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蛋白质生物合成

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蛋白质合成的过程:在细胞核内,基因被转录成RNA。RNA接着被后转录修饰及控制,形成成熟的信使RNA(mRNA),并运往细胞核外的细胞质进行翻译。mRNA由核糖体翻译成与mRNA的基本密码子,通过与转运RNA上的反密码子形成配对进行翻译。新合成的蛋白质会被再行修饰,并可以与效应分子结合,最终成为具有生物学活性的蛋白质。

蛋白质生物合成是指在细胞内制造蛋白质。这个名词曾经是指蛋白质的翻译,但现时则是指一个多重的步骤,以转录开始及翻译作结。原核生物的蛋白质生物合成虽然与真核生物的很相似,却是有所不同。

氨基酸合成

氨基酸聚合就可以得到蛋白质。氨基酸合成是一系列的生物化学过程(代谢途径)将从葡萄糖等建立氨基酸。并非所有氨基酸都可以生物合成,例如成人必需的20中氨基酸中,就有8种氨基酸是人体无法自身合成的,需要从食物中摄取。氨基酸会被运送至转运RNA(tRNA)用在翻译的过程。

转录

转录是由基因组产生含有蛋白质序列的信使RNA(mRNA)模板,以进行翻译。只需要脱氧核糖核酸(DNA)双螺旋的其中一条链就能进行转录,此链称为模板链。转录分为三个阶段:

  1. 核糖核酸聚合酶(RNA聚合酶)先与DNA的用作转录起始的特别区域结合。这个结合区域称为启动子。当RNA聚合酶与启动子结合后,该DNA链会开始卷开。
  2. 第二个转录步骤是转录延伸。RNA聚合酶与未编码的模板链一起,合成核糖核苷酸聚合物。RNA聚合酶并不会使用已编码的链为模板,这是因为任何一股的拷贝会生产一组补充的基础序列,所以只有未编码链才会作为模板来复制已编码链。
  3. 当聚合酶到达最后阶段,全新转录的信使RNA(mRNA)需要修饰以能够到达细胞的其他部分,包括细胞质内质网。一个5'端帽会加入并保护mRNA,免于降解。聚A尾会被加入3'端保护,并成为接下步骤的模板。在真核生物中,最重要的基因拼接步骤会于此阶段出现。

翻译

在翻译的过程中,先前从DNA被转录的mRNA会被特别的细胞结构解码以制造蛋白质,这个特别的细胞结构称为核糖体。蛋白质生物合成会被分为起始、延伸及完成阶段。

核糖体可以提供场所,让另一种特别的RNA,称为转运RNA(tRNA)与mRNA结合。tRNA内有一组“反密码子”能将相对应的序列与mRNA在核糖体内互相形成氢键。因此,相对应的的tRNA(化学上与特定的氨基酸结合)会被导向至核糖体,加入在发展中的多肽。以下展示了两个氨基酸联合的化学过程:

两个氨基酸分子结合的化学过程,生成二肽及水分子

核糖体会一个接一个的在mRNA的密码子运行,另一个tRNA会借核糖体附着mRNA。首个tRNA会被释放,但附着该tRNA的氨基酸会被运送至第二个tRNA,并与它的氨基酸结合。这种转移不断进行,直至生成一条氨基酸的长链。

当整个单位到达mRNA最后的密码子时,它会离开及新形成的蛋白质会被释放,这就是完成的阶段。在这个步骤中,有很多的会用来协助整个过程。

翻译后修饰

很多蛋白质会进行翻译后修饰。这包括双硫键的形成或附在任何生化官能团,如醋酸盐磷酸盐、不同的脂类糖类。有些亦会将多肽链前端的一个或以上的氨基酸移除,或者促进多肽链形成链内或链间二硫键

折叠

在合成的完成阶段,多肽链会折叠卷曲成二级结构三级结构,这就是所谓的蛋白质折叠。

参见

外部链接