生物合成

蛋白质生物合成是指在生物细胞内制造新的蛋白质，它是通过蛋白酶解或蛋白质导向（英语：Protein targeting）细胞蛋白的损耗被平衡。蛋白质的生物合成也称为翻译，它是基因表达的最后一步。翻译，是在核糖体组装蛋白质，是生物合成途径的一个重要组成部分，随着生成的信使RNA（mRNA），转移RNA（tRNA的）氨酰化，合作翻译转运，并翻译后修饰。蛋白质的生物合成在多个步骤有严格的调控，和已建立错误检查机制。它们主要是转录（从DNA模板合成RNA的现象）和翻译（从RNA中氨基酸组装的现象）。顺反子DNA被转录成RNA的各种中间体。最后的版本被用作在合成多肽链的模板。蛋白质通常会直接从基因通过翻译的mRNA合成。这个名词曾经是指蛋白质的翻译，但现时则是指一个多重的步骤，以转录开始及翻译作结。原核生物的蛋白质生物合成虽然与真核生物的很相似，但是它们有所不同。除了通过核糖体翻译合的成蛋白质外，亦存在非核糖体合而由NRPS酶催化合成的非核糖体肽（英语：nonribosomal peptide）（nonribosomal peptide,NRP)，常为微生物合成的毒素。将氨基酸聚合就可以得到蛋白质。氨基酸合成是一系列的生物化学过程（代谢途径）将从葡萄糖等建立氨基酸。并非所有氨基酸都可以生物合成，例如成人的全部20中氨基酸中，就有8种（数目有争议）氨基酸是人体无法自身合成的，需要从食物中摄取，为必需氨基酸。氨基酸会被运送至转运RNA（tRNA）用在翻译的过程。转录是由基因组产生含有蛋白质序列的信使RNA（mRNA）模板，以进行翻译。只需要脱氧核糖核酸（DNA）双螺旋的其中一条链就能进行转录，此链称为模板链。转录可以分为3个阶段：起始，延伸和终止，每个阶段由大量蛋白质调节，例如转录因子和共激活因子（英语：Coactivator (genetics)），确保正确的基因被转录。转录的第一个产物在原核细胞中与真核细胞不同，因为在原核细胞中第一个产物是信使RNA（mRNA），其不需要转录后修饰，而在真核细胞中，第一个产物被称为初级转录物，需要后 转录修饰（用7-甲基鸟苷加帽，用聚A尾加尾）得到hnRNA（异源核RNA）。 然后hnRNA通过剪接体经历内含子（基因的非编码部分）的剪接以产生最终信使RNA（mRNA）。在翻译的过程中，先前从DNA被转录的mRNA会被特别的细胞结构解码以制造蛋白质，这个特别的细胞结构称为核糖体。蛋白质生物合成会被分为起始、延伸及完成阶段。核糖体可以提供场所，让另一种特别的RNA，称为转运RNA（tRNA）与mRNA结合。tRNA内有一组“反密码子”能将相对应的序列与mRNA在核糖体内互相形成氢键。因此，相对应的的tRNA（化学上与特定的氨基酸结合）会被导向至核糖体，加入在发展中的多肽。以下展示了两个氨基酸联合的化学过程：核糖体会一个接一个的在mRNA的密码子运行，另一个tRNA会借核糖体附着mRNA。首个tRNA会被释放，但附着该tRNA的氨基酸会被运送至第二个tRNA，并与它的氨基酸结合。这种转移不断进行，直至生成一条氨基酸的长链。当整个单位到达mRNA最后的密码子时，它会离开及新形成的蛋白质会被释放，这就是完成的阶段。在这个步骤中，有很多的酶会用来协助整个过程。生物合成之后的事件包括翻译后修饰和蛋白质折叠。在合成的期间和之后，多肽链往往折叠卷曲成所谓的原生二级结构和三级结构。这就是所谓的蛋白质折叠。很多蛋白质会进行翻译后修饰。这包括双硫键的形成或附在任何生化官能团，如醋酸盐、磷酸盐、不同的脂类及糖类。有些酶亦会将多肽链前端的一个或以上的氨基酸移除，或者促进多肽链形成链内或链间二硫键。←氨基酸二级结构→