公衛(wèi)執(zhí)業(yè)醫(yī)師生物化學(xué)考試復(fù)習(xí)要點(diǎn)

公衛(wèi)執(zhí)業(yè)醫(yī)師生物化學(xué)考試復(fù)習(xí)要點(diǎn)蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程，就是將DNA傳遞給mRNA的遺傳信息，再具體地解譯為蛋白質(zhì)中氨基酸排列順序的過(guò)程，這一過(guò)程被稱(chēng)為翻譯(translation)。一、蛋白質(zhì)生物合成的條件。生物體內(nèi)的各種蛋白質(zhì)都是生物體內(nèi)利用約20種氨基酸為原料自行合成的。參與蛋白質(zhì)生物合成的各種因素構(gòu)成了蛋白質(zhì)合成體系，該體系包括：①mRNA：作為蛋白質(zhì)生物合成的模板，決定多肽鏈中氨基酸的排列順序;②tRNA：搬運(yùn)氨基酸的工具;③核糖體(又名核蛋白體)：蛋白體生物合成的場(chǎng)所;④酶及其他蛋白質(zhì)因子;⑤供能物質(zhì)及無(wú)機(jī)離子。(一)mRNA：作為指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成的模板。mRNA中每三個(gè)相鄰的核苷酸組成三聯(lián)體，代表一個(gè)氨基酸的信息，此三聯(lián)體就稱(chēng)為密碼(coden)。共有64種不同的密碼，即4×4×4=64。遺傳密碼具有以下特點(diǎn)：①連續(xù)性;②簡(jiǎn)并性;③通用性;(但在線粒體或葉綠體中特殊)④方向性，即解讀方向?yàn)?′→3′;⑤擺動(dòng)性;⑥起始密碼：AUG;終止密碼：UAA、UAG、UGA。(二)tRNA：在氨酰-tRNA合成酶催化下，特定的tRNA可與相應(yīng)的氨基酸結(jié)合，生成氨酰-tRNA，從而攜帶氨基酸參與蛋白質(zhì)的生物合成。tRNA反密碼環(huán)中部的三個(gè)核苷酸構(gòu)成三聯(lián)體，可以識(shí)別mRNA上相應(yīng)的密碼，此三聯(lián)體就稱(chēng)為反密碼子(anticoden)。反密碼對(duì)密碼的識(shí)別，通常也是根據(jù)堿基互補(bǔ)原則，即A—U，G—C配對(duì)。但反密碼的第一個(gè)核苷酸與第三核苷酸之間的配對(duì)，并不嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)原則。如反密碼第一個(gè)核苷酸為Ⅰ(次黃嘌呤)，則可與A、U或C配對(duì)，如為U，則可與A或G配對(duì)，這種配對(duì)稱(chēng)為不穩(wěn)定配對(duì)。能夠識(shí)別mRNA中5′端起動(dòng)密碼AUG的tRNA是一種特殊的tRNA，稱(chēng)為起動(dòng)tRNA。在原核生物中，起動(dòng)tRNA是一種攜帶甲酰蛋氨酸的tRNA，即tRNAifmet;而在真核生物中，起動(dòng)tRNA是一種攜帶蛋氨酸的'tRNA，即tRNAimet。在原核生物和真核生物中，均存在另一種攜帶蛋氨酸的tRNA，識(shí)別非起動(dòng)部位的蛋氨酸密碼，AUG。(三)rRNA和核糖體：原核生物中的核糖體大小為70S，可分為30S小亞基和50S大亞基。小亞基由16SrRNA和21種蛋白質(zhì)構(gòu)成，大亞基由5SrRNA，23SRNA和35種蛋白質(zhì)構(gòu)成。真核生物中的核糖體大小為80S，也分為40S小亞基和60S大亞基。小亞基由18SrRNA和30多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，大亞基則由5SrRNA，28SrRNA和50多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，在哺乳動(dòng)物中還含有5.8SrRNA。核糖體的大、小亞基分別有不同的功能：1.小亞基：可與mRNA、GTP和起動(dòng)tRNA結(jié)合。2.大亞基：(1)具有兩個(gè)不同的tRNA結(jié)合點(diǎn)。A位(右)——受位或氨酰基位，可與新進(jìn)入的氨基酰tRNA結(jié)合;P位(左)——給位或肽?；唬膳c延伸中的肽酰基tRNA結(jié)合。(2)具有轉(zhuǎn)肽酶活性：將給位上的肽酰基轉(zhuǎn)移給受位上的氨基酰tRNA，形成肽鍵。(3)具有GTPase活性，水解GTP，獲得能量。(4)具有起動(dòng)因子、延長(zhǎng)因子及釋放因子的結(jié)合部位。在蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中，常常由若干核糖體結(jié)合在同一mRNA分子上，同時(shí)進(jìn)行翻譯，但每?jī)蓚€(gè)相鄰核蛋白之間存在一定的間隔，形成念球狀結(jié)構(gòu)。由若干核糖體結(jié)合在一條mRNA上同時(shí)進(jìn)行多肽鏈的翻譯所形成的念球狀結(jié)構(gòu)稱(chēng)為多核糖體。(四)起動(dòng)因子(IF)這是一些與多肽鏈合成起動(dòng)有關(guān)的蛋白因子。原核生物中存在3種起動(dòng)因子，分別稱(chēng)為IF1-3。在真核生物中存在9種起動(dòng)因子(eIF)。其作用主要是促進(jìn)核糖體小亞基與起動(dòng)tRNA及模板mRNA結(jié)合。(五)延長(zhǎng)因子(EF)這是一些與多肽鏈合成延伸有關(guān)的蛋白因子。原核生物中存在3種延長(zhǎng)因子(EFTU，EFTS，EFG)，真核生物中存在2種(EF1，EF2)。其作用主要促使氨基酰tRNA進(jìn)入核糖體的受體，并可促進(jìn)移位過(guò)程。(六)釋放因子(RF)這是一些與多肽鏈合成終止有關(guān)的蛋白因子。原核生物中有4種，在真核生物中只有1種。其主要作用是識(shí)別終止密碼，協(xié)助多肽鏈的釋放。(七)氨酰-tRNA合成酶該酶存在于胞液中，與特異氨基酸的活化以及氨基酰tRNA的合成有關(guān)。每種氨酰-tRNA合成酶對(duì)相應(yīng)氨基酸以及攜帶氨基酸的數(shù)種tRNA具有高度特異性，這是保證tRNA能夠攜帶正確的氨基酸對(duì)號(hào)入座的必要條件。目前認(rèn)為，該酶對(duì)tRNA的識(shí)別，是因?yàn)樵趖RNA的氨基酸臂上存在特定的識(shí)別密碼，即第二套遺傳密碼。(八)供能物質(zhì)和無(wú)機(jī)離子多肽鏈合成時(shí)，需ATP、GTP作為供能物質(zhì)，并需Mg2+、K+參與。氨基酸活化時(shí)需消耗2分子高能磷酸鍵，肽鍵形成時(shí)又消耗2分子高能磷酸鍵，故縮合一分子氨基酸殘基需消耗4分子高能磷酸鍵。二、蛋白質(zhì)生物合成的過(guò)程蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程包括三大步驟：①氨基酸的活化與搬運(yùn);②活化氨基酸在核糖體上的縮合;③多肽鏈合成后的加工修飾。(一)氨基酸的活化與搬運(yùn)氨基酸的活化以及活化氨基酸與tRNA的結(jié)合，均由氨酰-tRNA合成酶催化完成。在此反應(yīng)中，特異的tRNA3’端CCA上的2’或3’位自由羥基與相應(yīng)的活化氨基酸以酯鍵相連接，形成氨酰-tRNA，從而使活化氨基酸能夠被搬運(yùn)至核糖體上參與多肽鏈的合成。氨酰-tRNA的合成，可使氨基酸①活化;②搬運(yùn);③定位。(二)活化氨基酸在核糖體上的縮合活化氨基酸縮合生成多肽鏈的過(guò)程在核糖體上進(jìn)行。活化氨基酸在核蛋白體上反復(fù)翻譯mRNA上的密碼并縮合生成多肽鏈的循環(huán)反應(yīng)過(guò)程，稱(chēng)為核糖體循環(huán)。核糖體循環(huán)過(guò)程可分為起動(dòng)、延長(zhǎng)和終止三個(gè)階段，這三個(gè)階段在原核生物和真核生物類(lèi)似，現(xiàn)以原核生物中的過(guò)程加以介紹。1、起動(dòng)階段：(1)30S起動(dòng)復(fù)合物的形成：在起動(dòng)因子的促進(jìn)下，30S小亞基與mRNA的起動(dòng)部位，起動(dòng)tRNA(fmet-tRNAfmet)，和GTP結(jié)合，形成復(fù)合體。原核mRNA的起動(dòng)部位由一段富含嘌呤的特殊核苷酸順序組成，稱(chēng)為SD序列(核糖體結(jié)合位點(diǎn)，RBS)，可被核蛋白體小亞基辨認(rèn)結(jié)合。真核生物中的mRNA具有帽子結(jié)構(gòu)，已知需一種特殊的帽子結(jié)合蛋白(CBP)以識(shí)別此結(jié)構(gòu)。(2)70S起動(dòng)前復(fù)合體的形成：IF3從30S起動(dòng)復(fù)合體上脫落，50S大亞基與復(fù)合體結(jié)合，形成70S起動(dòng)前復(fù)合體。(3)70S起動(dòng)復(fù)合體的形成：GTP被水解，IF1和IF2從復(fù)合物上脫落。此時(shí)，tRNAfmet的反密碼UAC與mRNA上的起動(dòng)密碼AUG互補(bǔ)結(jié)合，tRNAfmet結(jié)合在核蛋白的給位(P位)。2、肽鏈延長(zhǎng)階段：(1)進(jìn)位：與mRNA下一個(gè)密碼相對(duì)應(yīng)的氨基酰tRNA進(jìn)入核糖體的A位(受位)。此步驟需GTP，Mg2+，和EF參與。(2)成肽：在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，將給位上的tRNA所攜帶的甲酰蛋氨?；螂孽；D(zhuǎn)移到P位(受位)上的氨基酰tRNA上，與其α-氨基縮合形成肽鍵。此步驟需Mg2+，K+。給位上已失去蛋氨酰基或肽?；膖RNA從核糖體上脫落。(3)移位：核糖體向mRNA的3‘-端滑動(dòng)相當(dāng)于一個(gè)密碼的距離，同時(shí)使肽酰基tRNA從受體移到給位。此步驟需EF(EFG)、GTP和Mg2+參與。此時(shí)，核糖體的受位留空，與下一個(gè)密碼相對(duì)應(yīng)的氨基酰tRNA即可再進(jìn)入，重復(fù)以上循環(huán)過(guò)程，使多肽鏈不斷延長(zhǎng)。3、肽鏈終止階段：核糖體沿mRNA鏈滑動(dòng)，不斷使多肽鏈延長(zhǎng)，直到終止信號(hào)進(jìn)入P位。1.識(shí)別：RF識(shí)別終止密碼，進(jìn)入核糖體的受位。2.水解：RF使轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)樗饷?，多肽鏈與tRNA之間的酯鍵被水解，多肽鏈釋放。3.解離：通過(guò)水解GTP，使核糖體與mRNA分離，tRNA、RF脫落，核糖體解離為大、小亞基。多肽鏈的合成是一個(gè)消耗能量的過(guò)程，其能量主要由ATP和GTP提供。若n個(gè)氨基酸合成一條多肽鏈：n個(gè)氨基酸分子的活化：2n個(gè)(ATP→AMP+PPi)70s起始復(fù)合物的形成：1個(gè)(GTP→GDP+Pi)(n-1)個(gè)氨酰-tRNA進(jìn)入核糖體A位點(diǎn)：(n-1)個(gè)(GTP→GDP+Pi)(n-1)次核糖體移位：(n-1)個(gè)(GTP→GDP+Pi)共(4n-1)個(gè)(三)蛋白質(zhì)的翻譯后加工修飾一級(jí)結(jié)構(gòu)的加工修飾：1.N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：N端甲酰蛋氨酸，必須在多肽鏈折迭成一定的空間結(jié)構(gòu)之前被切除。①去甲?；杭柞；讣柞５鞍彼?肽甲酸+蛋氨酸-肽②去蛋氨酰基：蛋氨酸氨基肽酶蛋氨酰-肽蛋氨酸+肽2.氨基酸的修飾：由專(zhuān)一性的酶催化進(jìn)行修飾，包括糖基化、羥基化、磷酸化、甲?；?。3.二硫鍵的形成：由專(zhuān)一性的氧化酶催化，將-SH氧化為-S-S-。4.肽段的切除：由專(zhuān)一性的蛋白酶催化，將部分肽段切除。如：前胰島素原(切信號(hào)肽)→胰島素原(切間插序列)→胰島素高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成：1.構(gòu)象的形成：在分子內(nèi)伴侶、輔助酶及分子伴侶的協(xié)助下，形成特定的空間構(gòu)象。2.亞基的聚合。3.輔基的連接。三、蛋白質(zhì)的靶向運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)合成后，定向地被輸送到其執(zhí)行功能的場(chǎng)所稱(chēng)為靶向輸送。大多數(shù)情況下，被輸送的蛋白質(zhì)分子需穿過(guò)膜性結(jié)構(gòu)，才能到達(dá)特定的地點(diǎn)。因此，在這些蛋白質(zhì)分子的氨基端，一般都帶有一段疏水的肽段，稱(chēng)為信號(hào)肽。信號(hào)肽假說(shuō)：1、分泌蛋白的mRNA先和游離的核糖體結(jié)合