18 蛋白质合成

18.1 遗传密码是三联体密码18.2 蛋白质合成需要 tRNA 分子18.3 氨酰 -tRNA 合成酶催化氨基酸结合在 tRNA 分子上18.4 核糖体是蛋白质合成的场所18.5 tRNA 是蛋白质合成中的分子适配器18.6 氨基酸是通过特异的氨酰 -tRNA 合成酶的催化结 合在 tRNA 上的18.7 多肽合成主要包括起始、延伸和终止三个过程18.8 信号肽序列指导蛋白质定位18.9 蛋白质的合成受到许多抗生素和毒素的抑制

核酸中的核苷酸残基序列是按照核酸中的核苷酸残基序列是按照遗传密码遗传密码确定蛋白质中氨确定蛋白质中氨

基酸序列的基酸序列的，密码在几乎所有的生物中都是通用的密码在几乎所有的生物中都是通用的。 遗传密码翻译成氨基酸序列是借助于一类称为遗传密码翻译成氨基酸序列是借助于一类称为 tRNAtRNA 进行进行

的。的。它将贮存在它将贮存在 mRNAmRNA 中的遗传信息与多肽的一级序列联系中的遗传信息与多肽的一级序列联系

起来起来。 tRNA 与 mRNA 的联系是通过碱基配对。 mRNA 上的序

列称为密码子密码子，而与密码配对的 tRNA 上的序列称为反密码反密码

子子。 对于 mRNA 上的每一个密码，与该密码互补的 tRNA 就

将携带一个相应于该密码的氨基酸到生长的肽链处。 遗传密码遗传密码指的就是 mRNA 编码的指定序列。

翻译需要一个联系 mRNA 和蛋白质的双功能适配器分子双功能适配器分子

在真核生物中， mRNA

是在细胞核中合成的，而蛋白质合成发生在细胞质中，是通过细胞质中游离的核糖体，或是通过与内质网相连的核糖体合成的

在细菌中，转录和翻译是耦联在一起的。

细菌

真核生物

蛋白质是由 20 种氨基酸组成的，而 DNA 只是由 A ， T ，C 和 G 四种核苷酸构成的，但核苷酸残基序列决定了氨基酸的顺序，这是一种密码（ codons ）的关系。 简单计算表明，如果 1 个密码就是一个核苷酸残基，则只能编码四种氨基酸；如果 1 个密码是由 2 个核苷酸残基构成的，也只能编码 16 种氨基酸（ 42 ）；如果以 3 个核苷酸残基作编码单元就可编码 64 种氨基酸（ 43 ＝ 64 ）。 后来三个不同的实验证明遗传密码是后来三个不同的实验证明遗传密码是 mRNAmRNA 上上 33 个连续个连续的核苷酸残基构成的，所以密码称为的核苷酸残基构成的，所以密码称为三联体密码三联体密码，，下图给出了三个证明遗传密码是三联体密码的著名实验的示意图。

18.1 遗传密码是三联体密码

证明三联体密码的三个著名实验的示意图证明三联体密码的三个著名实验的示意图（ b ）结合核糖体的研究

（（ aa ）核苷酸同聚物的翻）核苷酸同聚物的翻译译

（（ cc ）重复核苷酸聚）重复核苷酸聚合物的翻译合物的翻译

第一个实验是 1961 年由美国的 M. Nirenberg 等人完成的。他首先利用多核苷酸磷酸化酶合成了一条由相同核苷酸组成的多核苷酸链，用它作模板，利用大肠杆菌蛋白提取液和 G

TP 在体外合成蛋白质。

多聚（多聚（ UU ））编码多聚 Phe ；

多聚（多聚（ AA ））编码多聚 Lys ；

多聚（多聚（ CC ））编码多聚 Pro 。

第二个实验是 1964 年也是由美国的 M. Nirenberg 等人完成的。他们首先合成一个已知序列的核苷酸三聚体，然后与大肠杆菌核糖体和氨酰 tRNA

一起温育。由此确定与已知核苷酸三聚体结合的 tRNA 上连接的是那一种氨基酸。

该实验对于几种密码编码同一个氨基酸提供了直接的、最好的证据

第三个实验是由 Jones,Khorana 等人完成的。他们利用有机化学和酶法制备了已知的核苷酸重复序列，以此多聚核苷酸作模板，在体外进行蛋白质合成，发现可生成三种重复的多肽链。

若从若从 AA 翻译，则合成出多聚 翻译，则合成出多聚 IleIle ，，即即 AUCAUC 对应 对应 IleIle ；；若从 U 翻译，则合成出多聚 Ser ，即 UCA 对应 Ser ；若若从从 CC 翻译，则合成出多聚 翻译，则合成出多聚 HisHis ，即，即 CACA

UU 对应 对应 HisHis 。。这是因为体外合成是无调控的合成，可以随机地从 A 、或 U 、或C 翻译，所以有三种重复的多肽链生成。

通过 Nirenberg 和 Khorana 两位科学家的辛勤工作，于 1966

年全部密码都被破译。共有 64 个密码，其中 61 个密码是编码氨基酸的，其余 3 种是终止密码，两位科学家获得了诺贝尔奖。

遗传密码表

第一位 5端

第三位 3端

第二位

遗传密码按 5ˊ→ 3ˊ方向书写。术语术语密码密码通常指的是通常指的是 mRNAmRNA 中的核苷中的核苷酸三联体酸三联体，也可应用于编码蛋白质的基因的也可应用于编码蛋白质的基因的 DNADNA 序列中的核苷酸三联体。序列中的核苷酸三联体。例如 TAC 是用于编码 Tyr 的 DNA 密码。

密码具有以下一些显著特点：1. 1. 大多数氨基酸都存在几个密码大多数氨基酸都存在几个密码。例如 Ser 就有 6 个密码。因为大多数氨基酸都存在几个密码，所以遗传密码具有简并性遗传密码具有简并性。确定同一个氨基酸的不同密码被称为同义密码同义密码。密码的简并性可以减少碱基突变造成的

有害效应。在标准遗传密码表中，只有一个密码子的氨基酸是只有一个密码子的氨基酸是 TrpTrp

和和 MetMet 。

2. 2. 一个密码的头两个核苷酸残基足可以确定一个给定一个密码的头两个核苷酸残基足可以确定一个给定的氨基酸的氨基酸。例如编码 Gly 的密码有 4 个，都开始于 GGGG： GGU ， GG

C ， GGA ，和 GGG 。所以，即使 3ˊ位的核苷酸残基突变，通常仍会导致同一个氨基酸整合到蛋白质中。

3. 具有类似序列的密码往往指定化学性质类似的氨基酸 例如苏氨酸密码与 4 个丝氨酸密码的差别只是处于 5ˊ位的核苷酸不同；天冬氨酸和谷氨酸的密码都开始于GA 只是 3ˊ位的核苷酸不同。

4. 64 个密码中有 61 个密码编码氨基酸，余下的 3

个密码（ UAA ， UGA ，和 UAG ）为终止密码。 终止密码一般不能被任何 tRNA 分子识别，但能被特殊的蛋白质识别，引起新合成的肽链从翻译机器上脱落。蛋氨酸密码 AUG 也常常充当蛋白质合成的起始密码，所以常称AUGAUG 为起始密码为起始密码。在蛋白质合成一章中将看到其它的密码也可以充当起始密码。

如果按不重叠读码，在没有给定读码框时在没有给定读码框时，可有三种读码方式。

如果按重叠读码（如果按重叠读码（ aa ），则变成了：），则变成了：

与非重叠读码比较与非重叠读码比较

tRNA 分子在蛋白质合成中充当的是遗传密码的翻译，是mRNA 的核苷酸序列和多肽中氨基酸序列信息之间的桥梁。每一个细胞内至少含有 20 种 tRNA （一种氨基酸对应一种 tRN

A ），就是说每种 tRNA 应当能够至少识别一个 mRNA 密码，才能满足它作为适配器的作用。

18.2.1 18.2.1 所有的所有的 tRNAtRNA 都具有类似都具有类似的三维结构的三维结构

不同来源的 tRNA 一级结构不同，但它们几乎具有类似于三叶草形三叶草形的二级结构。最早确定的 tRNA 结构是丙氨酸 -tRNA ，是由 Holley 确定的。

18.2 蛋白质合成需要 tRNA分子

Ala-tRNA 三叶草式的二级结构

结合氨基酸部位

反密码子

tRNA 分子的 5ˊ 端和 3ˊ 端附近的碱基配对形成 tRNA

分子的一个臂，该臂称为氨基酸臂氨基酸臂。一个成熟的一个成熟的 tRNAtRNA 分子分子

的的 33ˊ́ 端的核苷酸序列总是端的核苷酸序列总是 CCACCA （（ 33ˊ́）），一个特异的氨基酸通过它的羧基与 tRNA 的核苷酸残基 3ˊ 端的 2ˊ或 3ˊ 羟基形成的共价键连接在 tRNA 分子上。 5ˊ 端的核苷酸都是磷酸化的，大多数 tRNA 分子 55ˊ́ 端的核苷酸残基为鸟苷酸端的核苷酸残基为鸟苷酸

残基（残基（ pGpG ））。

在氨基酸臂对面的单链环称为反密码环反密码环，该环含有由三个核苷酸残基组成的反密码子反密码子，反密码子与 mRNA 中的互补密码结合。含有反密码子的臂称为反密码臂。

tRNA 分子的另外两个臂是根据臂中含有修饰的核苷酸而命名的，含有胸腺嘧啶核苷酸（含有胸腺嘧啶核苷酸（ TT ）（在）（在 RNARNA 中很中很少见到 ） 、假尿嘧啶核 苷 酸 （少见到 ） 、假尿嘧啶核 苷 酸 （ ψψ ） 和 胞嘧啶核 苷 酸） 和 胞嘧啶核 苷 酸（（ CC ）残基的臂称之）残基的臂称之 TTψψCC臂臂。

含有二氢尿嘧啶核苷酸残基的臂称为 D臂，不同 tRN

A 的 D臂也稍有不同。

在反密码臂和 TψC臂之间， tRNA 分子中还含有另一个可变臂可变臂（也称为额外环），可变臂大约由 3 到 21 个核苷酸组成。大多数 tRNA 中核苷酸残基数在 73 和 95之间。

在三维空间，tRNA 分子折叠成倒L型：氨基酸臂位于L型分子的一端，反密码环则处于相反的一端。

tRNA 分子中的大多数核苷酸都处于两个成直角的、堆积的螺旋中。碱基之间堆积的相互作用对 tRNA 的稳定性具有重要的贡献。

tRNA 的倒 L 型三级结构

18.2.2 “ 摆动 ”容许某些 RNA 识别几个密码

密码和反密码之间碱基配对规则一般为 A 与 U 配对， G 与C 配对，并且配对区内的链是反平行的，但实际上存在某些变通性。 Crick 将这种变通性称之“ 摆动” 。因此反密码的因此反密码的 5ˊ5ˊ 位有位有时也称为摆动位置时也称为摆动位置。下表给出了反密码的 5ˊ （摆动）位和 mRN

A 的 3ˊ 位之间的碱基配对原则。

表 19.2 Crick 预计的反密码 5ˊ （摆动）位和 mRNA 的 3ˊ 位之间的碱基配对

位于反密码子 5ˊ （摆动）位的核苷酸 位于密码子的 3ˊ 位的核苷酸A U

C G

G U 或 C

U G 或 A

I U，C 或 A

次黄嘌呤核苷酸（ I ）常常出现在 t

RNA 的 5ˊ （摆动）位， II 可以与可以与 UU ，， CC

和和 AA形成氢键形成氢键

带有反密码子 I

GC 的 tRNAAla 分子可以与特异编码 Ala

的三个密码（ GCU ，GCC ， GCA ）中的任一个结合

一个特定的氨基酸经酶催化可以连接到相应的 tRNA 分子的 3ˊ 端上，该酶称为氨酰氨酰 -tRNA-tRNA 合成酶合成酶，产物称为产物称为氨酰氨酰 -tRN-tRN

AA 。氨基酸与 tRNA之间形成的键是高能键高能键，称为氨酰氨酰 -tRNA-tRNA

键键。常用 tRNAAA 表示可结合某种氨基酸的 tRNA 种类， Ala-t

RNAAla 表示携带了丙氨酸的 tRNAAla 。 由于整合到蛋白质中的氨基酸有 20 种，从理论上讲，在每一个细胞中至少应当存在着 20 种氨酰 tRNA 合成酶。然而也不会多于 20 种，因为一种氨酰 tRNA 合成酶能够识别几个同工 tRNA 分子。例如虽然存在着 6 个编码 Ser 的密码和几个同工 tRNA Ser 分子，但这些 tRNA Ser 都可被单一的丝氨酰 -tR

NA 合成酶所识别。蛋白质合成的精确度依赖于氨酰蛋白质合成的精确度依赖于氨酰 -tRNA-tRNA 合合成酶催化正确的氨基酸连接到相应的成酶催化正确的氨基酸连接到相应的 tRNAtRNA分子上分子上。

18.3 氨酰 -tRNA合成酶催化氨基酸结合在 tRNA分子上

氨酰 -tRNA 合成酶催化 tRNA 的氨酰化是通过两步反应完成的。氨基酸被氨酰 -tRNA 合成酶激活在原理上类似于脂肪酸的激活，总反应为：

氨基酸＋ tRNA ＋ ATP =

氨酰 -tRNA＋ AMP＋PPi

蛋白质合成是在 mRNA 模板指导下进行的，合成过程分为肽链起始、延伸和终止阶段。蛋白质的合成是通过一个复杂蛋白质的合成是通过一个复杂的复合体完成的的复合体完成的。这个复合体是由核糖体和附属的蛋白质因子以及 mRNA 和负载的 tRNA 分子组成的，常将该复合体称之翻译复合体。

蛋白质合成发生在核糖体中，核糖体是由一个大亚基和一个小亚基组成的。 E.coli中的小亚基是 30S亚基；而大亚基是 5

0S亚基。在蛋白质合成期间，两个亚基结合形成一个 70S 核糖体。核糖体含有三个部位核糖体含有三个部位：A（ aminoacyl ：氨酰）位、 P（ peptidyl ：肽酰）位 和 E（ exit ：退出）位。

18.4 核糖体是蛋白质合成的场所

E.Coli.核糖体组成示意图

核糖体中结合两个 tRNA 的部位

18.5.1 起始复合体只可在起始密码处组装 翻译的第一个密码一般都是 AUG 。由于 AUG 也是蛋氨酸的密码，因此翻译机器需要区别起始和内部蛋氨酸的密码。 在原核生物中，起始密码的选择不仅取决于 tRNA 的反密码子和 mRNA 密码子的相互作用，也取决于核糖体的小亚基与 mRNA 模板的相互作用。 30S亚基是在紧靠起始密码的上游的一个富含嘌呤碱基的区域与 mRNA 结合。这个被称之 SDSD 的区域的区域与与 16S rRNA16S rRNA 的的 33

ˊ́ 端的一个富含嘧啶片段互补。在形成起始复合体时，互补的端的一个富含嘧啶片段互补。在形成起始复合体时，互补的核苷酸对形成一个双链结构，使得核苷酸对形成一个双链结构，使得 mRNAmRNA 结合到核糖体上。结合到核糖体上。mRNAmRNA 与与 16S rRNA16S rRNA 的这一非翻译片段之间的配对将起始密码的这一非翻译片段之间的配对将起始密码定位在定位在 PP 部位，确立了正确的阅读框架。部位，确立了正确的阅读框架。

18.5 翻译开始于一个起始复合体的形成

E.coli mRNA 中的 SD 序列

18.5.2 起始需要一个特殊的 tRNA 分子 在每个细胞内至少存在着两

个不同的识别 AUG 密码的蛋氨酰 -tRNAMet 分子，一个只在起始密码处用，称之起始 tRNA ，另一个只识别内部的蛋氨酸密码。

在细菌中结合了蛋氨酸的起始 tRNA 称蛋氨酰 -tRNAf

Met ，它是一个甲酰基转移酶的底物，该酶将来自 N10-甲酰四氢叶酸的甲酰基连接到蛋氨酰 -tRNAf

Met 中的蛋氨酰的氨基上，生成 N-甲酰蛋氨酰 -tRNAf

Met （ fMet-tRNAfMe

t ）。fMet-tRNAf

Met 的结构

18.5.3 起始复合体的形成涉及三个步骤

（ 1 ） IFIF－－ 11 结合在结合在 30S30S

核糖体亚基上。核糖体亚基上。

（ 2 ）结合了 GTP 的 IF-

2-GTP 复合体可以特异识别起始 tRNA 。

（ 3 ）一旦形成前起始复合体， 50S 亚基就与 30S

亚基结合，最后形成由 30

S 与 50S 组成的起始复合体， fMet-tRNAf

Met 被定位在 P 位。

（ 1 ）将正确的氨酰 -tRNA 定位在 A

位；

（ 2 ）形成肽键；

（ 3 ）使mRNA 相对于核糖体移动一个密码（移位）。

（ 4 ）释放卸载的 t

RNA 。

18.6 18.6 肽链延伸涉肽链延伸涉及三个反应的循环及三个反应的循环

通过氨酰基－转移反应形成肽键

mRNA 移位使一个终止密码（移位使一个终止密码（ UAAUAA 、、UAGUAG 或或 UGAUGA ）处于）处于 AA 位，氨酰位，氨酰 -tRNA-tRNA 通通常不能结合到核糖体上。常不能结合到核糖体上。 在 E.Coli中， RF－ 1 、 RF－ 2 和 RF

－ 3 三个释放因子能够识别终止密码。释放因子 RF－ 1 可以与 UAA 和 UAG 结合，而RF－ 2 能与 UAA 和 UGA 结合， RF－ 3

与 RF－ 1 或 RF－ 2 结合形成异二聚体。RF－ 3 也结合 GTP 。 当异二聚体在当异二聚体在 AA 位与位与 mRNAmRNA 结合后，结合后，改变了肽酰转移酶的活性，使得该酶能够水改变了肽酰转移酶的活性，使得该酶能够水解肽酰解肽酰 -tRNA-tRNA 酯酯。伴随着 GTP 的水解和释放因子从核糖体的解离，最后的多肽产物从核糖体释放出来。

18.7 特殊信号终止了肽链的合成

在真核生物中，许多加工修饰过程都是发生在特定的细在真核生物中，许多加工修饰过程都是发生在特定的细胞器中胞器中。例如蛋白质的糖基化就需要存在于内质网和高尔基体中的酶。而真核生物中蛋白质合成发生在细胞质中。新合新合成的蛋白质通过细胞质向不同细胞器的转移，这种转移称为成的蛋白质通过细胞质向不同细胞器的转移，这种转移称为蛋白质运输或寻靶。蛋白质运输或寻靶。 定向于一个特定亚细胞区的每一种蛋白质都带有确定其定向于一个特定亚细胞区的每一种蛋白质都带有确定其最终位置的信号，这个信号就象信封上的地址最终位置的信号，这个信号就象信封上的地址。用于蛋白质寻靶的分子信号是一段氨基酸序列。术语信号肽常用来特指指导蛋白质跨过内质网的信号，从更广泛的意义上讲，信号肽指的是指导蛋白质寻靶的任何一段连续的氨基酸序列。

18.8 信号肽序列指导蛋白质定位

下图给出了几种真核生物蛋白质的信号肽序列和这下图给出了几种真核生物蛋白质的信号肽序列和这些蛋白质在细胞内的最终去向些蛋白质在细胞内的最终去向。使蛋白质定向于内质网的信号序列研究的最清楚。内质网信号肽的长度通常为 10 个氨基酸左右，大多数都是由疏水氨基酸残基组成，例如 Leu, Val, Ile, Tyr, 或 Trp 。典型的信号肽的 N末端一侧含有一个带正电荷的氨基酸，例如 Arg 或 Lys ，而 C末端一侧含有极性氨基酸或 Ala 。

几种真核生物蛋白质的信号肽序列

两种主要的蛋白质寻靶途径

许多微生物可以生产抗生素，它们利用这些抗生素作为化学防御武器抵御竞争者和来犯之敌。某些抗生素通过抑制肽键的形成防止细菌的生长。例如抗生素嘌呤霉素的结构非常类似于氨酰例如抗生素嘌呤霉素的结构非常类似于氨酰 -tRN-tRN

AA 的的 3’3’ 末端的结构。因为结构上的相似，嘌呤霉末端的结构。因为结构上的相似，嘌呤霉素可以进入核糖体的素可以进入核糖体的 AA 位位。肽酰转移酶催化新生成的多肽转移至嘌呤霉素的游离的氨基上。由于肽酰－嘌呤霉素在 A 位处的结合弱，很快就从核糖体上解离，因此就可终止蛋白质的合成。

18.9 蛋白质的合成受到许多抗生素和毒素的抑制

尽管嘌呤霉素可以有效地阻止原核生物尽管嘌呤霉素可以有效地阻止原核生物的蛋白质合成，但它不能用于临床，因为嘌的蛋白质合成，但它不能用于临床，因为嘌呤霉素同样也阻止真核生物中的蛋白质合成，呤霉素同样也阻止真核生物中的蛋白质合成，所以嘌呤霉素对人是有毒的所以嘌呤霉素对人是有毒的。临床上可用的抗生素应当是对细菌的蛋白质合成是特异的，而对人是没有作用的抑制剂。

嘌呤霉素的作用机制

四环素和氯霉素四环素和氯霉素是两个能特异抑制细菌翻译的抗生素。四环素可以和原核生物核糖体的 30S亚基结合，就是说，封住了A 位点，阻止氨酰 -tRNA 进入 A 位。在体外，四环素也可以作用于真核生物的核糖体，但由于它不能跨细胞质膜转运，所以它不能抑制真核生物蛋白质的合成。氯霉素可以与 50S 的核糖体亚基相互作用，抑制肽酰转移酶，所以可以广泛用作治疗细菌感染的药物。

链霉素链霉素抑制蛋白质合成的起始，也能引起肽链延伸阶段的 mRNA 的错读，改变细菌中翻译的忠实性。 白喉毒素白喉毒素是已知的毒性最大的毒素，只要一分子的白喉毒素就足可以使真核细胞内的延伸因子 eEF-2失活，导致死亡。 蓖麻毒蛋白蓖麻毒蛋白是从蓖麻中分离出来的，其作用模式是通过切断 N 苷键除去腺嘌呤碱基使真核生物的 28S rRNA失活，导致翻译终止。

要点归纳1. 蛋白质合成也称之为翻译，因为以核酸序列存在的遗传信息被翻译成不同的“语言”，即蛋白质中的氨基酸序列。蛋白质合成是个非常复杂的过程，涉及到包括mRNA、 rRNA、 tRNA、氨酰 -tRNA合成酶和许多蛋白质因子在内的 100多种大分子协同配合、相互作用。

2. 在核酸的碱基序列中含有遗传信息，指定多肽链中氨基酸序列的碱基序列称之为遗传密码。 mRNA 是由 DNA

中的模板链转录来的， mRNA 中三个连续核苷酸序列构成了编码氨基酸的密码子（三联体密码）。遗传密码由 64 个密码子组成，其中 61 个密码子是编码氨基酸的，其余 UAA ，UAG 和 UGA 3 个密码子是终止密码子。遗传密码是通用的，但线粒体密码不同于所谓的通用密码。

3. 密码子具有简并性，即大多数氨基酸都有几个同义密码子，即许多密码子编码同一个氨基酸，而且处于密码子头两个位置的核苷酸足以指定一个氨基酸，所以处于第三个位置的核苷酸即使发生突变也不会改变密码子的意义。另外，具有类似核苷酸序列的密码子编码的氨基酸的化学性质往往相近。

4. 读码的起点确定了一个基因的读码框。读码起点的漂移有时会改变整个遗传信息。密码子中碱基突变有时会改变密码子的意义，一个核苷酸的取代可能会使一个错误的氨基酸整合到合成的蛋白质中。

5. 三种类型 RNA（mRNA,rRNA 和 tRNA）参与蛋白质合成。mRNA是由 DNA中的模板链转录来的，mRNA与模板链互补、而且与该链反平行。在真核生物中，mRNA在细胞核中合成，然后进入细胞质，与合成蛋白质部位－核糖体结合。tRNA分子是将核酸和氨基酸联系起来的适配器，它可携带激活的氨基酸，并且在核糖体处通过互补碱基配对与mRNA相互作用，将氨基酸转移到生长着的肽链上。

6. 所有 tRNA 分子都含有一些确定的结构特征， tRNA 分子中往往都含有许多保守和共价修饰的核苷酸，其中一些核苷酸对 tRNA 分子的二级和三级结构有稳定作用。 tRNA 分子的二级结构为三叶草型，含有 4 个臂（碱基配对区）和 3 个环。氨基酸臂可共价结合氨基酸，反密码子环上的反密码子通过碱基配对与 mRNA 中的密码子相互作用。 tRNA 分子的三级结构为倒 L型。

7. 反密码子与mRNA中的密码子相互作用，在 5′位有一定的柔性（摆动性），即在该位置允许非标准碱基配对。结合同一个氨基酸但具有不同反密码子的 tRNA（同工 tRNA）可以与同一个密码子通过碱基配对相互作用。

8. 每一种氨基酸都是通过氨酰 -tRNA合成酶被激活，并且与特殊的 tRNA相连，该合成酶催化一个氨基酸的羧基通过酯键与处于 tRNA 3′ 末端 CCA序列的腺苷酸（ A）残基的2′或 3′羟基连接，该过程称为氨基酸活化，反应需要 ATP，PPi水解为无机磷酸释放的能量驱动氨基酸的活化。对于每

一种氨基酸来说至少存在着一个特异的氨酰 -tRNA合成酶和至少一个特异的 tRNA分子。

9. 氨酰 -tRNA合成酶利用功能基团和他的关联氨基酸的形状可以防止不正确的氨基酸结合在 tRNA上。某些氨酰 -tRNA合成酶还具有校正活性，通过水解可以除去已经连接的不正确氨基酸。

10. 蛋白质合成发生在核糖体中，核糖体是由一个大亚基和一个小亚基组成的。在 E.coli 中，小亚基是 30S亚基，含有 21 种蛋白质和一分子的 16S rRNA ；而大亚基是 50S亚基，含有 31 种蛋白质和 5S 与 23S 两种 rRNA 分子。在蛋白质合成期间，两个亚基结合形成一个 70S 核糖体。真核生物的核糖体比原核生物的大（由 40S 和 60S亚基组成的 80S 核糖体）和含有更多的蛋白质。真核生物核糖体的大亚基含有 3

分子 rRNA （ 28S ， 5S 和 5.8S ）。

11. 蛋白质合成是沿着N（氨基）端到 C（羧基）端方向进行的，mRNA是按照 5′→3′方向被翻译的。原核生物mRNA的起始密码子是 AUG（或 GUG），在原核生物中转录和翻译是紧密偶联的，几个核糖体可以同时翻译一个mRNA，形成一个多聚核糖体。

12. 核糖体含有用于结合 tRNA的三个部位： A（ aminoacyl ：氨酰）位、 P（ peptidyl ：肽酰）位和 E（ exit ：退出）位。核糖体中肽链的合成包括 3个阶段：起始、延伸和终止。在原核生物的起始阶段，首先形成一个包含mRNA、30S 亚基、一个氨酰化的起始 tRNA（ fMet-tRNAfMet ）和 5

0S 亚基的起始复合物。起始因子促进复合物成员之间的结合，同时需要一分子 GTP。

13. 通过 16S rRNA 3′端富含的嘧啶碱基序列与mRNA 5′端位于起始密码子上游富含嘌呤的 SD序列之间互补碱基配对相互作用，将起始密码子定位于核糖体中的 P位。氨酰化的起始tRNA与起始密码子配对开始转录。在原核生物中，肽链的合成开始于 N端的甲酰蛋氨酸，在真核生物中是蛋氨酸。

14. 每延伸一个氨基酸都要重复 3 个反应：氨酰 -tRNA 结合、肽键形成和移位。新进来的氨酰 -tRNA 首先结合在核糖体的 A

位，需要 GTP水解和两个可溶性因子 EF-Tu 、 EF-Ts参与。然后，生长着的肽链由 P 位转移到位于 A 位的新进来的氨基酸上。作为 50S亚基中的一个成分的肽酰转移酶催化肽键形成。最后反应中，新的肽酰 -tRNA 由 A 位转移到 P 位，夹在两个核糖体亚基裂隙中的 mRNA移动一个密码的长度，移位需要移位酶，并且需要 GTP水解。所以一次延伸过程消耗了 2 分子 GT

P 。

15. 蛋白质合成的终止发生在特殊的终止密码子处，当终止密码子进入核糖体 A位，由于释放因子的结合改变了肽酰转移酶的特异性，使得生长着的肽链从核糖体上脱落，从而终止翻译。终止需要 GTP水解推动。

16. 许多抗生素都能抑制蛋白质合成。嘌呤霉素的结构类似于氨酰 -tRNA 分子中 3′ 末端的 AMP 残基结构，可进入核糖体 A

位，在肽酰转移酶催化下能生成肽酰 -嘌呤霉素，使蛋白质合成终止。

17. 无论是原核生物还是真核生物，合成的蛋白质的量主要是受到转录水平的调控。许多蛋白质在合成期间和翻译之后会受到共价修饰，某些修饰影响蛋白质向不同细胞部位的转运。一个向细胞外分泌或插入到膜中的蛋白质的 N末端常常含有一个由 16～ 30 个残基组成的疏水性信号肽，决定着蛋白质的去向。