶原菌释放噬菌体等。细胞癌变也可能与应急反应有关。应急反应诱导切除和重组修复酶系，还诱导产生缺乏校对功能的DNA聚合酶，加快修复，避免死亡，但提高了变异率。单链DNA诱导重组蛋白A，可水解Lex A蛋白，使一系列基因得到表达，如RecA、UvrABC、
15、SOS修复所需的酶等，产生应急反应。应急反应可作为致癌物的简易检测方法。采用缺乏修复系统、膜透性高的E.coli突变株，并添加鼠肝匀浆液。 六、Ada蛋白 也叫适应性蛋白，可识别甲基化的DNA，将甲基转移到自身的半胱氨酸上，不可逆，故称“自杀修复”。可修复磷酸及鸟苷上的甲基。 七、真核细胞修复特点1. 多聚腺苷酸核糖化：由多聚(ADP-核糖)聚合酶催化，用NAD合成并转移到相应蛋白上。可增加一些修复酶的活性，如连接酶。2. 转录修复偶联：转录时，若模板链损伤，则转录暂停，转录因子TFIIS使聚合酶退回，CSA/CSB及TFIIE召集修复。若DNA双链损伤，则模板链优先修复。 RNA的生物合成第
16、一节 转录一、 定义（一） 转录单位（二） 启动子（promoter）（三） 终止子（terminator）二、 RNA聚合酶（一） 酶的特性：以4种NTP为底物，需模板和镁离子，合成方向也是53，但不需要引物。（二） 酶的分类：1. 噬菌体的RNA聚合酶结构简单，是单链蛋白，功能也简单。2. 细菌则具有复杂的多亚基结构(450Kd)，可识别并转录超过1000个转录单位。3. 真核生物的酶有多种，根据a鹅膏蕈碱(环状8肽，阻断RNA延伸)的抑制作用可分为三类：聚合酶A对它不敏感，分布于核仁，转录核糖体RNA；聚合酶B对低浓度敏感，存在于核质，转录信使RNA；聚合酶C位于核质，对高浓度敏感，转录
17、小分子量RNA，如转运RNA、5SRNA等。各种RNA聚合酶都是由10-15种不同亚基组成的多亚基复合物。4. 线粒体和叶绿体也有RNA聚合酶，结构简单，能合成所有种类RNA。（三） 酶的构成：大肠杆菌的全酶有5个亚基（2），含2个锌。催化形成磷酸二酯键，结合模板，亚基称为起始因子，可使RNA聚合酶稳定地结合到启动子上。称为核心酶。亚基在不同菌种间变动较大，而核心酶比较恒定。酶与不同启动子的结合能力不同，不同启动因子可识别不同的启动子。70识别启动子共有序列，32识别热休克基因，60在氮饥饿时起作用。通过随机移动起作用，不需解链。（四） 模板：以完整双链DNA为模板，其中仅一条链可转录。转录时
18、局部解链，转录后DNA重新形成双螺旋结构，所以DNA是全保留的。三、 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。四、 启动子和转录因子（一） 定义：酶识别、结合、开始转录的一段DNA序列。强启动子2秒钟启动
19、一次转录，弱启动子10分钟一次。（二） 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。（三） 真核生物：复杂，差异较大。1. 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。2. 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。五、 终止子和终止因子（一） 定义（二） 所有原核
20、生物的终止子在终点之前都有一个回文结构，可使酶减慢移动或暂停合成。大肠杆菌有两类终止子：1. 简单终止子，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。（三） 某些因子可使酶越过终止子继续转录，称为通读。常见于某些噬菌体的时序控制，早期基因与晚期基因以终止子相隔，早期基因产生抗终止因子，使发生通读以表达晚期基因。六、 转录的调控（一） 遗传信息的表达有时序调控和适应调控，转录水平的调控是关键环节，因为这是表达的第一步。转录调控主要发生在起始和终止阶段。（二） 操纵子是细
21、菌基因表达和调控的单位，有正调节和负调节因子。阻遏蛋白的作用属于负调控。环腺苷酸通过其受体蛋白（CRP）促进转录，可促进许多诱导酶的合成。操纵子可构成综合性调控网络，如SOS反应等。对终止子也有调控作用，如衰减子。（三） 真核生物不组成操纵子，而是通过激素、生长因子等进行调控。某些DNA序列对转录起增强作用，称为增强子 第二节 转录后加工一、 原核生物（一） 核糖体RNA：大肠杆菌共有7个核糖体RNA的转录单位，每个转录单位由16S、23S、5SRNA和若干转运RNA基因组成。16S和23S之间常由转运RNA隔开。转录产物在RNA酶III的作用下裂解产生核糖体RNA的前体P16和P23，再由相
22、应成熟酶加工切除附加序列。前体加工时还进行甲基化，产生修饰成分，特别是a-甲基核苷。N4,2-O二甲基胞苷(m4Cm)是16S核糖体RNA特有成分。5S核糖体RNA一般无修饰成分。（二） 转运RNA：有60个基因，其加工包括：1. 内切酶在两端切断，大肠杆菌RNA酶P是5成熟酶2. 外切酶从3修剪，除去附加顺序。RNA酶D是3成熟酶3. 3端加上CCAOH，由转运RNA核苷酰转移酶催化，某些转运RNA已有，切除附加序列后即露出。4. 核苷的修饰：修饰成分包括甲基化碱基和假尿苷，修饰酶具有高度特异性。甲基化对碱基和序列都有严格要求，一般以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体。（三） 信使RNA：细菌多数不
23、用加工，转录与翻译是偶联的。也有少数多顺反子信使RNA必须由内切酶切成较小的单位，然后翻译。如核糖体大亚基蛋白与RNA聚合酶的b亚基基因组成混合操纵子，转录后需经RNA酶III切开，各自翻译。因为RNA聚合酶的合成水平低得多，切开有利于各自的翻译调控。较长的RNA会产生高级结构，不利于翻译，切开可改变其结构，从而影响其功能。二、 真核生物（一） 核糖体RNA：基因拷贝数多，在几十到几千之间。基因成簇排列在一起，由RNA聚合酶I转录生成一个较长的前体，哺乳动物为45S。核仁是其转录、加工和装配成核糖体的场所。RNA酶III等核酸内切酶在加工中起重要作用。5SRNA基因也是成簇排列的，由RNA聚合
24、酶III转录，经加工参与构成大亚基。核糖体RNA可被甲基化，主要在核苷2羟基，比原核生物甲基化程度高。多数核糖体RNA没有内含子，有些有内含子但不转录。（二） 转运RNA：由RNA聚合酶III转录， 加工与原核相似，但3端的CCA都是后加的，还有2-O-甲基核糖。（三） 信使RNA：真核生物编码蛋白质的基因以单个基因为转录单位，但有内含子，需切除。信使RNA的原初转录产物是分子量很大的前体，在核内加工时形成大小不等的中间物，称为核内不均一RNA(hnRNA)。其加工过程包括：1. 5端加帽子：在转录的早期或转录终止前已经形成。首先从5端脱去一个磷酸，再与GTP生成5，5三磷酸相连的键，最后以S
25、-腺苷甲硫氨酸进行甲基化，形成帽子结构。帽子结构有多种，起识别和稳定作用。2. 3端加尾：在核内完成。先由RNA酶III在3端切断，再由多聚腺苷酸聚合酶加尾。尾与通过核膜有关，还可防止核酸外切酶降解。3. 内部甲基化：主要是6-甲基腺嘌呤，在hnRNA中已经存在。可能对前体的加工起识别作用。三、 RNA的拼接（一） 转运RNA的拼接：由酶催化，酶识别共同的二级结构，而不是序列。通常内含子插入到靠近反密码子处，与反密码子配对，取代反密码子环。第一步由内切酶切除插入序列，不需ATP；第二步由RNA连接酶连接，需要ATP。（二） 四膜虫核糖体RNA的拼接：某些四膜虫26S核糖体RNA基因中有一个内含
26、子，其拼接只需一价和二价阳离子及鸟苷酸或鸟苷存在即可自发进行。其实质是磷酸酯的转移反应，鸟苷酸起辅助因子的作用，提供游离3羟基。（三） 信使RNA：真核生物编码蛋白质的核基因的内含子属于第二类内含子，左端为GT，右端为AG。先在左端切开，产生的5末端与3端上游形成5,2-磷酸二酯键，构成套索结构。然后内含子右端切开，两个外显子连接起来。通过不同的拼接方式，可形成不同的信使RNA。 第三节RNA的复制一、 噬菌体QbRNA的复制 其RNA是单链，正链，侵入大肠杆菌后立即翻译，产生复制酶的b亚基，与宿主的三个亚基(为核糖体蛋白，、均为肽链延长因子)构成复制酶，进行复制。先以正链为模板合成负链，再根
27、据负链合成正链。合成负链时需要宿主的两个蛋白因子，合成正链则不需要，所以可大量合成。病毒的蛋白质合成受RNA高级结构的调控。二、 病毒RNA复制的主要方式（一） 病毒含正链RNA，先合成复制酶，复制后合成其他蛋白质进行装配。如噬菌体Qb及灰质炎病毒。（二） 病毒含负链和复制酶，先合成正链，再合成病毒蛋白和复制病毒RNA。如狂犬病毒。（三） 病毒含双链RNA和复制酶，如呼肠孤病毒。先复制正链，再翻译成病毒蛋白，最后合成负链，形成双链RNA分子。（四） 致癌RNA病毒：如白血病病毒和肉瘤病毒，先逆转录生成DNA前病毒，再转录、翻译。 第四节 RNA生物合成的抑制剂一、 碱基类似物 有些人工合成的碱
28、基类似物能干扰和抑制核酸的合成。作用方式有以下两类：（一） 作为代谢拮抗物，直接抑制核苷酸生物合成有关酶类。如6-巯基嘌呤进入体内后可转变为巯基嘌呤核苷酸，抑制嘌呤核苷酸的合成。可作为抗癌药物，治疗急性白血病等。此类物质一般需转变为相应的核苷酸才能表现出抑制作用。（二） 进入核酸分子，形成异常RNA或DNA，影响核酸的功能并导致突变。5-氟尿嘧啶类似尿嘧啶，可进入RNA，与腺嘌呤配对或异构成烯醇式与鸟嘌呤配对，使A-T对转变为G-C对。因为正常细胞可将其分解，而癌细胞不能，所以可选择性抑制癌细胞生长。二、 DNA模板功能抑制物（一） 烷化剂：带有活性烷基，能使DNA烷基化。鸟嘌呤烷化后易脱落，
29、双功能烷化剂可造成双链交联，磷酸基烷化可导致DNA链断裂。通常有较大毒性，引起突变或致癌。（二） 放线菌素类：可与DNA形成非共价复合物，抑制其模板功能。包括一些抗癌抗生素。（三） 嵌入染料：含有扁平芳香族发色团，可插入双链DNA相邻碱基对之间。常含丫啶或菲啶环，与碱基大小类似，可在复制时增加一个核苷酸，导致移码突变。如溴乙啶。三、 RNA聚合酶抑制剂（一） 利福霉素：抑制细菌RNA聚合酶活性。（二） 利链菌素：与细菌RNA聚合酶b亚基结合，抑制RNA链的延长。（三） a-鹅膏蕈碱：抑制真核生物RNA聚合酶。 蛋白质的生物合成第一节 概述一、 遗传密码（一） 定义：密码子、遗传密码字典（二）
30、基本特性1. 无标点：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. 一般不重叠：只有少数基因的遗传密码是重叠的。3. 简并性：多数氨基酸有几个不同的密码子，只有色氨酸和甲硫氨酸仅一个密码子。编码相同氨基酸的密码子称为同义密码子。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。4. 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。5. 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。6. 通用性：在各种生物中几
31、乎完全通用，但发现线粒体有所不同，如人线粒体中UGA编码色氨酸。二、 核糖体（一） 结构1. 核糖体RNA：有很多双螺旋区，16S在识别起始位点中起重要作用。2. 核糖体蛋白：多数为纤维状，极少数球状。3. 结构模型：椭圆球状，两亚基结合面上有较大空隙，蛋白质的合成在此进行。大亚基上有两个转运RNA位点：氨酰基位点(A)和肽酰基位点(P)，还有一个水解GTP的位点。两个亚基的接触面上有信使RNA结合位点，核糖体上还有许多蛋白因子结合位点。（二） 多核糖体：由一个信使RNA与一些单个核糖体结合而成，呈念珠状。这样可以同时合成许多肽链，提高了翻译的效率。6个以上的多核糖体具有稳定的结构。 第二节
32、翻译的过程一、 准备（一） 肽链的合成是由氨基端向羧基端进行的，速度很快，大肠杆菌每秒可聚合20个氨基酸。信使RNA是从5向3翻译的。（二） 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。（三） 转运RNA的作用：起接头作用，根据密码子决定氨基酸的去向
33、。转运RNA反密码子的某些突变可抵销一些有害突变，称为校正突变。二、 肽链合成的起始（一） 起始信号：起始密码子是AUG，其上游约10个核苷酸处有一段富含嘌呤的序列，可与16S rRNA的3端互补，与起始有关。（二） 起始复合物的形成：1. 起始氨基酸：是N-甲酰甲硫氨酸，其转运RNA也有所不同，称为tRNAf，与甲硫氨酸结合后被甲酰化酶以甲酰四氢叶酸甲基化，生成fMet-tRNAf。2. 30S起始复合物：信使RNA先与小亚基结合，在起始因子3(IF3)的参与下形成mRNA-30S-IF3复合物，然后在IF1和IF2参与下与fMet-tRNAf和GTP结合，并释放IF3，形成30S起始复合物
34、。3. 30S起始复合物与大亚基结合，水解GTP，释放IF1和IF2，形成70S起始复合物。此时转运RNA占据肽酰位点，空着的氨酰位点可接受另一个转运RNA，为肽链延长作好了准备。三、 肽链的延伸（一） 转运RNA进入氨酰位点：需ATP和两种延伸因子参加。EFTu与GTP结合，再与转运RNA形成复合物，才能与起始复合物结合。然后释放出EFTu-GDP，与EFTs和GTP反应，重新生成EFTu-GTP，参加下一轮反应。EFTu水解GTP前后构象不同，错误的转运RNA会离去，而正确的则与两种状态都有强相互作用。EFTu-GDP离去之前不能形成肽键，它停留的时间越长，错误的转运RNA被排除的几率越大
35、。这是翻译的限速步骤。（二） 肽键的形成：肽酰基转移到氨酰位点，同时形成肽键。需大亚基上的肽酰转移酶和钾离子参加。肽酰位点的转运RNA成为空的。嘌呤霉素的结构与氨酰tRNA类似，可形成肽酰嘌呤霉素，易脱落，使合成中断。（三） 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。四、 终止（一） 终止信号的识别：有三种蛋白因子：RF1识别UAA、UAG，RF2识别UAA、UGA。RF3协助肽链释放。（二） 肽链释放：释放因子使肽酰转移酶水解并释放转
36、运RNA，然后核糖体离开，IF3使核糖体解离，并与小亚基结合，以防重新聚合。五、 真核生物的合成（一） 核糖体：更大，为60S和40S。（二） 起始氨基酸：是甲硫氨酸，但其转运RNA无TC序列。（三） 起始信号：密码子为AUG，无富含嘌呤的序列。因为是单顺反子，只有一个起点，所以小亚基先与帽子结合，向3端移动寻找即可。（四） 起始复合物：80S，起始因子(eIF)有多种。需GTP和ATP。（五） 延伸因子和终止因子：EF1a相当于EFTu，EF1bg相当于EFTs。终止因子(eRF)称为信号释放因子。（六） 蛋白激酶参与调节：可使eIF2磷酸化，抑制下一轮起始，小亚基不能与转运RNA结合，翻译
37、受抑制。只有脱磷酸后才能重新起作用。缺乏血红素时即激活蛋白激酶，抑制血红蛋白合成。六、 抑制剂：白喉毒素可使移位酶(EF2)ADP-核糖化，抑制真核生物的移位作用。亚胺环己酮只作用于80S核糖体，抑制真核生物的翻译。氯霉素、链霉素、四环素、新霉素、卡那霉素只作用于原核生物，链霉素、新霉素、卡那霉素与小亚基结合，引起错读。 第三节 多肽的运输和加工一、 信号肽（一） 特点：长度为1326个残基，氨基端至少有一个碱性残基，中部有1015个残基的疏水肽段，羧基端有信号肽酶酶切位点。一般位于新生肽的氨基端，某些位于多肽的中部。（二） 功能：信号肽合成后被信号识别体(SRP)识别。信号识别体与核糖体结合
38、，使肽链延伸暂停，将核糖体带到内质网，形成粗糙内质网。这里合成溶酶体蛋白、分泌蛋白和构成质膜骨架的蛋白。信号识别体与内质网上的停泊蛋白结合，将核糖体送入多肽移位装置，信号识别体被释放，肽链继续延伸。合成的肽链进入内质网小腔。二、 在内质网的修饰 多肽在内质网的修饰包括信号肽的切除、二硫键的形成、高级结构的折叠及核心糖化。在内质网中以长萜醇磷酸酯为载体合成核心糖链，然后转移到蛋白质的天冬酰胺或丝氨酸、苏氨酸上。三、 高尔基体的作用 高尔基体可对核心糖链进行修饰和调整，称为末端糖化。多肽在此根据各自的结构进行分类，被运往溶酶体、分泌粒和质膜等目的地。四、 线粒体和叶绿体蛋白的合成 他们可编码全部RNA，但所需的蛋白多数由核基因组编码，在游离核糖体中合成。这些蛋白含有线粒体定向肽或叶绿体转移肽，起信号肽的作用。 -