关于中央法若干疑难问题的探讨_蛋白质合成论文

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      一、DNA的复制过程中是否有水产生

      DNA的复制过程需要DNA聚合酶催化,该酶于1956年由Komberg等从大肠杆菌提取液中发现,其后从不同的生物中都发现了DNA聚合酶。该酶催化时以4种dNTP为原料,在DNA子链延长反应中,链的游离3′-羟基对进入的脱氧核糖核苷酸α磷原子发生亲核攻击,从而形成3′5′-磷酸二酯键并脱下焦磷酸(如下图),由此可见,DNA复制形成子链时没有水产生。形成磷酸二酯键所需要的能量来自α-与β-磷酸基之间高能键的裂解,并且该反应是可逆的,随后焦磷酸的水解推动了反应的完成。

      

      二、DNA转录时需不需要解旋酶

      教材在介绍DNA分子复制时提到该过程需要解旋酶和DNA聚合酶共同催化,但在介绍转录时只提到需要RNA聚合酶,并未提及解旋酶,那么转录过程是否需要解旋酶?

      转录开始后,RNA聚合酶结合在基因启动子区,可局部解开DNA双链。除了RNA聚合酶之外,真核生物转录起始过程中至少需要7种蛋白类转录因子(TF)参与,其中TFⅡH功能为在启动子区解开DNA双链,使RNA聚合酶Ⅱ磷酸化,接纳核苷酸切除修复体系;TFⅡE功能为吸引TFⅡH,有ATP酶及解链酶活性[1]。

      可见,转录时没有解旋酶参与,但需要具有解旋功能的蛋白参与。

      三、逆转录病毒是如何增殖的

      逆转录病毒颗粒借助于自身表面蛋白和跨膜蛋白,使病毒与宿主细胞相融合,使其所携带的基因组RNA及逆转录和整合所需的引物(tRNA)与酶(逆转录酶、整合酶和蛋白酶)进入宿主细胞内,并在宿主细胞质内发生逆转录。RNA病毒核酸类型多样,不仅有单、双链之分,还有正、负链之分。将碱基序列与mRNA一致的核酸单链定义为正链(+),碱基序列与mRNA互补的核酸单链定义为负链(-)。逆转录病毒是正链RNA病毒,先由正链RNA合成负链DNA,形成正链RNA/负链DNA中间体,再将正链RNA除去,形成单链负链DNA。负链DNA在酶催化下合成正链DNA,形成双链(±)DNA即cDNA。cDNA进入细胞核,在整合酶的帮助下,病毒将cDNA整合至宿主的染色体DNA内,成为前病毒[2]。其整合机制与转座子的转座过程类似。前病毒可随宿主染色体DNA一起复制和转录,转录得到的mRNA进入细胞质进行翻译。只有整合的前病毒DNA转录的mRNA才能翻译出病毒蛋白质,刚进入细胞的病毒RNA是无翻译活性的。基因组RNA和病毒蛋白转移到细胞膜,经装配通过出芽的方式形成新的病毒颗粒。

      四、逆转录过程的进行需要几种酶催化

      逆转录过程的进行需要逆转录酶催化,逆转录酶是一种多功能酶,兼有3种酶的特性。①该酶可利用RNA作模板,在RNA上合成出1条互补的DNA链,形成RNA-DNA杂合分子(RNA指导的DNA聚合酶);②该酶还可以在新合成的DNA链上合成另一条互补DNA链,形成双链DNA分子(DNA指导的DNA聚合酶);③除了聚合酶活性外,逆转录酶尚有核糖核酸酶H的活性,专一水解RNA-DNA杂合分子中的RNA。

      五、逆转录酶是否仅存在于RNA病毒中

      逆转录酶存在于所有已知的可致癌RNA病毒中。可致癌RNA病毒是一大类能引起鸟类、哺乳类等动物患白血病、肉瘤及其他肿瘤的病毒,这类病毒侵染细胞后并不会引起细胞死亡,却可以使细胞发生恶性转化。研究发现,病毒的基因来自细胞,这就是说逆转录过程是细胞所具有的,其后发现众多的逆转座子,表明逆转录过程在细胞中频繁发生。但是在一般的细胞中并无可觉察的逆转录酶活性。事实上端粒酶就是一种逆转录酶,其活性只存在于胚胎和肿瘤细胞中[3]。

      六、翻译时催化肽键形成的酶是否为蛋白质

      蛋白质的合成是最复杂的生物化学过程之一,该过程包括了上百种不同的蛋白质及30多种RNA分子的参与。其过程包括:氨基酸的活化,肽链的起始、延伸、终止以及新合成多肽链的折叠和加工。延伸过程中肽键的形成是关键步骤,其形成过程叫做转肽,实质是新加入的氨酰-tRNA上氨基酸的氨基对肽酰-tRNA上酯键的羰基作亲核攻击,使1个酯键变成1个肽键。催化转肽反应的酶叫做肽酰转移酶,经研究证明原核生物核糖体23S rRNA(S表示沉降系数)具有肽酰转移酶活性,真核生物核糖体28S rRNA也具有该酶活性。可见翻译时催化肽键形成的酶是RNA而不是蛋白质。

      七、肽链N端第1个氨基酸是否一定是甲硫氨酸

      每种蛋白质开始合成时,N端第1个氨基酸都是甲硫氨酸(细菌中为甲酰甲硫氨酸),但N端的甲硫氨酸往往在多肽链合成完毕前便被特异的氨肽酶水解除去,然后由氨酰-tRNA蛋白转移酶把1个信号氨基酸加到某些蛋白质的N端,该信号氨基酸可以决定其所在蛋白质是否稳定。如果加上去的氨基酸是甲硫氨酸、丝氨酸、苏氨酸、丙氨酸、缬氨酸、半胱氨酸、甘氨酸或脯氨酸,则蛋白质是稳定的;如果是其他12种氨基酸,则蛋白质是不稳定的[4]。

      八、自然界中的所有生物是否都共用一套遗传密码

      自然界中的各种低等生物和高等生物,包括病毒、细菌和真核生物基本上共用同一套遗传密码。目前已知线粒体DNA的编码方式与通常的遗传密码有所不同。除线粒体外,某些生物的细胞基因组密码也出现了一定的变异。在原核生物的支原体中,UGA也被用于编码色氨酸。在真核生物中,少数纤毛类原生动物以终止密码子UAA和UAG编码谷氨酰胺。在有些情况下密码子的含义可随上下文不同而改变。在大肠杆菌中,有时缬氨酸密码子GUG和亮氨酸密码子UUG也可被用作起始密码子,当其位于特殊mRNA翻译的起始位置时,可被起始tRNA所识别。

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