公衛執業醫師生物化學考試復習要點

公衛執業醫師生物化學考試復習要點

　　2017年執業醫師實踐技能考試時間為6月17日-6月23日，為了幫助大家提高復習效率，下面應屆畢業生小編為大家編輯整理了公衛執業醫師生物化學考試復習要點，希望對大家有所幫助。

　　蛋白質的生物合成

　　蛋白質的生物合成過程，就是將DNA傳遞給mRNA的遺傳信息，再具體地解譯為蛋白質中氨基酸排列順序的過程，這一過程被稱為翻譯(translation)。

　　一、蛋白質生物合成的條件。

　　生物體內的各種蛋白質都是生物體內利用約20種氨基酸為原料自行合成的。參與蛋白質生物合成的各種因素構成了蛋白質合成體系，該體系包括：① mRNA：作為蛋白質生物合成的模板，決定多肽鏈中氨基酸的排列順序;② tRNA：搬運氨基酸的工具;③ 核糖體(又名核蛋白體)：蛋白體生物合成的場所;④ 酶及其他蛋白質因子;⑤ 供能物質及無機離子。

　　(一)mRNA：

　　作為指導蛋白質生物合成的模板。mRNA中每三個相鄰的核苷酸組成三聯體，代表一個氨基酸的信息，此三聯體就稱為密碼(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：① 連續性;② 簡并性;③ 通用性;(但在線粒體或葉綠體中特殊)④ 方向性，即解讀方向為5′→ 3′;⑤ 擺動性;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可與相應的 氨基酸結合，生成氨酰-tRNA，從而攜帶氨基酸參與蛋白質的生物合成。

　　tRNA反密碼環中部的三個核苷酸構成三聯體，可以識別mRNA上相應的密碼，此三聯體就稱為反密碼子(anticoden)。

　　反密碼對密碼的識別，通常也是根據堿基互補原則，即A—U，G—C配對。但反密碼的第一個核苷酸與第三核苷酸之間的配對，并不嚴格遵循堿基互補原則。如反密碼第一個核苷酸為Ⅰ(次黃嘌呤)，則可與A、U或C配對，如為U，則可與A或G配對，這種配對稱為不穩定配對。

　　能夠識別mRNA中5′端起動密碼AUG的tRNA是一種特殊的tRNA，稱為起動tRNA。在原核生物中，起動tRNA是一種攜帶甲酰蛋氨酸的tRNA，即tRNAifmet;而在真核生物中，起動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，識別非起動部位的蛋氨酸密碼，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種蛋白質構成，大亞基由5SrRNA，23SRNA和35種蛋白質構成。

　　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多種蛋白質構成，大亞基則由5S rRNA，28S rRNA和50多種蛋白質構成，在哺乳動物中還含有5.8 S rRNA。

　　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tRNA結合。

　　2.大亞基：

　　(1)具有兩個不同的tRNA結合點。A位(右)—— 受位或氨酰基位，可與新進入的氨基酰tRNA結合;P位(左)——給位或肽酰基位，可與延伸中的肽酰基tRNA結合。

　　(2)具有轉肽酶活性：將給位上的肽酰基轉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)具有起動因子、延長因子及釋放因子的結合部位。

　　在蛋白質生物合成過程中，常常由若干核糖體結合在同一mRNA分子上，同時進行翻譯，但每兩個相鄰核蛋白之間存在一定的間隔，形成念球狀結構。由若干核糖體結合在一條mRNA上同時進行多肽鏈的翻譯所形成的念球狀結構稱為多核糖體。

　　(四)起動因子(IF)

　　這是一些與多肽鏈合成起動有關的蛋白因子。原核生物中存在3種起動因子，分別稱為IF1-3。在真核生物中存在9種起動因子(eIF)。其作用主要是促進核糖體小亞基與起動tRNA及模板mRNA結合。

　　(五)延長因子(EF)

　　這是一些與多肽鏈合成延伸有關的蛋白因子。原核生物中存在3種延長因子(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進入核糖體的受體，并可促進移位過程。

　　(六)釋放因子(RF)

　　這是一些與多肽鏈合成終止有關的蛋白因子。原核生物中有4種，在真核生物中只有1種。其主要作用是識別終止密碼，協助多肽鏈的釋放。

　　(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。

　　每種氨酰-tRNA合成酶對相應氨基酸以及攜帶氨基酸的數種tRNA具有高度特異性，這是保證tRNA能夠攜帶正確的氨基酸對號入座的必要條件。

　　目前認為，該酶對tRNA的識別，是因為在tRNA的氨基酸臂上存在特定的識別密碼，即第二套遺傳密碼。

　　(八)供能物質和無機離子

　　多肽鏈合成時，需ATP、GTP作為供能物質，并需Mg2+、K+參與。

　　氨基酸活化時需消耗2分子高能磷酸鍵，肽鍵形成時又消耗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、蛋白質生物合成的過程

　　蛋白質生物合成過程包括三大步驟：①氨基酸的活化與搬運;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

　　氨基酸的活化以及活化氨基酸與tRNA的結合，均由氨酰-tRNA合成酶催化完成。

　　在此反應中，特異的tRNA3’端CCA上的2’或3’位自由羥基與相應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;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程在核糖體上進行。活化氨基酸在核蛋白體上反復翻譯mRNA上的密碼并縮合生成多肽鏈的循環反應過程，稱為核糖體循環。

　　核糖體循環過程可分為起動、延長和終止三個階段，這三個階段在原核生物和真核生物類似，現以原核生物中的過程加以介紹。

　　1、起動階段：

　　(1)30S起動復合物的形成：在起動因子的促進下，30S小亞基與mRNA的起動部位，起動tRNA(fmet-tRNAfmet)，和GTP結合，形成復合體。

　　原核mRNA的起動部位由一段富含嘌呤的特殊核苷酸順序組成，稱為SD序列(核糖體結合位點，RBS)，可被核蛋白體小亞基辨認結合。

　　真核生物中的mRNA具有帽子結構，已知需一種特殊的帽子結合蛋白(CBP)以識別此結構。

　　(2)70S起動前復合體的形成：IF3從30S起動復合體上脫落，50S大亞基與復合體結合，形成70S起動前復合體。

　　(3)70S起動復合體的形成：GTP被水解，IF1和IF2從復合物上脫落。此時，tRNAfmet的反密碼UAC與mRNA上的起動密碼AUG互補結合，tRNAfmet結合在核蛋白的給位(P位)。

　　2、肽鏈延長階段：

　　(1)進位：與mRNA下一個密碼相對應的氨基酰tRNA進入核糖體的A位(受位)。此步驟需GTP，Mg2+，和EF參與。

　　(2)成肽：在轉肽酶的催化下，將給位上的tRNA所攜帶的甲酰蛋氨酰基或肽酰基轉移到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酰基的tRNA從核糖體上脫落。

　　(3)移位：核糖體向mRNA的3‘- 端滑動相當于一個密碼的距離，同時使肽酰基tRNA從受體移到給位。此步驟需EF(EFG)、GTP和Mg2+參與。此時，核糖體的受位留空，與下一個密碼相對應的氨基酰tRNA即可再進入，重復以上循環過程，使多肽鏈不斷延長。

　　3、肽鏈終止階段：

　　核糖體沿mRNA鏈滑動，不斷使多肽鏈延長，直到終止信號進入P位。

　　1.識別：RF識別終止密碼，進入核糖體的受位。

　　2.水解：RF使轉肽酶變為水解酶，多肽鏈與tRNA之間的酯鍵被水解，多肽鏈釋放。

　　3.解離：通過水解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消耗能量的過程，其能量主要由ATP和GTP提供。

　　若n個氨基酸合成一條多肽鏈：

　　n個氨基酸分子的活化： 2n個

　　(ATP→AMP+PPi)

　　70s起始復合物的形成： 1個

　　(GTP → GDP+Pi)

　　(n-1)個氨酰-tRNA進入核糖體A位點： (n-1)個

　　(GTP → GDP+Pi)

　　(n-1)次核糖體移位： (n-1)個

　　(GTP → GDP+Pi)

　　共(4n-1)個

　　(三)蛋白質的翻譯后加工修飾

　　一級結構的加工修飾：

　　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構之前被切除。

　　① 去甲酰化：

　　甲酰化酶

　　甲酰蛋氨酸-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：

　　由專一性的酶催化進行修飾，包括糖基化、羥基化、磷酸化、甲酰化等。

　　3.二硫鍵的形成： 由專一性的氧化酶催化，將-SH氧化為-S-S-。

　　4.肽段的切除： 由專一性的蛋白酶催化，將部分肽段切除。 如：前胰島素原(切信號肽)→胰島素原(切間插序列) →胰島素

　　高級結構的形成：

　　1.構象的形成：

　　在分子內伴侶、輔助酶及分子伴侶的協助下，形成特定的空間構象。

　　2.亞基的聚合。

　　3.輔基的連接。

　　三、蛋白質的靶向運輸

　　蛋白質合成后，定向地被輸送到其執行功能的場所稱為靶向輸送。大多數情況下，被輸送的蛋白質分子需穿過膜性結構，才能到達特定的地點。因此，在這些蛋白質分子的氨基端，一般都帶有一段疏水的肽段，稱為信號肽。

　　信號肽假說：

　　1、分泌蛋白的mRNA先和游離的核糖體結合合成出信號肽;

　　2、信號肽識別蛋白(SRP)結合在信號肽上，暫時中止蛋白質合成;

　　3、信號肽識別蛋白—mRNA—核糖體復合物與內質網表面的停泊蛋白(SRP receptor，信號肽識別蛋白受體)結合;

　　4、經過一系列反應后，核糖體與停泊蛋白緊密結合，中斷的翻譯恢復。信號肽識別蛋白被釋放參加下一輪作用。

　　5、肽鏈在穿過轉位蛋白形成的內質網孔時，信號肽被信號肽酶切除。合成的新生肽鏈進入內質網腔后折疊成最終構象。

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