肽链合成的结束，并不一定意味着具有正常生理功能的蛋白质分子已经生成。很多蛋白质在肽链合成后还需经过一定的加工或修饰，由几条肽链构成的蛋白质和带有辅基的蛋白质，其各个亚单位必须互相聚合才能成为完整的蛋白质分子。
一、肽链的合成后加工与修饰
某些蛋白质在其肽链合成结束后，还需要进一步加工，修饰才能转变为具有正常生理功能的蛋白质。
1．二硫键的形成
二硫键由两个半胱氨酸残基形成，对维持蛋白质立体结构起重要作用，如核糖核酸酶合成后，肽链中8个半胱氨酸残基构成了4对二硫键，此4对二硫键对它的酶活性是必要的。
二硫键也可以在链间形成，使蛋白质分子的亚单位聚合。
2．个别氨基酸残基的化学修饰
有些蛋白质前体需经一定的化学修饰才能成为成品而参与正常的生理活动。有些酶的活性中心含有磷酸化的丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基。这些磷酸化的氨基酸残基都是在肽链合成后相应残基的-OH被磷酸化而形成的。除磷酸化外，有时蛋白质前体需要乙酰化（如组蛋白）、甲基化、ADP-核糖化、羟化等。胶原蛋白的前体在合成后，经羟化，其肽链中的脯氨酸及赖氨酸残基可分别转变为羟脯氨酸及羟赖氨酸残基。
3．蛋白质前体中不必要肽段的切除
无活性的酶原转变为有活性的酶，常需要去掉一部分肽链。酶原多是在细胞外转变为酶，而蛋白质前体中不必要肽段的切除是在细胞内进行的。
分泌型蛋白质如白蛋白、免疫球蛋白与催乳素等，在合成时都带有一段称为“信号肽”的肽段。信号肽段约由15-30个氨基酸残基构成。信号肽在肽链合成结束前已被切除。有些蛋白质前体在合成结束后尚需切除其他肽段。
例如，胰岛素在合成结束时，并非是具有正常生理活性的胰岛素，而是其前体——胰岛素原。胰岛素原变为胰岛素时，尚需去掉部分肽段。甲状旁腺素及生长素等多种蛋白类激素，由其前身物转变为具有正常生理活性的激素时，也需去掉部分肽段。除蛋白质类激素外，血浆蛋白质的主要成分清蛋白，在细胞中合成结束时，也只是其前体清蛋白原。清蛋白原需在氨基端去掉由5-6个氨基酸残基组成的肽段，才能成为清蛋白。因而此种合成后的加工，是分泌蛋白生成过程的一种普遍规律。
4．多蛋白的加工
真核生物mRNA的翻译产物为单一多肽链，有时这一肽链经加工，可产生一个以上功能不同的蛋白质或多肽。此类原始肽链称作多蛋白。
例如，垂体促肾上腺皮质激素，β、γ促脂素，β内啡肽，α、β促黑色细胞素均从一条由265个氨基酸残基组成，称为阿片促黑皮质激素原的多蛋白裂解而来。
二、亚单位的聚合和复合蛋白质形成
单纯蛋白质由一条多肽链或数条多肽链构成，结合蛋白质则除多肽链外，还含有辅基。
蛋白质的高级结构是由一级结构中各个氨基酸残基的侧链共同决定的。一级结构形成后，多肽链卷曲折叠形成α螺旋，β折叠等二级结构；并借副键（盐键、氢键、疏水键等）维持一定空间构象。由一条以上肽链构成的蛋白质和带有辅基的结合蛋白质，肽链之间或多肽链与辅基之间需要聚合。结合蛋白质如糖蛋白、脂蛋白和色素蛋白分别需加糖、加脂、加辅基等才成为活性蛋白质。
1．亚单位的聚合
蛋白质的各个亚单位相互聚合时所需要的信息，蕴藏在肽链的氨基酸序列之中，而且这种聚合过程往往又有一定顺序，前一步骤常可促进后一聚合步骤的进行。
2．结合蛋白质的合成
结合蛋白质的合成比较复杂，HbA的聚合过程即是一例。有些结合蛋白质的形成更复杂，在肽链合成阶段就开始，在肽链合成结束后继续加工。
现以糖蛋白的合成为例说明之。
糖蛋白的多肽链在粗糙内质网上核糖体合成。合成时，其新生肽链伸入内质网腔。粗面内质网可合成寡糖链。此寡糖链经磷酸长萜醇介导，在内质网膜的糖转移酶催化下，即可转移给新生的多肽链。所以多肽链的糖苷化与肽链合成是同时进行的。在内质网腔中形成的这种糖蛋白，糖链连接在肽链中天冬酰胺的酰胺氮（N）上。
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