蛋白质合成后的分泌及加工修饰 不论是原核还是真核生物,在细胞浆内合成的蛋白质需定位于细胞特定的区域 有些蛋白质合成后要分泌到细胞外,这些蛋白质叫做分必蛋白。在细菌细胞内起 作用的蛋白质一般靠扩散作用而分布到它们的目的地。如内膜含有参与能量代谢 和营养物质转运的蛋白质;外膜含有促进离子和营养物质进入细胞的蛋白质;在 内膜与外膜之间的间隙称为周质,其中含有各种水解酶以及营养物质结合蛋白。 真核生物细胞结构更为复杂,而且有多种不同的细胞器,它们又具有各不相同的 膜结构,因此合成好的蛋白质还要面临跨越不同的膜而到达细胞器械,有些蛋白 质在翻译完成后还要经过多种共价修饰,这个过程叫做翻译后处理。 (一)细菌中蛋白质的越膜 细胞的内膜蛋白,外膜蛋白和周质蛋白是怎样越过内膜而到其目的地的呢?绝大 多数越膜蛋白的N端都具有大约15-30个以疏水氨基酸为主的N端信号序列或 称信号肽。信号肽的疏水段能形成一段α螺旋结构。在信号序列之后的一段氨基 酸残基也能形成一段α螺旋,两段α螺旋以反平行方式组成一个发夹结构,很容 易进入内膜的脂双层结构,一旦分泌蛋白质的N端锚在膜内,后续合成的其它 肽段部分将顺利通过膜。疏水性信号肽对于新生肽链跨膜及把它固定的膜上起 个拐挹作用。之后位于内膜外表面的信号肽酶将信号肽序列切除。当蛋白质全部 翻译出来后,羧端穿过内膜,在周质中折叠成蛋白质的最终构象(图1)
蛋白质合成后的分泌及加工修饰 不论是原核还是真核生物，在细胞浆内合成的蛋白质需定位于细胞特定的区域， 有些蛋白质合成后要分泌到细胞外，这些蛋白质叫做分必蛋白。在细菌细胞内起 作用的蛋白质一般靠扩散作用而分布到它们的目的地。如内膜含有参与能量代谢 和营养物质转运的蛋白质；外膜含有促进离子和营养物质进入细胞的蛋白质；在 内膜与外膜之间的间隙称为周质，其中含有各种水解酶以及营养物质结合蛋白。 真核生物细胞结构更为复杂，而且有多种不同的细胞器，它们又具有各不相同的 膜结构，因此合成好的蛋白质还要面临跨越不同的膜而到达细胞器械，有些蛋白 质在翻译完成后还要经过多种共价修饰，这个过程叫做翻译后处理。 （一）细菌中蛋白质的越膜 细胞的内膜蛋白，外膜蛋白和周质蛋白是怎样越过内膜而到其目的地的呢？绝大 多数越膜蛋白的 N 端都具有大约 15-30 个以疏水氨基酸为主的 N 端信号序列或 称信号肽。信号肽的疏水段能形成一段 α 螺旋结构。在信号序列之后的一段氨基 酸残基也能形成一段 α 螺旋，两段 α 螺旋以反平行方式组成一个发夹结构，很容 易进入内膜的脂双层结构，一旦分泌蛋白质的 N 端锚在膜内，后续合成的其它 肽段部分将顺利通过膜。疏水性信号肽对于新生肽链跨膜及把它固定的膜上起一 个拐掍作用。之后位于内膜外表面的信号肽酶将信号肽序列切除。当蛋白质全部 翻译出来后，羧端穿过内膜，在周质中折叠成蛋白质的最终构象（图 1）
C末嚼穿越瞩,NH 折叠的颁闩 质双) 发插人腰 到肽使穿过,信号切除宫号序列 信守肱 NH信号序列 度會 ooo UAA 当所生的改链伸出 坡糟体长50个氨多酸后 则折成蝶旋发夹 图1蛋白质合成后的分泌过程 (二)真核生物蛋白质的分泌 真核生物不但有细胞核、细胞质和细胞膜,而且还有许多膜性结构的细胞器,在 细胞须内合成的蛋白质怎样的到达细胞的不同部位呢?了解比较清楚的是分泌 性蛋白质的转运。 像原核细胞一要,真核细胞合成的蛋白质N端也有信号肽也能形成两个α螺旋 的发夹结构,这个结构可插入到内质网的膜中,将正在合成中的多肽链带和内质 网内腔。80年代中期在胞浆中发现一种由小分子RNA和蛋白质共同组成的复合 物,它能特异地与信号肽识别而命名为信号肽识别颗粒。它的作用是识别信号肽 与核糖体结合并暂时阻断多肽链的合成。内质网外膜上的SRP受体,当ARP与 受体结合后,信号肽就可插入内质网进入内腔,被内质网内膜壁上的信号肽酶水 解除去SRP与受体结合后,信号肽就可插入内质网进入内腔,被内质网内腔壁 上的信号肽酶水解除去SRP与受体解离并进入新的循环,而信号肽后序肽段也 进入内质网内腔,并开始继续合成多肽链(图2)
图 1 蛋白质合成后的分泌过程 （二）真核生物蛋白质的分泌 真核生物不但有细胞核、细胞质和细胞膜，而且还有许多膜性结构的细胞器，在 细胞须内合成的蛋白质怎样的到达细胞的不同部位呢？了解比较清楚的是分泌 性蛋白质的转运。 像原核细胞一要，真核细胞合成的蛋白质 N 端也有信号肽也能形成两个 α 螺旋 的发夹结构，这个结构可插入到内质网的膜中，将正在合成中的多肽链带和内质 网内腔。80 年代中期在胞浆中发现一种由小分子 RNA 和蛋白质共同组成的复合 物，它能特异地与信号肽识别而命名为信号肽识别颗粒。它的作用是识别信号肽 与核糖体结合并暂时阻断多肽链的合成。内质网外膜上的 SRP 受体，当 ARP 与 受体结合后，信号肽就可插入内质网进入内腔，被内质网内膜壁上的信号肽酶水 解除去 SRP 与受体结合后，信号肽就可插入内质网进入内腔，被内质网内腔壁 上的信号肽酶水解除去 SRP 与受体解离并进入新的循环，而信号肽后序肽段也 进入内质网内腔，并开始继续合成多肽链（图 2）
糖体谓环 SRP SRP 停止延长的 循环 栈糖体 信号序列 易三 信号趾酶 船坞蛋自 核糖体受体 图2在蛋白质越过内质网的转运过程中,SRP和船坞蛋白(或SRP受体)的作 用 SRP对翻译阶段作用的重要生理意义在于:分泌性蛋白及早进入细胞的膜性细 胞,能够正确的折叠、进行必要的后期加工与修饰并顺利分泌出细胞 现以哺乳动物的胰岛素为例说明这种分泌过程。胰岛素由51个氨基酸残基组成, 但胰岛素mRNA的翻译产和在兔网织红细胞无细胞翻译体系中为86个氨基酸残 基,称为胰岛素原,在麦胚无细胞翻译系统中为110个氨基酸残基组成的前胰岛 素原,后来证明,在前胰岛素原的N末端有一段富含疏水氨基酸的肽段做为信 号肽,使前胰岛素原能穿越内质网膜进入内质网内腔,在内腔壁上信号肽被水介。 所以在哺乳动物细胞内,当多肽链合成完成时,前胰岛素原已成为胰岛素原。然 后胰岛素原被运到髙尔基复合体,切去C肽成为成熟的胰岛素,最终排岀胞外。 像真核细胞的前清蛋白,免疫球白轻链,催乳素等都有相似的分必方式。 (三)蛋白质翻译后加工修饰 从核糖体上释放出来的多肽链,按照一级结构中氨基酸侧链的性质,自竹卷曲, 形成一定的空间结构,过去一直认为,蛋白质空间结构的形成靠是其一级结构决 定的,不需要另外的信息。近些年来发现许多细胞内蛋白质正确装配都需要一类 称做“分了伴娘”的蛋白质帮助才能完成,这一概念的提出并未否定“氨基酸顺序
图 2 在蛋白质越过内质网的转运过程中，SRP 和船坞蛋白（或 SRP 受体）的作 用 SRP 对翻译阶段作用的重要生理意义在于：分泌性蛋白及早进入细胞的膜性细 胞，能够正确的折叠、进行必要的后期加工与修饰并顺利分泌出细胞。 现以哺乳动物的胰岛素为例说明这种分泌过程。胰岛素由 51 个氨基酸残基组成， 但胰岛素 mRNA 的翻译产和在兔网织红细胞无细胞翻译体系中为 86 个氨基酸残 基，称为胰岛素原，在麦胚无细胞翻译系统中为 110 个氨基酸残基组成的前胰岛 素原，后来证明，在前胰岛素原的 N 末端有一段富含疏水氨基酸的肽段做为信 号肽，使前胰岛素原能穿越内质网膜进入内质网内腔，在内腔壁上信号肽被水介。 所以在哺乳动物细胞内，当多肽链合成完成时，前胰岛素原已成为胰岛素原。然 后胰岛素原被运到高尔基复合体，切去 C 肽成为成熟的胰岛素，最终排出胞外。 像真核细胞的前清蛋白，免疫球白轻链，催乳素等都有相似的分必方式 。 （三）蛋白质翻译后加工修饰 从核糖体上释放出来的多肽链，按照一级结构中氨基酸侧链的性质，自竹卷曲， 形成一定的空间结构，过去一直认为，蛋白质空间结构的形成靠是其一级结构决 定的，不需要另外的信息。近些年来发现许多细胞内蛋白质正确装配都需要一类 称做“分了伴娘”的蛋白质帮助才能完成，这一概念的提出并未否定“氨基酸顺序
决定蛋白空间结构”这一原则。而是对这一理论的补充,分子伴娘这一类蛋白质 能介导其它蛋白质正确装配成有功能活性的空间结构,而它本身并不参与最终装 配产物的组成。目前认为“分子伴娘”蛋白有两类,第一类是一些酶,例如蛋白质 二硫键异构酶可以识别和水解非正确配对的二硫键,使它们在正确的半胱氨酸残 基位置上重新形成二硫键,第二类是一些蛋白质分子,它们可以和部分折叠或没 有折叠的蛋白质分子结合,稳定它们的构象,免遭其它酶的水解或都促进蛋白质 折叠成正确的空间结构。总之“分子伴娘”蛋白质合成后折叠成正确空间结构中起 重要作用,对于大多数蛋白质来说多肽链翻译后还要进行下列不同方式的加工修 饰才具有生理功能。 1氨基端和羧基端的修饰 在原核生物中几乎所有蛋白质都是从N-甲酰蛋氨酸开始,真核生物从蛋氨酸开 始。甲酰基经酶水介而除去,蛋氨酸或者氨基端的一些氨基酸残基常由氨肽酶催 化而水介除去。包括除去信号肽序列。因此,成熟的蛋白质分子N-端没有甲酰 基,或没有蛋氨酸。同时,某些蛋白质分子氨基端要进行乙酰化在羧基端也要进 行修饰。 2共价修饰 许多的蛋白质可以进行不同的类型化学基团的共价修饰,修饰后可以表现为激活 状态,也可以表现为失活状态。 (1)磷酸化 磷酸化多发生在多肽链丝氨酸,苏氨酸的羟基上,偶尔也发生在酪氨酸残基上, 这种磷酸化的过程受细胞内一种蛋白激酶催化,磷酸化后的蛋白质可以増加或降 低它们的活性,例如:促进糖原分解的磷酸化酶,无活性的磷酸化酶b经磷酸化 以后,变居有活性的磷酸化酶a。而有活性的糖原合成酶I经磷酸化以后变成无 活性的糖原合成酶D,共同调节糖元的合成与分介。 (2)糖基化
决定蛋白空间结构”这一原则。而是对这一理论的补充，分子伴娘这一类蛋白质 能介导其它蛋白质正确装配成有功能活性的空间结构，而它本身并不参与最终装 配产物的组成。目前认为“分子伴娘”蛋白有两类，第一类是一些酶，例如蛋白质 二硫键异构酶可以识别和水解非正确配对的二硫键，使它们在正确的半胱氨酸残 基位置上重新形成二硫键，第二类是一些蛋白质分子，它们可以和部分折叠或没 有折叠的蛋白质分子结合，稳定它们的构象，免遭其它酶的水解或都促进蛋白质 折叠成正确的空间结构。总之“分子伴娘”蛋白质合成后折叠成正确空间结构中起 重要作用，对于大多数蛋白质来说多肽链翻译后还要进行下列不同方式的加工修 饰才具有生理功能。 1.氨基端和羧基端的修饰 在原核生物中几乎所有蛋白质都是从 N-甲酰蛋氨酸开始，真核生物从蛋氨酸开 始。甲酰基经酶水介而除去，蛋氨酸或者氨基端的一些氨基酸残基常由氨肽酶催 化而水介除去。包括除去信号肽序列。因此，成熟的蛋白质分子 N-端没有甲酰 基，或没有蛋氨酸。同时，某些蛋白质分子氨基端要进行乙酰化在羧基端也要进 行修饰。 2.共价修饰 许多的蛋白质可以进行不同的类型化学基团的共价修饰，修饰后可以表现为激活 状态，也可以表现为失活状态。 （1）磷酸化： 磷酸化多发生在多肽链丝氨酸，苏氨酸的羟基上，偶尔也发生在酪氨酸残基上， 这种磷酸化的过程受细胞内一种蛋白激酶催化，磷酸化后的蛋白质可以增加或降 低它们的活性，例如：促进糖原分解的磷酸化酶，无活性的磷酸化酶 b 经磷酸化 以后，变居有活性的磷酸化酶 a。而有活性的糖原合成酶 I 经磷酸化以后变成无 活性的糖原合成酶 D，共同调节糖元的合成与分介。 （2）糖基化：
质膜蛋白质和许多分泌性蛋白质都具有糖链,这些寡糖链结合在丝氨酸或苏氨酸 的羟基上,例如红细胞膜上的ABO血型决定簇。也可以与天门冬酰胺连接。这 些寡糖链是在内质网或高尔基氏体中加入的(图3) CHOH N一糖沓键 QNH-C-CH β一N-乙酰氨基葡萄糖基一天冬酰胺 H.N-CH-Coor (GLNAc-Asn) NHAC CH,OH O-糖苷健 R —CH aN一乙酰氨基半乳糖其 NHAC 丝氨酸/苏氨酸 CH-OO (GalNAc-Scr/Thr) 图3糖蛋白中常见的糖一肽连接键 (3)羟基化: 胶原蛋白前α链上的脯氨酸和赖氨酸残基在内质网中受羟化酶、分子氧和维生素 C作用产生羟脯氨酸和羟赖氨酸,如果此过程受障碍胶原纤维不能进行交联,极 大地降低了它的张力强度。 (4)二硫键的形成: mRNA上没有胱氨酸的密码子,多肽链中的二硫键,是在肽链合成后,通过 个半胱氨酸的疏基氧化而形成的,二硫键的形成对于许多酶和蛋白质的活性是必 需的。 3亚基的聚合: 有许多蛋白质是由二个以上亚基构成的,这就需这些多肽链通过非共价键聚合成 多聚体才能表现生物活性。例如成人血红蛋白由两条a链,两条β链及四分子血 红素所组成,大致过程如下:a链在多聚核糖体合成后自行释下,并与尚未从多 聚核糖体上释下的β链相连,然后一并从多聚核糖体上脱下来,变成α、β二聚
质膜蛋白质和许多分泌性蛋白质都具有糖链，这些寡糖链结合在丝氨酸或苏氨酸 的羟基上，例如红细胞膜上的 ABO 血型决定簇。也可以与天门冬酰胺连接。这 些寡糖链是在内质网或高尔基氏体中加入的（图 3）。 图 3 糖蛋白中常见的糖一肽连接键 （3）羟基化： 胶原蛋白前 α 链上的脯氨酸和赖氨酸残基在内质网中受羟化酶、分子氧和维生素 C 作用产生羟脯氨酸和羟赖氨酸，如果此过程受障碍胶原纤维不能进行交联，极 大地降低了它的张力强度。 （4）二硫键的形成： mRNA 上没有胱氨酸的密码子，多肽链中的二硫键，是在肽链合成后，通过二 个半胱氨酸的疏基氧化而形成的，二硫键的形成对于许多酶和蛋白质的活性是必 需的。 3.亚基的聚合： 有许多蛋白质是由二个以上亚基构成的，这就需这些多肽链通过非共价键聚合成 多聚体才能表现生物活性。例如成人血红蛋白由两条 α 链，两条 β 链及四分子血 红素所组成，大致过程如下：α 链在多聚核糖体合成后自行释下，并与尚未从多 聚核糖体上释下的 β 链相连，然后一并从多聚核糖体上脱下来，变成 α、β 二聚
体。此二聚体再与线粒体内生成的两个血红素结合,最后形成一个由四条肽链和 四个血红素构成的有功能的血红蛋白分子。 4水介断链 般真核细胞中一个基因对应一个mRNA,一个mRNA对应一条多肽链,但也 有少数的情况,即一种三思而行翻译后的多肽链经水介后产生几种不同的蛋白质 或多肽。例如哺乳动物的鸦片样促黑皮激素原初翻译产物为265个氨基酸,它在 脑下垂体前叶细胞中,POMC初切割成为N-端片断和C端片段的β-促脂解激素。 然后N端片段又被切割成较小的N端片断和工9肽的促肾上腺皮质激素。而在 脑下垂体中叶细胞中,β-促脂解激素再次被切割产生β-内啡肽;ACIH也被切割 产生13肽的促黑激素(a- melanotropin)(图4)。 信号肚 K早c ACTH B-LT a-MSH A-MSH- Endo 图4POMC作为多种活性物质的前体 第一行为POMC前体,K、R为赖氨酸和精氨酸残基 蛋白质合成的抑制剂 影响蛋白质生物合成的物质非常多,它们可以作用于DNA复制和RNA转录, 对蛋白质的生物合成起间接作用,本节主要讨论抑制蛋白质生物合成翻译过程的 阻断剂。 (一)抗生素类阻断剂:
体。此二聚体再与线粒体内生成的两个血红素结合，最后形成一个由四条肽链和 四个血红素构成的有功能的血红蛋白分子。 4.水介断链： 一般真核细胞中一个基因对应一个 mRNA，一个 mRNA 对应一条多肽链，但也 有少数的情况，即一种三思而行翻译后的多肽链经水介后产生几种不同的蛋白质 或多肽。例如哺乳动物的鸦片样促黑皮激素原初翻译产物为 265 个氨基酸，它在 脑下垂体前叶细胞中，POMC 初切割成为 N-端片断和 C 端片段的 β-促脂解激素。 然后 N 端片段又被切割成较小的 N 端片断和工 9 肽的促肾上腺皮质激素。而在 脑下垂体中叶细胞中，β-促脂解激素再次被切割产生 β-内啡肽；ACTH 也被切割 产生 13 肽的促黑激素（α-melanotropin）（图 4）。 图 4 POMC 作为多种活性物质的前体 第一行为 POMC 前体，K、R 为赖氨酸和精氨酸残基 蛋白质合成的抑制剂 影响蛋白质生物合成的物质非常多，它们可以作用于 DNA 复制和 RNA 转录， 对蛋白质的生物合成起间接作用，本节主要讨论抑制蛋白质生物合成翻译过程的 阻断剂。 （一）抗生素类阻断剂：
许多抗生素都是以直接抑制细菌细胞内蛋白质合成而对人体副作用最小为目的 而设计的,它们可作用于蛋白质合成的各个环节,包括抑制起始因子,延长因子 及核糖核蛋白体的作用等等。 1、链霉素、卡那霉素、新霉素等: 这类抗生素属于基甙类,它们主要抑制革兰氏阴性细菌蛋白质合成的三个阶段 ①S起始复合物的形成,使氨基酰tRNA从复合物中脱落:②在肽链延伸阶段, 使氨基酰tRNA与mRNA错配;③在终止阶段,阻碍终止因了与核蛋白体结合, 使已合成的多肽链无法释放,而且还抑制70S核糖体的介离 2、四环素和土霉素 ①作用于细菌内30S小亚基,抑制起始复合物的形成,②抑制氨西藏酰tRNA 进入核糖体的A位,阻滞肽链的延伸;③影响终止因子与核糖体的结合,使已 合成的多肽链不能脱落离核糖体。四环素类抗生素除对菌体70S核糖体有抑制作 用外,对人体细胞的80S核糖体也有抑制作用,但对70S核糖体的敏感性更高 故对细菌蛋白质合成抑制作用更强。 3、氯霉素: 属于广谱抗生素。①氯霉素与核糖体上的A位紧密结合,因此阻碍氨基酰tRNA 进入A位,②抑制转肽酶活性,使肽链延伸受到影响,菌体蛋白质不能合成, 因此有较哟的抑菌作用。 4、嘌呤霉素( Puromycin) 结构与酪氨酰-tRNA相似,从而取代一些氨基酰tRNA进入核糖体的A位,当延 长中的肽转入此异常A位时,容易脱落,终止肽链合成。由于嘌呤霉素对原核 和真核生物的翻译过程均有干扰干扰作用,故难于用做抗菌药物,有人试用于肿 瘤治疗(图1)
许多抗生素都是以直接抑制细菌细胞内蛋白质合成而对人体副作用最小为目的 而设计的，它们可作用于蛋白质合成的各个环节，包括抑制起始因子，延长因子 及核糖核蛋白体的作用等等。 1、链霉素、卡那霉素、新霉素等： 这类抗生素属于基甙类，它们主要抑制革兰氏阴性细菌蛋白质合成的三个阶段： ①S 起始复合物的形成，使氨基酰 tRNA 从复合物中脱落；②在肽链延伸阶段， 使氨基酰 tRNA 与 mRNA 错配；③在终止阶段，阻碍终止因了与核蛋白体结合， 使已合成的多肽链无法释放，而且还抑制 70S 核糖体的介离。 2、四环素和土霉素： ①作用于细菌内 30S 小亚基，抑制起始复合物的形成，②抑制氨西藏 酰 tRNA 进入核糖体的 A 位，阻滞肽链的延伸；③影响终止因子与核糖体的结合，使已 合成的多肽链不能脱落离核糖体。四环素类抗生素除对菌体 70S 核糖体有抑制作 用外，对人体细胞的 80S 核糖体也有抑制作用，但对 70S 核糖体的敏感性更高， 故对细菌蛋白质合成抑制作用更强。 3、氯霉素： 属于广谱抗生素。①氯霉素与核糖体上的 A 位紧密结合，因此阻碍氨基酰 tRNA 进入 A 位，②抑制转肽酶活性，使肽链延伸受到影响，菌体蛋白质不能合成， 因此有较哟的抑菌作用。 4、嘌呤霉素（Puromycin） 结构与酪氨酰-tRNA 相似，从而取代一些氨基酰 tRNA 进入核糖体的 A 位，当延 长中的肽转入此异常 A 位时，容易脱落，终止肽链合成。由于嘌呤霉素对原核 和真核生物的翻译过程均有干扰干扰作用，故难于用做抗菌药物，有人试用于肿 瘤治疗（图 1）
HOCH tRNA-O-P-O-CH,O O-C CH-CH O=C-CH-CH, 图1嘌呤霉素(左)与tyr- RNAtyr(右) 5、白喉霉素( diphtheria toxin) 由白喉杆菌所产生的白喉霉素是真核细胞蛋白质合成抑制剂。白喉霉素实际上是 寄生于白喉杄菌体内的溶源性噬菌体β基因编码的由白喉杆菌转运分泌出来,进 入组织细胞内,它对真核生物的延长因子-2(EF2)起共价修饰作用,生成EF2 腺苷二磷酸核糖衍生物,从而使EF2失活,它的催化效率很髙,只需微量就能 有效地抑制细胞整个蛋白质合成,而 导致细胞死亡(图2) N 图2白喉毒素的作用 长因 (有活性) 白喉毒震 (二)干扰素对病毒蛋白合成的抑制 干扰素( interferon)是病毒感染后, C ADP-O-CH 、属长因子 《无活性 感染病毒的细胞合成和分泌的一种小 分子蛋白质。从白细胞中得到a干扰 素,从成纤维细胞中得到β干扰素,在免疫细胞中得到y干扰素。干扰素结合 到未感染病毒的细胞膜上,诱导这些细胞产生寡核苷酸合成酶、核酸内切酶和蛋 白激酶。在细胞未被感染时,不合成这三种酶,一旦被病毒感染,有干扰素或双 链RNA存在时,这些酶被激活,并以不同的方式阻断病毒蛋白质的合成。干扰 素和 dsRNa激活蛋白激酶,蛋白激酶使蛋白质合成的起始因子磷酸化,使它失 活,另一种方式是mRNA的降介,干扰素 dsRNA激活2,5腺嘌呤寡核苷酸合
图 1 嘌呤霉素（左）与 tyr-tRNAtyr（右） 5、白喉霉素（diphtheria toxin） 由白喉杆菌所产生的白喉霉素是真核细胞蛋白质合成抑制剂。白喉霉素实际上是 寄生于白喉杆菌体内的溶源性噬菌体 β 基因编码的由白喉杆菌转运分泌出来，进 入组织细胞内，它对真核生物的延长因子-2（EF-2）起共价修饰作用，生成 EF-2 腺苷二磷酸核糖衍生物，从而使 EF-2 失活，它的催化效率很高，只需微量就能 有效地抑制细胞整个蛋白质合成，而 导致细胞死亡（图 2）。 图 2 白喉毒素的作用 （二）干扰素对病毒蛋白合成的抑制 干扰素（interferon）是病毒感染后， 感染病毒的细胞合成和分泌的一种小 分子蛋白质。从白细胞中得到 α-干扰 素，从成纤维细胞中得到 β-干扰素，在免疫细胞中得到 γ-干扰素。干扰素结合 到未感染病毒的细胞膜上，诱导这些细胞产生寡核苷酸合成酶、核酸内切酶和蛋 白激酶。在细胞未被感染时，不合成这三种酶，一旦被病毒感染，有干扰素或双 链 RNA 存在时，这些酶被激活，并以不同的方式阻断病毒蛋白质的合成。干扰 素和 dsRNA 激活蛋白激酶，蛋白激酶使蛋白质合成的起始因子磷酸化，使它失 活，另一种方式是 mRNA 的降介，干扰素 dsRNA 激活 2，5 腺嘌呤寡核苷酸合
成的酶的合成,2,5腺嘌呤寡核苷酸激活核酸内切酶,核酸内切酶水介mRNA (图18-24)。 由于干扰素具有很强的抗病毒作用,因此在医学上有重大的实用价值,但组织中 含量很少,难于从生物组织中大量分离干扰素。现在已难应用基因工程合成干扰 素以满足研究与临床应用的需要。 小结 蛋白质分子是由一个个氨基酸通过肽键连接起来的,在细胞内这种连接必须依靠 核蛋白体循环来完成。mRNA携带合成蛋白质分子中氨基酸排列顺序遗传的信 息。这是由每3个碱基组成一个密码来体现的,遗传密码共有64个密码子。UAA UAG、UGA代表终止信号,AUG不仅代表起始信号,还代表蛋氨酸。tRNA携 带特异的氨基酸,同时它的反密码子可识别mRNA上的密码子,核糖体上受位 和给位结合的氨基酸在转肽酶的作用下形成肽键。 合成蛋白质分子的每个氨基酸首先要在特异的氨基酰tRNA合成的酶的作用下, 与特异的tRNA结合,形成氨基酰tRNA,这就是氨基酸的活化。核蛋白循环过 程中的起动阶段,首先要形成由起始因子,GTP、mRNA和大、小亚基构成的 70S起始复合物,肽链延长时,每进入一个氨基酸,就按进位,转肽、脱落、移 位、重复这四个步骤。终止时,在终止因子参与下,转肽酶将合成的肽链水解离 开核糖体,核蛋白体也从mRNA脱落,重新进入又一个循环,蛋白质合成时, 在一条mRNA链上,同时结合着多个核糖体,同时合成相同的多条肽链。 蛋白质合成也有许多加工修饰过程,剪切一部分肽段,加入糖、脂,进行磷酸化, 羟化等等。多聚体构成的蛋白质还要经过聚合过程 蛋白质合成的阻断剂很多,作用部位也各不相同,利用这些理论,对于研制各种 抗生素有重要意义
成的酶的合成，2，5 腺嘌呤寡核苷酸激活核酸内切酶，核酸内切酶水介 mRNA （图 18-24）。 由于干扰素具有很强的抗病毒作用，因此在医学上有重大的实用价值，但组织中 含量很少，难于从生物组织中大量分离干扰素。现在已难应用基因工程合成干扰 素以满足研究与临床应用的需要。 小结 蛋白质分子是由一个个氨基酸通过肽键连接起来的，在细胞内这种连接必须依靠 核蛋白体循环来完成。mRNA 携带合成蛋白质分子中氨基酸排列顺序遗传的信 息。这是由每 3 个碱基组成一个密码来体现的，遗传密码共有 64 个密码子。UAA、 UAG、UGA 代表终止信号，AUG 不仅代表起始信号，还代表蛋氨酸。tRNA 携 带特异的氨基酸，同时它的反密码子可识别 mRNA 上的密码子，核糖体上受位 和给位结合的氨基酸在转肽酶的作用下形成肽键。 合成蛋白质分子的每个氨基酸首先要在特异的氨基酰 tRNA 合成的酶的作用下， 与特异的 tRNA 结合，形成氨基酰 tRNA，这就是氨基酸的活化。核蛋白循环过 程中的起动阶段，首先要形成由起始因子，GTP、mRNA 和大、小亚基构成的 70S 起始复合物，肽链延长时，每进入一个氨基酸，就按进位，转肽、脱落、移 位、重复这四个步骤。终止时，在终止因子参与下，转肽酶将合成的肽链水解离 开核糖体，核蛋白体也从 mRNA 脱落，重新进入又一个循环，蛋白质合成时， 在一条 mRNA 链上，同时结合着多个核糖体，同时合成相同的多条肽链。 蛋白质合成也有许多加工修饰过程，剪切一部分肽段，加入糖、脂，进行磷酸化， 羟化等等。多聚体构成的蛋白质还要经过聚合过程。 蛋白质合成的阻断剂很多，作用部位也各不相同，利用这些理论，对于研制各种 抗生素有重要意义
基因表达调控的现象和概念 (Gene Expression and Its Regulation 基因表达调控的现象和概念 、基因表达调控是生命的必需 基因表达( gene expression)是指储存遗传信息的基因经过一系列步骤表现出其生 物功能的整个过程。典型的基因表达是基因经过转录、翻译,产生有生物活性的 蛋白质的过程。rRNA或tRNA的基因经转录和转录后加工产生成熟的rRNA或 tRNA,也是rRNA或tRNA的基因表达,因为rRNA或tRNA就具有在蛋白质翻 译方面的功能。 基因组( genome)是指含有一个生物体生存、发育、活动和繁殖所需要的全部遗传 信息的整套核酸。但生物基因组的遗传信息并不是同时全部都表达出来的,即使 极简单的生物(如最简单的病毒),其基因组所含的全部基因也不是以同样的强度 同时表达的。大肠杆菌基因组含有约4000个基因,一般情况下只有5-10%在高 水平转录状态,其它基因有的处于较低水平的表达,有的就暂时不表达。哺乳类 基因组更复杂,人的基因组约含有10万个基因,但在一个组织细胞中通常只有 一部分基因表达,多数基因处在沉静状态,典型的哺乳类细胞中开放转录的基因 约在1万个上下,即使蛋白质合成量比较多、基因开放比例较高的肝细胞,一般 也只有不超过20%的基因处于表达状态。 生物个体的各种组织细胞一般都有相同的染色体数目,每个细胞含的DNA量基 本相近。最初经典的遗传学认为只有生殖细胞能够繁衍后代,随着科学的发展, 能将植物的一些体细胞(如叶细胞)培育成为完整的植株,成年山羊的乳腺细胞在 适当的条件下也能分化发育成山羊个体(克隆羊),表明这些体细胞也像生殖细胞 样含有个体发育、生存和繁殖的全部遗传信息。但这些遗传信息的表达是受到 严格调控的,通常各组织细胞只合成其自身结构和功能所需要的蛋白质。不同组 织细胞中不仅表达的基因数量不相同,而且基因表达的强度和种类也各不相同 这就是基因表达的组织特异性( tissue specificity)。例如肝细胞中涉及编码鸟氨酸
基因表达调控的现象和概念 （Gene Expression and Its Regulation） 基因表达调控的现象和概念 一、基因表达调控是生命的必需 基因表达(gene expression)是指储存遗传信息的基因经过一系列步骤表现出其生 物功能的整个过程。典型的基因表达是基因经过转录、翻译，产生有生物活性的 蛋白质的过程。rRNA 或 tRNA 的基因经转录和转录后加工产生成熟的 rRNA 或 tRNA,也是 rRNA 或 tRNA 的基因表达，因为 rRNA 或 tRNA 就具有在蛋白质翻 译方面的功能。 基因组(genome)是指含有一个生物体生存、发育、活动和繁殖所需要的全部遗传 信息的整套核酸。但生物基因组的遗传信息并不是同时全部都表达出来的，即使 极简单的生物(如最简单的病毒)，其基因组所含的全部基因也不是以同样的强度 同时表达的。大肠杆菌基因组含有约 4000 个基因，一般情况下只有 5－10%在高 水平转录状态，其它基因有的处于较低水平的表达，有的就暂时不表达。哺乳类 基因组更复杂，人的基因组约含有 10 万个基因，但在一个组织细胞中通常只有 一部分基因表达，多数基因处在沉静状态，典型的哺乳类细胞中开放转录的基因 约在 1 万个上下，即使蛋白质合成量比较多、基因开放比例较高的肝细胞，一般 也只有不超过 20%的基因处于表达状态。 生物个体的各种组织细胞一般都有相同的染色体数目，每个细胞含的 DNA 量基 本相近。最初经典的遗传学认为只有生殖细胞能够繁衍后代，随着科学的发展， 能将植物的一些体细胞(如叶细胞)培育成为完整的植株，成年山羊的乳腺细胞在 适当的条件下也能分化发育成山羊个体(克隆羊)，表明这些体细胞也像生殖细胞 一样含有个体发育、生存和繁殖的全部遗传信息。但这些遗传信息的表达是受到 严格调控的，通常各组织细胞只合成其自身结构和功能所需要的蛋白质。不同组 织细胞中不仅表达的基因数量不相同，而且基因表达的强度和种类也各不相同， 这就是基因表达的组织特异性(tissue specificity)。例如肝细胞中涉及编码鸟氨酸
