糖体，10万个蛋白质因子和20万个tRNAs 约占大肠杆菌干重的35%。在大肠杆菌中合成一个100个氨基酸的多肽只需5分钟。 1.蛋白质生物合成的主要步骤：
翻译的起始——核糖体与mRNA结合并与氨基酰-tRNA生成起始复合物。肽链的延伸——核糖体沿mRNA5’端向3’端移动，导致从N端向C端的多肽合成。肽链的终止以及肽链的释放——核糖体从mRNA上解离，准备新一轮合成反应。 主要分为五步
1、 Activation of Amino Acids (This reaction takes place in the cytosol, not on the ribosome). 2、 Initiation. The mRNA bearing the code for the polypeptide binds to the small ribosomal subunit and to the initiating aminoacyl-tRNA. 3、Elongation. Peptide bonds are formed in this stage.
4、Termination and Release. Completion of the polypeptide chain is signaled by a termination codon in the mRNA.
5、Folding and Post translational Processing. 肽链延伸分为三步
① Binding of an incoming aminoacyl-tRNA. ② Peptide bond formation. ③ Translocation.
2.与蛋白质合成有关的因子
起始因子Initiation factor（IF）延伸因子Elongation factor（EF）终止因子。原核中有RF1-3。RF-1 识别 UAA和UAG; RF-2 识别 UAA和UGA; RF-3 仅能促进RF-1和RF-2的功能。终止因子行使功能时需要GTP。真核生物中只有一个RF，能识别3个终止子。 3、蛋白质合成的起始 蛋白质合成的起始复合物: 30S 核糖体小亚基 模板mRNA fMet-tRNAfMet 起始因子 GTP
50S 核糖体大亚基
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Mg2+
合成的起始可分为三步:
1、30S 核糖体小亚基与起始因子IF –1和IF-3相结合，诱发模板mRNA与小亚基结合。 2、由30S 小亚基、起始因子IF –1和IF-3及模板mRNA所组成的复合物立即与GTP-IF-2及fMet-tRNAfMet相结合。反密码子与密码子配对。
3、上述六组分复合物再与50S大亚基结合，水解GTP生成并释放GDP和Pi。释放三个起始因子。
表27-9 真核细胞中参与翻译起始的蛋白质因子及其功能 真核因子 功能
eIF2 促进Met-tRNAMet与核糖体40S小亚基结合。 eIF2B eIF3
是最早与核糖体40S小亚基结合的促进因子，蛋白质合成反应的正常进行。
eIF4A 具有RNA解旋酶活性，解除mRNA模板的次级结构并使之与40S小亚基结合，形成eIF4F复合物。
eIF4B 与mRNA模板相结合，协助核糖体扫描模板序列，定位AUG。 eIF4E 与mRNA 5'的帽子结构相结合，形成eIF4F复合物。
eIF4G 与eIF4E和poly（A）结合蛋白（PAB）相结合，形成eIF4F复合物。
eIF5 促使多个蛋白因子与40S小亚基解体，以此帮助大小亚基结合形成80核糖体，形成翻译起始复合物。
eIF6 促进没有蛋白质合成活性的80S核糖体解离成40S和60S两个亚基。 4、肽链的延伸 肽链延伸的基本要求是 ： 有完整的起始复合物， 有氨基酰-tRNA，
有延伸因子EF-Tu, EF-Ts和EF-G， 有GTP。
肽链延伸也可被分为三步：
第一步，与新进来的氨基酰-tRNA相结合。氨基酰-tRNA首先必须与GTP-EF-Tu复合物相结合，形成氨基酰-tRNA-GTP-EF-Tu复合物并与70S中的A位点相结合。此时，GTP
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水解并释放GDP-EF-Tu复合物。
第二步，肽键形成。 肽键形成之初，两个氨基酸仍然分别与各自的tRNA相结合，仍然分别位于A位点和P位点上。A位点上的氨基酸（第二个氨基酸）中的α-氨基作为亲核基团取代了P位点上的tRNA，并与起始氨基酸中的COOH基团形成肽键。本反应可能由peptidyl transferase 催化。
第三步，移位（translocation）。 核糖体向mRNA的3’方向移动一个密码子，使得带有第二个氨基酸（现已成为二肽）的tRNA从A位进入P位，并使第一个tRNA从P位进入E位。此时模板上的第三个密码子正好在A位上。核糖体的移位需要EF-G（translocase）和另一分子GTP水解提供能量。 5、肽链的终止
当终止密码子进入核糖体A位点时，在释放因子RF1-3的作用下： （1）水解末端肽基tRNA； （2）释放新生肽和tRNA；
（3）使70S核糖体解离成30S和50S两个亚基。 6、蛋白质合成的抑制剂
抗菌素对蛋白质合成的作用可能是阻止mRNA与核糖体结合（氯霉素），或阻止AA-tRNA与核糖体结合（四环素类），或干扰AA-tRNA与核糖体结合而产生错读（链霉素、新霉素、卡那霉素等），或作为竞争性抑制剂抑制蛋白质合成。
链霉素是一种碱性三糖，干扰fMet-tRNA与核糖体的结合，从而阻止蛋白质合成的正确起始，并导致mRNA的错读。若以poly（U）作模板，则除苯丙氨酸（UUU）外，异亮氨酸（AUU）也会掺入。对链霉素敏感位点在30S亚基上。
嘌呤霉素是AA-tRNA的结构类似物，能结合在核糖体的A位上，抑制AA-tRNA的进入。它所带的氨基与AA- tRNA上的氨基一样，能与生长中肽链上的羧基生成肽键，这个反应的产物是一条3'羧基端挂了一嘌呤霉素。
青霉素、四环素和红霉素只与原核细胞核糖体发生作用，从而阻遏原核生物蛋白质的合成，抑制细菌生长。氯霉素和嘌呤霉素既能与原核细胞核糖体结合，又能与真核生物核糖体结合，妨碍细胞内蛋白质合成，影响细胞生长。因此，前3种抗生素被广泛用于人类医学，后两种则很少在医学上使用。
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第四讲 DNA、RNA和蛋白质代谢
DNA是贮藏遗传信息的最重要的生物大分子。DNA分子中的核苷酸排列顺序不但决定了胞内所有RNA及蛋白质的基本结构，还通过蛋白质（酶）的功能间接控制了细胞内全部有效成份的生产、运转和功能发挥。贮藏在任何基因中的生物信息都必须首先被转录生成RNA，才能够得到表达。DNA和RNA虽然很相似，只有T或U及核糖的第二位碳原子上有所不同，但它们的生物学活性却很不同。
RNA主要以单链形式存在于生物体内，其高级结构很复杂；RNA既担负着贮藏及转移遗传信息的功能，又能作为核酶直接在细胞内发挥代谢功能。 蛋
白
质
是
class=\
href=\生物信息\生物信息通路上的终产物，一个活细胞在任何发育阶段都需要数千种不同的蛋白质。因此，活细胞内时刻进行着各种蛋白质的合成、修饰、运转和降解反应。
一、核苷酸的合成与代谢
核苷酸是DNA和RNA的前体是细胞内化学能流通领域中的载体（ATP， GTP）,是NAD、FAD、S-adenosylmethionine及 Coenzyme A等的重要成份。在糖代谢中也有重要作用，如生成UDPG和 CDP-diacylglycerol等。cAMP, cGMP还是第二信使。 1、De Novo嘌呤核苷酸的生物合成始于PRPP （Phosphoribosyl 1-pyrophosphate）
这一途径的第一步是由谷氨酰胺捐献一个氨基到PRPP的C-1位上，生成5-phosphoribosylamine。
其次，把甘氨酸中的三个基团加到PRA上。 第三，由N10-甲基四氢叶酸提供一个甲基。 第四，谷氨酰胺提供另一个N。 第五，脱水环化形成咪唑环。 第六，羧基化
第七，通过分子重排将羧基从咪唑第4碳的环外氨基上转移到第5位碳原子上。 第八-九，由天门冬酰胺把另一个氨基加到第5位碳原子上。 第十，再由N10-甲基四氢叶酸提供一个甲基。 第十一，脱水环化，形成嘌呤IMP。
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参与合成AMP的是①腺苷琥珀酸合成酶和②腺苷琥珀酸裂解酶。 参与合成GMP的是③IMP脱氢酶和④XMP-谷氨酰胺酰胺转移酶 。 2. 嘌呤核苷酸合成中的反馈调节
3．嘧啶核苷酸是由天门冬酰胺、 PRPP和氨基甲酰磷酸等共同形成的
嘧啶从头合成途径不同于嘌呤的合成，6-原子嘧啶环首先被合成，然后才与核糖-5-磷酸相连。这个反应需要氨基甲酰磷酸（Carbamoyl phosphate）。 4．核苷单磷酸转化为核苷三磷酸
反应生成的ADP可通过糖酵解酶或氧化磷酸化途径被进一步磷酸化。 ATP能够把磷酸基团加到其它所有核苷单磷酸上生成核苷三磷酸。
核苷二磷酸可通过一个公用的核苷二磷酸激酶被进一步磷酸化生成核苷三磷酸。 5．核糖核苷酸（ribonucleotides）是脱氧核糖核苷酸（Deoxyribonucleotides）的前体。所有dNTP都直接来自于NTP（其实是NDP）。这个反应很特殊，因为核糖上的还原反应发生于一个没有活化的碳原子上。催化该反应的酶是核糖核苷酸还原酶。
大肠杆菌核苷酸还原酶有两大特征，它的生物学活性和底物特异性同时受效应子（effector molecules）的影响。每个R1亚基上都有两个调节位点，当影响整体酶活性的那个位点与ATP相结合时，酶活性增加；而当它与dATP结合时，酶活性消失。
第二个调节位点控制了底物特异性。当dATP与该位点相结合时，UDP和CDP的还原反应优先进行。当dTTP与该位点相结合时，GDP的还原反应优先进行。 核糖核苷酸还原反应的主要过程
1. 还原酶R2亚基处于氧化态-X˙，向核糖3'位碳原子上的H发起攻击，生成3'位自由基。 2. R1亚基上的-SH基团为2'-OH提供一个H原子，使之生成-OH2基团。 3. 脱水后，3'位自由基帮助维持2'位O+基团。
4. R1亚基上的另一个-SH基团为2'-CH+提供一个H原子 5. 2'上的C˙-OH向R2亚基上的X-H发起攻击。
6. 2'上的C-OH失去氧原子，生成dNDP。其中，dTMP（thymidylate）来自于dCDP和dUMP，其直接前体是dUMP，由胸苷酸合酶（thymidylate synthase）将dUMP转化为dTMP；反应中的甲基来自于N5，N10-Methylene-tetrahydrofolate。 7、嘌呤和嘧啶降解后分别生成Uric Acid和Urea。 嘌呤核苷酸降解
第一步是在5'-核苷酸酶（5'-nucleotidase）的作用下消去磷酸基团，由
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