第12章蛋白质的生物合成

学习要求

1．掌握参与蛋白质生物合成的体系；原核生物蛋白质生物合成的基本过程及重要概念。

2．熟悉真核生物蛋白质合成过程；蛋白质合成后的加工修饰；蛋白质合成所需的各种因子；信号肽的概念及组成特点。

3．了解蛋白质的靶向输送；抗生素对翻译的抑制；干扰蛋白质生物合成的生物活性物质。

基本知识点

蛋白质的生物合成即翻译，是以20种编码氨基酸为原料，mRNA为模板，tRNA为运载工具，核糖体提供场所，酶、蛋白质因子、能源物质及无机离子参与的反应过程。蛋白质生物合成分三个阶段，即氨基酸的活化、肽链形成和肽链形成后的加工和靶向输送。

氨基酸的活化是氨基酸与特异tRNA结合形成氨基酰-tRNA的过程，由氨基酰-tRNA合成酶催化。原核生物起始的氨基酰tRNA是fMet-tRNA fMet，真核生物是Met-tRNAi Met。

肽链的生物合成过程也称核糖体循环，分起始、延长和终止三个阶段。原核生物蛋白质生物合成起始阶段由mRNA与核糖体小亚基先结合，之后fMet-tRNA fMet与核糖体小亚基结合，最后结合了mRNA、fMet-tRNA fMet的小亚基再与核糖体大亚基结合共同组装成翻译起始复合物，需要IF-1、2和3参与。真核生物翻译起始与原核生物相似，区别在于核糖体小亚基先结合Met-tRNAi Met，再结合mRNA。原核生物肽链延长过程经进位、成肽、转位三个步骤不断反复，使肽链从N端到C端不断延长。当核糖体A位上出现终止密码时，原核生物由RF-1、2和3，真核生物由eRF识别并与之结合，肽链合成终止。

翻译后加工是使新生多肽链经加工后转变为具有天然构象的功能蛋白质。翻译后修饰包括多肽链折叠、一级结构和空间结构的修饰等。蛋白质的靶向输送使合成的蛋白质前体定向输送到相应细胞部位发挥作用。在真核细胞胞液合成的分泌型蛋白、溶酶体蛋白、内质网蛋白、线粒体蛋白、质膜蛋白和细胞核蛋白等前体肽链中特有的信号序列引导蛋白通过不同机制而被靶向输送。

某些药物和生物活性物质能抑制或干扰蛋白质的生物合成。许多抗生素通过作用于蛋白质生物合成过程中的不同环节从而抑制蛋白质生物合成，最终发挥杀

菌、抑菌或抗肿瘤的作用；白喉毒素、干扰素等作用于特异的靶位点而干扰或抑制蛋白质的生物合成。

自测练习题

一、选择题

（一）A型题

1．蛋白质生物合成

A．从mRNA的3' 端向5' 端进行B．由N端向C端进行

C．由C端向N端进行D．由28S-tRNA指导E．由5S-rRNA指导2．蛋白质生物合成的延长阶段不需要

A．转肽酶B．GTP C．EF-Tu、EF-Ts、EFG

D．mRNA E．fMet-tRNA fMet

3．有关蛋白质合成的叙述正确的是

A．真核生物先靠S-D序列使mRNA结合核糖体

B．真核生物帽子结合蛋白复合物（eIF-4F复合物）在起始过程中发挥作用C．IF比eIF种类多

D．原核生物和真核生物使用不同的起始密码

E．原核生物有TATAAT作为起始序列，真核生物则是TATA

4．关于氨基酸密码子的描述错误的是

A．密码子有种属特异性，所以不同生物合成不同的蛋白质

B．密码子阅读有方向性，从5' 端向3' 端进行

C．一种氨基酸可有一组以上的密码子

D．一组密码子只代表一种氨基酸

E．密码子第3位（3' 端）碱基在决定掺入氨基酸的特异性方面重要性较小5．遗传密码的简并性是

A．蛋氨酸密码可作起始密码B．一个密码子可编码多种氨基酸

C．多个密码子可编码同一种氨基酸D．密码子与反密码子之间不严格配对E．所有生物可使用同一套密码

6．遗传密码的摆动性正确含义是

A．一个密码子可以代表不同的氨基酸

B．密码子与反密码子可以任意配对

C．一种反密码子能与第三位碱基不同的几种密码子配对

D．指核糖体沿着mRNA 从5' 端向3' 端移动

E．热运动所导致的DNA双螺旋局部变性

7．一个tRNA的反密码子为5'-IGC-3' ，它可识别的密码是

A．GCA B．GCG C．CCG D．ACG E．UCG 8．信号肽识别颗粒（signal recognition particles，SRP）可识别

A．RNA聚合酶B．DNA聚合酶C．核小体

D．分泌蛋白的N端序列E．多聚腺苷酸

9．下列关于多聚核糖体（polysome）叙述正确的是

A．是一种多顺反子

B．是mRNA的前体

C．是mRNA与核糖体小亚基的聚合体

D．是核糖体大、小亚基的聚合体

E．是一组核糖体与一个mRNA不同区段的结合物

10．关于蛋白质生物合成的描述哪一项是错误的

A．氨基酸必须活化成活性氨基酸

B．氨基酸的羧基被活化

C．20种编码氨基酸各自有相应的密码

D．活化的氨基酸靠相应的tRNA搬运到核糖体

E．tRNA的反密码子与mRNA上的密码子严格按碱基配对原则结合11．核糖体结合位点（ribosomal binding site，RBS）

A．也称Pribnow盒B．在原核生物mRNA上C．真核生物转录起点D．由Meselson-stahl首先发现E．在tRNA分子上

12．翻译延长的进位

A．指翻译起始复合物的生成

B．肽酰-tRNA进入P位

C．由延长因子EF-G带领，不需消耗能量

D．是下一位氨基酸的氨基酰-tRNA进入核糖体的A位

E．多肽链离开核糖体

13．翻译延长需要

A．氨基酰-tRNA转移酶B．磷酸化酶C．氨基酸合成酶

D．肽链聚合酶E．转肽酶

14．蛋白质生物合成中多肽链的氨基酸排列顺序取决于

A．相应tRNA的专一性B．相应氨基酰-tRNA合成酶的专一性

C．相应tRNA上的反密码D．相应mRNA中核苷酸排列顺序

E．相应rRNA的专一性

15．肽链合成终止的原因是

A．翻译到达mRNA的尽头

B．特异的tRNA识别终止密码

C．释放因子能识别终止密码子并进入A位

D．终止密码子本身具有酯酶功能，可水解肽酰基与tRNA之间的酯键

E．终止密码子部位有较大阻力，核糖体无法沿mRNA移动

16．蛋白质合成终止时，使多肽链从核糖体上释出的因素是

A．终止密码子B．转肽酶的酯酶活性C．释放因子

D．核糖体解聚E．延长因子

17．蛋白质合成中，有关肽链延长叙述正确的是

A．核糖体向mRNA5' 端移动三个核苷酸距离

B．肽酰-tRNA转位到核糖体的A位

C．GTP水解成GDP和H3PO4以提供能量

D．空载的tRNA从P位进入A位

E．ATP直接供能

18．多聚核糖体中每一核糖体

A．从mRNA的3' 端向5' 端前进B．可合成多条多肽链

C．可合成一条多肽链D．呈解离状态E．可被放线菌酮抑制19．氨基酸通过下列哪种化学键与tRNA结合

A．糖苷键B．酯键C．酰胺键D．磷酸酯键E．氢键20．信号肽的作用是

A．保护N-端的蛋氨酸残基B．引导分泌性蛋白进入内质网腔

C．保护蛋白质不被水解D．维护蛋白质的空间构象

E．传递蛋白质之间的信息

21．下列那一项是翻译后加工

A．加5' 端帽子结构B．加3' 端poly（A）尾C．酶的激活

D．酶的变构E．氨基酸残基的糖基化

22．干扰素抑制蛋白质生物合成是因为

A．活化蛋白激酶，而使eIF-2磷酸化B．抑制肽链延长因子

C．阻碍氨基酰-tRNA与小亚基结合D．抑制转肽酶

E．使核糖体60S亚基失活

23．下列哪一种物质抑制氨基酰-tRNA与小亚基结合

A．土霉素B．氯霉素C．红霉素D．链霉素E．林可霉素24．哺乳动物细胞中蛋白质生物合成的主要部位在

A．细胞核B．线粒体C．核糖体D．高尔基复合体E．核仁25．靶向输送到细胞核的蛋白多肽链含有特异信号序列，下列叙述错误的是A．多肽链进细胞核定位后不被切除B．位于N末端

C．不同多肽链的特异信号序列无共同性

D．富含赖、精及脯氨酸E．也称为核定位序列

26．下列哪种物质直接抑制真核生物核糖体转肽酶

A．放线菌酮B．四环素C．土霉素D．链霉素和卡那霉素E．利福平27．氯霉素可抑制原核生物的蛋白质合成，其原因是

A．特异性的抑制肽链延长因子（EFT）的活性

B．与核糖体的大亚基结合，抑制转肽酶的活性，而阻断翻译延长过程

C．活化一种蛋白激酶，从而影响起始因子（IF）磷酸化

D．间接活化一种核酸内切酶使mRNA降解

E．阻碍氨基酰-tRNA与核糖体小亚基结合

28．白喉毒素的作用是

A．抑制信号肽酶

B．与位于内质网膜表面的受体蛋白结合

C．使延长因子-2（eEF-2）发生ADP糖基化而失活，阻断多肽链延长

D．加速肽酰-tRNA从A位移到P位，造成氨基酸缺失，从而生成无功能的蛋白质

E．通过抑制GTP和fMet-tRNA fMet在小亚基上的结合，抑制蛋白合成的起始29．出现在蛋白质分子中的氨基酸，下列哪一种没有遗传密码

A．色氨酸B．蛋氨酸C．谷胺酰胺D．脯氨酸E．羟脯氨酸30．在体内，氨基酸合成蛋白质时，其活化方式为

A．磷酸化B．与蛋氨酸结合C．生成氨基酰辅酶A

D．生成氨基酰-tRNA E．与起始因子结合

31．不属于蛋白质合成后加工修饰的过程为

A．肽链N端修饰B．亚基聚合C．疏水脂链的共价连接D．多肽链折叠为天然构象的蛋白质E．酶的变构调节

（二）B型题

A．进位B．成肽C．转位D．终止E．释放

1．氨基酰-tRNA进入核糖A位称为

2．肽酰-tRNA-mRNA与核糖体位置的相互变更称为

3．P位上的肽酰基与A位上的氨基酰-tRNA的氨基形成肽键称为A．链霉素B．氯霉素C．林可霉素D．嘌呤霉素E．白喉毒素4．对真核及原核生物蛋白质合成都有抑制作用的抗生素是

5．主要抑制真核细胞蛋白质合成的是

A．蛋白质6-磷酸甘露糖基化B．滞留信号序列C．囊泡

D．分泌小泡E．前体形式

6．靶向输送至溶酶体信号是

7．靶向输送至内质网的蛋白质多肽链C-端含

8．质膜蛋白质的靶向输送需要

A．信号肽B．信号肽酶C．信号肽识别颗粒

D．分泌性蛋白E．对接蛋白

9．有碱性N端、疏水核心和加工区三个区域的是

10．属于蛋白核酸复合体的是

A．肽键B．酯键C．氢键D．磷酸二酯键E．糖苷键11．核苷酸之间的连接键

12．氨基酸之间的连接键

13．碱基与核糖之间的连接键

14．氨基酸与tRNA之间的连接键

A．RNase抑制因子B．干扰素C．嘌呤霉素D．红霉素E．链霉素15．抑制RNase活性的是

16．能诱导合成2'-5' 寡聚腺苷酸的是

17．与酪氨酰-tRNA结构相似的是

（三）X型题

1．参与蛋白质合成的物质是

A．mRNA B．GTP C．转肽酶D．核糖体E．聚合酶

2．翻译后加工包括

A．剪切B．共价修饰C．亚基聚合D．加入辅基E．水解修饰3．蛋白质合成后可靶向运输到

A．留在胞液B．线粒体C．细胞核内D．内质网E．溶酶体4．引起读码错误的抗生素有

A．巴龙霉素B．链霉素C．潮霉素B D．新霉素E．嘌呤霉素5．真核生物的hnRNA要具有模板作用，必须进行

A．剪接B．首尾修饰C．插入稀有碱基

D．切除内含子E．碱基甲基化

6．关于S-D序列的叙述，正确的是

A．也称核糖体结合位点B．与16S rRNA 3' 端--UCCUCC--互补

C．碱基序列--AGGAGG--为核心D．位于起始密码上游

E．即起始序列

7．翻译的准确性与下列哪些因素有关

A．氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和相应tRNA都有高度特异性

B．氨基酰-tRNA分子中tRNA的反密码可通过碱基配对识别mRNA分子的遗传密码

C．氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性

D．延长因子EF-G有转肽酶活性

E．核糖体对氨基酰-tRNA的进位有校正功能

8．关于分子伴侣

A．高温应激可诱导该蛋白合成增加B．与分泌性蛋白同在

C．能加快多肽链折叠速度D．增加功能性蛋白折叠产率

E．可促进需折叠的多肽链折叠为天然构象的蛋白质

9．在蛋白质生物合成中

A．20种编码氨基酸是原料B．tRNA携带氨基酸

C．mRNA起模板作用D．rRNA是合成的场所

E．氨基酰-tRNA合成酶识别并结合相应的氨基酸和tRNA

10．干扰素的作用是

A．调解细胞生长分化B．激活免疫系统C．抗病毒

D．间接诱导核酸内切酶E．诱导使eIF-2磷酸化的蛋白激酶活化11．关于蛋白质二硫键异构酶

A．主要在内质网发挥作用B．促二硫键变构C．胞液中活性高D．催化错配的二硫键断裂并形成正确二硫键E．促蛋白质变性二、是非题

1．蛋白质生物合成所需的能量都由ATP直接供给。

2．每种氨基酸只能有一种特定的tRNA与之对应。

3．原核细胞新生肽链N端第一个氨基酸残基为fMet，真核细胞新生肽链N端为Met。

4．一种tRNA只能识别一种密码子。

5．每种生物都是有自己特有的一套遗传密码。

6．生物体的所有编码蛋白质的基因都是可以由DNA的核苷酸序列推导出蛋白质氨基酸序列。

7．蛋白质生物合成中核糖体沿mRNA的3'→5' 端移动。

8．在大肠杆菌中，一种氨基酸只对应于一种氨基酰-tRNA合成酶。

9．氨基酸活化时，在氨基酰-tRNA合成酶的催化下，由ATP供能，消耗一个高能磷酸键。

10．每一种氨基酸都有两种以上密码子。

11．核糖体的活性中心“A”位和“P”位都主要在大亚基上。

12．AUG既可作为fMet-tRNA fMet和Met-tRNA i Met相对应的密码子，又可作为肽链内部Met的密码子。

13．构成密码子和反密码子的碱基都只是A、U、C、G。

14．真核生物帽子结合蛋白复合物（eIF-4F复合物）在起始过程中发挥作用。15．核定位序列位于N末端。

16．白喉毒素的作用是使延长因子-2（eEF-2）发生ADP糖基化而失活，阻断多肽链延长。

17．分子伴侣能加快多肽链折叠速度。

18．滞留信号是靶向输送至溶酶体信号。

三、填空题

1．遗传密码共有_______个，其中_______个为氨基酸编码，AUG既编码多肽

链中的_______，又作为多肽链合成的________。肽链合成的终止密码是_______，_______，_______。

2．蛋白质的生物合成是以_______为模板，以_______为原料直接供体，以_______为合成场所。

3．核糖体阅读mRNA密码子是从_______方向进行的，肽链合成是从_______方向进行的。

4．蛋白质生物合成终止需要_______因子，原核生物有____种，真核生物有____种。

5．原核生物的起始氨基酰-tRNA以_______表示，真核生物的起始氨基酰-tRNA 以________表示，延伸中的甲硫氨酰-tRNA以_______表示。

6．氨基酰-tRNA合成酶的专一性是指对_______和______两种底物都能高度特异识别；校正活性是_______的催化活性。

7．原核生物mRNA上的S-D序列又成为_______，紧接其后的小核苷酸序列可被_______辨认结合。

8．蛋白质合成后一级结构的修饰包括_______和_______。

9．蛋白质合成后空间结构的修饰包括_______和_______。

10．参与多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质有_______，_______，_______。

分子伴侣包括_______和_______两大类。

11．在形成氨基酰-tRNA时，由氨基酸的_______基与tRNA 3' 末端的_______基形成酯键。

12．肽链合成终止时，由_______识别并结合进入A位的_______，同时二者结合后触发核糖体构象改变，使_______酶活性转变为_______酶活性，水解酯键，释放合成的肽链。

13．蛋白质生物合成是耗能过程，延长时每个氨基酸活化为氨基酰-tRNA消耗_______个高能键，进位、转位各消耗_______个高能键，为保持蛋白质生物合成的高度保真性，任何步骤出现不正确连接都消耗能量而水解清除，因此每增加一个肽键平均需要消耗由GTP或ATP提供的_______个高能磷酸键。14．蛋白质中可进行磷酸化修饰的氨基酸残基主要为_______，_______，_______。

15．由许多核糖体连接到一个mRNA分子上形成的复合物称为_______。16．原核生物的释放因子有三种，其中RF-1识别终止密码子_______，_______；

RF-2识别_______，_______；真核中的释放因子只有_______一种。

四、名词解释

1．translation

2．codon

3．ORF

4．degeneracy

5．wobble base pairing

6．ribosomal cycle

7．registration

8．posttranslational modification

9．molecular chaperon

10．signal sequence

11．signal peptide

12．NLS

13．S-D sequence

14．polysome

15．SRP

16．protein targeting

五、问答题

1．何谓遗传密码？有何特点?

2．真核生物翻译后修饰有哪些方式?

3．简述氨基酸活化及相关酶的作用特点。

4．原核生物和真核生物翻译过程有何异同?

5．为什么嘌呤霉素可抑制蛋白质的生物合成?

6．干扰素干扰蛋白质生物合成的机制是什么?

7．原核生物mRNA在核糖体小亚基上如何准确定位?

8．简述抗生素与毒素的种类及其作用机制。

9．简述各种RNA在蛋白质生物合成中的功能。

10．试述蛋白质生物合成过程的忠实性是如何保持的？

11．原核生物蛋白质合成起始复合物有哪些成份组成？该复合物的形成过程。12．简述蛋白质生物合成过程的延长过程。

参考答案

一、选择题

（一）A型题

1．B 2．E 3．B 4．A 5．C 6．C 7．A 8．D 9．E 10．E 11．B 12．D 13．E 14．D 15．C 16．B 17．C 18．C 19．B 20．B 21．E 22．A 23．A 24．C 25．B 26．A 27．B 28．C 29．E 30．D 31．E

（二）B型题

1．A 2．C 3．B 4．D 5．E 6．A 7．B 8．C 9．A 10．C 11．D 12．A 13．E 14．B 15．A 16．B 17．C

（三）X型题

1．ABCD 2．BCDE 3．ABCDE 4．ABCD 5．ABD 6．ABCD 7．ABCE 8．ABDE 9．ABCE 10．ABCDE 11．AD

二、是非题

1．B 2．B 3．A 4．B 5．B 6．B 7．B

8．A 9．B 10．B 11．B 12．A 13．B 14．A 15．B 16．A 17．B 18．B

三、填空题

1．64 61 甲硫氨酸起始信号UAA UAG UGA

2．mRNA氨基酰-tRNA 核糖体

3．5'→3' N端→C端

4．释放因子 3 1

5．fMet-tRNA fMet Met-tRNAi Met Met-tRNA Met

6．氨基酸tRNA 水解酯酶

7．核糖体结合位点核糖体小亚基蛋白rpS-1

8．肽链水解化学修饰

9．亚基聚合辅基连接

10．分子伴侣蛋白质二硫键异构酶肽-脯氨酰顺反异构酶

核糖体结合性分子伴侣非核糖体结合性分子伴侣

11．α-羧羟

12．释放因子终止密码子转肽酯

13．2 1 5

14．丝氨酸苏氨酸酪氨酸

15．多核糖体

16．UAA UAG UAA UGA eRF

四、名词解释

1．translation—翻译，即蛋白质的生物合成。是细胞内以mRNA为模板，按照mRNA分子中由核苷酸组成的密码信息合成蛋白质的过程。其本质是将mRNA分子中4种核苷酸序列编码的遗传信息（核酸语言），解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的排列顺序（蛋白质语言）。

2．codon—密码子，在mRNA的开放阅读框架区，每三个相邻的核苷酸为一组，代表一种氨基酸或肽链合成的其它信息，这种三联体形式的核苷酸序列称为密码子。共64个密码子，其阅读方向是5'→3'。

3．ORF—开放读码框架，从mRNA 5' 端起始密码子AUG到3' 端终止密码子之间的核苷酸序列。

4．degeneracy—简并性，一种氨基酸可具有两个或两个以上的密码子为其编码，这一特性称为遗传密码的简并性。为同一种氨基酸编码的各密码子称为简并密码子，也称同义密码子。多数情况下，同义密码子的头两位碱基相同，仅第三位碱基有差异。

5．wobble base pairing—摆动配对，mRNA密码子的第3位碱基与tRNA反密码子的第1位碱基之间常出现不严格遵守碱基互补配对规律的现象，称为摆动配对。

6．ribosomal cycle—核糖体循环，指肽链合成的延长阶段经进位、成肽和转位三个步骤而使氨基酸依次进入核糖体并聚合成多肽链的过程。这一过程在核糖体上连续循环进行直至终止称为核糖体循环。每次核糖体循环肽链从N端向C端增加一个氨基酸残基。广义的核糖体循环是指翻译的全过程。7．registration—注册，也称进位，是指一个氨基酰-tRNA按照mRNA模板的指令进入并结合到核糖体A位的过程。

8．posttranslational modification—翻译后修饰，新生多肽链不具备蛋白质的生物学功能，必须经过复杂的加工过程才能转变为具有天然构象的功能蛋白质，这一加工过程称为翻译后修饰。包括多肽链折叠为天然的三维构象及对肽链一级结构和空间结构的修饰等。

9．molecular chaperon—分子伴侣，是细胞内的一类可识别肽链的非天然构象、促进各功能域和整体蛋白质正确折叠的保守蛋白质。

10．signal sequence—信号序列，所有靶向输送的蛋白质结构中都存在分选信号，主要是N端特异氨基酸序列，可引导蛋白质转移到细胞适当靶部位的这类序列称为信号序列。

11．signal peptide—信号肽，多数靶向输送到溶酶体、质膜或分泌到细胞外的蛋白质，其肽链的N端有一长度为13-36个氨基酸残基的信号序列称为信号肽。12．NLS—核定位序列，所有靶向输送到细胞核的蛋白质其多肽链内含有特异信号序列，称为核定位序列。NLS是含4-8个氨基酸残基的短序列，富含带正电荷的赖氨酸、精氨酸和脯氨酸，可位于肽链的不同部位。NLS在蛋白质进核定位后不被切除。

13．S-D sequence—S-D序列，又成核糖体结合位点（RBS），存在于原核生物mRNA起始AUG密码上游约8-13个核苷酸部位，存在4-9个核苷酸的一致序列，富含嘌呤碱基，如-AGGAGG-，称为Shine-Dalgarno序列，简称S-D 序列。此与原核生物核糖体小亚基16S-rRNA 3' 端富含嘧啶的短序列，如-UCCUCC-可配对结合，通过这种RNA-RNA相互作用，mRNA序列上的起始AUG即可在核糖体小亚基上准确定位而形成复合体。14．polysome—多聚核糖体，是指多个核糖体结合在一条mRNA链上，同时进行多肽链的合成（翻译）所形成的聚合物。多聚核糖体的形成可以使蛋白质合成以高速度、高效率进行。

15．SRP—信号肽识别颗粒，由6个多肽亚基和1分子7S-RNA组成的复合体。

可同时与新生肽链的信号肽及核蛋白体结合，具有GTP酶活性，能引导新生肽链识别并结合到内质网膜上。

16．protein targeting—蛋白质靶向输送，蛋白质合成后被定向输送到其发挥作用的靶部位的过程。

五、问答题

1．何谓遗传密码？有何特点?

答：遗传密码是存在于mRNA开放阅读框架区的三联体形式的核苷酸序列。

由A、G、C、U四种碱基组成64个三联体密码子，其中AUG编码甲硫氨酸和作为多肽链合成的起始信号；UAA、UAG 、UGA作为多肽链合成的终止信号；其余61个密码分别编码不同的氨基酸。

遗传密码具有以下特点：（1）方向性。密码子及组成密码子的各碱基在

mRNA序列中的排列具有方向性，翻译时的阅读方向是5'→3'，即读码从mRNA的起始密码子AUG开始，按5'→3'的方向逐一阅读，直至终止密码子。mRNA开放阅读框架中5'→3'的核苷酸排列顺序决定了蛋白质多肽链氨基酸从N端到C端的排列顺序。（2）连续性。mRNA序列上的各密码子及密码子的各碱基是连续排列的，密码子及密码子的各碱基之间没有间隔，即具有无标点性。翻译时从起始密码子AUG开始向3' 端连续读码，每次读码时每个碱基只读一次，不重叠阅读。（3）简并性。一种氨基酸具有两个或两个以上的密码子为其编码的特性称为遗传密码的简并性。64个密码子中，除甲硫氨酸和色氨酸只对应1个密码子外，其它氨基酸都有2、3、4或6个密码子为之编码。为同一种氨基酸编码的各密码子称为简并密码子或同义密码子。多数情况下，同义密码子的头两位碱基相同，仅第三位碱基有差别。

（4）通用性。除动物细胞的线粒体和植物细胞的叶绿体外，几乎生物界所有物种都使用同一套遗传密码即通用密码。（5）摆动性。mRNA密码子的第3位碱基和tRNA反密码子的第1位碱基之间不严格遵守碱基互补配对规律的现象称为摆动配对。如tRNA反密码子的第1位碱基若是I（次黄嘌呤），可以和mRNA密码子的第3位的A、U或C配对等。

2．真核生物翻译后修饰有哪些方式?

答：新生多肽链不具备蛋白质的生物活性，必须经过复杂的加工修饰才能转变为有天然构象的功能蛋白质。真核生物翻译后修饰包括多肽链折叠为天然的三维构象及对肽链一级结构的修饰、空间结构的修饰等。（1）多肽链折叠为天然构象的蛋白质。需要以下酶或蛋白质因子的辅助：①分子伴侣：识别肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质正确折叠；②蛋白质二硫键异构酶：催化多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成或催化错配的二硫键断裂并形成正确的二硫键，使蛋白质形成天然构象；③肽-脯氨酰顺反异构酶：是蛋白质三维构象形成的限速酶，在肽链合成需要形成顺式构型时，可使多肽链在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。（2）蛋白质一级结构的修饰主要是肽键水解和化学修饰。水解主要是切除肽链N端和C端的部分序列。此外，水解加工使某些无活性的蛋白前体经蛋白酶水解生成有活性的蛋白质、多肽或小分子活性肽类；化学修饰可对蛋白质分子中的氨基酸残基进行多种化学修饰，包括糖基化、羟基化、甲基化、磷酸化、二硫键形成、亲脂性修饰等。

（3）空间结构的修饰包括亚基聚合和辅基连接。具有四级结构的蛋白质各

亚基之间通过非共价键聚合形成寡聚体才能发挥作用；结合蛋白合成后需要结合相应的辅基才能成为天然功能的蛋白质。

3．简述氨基酸的活化及相关酶的作用特点。

答：氨基酸与特异tRNA结合形成氨基酰-tRNA的过程称为氨基酸的活化。

由氨基酰-tRNA合成酶催化。其反应如下：

氨基酸+ ATP-E → 氨基酰-AMP-E + PPi

氨基酰-AMP-E + tRNA → 氨基酰-tRNA + AMP + E

该酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。另外还具有较正活性，即可将反应任一步骤中出现的错配加以改正。此酶对维持蛋白质合成高度保真性是必不可少的。

4．原核生物和真核生物翻译过程有何异同?

答：相同点：（1）底物相同（20种编码氨基酸）；（2）搬运氨基酸的工具均是tRNA；（3）模板（mRNA）；（4）合成场所（核蛋白体）；（5）掺入肽链前需氨基酸活化；（6）化学键（肽键）；（7）合成过程（三个阶段）；

（8）聚合方向（N端→C端）；（9）产物（多肽链）；（10）通用一套遗传密码；（11）需消耗能量；（12）需酶和蛋白质因子参与；（13）需无机

+；（14）需翻译后加工；（15）多聚核蛋白体现象。

离子Mg2+

5．为什么嘌呤霉素可抑制蛋白质的生物合成?

答：嘌呤霉素结构与酪氨酰-tRNA相似，在翻译中可取代某些氨基酰-tRNA 而进入核糖体的A位，但延长中的肽酰-嘌呤霉素容易从核糖体脱落，中断肽链合成。

6．干扰素干扰蛋白质生物合成的机制是什么?

答：干扰素是真核细胞感染病毒后分泌的一类具有抗病毒作用的蛋白质，可抑制病毒的繁殖。机制是：（1）干扰素在某些病毒dsRNA存在下，诱导特异蛋白激酶活化，此活化的蛋白激酶使真核eIF-2磷酸化而失活，从而抑制病毒蛋白质合成。（2）与dsRNA共同活化特殊的2'-5'寡聚腺苷酸合成酶，以ATP为原料合成2'-5'寡聚腺苷酸（2'-5'A），2'-5'A可活化RNaseL，后者使病毒mRNA发生降解从而阻断病毒蛋白质合成。

7．原核生物mRNA在核糖体小亚基上如何准确定位?

答：原核生物mRNA在核糖体小亚基上准确定位结合涉及两种机制：（1）在各种mRNA起始AUG密码上游约8-13个核苷酸部位，存在一段由4-9个核苷酸组成的一致序列，富含嘌呤碱基，如-AGGAGG-，称为S-D序列，又称核糖体结合位点。此与原核生物核糖体小亚基16S-rRNA3' 端富含嘧啶的短序列，如-UCCUCC-可配对结合，以促使mRNA与小亚基结合。（2）mRNA序列上紧接S-D序列后的小段核苷酸序列，可被核糖体小亚基蛋白

rpS-1识别并结合。通过以上RNA-RNA、RNA-蛋白质相互作用，mRNA序列上的起始AUG即可在核糖体小亚基上准确定位而形成复合体。

8．简述抗生素与毒素的种类及其作用机制。

答：（1）抗生素：是一类由某些真菌、细菌等微生物产生的药物，有抑制其它微生物生长或杀死其它微生物的能力，对宿主无毒性的抗生素可用于预防和治疗人、动物和植物的感染性疾病。包括影响翻译起始的抗生素和影响翻译延长的抗生素（如干扰进位的抗生素、引起读码错误的抗生素、影响肽键形成的抗生素、影响转位的抗生素）。

作用机制：

（2）毒素：包括白喉毒素和蓖麻蛋白。

作用机制：白喉毒素作为一种修饰酶，可使eEF-2发生ADP糖基化共价修饰，生成eEF-2腺苷二磷酸核糖衍生物，使eEF-2失活。蓖麻蛋白可作用于真核生物核糖体大亚基的28S rRNA，催化其中特异腺苷酸发生脱嘌呤基反应，使28S rRNA降解，使核糖体大亚基失活。

9．简述各种RNA在蛋白质生物合成中的功能。

答：mRNA是蛋白质生物合成的直接模板，以三联体密码的方式将遗传信息从核酸传递给蛋白质，转变为蛋白质一级结构信息。tRNA是氨基酸的运载工具，以氨基酰-tRNA的形式将底物氨基酸搬运至核糖体上生成肽链。rRNA 与核内蛋白质结合组成核糖体，作为蛋白质生物合成的场所。

10．试述蛋白质生物合成过程的忠实性是如何保持的。

答：（1）氨基酸活化成为氨基酰-tRNA的过程由氨基酰-tRNA合成酶催化，该酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性，此外还有校正活性即将任何错误的氨基酰-AMP-E或氨基酰-tRNA的酯键水解，再换上与密码子相对应的

氨基酸。这样使氨基酰-tRNA分子中tRNA的反密码子通过碱基配对识别mRNA分子上的密码子，使氨基酸按mRNA信息的指导“对号入座”，保证了从核酸到蛋白质的遗传信息传递的准确性。（2）核糖体对氨基酰-tRNA的进位有校正作用。只有正确的氨基酰-tRNA能发生反密码子-密码子适当配对而进入A位。反之，错误的氨基酰-tRNA因反密码子-密码子配对不能及时发生而从A位解离。这是维持蛋白质生物合成的高度保真性的另一重要机制。

11．原核生物蛋白质合成起始复合物有哪些成份组成？该复合物的形成过程。

答：原核生物蛋白质合成翻译起始复合物由完整核糖体、mRNA和fMet-tRNA fMet组成。其形成过程分为如下阶段：（1）核糖体大、小亚基分离。IF-3、IF-1与核糖体小亚基结合，促进大、小亚基分离。为mRNA和起始氨基酰-tRNA与小亚基结合做准备。（2）mRNA在核糖体小亚基上定位结合。涉及两种机制：①在各种mRNA起始AUG密码上游存在富含嘌呤碱基的S-D序列，又称核糖体结合位点。与原核生物核糖体小亚基16S-rRNA3' 端富含嘧啶的短序列配对结合，促使mRNA与小亚基结合。②紧接S-D序列的小段核苷酸序列，可被核糖体小亚基蛋白rpS-1识别并结合。通过以上RNA-RNA、RNA-蛋白质相互作用，mRNA序列上的起始AUG即可在核糖体小亚基上准确定位而形成复合体。（3）fMet-tRNA fMet的结合。翻译起始时A位被IF-1占据，fMet-tRNA fMet与结合了GTP的IF-2一起，识别并结合对应于小亚基P位的mRNA序列上的起始密码子AUG。（4）核糖体大亚基结合。结合了mRNA和fMet-tRNA fMet的小亚基与核糖体大亚基结合，同时与IF-2结合的GTP 水解，释放的能量促进三种IF释放，形成由完整核糖体、mRNA和fMet-tRNA fMet组成的翻译起始复合物。

12．简述蛋白质生物合成过程的延长过程。

答：蛋白质生物合成过程的延长阶段又成核糖体循环，每个循环分进位、成肽、转位三步。（1）进位（又称注册），即氨基酰-tRNA进入核糖体A位的过程，需要延长因子EF-T参与。进位完成后，核糖体P位有起始氨基酰-tRNA （原核生物为fMet-tRNA fMet、真核生物为Met-tRNAi Met）（第二轮以后则为肽酰-tRNA）。（2）成肽。在转肽酶的催化下，核糖体P位上的起始氨基酰-tRNA的N-甲酰甲硫氨酰基（原核生物）（真核生物为甲硫氨酰基）或肽酰-tRNA的肽酰基转移到A位并与A位上氨基酰-tRNA的α-氨基结合形成

肽键，肽链延长一个氨基酸残基。成肽反应在A位上进行，成肽后肽酰-tRNA 占据核糖体A位，卸载的tRNA留在P位。（3）转位。在转位酶的催化下，核糖体向mRNA的3' 端移动一个密码子的距离，使mRNA序列上的下一个密码子进入核糖体的A位，而占据A位的肽酰-tRNA移入P位，卸载的tRNA移入E位。转位后A位留空并对应下一组三联体密码，准备下一轮核糖体循环。

（苏娇）