从DNA到蛋白质——转录、翻译

1.一个基因能控制合成几种肽链

大多数生物的基因在表达时，外显子和内含子被一起转录成前体RNA分子，通过RNA剪切删除内含子，从而把各外显子连接起来，产生成熟的、有生物学功能的mRNA。20世纪80年代末90年代初，科学家发现了另外两类新的内含子。一类是蛋白质内含子，其DNA序列与外显子一起转录和翻译，产生一条多肽链，然后从肽链中切除与内含子对应的氨基酸序列，再把与外显子对应的氨基酸序列连接起来，成为有功能的蛋白质。另一类是翻译内含子，mRNA中存在与内含子对应的核苷酸序列，在翻译过程中这一序列被“跳跃”过去，因此，产生的多肽链不含有内含子对应的氨基酸序列。此外，在大肠杆菌trpR基因中也发现存在一个55bp的翻译内含子，该区域存在于mRNA中，但不存在于蛋白质中。

一般真核细胞中一个基因对应一个mRNA，—个mRNA对应一条多肽链，但也有少数情况，即mRNA翻译后的多肽链经水解后产生几种不同的蛋白质或多肽。还有不少真核基因的初级转录产物可通过几种不同的剪接方式产生不同的mRNA，并翻译成不同的蛋白质。另外，一些核基因由于转录时选择了不同的启动子，或者在转录产物上选择不同的位点影响剪接过程，最终产生不同的mRNA分子从而翻译出不同的蛋白质或多肽。

综上所述，基因和肽链的种类不是一一对应的关系。

2.细胞的哪些结构与蛋白质的合成和加工有关系

2.1核糖体

核糖体是“蛋白质的装配机器”。核糖体中发生的是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。这里的“蛋白质”是还没有蛋白质活性的多肽链，或称“蛋白质前体”。分布在内质网表面的核糖体主要合成分泌性的蛋白质和多种膜蛋白。游离在细胞质的核糖体合成其他蛋白质。

2.2细胞质基质

细胞质基质在蛋白质的修饰方面起着重要的作用。发生在细胞质基质的蛋白质修饰主要有：辅酶或辅基与酶的共价结合；磷酸化与去磷酸化；糖基化（少数发生在细胞质基质中，大多数发生在内质网和高尔基体）；对某些蛋白质的N端进行甲基化；酰基化。

2.3内质网

内质网是细胞内蛋白质与脂质合成的基地，几乎全部的脂质和许多重要的蛋白质都是在内质网上合成的。有些蛋白质刚开始合成不久就从核糖体转移到内质网上进行合成。在糙面内质网上，多肽链一边延伸一边穿过内质网膜进入内质网腔中，这类方式合成的蛋白质主要包括分泌蛋白质、膜的整合蛋白质和构成细胞器中的可溶性驻留蛋白质。在内质网中可对蛋白质进行修饰加工，主要有糖基化、羟基化、酰基化与二硫键的形成等。新生多肽链的折叠与装配也发生在内质网中。原核细胞内没有内质网，由细胞膜代行其某些类似的职能。

2.4高尔基体

髙尔基体与细胞的分泌活动密切相关。通过高尔基体完成其定向转运的蛋白质有分泌性蛋白、很多细胞膜上的膜蛋白、溶酶体中的酸性水解酶及胶原纤维等胞外基质成分。在髙尔基体中还可以对来自内质网的糖蛋白的糖链进行修饰。此外，一些多肽激素和神经多肽要在高尔基体中经过蛋白水解酶的作用切除一些序列才能成为有活性的多肽。

3各种蛋白质怎样从合成部位运送到功能部位

在生物体内，蛋白质的合成部位与功能位点常常被一层或多层生物膜隔开，这些蛋白质如何准确无误地运输到功能部位呢？一般来说，蛋白质转运可分为两大类（表1），若细胞内蛋白质合成和转运是同时发生的，属于翻译转运同步机制；若蛋白质从核糖体上释放后才发生转运，则属于翻译后转运机制。

科学家用“信号肽假说”来说明翻译转运同步机制。该假说认为，穿膜蛋白是由mRNA编码的，在起始密码后有一段编码信号序列的RNA片段，随着信号序列在结合核糖体上合成，便与膜上特定受体相互作用产生通道，允许多肽在延长的同时穿过膜结构。

关于翻译后转运机制有多种假说，髙中学生难以理解，此处不列举。