蛋白质的生物合成-翻译
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第十五章 蛋白质的生物合成-翻译
二、tRNA
tRNA是氨基酸的搬运工具。 tRNA是多肽链和mRNA之间的 重要转换器。 每一种氨基酸可以有一种以上 tRNA作为运载工具。 能够携带相同氨基酸而反密码子 不同的一组tRNA分子称为氨基 酸的同工受体tRNA （isoaccepting tRNA） 。
tRNA须具备的功能 • 与氨基酸结合（3’末端） • 识别特异的氨酰-tRNA合成酶（D环） • 识别mRNA链上密码子 • 与核糖体结合，使延长中的肽链附着于核糖体上（TψC环）
蛋白质生物合成过程包括： 1. 氨基酸的活化； 2. 合成起始； 3. 肽链延伸：进入、转肽、移位； 4. 终止合成。
一、氨基酸的活化
二、合成的起始阶段
核糖体大小亚基分离； mRNA在小亚基定位结合； 起始氨酰tRNA的结合； 核糖体大亚基结合。
1. 核糖体大、小亚基分离 IF1和IF3与30S小亚基结合，促进核糖体大、小
翻译过程实际上就是由tRNA携带着氨基酸，逐一识别 mRNA上的密码子，并将氨基酸依密码子的排序相互 连接的过程。核糖体是翻译的场所。
一、mRNA模板和遗传密码
• mRNA是翻译的直接模板。 （一）遗传密码的破译
mRNA上四种核苷酸→组成蛋白质的20种aa
核苷酸与氨基酸对应关系？
3个相邻的核苷酸→1个aa， 有43种排列→64种密码子
• 核糖体可以看作是一个大分子的机构，它具有许多精密的 配合部分，来挑选并管理参与蛋白质合成的各个组分。它 参与多肽链的启动、延伸和终止的各种因子的识别。
原核生物核糖体
5S rRNA， 23S rRNA 50S
34种蛋白质 70S
16S rRNA 30S
21种蛋白质
真核生物核糖体
5SrRNA，5.8SrRNA，28SrRNA 60S
生物化学(简单清晰)第12章 翻译
IF-1：占据A位防止结合其他tRNA。
IF-2：促进起始tRNA与小亚基结合。
IF-3：促进大小亚基分离，提高P位 对结合起始tRNA敏感性。
（一）原核生物翻译起始复合物形成
• 核蛋白体大小亚基分离； • mRNA在小亚基定位结合； • 起始氨基酰-tRNA的结合； • 核蛋白体大亚基结合。
1. 核蛋白体大小亚基分离
tRNA在翻译过程 中起接合体（adaptor） 作用，又是氨基酸的运 载体。
氨基酸臂
反密码环
l 氨基酸的活化
（一）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP AMP＋PPi
第一步反应
氨基酸＋ATP＋E —→氨基酰-AMP-E＋AMP ＋ PPi
30S小亚基：有mRNA结合位点
50S大亚基： E位：排出位（Exit site）
转肽酶活性
大小亚基共同组成：
A位：氨基酰位 (aminoacyl site) P位：肽酰位 (peptidyl site)
三、tRNA与氨基酸的活化
原 核 肽 链 合 成 终 止 过 程
COO-
RF
5'
UAG
3'
原核生物蛋白质合成的能量计算
氨基酸活化：2个~P
ATP
起始： 1个
GTP
延长： 2个
GTP
终止： 1个
GTP
结论：每合成一个肽键至少消耗4个~P。
多聚核蛋白体
（polysome) 一个mRNA分子可
同时有多个核蛋白体在 进行同一种蛋白质的合 成，这种mRNA和多个 核蛋白体的聚合物称为 多聚核蛋mRNA在小亚基定位结合
IF-2：促进起始tRNA与小亚基结合。
IF-3：促进大小亚基分离，提高P位 对结合起始tRNA敏感性。
（一）原核生物翻译起始复合物形成
• 核蛋白体大小亚基分离； • mRNA在小亚基定位结合； • 起始氨基酰-tRNA的结合； • 核蛋白体大亚基结合。
1. 核蛋白体大小亚基分离
tRNA在翻译过程 中起接合体（adaptor） 作用，又是氨基酸的运 载体。
氨基酸臂
反密码环
l 氨基酸的活化
（一）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP AMP＋PPi
第一步反应
氨基酸＋ATP＋E —→氨基酰-AMP-E＋AMP ＋ PPi
30S小亚基：有mRNA结合位点
50S大亚基： E位：排出位（Exit site）
转肽酶活性
大小亚基共同组成：
A位：氨基酰位 (aminoacyl site) P位：肽酰位 (peptidyl site)
三、tRNA与氨基酸的活化
原 核 肽 链 合 成 终 止 过 程
COO-
RF
5'
UAG
3'
原核生物蛋白质合成的能量计算
氨基酸活化：2个~P
ATP
起始： 1个
GTP
延长： 2个
GTP
终止： 1个
GTP
结论：每合成一个肽键至少消耗4个~P。
多聚核蛋白体
（polysome) 一个mRNA分子可
同时有多个核蛋白体在 进行同一种蛋白质的合 成，这种mRNA和多个 核蛋白体的聚合物称为 多聚核蛋mRNA在小亚基定位结合
生物化学第14章翻译
氨基酸 ＋ATP-E —→ 氨基酰-AMP-E ＋ AMP ＋ PPi
第二步反应：酶找相应的tRNA
氨基酰-AMP-E ＋ tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋ AMP ＋ E
氨基酰tRNA合成酶的活性是绝对
专一性的，酶同时对氨基酸和tRNA 高度特异地识别。
氨基酰tRNA合成酶有20种，分别特异
Met f fMet-tRNAi
大肠杆菌起始密码子编码的met须甲酰化
CH3 S 转甲酰基酶 CH2 N10-CHO-FH4 CH2 O H2N CH COO tRNAfMet H-C-HN CH3 S CH2 CH2 CH COO tRNAfMet
真核细胞起始密码子编码的met不须甲酰化
20/56
合成原料：20种有遗传密码的氨基酸
能源：
ATP主要参与氨基酸的活化； GTP提供翻译起始、延长、终止阶段 所需能量
参与的蛋白质因子、酶及酶的辅助因子：
如起始阶段的起始因子、延长阶段的延 长因子、终止阶段的释放因子，转肽酶、
氨基酰-tRNA合成酶。
一、翻译模板mRNA及遗传密码
mRNA是遗传信息的携带者
3. 蛋白质的靶向输送
第一节
蛋白质合成体系
Protein Biosynthesis System
参与蛋白质生物合成的物质包括
三种RNA
–mRNA（messenger RNA, 信使RNA）
–rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白体RNA）
–tRNA（transfer RNA, 转移RNA）
终止密码(termination coden):
UAA，UAG，UGA
遗 传 密 码 表
第二步反应：酶找相应的tRNA
氨基酰-AMP-E ＋ tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋ AMP ＋ E
氨基酰tRNA合成酶的活性是绝对
专一性的，酶同时对氨基酸和tRNA 高度特异地识别。
氨基酰tRNA合成酶有20种，分别特异
Met f fMet-tRNAi
大肠杆菌起始密码子编码的met须甲酰化
CH3 S 转甲酰基酶 CH2 N10-CHO-FH4 CH2 O H2N CH COO tRNAfMet H-C-HN CH3 S CH2 CH2 CH COO tRNAfMet
真核细胞起始密码子编码的met不须甲酰化
20/56
合成原料：20种有遗传密码的氨基酸
能源：
ATP主要参与氨基酸的活化； GTP提供翻译起始、延长、终止阶段 所需能量
参与的蛋白质因子、酶及酶的辅助因子：
如起始阶段的起始因子、延长阶段的延 长因子、终止阶段的释放因子，转肽酶、
氨基酰-tRNA合成酶。
一、翻译模板mRNA及遗传密码
mRNA是遗传信息的携带者
3. 蛋白质的靶向输送
第一节
蛋白质合成体系
Protein Biosynthesis System
参与蛋白质生物合成的物质包括
三种RNA
–mRNA（messenger RNA, 信使RNA）
–rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白体RNA）
–tRNA（transfer RNA, 转移RNA）
终止密码(termination coden):
UAA，UAG，UGA
遗 传 密 码 表
蛋白质的翻译过程
起始密码
➢肽链合成的起始
❖30s起始复合物形成
1.核糖体亚基的拆离
2.mRNA在小亚基上就位 3.fmet-tRNAfmet的结合
起始序列（SD 序列）
30S小亚基与mRNA识别、结 合
IF1、IF3协助 fmet-tRNAfmet -IF2-GTP 通 过
其反密码与mRNA上的起始密
码
AUG相配对
蛋白质的生物合成-翻译
分子生物学的中心法则(central dogma)
复制 DNA
RNA复制
转录
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
2
翻译（蛋白质的生物合成）
蛋白质生物合成体系
➢以氨基酸为原料
➢以mRNA为模板 ➢以tRNA为运载工具 ➢以核糖体为合成场所
➢起始、延长、终止各阶段蛋白因子 参与合成后加工成为有活性蛋白质
❖氨基酰tRNA合成 酶
❖催化反应
❖氨基酰tRNA
氨基酰tRNA合成酶
A.A+特异tRNA
氨基酰tRNA
ATP AMP+PPi
氨基酸 பைடு நூலகம் ATP-E 氨基酰-AMP-E + PPi
氨基酰-AMP-E+tRNA 氨基酰tRNA+AMP+E (-COOH) (3’-CCA-OH)
16
2 、氨基酰tRNA合成酶 的高度专一性
➢核糖体与特异蛋白质、mRNA、tRNA的反应 部位
➢新技术 低温电子显微镜技术 中子散射技术
14
第二节 蛋白质合成的过程
原核生物 氨基酸的活化与转运 肽链合成的起始 肽链的延长 “核糖体循环” 肽链合成的终止 蛋白质的加工、修饰
蛋白质的生物合成(翻译)
已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植 物细胞的叶绿体等。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同 一祖先。
16
4. 方向性(direction)： 指阅读mRNA模板上的三联体密码时，只能沿 5’→3’方向进行。
17
5. 摆动性(wobble) 转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互 补与mRNA上的遗传密码反平行配对结合，但 反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规 律，称为摆动配对。
4
一、mRNA模板及遗传密码
mRNA是翻译的直接模板
遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反 子(cistron)。 原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录 单位，转录生成的 mRNA 可编码几种功能相 关的蛋白质，为多顺反子(polycistron) 。 真核 mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子 (single cistron) 。
47
1. 核蛋白体大、小亚基分离： IF-1和IF-3与小亚基结合，促进核蛋白体大、小 亚基拆离，为新一轮合成作准备。
IF-3
IF-1
48
2. mRNA在小亚基的精确定位结合：
5' IF-3
AUG
3' IF-1
49
S-D序列
原核mRNA的起始部位由一段富含嘌呤的特殊
核苷酸顺序组成，称为S-D序列（核蛋白体结合
39
五、延长因子（EF）
与多肽链合成的延伸过程有关的蛋白因子称为 延长因子（elongation factor，EF）。 原核生物中存在3种延长因子（EFTU，EFTS， EFG），真核生物中存在2种（EF1，EF2）。 EF的作用主要促使氨基酰tRNA进入核蛋白的 受体，并可促进移位过程。
40
分子生物学 蛋白质的生物合成
▪ SD序列后到AUG起始密码间的序列
mRNA序列上紧接S-D序列后的小核苷酸 序 列 （ 可 被 核 蛋 白 体 小 亚 基 蛋 白 rpS-1 识 别并结合。
3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAfMet )结合到小亚基
IF-2 GTP
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成
过程。 由核酸四种碱基组成的语言翻译成蛋白质
由20种氨基酸组成的语言
反应过程 （1）氨基酸的活化 （2）肽链的生物合成 （3）肽链形成后的加工和靶向输送
生物学意义
（1）维持多种生命活动 （2）适应环境的变化 （3）参与组织的更新和修复
第一节 蛋白质生物合成体系
Protein Biosynthesis System
IF-2 GGDTPPPi
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
起始复合物形成过程
IF-2G-GGDTTPPPi
5'
AUG
3'
IF-3
IF-1
▪ AUG:起始密码：有SD序列 延伸密码：无SD序列
（二）延长
▪ 指在mRNA模板的指导下，氨基酸依次 进入核蛋白体并聚合成多肽链的过程。
➢ 肽链延长在核蛋白体上连续循环式进行，又 称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，包 括以下三步：
遗 传 密 码 表
遗传密码的特点
1. 方向性(directional) 翻译时遗传密码的阅读方向是5’→3’，
即读码从mRNA的起始密码子AUG开始，按5’→3’ 的方向逐一阅读，直至终止密码子。
蛋白质的生物合成-翻译
3´
先导区
插入顺序
插入顺序
末端顺序
① 半衰期短 ② 许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在 ③ AUG作为起始密码；AUG上游7～12个核苷酸处有一被称为SD序列的
保守区， 16S rRNA3’- 端反向互补而使mRNA与核糖体结合。
精选ppt课件
12
SD序列(shine-Dalgarno序列):---原核生物 1.位于起始密码上游约10个核苷酸处， 2.序列富含嘌呤(如AGGA /GAGG） 3.能和原核生物核糖体小亚基的16s rRNA相 应 互补。
Hale Waihona Puke 精选ppt课件33
5.70s起始复合物形成
IF3脱落 50S大亚基结合 GTP GDP+Pi IF2、IF1脱落
70s起始复合物组成
大小亚基 mRNA fmet-tRNAimet （结合于核糖体的P位<肽位>）
精选ppt课件
34
核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
mRNA在小亚基定位结合
精选ppt课件
5
遗 传 密 码 表
2. 遗传密码的基本特点
密码子是近于完全通用(universal)的。 密码间无标点符号且相邻密码子互不重叠。 密码的简并性(degeneracy) ：由一种以上密码子编码同一个 氨基酸的现
象称为简并，对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子(Synonymous codon)。 密码子的摆动性(wobble) :转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互 补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间不严格遵守 常见的碱基配对规律，称为摆动配对。 64组密码子中，AUG既是的密码，又是起始密 码；有三组密码不编码 任何氨基酸，而是多肽链合成的终止密码子：UAG、UAA、UGA。
先导区
插入顺序
插入顺序
末端顺序
① 半衰期短 ② 许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在 ③ AUG作为起始密码；AUG上游7～12个核苷酸处有一被称为SD序列的
保守区， 16S rRNA3’- 端反向互补而使mRNA与核糖体结合。
精选ppt课件
12
SD序列(shine-Dalgarno序列):---原核生物 1.位于起始密码上游约10个核苷酸处， 2.序列富含嘌呤(如AGGA /GAGG） 3.能和原核生物核糖体小亚基的16s rRNA相 应 互补。
Hale Waihona Puke 精选ppt课件33
5.70s起始复合物形成
IF3脱落 50S大亚基结合 GTP GDP+Pi IF2、IF1脱落
70s起始复合物组成
大小亚基 mRNA fmet-tRNAimet （结合于核糖体的P位<肽位>）
精选ppt课件
34
核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
mRNA在小亚基定位结合
精选ppt课件
5
遗 传 密 码 表
2. 遗传密码的基本特点
密码子是近于完全通用(universal)的。 密码间无标点符号且相邻密码子互不重叠。 密码的简并性(degeneracy) ：由一种以上密码子编码同一个 氨基酸的现
象称为简并，对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子(Synonymous codon)。 密码子的摆动性(wobble) :转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互 补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间不严格遵守 常见的碱基配对规律，称为摆动配对。 64组密码子中，AUG既是的密码，又是起始密 码；有三组密码不编码 任何氨基酸，而是多肽链合成的终止密码子：UAG、UAA、UGA。
第十二章 蛋白质的生物合成(翻译)
2） 简并性： 除色氨酸、蛋氨酸外均有2-3个或4-6个密码。其三联体上1，2位碱基相同，而第三位上碱基则不同。
密码专一性由头2个碱基决定，三中读二；生物学意义：减少突变的有害效应。
不同生物对密码子具有偏爱性。
3）摆动性：翻译过程氨基酸的正确加入，需靠mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子相互以碱基配对辨认。
大小亚基共同组成核糖体。
核蛋白体蛋白(rps，rpl)种类繁多，其中有些就是参与蛋白质合成的酶和各种因子，靠这些蛋白质、rRNA，还有mRNA、 tRNA等特异性的、准确的相互配合，使氨基酸按mRNA上的遗传密码指引依次聚合为肽链。
原核生物转录过程电镜下看到的羽毛状模型，在长短不一的尚未转录完成的mRNA上，已附着了若干个核蛋白体。
(二) 起始肽链合成的氨基酰-tRNA
密码子AUG可编码甲硫氨酸，同时作为起始密码。
氨基酰-tRNA书写规则：Arg-tRNAarg；AA—tRNAaa；
原核生物：起始密码（AUG、GUG、UUG）——编码甲酰蛋氨酸fMet、tRNAfMet，
fMet—tRNAifMet；
真核生物：起始密码Met、Met-tRNAiMet；延长过程： Met、Met-tRNAeMet
一、肽链合成起始 （熟悉）
翻译起始是把带有甲硫氨酸的起始tRNA连同mRNA结合到核蛋白体上，生成翻译起始复合物(translational inition complex)。此过程需多种起始因子参加。原核生物与真核生物所需的起始因子不相同，氨基酰-tRNA、mRNA结合到核蛋白体上的步骤，大致上是一样的。
第二节 蛋白质生物合成过程
RNA的碱基序列是从5’-端自左至右书写至3’端，对应肽链的氨基酸序列从 N-端自左至右书写至 C端。翻译过程从读码框架的5’-AUG……开始，按mRNA模板三联体的顺序延长肽链，直至终止密码出现。终止密码前一位三联体，翻译出肽链 C—端氨基酸。翻译过程也可分起始、延长、终止阶段来描述。氨基酰-tRNA的合成，是伴随着起始、延长阶段不断地进行和配合着的。此外，蛋白质合成后，还需要加工修饰。
密码专一性由头2个碱基决定，三中读二；生物学意义：减少突变的有害效应。
不同生物对密码子具有偏爱性。
3）摆动性：翻译过程氨基酸的正确加入，需靠mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子相互以碱基配对辨认。
大小亚基共同组成核糖体。
核蛋白体蛋白(rps，rpl)种类繁多，其中有些就是参与蛋白质合成的酶和各种因子，靠这些蛋白质、rRNA，还有mRNA、 tRNA等特异性的、准确的相互配合，使氨基酸按mRNA上的遗传密码指引依次聚合为肽链。
原核生物转录过程电镜下看到的羽毛状模型，在长短不一的尚未转录完成的mRNA上，已附着了若干个核蛋白体。
(二) 起始肽链合成的氨基酰-tRNA
密码子AUG可编码甲硫氨酸，同时作为起始密码。
氨基酰-tRNA书写规则：Arg-tRNAarg；AA—tRNAaa；
原核生物：起始密码（AUG、GUG、UUG）——编码甲酰蛋氨酸fMet、tRNAfMet，
fMet—tRNAifMet；
真核生物：起始密码Met、Met-tRNAiMet；延长过程： Met、Met-tRNAeMet
一、肽链合成起始 （熟悉）
翻译起始是把带有甲硫氨酸的起始tRNA连同mRNA结合到核蛋白体上，生成翻译起始复合物(translational inition complex)。此过程需多种起始因子参加。原核生物与真核生物所需的起始因子不相同，氨基酰-tRNA、mRNA结合到核蛋白体上的步骤，大致上是一样的。
第二节 蛋白质生物合成过程
RNA的碱基序列是从5’-端自左至右书写至3’端，对应肽链的氨基酸序列从 N-端自左至右书写至 C端。翻译过程从读码框架的5’-AUG……开始，按mRNA模板三联体的顺序延长肽链，直至终止密码出现。终止密码前一位三联体，翻译出肽链 C—端氨基酸。翻译过程也可分起始、延长、终止阶段来描述。氨基酰-tRNA的合成，是伴随着起始、延长阶段不断地进行和配合着的。此外，蛋白质合成后，还需要加工修饰。
第8章蛋白质的生物合成——翻译
第8章蛋白质的生物合成——翻译一、名词解释1．翻译2．密码子3．密码的简并性4．同义密码子5．变偶假说6．移码突变 7．同功受体 8．Anticodon 9．多核糖体 10．Paracodon 11．Signal peptide二、填空题1．蛋白质的生物合成是以___________为模板，以___________为原料直接供体，以_________为合成杨所。
2．生物界共有______________个密码子，其中___________个为氨基酸编码，起始密码子为_________；终止密码子为_______、__________、____________。
3．原核生物的起始tRNA以___________表示，真核生物的起始tRNA以___________表示，延伸中的甲硫氨酰tRNA以__________表示。
4．植物细胞中蛋白质生物合成可在__________、___________和___________三种细胞器内进行。
5．延长因子T由Tu和Ts两个亚基组成，Tu为对热___________蛋白质，Ts为对热________蛋白质。
6．原核生物中的释放因子有三种，其中RF-1识别终止密码子_____________、____________；RF-2识别__________、____________；真核中的释放因子只有___________一种。
7．氨酰-tRNA合成酶对__________和相应的________有高度的选择性。
8．原核细胞的起始氨基酸是_______，起始氨酰-tRNA是____________。
9．原核细胞核糖体的___________亚基上的__________协助辨认起始密码子。
l0．每形成一个肽键要消耗_____________个高能磷酸键，但在合成起始时还需多消耗___________个高能磷酸键。
11．肽基转移酶在蛋白质生物合成中的作用是催化__________形成和_________的水解。
分子生物学课件第七章 蛋白质的生物合成-翻译
2020/10/28
38
2020/10/28
39
原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:
P位：肽酰位 (peptidyl site)
A位：氨基酰位 (aminoacyl site)
E位：排出位 (exit site)
2020/10/28
40
蛋白质生物合成体系
mRNA、tRNA、rRNA n 氨基酸
大多数简并性表现在密码子的第三个核苷酸上，即 第一、二个核苷酸确定后，第三个核苷酸可变。
色氨酸
意义： 简并密码子越多，生物遗传的稳定性越大，
氨基酸出现频率越高
2020/10/28
18
（3）摆动性（wobble）
转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与 mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间 不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。
氨基酰-tRNA + AMP +PPi
2020/10/28
31
（2）氨基酰tRNA合成酶(amino acyl-tRNA synthetase，AARS)
存在于胞液中，催化一个特定的aa结合到相应的 tRNA分子上。
每种氨基酰tRNA合成酶对相应氨基酸以及携带氨 基酸的数种tRNA具有高度特异性，保证tRNA能够 携带正确的氨基酸对号入座。
UUU，UUG，UGU，GUU， GGG，GGU，GUG，UGG。 • U和G随机加入到三联体中，这样按比例各个位置 上进入U和G的概率不同，如氨基酸测定结果：
2020/10/28
7
• 如UUU：UGG＝（555）:（511）
＝ 25 ： 1
• 同理UUU：UUG ＝5 ：1，
• 根据检测结果推测:
生物化学：蛋白质的生物合成(翻译)
目录
（三）tRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质生 物合成的适配器
tRNA的作用 运载氨基酸：氨基酸各由其特异的tRNA携带， 一种氨基酸可有几种对应的tRNA，氨基酸结合 在tRNA 3ˊ-CCA的位置，结合需要ATP供能；
充当“适配器”：每种tRNA的反密码子决定了 所携带的氨基酸能准确地在 mRNA 上对号入座。
蛋白质的生物合成 （翻译）
Protein Biosynthesis， Translation
蛋白质的生物合成，即翻译，就是将核酸中由 4
种核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破
译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的
排列顺序 。（分子语言的转换）
第一节
参与蛋白质生物合成的物质
一、参与蛋白质生物合成的物质及特点
密码也称遗传密码子(genetic coden)。 4种核苷酸则可构建64（43）个密码子
•编码20种氨基酸：61个密码子 起始密码—AUG（甲硫氨酸） •无意义密码子:终止密码—UAA，UAG，UGA
遗 传பைடு நூலகம்密 码 表
目录
遗传密码的特点
1. 通用性(universal)
• 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到 人类都通用。 • 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植 物细胞的叶绿体。 • 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同 一祖先。
4. 简并性(degeneracy)
遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一 个密码子外，其余氨基酸有2～6个密码子。
20
61
目录
5. 摆动性(wobble)
转运氨基酸的 tRNA 的反密码需要通过 碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结 合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱 基配对规律，称为摆动配对。
蛋白质生物合成—翻译及翻译后过程
9
精选课件ppt
真核生物mRNA的特点
真核生物没有S-D序列， 靠帽子结构识别核糖体 真核生物的起始密码位 于Kozak序列 （CCACCAUGG）中， 增加翻译起始的效率
10
精选课件ppt
二、生物合成的场所 — 核蛋白体 (Ribosomes)
11
精选课件ppt
核蛋白体蛋白及rRNA的组成特点
31
精选课件ppt
进 位
成肽
转 位
32
精选课件ppt
三、肽链合成终止 （Termination）
1. 终止密码的辨认及肽链从 肽酰-tRNA水解出。
2. mRNA从核蛋白体中分 离及大小亚基的拆开
3. 终止过程需释放因子 (RF）。
33
精选课件ppt
释放因子(release factor, RF)：与肽链合成 终止相关的蛋白因子
等是由小泡介导的 49
精选课件ppt
6
精选课件ppt
7
精选课件ppt
阅读框架(reading frames)
开放阅读框(open reading frame, ORF): 从起始密码AUG 到终止密码处的正确可阅读序列
8
精选课件ppt
原核生物mRNA的特点
S-D序列：原核生物mRNA起始密码AUG上游8~13核苷酸 处，存在一段5′-UAAGGAGG-3′的保守序列，称为S-D 序列。是mRNA与核蛋白体识别、结合的位点
原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：eRF
1. 识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识 别UAA、UGA
2. 诱导转肽酶改变为酯酶活性，催化肽酰基转移到-OH上，使 肽链从核蛋白体上释放。
第十三章蛋白质生物合成翻译
•
个过程；每循环一次，肽链增加一个氨
•
基酸残基。
• 2.过程
•
进位
•
成肽
•
转位
a.进位：
氨基酰-tRNA进入A位。
需GTP，EF-Tu。 图
• b.成肽：
• P位氨基(肽) 酰-tRNA的AA (肽) 、转给A位氨基
• 酰-tRNA并在A位生成肽链,空tRNA留P位。
• rpl发挥转肽酶活性. 图
• （2）方向性
5’ 3’ ; ORF
• （3）连续性 密码子间连续阅读；不重叠、不间断
• （4）简并性 一种氨基酸有多个密码子
• （5）摆动性 密码子第三个碱基与反密码的第一
•
个碱基不严格的配对现象。
•
图
• （6）通用( 普遍)性
原核到人通用,人线粒体除外
二、核蛋白体
• 1．作 用：是蛋白质的合成场所。
met-tRNAemet met-tRNAemet
四、蛋白因子 （e.g 原核）
• 1.IF
• IF1 • IF2 • IF3 • 2.EF
促fmet-tRNA fmet与小亚基结合 促mRNA与小亚基结合，大、小亚基分离
•
EFTS
•
EFTU
•
EFG
• 3.RF
促AA-tRNA进入A位 (转位酶活性)促核蛋白体沿mRNA移动
met
图 13-6 真核生物的翻译起始复合物生成
fMet-tRNA AA-tRNA
P
A
H
转
O C R1 HN C H
肽
R2
酶
H2
NCH
OC
OC
O
O
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.
7
•基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失， 可能导致移码突变(frameshift mutation)。
插入 缺失
密码子、反密码子 配对的摆动现象
tRNA反密码子 第1位碱基
I
U G AC
mRNA密码子 第3位碱基
U, C, A A, G U, C U G
.
9
二、蛋白质合成的分子基础
.
13
SD序列
起始密码
.
14
真核细胞mRNA的结构特点
m7G-5´ppp-N-3 ´ p
5´ “帽子”
顺反子
Poly(A)尾巴的功能 ① 是mRNA由细胞核进入细胞质
所必需的形式 ② 它大大提高了mRNA在细胞质
中的稳定性
PolyA 3´
帽子结构功能
① 使mRNA免遭核酸酶的破坏 ② 使mRNA能与核糖体小亚基结合并开始
保守区， 16S rRNA3’- 端反向互补而使mRNA与核糖体结合。
.
12
SD序列(shine-Dalgarno序列):---原核生物 1.位于起始密码上游约10个核苷酸处， 2.序列富含嘌呤(如AGGA /GAGG） 3.能和原核生物核糖体小亚基的16s rRNA相 应 互补。
4.在IF3、IF1促进下和30S亚基结合。
息的传递，A为模板的蛋白质
合成过程为翻译(translation)。
翻译过程十分复杂，需要mRNA、tRNA、 rRNA和多种蛋白因子参与。在此过程中mRNA 为合成的模板，tRNA为运输氨基酸工具，rRNA 和蛋白质构成核糖体，是合成蛋白质的场所，蛋 白质合成的方向为N—C端。
.
2
遗 传 信 息 流 动 示 意 图
.
3
.
4
一、 遗传密码（genetic code)
1 、概念
遗传密码: DNA（或mRNA）中的核苷酸序列与蛋白 质中氨基酸序列之间的对应关系称为遗传密码。
密码子(codon)：mRNA上每3个相邻的核苷酸编码蛋 白质多肽链中的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一 个密码子或三联体密码 (triplet coden)。 。
第十四章 蛋白质的生物合成---翻译(translation)
遗传密码 蛋白质合成的分子基础 蛋白质合成的分子机制 • 氨基酸的活化 • 肽链合成的起始 • 肽链合成的延长 • 肽链合成的终止和释放
中心法则指出，遗传信息的表达最终是合成
出具有特定氨基酸顺序的蛋白质，这种以mRNA
上所携带的遗传信息,到多肽链上所携带的遗传信
.
25
(一)、氨基酸的活化
在氨酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)的 催化下进行
氨酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
.
5
遗 传 密 码 表
2. 遗传密码的基本特点
密码子是近于完全通用(universal)的。 密码间无标点符号且相邻密码子互不重叠。 密码的简并性(degeneracy) ：由一种以上密码子编码同一个 氨基酸的现
象称为简并，对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子(Synonymous codon)。 密码子的摆动性(wobble) :转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互 补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间不严格遵守 常见的碱基配对规律，称为摆动配对。 64组密码子中，AUG既是的密码，又是起始密 码；有三组密码不编码 任何氨基酸，而是多肽链合成的终止密码子：UAG、UAA、UGA。
真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子(single cistron) 。
.
11
原核细胞mRNA的结构特点
SD区
顺反子
顺反子
5´
AGGAGGU
顺反子
3´
先导区
插入顺序
插入顺序
末端顺序
① 半衰期短 ② 许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在 ③ AUG作为起始密码；AUG上游7～12个核苷酸处有一被称为SD序列的
.
20
(三)、核糖体
1.核糖体的组成
.
21
2.核糖体的结构
P位（结合
A位（结合或
或接受肽
接受AA- tRNA
基的部位
50S
的部位）
）
5
3
mRNA
30S
原核细胞70S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位示意图
.
22
anticodon
codon
.
23
三． 蛋白质合成的分子机制（原核生物）
氨基酸的活化 肽链合成的起始 肽链的延长 －“核糖体循环” 肽链合成的终止 蛋白质的加工、修饰
合成蛋白质 ③ 被蛋白质合成的起始因子所识别，从
而促进蛋白质的合成。
.
AAAAAAA-OH
15
(二). tRNA（transfer ribonucleic asid）
tRNA在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个三联体 密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运 送到核糖体上提供运送载体。
tRNA的反密码子与mRNA分子上的密码子摆动配对
.
19
3、”第二套遗传密码”
贮存在mRNA的遗传密码称为第一套遗传密码
氨酰-tRNA合成酶只催化一种氨基酸和其相对应 的一种和几种tRNA结合.
原核细胞内至少有32种tRNA
tRNA分子上某些碱基能决定其携带氨基酸的专 一性.
氨酰-tRNA合成酶和tRNA之间的相互作用和 tRNA分子中某些碱基对决定携带专一氨基酸的 作用称为第二套遗传密码
1.tRNA的结构:
(1) 3’端的氨基酸结合位点 (2) 识别氨酰-tRNA合成酶位点 (3) 核糖体识别位点 (4) 反密码子
.
16
2.反密码子与密码子的”摆动配对”
.
18
密码 5’ 反密码 3’
1
2
3
G C UCA
3’ mRNA
CG I
5’ tRNA
3
2
1
自由度的大 小由tRNA 反密码子第 一位碱基的 种类决定
mRNA是模板 核糖体是蛋白质合成的工厂 tRNA是氨基酸的转运工具
.
10
（一）mRNA是蛋白质合成的模板
mRNA(messenger RNA)是蛋白质生物合成过程中直接指 令氨基酸掺入的模板，是遗传信息的载体。
遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子(cistron)。
原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生 成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子 (polycistron) 。