生物化学课程讲稿第十二章蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成是以mRNA为模板，在核糖体和tRNA等的共同作用下进行的。一种mRNA特异的指导合成一种蛋白质，不同mRNA指导合成不同的蛋白质。就是说，mRNA的核苷酸排列顺序决定着由它指导合成的蛋白质的氨基酸排列顺序。第一节核糖体和tRNA在蛋白质合成中的作用一、核糖体核糖体是存在于细胞质内的微小颗粒，在大肠杆菌或其它原核生物细胞内核糖体游离存在，真核生物细胞内的核糖体则与细胞内的膜结合在一起，带有核糖体的膜称为粗糙内质网。组织匀浆经差速离心，在100000×g离心时沉淀出来的部分称为微粒体（微粒体并不是指某种颗粒结构），核糖体便存在于这一部分中。1．核糖体是蛋白质合成的场所早在1950年，Zamecnik将放射性同位素标记的氨基酸注射到小鼠体内，经短时间后，取出肝脏制成匀浆，离心后分析细胞各组分的放射性强度，发现微粒体中放射性强度最高。再用去污剂（脱氧胆酸）处理微粒，将核糖体从内质网中分离出来，发现核糖体的放射强度比微粒体的要高7倍，证明了核糖体是蛋白质合成的场所。2．核糖体的组成和结构核糖体是细胞质里的一种球状小颗粒。原核细胞的核糖体直径约为18nm，颗粒重为2.8×106d，沉降系数为70s。它含有60%～65％rRNA和30％～35％的蛋白质。真核细胞的核糖体较大，直径为20～22nm，它含有55%左右的rRNA和45％左右的蛋白质，颗粒重约为4.0×106，沉降系数为80s。在原核细胞中，核糖体或自由存在或与mRNA缔合；在真核细胞中，核糖体或与粗面内质网结合或者自由存在。当多个核糖体与mRNA缔合时称为多聚核糖体。真核细胞的线粒体和叶绿体中也有核糖体存在。平均每个原核细胞含有15000个或更多的核糖体，每个真核细胞含有106～107个核糖体。3．核糖体的功能部位大肠杆菌核糖体主要功能部位示意图核糖体是一个大分子机构，它具有许多精密配合的部分，以识别和管理参与白质合成的各个组分。它参与蛋白质合成的启动、延长和终止的全过程。核糖体上有两个tRNA结合位点：氨酰基位点（A位点）可与新掺入的氨酰―tRNA相结合；肽酰基位点（P位点）可与延伸中的肽酰―tRNA结合。A位点和P位点的位置可能是在50s亚基和30s亚基接合的表面上。结合mRNA的位点位于30s亚基和50s亚基之间的接触面上。此外，核糖体上还有许多结合起始因子、延伸因子、释放因子和各种酶的位点。二、转移RNA的功能tRNA的种类很多，分子大小也不相同，天然蛋白质的20种氨基酸都有自己特定的tRNA。且除色氨酸和甲硫氨酸各有一种特定的tRNA外，其余氨基酸均有2～6种tRNA。因此，tRNA的种类可达数十种。它们在ATP提供能量和酶的作用下，可分别与特定的氨基酸结合，并带到核糖体上。tRNA分子上与多肽合成有关的位点至少有4个：第页，生物化学课程讲稿（1）3＇―端―CCA上的氨基酸接受位点。（2）识别氨酰―tRNA合成酶的位点。（3）核糖体识别位点．使延长中的肽链附着于核糖体上。（4）反密码子位点。在蛋白质合成中，tRNA携带专门的氨基酸，在核糖体上以其反密码子与mRNA相应的密码子碱基配对，将遗传密码翻译成相应的氨基酸排列顺序。例如tRNA丙的反密码子为AGC，它对应的密码子为GCU，在核糖体上tRNA丙的反密码子与mRNA的密码子配对。第二节遗传密码自然界中蛋白质的种类为1010～1012种之多，它们都有各自特征性的结构，其基本组成单位都为20种氨基酸。氨基酸在多肽中不同的排列次序是蛋白质多样性的基础。目前已知，多肽上氨基酸的排列次序最终是由DNA上核苷酸的排列次序决定的。或者说，蛋白质合成的遗传密码包含于DNA的碱基序列之中。DNA被转录为mRNA，mRNA又决定所形成多肽链中的氨基酸序列。因此，遗传密码实际上是指mRNA中的核苷酸排列次序与蛋白质中氨基酸排列次序的关系。那么mRNA的四种核苷酸排列顺序是怎样规定了蛋白质的20种氨基酸的排列顺序的?为此许多人做了大量的工作，终于在20世纪60年代中期揭示了这个生物界的奥秘，遗传密码的发现和全部解读是近代分子生物学中最伟大的成就之一。一、密码单位经大量实验证明，自然界里的确是采用三个核苷酸作为一个密码子来编码一种氨基酸的，这种密码子又称为三联体密码（tripletcode）或密码子（codon）。二、密码子的一般特性1．密码于核苷酸的排列方向与翻译方向一致，即5＇→3＇也就是与mRNA起始信号到终止信号的排列方向一致。2．翻译过程读码的连续性这是指密码子的排列是连续的，每组密码子间没有间隔符号，因此在翻译过程中必须从一个正确的起始点开始，按一定的读码框架一个不漏地逐个进行译读。若插入或缺失一个核苷酸，就会使以后的翻译发生错读，导致产物结构改