核糖体是一个高度复杂的超分子复合物，它的任何个别组分或局部组分都起不到整体的作用。核糖体各种组分基本上都是单拷贝，它们的生物活性只有在组装成亚基和核糖体之后才能表现出来，并通过协调活动共同完成翻译过程。通过大量的研究，已提出了大肠杆菌核糖体三维结构模型(图11-1)，小亚基貌似一个动物胚胎，由头部、基部和平台组成，平台与头部之间有一个裂隙；大亚基很像一个沙发，有一个柄、一十中央凸出部和一个脊；二者组装成核糖体时，小亚基头部与大亚基凸出部之间形成一个隧道，在蛋白质合成中mRNA很可能从这里通过。
(2)核糖体的功能：核糖体是蛋白质生物合成的工厂。在蛋白质合成过程中，核糖体必须先与mRNA结合，并按5'→3'的方向沿mRNA移动．每次移动的距离相当于一个密码子。核糖体上至少有两个与tRNA结合的不同位点：一个专门结合新掺入的氨酰-tRNA，简称A位(accepter site)；另一个则与延伸中的肽酰-tRNA结合，简称P位(peptine site)(图11－2)。这两个位点在核糖体上紧挨在一起，各占据一个密码子的空间。核糖体除具有肽酰转移酶活性外，还有起始因子、延伸因子和释放因子的结合位点。
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(3)多核糖体：在温和的条件下小心地分离核糖体时，可以得到3～4个成串的甚至上百个成串的核糖体，称为多核糖体(polyribosome)，多核糖体由一个mRNA分子与一定数目的单个核糖体结合而成，形成念珠状。各核糖体之间相隔一段裸露的mRNA。每个核糖体独立完成一条多肽链的合成，所以多核糖体可同时在一个mRNA分子上进行多条肽链的合成，极大地提高了翻译的效率。此外还可同时分离出许多以单体形式存在的非功能性核糖体和少数核糖体亚基。多核糖体显然正处于工作状态，游离的单个核糖体则是贮备状态，核糖体亚基无疑是刚从mRNA上释放的，它们通常很快结合成非活性状态单体或很快参与下一轮蛋白质合成。核糖体在这三种状态之间的转换称为核糖体循环。 4．氨酞-tRNA合成酶有何功能?
氨酰-tRNA合成酶催化氨基酸与tRNA的连接，形成氨酰-tRNA。 氨酰-tRNA合成酶催化的反应包括三步： (1)形成酶-氨基酸-ATP络合物： 氨基酸+ATP+酶→[氨基酸〃ATP]〃酶 (2)形成酶-氨基酸-AMP络合物：
[氨基酸〃ATP]〃酶→[氨基酰-AMP]〃酶+PPi (3)形成氨酰-tRNA：
[氨基酰-AMP]〃酶+tRNA→氨酰-tRNA+AMP+酶
通过上述反应，氨基酸被活化，能自发地与另一氨基酸或肽链反应形成新肽链，在氨酰-tRNA中氨基酸的羧基通过高能酯键连接在tRNA3'端CCA腺苷酸残基3'或2'-羟基。
迄今已有150多种不同来源的氨酰-tRNA合成酶被分离纯化。原核细胞中该酶的分子量一般小于250KD，真核细胞的这类酶常与tRNA等以复合物形式存在，分子量大于1000KD。不同来源的氨酰-tRNA合成酶亚基组成不同，有的只有一条多肽链，有的是多条肽链组成的寡聚体；有的由相同的亚基组成，有的含有不同亚基。
氨酰-tRNA合成酶具有很高的专一性，每种氨基酸至少有一种对其专一的酶，这种酶既识别特异的氨基酸，还能识别携带该氨基酸的特异tRNA。 第三步反应的专一性很高，如果在前面的反应中形成了不正确的中间络合物，此时很容易被合成酶所识别并很快被催化水解。氨酰-tRNA合成酶这种高度的专一性保证了氨基酸与其特定的tRNA准确匹配，从而为蛋白质生物合成的保真度作出贡献。应当指出的是，合成酶和tRNA在上述活化反应中对氨基酸进行了严格的筛选，而在后来的蛋白质合成中tRNA只起到一个接头的作用，它只能按照反密码子与密码子间的相互识别，将所连接的氨基酸带到相应的位臵，此时如果氨基酸不正确或发生了改变就难以进行及时的纠正。
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练习题
一、填空题
1．mRNA中的4种碱基组成 种三联体密码子，其中为氨基酸编码的有 种；起始密码子为 ；终止密码子为 ， 和 。
2．在核糖体合成多肽时，每个氨基酸都是通过其载体tRNA分子上的 与mRNA上的 间碱基配对而定位的。
4．氨基酸活化在细胞的 中进行，氨基酸分子被活化的主要基团是 。
5．蛋白质合成时，原核细胞的起始氨基酸为 ，真核细胞的起始氨基酸为 。 6．核糖体是由 和 组成的，它是蛋白质的 。
7．原核细胞核糖体或呈游离的状态称为 ，或与mRNA结合呈 状态；真核细胞核糖体一部分分散在细胞质中，另一部分与 结合，形成 。
8．蛋白质合成中，形成第一个肽键需要消耗 个高能磷酸键，以后随肽链的延伸，每形成一个肽健要消耗 个高能磷酸键。另外，肽链释放后，大小亚基解离时，还要消耗 个高能磷酸键。
9．原核细胞核糖体由 S小亚基和 S大亚基组成；真核细胞核糖体由 S小亚基和 S大亚基组成。
10．氨基酸活化时，氨基酸的 端与tRNA 端的 中核糖 基形成酯键。 11．许多核糖体连接于一个mRNA分子形成的复合物称为 。 12．植物细胞能在 、 和 3个细胞区域内合成蛋白质。 13．编码同一氨基酸的密码子称为 。 14．转运同一氨基酸的tRNA称为 。
15．密码子与反密码子以 的方式相互识别，只有处于密码子 的碱基与反密码子的 碱基相互识别时允许发生
16．一种氨基酸有 种tRNA转运，一种密码子有 种反密码子与之相对应。 19．终止密码也称 密码子。
20．原核生物核糖体50S亚基含有蛋白质合成的 部位和 部位，而mRNA结合的部位在 。
23．在细胞中，核糖体以3种不同的形式存在，它们是 、 和 。
24．新合成的肽链从核糖体释放之后，一般必需经过 才能成为有活性的蛋白质。 二、选择题
2．在蛋白质生物合成中tRNA的作用是( ) a．将一个氨基酸连接到另一个氨基酸上 b．把氨基酸带到mRNA指定的位臵上 c．增加氨基酸的有效浓度 d．将mRNA连接到核糖体上
4．下列哪种抑制剂作为氨酰-tRNA的类似物抑制蛋白质合成?( ) a．嘌呤霉素 b．氯霉素 c．白喉毒素 d. 四环素
5．在蛋白质合成中，把一个游离氨基酸掺入到多肽链共需消耗多少个高能磷酸键?( ) a．1 b．2 c．3 d．4
7．反密码子为ICA的tRNA可识别以下哪种密码子?( ) a．UCC b．UGG c．AGU d．CGU 8．蛋白质的生物合成中肽链延伸方向是( ) a．从C端到N端 b．从N端到C端
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c．定点双向进行 d．从C端和N端同时进行 9．对蛋白质生物合成，下列论述哪个是正确的?( ) a．蛋白质合成是其酶促降解的逆过程 b．是氨基酸自发缩合形成多肽链的过程 c．是mRNA被蛋白质合成体系翻译的过程
d．是专一的聚合酶催化各种氨基酸形成多肽链的过程 10．mRNA在蛋白质生物合成中的重要性在于它携带有( )
a．指令氨基酸按特定顺序掺人多肽链的遗传信息 b．氨基酸 c．识别密码子的结构 d．各种蛋白质因子的结合部位。 11．核糖体上A位点的作用是( )
a．接受新的氨酰-tRNA到位 b．含有肽基转移酶活性，催化肽键的形成 c．可水解肽酰-tRNA，释放多肽链 d. 是合成多肽链的起始点 14．蛋白质合成终止是因为( )
a．与mRNA上终止密码相应的tRNA不携带氨基酸 b．活细胞内没有与终止密码子相应的tRNA c．mRNA上的终止密码子阻止核糖体继续移动 d．终止密码导致核糖体亚基解离
15．嘌呤霉素用于研究蛋白质合成作用，是因为它( )
a．从核糖体复合物上释放出肽链 b．抑制氨基酰-tRNA合成酶
c．阻止多核糖体的形成 d．与核糖体30S亚基结合，阻止肽链合成的起始。 16．四环素抑制多肽合成的作用方式是( )
a．阻断DNA转录成mRNA b．与mRNA争夺核糖体结合位点
c．与核糖体小亚基结合，阻止在氨基酰－tRNA反密码子与mRNA的结合 d. 阻止tRNA与氨基酸连接
17．氯霉素抑制原核生物蛋白质合成的原理是( )
a．嵌入DNA分子，抑制转录 b．抑制RNA合成的起始，但不抑制RNA延伸
c．与核糖体结合，影响肽基转移反应 d．与30S小亚基结合，抑制多肽合成起始 18．DNA上编码一条多肽链的最小单位是( ) a．启动子 b．外显子 c．内含子 d．顺反子 19．下列哪一事实证明了遗传密码的非重叠性?( ) a．大多数氨基酸由一个以上的密码子编码
b．碱基三联体促进氨基酰-tRNA与核糖体的结合
c．发现有终止密码 d. 一个碱基的突变只改变所合成肽链中的一个氨基酸 20．为蛋白质生物合成肽链延伸提供能量的是( ) a．ATP b．GTP c．UTP d．CTP
21．翻译过程中，决定肽链氨基酸的种类及其排列顺序的是( ) a．tRNA b．mRNA c．rRNA d．DNA 22．细胞内编码20种氨基酸的密码子总数为( ) a．16 b．64 c．20 d．61
23．氨酰-tRNA合成酶在蛋白质合成中的功能是( ) a．把氨基酸转移到模板上 b．识别密码子
c．催化氨基酸与相应tRNA正确结合 d．促使氨酰-tRNA与核糖体结合 三、是非题
1．每种氨基酸只要一种特定的tRNA作为转运工具。
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2．由氨基酰-tRNA合成酶催化，并从ATP获得能量，氨基酸与tRNA连接成的氨基酰-tRNA是合成蛋白质的直接单体。
4．mRNA中没有编码羟脯氨酸和羟赖氨酸的密码子。 5．蛋白质生物合成所需的能量都由ATP直接供给。
7. 由于tRNA能识别mRNA的三联体密码，从而使氨基酸正确排列。
10．每个氨基酰-tRNA进入核糖体的A位，都需要延伸因子的参与，并消耗一分子GTP。 11．原核细胞mRNA只有在自身合成完成时，才能指导蛋白质的合成。 14．在同一基因中，总是用同一个密码子编码一种氨基酸。 15．根据对蛋白质合成抑制剂的应答来判断，原核细胞核糖体与线粒体和叶绿体的核糖体相似，而与真核细胞质的核糖体不同。 18．基因表达的最终产物都是蛋白质。
19．由于密码子是不重叠的，所以在染色体上基因也是不重叠的。 20，遗传密码在各种生物和细胞器中都绝对通用。
21．核酸是通过与蛋白质的相互作用来完成其绝大部分生物功能的。
22．线粒体和叶绿体有自己的核糖体，翻译由mtDNA和ctDNA编码的蛋白质。
23．细胞内的活性肽，例如谷胱甘肽，都是前体分子在翻译后加工中裂解产生的。 24．线粒体和叶绿体中的蛋白质合成过程与原核生物很相似。
25，嘌呤霉素既抑制原核细胞的蛋白质合成，也抑制真核细胞的蛋白质合成。
26．70S核糖体包括原核细胞、蓝绿藻、叶绿体和线粒体的核糖体，但有些线粒体和叶绿体和核糖体并不全是70S。
27．真核细胞mRNA5'端的帽子和3'端poly(A)尾巴，除具有抗核酸酶降解、延长mRNA半寿期的作用外．还有调节翻译起始等功能。
28．细胞中大多数核糖体处于非活性的稳定状态，只有少数与mRNA一起形成多核糖体。 29．多核糖体中的每个核糖体单独合成—条完整的多肽链。
30．真核细胞的核糖体，有些游离于细胞质中，另一些结合于内质网上。除一些细胞质的酶和细胞骨架结构蛋白，其他蛋白质都由结合于内质网的核糖体来合成。
32．原核细胞新生肽链N端第一个残基为fMet；真核细胞新生肽链N端为Met。
35．蛋白质的翻译后加工包括前体多肽的水解，特定部位氨基酸残基侧链的修饰，如糖基化和酰基化等。
36．线粒体和叶绿体中有许多蛋白质是由核基因编码的，在多核糖体上合成，进入内质网、高尔基体等细胞器，加工、分拣、包装，最后运输到预定的部位。 37．许多新合成的多肽在体内形成正确的三维结构时，需要一类被称为分子伴侣(molecular chaperone)的辅助蛋白。
38．真核细胞中，在粗糙型内质网上合成的多肽N端大都有一段富含疏水氨基酸的信号肽，以便进入内质网腔。
39．反义(antisense)RNA是含有与某种mRNA互补碱基顺序的小分子细胞质RNA，可专一地抑制这种mRNA的翻译。 四、名词解释
1．密码子 2．同义密码子 3．无意义密码子 4．反密码子5．SD序列 6．同功受体tRNA 7．密码子的变偶性 8．多核糖体 9．核糖体循环 10．信号肽
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