一、学习要点
本章涉及的基本概念较多，如翻译、核酶、翻译的起始因子、延长因子、释放因子、三联体密码、密码的简并性、密码的摆动性、SD序列、信号肽等。主要理解和掌握蛋白质合成的分子基础、遗传密码的基本特性、多肽链生物合成的一般过程、确保翻译准确性的机制、翻译后加工和定向运输等内容。 1、蛋白质合成的分子基础：与蛋白质合成有关的RNA有：mRNA、tRNA和rRNA。mRNA作为蛋白质多肽链合成的直接模板。tRNA在蛋白质合成主要起接头作用，① tRNA的 3′端- CCA序列是氨基酸接受位点(氨基酸接受臂)；②米黄石
DHU环是识别氨酰tRNA合成酶的位点；③TψC环是核糖体的识别位点；④反密码子环上的反密码子作用是mRNA的密码子。rRNA主要是与蛋白质结合形成核糖体，作为蛋白质合成的场所。 2、遗传密码。 mRNA上决定一个特定氨基酸的三个相邻的核苷酸称为遗传密码.又叫三联体密码或密码子。其特点主要有：1）无标点符号的；2）简并性(degeneracy)，除Met (AUG )
和Trp(UGG )外，每个氨基酸都有一个以上的密码子，这种现象称为密码的简并，把编码相同氨基酸的密码子称同义密码子。其生物学意义在于减少有害突变，对生物物种的稳定有一定作用。3) 遗传密码具有的变偶性(摆动性)，密码子第1位、第2位碱基配对是严格的,第3位碱基可以有一定的变动，这一现象称为变偶性或摆动性(wobble)。4）64组密码子中61组编码氨基酸，UAA、UAG和UGA为终止密码子（或无义密码子）， AUG为起始密码子。5）遗传密码的通用性和变异性，通用性是指各种低等和高等生物,包括病毒、原核以及真核生物,基本上共用一套遗传密码，反应了生物世界的统一性；目前已知线粒DNA(mtDNA)的编码方式与通常遗传密码子有所不同。
3 多肽链合成的机理。
（1）多肽链的延伸方向。
在翻译时，核糖体沿mRNA从5’→3’方向进行翻译，多肽链延伸的方向为氨基端→羧基端（与多肽的人工合成不同，在多肽的人工合成中，肽链从羧基端→氨基端）。
（2）、氨基酸的活化
蛋白质多肽链合成的原料为氨基酸，但游离AA不能直接掺入到多肽链中，需经过活化，催化此反应的酶为氨酰-tRNA合成酶，每分子氨基酸生成氨酰-tRNA需消耗2个高能磷酸键。氨酰-tRNA合成酶的活性部位，含有与ATP、AA、tRNA位点，对氨基酸的专一性很高，而对tRNA的专一性较低，故可识别同功tRNA；除此之外氨酰-tRNA合成酶还含有校正部位（水解活性，第2个活性部位）。对氨基酸和tRNA两者都具有专一性，以及氨酰-tRNA合成酶校正部位的作用，是保证翻译准确性的重要机制。
（3）起始密码子与起始氨基酸。原核生物中起始密码子为AUG，少数为 GUG；Shine和Dalgarno在20世纪70年代发现，在mRNA的5’端距起始AUG上游约10个碱基左右的位置,有一段富含嘌呤碱基的序列,称为SD序列；该序列能与16S rRNA 3’端的嘧啶碱基进行互补结合，帮助起始。原核生物中的起始氨基酸为甲酰甲硫氨酸(fMet)，以甲酰甲硫氨酰-tRNA的形式掺入多肽链中；真核生物中的起始氨基酸为甲硫氨酸(Met)，以甲硫氨酰-tRNA的形式掺入多肽链中。
（4）多肽链合成的起始阶段。在起始因子IF3作用下70S核糖体的30S和50S亚基分开，IF1与IF2促进下30S与mRNA起始部位结合；然后与fmet-tRNAifMet 、GTP 、 IF2结合，形
成30S起始复合物：mRNA-30S- fMet- tRNAifMet；然后再与50S亚基结合形成70S起始复合物（具有生物学功能），同时GTP水解生成GDP和Pi， IF1 、IF2 、IF3被释放，fMet- tRNAifMet，占据炉温控制系统P位点。4.2.1肽链的延伸因子(elongation factor,EF)
（5）多肽链合成的延伸阶段，可分为进位、转肽和移位三步。
①进位：在延伸因子EF-Tu、EF-Ts的作用下，新的氨酰-tRNA进入A位，此步骤消耗1分子GTP。
②转肽：在肽酰转移酶的作用下，肽酰基从P位转到A位, 肽酰-tRNA的羧基与氨酰-tRNA的氨基之间形成肽键；同样，肽酰转移酶也能催化肽酰-tRNA与嘌呤霉素反应生成肽酰嘌呤霉素，从而导致多肽链合成的中断。
③移位：在延伸因子EFG （也称移位酶）的作用下，核糖体沿mRNA(5’→ 3’)作相对移动，每次移动1个密码子的距离，此步骤消耗 1分子GTP；空载tRNA从P位点移出，肽酰-tRNA进入P位点，A位点空出，为新的氨酰-tRNA的进位做准备。
（6）多肽链合成的终止与释放：当核糖体的A位移到终止密码子处时，释放因子（RF1 识别UAA、UAG，RF2识别UAA、UGA，RF3不识别终止密码子，激活RF1、RF2的活性。）与终止密码子结合, 肽酰转移酶活性转变成酯酶活性，水解P位点上肽酰-tRNA的酯键，然后释放多肽链和tRNA，此步骤消耗1分子GTP。
4、真核生物与原核生物蛋白质合成的区别。
真核生物的蛋白质合成机制与原核相似，不同之处在于：
（
1）核糖体：真核核糖体为80S，比原核70S核糖体更复杂。
（2）起始tRNA为Met-tRNAMet，起始密码子是AUG ，餐具架mRNA为单顺反子，其5′端无SD序列, 但mRNA的5′-帽子结构与起始因子的识别有关。
（3）起始因子更多，有9种，在起始因子的帮助下形成80S起始复合物。
（4）肽链延伸因子与释放因子，真核细胞的延伸因子为EF1α和EF1βγ，释放因子只有1种eRF，可识别3种终止密码。
（5）真核生物的翻译与转录不偶联，在不同场所和时间进行，而原核细胞翻译与转录可同时进行。
（6）肽链合成的速度，真核细胞中较慢，而原核细胞较快。
（7）蛋白质合成的抑制剂不同，氯霉素、四环素、链霉素只抑制原核细胞的翻译，但对真核细胞不起作用。链霉素、新霉素、卡那霉素与原核细胞的30S亚基结合，可引起密码错读。亚胺环己酮只作用真核生物的80S 核糖体，是真核细胞的翻译专一抑制剂。白喉素素可以与EF2，抑制肽链的移位作用。
5、多肽链合成后的加工与定向运输。
（1）多肽链合成后的加工：多肽链合成后通常需经过加工与折叠才能成为有活性的蛋白质。翻译后的加工过程包括：
①除去起始的甲酰蛋氨酸（或蛋氨酸）或随后几个残基；
②切除分泌蛋白或膜蛋白N-末端的信号序列；
③形成分子内的二硫键，以固定折叠构象；
④肽链断裂或切除部分肽段；
⑤末端或内部某些氨基酸的修饰，如甲基化、羟基化、磷酸化、甲酰化等；
⑥加上糖基（糖蛋白）、脂类分子（脂蛋白）或配基（复杂蛋白）。
⑦多肽链在酶和分子伴侣帮助下进行折叠，形成特定的空间构象，并正确定位。
（2）多肽链的靶向运输：
蛋白质合成后，定向地被输送到其执行功能的场所称为靶向输送。大多数情况下，被输送的蛋白质分子需穿过膜性结构，才能到达特定的地点。在这些蛋白质分子的氨基端，一般都带有一段疏水性肽段，称为信号肽；信号肽一般由10～40个氨基酸残基组成，N端为带正电荷的氨基酸残基，中间为疏水的核心区，C端由小分子氨基酸残基组成。分泌型蛋白质的靶向输送的一般过程为：信号肽识别颗粒（SRP）首先识别并结合信号肽，多肽链的合成停止，SRP与内质膜上的停泊蛋白（DP）识别并结合，多肽的合成重新启动，分泌型蛋白质进入内质网腔内，再经高尔基体分泌至细胞外。
二、典型题析
1.（华东师范大学，2004年）氨基酸活化需要（ ）酶催化，同时需要（ ）供能，使氨基酸的（ ）基与（）之间以（ ）键相连，产物是（ ）
解析：本题考点：氨基酸的活化。
游离的氨基酸不能直接掺入到多肽链中，必须经过活化形成氨酰tRNA之后才能掺入到多肽链，催化该步反应的酶为氨酰tRNA合成酶。每一氨酰tRNA合成酶有两个结合位置：一个位置认出氨基酸，另一位置能与相应的tRNA分子结合，也就是说每一种氨酰tRNA合成酶能识别一种氨基酸和一种相应的tRNA。氨酰tRNA合成酶催化氨基酸的羧基与tRNA 3’端CCA－OH反应，消耗2个高能磷酸键：氨基酸+ATP+ tRNA→氨酰tRNA+AMP+PPi，其中氨基酸与核糖之间以酯键相连。
答案：氨酰tRNA合成酶；ATP；羧基；tRNA3’端CCA－OH；酯键；氨酰tRNA
2.（华中农业大学，2003年）核糖体上有A和P两个位点，A位点是（）结合位点，P位点是（）结合位点。
解析：本题考点：核糖体上的功能部位。
核糖体上与蛋白质合成与关的位点很多，其中A和P位点是位于大亚基上的两个tRNA结合位点，A位点是氨酰基位点，P位点是肽酰基位点。除此之外，核糖体上还有GTP水解位点、与起始因子、延伸因子、释放因子及与各种酶相结合的位点。
答案：氨酰tRNA；肽酰tRNA。
3．（首都师范大学2004年）蛋白质生物合成的遗传密码有64个，其中（61）个是编码氨基酸的密码，起始密码子是(AUG)，终止密码子是(UAG)、（UAA）、（UGA）。
解析：本题考点：遗传密码。
密码子共有64组，编码20种氨基酸的密码子有61组，其余3组UAG、UAA、UGA不编码任何氨基酸，又称为终止密码子或无义密码子。在编码氨基酸的61组密码子中，除甲硫氨酸和氨酸只有一组密码子外，其余氨基酸均有2组或2组以上，同一种氨基酸有两组或更多密码子的现象称为密码子的简并性，对应于同一种氨基酸的不同密码子称为同义密码子。AUG 不仅是起始密码子，又是甲硫氨酸的密码子。
答案：AUG； UAG、UAA、UGA。
4（北京师范大学，2005年；中山大学，2004年）tRNA的反密码子为IGC，它可以识别的密码子是（）
解析：本题考点：密码的变偶性（或摆动性）。
| 点火 反密码子第一位碱基 | 密码子第三位碱基 |
A | U |
C | 橙子去皮机G |
G | U、C |
U | A、G |
I | 触摸屏手机U、C、A |
| |
密码子的专一性主要取决于前两位碱基，第三位碱基起的作用有限，可有一定的变动，tRNA上的反密码子与mRNA密码子配对时，密码子第一位、第二位碱基配对是严格的，第
三位碱基可以有一定的变动，Crick称这一现象为变偶性（或摆动性，wobbling）。在tRNA反密码子中除A、U、G、C四种碱基外，还经常在第一位出现次黄嘌呤（I），I可以与U、A、C三者之间形成碱基配对，由于tRNA上反密码子与mRNA的密码子呈反向配对关系，因此反密码子IGC可识别GCU、GCA、GCC三个密码子。反密码子与密码子之间的碱基配对关系如右图。
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