【正文】 轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制： （ 1） 翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)同步機(jī)制 （ cotranslational transfer） 分泌蛋白 、 質(zhì)膜蛋白 、 溶酶體蛋白 、 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體滯留蛋白等 。 首先在游離核糖體上合成含信號(hào)肽的部分肽段后就結(jié)合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上 ， 然后邊合成邊進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔 ， 經(jīng)初步加工和修飾后 ， 部分多肽以芽泡形式被運(yùn)往高爾基體 ， 再經(jīng)進(jìn)一步的加工和修飾后被運(yùn)往質(zhì)膜 、 溶酶體或被分泌到胞外 。 （ 2） 翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制 （ posttranslational translocation） 葉綠體蛋白和線粒體蛋白 。 在細(xì)胞質(zhì)游離核糖體上被完全合成后通過(guò)新生肽的信號(hào)序列 （ 引導(dǎo)肽 Leader peptide） 直接運(yùn)往目的地并被加工 。 (一 )、 信號(hào)肽 : 翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)同步機(jī)制 信號(hào)肽是 Gunter Blobel1975年提出的 ， 用以解釋多肽向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 。 含信號(hào)肽的多肽進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的過(guò)程： 當(dāng)包含信號(hào)肽的多肽被合成一部分時(shí) ， 信號(hào)肽識(shí)別體（ SRP） 就識(shí)別信號(hào)肽并結(jié)合到核糖體上 ， 翻譯暫時(shí)停止 ， SRP 與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的受體 （ 停泊蛋白 ，docking protein） 結(jié)合 ， 核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合 ， SRP離開 ， 延伸的肽鏈通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的肽移位裝置（ translocon） 進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng) ， 信號(hào)肽被切除 。 新生肽的命運(yùn)就取決于信號(hào)肽和其他的信號(hào)序列 。 對(duì)于分泌蛋白來(lái)說(shuō) ， 跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)后要切除 N端信號(hào)肽 ， 多肽進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔 ， 此后還要在高爾基體進(jìn)行下一步的修飾加工 。 跨膜蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的起始階段與分泌蛋白類似 ， N端的信號(hào)肽作為起始信號(hào)結(jié)合在膜上 ， 多肽鏈的其余部分線形穿過(guò)膜 。 單跨膜蛋白 （ single pass membrane protein） 有一個(gè)終止轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)（ stop transfer signal） ,它阻止后續(xù)肽段的繼續(xù)穿膜 （ 圖 ） ， 多跨膜蛋白有一系列交替出現(xiàn)的起始和終止信號(hào) （ 圖 ） 。 被轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的多肽多數(shù)還要運(yùn)往它處 。經(jīng)過(guò)初步的翻譯后修飾 ， 可溶性蛋白和膜結(jié)合蛋白被運(yùn)輸?shù)礁郀柣w ， 這種運(yùn)輸是經(jīng)過(guò)運(yùn)輸泡進(jìn)行的 （ 圖 ） ， 滯留內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白有滯留信號(hào) ， 在許多脊椎動(dòng)物中它是 C端的四肽： LysAspGluLeu（ 簡(jiǎn)稱 KDEL） 。 在高爾基體中 ， 多肽進(jìn)一步被修飾 ， 如 N糖苷鍵型寡糖鏈進(jìn)一步被處理 ， 特定 Ser和 Thr殘基進(jìn)行 O糖苷鍵型糖基化修飾 。 溶酶體蛋白添加一個(gè) 6磷酸甘露糖殘基后被運(yùn)往溶酶體 。 現(xiàn)在還不清楚下一步有什么信號(hào)指導(dǎo)分泌蛋白運(yùn)往細(xì)胞表面 （ 經(jīng)過(guò)胞外分泌 ， exocytosis） ， 什么信號(hào)指導(dǎo)質(zhì)膜蛋白的運(yùn)輸 ， 有人提出一種默認(rèn)機(jī)制 （ 缺省機(jī)制 ， default mechanism） ：在缺失指導(dǎo)信號(hào)的情況下的一個(gè)特定的順序事件 。 信號(hào)肽： P412 信號(hào)識(shí)別體： P412 (二 )、 翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制 （ posttranslational translocation） 線粒體和葉綠體蛋白是在細(xì)胞質(zhì)游離核糖體上完全合成后運(yùn)輸來(lái)的 ， 同樣 ， 這種運(yùn)輸也需要信號(hào)序列 。 圖 C1向線粒體的運(yùn)輸 。 細(xì)胞色素 C1合成要被轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體的內(nèi)膜空間（ 它是 ETC 復(fù)合物 Ⅲ 的一個(gè)組分 ） ， 細(xì)胞色素 C1的轉(zhuǎn)運(yùn)需要兩個(gè)序列 （ N端 ） ， 第一個(gè)指導(dǎo)它運(yùn)往線粒體基后質(zhì)被切除 ， 第二個(gè)指導(dǎo)它運(yùn)往內(nèi)膜空間后被切除 ， 細(xì)胞色素 C1肽鏈折疊并結(jié)合一個(gè)血紅素輔基后與內(nèi)膜上的復(fù)合物Ⅲ 結(jié)合 。 Uptake of proteins into the mitochondrial matrix ★ 問(wèn)題：質(zhì)體藍(lán)素 （ plastocyanin） 是一種在葉綠體光合作用中作為電子傳遞體的含銅蛋白 ，定位于類囊體腔 ， 和類囊體膜的內(nèi)表面相連 ，它的轉(zhuǎn)運(yùn)需要 N端的兩段轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào) ， 假設(shè)其轉(zhuǎn)運(yùn)與線粒體相似 ， 那么它是如何被轉(zhuǎn)運(yùn)的呢 ？ 轉(zhuǎn)膜機(jī)制 六 、 蛋白質(zhì)的折疊 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)和它的三維構(gòu)象以及生物功能的直接關(guān)系一直是現(xiàn)代生物化學(xué)研究的重點(diǎn) 。 這方面的一個(gè)重要的經(jīng)典的范例是 Christuian Anfinsen 在 1950年后期做的一系列實(shí)驗(yàn) （ 1972年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) ） 。 圖 變性的牛胰 RNase在適當(dāng)?shù)臈l件下能重新折疊成天然的生物活性的狀態(tài) 。 這暗示如果多肽的 aa的物理 、 化學(xué)性質(zhì)以及驅(qū)動(dòng)折疊過(guò)程的力 （ 如鍵的旋轉(zhuǎn) 、 自由能氨基酸在多水環(huán)境中的特性 ） 都已知的情況下應(yīng)該可以預(yù)測(cè)一個(gè)蛋白的三維結(jié)構(gòu) ， 然而盡管用盡各種先進(jìn)的技術(shù) ， 進(jìn)展仍然緩慢 。 總的說(shuō)來(lái) ， 蛋白質(zhì)的折疊是一個(gè)樓梯式的 （ stepwise） 過(guò)程 ， 在這個(gè)過(guò)程中 ， 二級(jí)結(jié)構(gòu)的形成是早期的特征 ， 疏水作用似乎是很重要的驅(qū)動(dòng)力 。 因?yàn)楸砻姘被釟埢奶娲苌儆绊懙鞍踪|(zhì)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象 ， 相反 ， 疏水核中氨基酸殘基的替代常常導(dǎo)致嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)變化 。 傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)折疊模式 （ 僅僅靠氨基酸殘基側(cè)鏈之間的相互作用驅(qū)使蛋白質(zhì)折疊成最終的形式 ） 有很大的不可解釋性： （ 1） 時(shí)間性 。 蛋白質(zhì)的合成通常只需要幾秒到幾分鐘 ， 如果一個(gè)新生肽要嘗試完各種可能的構(gòu)象直到最穩(wěn)定的構(gòu)象 ，那么計(jì)算一下每個(gè)鍵旋轉(zhuǎn)到最終的生物活性形式所用的時(shí)間至少要用年來(lái)衡量 ， 甚至是一個(gè)天文數(shù)字 。 （ 2） 復(fù)雜性 如果基于物理數(shù)據(jù) （ 如鍵角 、 旋轉(zhuǎn)的角度 ） 來(lái)折疊 ，那么要計(jì)算折疊的數(shù)學(xué)模型顯然太復(fù)雜了 ， 在這么短的時(shí)間內(nèi)完成這么快 、 這么精巧的一個(gè)過(guò)程似乎不可能 。 近年來(lái) ， 已經(jīng)確定 ， 生活細(xì)胞中蛋白質(zhì)的折疊和轉(zhuǎn)運(yùn)是在分子伴侶的幫助下進(jìn)行的 。 其中大部分是 hsp。它存在于所有的 生物中 ， 從細(xì)菌到高等動(dòng)植物已發(fā)現(xiàn)了幾種類型的分子伴侶 。 此外 ， 它們還存在于原核性質(zhì)的細(xì)胞器中 ， 如線粒體 、 葉綠體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 。到目前為止發(fā)現(xiàn)所有的分子伴侶在序列同源性上都很高 。 圖 分子伴侶在蛋白折疊方面的作用表現(xiàn)在兩方面： （ 1） 從多肽開始合成到折疊的這段時(shí)間里 ， 分子伴侶可以保護(hù)多肽鏈不受其他蛋白的攻擊 ， 一些線粒體和葉綠體蛋白在插入細(xì)胞器膜之前必須保持未折疊狀態(tài) 。 （ 2） 幫助蛋白質(zhì)正確快速地折疊或組裝成多亞基蛋白 。 ★ 在蛋白質(zhì)折疊中有兩類分子伴侶： （ 1） Hsp70s。 Hsp70s是在折疊的早期階段起作用的分子伴侶家族 。 大量的 Hsp70s。 大量的 Hsp70s單體結(jié)合在未折疊的疏水的正延伸肽段上 。 每一個(gè) Hsp70s有兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)：未折疊多肽結(jié)合位點(diǎn)和 ATP結(jié)合位點(diǎn) 。 多肽從 Hsp70s上釋放需要能量 。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的 Hsp70s還是多肽跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)所必須的 。 （ 2） Hsp60s。 一旦未折疊的多肽從 Hsp70s上被釋放 ， 它就結(jié)合到一些Hsp60s上 （ 也稱 chaparonins,cpn60s） 。 Hsp60s形成一個(gè)巨大的桶狀結(jié)構(gòu) ， 它有兩個(gè)蓋 ， 位折疊蛋白進(jìn)入桶中 ， Hsp60s幫助它形成正確的結(jié)構(gòu) 。 分子伴侶還能幫助因各種脅迫而部分去折疊蛋白的重新折疊 ， 如果不能重新折疊的話 ， 分子伴侶就促進(jìn)它的降解 。 ★ 本章要點(diǎn) mRNA上密碼子與 tRNA上反密碼子的堿基配對(duì)是遺傳信息翻譯的基本機(jī)制 。 翻譯包括三個(gè)階段：起始 、 延伸 、 終止 。 每個(gè)階段都有相應(yīng)的翻譯因子的參與 。 蛋白質(zhì)合成后還要一系列的翻譯后修飾 、 折疊和定向轉(zhuǎn)運(yùn) 。 翻譯后修飾包括切除 、 共價(jià)修飾 、 插入輔因子 。 真核與原核的翻譯后調(diào)控不同 ， 原核有 SD序列調(diào)控和翻譯的自身負(fù)調(diào)控 ， 真核較復(fù) 。 蛋白質(zhì)的折疊可以發(fā)生在肽鏈合成中或合成后 ， 它是在分子伴侶的作用下進(jìn)行 。 ★ 本章問(wèn)題 1. 不同生物間 rRNA和核糖體蛋白的三維結(jié)構(gòu)極其相似 ， 為什么 ？ 2. 遺傳密碼的特性 3. 怎樣理解氨酰 tRNA合成酶的作用是第二遺傳密碼 ？ 4. 敘述發(fā)生在氨酰 tRNA合成酶上的兩個(gè)反映 5. 氨酰 tRNA合成酶有時(shí)也會(huì)出錯(cuò) ， 它是如何檢測(cè)和校正的 ？ 6. 敘述蛋白質(zhì)合成三個(gè)階段的主要事件 7. 翻譯因子在原核和真核的翻譯過(guò)程中個(gè)起什么功能 ？ 8. 寫出下列多肽的密碼子 ， 有幾種可能 ？ 9. 判斷下列過(guò)程發(fā)生在蛋白質(zhì)合成的哪個(gè)階段 / A核糖體亞基與 mRNA結(jié)合 B多肽被正確合成 C核糖體沿著 mRNA移動(dòng) D核糖體解離成亞基 10. 估計(jì)一下合成 200個(gè) AA需要多少個(gè) ATP和 GTP？ 11. 翻譯因子中 GTP的作用 12. 原核和真核翻譯的主要區(qū)別 13. 舉例說(shuō)明翻譯后修飾的意義 14. SD序列和 30S亞基的配對(duì)為原核提供了識(shí)別起始密碼子和 Met密碼子的機(jī)制 ， 那么真核如何辦呢 ？ 15. 每一個(gè)延伸循環(huán)的三步反應(yīng) 16. 原核與真核翻譯調(diào)控的主要區(qū)別 17. 描述 SRP的結(jié)構(gòu)和功能 18. 描述 translocon在共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)中的作用 19. mRNA的結(jié)構(gòu)如何影響翻譯的調(diào)控 20. 假設(shè)一個(gè)典型的分泌蛋白要被分泌到胞外 ，描述一下細(xì)胞內(nèi)的加工過(guò)程 。 21. 要用一個(gè)多肽的一級(jí)結(jié)構(gòu)來(lái)預(yù)測(cè)它的高級(jí)結(jié)構(gòu) ， 主要的困難和問(wèn)題在那里 ？ 22. 敘述分子伴侶在蛋白質(zhì)折疊中的作用 。 23. 多核糖體： 一條 mRNA上同時(shí)有多個(gè)核糖體與之結(jié)合 ， 它們以不同進(jìn)度進(jìn)行多肽連的合成 。 24 遺傳密碼如何編碼 ？ 有那些特點(diǎn) ？ mRNA上每三個(gè)相鄰的核苷酸編成一個(gè)密碼子 ， 代表肽鏈合成種的某種氨基酸或合成的起始和終止信號(hào) ， 4種核苷酸共組成 64種密碼子 。 特點(diǎn)： ① 方向性；編碼方向： mRNA的 5’到 3’② 連續(xù)性：密碼子之間連續(xù)排列 ， 即無(wú)間隔也無(wú)重疊 。 ③ 兼并性：除了 Met、 Trp只有一個(gè)密碼子之外 ， 其余每種氨基酸都有 2~6個(gè)密碼子 ④ 擺動(dòng)性：在密碼子與反密碼子相互識(shí)別的過(guò)程種 ， 密碼子的第一個(gè)核苷酸起決定性的作用 ， 第二個(gè)尤其是第三個(gè)核苷酸能在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行變動(dòng) 。 ⑤ 通用性：不同生物功用一套密碼 。 25 保證準(zhǔn)確翻譯的關(guān)鍵是什么 ？ ① 氨基酸與 tRNA的特異性結(jié)合依靠氨酰 tRNA合成酶的特異識(shí)別作用 。 ② 密碼子與反密碼子特異結(jié)合 ，依靠互補(bǔ)堿基配對(duì)結(jié)合實(shí)現(xiàn) ， 也有賴于核糖體的構(gòu)象正常而實(shí)現(xiàn)正常的裝配功能 。