1、遺傳信息的傳遞學習目標2 掌握DNA的復制過程。3 掌握DNA、RNA和蛋白質合成的原料和主要酶類。4 掌握遺傳信息的傳遞流程。5 理解DNA的修復種類和修復的意義。6 理解轉錄、翻譯的過程和蛋白質合成與醫學的關系。7 了解轉錄后加工過程和轉錄的調控。DNA是遺傳的主要物質，遺傳信息以堿基排列順序的方式貯藏在DNA分子中?；颍╣ene）是編碼生物活性物質的DNA片斷。DNA通過復制把遺傳信息由親代傳遞給子代，通過轉錄將遺傳信息傳遞到RNA分子上，后者指導蛋白質的生物合成，這一過程稱為翻譯。遺傳信息傳遞的這種規律稱為中心法則（central dogma）。70年代Temin和Baltimore

2、分別從致癌RNA病毒中發現逆轉錄酶，可以RNA為模板指導DNA的合成，遺傳信息的傳遞方向和上述轉錄過程相反，故稱為逆轉錄（reverse transcription），并發現某些病毒中的RNA也可以進行復制，這樣就對中心法則提出了補充和修正，修正與補充后的中心法則如圖11-l。 DNA為主導的中心法則是單向的信息流，體現了遺傳的保守性；補充修正后的中心法則，使RNA也處于中心地位，預示著RNA可能有更廣泛的功能。2 DNA的生物合成（復制）一、DNA的復制（一）DNA復制的方式Watson和Crick在提出DNA雙螺旋結構模型時即推測，在DNA復制過程中，兩條螺旋的多核苷酸鏈之間的氫鍵斷開，然

3、后以每條鏈各作為模板在其上合成新的互補鏈。這樣新形成的兩個子代DNA分子與原來DNA分子的堿基順序完全相同。每個子代DNA分子的一條鏈來自于親代，而另一條鏈則是新合成的產物，這種復制方式稱為半保留復制。1958年經Messelson與Stahl實驗證實了Watson和Crick的DNA半保留復制假說。他們將細菌培養在以15NH4Cl為唯一氮源的培養基中，經多代培養之后，細胞內所有的DNA是含15N的重DNA，其密度比普通14NDNA的密度大，在密度梯度離心時，15NDNA形成的區帶在14NDNA形成的區帶下放。 然后把含15N的細菌轉入14N的培養基中培養，讓細胞生長幾代，并在不同時間取樣進行

4、分析。實驗結果表明，第一代之后，DNA只出現一條區帶，位于15NDNA和14NDNA之間，這條區帶的DNA是由14NDNA和15NDNA組成的。經兩代之后，出現二條區帶，一條為 14NDNA，另一條為14N15NDNA。三代后，則14NDNA分子逐漸增多，而 14N15NDNA分子不再增加，這些結果及解釋可用圖112來表示，證明DNA的復制是以半保留復制的方式進行的。 圖112 DNA半保留復制的實驗圖解（二）參與DNA復制的酶類復制是在酶催化下的核苷酸聚合過程，需要多種酶和蛋白質因子參與。 1DNA聚合酶 DNA聚合酶又稱 DNA指導的DNA聚合酶（DNA directed DNA poly

5、merase,DDDP）。在大腸桿菌提取液中發現了三種DNA聚合酶，分別稱為DNA聚合酶、 。它們都是以DNA為模板催化DNA合成的酶。DNA聚合酶是一條單鏈多肽，其功能有：催化DNA沿5à3方向延長。具有3à5外切酶的活性。5à3外切酶活性。DNA聚合酶的作用尚不完全清楚。DNA聚合酶是復制時起主要作用的酶，催化反應速度最快，每分鐘能催化9000個核苷酸聚合。在大腸桿菌體內，大多數新的DNA鏈的合成都是由聚合酶所催化的。DNA聚合酶也有3à5核酸外切酶的活性，能切除錯配的核苷酸。 在真核細胞中含有數種DNA聚合酶，主要有、等四種， DNA聚合酶和是DN

6、A復制時起主要作用的酶， DNA聚合酶有最強的核酸外切酶活性，DNA聚合酶存在于線粒體內，參與線粒體DNA的復制。2引物酶 引物酶（primase）是一種特殊的RNA聚合酶。在DNA復制過程中，需要合成一小段RNA作為引物（primer），此RNA引物的堿基與DNA模板是互補的。引物酶即催化引物的合成。3解旋和解鏈酶類 細胞內DNA復制時必須先解開DNA的超螺旋與雙螺旋結構。解鏈酶、拓撲異構酶、單鏈結合蛋白可完成該作用。 4.DNA連接酶 催化以氫鍵結合于模板DNA鏈的兩個DNA片段連接起來，但并沒有連接單獨存在的DNA單鏈的作用。 DNA連接酶不但是DNA復制所必需的，而且也是在DNA損傷的

7、修復及重組DNA中不可缺少的酶。 （三）DNA的復制過程1起始 DNA復制的起始先要解開DNA雙螺旋，這主要靠解鏈酶和拓撲異構酶使DNA先解開一段雙鏈，形成復制點，由于每個復制點的形狀象一個叉子，故稱復制叉（replication fork）。由于單鏈結合蛋白的結合，引物酶以解開DNA雙鏈的一段DNA為模板，以核苷三磷酸為底物，按53方向合成一小段RNA引物（5100個核苷酸）。引物3-OH末端就是合成新的 DNA的起點。圖11-3引生物化學與分子生物學P239圖12-8 2延伸 在RNA引物的3-OH末端，DNA聚合酶催化四種脫氧核苷三磷酸，分別以DNA的兩條鏈為模板，同時合成兩條新的DNA

8、鏈。由于DNA分子的兩條鏈是反向平行的，而新鏈的合成方向必須按53方向進行，因此，新合成的鏈中有一條鏈合成方向與復制叉前進方向一致，故合成能順利地（的）連續進行，此鏈稱為領頭鏈；而另一條鏈合成方向與復制叉前進方向相反，稱隨從鏈。隨從鏈是不連續合成的，這些不連續的DNA片段稱岡崎片段。當岡崎片段延長至一定長度，直到前一個RNA引物的5-末端為止，然后在DNA聚合酶的作用下，水解除去RNA引物，并依據模板的堿基順序，填補降解引物后留下的空隙。 3終止 復制叉中，領頭鏈可以不斷地延長，隨從鏈是分為岡崎片段來延長的。在DNA聚合酶的作用下，岡崎片段的引物被切除，并由DNA聚合酶催化填補空隙，此時第一個

9、片段的3-OH端和第二個片段的5-P端仍是游離的，DNA連接酶在這個復制的最后階段起作用，把片段之間所剩的小缺口通過生成磷酸二酯鍵而接合起來，成為真正連續的子鏈。 二、DNA的損傷與修復合成在DNA復制的過程中，DNA可能發生自發突變。環境因素，如電離輻射、紫外線照射、化學誘變劑及致癌病毒等也常能引起DNA分子的突變。DNA分子結構的任何異常改變都可看作是DNA損傷。生物體內有修復系統可使受損傷的DNA得以修復，以保持機體的正常功能和遺傳的穩定性。如果損傷未能修復，可以導致生物體某些功能的缺失或死亡，也可以通過DNA的復制將變異傳給子代DNA，造成基因突變。基因突變在物種的變異和進化上有十分重

10、要的意義?；蛲蛔円彩欠肿硬『图毎┳兊闹匾颉＃ㄒ唬〥NA的損傷某些物理及化學因素，如紫外線、電離輻射、化學誘變劑等，都能使DNA在復制過程中發生突變，這一過程叫DNA損傷。其實質就是DNA分子上堿基改變造成DNA結構和功能的破壞。主要機制如下： 1紫外線照射引起DNA分子中相鄰的胸腺嘧啶堿基之間形成二聚體，從而使DNA的復制和轉錄受到阻礙。 2某些化學誘變劑，例如堿基的類似物5-溴尿嘧啶和2-氨基嘌呤可摻入到DNA分子中，并引起特異的堿基轉換突變，干擾DNA的復制。 3抗生素及其類似物，如放線菌素D、阿霉素等，能嵌入DNA雙螺旋的堿基對之間干擾DNA的復制及轉錄。 此外還有脫氨基物質、烷

11、化劑、亞硝酸鹽等均可阻礙DNA的正常復制和轉錄。 （二）DNA損傷的修復5 光修復 可見光能激活光復活酶，催化胸腺嘧啶二聚體分解為單體。光復活酶幾乎存在于所有的生物細胞中(圖11-6)。圖11-6引生物化學與分子生物學P243圖12-10 2切除修復 是人體細胞內DNA的主要修復機制，需要特異的核酸內切酶、DNA聚合酶I和DNA連接酶等參與。其作用機制如圖11-7。圖11一7引生物化學與分子生物學P243圖12-113重組修復 當DNA損傷范圍較大，復制時損傷部位不能作為模板指導子鏈的合成，即在子鏈上形成缺口。這時可以通過重組作用，將另一股正常的母鏈填補到該缺口，而正常母鏈上又出現了缺口，但因

12、有正常子鏈作為模板可在DNA聚合酶I和連接酶的作用下，使母鏈完全復原 (圖11-8) 。圖11-8引生物化學與分子生物學P244圖12-12DNA損傷的修復是生物體的一項重要功能。DNA修復能力的異?？赡芘c衰老和某些疾?。ㄈ缒[瘤）的發生有關。第二節 RNA的生物合成（轉錄） 生物體以DNA為模板再合成一條與DNA鏈互補的RNA鏈，此過程即為轉錄。通過轉錄，生物體的遺傳信息由DNA傳遞給RNA。 DNA分子上的遺傳信息是決定蛋白質氨基酸順序的原始模板，通過轉錄產生的mRNA是蛋白質合成的直接模板，指導合成mRNA的DNA區段稱為結構基因，轉錄的產物還有tRNA和rRNA，他們不是翻譯的模板，但參

13、與蛋白質的合成。 轉錄與復制有相似之處，如合成方向都是5à3，核苷酸都以磷酸二酯鍵連接，但仍有不同。主要區別如下： 1轉錄所用原料是四種三磷酸核苷（NTP）。 2轉錄中合成RNA時以尿嘧啶（U）與腺嘌呤（A）配對。 3不是DNA雙鏈中的兩股都可以轉錄，DNA雙鏈在轉錄中只有一條鏈起模板作用稱為模板鏈，與其互補的相應鏈則不具備指導轉錄的作用稱為編碼鏈。DNA雙鏈分子包含許多基因，而各個基因的模板鏈不都在同一股DNA鏈上，這種現象稱為不對稱轉錄。不對稱轉錄現象說明：當DNA分子上一股鏈可轉錄時，另一股鏈不被轉錄；模板鏈并非永遠在同一股鏈上。4參與轉錄的酶為RNA聚合酶，合成起始階段不需要

14、引物。1 RNA聚合酶RNA聚合酶又稱為DNA指導的RNA聚合酶（DNA directed RNA polymerase，DDRP），原核細胞只有一種RNA聚合酶，由五個亞基（2）組成全酶。亞基功能是辨認起始點，脫離了亞基的剩余部分2稱為核心酶。真核細胞RNA聚合酶有三種，分別為RNA聚合酶、，他們專一地轉錄不同的基因，產生不同的產物。2 轉錄的過程（一）起始階段 轉錄是在DNA模板的特殊部位開始的，此部位稱為啟動子，位于轉錄起始點上游。亞基無催化作用，與模板DNA啟動子結合，能識別轉錄起始位點。當RNA聚合酶滑動到起始位點后，RNA聚合酶與模板之間形成疏松復合物。進入互補的第一、第二個三磷酸

15、核苷，在RNA聚合酶的催化下形成3，5-磷酸二酯鍵，同時釋放出焦磷酸，通常RNA鏈由ATP或GTP起始，所以ATP或GTP就成為RNA鏈的5-端。 （二）延長階段 當第一個3,5-磷酸二酯鍵形成時，因子便脫落下來。RNA鏈的延伸即完全由核心酶催化。核心酶沿DNA模板鏈的3 à5方向移動，按堿基配對原則合成RNA鏈，RNA鏈的延伸是按5à3方向進行的。在轉錄過程中，核心酶沿DNA模板鏈的3 à5方向推進，待轉錄的DNA雙螺旋循序松解，轉錄完畢的DNA雙鏈又形成螺旋結構。同時，在DNA模板鏈上正在延伸的RNA鏈從5-末端開始逐步地從DNA模板鏈上游離出來（圖1110）

16、。圖1110轉錄的延長階段 （三）終止階段 待核心酶沿模板3 à5方向滑行到終止信號時，轉錄即告終止。原核生物轉錄終止有二種類型：一種是不依賴因子的終止，由于終止區域富含CG堿基重復序列，使新合成的RNA鏈形成發夾樣結構，阻止RNA聚合酶的滑動，RNA鏈的延伸即終止；另一類是依賴因子的轉錄終止，因子進入終止區域，能與RNA鏈結合，它能利用ATP水解釋放的能量使RNA鏈釋放。轉錄終止后，核心酶從DNA模板上脫落下來，與因子結合重新形成全酶，開始一條新的RNA鏈合成。 圖1111 RNA合成過程示意圖引生物化學與分子生物學P253圖13-43 轉錄后的加工和修飾原核生物除tRNA外，RN

17、A分子從基因模板轉錄后就可以轉運到核糖體上參與蛋白質的合成。真核生物則不同，幾乎所有RNA轉錄的初級產物都需經過一系列加工后才成為有生物活性的RNA分子。這一變化稱轉錄后的加工（posttranscriptional processing），加工過程包括鏈的斷裂、拼接和化學修飾。（一）mRNA前體的加工 真核生物mRNA的前體是核不均一RNA（hnRNA），轉錄后加工包括對其5-端和3-端的首尾修飾以及對hnRNA的剪接等。 1首、尾的修飾 真核生物mRNA的3 -末端加“帽”是在核內進行的，通過鳥苷酸轉移酶作用連接鳥苷酸，再進行甲基化修飾，形成5m7GpppG“帽子”結構（見圖11-12）。

18、mRNA 3-末端的多聚腺苷酸（polyA）也是轉錄后加上去的，先由特異的核酸外切酶切去3-末端一些核苷酸，然后在核內多聚腺苷酸聚合酶催化下，在 3-端形成約為 30200個 A的 polyA。2hnRNA的剪接 哺乳動物細胞核內的hnRNA分子中的核苷酸序列約有 50%75%不出現在胞漿的mRNA分子中，此部分插入序列無表達活性，稱為內含子，在轉錄后加工中被切除；有表達活性的結構基因序列稱為外顯子，在轉錄加工中相關的外顯子拼接起來，成為具有翻譯功能的模板。（圖 1112）圖1112引生物化學與分子生物學P256圖13-7（二）tRNA前體的加工 轉錄后的tRNA前體需經過剪接、修飾等加工過程

19、才能成熟，成為具有特定生物活性的tRNA。其加工過程主要有以下步驟：剪切：分別在5-端和3-端切去一定的核苷酸序列以及tRNA反密碼環的部分插入序列；甲基化反應：AàAm ,GàGm；還原反應：尿嘧啶（U）還原為二氫尿嘧啶（DHU）脫氨基反應；腺嘌呤（A）à次黃嘌呤（I）；堿基轉位反應：Uà（假尿嘧啶核苷酸） 3-端切去多余堿基后，加上CCA-OH3，形成tRNA柄部結構。 （三）rRNA前體的加工 真核細胞中rRNA前體為45SrRNA，經加工生成28S、 18S與5.8SrRNA。它們在原始轉錄中的相對位置是28SrRNA位于3-末端， 18SrRN

20、A靠近5-末端，5.8SrRNA位于兩者之間。另外，由RNA聚合酶催化合成的5SrRNA，經過修飾與28SrRNA和5.8SrRNA及有關蛋白質一起，裝配成核糖體的大亞基；而18SrRNA與有關蛋白質一起，裝配成核糖體的小亞基（圖1113）。然后，通過核孔轉移到細胞質中。作為蛋白質合成的場所，參與蛋白質的合成。圖1113引生物化學與分子生物學P258圖13-8第三節 蛋白質的生物合成生物體的生命活動幾乎都是通過蛋白質來實現的。蛋白質生物合成的過程，就是DNA通過RNA到蛋白質分子之間遺傳信息傳遞的過程，是生物體遺傳特征到生命活動特征表現的過程。即遺傳信息貯存于DNA分子，通過轉錄成mRNA，由

21、mRNA傳遞的遺傳信息被翻譯成為蛋白質的氨基酸排列順序，因此蛋白質生物合成過程，又稱為翻譯。一、參與翻譯的分子 （一）RNA在翻譯中的作用 1mRNA mRNA是結構基因的轉錄產物，含有DNA的遺傳信息，是合成蛋白質的直接模板。mRNA分子沿 5 à 3方向，從AUG開始，每三個核苷酸為一組形成三聯體，組成一個遺傳密碼（genetic codon），這些密碼不僅分別代表20種氨基酸，而且還具有起動信號和終止信號的作用。 遺傳密碼共64個（表11-3），具有以下特點： （1）簡并性：即一個氨基酸具有兩種以上的密碼子，稱為密碼的簡并性。 （2）連續性：mRNA分子中含有密碼子的區域稱為閱

22、讀框，其5-端是一個起始密碼，閱讀方向從5-端起點開始，連續不斷地向3-端閱讀，直至終止密碼出現，如mRNA鏈上插入一個堿基或刪去一個堿基，就會導致讀碼錯誤，由此引起的突變稱移碼突變。（3）擺動性：密碼子與反密碼子的配對有時會出現不遵守堿基配對原則的現象，稱為遺傳密碼的擺動性。該現象常見于密碼子的第三位堿基與反密碼子的第一位堿基雖不嚴格互補，也能相互辨認。（4）通用性：目前這套密碼，基本上通用于生物界所有物種、近十年研究表明，在線粒體和葉綠體中的密碼與“通用密碼”有一些差別。2 tRNA tRNA是一類分子較小的RNA，內含稀有堿基較多，是轉運氨基酸的工具，tRNA分子的反密碼環上的反密碼子與

23、mRNA上的密碼子配對，tRNA的3-末端CCAOH是氨基酸的結合位點，一種氨基酸可以和26種tRNA特異結合，所以tRNA可以通過反密碼子準確地按照mRNA密碼子順序，使所攜帶的氨基酸“對號入坐”，密碼子與反密碼子配對時方向相反，如果都按5 à3方向排序，則反密碼子的第一個核苷酸與mRNA密碼子的第三個核苷酸配對。表113 遺傳密碼表因生物化學與分子生物學p264表14-1 3 rRNA rRNA分子與多種蛋白質共同構成核糖體的大小亞基，核糖體是蛋白質生物合成的場所。小亞基有結合模板mRNA的功能，核糖體能沿著mRNA5 à3方向閱讀遺傳密碼；大亞基有轉肽酶活性，大亞基上

24、還有結合氨基酰-tRNA的部位（A位）和結合肽酰-tRNA的部位（P位）（圖11-14），核糖體的這些功能使其在蛋白質合成過程中起了“裝配機”的作用。圖11-14 核糖體 （二）蛋白質合成酶系 在蛋白質生物合成過程中起主要作用的酶有： 1氨基酰-tRNA合成酶 在ATP的存在下，催化氨基酸活化，以便與tRNA結合，生成氨基酰-tRNA。此酶的特異性很高，每一種酶只催化一種特定的氨基酸與其相應的tRNA結合。胞液中存在有20種以上的氨基酰-tRNA合成酶。 2轉肽酶 存在于核糖體大亞基上，是組成核糖體的蛋白質成分之一，作用是使“P位”上肽酰-tRNA的肽酰基轉移至“A位”氨基酰-tRNA的氨基上

25、，使?；c氨基結合形成肽鍵，使合成的肽鏈延長。 3轉位酶 此酶活性存在于延長因子EF-G，在其作用下核糖體向mRNA的3-端移動相當于一個密碼子的距離，使下一個密碼子定位于A位。（三）其他因子 在蛋白質合成的各階段還有多種重要的因子參與反應： 1其它蛋白質因子 如起始因子（IF）、延長因子（EF）、終止因子或釋放因子（RF）； 2Mg2+、K+等無機離子；3ATP、GTP等供能物質。二、蛋白質生物合成的過程 （一）氨基酸的活化與轉運在蛋白質分子中，氨基酸通過氨基與羧基互相連接形成肽鍵，但氨基與羧基的反應性不強，必須經過活化才能彼此相連。氨基酸與tRNA結合為氨基酰tRNA的過程稱為氨基酸的活化

26、。這一反應是由氨基酰tRNA合成酶催化的，并由ATP供給能量。其反應如下： tRNA的3-末端CCA-OH是氨基酸的結合位點。氨基酸與tRNA 3-末端游離的-OH以酯鍵相結合形成的氨基酰-tRNA，即為活化型的氨基酸。 （二）核糖體循環（翻譯過程）多肽鏈的合成是蛋白質合成的中心環節。這一階段就是將mRNA所攜帶的遺傳密碼按一定順序逐個翻譯成氨基酸，并形成肽鏈的過程，因此常將這一階段稱為“翻譯”過程。該過程從核糖體大、小亞基在mRNA上聚合開始，至核糖體解聚為兩個亞基離開mRNA而告終；解聚后的大、小亞基又可重新聚合，開始另一條肽鏈的合成。因此，又將翻譯過程稱為核糖體循環。一條多肽鏈在核糖體上

27、的酶促合成是一個連續的過程，為了敘述方便，通常分起始、延伸和終止三個階段來討論，以下是原核生物的翻譯過程。1起始階段 首先形成由核糖體的大小亞基、mRNA與甲酰蛋氨酰tRNA（fMettRNAfMet）共同構成的70S起始復合物，形成過程需起始因子（IF1、IF2、IF3）以及GTP與Mg2+的參與（圖1115）。圖1115 核糖體循環（翻譯過程）的起始階段引生物化學與分子生物學P267圖14-1 起始階段最重要的是讓fMet-tRNAfMet準確地結合在mRNA分子的起始密碼子AUG上。在形成的起始復合體中，mRNA結合于小亞基上，且起始密碼子AUG正位于小亞基上。借反密碼子UAC結合于起始

28、密碼子AUG上的fMet-tRNAfMet正處于大亞基的P位（肽位）上。A位（氨基酰位）的小亞基上是mRNA鏈上的第二個密碼子，該位置還空著，這樣就為肽鏈的延伸做好了準備。 2延伸階段 在起始復合體的基礎上，各種氨基酰-tRNA按mRNA上密碼子的順序在核糖體上一一對號入座，由tRNA帶到核糖體上的氨基酰基依次以肽鍵相連接，直到新生肽鏈達到應有的長度為止。新生肽鏈每增長一個氨基酸單位都要經過進位、轉肽和移位三步反應（圖1116）。圖1116 延伸階段引生物化學與分子生物學P268圖14-2（1）進位：按照mRNA鏈上位于核糖體A位的密碼子，氨基酰-tRNA對號入座，并通過反密碼子結合在mRNA

29、位于A位密碼子上。剛進位的這個氨基酰-tRNA正好位于大亞基的A位上。這一反應由蛋白質性質的延伸因子1（elongation factor1，EF1）催化，由GTP供能，Mg2+為輔助因子。（2）轉肽：大亞基上有轉肽酶存在，在該酶的催化下，P位上的肽酰-tRNA的肽?；ǖ谝淮窝由旆磻獮榈鞍滨；┺D移到A位上氨基酰-tRNA的氨基?；陌被闲纬呻逆I，并使新生肽鏈延長一個氨基酸單位。該反應需要Mg2+及K+。（3）移位：在蛋白質性質的延伸因子2（EF2）催化下，核糖體沿mRNA的3-末端移動一個密碼子的距離。此時，原位于P位的密碼子離開了P位，結合于該位密碼子上的空載tRNA也離開了核糖體；原

30、位于A位上的密碼子連同結合于其上的肽酰-tRNA一起進入P位；而與之相鄰的下一個密碼子進入A位，為另一個氨基酰-tRNA進位準備了條件。移位消耗的能量由GTP供給，并需要Mg2+ 參與。新生肽鏈每增加一個氨基酸單位都需經過上述三步反應。由上述反應可見，核糖體沿mRNA鏈從5 à3滑動，這正是mRNA上密碼子的閱讀方向。肽鏈由氨基末端向羧基末端增長。由氨基酸活化算起，新生肽鏈每增長一個氨基酸單位要消耗四個高能磷酸鍵。多肽鏈合成的速度很快，據估算，每秒鐘可翻譯約40個密碼子，即每秒鐘可以使肽鏈延長40個左右氨基酸殘基。3終止階段 當肽鏈合成至A位上出現終止信號（UAA，UAG，UGA）時

31、，只有釋放因子（RF）能辨認終止密碼，進入A位。RF的結合可誘導轉肽酶變構，使P位上的肽鏈被水解釋放下來，然后由GTP供能使tRNA及RF釋出，核糖體與mRNA分離，最終核糖體也解聚成大、小亞基。解聚后的大小亞基又可重新聚合形成起始復合物，開始另一條肽鏈的合成，故此過程稱為核糖體循環。細胞內合成多肽時并不是單個核糖體，而是多個核糖體相隔一定距離結合在同一條mRNA模板上，呈串珠狀排列，各自進行翻譯，合成相同的多肽鏈，這就是多核糖體（圖 1117）。通過多個核糖體在一條mRNA上同時進行翻譯，可以大大加快蛋白質合成的速度，使mRNA得到充分的利用。圖 1117 多核糖體（三）翻譯后加工大多數新合

32、成的多肽鏈需要經過一定的加工和修飾才具有生物活性，這種肽鏈合成后的加工過程稱翻譯后加工。主要包括以下幾方面：1肽鏈N-端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸切除，參與切除的酶是氨基肽酶。2部分肽段的水解切除，例如酶原的激活，就是在專一的蛋白酶作用下，肽鏈的某一處或多處被切除部分的肽段后，使分子構象發生改變，從而形成酶的活性中心，使酶具有催化活性。 3氨基酸殘基的修飾，如絲氨酸、蘇氨酸羥基的磷酸化，脯氨酸、賴氨酸的羥基化，組氨酸的甲基化等。4二硫鍵的形成，在空間位置相近的兩個半胱氨酸之間氧化形成二硫鍵，維持蛋白質的空間結構。四、蛋白質生物合成的調控 蛋白質生物合成的調控，包括DNA水平、轉錄水平、轉錄后水平和翻譯

33、水平的調控，其中以轉錄水平的調控研究最多。操縱子學說是轉錄水平調控的經典學說。操縱子是由一組結構基因，加上其上游的啟動子和操縱基因組成。啟動子是結合RNA聚合酶的部位，操縱基因是結合阻遏物的部位，位于啟動子與結構基因之間，它是RNA聚合酶能否通過的開關。在操縱子的上游還存在調節基因，調節基因是通過調節阻遏蛋白的合成來控制操縱基因的開關。 乳糖操縱子是最早研究發現的操縱子，該操縱子在大腸桿菌中調節乳糖代謝。在無乳糖存在時，調節基因產生的阻遏蛋白與操縱基因結合，使RNA聚合酶不能通過操縱基因，困而結構基因不轉錄；當大腸桿菌得到乳糖供應時，乳糖作為誘導物與阻遏蛋白結合，并使阻遏蛋白發生變構，使之失去

34、與操縱基因結合的活性，于是結合在啟動子上的RNA聚合酶就能通過操縱基因到達結構基因，轉錄產生mRNA，合成半乳糖苷酶、半乳糖通透酶及半乳糖苷轉乙酰酶，增加了對乳糖的利用。這種由誘導物開放基因的調控方法，稱為誘導作用。當培養基中存在葡萄糖時，上述誘導現象并不出現，這是因為大腸桿菌乳糖操縱子的表達，不僅需要誘導物以解除阻遏蛋白的阻遏作用，還需要其它調節蛋白的調節，其中主要是cAMP-分解代謝基因活化蛋白（cAMP-catabolite gene activator protein，cAMP-CAP）。當cAMP濃度增高時，cAMP即與CAP結合成復合物，使CAP構象改變成為活性形式，這種活性構象使

35、其易與特異啟動部位結合，由此使RNA聚合酶激活，并推動RNA聚合酶前移，促進轉錄。細胞內cAMP水平與葡萄糖分解代謝有關，胞內葡萄糖充足時，細菌總是先利用葡萄糖，cAMP水平下降，CAP促進操縱子轉錄作用不會明顯；當葡萄糖接近用盡，cAMP增加，同時由于乳糖誘導細菌的cAMP合成增加，cAMP-CAP復合物形成，能促進乳糖操縱子結構基因的轉錄，所以大腸桿菌的乳糖操縱子兼有正（cAMPCAP）、負（阻遏蛋白）雙重調節控制（圖1118）。圖11-18在原核生物中，其他類型的操縱子機制與乳糖操縱子大同小異，但這些機制不能用以說明真核生物的調控原理。哺乳動物真核細胞的基因調控比操縱子系統更為復雜。五、蛋白質生物合成與醫學的關系 無論那種生物，當蛋白質合成出現障礙時，其生命活動必受到嚴重影響。如人體內只要個別蛋白質的生物合成出現異常，對健康就會造成很大的危害。根據同樣的原理，用藥物抑制微生物的蛋白質合成，可抑制其生長與繁殖，以達到治療的目的?？梢姡鞍踪|的生物合成與醫學的關系甚為密切。 （一）分子病由于DNA分子上堿基的變化（基因突變），引起mRNA和蛋白質結構變異，導致體內某些