生物信息的传递下mRNA蛋白质.ppt
现代分子生物学课件-第四章
tRNA上所运载的氨基酸必须靠近 位于核糖体大亚基上的多肽合成位 点，而tRNA上的反密码子必须与小 亚基上的mRNA相配对，所以分子中 两个不同的功能基团是最大限度分 离的。
4. 2. 2 tRNA的功能
转录过程是信息从一种核酸分子 （DNA）转移到另一种结构上极为相 似的核酸分子（RNA）的过程，信息 转移靠的是碱基配对。
C
酸
（Thr，T （Asn，N （Ser，
（Ile，I
）
）
S）
）
异亮氨
苏氨酸
赖氨酸
精氨酸
A
酸
（Thr，T （Lys，K （Arg，
（Ile，I
）
）
R）
）
甲硫氨
苏氨酸
赖氨酸
精氨酸
G
酸
（Thr，T （Lys，K （Arg，
（Met，
）
）
R）
M）
缬氨酸
丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸
U
（Val， （Ala，A （Asn，N （Gly，
亮氨酸
脯氨酸
谷氨酰胺 精氨酸
A
（Leu， （Pro，P （Gln，Q （Arg，
L）
）
）
R）
亮氨酸
脯氨酸
谷氨酰胺 精氨酸
G
（Leu， （Pro，P （Gln，Q （Arg，
L）
）
）
R）
异亮氨
苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸
U
酸
（Thr，T （Asn，N （Ser，
（Ile，I
）
）
S）
）
A
异亮氨
苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸
V）
）
）
G）
蛋白质生物合成
• （3）密码子的破译
• 实验1: • 用吖啶类试剂（诱导核苷酸插入或丢失）处理 T4phage • rII位点上的两个基因，使之发生移码突变 （frame-shift），就生成完全不同的、没有功 能的蛋白质。 • 实验2:
• 研究烟草坏死卫星病毒发现，其外壳蛋白亚基由 400个氨基酸组成，相应的RNA片段长1200个 核苷酸，与密码三联子体系正好相吻合。
1、tRNA的功能
• 转录过程是信息从一种核酸分子（DNA）转移至另一 种结构上极为相似的核酸分子（RNA）的过程，信息 转移靠的是碱基配对。 • 翻译阶段遗传信息从mRNA分子转移到结构极不相同 的蛋白质分子，信息是以能被翻译成单个氨基酸的三 联子密码形式存在的。 • AA在合成蛋白质之前必须通过AA-tRNA合成酶活化， 在消耗ATP下结合到tRNA上，生成有活性的AAtRNA。 实验证明，模板mRNA只能识别特异的tRNA而不 是氨基酸。
• （3）校正tRNA • 校正tRNA分为无义突变及错义突变校正。
• 在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可 能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子 （UAG、UGA、UAA），使蛋白质合成提前 终止，合成无功能的或无意义的多肽，这种突 变就称为无义突变。
第3节 核糖体
核糖体
rRNA与蛋白质一起构成核糖体—蛋白质合成“工厂”
• 2、tRNA的三叶草型二级结构
• 受体臂（acceptor arm）主要由杆状结构和3’末端配 对的3-4个碱基所组成，其3’端的最后3个碱基序列永 远是CCA，最后一个碱基的3’或2’自由羟基（—OH） 可以被氨酰化。
• Tφ C臂是根据3个核苷酸命名的，其中φ 表示拟尿嘧啶， 是tRNA分子所拥有的不常见核苷酸。
蛋白质的生物合成PPT课件
第一步
氨PPi
基
E-AMP
酸
的 氨酰腺苷酸
活 第二步
AMP
E化
AA
E
tRNA
AA
E
AA
E
tRNA
AA
3-氨酰-tRNA
tRNA
E
活化反应方程式：
氨基酸 + ATP
酶/ Mg2+
氨酰AMP-酶 + PPI
氨酰AMP-酶
氨酰tRNA + AMP + 酶
tRNA
一个氨基酸活化需要消耗2个高能磷酸键
氨酰- tRNA合成酶特点 专一性：对氨基酸有极高的专一性，每种
中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分 子基础，不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生 命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的理论和技术为基 础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命 。
遗 DNA
传
信
息
流
mRNA
动
示
核糖体
意
图
tRNA
第一节 RNA在蛋白质生物 合成中的重要功能
tRNA的功能
（一）被特定的氨酰- tRNA合成酶识别， 使tRNA接受正确的活化氨基酸。
（二）识别mRNA链上的密码子。
（三）在蛋白质合成过程中，tRNA起着 连结生长的多肽链与核糖体的作用。
(一)、接受正确的活化氨基酸
氨基酸 + ATP
酶/ Mg2+
氨酰AMP-酶 + PPi
氨酰AMP-酶
tRNA
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
分子生物学4 生物信息的传递(下)——从RNA到蛋白质
第四章生物信息的传递（下）从——从mRNA到蛋白质第四节蛋白质合成的生物学机制五、蛋白质前体的加工新生的多肽链大多数是没有功能的，必须经过加工修饰才能变为有功能的蛋白质。
1. N端fMet或Met的切除细菌新合成的肽链第一个氨基酸残基是什么？（甲酰甲硫氨酸）。
真核生物新合成的肽链第一个氨基酸残基是什么？（甲硫氨酸）。
细菌蛋白质N端的甲酰基能被脱甲酰化酶水解，不管是原核生物还是真核生物N端的甲硫氨酸往往在多肽链合成完毕之前就被切除。
有些新生蛋白质在去掉N端一部分残基后变成有功能的蛋白质。
有些动物病毒如脊髓灰质炎病毒的mRNA可翻译成很长的多肽链，含多种病毒蛋白，经过蛋白酶在特定位置上水解后得到几个有功能的蛋白质分子。
2. 二硫键的形成mRNA中没有胱氨酸的密码子，而不少蛋白质都含有二硫键，这是蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成的。
3. 特定氨基酸的修饰（1）氨基酸侧链的修饰包括磷酸化、糖基化、甲基化、乙酰化、羟基化和羧基化。
A、磷酸化：主要由多种蛋白激酶催化，发生在丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸等氨基酸的侧链。
B、糖基化：大多数糖基化是由内质网中的糖基化酶催化的。
C、甲基化：蛋白质的甲基化是由N-甲基转移酶催化的，该酶主要存在于细胞质基质中。
甲基化包括发生在Arg（精氨酸）、His（组氨酸）和Gln（谷氨酰胺）的侧链的N-甲基化以及Glu（谷氨酸）和Asp（天冬氨酸）侧基的O-甲基化。
D、乙酰化：N-乙酰转移酶催化多肽链的N端乙酰化。
发生在赖氨酸侧链上的ε-NH2.（2）蛋白质N-糖基化修饰糖蛋白主要是通过蛋白质侧链上的天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基加上糖基出现的。
在内质网膜内侧的脂肪酸长链被磷酸化后加上由N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖、葡萄糖组成的低聚糖链。
在糖基化过程中，先切去信号肽，再由低聚糖转移酶催化将N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖、葡萄糖组成的低聚糖链转移到肽链N-端的天冬氨酸残基上。
Membrance（膜）oligosacchary I transferase（低聚糖转移酶）Dolichol phosphate（磷酸脂多萜醇）N-Acetylglucosamine（N-乙酰葡萄糖胺）Mannose（甘露糖）Glucose（葡萄糖）Asn（天冬氨酸）（3）蛋白质N-糖基化的主要场所是内质网4. 切除新生肽链中非功能片段（1）前胰岛素原蛋白翻译后成熟过程示意图新合成的胰岛素前体是前胰岛素原，必须先切去信号肽变成胰岛素原，再切去B-肽，才变成有活性的胰岛素。
第四章 生物信息的传递(下)--从mRNA到蛋白质习题答案
第四章生物信息的传递（下）--从RNA到蛋白质习题一名词解释1．密码子(codon)2．同义密码子(synonymous codon)3．反密码子(anticodon)4．信号肽(signal peptide)5．简并密码(degenerate code)6．氨酰基部位(aminoacyl site)7．肽酰基部位(peptidy site)8．肽基转移酶(peptidyl transferase)9．氨酰- tRNA合成酶(amino acy-tRNA synthetase)二英文缩写符号1．IF（initiation factor）：2．EF（elongation factor）：3．RF（release factor）：4．hnRNA（heterogeneous nuclear RNA）：5．fMet-tRNA f ：6．Met-tRNA i ：三填空题1．蛋白质的生物合成是以______作为模板，______作为运输氨基酸的工具，_____作为合成的场所。
2．细胞内多肽链合成的方向是从_____端到______端，而阅读mRNA的方向是从____端到____端。
3．核糖体上能够结合tRNA的部位有_____部位，______部位。
4．蛋白质的生物合成通常以_______作为起始密码子，有时也以_____作为起始密码子，以______，______，和______作为终止密码子。
5．SD序列是指原核细胞mRNA的5ˊ端富含_____碱基的序列，它可以和16SrRNA的3ˊ端的_____序列互补配对，而帮助起始密码子的识别。
6．原核生物蛋白质合成的起始因子（IF）有_____种，延伸因子（EF）有_____种，终止释放（RF）有_____种；而真核生物细胞质蛋白质合成的延伸因子通常有_____种，终止释放因子有_____种。
7．原核生物蛋白质合成中第一个被掺入的氨基酸是_____。
8．某一tRNA的反密码子是GGC，它可识别的密码子为_____和_____。
第四章 从mRN-蛋白质
图 ห้องสมุดไป่ตู้4-
基因内抑制
第四章 生物信息的传递从mRNA-蛋白质
一. 遗传密码—三联子
2）无细胞系统的建立——— 研究编码氨基酸的密码子 1955 年由S.Ochoa建立
第四章 生物信息的传递从mRNA-蛋白质 无细胞系统研究编码氨基酸密码子的原理：
一. 遗传密码—三联子
- 在含DNA、mRNA、tRNA、核糖体、AA-tRNA合成酶 以及其他酶类的抽提物中加入DNase，降解体系中的DNA.
第四章 生物信息的传递从mRNA-蛋白质
子
一. 遗传密码—三联
3）遗传密码的简并性（Degemeracy） 3 个核苷酸------1 氨基酸 4 种核苷酸------43= 64 个密码子
其中:
3 个是终止密码子 UAA、UGA 和 UAG, 61 个编码氨基酸的密码子------20 氨基酸。
第四章 生物信息的传递从mRNA-蛋白质
一. 遗传密码—三联子
Crick 和 Brenner. S 发现：
P. 109
- 当原黄素诱导使DNA增加或减少了一个碱基将会导致移 码突变，如果第二次诱变在上述突变体相应位点处删 除或插入或一个碱基可恢复正确的阅读框; - 加入或减少2个碱基同样会引起移码突变； - 而加入或减少3个碱基, 翻译的结果产生少了一个或多了 一个氨基酸的蛋白质, 但在删除或插入位点后的氨基酸序 列不变。 Crick 和 Brenner. S 证实了遗传密码是由三个核苷酸组成。
一. 遗传密码—三联子
第四章 生物信息的传递从mRNA-蛋白质
一. 遗传密码—三联子
核糖体结合技术的原理： 以人工合成的三核苷酸如UUU、UCU、UGU等为模板， 在含核糖体、AA-tRNA的反应液中反应，然后使反应液通 过硝酸纤维素滤膜。 因为，游离的AA-tRNA相对分子质量小而能自由通过滤膜， 加入三核苷酸模板可以促使其对应的AA-tRNA结合到核糖体 上，体积超过膜上的微孔而被滞留，这样就能把已结合到核 糖体上的AA-tRNA与未结合的AA-tRNA分开。
现代分子生物学(第四版)朱玉贤课件 PPT 第1章 绪论
主要教材与参考书
1.《现代分子生物学》 第3版（2007）朱玉贤、李毅、郑晓峰
2. 现代生物学精要(Instant Notes)系列 《分子生物学》第二版（2002）刘进元 《Molecular Biology》2e P.C.turner,et al 3. Principles of Biochemistry
1994 Gilman Rodbell 美国
1995
Lewis Nusslein-Volhard Wieschaus
美国 德国 美国
建立DNA测序方法
诺贝尔生理医学奖
建立和发展了单克隆抗体技术
诺贝尔生理医学奖
发现可移动癌基因
诺贝尔化学奖 诺贝尔生理医学奖
G蛋白在细胞内信息传导中的作用 诺贝尔生理医学奖
发现了控制果蝇体节发育的基因
诺贝尔生理医学奖
年份
科学家
Doherty 1996 Zinkernagel
国籍
澳 瑞士
1997 Prusiner
美
Furchgott
美
1998
Ignarro Murad
1999 Blobel
美
Carlsson
德
2000 Greengard
预计到2020年，生物医药占全球药品的比重 将超过1/3，生物质能源占世界能源消费的比 重将达5%左右，生物基材料将替代10%-20%的 化学材料。
生物制造、生物能源、生物环保等一 批新兴产业正在快速形成。
据Ernst＆Young研究报告，2010年生 物环境、生物工业处理、生物海洋技术世界市 场规模将达到 134亿美元、327亿美元、288 亿美元。
真核生物的翻译过程(王2)
eRF 1能够识别3个终止密码子
eRF 3 释放因子在多肽链释放后刺激 I类（eRF 1 ）释放因子从核糖体中解离出来。
谢谢！
eIF -4B
结合mRNA,促进mRNA扫描定位起始AUG
eIF -4E
eIF -4G eIF -5 eIF -6
eIF -4F复合物的成分，结合mRNA5’帽子
eIF -4F复合物的成分，结合eIF -4E和PAB 促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基 促进核糖体分离成大小亚基
40S
elF-2
二、肽链合成延长
真核生物延伸因子：eEF-1 、eEF-2 eEF-1（相对于原核的EF-Tu、 EF-Ts）
能够促进AA-tRNA进入A位点
eEF-2（相当于EF-G）
促进卸载tRNA的释放
真核细胞核糖体没有E位，转位时卸载的tRNA直 接从P位脱落。
三、肽链合成的终止
mRNA上终止密码子出现在A位 真核细胞的I类和II类释放因子各有一种： eRF1
② met Met Met-tRNAiMet-elF-2 -GTP 60S Met ①
eIF-2B、eIF-3、 eIF-6 elF-5
③ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ATP elF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PAB ADP+Pi
mRNA
④
各种elF释放 GDP+Pi
40S
60S Met 真核生物翻译起始 复合物形成过程
第4章
生物信息的传递(下)
--从mRNA到蛋白质
真核生物的翻译
（注意与原核生物的各个过程进行对比）
一、翻译的起始
1.起始氨基酸： Met-tRNAiMet 2. 起始复合物结合顺序：
第四章生物信息的传递(下)---从mRNA到蛋白质-P
▪ 在真核生物细胞核内合成的mRNA，要运送 到细胞质，才能翻译生成蛋白质。
▪ 所谓翻译是指将mRNA链上的核苷酸从一个 特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一 个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过 程。
▪ 无义突变的校正tRNA会与释放因子 竞争识别密码子；错义突变的校正 tRNA则与该密码的正常tRNA竞争。 这些都会影响校正的效率。
▪ 无义突变的校正基因tRNA不仅能校 正无义突变，也会抑制该基因3’末 端正常的终止密码子，导致翻译过 程的通读，合成更长的蛋白质，这 对细胞会造成伤害。
▪ 一个基因错义突变的校正也可能使另一 个基因错误翻译，因为如果一个校正 tRNA在突变位点通过取代一种氨基酸 的方式校正了一个突变，它也可以在另 一位点这样做，从而在正常位点上引入 与前述突变位点对应的氨基酸，造成错 误。
1·起始tRNA和延伸tRNA
▪ 有一类能特异地识别mRNA模板上起始密 码子的tRNA叫起始tRNA，其他tRNA统称 为延伸tRNA。
▪ 原核生物起始tRNA携带甲酰甲硫氨酸 (fMet)，原核生物中Met-tRNAfMet必须首先 甲酰化生成fMet一tRNAfMet才能参与蛋白 质的生物合成。
▪ 受体臂：链两端碱基序列互补形成的杆状结 构；3’端有未配对的3～4个碱基；3’端的 CCA，最后一个碱基2'烃基可被氨酰化。
▪ TψC臂：其中ψ表示拟尿嘧啶，是tRNA分子 所拥有的不常见核苷酸。
▪ 反密码子臂：位于套索中央有三联反密码子。
▪ D臂：含有二氢尿嘧啶。
酪
5’ 酪氨酰- tRNA
蛋白质的生物合成基因信息传递
起始复合物的形成过程
（1）核糖体大小亚基分离
（2） mRNA在小亚基定位结合
S-D序列：原核生物mRNA 5’端起始密码
子的上游有一段富含嘌呤的
特殊序列，可被核糖体小亚基
IF-1 IF-3
16S rRNA 3’端（富含嘧啶） 序列辨认结合
5'
AUG
3
IF-1
IF-3
（3） 起始氨基酰tRNA( fMettRNAiMet )结合到小亚基
小结：蛋白质生物合成的体系
» 原料：20种氨基酸 » 模板：mRNA » 场所：核糖体（核蛋白体） » 氨基酸的“搬运工具”：tRNA » 酶与蛋白质因子： EF、IF、RF等因子 » 能量：ATP、GTP » 无机离子：Mg2+ ,K+
第二节 蛋白质生物合成的过程
蛋白质生物合成的过程——翻译
IF-2 GTP
（4） 核糖体大亚基结合， 起始复合物形成
5' IF-3
AUG
IF-1
3' IF-2 GGDTPPPi
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
起始复合物的组装的全过程
IF-2G-GGDTTPPPi
5'
AUG
3'
IF-3
IF-1
2. 肽链的延长
» 指根据mRNA密码序列的指导，按次序添加氨 基酸，从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的 过程
信号肽的一级结构
第四节
蛋白质生物合成的干扰和抑制
» 蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶 点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系 某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成过程而起作用 的。
《蛋白质的生物合成--mRNA的作用》课件
A—C—T—G—G—A—T—C —T
DNA
转 录
T—G—A—C—C—
翻 译
A—C—U—G—G—A—U—C —U
mRNA
蛋白质
苏氨酸
肽键
甘氨酸 —— 丝氨酸 肽链
肽键
密码子
ACU
GGA
UCU
mRNA的作用
一、mRNA的作用：直接模板 二、密码子 1、概念 ：
mRNA------合成蛋白质的直接模板
密码子(遗传密码）：遗传学 上把mRNA上从5′→3′方向上 每3个相邻的碱基组成的三联 体叫做密码子或遗传密码。
mRNA------合成蛋白质的直接模板
密码子
密码子
密码子
U U A G A U A U C
5´
mRNA
3´
1966年，美国科学家 尼伦伯格等人通过实验研 究破译了所有密码子。编 制了密码子表。请同学们 把课本打到74页阅读表8--1
【学情分析】 通本章第一节中心法则的学习，学 生对遗传信息的传递有了一定的科学认 识，并对基因究竟是如何指导蛋白质的 合成产生了浓厚的兴趣，但是职业中学 的学生理解能力普遍较差，所以教师可 充分利用教学课件，并设计一些深入浅 出、环环相扣的问题来引导学生进行阅 读、思考、讨论，让学生从中体会科学 探究的方法和乐趣。
蛋白质的生物合成
--mRNA的作用
会宁县农业中学 田忠明
【教材分析】 本节课选自人民卫生出版社出版的 全国中等卫生职业教育卫生部“十一五 ”规划教材《生物化学》第八章第二节 。本节内容是第八章学习的重点，也是 本章教学的难点所在。通过教学让学生 掌握mRNA在蛋白质生物合成中的作用及 密码子概念、种类和特点，为学习蛋白 质生物合成过程作铺垫。本节内容抽象 ，所以在教学中将本节内容作为本章教 学的重点。
真核生物的翻译过程ppt课件
ATP
mRNABiblioteka ③elF4E, elF4G, elF4A,
elF4B,PAB
ADP+Pi
60S
①
eIF-2B、eIF-3、 eIF-6
40S
60S
Met
elF-5
④
Met
各种elF释放 GDP+Pi
真核生物翻译起始 复合物形成过程
5
6
二、肽链合成延长
真核生物延伸因子：eEF-1 、eEF-2 eEF-1（相对于原核的EF-Tu、 EF-Ts） 能够促进AA-tRNA进入A位点 eEF-2（相当于EF-G） 促进卸载tRNA的释放 真核细胞核糖体没有E位，转位时卸载的tRNA直 接从P位脱落。
结合mRNA,促进mRNA扫描定位起始AUG eIF -4F复合物的成分，结合mRNA5’帽子 eIF -4F复合物的成分，结合eIF -4E和PAB 促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基
促进核糖体分离成大小亚基
4
40S
elF-2
② met
Met Met-tRNAiMet-elF-2 -GTP
先与mRNA 5 ′帽结合，移动到起始密码子AUG
3
真核生物起始因子
起始因子 eIF -2 eIF -2B,eIF -3 eIF-4A
生物功能 促进起始tRNA与小亚基结合 最先结合小亚基，促进大小亚基分离 eIF -4F 复合物的成分，有解旋酶活性，促进mRNA结合小亚基
eIF -4B eIF -4E eIF -4G eIF -5 eIF -6
7
三、肽链合成的终止
mRNA上终止密码子出现在A位 真核细胞的I类和II类释放因子各有一种：eRF1
mrna作引物指导蛋白质合成机制
mrna作引物指导蛋白质合成机制mRNA（信使RNA）在细胞内发挥着至关重要的作用，作为引物指导蛋白质的合成。
这一机制是生命体系中的核心过程，确保了遗传信息的准确传递和蛋白质的正确生成。
首先，要了解mRNA的合成过程。
在细胞核中，DNA（脱氧核糖核酸）作为遗传信息的存储库，通过转录过程将特定基因的信息传递给mRNA。
转录过程中，DNA的双链解开，其中的一条链作为模板，指导RNA聚合酶合成互补的RNA链，即mRNA前体。
随后，mRNA前体经过加工，如剪接和修饰，成为成熟的mRNA分子。
一旦mRNA分子合成完成，它们会从细胞核转运到细胞质中。
在细胞质中，mRNA与核糖体结合，开始蛋白质的合成过程。
核糖体是细胞内的一种微小粒子，由RNA和蛋白质组成，负责将mRNA 上的遗传信息翻译成蛋白质序列。
在蛋白质合成过程中，mRNA上的每个三个碱基组成一个密码子，对应着一种特定的氨基酸。
tRNA（转运RNA）分子则负责识别这些密码子，并将相应的氨基酸转运到核糖体上。
当tRNA与mRNA上的密码子匹配时，氨基酸被加入到正在合成的蛋白质链上。
这个过程持续进行，直到mRNA上的所有密码子都被读取完毕。
最终，合成出的蛋白质链经过折叠和加工，形成具有特定结构和功能的成熟蛋白质分子。
值得注意的是，mRNA作为引物指导蛋白质合成的过程受到多种调控机制的影响。
例如，转录因子和表观遗传修饰可以调节DNA 转录成mRNA的速率和数量；而microRNA等小分子RNA则可以通过与mRNA的互补配对来抑制其翻译过程。
此外，细胞内的信号通路和代谢状态也可以影响蛋白质合成的速率和方向。
mRNA指导蛋白质合成的机制在生物学上具有重要意义。
它确保了遗传信息从DNA传递到蛋白质的准确性，从而维持了生物体的正常生理功能。
同时，这一机制也为生物进化提供了基础，使得生物体能够适应不断变化的环境条件。
近年来，随着生物技术的飞速发展，人们对mRNA指导蛋白质合成机制的研究也越来越深入。
mrna在微生物蛋白质合成中的作用和功能
mRNA（信使RNA）在微生物蛋白质合成中起着关键的作用，它是将基因信息从DNA转录到蛋白质合成过程中的一环。
以下是mRNA在微生物蛋白质合成中的作用和功能的主要方面：1.转录：在基因表达过程中，DNA中的特定基因区域被转录成mRNA分子。
这个过程称
为转录，它涉及到RNA聚合酶将DNA模板上的碱基序列转录成互补的mRNA序列。
mRNA 是基因信息的转录副本。
2.转运信息：mRNAs携带了基因的遗传信息，它们包含了编码特定蛋白质的氨基酸序列。
这些信息被称为遗传密码，通过三个碱基的密码子（如AUG、UAA、UGG等）来指示蛋白质中的氨基酸序列。
3.翻译：mRNAs的主要功能是在蛋白质合成的翻译阶段传递遗传信息。
翻译是一个复杂
的过程，涉及到核糖体和tRNA（转运RNA），它们将mRNA上的密码子与适配的氨基酸配对，从而在多肽链上逐个加入氨基酸，最终形成蛋白质。
4.调控蛋白质产量：mRNAs的稳定性和数量可以受到细胞内外环境的影响，从而影响蛋
白质的产量。
细菌和其他微生物可以通过控制mRNA的降解速率、翻译速率和转录速率来调节蛋白质的合成。
5.启动子和终止子：mRNAs不仅携带了蛋白质编码信息，还在其序列中含有起始和终止
信号。
启动子和终止子是在转录和翻译中非常重要的元素，它们指示蛋白质合成的起始和终止位置。
综上所述，mRNA在微生物蛋白质合成中起着传递遗传信息、调控蛋白质产量、参与翻译等关键作用。
它是基因表达的关键分子，确保了DNA中的基因信息能够被转录成蛋白质，从而实现生物体内各种生命活动的需要。
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TψC臂：其中ψ表示拟尿嘧啶，是tRNA分子所拥有的不 常见核苷酸。
反密码子臂：位于套索中央有三联反密码子。 D臂：含有二氢尿嘧啶。
2021/2/23
16
南京农业大学 生命科学学院
2021/2/23
7
南京农业大学 生命科学学院
第一节 遗传密码
1. 三联子密码及其破译
❖ 构想：以3个核苷酸代表一个氨基酸 ，则可以有43 ＝64种密码，可以满足编码20种氨基酸的需要。
❖ 证明：
在模板mRNA中插入或删除一个碱基，会改变该密 码子以后全部氨基酸序列。
若同时对模板进行插入和删除试验，插入和删除的 碱基数一样，后续密码子序列就不会变化，翻译得 到的后续的蛋白质序列就保持不变。
蛋白质合成速度很高。大肠杆菌只需要5s就能 合成一条由100个氨基酸组成的多肽。
2021/2/23
5
南京农业大学 生命科学学院
第三章 生物信息的传递（下）
❖第一节 遗传密码
❖第二节 tRNA
❖第三节 核糖体
❖第四节 蛋白质 合成机制
❖第五节 蛋白质 转运机制
2021/2/23
6
南京农业大学 生命科学学院
分子生物学
南京农业大学 生命科学学院
第四章 生物信息的传递（下）
——从mRNA 到蛋白质
—— mRNA
传从递 的源自本 章下将半介到 蛋 白 质 。
部 分 ， 即 翻 译
绍 生 物 信 息 的
2021/2/23
2
南京农业大学 生命科学学院
第三章 生物信息的传递（下）
蛋白质是生物信息通路上的终产物，一个活 细胞在任何发育阶段都需要数千种不同的蛋白质 。因此，活细胞内时刻进行着各种蛋白质的合成 、修饰、运转和降解反应。
tRNA
二 级 结 构
2021/2/23
17
南京农业大学 生命科学学院
1. tRNA的结构 ❖ 二级结构
❖ 最常见tRNA有76个碱基。所有tRNA含74～95个核苷酸。 tRNA长度的不同主要是由其中的两条手臂引起。在D臂中 存在多至3个可变核苷酸位点。
❖ tRNA分子中最大的变化发生多余臂上。
一类是只含有一条仅为3～5个核苷酸的多余臂的tRNA， 占所有tRNA的75%；
翻译是指将mRNA链上的核苷酸从一个特定 的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个氨基 酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。
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第三章 生物信息的传递（下）
❖在翻译过程中：
核糖体是蛋白质合成的场所。 mRNA是蛋白质合成的模板。 转移RNA(transfer RNA，tRNA)是模板与氨基
一码 切子
❖
密码子
UGA AUA CUA AGA
通用编码
终止码 异亮氨酸 亮氨酸 精氨酸
哺乳动物 色氨酸 蛋氨酸 亮氨酸 终止码
线粒体编码
酵母菌
果蝇
色氨酸 色氨酸
蛋氨酸 蛋氨酸
苏氨酸 亮氨酸
精氨酸 丝氨酸
植物 终止码 异亮氨酸 亮氨酸 精氨酸
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2. 遗传密码的性质
❖ 密码子与反密码子的相互作用。在 密码子与反密码子的配对中，前两 对严格遵守碱基配对原则，第三对 碱基有一定的自由度，可以"摆动" ，因而使某些tRNA可以识别1个以 上的密码子。
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第二节 tRNA
❖ tRNA在蛋白质合成中处于关键地位。
❖ tRNA不仅为每个三联密码子 翻译成氨基酸提供了接合体， 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 ，它又被称为第二遗传密码。
如果同时删去3个核苷酸，翻译产生少一个氨基酸的 蛋白质，序列不发生变化。
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第一节 遗传密码
1. 三联子密码及其破译
❖ 密码破译方法
在体外无细胞蛋白质 合成体系中加入人工 合成的polyＵ
混合共聚物实验
aa-tRNA与确定的三 核苷酸序列结合
用重复共聚物
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第一节 遗传密码
2. 遗传密码的性质
❖ 密码的连续性。起始密码子决定所有后续密码子的位置。
❖ 密码的简并性。 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 一种氨基酸的几 个密码子称为同 义密码子。
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❖ 特点：存在经过特殊修饰的碱 基，3’端都以CCA-OH结束， 这是其氨基酸结合位点。
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tRNA上碱基的修饰
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tRNA产生
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第二节 tRNA
1. tRNA的结构
❖ 二级结构
❖ 由于小片段碱基互补配对，形成三叶草形的二级结构。三叶 草形tRNA分子上有4条根据它们的结构或已知功能命名的手 臂：
2. 遗传密码的性质
❖ 密码的简并性。
❖ 同义密码子第一、二第 位核苷酸往往是相同的 ，而第三位核苷酸的改 变不一定影响所编码的 氨基酸。
❖ 一般说来，编码某一氨 基酸的密码子越多，该 氨基酸在蛋白质中出现 的频率也越高（精氨酸 是个例外）。
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生表密 物是码 ，具的 但有普 也普遍 有遍性 些性与 特的特 殊，殊 情适性 况用。 。于密
酸之间的接合体。 在合成的各个阶段有许多蛋白质、酶和其他生
物大分子参与。
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第三章 生物信息的传递（下）
❖翻译过程的特点：
蛋白质合成是一个需能反应，要有各种高能化 合物的参与。细胞用来进行合成代谢的总能量 的90%消耗在蛋白质合成过程中。
在真核生物细胞核内合成的mRNA，要运送到 细胞质，才能翻译生成蛋白质。
第一节 遗传密码
❖ 贮存在 DNA上的遗传信息通过 mRNA传递到蛋白 质上。mRNA与蛋白质之间的联系是通过遗传密 码的破译来实现的。
❖ mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一 个氨基酸，这3个核苷酸称为密码，也叫三联子密 码。
❖ 翻 译 时 从 起 始 密 码 子 AUG 开 始 ， 沿 着 mRNA5’→ 3’的方向连续阅读密码子，直至终止密码子为止 ，生成一条具有特定序列的多肽链――蛋白质。