【正确答案】蛋白质合成体系主要由mRNA、tRNA、核糖体、有关的酶以及几十种蛋白质因子组成。其合成原料是20种L-氨基酸,反应所需能量由ATP、GTP提供,此外还有Mg2+、K+等金属离子参与。
(1)mRNA:蛋白质合成体系中一个重要组分是信使RNA(mRNA),它由DNA转录合成,携带着DNA的遗传信息。mRNA中核苷酸序列直接决定多肽链中氨基酸的顺序。
蛋白质的合成过程就是将mRNA分子中由4种不同碱基所构成的语言转译(或翻译,translation)成蛋白质分子中由20种氨基酸所构成的另一种语言的过程。原核生物的mRNA是十分不稳定的,半衰期只有几秒至几分钟。但在真核细胞内则比较稳定,在哺乳动物内mRNA的半衰期可达几小时至24小时左右。
原核生物mRNA上的Shine—Dalgarno序列(简称SD序列),真核生物mRNA的“帽子”结构以及mRNA的起始密码子AUG都是蛋白质起始合成所不可缺少的。而mRNA上UAG、UAA和UGA三种终止密码子又是肽链的终止和释放不可缺少的。
(2)tRNA:在蛋白质合成中,tRNA起着运载氨基酸的作用,将氨基酸按照mRNA链上的密码子所决定的氨基酸顺序搬运到蛋白质合成的场所——核糖体的特定部位。tRNA是多肽链和mRNA之间的重要转换器(adaptor),每一种氨基酸可以有一种以上tRNA作为运载工具,人们把携带相同氨基酸而反密码子不同的一组tRNA称为同功受体tRNA(isoaccepting tRNAs)。
tRNA分子的3'端的碱基顺序是CCA,“活化”的氨基酸的羧基连接到3'末端腺苷的核糖3'-OH上,形成氨酰-tRNA。
在tRNA链上有3个特定的碱基,组成一个反密码子,反密码子按碱基配对原则反向识别mRNA链上的密码子。这样可以保证不同的氨基酸按照mRNA密码子所决定的次序进入多肽链中。一种tRNA分子常常能够识别一种以上的同义密码子,这是因为tRNA分子上的反密码子与密码子的配对具有摆动性(wobble),配对的摆动性是由tRNA反密码子环的空间结构决定的。
在核糖体内合成多肽链的过程中,多肽链通过tRNA暂时结合在核糖体的正确位置上,直至合成终止后多肽链才从核糖体上脱下。tRNA起着连接这条多肽链和核糖体的作用。
(3)核糖体:核糖体是由几十种蛋白质和几种rRNA组成的亚细胞颗粒,其中蛋白质与RNA的重量比约为1:2。核糖体是合成蛋白质的场所。在真核细胞内,核糖体一部分在细胞质中呈游离状态,另一部分则与内质网结合,形成粗糙型内质网。此外在线粒体和叶绿体内也有核糖体。核糖体由大小两个亚基组成,在10mmol/LMgCl2溶液中,这两个亚基结合在一起,但在0.1mmol/LMgCl2中则完全分离开。不同来源的核糖体,它们的形状、大小和化学组成稍有不同,按照核糖体的沉降系数可把不同来源的核糖体分为70S和80S两大类型。80S核糖体存在于真核细胞中,具有40S和60S两个亚基。70S核糖体存在于原核细胞、叶绿体、线粒体中。具有30S和50S两个亚基。无论原核生物还是真核生物的核糖体都有三种状态,即单核糖体、核糖体亚基和多核糖体。在细胞中,大多数核糖体处于非活性的稳定状态,呈游离的单核糖体(monoribosome),只有少数与mRNA一起形成多核糖体(polyribosome)。mRNA上核糖体的多少,视mRNA链长而定,一般每隔40个核苷酸有一个核糖体。多核糖体上的每个核糖体可以独立完成一条肽链的合成。新生肽链合成释放后,核糖体即脱离mRNA,解聚成有活性的核糖体亚基,它们可以直接参与另一轮蛋白质的合成,也可以聚合成稳定的单核糖体。
现在认为大肠杆菌核糖体存在两个重要的结合tRNA的部位:一个是结合氨酰-tRNA的A位;另一个是结合起始氨酰-tRNA和肽基-tRNA的P位。A位主要在大亚基上,P位主要在小亚基上,两部位相邻。tRNA的氨基酸接受臂与大亚基结合,其反密码子区段与小亚基结合,正好与mRNA接触。近年来不少实验室已证明70S核糖体上还存在第三个结合tRNA的位置。即特异结合和释放无负载tRNA的出口E位(exit)。除此之外还存在一些其他部位,如氨酰-tRNA刚进入核糖体的接受部位R,mRNA结合部位——小亚基头部等。
【答案解析】