第15章 蛋白质的生物合成
第十五章蛋白质的生物合成
第一位
（5ˊ）
U
U
C
A
G
遗传密码字典 第二位
C
A
G
第三位
（3ˊ）
U C A G
U C A G
U C A G
U C A G
6 4 组 密 码 子 中 ， AUG 既 是 甲 硫氨酸的密码，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。
• 在原核生物和真核生物中，均存在另一 种携带蛋氨酸的tRNA，识别非起动部位 的蛋氨酸密码，AUG。
第十五章蛋白质的生物合成
核糖体的研究历史
1.早在本世纪30年代后期就发现细胞质和细胞核中都有 核酸存在，不过用1924年福尔根发明的染色法只能使细胞核 中的核酸染色。但两种核酸在260nm的吸收非常相似。
第十五章 蛋白质合成及转运
蛋白质的生物合成
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息的传 递，就好象以一种语言翻译成另一种语言时的情形 相似，所以称以mRNA为模板的蛋白质合成过程为 翻译(translation)。
2.Crick, F.比较了核酸和氨基酸的大小和形状后，认为不可 能在空间上互补，因此预测：(1) 存在一类分子转换器，使信 息从核酸序列转换成氨基酸序列；(2) 这种分子很可能是核酸； (3) 它不论以何种方式进入蛋白质翻译系统的模板，都必须与 模板形成氢键（即配对）；(4) 有20种分子转换器，每种氨基 酸一个；(5) 每种氨基酸必定还有一个对应的酶，催化与特定 的分子转换器结合。
2.1941年，细胞学家J.Brachet和T.Caspersor注意到细 胞质中的核酸与蛋白质的合成有密切的关系。
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
蛋白质的生物合成过程
六、释放因子（RF） 原核生物中有4种，在真核生物中只有1种。 其主要作用是识别终止密码，协助多肽链的 释放。
七、氨基酰tRNA合成酶
该酶存在于胞液中，与特异氨基酸的活化以及 氨基酰tRNA的合成有关。
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，这是保证tRNA能 够携带正确的氨基酸对号入座的必要条件。 目前认为，该酶对tRNA的识别，是因为在tRNA的 氨基酸臂上存在特定的识别密码，即第二套遗传密 码。
五、延长因子（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）。其 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。
EFTU（GTPase） EFT 原核 EFTS EFG（转位酶） 真核 α （GTPase） EF1 β γ EF2（转位酶）
一、mRNA 作为指导蛋白质生物合成的模板。 mRNA 中每 三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基 酸的信息，此三联体就称为密码 (coden) 。共有 64种不同的密码。 原核生物的转录与翻译同步进行 无义突变 蛋白质的合成是N端——C端
密码的连续性
二、tRNA
在氨基酸tRNA合成酶催化下，特定的tRNA 可与相应的 氨基酸结合，生成氨基酸tRNA， 从而携带氨基酸参与蛋白质的生物合成。 tRNA反密码环中部的三个核苷酸构成三联 体，可以识别mRNA上相应的密码，此三联 体就称为反密码(anticoden)。 反向互补
在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合 在同一mRNA分子上，同时进行翻译，但每两个相邻 核蛋白之间存在一定的间隔，形成念球状结构。
由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行多肽 链的翻译所形成的念球状结构称为多核蛋白体。
第十五章_蛋白质的生物合成
四、氨酰-tRNA合成酶 氨基酸 + tRNA
氨酰-tRNA合成酶
氨酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
tRNA的表示方法：
氨酰-tRNA
氨基酸活化； 氨酰tRNA合成酶 只作用于L-AA，消 耗2个高能磷酸键。
氨基酰-tRNA
氨酰-tRNA合成酶的特点
专一性
对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都有专一的 酶；只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸；
密码的防错系统：密码子的碱基顺序与其相应Aa物 理化学性质之间存在巧妙的关系。 中间是U，Aa是非极性、疏水性的； 中间是C，Aa是非极性的或具有不带电荷的极性侧 链； 中间是A或G，Aa是亲水性的；
第一位是A或G，第二位是A或G，Aa具有可解离的亲 水侧链并具碱性； 前二位是AG，Aa具酸性亲水侧链。
1968年诺贝尔生理医学奖
遗传密 码字表
起始密码（start codon ）：AUG（编码甲硫氨酸、 甲酰甲硫氨酸），少数情况 GUG； 终止密码（stop codon ）：无义密码子 (nonsense codons)，不编码氨基酸的密码子，它 们单个或串联在一起用于多肽链翻译的结束，没有 相应的tRNA存在，有UAA、UAG、UGA。
二、阅读框 一个蛋白质的氨基酸序列是由连续的三联体密码子 的线性顺序决定的，这个序列的第一个密码子建立了 一种阅读框（reading frame)。
从mRNA 5’端起始密码子AUG到3’端终止密码子之 间的核苷酸序列，连续50个以上密码子排列编码，无 终止密码子，这段顺序称为开放阅读框架(open reading frame，ORF)。
mRNA结合位点：核糖体 小亚基。
P位和A位紧密连 接，各占一个密 码子的距离。
分子生物学第十五章 蛋白质的生物合成
1.遗传密码种类：
• mRNA 分子有4种碱基：A、G、C、U，可组合成64个密 码子，其中61个分别代表20种不同氨基酸
• 遗传密码共有43=64种， 64: UAA、UAG、UGA 终止密码 61: AUG 起始密码 代表Met 60: 代表19种氨基酸
9
遗传密码表 第一碱基
（5/-端）
第二碱基
43
一、起始阶段
（一）原核生物翻译起始复合物的形成
参与的物质： 核糖体50S和30S大小两类亚基 mRNA 起始作用的fMet-tRNAfMet GTP供能 起始因子（IF1、IF2、IF3）
44
起始过程：
• 核糖体大小亚基解离 • 小亚基与mRNA结合：
16sRNA识别mRNA的SD序列
• fMet-tRNAfMet与mRNA起始密码子AUG结合 • 核糖体大小亚基形成起始复合物
tRNAphe Phe-tRNAphe
• 肽链起始和延长的甲硫氨酰-tRNA：
真核生物：起始： Met-tRNAiMet 延长： Met-tRNAMet
原核生物： 起始：fMet-tRNAfMet 延长：Met-tRNAMet
39
40
第三节 肽链的合成过程
41
整个翻译过程可分为 ：
• 翻译的起始 • 翻译的延长 • 翻译的终止
tRNA反密码子 第1位碱基
mRNA密码子 第3位碱基
I
U
G AC
U, C, A A, G U, C U G
17
摆 动 配 对
32 1
U
123
18
• ⑤遗传密码的通用性
从原核生物到人类都共用同一套遗传密码，被称为遗传密码的通用性。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。
蛋白质的生物合成习题与参考答案
第十五章蛋白质生物合成一、填空题：1．三联体密码子共有64 个,其中终止密码子共有 3 个,分别为UAA 、UAG 、UGA ; 2．密码子的基本特点有四个分别为从5′→3′无间断性、简并性、变偶性、通用性; 3．次黄嘌呤具有广泛的配对能力,它可与U 、 C 、 A 三个碱基配对,因此当它出现在反密码子中时,会使反密码子具有最大限度的阅读能力;4．原核生物核糖体为70 S,其中大亚基为50 S,小亚基为30 S；而真核生物核糖体为80 S,大亚基为60 S,小亚基为40 S;5．原核起始tRNA,可表示为tRNA f甲硫,而起始氨酰tRNA表示为f Met-tRNA f甲硫；真核生物起始tRNA可表示为tRNA I甲硫,-tRNA表示为Met-tRNA f甲硫;6．肽链延伸过程需要进位、转肽、移位三步循环往复,每循环一次肽链延长 1 个氨基酸残基,原核生物中循环的第一步需要EF-Tu 和EF-Ts 延伸因子；第三步需要EF-G 延伸因子;7．原核生物mRNA分子中在距起始密码子上游约10个核苷酸的地方往往有一段富含嘌呤碱基的序列称为Shine-Dalgrano序列,它可与16S-rRNA 3′－端核苷酸序列互补;8．氨酰-tRNA的结构通式可表示为：OtRNA－O－C－CH－RNH2,与氨基酸键联的核苷酸是A腺嘌呤核苷酸;9．氨酰-tRNA合成酶对氨基酸和相应tRNA都具有较高专一性,此酶促反应过程中由ATP 水解提供能量;10．肽链合成的终止阶段, RF1因子和RF2因子能识别终止密码子,以终止肽链延伸,而RF3因子虽不能识别任何终止密码子,但能协助肽链释放;11．蛋白质合成后加工常见的方式有磷酸化、糖基化、脱甲基化、信号肽切除; 12．真核生物细胞合成多肽的起始氨基酸为甲硫氨酸,起始tRNA为tRNA I甲硫,此tRNA 分子中不含T C 序列;这是tRNA家庭中十分特殊的;二、选择题只有一个最佳答案：1．下列有关mRAN的论述,正确的一项是 CA、mRNA是基因表达的最终产物B、mRNA遗传密码的阅读方向是3′→5′C、mRNA遗传密码的阅读方向是5′→3′D、mRNA密码子与tRNA反密码子通过A-T,G-C配对结合E、每分子mRNA有3个终止密码子2．下列反密码子中能与密码子UAC配对的是 DA、AUGB、AUIC、ACUD、GUA3．下列密码子中,终止密码子是 BA、UUAB、UGAC、UGUD、UAU4．下列密码子中,属于起始密码子的是 AA、AUGB、AUUC、AUCD、GAG5．下列有关密码子的叙述,错误的一项是 CA 、密码子阅读是有特定起始位点的B 、密码子阅读无间断性C 、密码子都具有简并性D 、密码子对生物界具有通用性6．密码子变偶性叙述中,不恰当的一项是 AA 、密码子中的第三位碱基专一性较小,所以密码子的专一性完全由前两位决定B 、第三位碱基如果发生了突变如A G 、C U,由于密码子的简并性与变偶性特点,使之仍能翻译出正确的氨基酸来,从而使蛋白质的生物学功能不变C 、次黄嘌呤经常出现在反密码子的第三位,使之具有更广泛的阅读能力,I-U 、I-C 、I-A 从而可减少由于点突变引起的误差D 、几乎有密码子可用U C XY 或U C XY 表示,其意义为密码子专一性主要由头两个碱基决定7．关于核糖体叙述不恰当的一项是 BA 、核糖体是由多种酶缔合而成的能够协调活动共同完成翻译工作的多酶复合体B 、核糖体中的各种酶单独存在解聚体时,同样具有相应的功能C 、在核糖体的大亚基上存在着肽酰基P 位点和氨酰基A 位点D 、在核糖体大亚基上含有肽酰转移酶及能与各种起始因子,延伸因子,释放因子和各种酶相结合的位点8．tRNA 的叙述中,哪一项不恰当 DA 、tRNA 在蛋白质合成中转运活化了的氨基酸B 、起始tRNA 在真核原核生物中仅用于蛋白质合成的起始作用C 、除起始tRNA 外,其余tRNA 是蛋白质合成延伸中起作用,统称为延伸tRNAD 、原核与真核生物中的起始tRNA 均为fMet-tRNA9．tRNA 结构与功能紧密相关,下列叙述哪一项不恰当 DA 、tRNA 的二级结构均为“三叶草形”B 、tRNA3′-末端为受体臂的功能部位,均有CCA 的结构末端C 、T C 环的序列比较保守,它对识别核糖体并与核糖体结合有关D 、D 环也具有保守性,它在被氨酰-tRNA 合成酶识别时,是与酶接触的区域之一10．蛋白质生物合成中多肽的氨基酸排列顺序取决于 CA 、相应tRNA 的专一性B 、相应氨酰tRNA 合成酶的专一性C 、相应mRNA 中核苷酸排列顺序D 、相应tRNA 上的反密码子11．下列有关氨酰- tRNA 合成酶叙述中,哪一项有误 CA 、氨酰-tRNA 合成酶促反应中由ATP 提供能量,推动合成正向进行B 、每种氨基酸活化均需要专一的氨基酰- tRNA 合成酶催化C 、氨酰-tRNA 合成酶活性中心对氨基酸及tRNA 都具有绝对专一性OD 、该类酶促反应终产物中氨基酸的活化形式为R －CH －C －O －ACC －tRNANH 212．原核生物中肽链合的起始过程叙述中,不恰当的一项是 DA 、mRNA 起始密码多数为AUG,少数情况也为GUGB 、起始密码子往往在5′-端第25个核苷酸以后,而不是从mRNA5′-端的第一个苷酸开始的C 、在距起始密码子上游约10个核苷酸的地方往往有一段富含嘌呤的序列,它能与16SrRNA3′-端碱基形成互补D、70S起始复合物的形成过程,是50S大亚基及30S小亚基与mRNA自动组装的13．有关大肠杆菌肽链延伸叙述中,不恰当的一项是 CA、进位是氨酰-tRNA进入大亚基空差的A位点B、进位过程需要延伸因子EFTu及EFTs协助完成C、甲酰甲硫氨酰－tRNA f进入70S核糖体A位同样需要EFTu－EFTs延伸因子作用D、进位过程中消耗能量由GTP水解释放自由能提供14．移位的叙述中哪一项不恰当 CA、移位是指核糖体沿mRNA5′→3′作相对移动,每次移动的距离为一个密码子B、移位反应需要一种蛋白质因子EFG参加,该因子也称移位酶C、EFG是核糖体组成因子D、移位过程需要消耗的能量形式是GTP水解释放的自由能15．蛋白质生物合成的方向是： BA、从C端到N端B、从N端到C端C、定点双向进行D、从C端、N端同时进行16．在蛋白质合成过程中,下列哪些说法是正确的 CA、氨基酸随机地连接到tRNA上去B、新生多肽链的合成都是从C-端向N-端方向延伸的C、通过核糖核蛋白体的收缩,mRNA不断移动D、肽键形成是由肽酰转移酶作用下完成的,此种酶不属于核糖体的组成成分17．70S起始复合物的形成过程的叙述,哪项是正确的 DA、mRNA与30S亚基结合过程需要超始因子IF1B、mRNA与30S亚基结合过程需要超始因子IF2C、mRNA与30S亚基结合过程需要超始因子IF3D、mRNA与30S亚基结合过程需要超始因子IF1、IF2和IF318．mRNA与30S亚基复合物与甲酰甲硫氨酰-tRNA f结合过程中起始因子为 AA、IF1及IF2B、IF2及IF3C、IF1及IF3D、IF1、IF2及IF319．原核细胞中氨基酸掺入多肽链的第一步反应是： DA、甲酰蛋氨酸-tRNA与核蛋白体结合B、核蛋白体30S亚基与50S亚基结合C、mRNA与核蛋白体30S亚基结合D、氨酰tRNA合成酶催化氨基酸活化20．假设翻译时可从任一核苷酸起始读码,人工合成的AACnn为任意整数多聚核苷酸,能够翻译出几种多聚氨基酸 CA、一种B、二种C、三种D、四种21．绝大多数真核生物mRNA5’端有 AA、帽子结构B、PolyAC、起始密码D、终止密码22．能与密码子ACU相识别的反密码子是DA、UGAB、IGAC、AGID、AGU23．原核细胞中新生肽链的N-末端氨基酸是CA、甲硫氨酸B、蛋氨酸C、甲酰甲硫氨酸D、任何氨基酸24．tRNA的作用是 DA、把一个氨基酸连到另一个氨基酸上B、将mRNA连到rRNA上C、增加氨基酸的有效浓度D、把氨基酸带到mRNA的特定位置上25．细胞内编码20种氨基酸的密码子总数为： DA、16B、64C、20D、6126．下列关于遗传密码的描述哪一项是错误的CA、密码阅读有方向性,5'-端开始,3'-端终止B、密码第3位即3′-端碱基与反密码子的第1位即5′-端碱基配对具有一定自由度,有时会出现多对一的情况C、一种氨基酸只能有一种密码子D、一种密码子只代表一种氨基酸27．蛋白质合成所需的能量来自CA、ATPB、GTPC、ATP和GTPD、CTP28．下列关于氨基酸密码的描述哪一项是错误的 AA、密码有种属特异性,所以不同生物合成不同的蛋白质B、密码阅读有方向性,5′-端起始,3′-端终止C、一种氨基酸可有一组以上的密码D、一组密码只代表一种氨基酸29．mRNA的5′-ACG-3′密码子相应的反密码子是 CA、5′-UGC-3′B、5′-TGC-3′C、5′-CGU-3′D、5′-CGT-3′30．下列哪一个不是终止密码 BA、UAAB、UACC、UAGD、UGA三、是非题在题后括号内打√或×：1、蛋白质生物合成所需的能量都由ATP直接供给; ×2、反密码子GAA只能辨认密码子UUC; ×3、生物遗传信息的流向,只能由DNA—→RNA而不能由RNA—→DNA; ×4、原核细胞新生肽链N端第一个残基为fMet,真核细胞新生肽链肽链N端第一个氨基酸残基为Met; √5、DNA复制与转录的共同点在于都是以双链DNA为模板,以半保留方式进行,最后形成链状产物; ×6、依赖DNA的RNA聚合酶叫转录酶,依赖于RNA的DNA聚合酶即反转录酶; √7、密码子从5’-端至3’-端读码,而反密码子则从3’-端至5’-端读码; ×8、一般讲,从DNA的三联体密码子中可以推定氨基酸的顺序,相反从氨基酸的顺序也可毫无疑问地推定DNA顺序; ×9、DNA半不连续复制是指复制时一条链的合成方向是5′→3′而另一条链方向是3′→5′; ×10、真核生物蛋白质合成起始氨基酸是N-甲酰甲硫氨酸; ×11、原核细胞的DNA聚合酶一般都不具有核酸外切酶的活性; ×12、在具备转录的条件下,DNA分子中的两条链在体内都可能被转录成RNA; ×13、核糖体是细胞内进行蛋白质生物合成的部位; √14、mRNA与携带有氨基酸的tRNA是通过核糖体结合的; √15、核酸是遗传信息的携带者和传递者; √16、RNA的合成和DNA的合成一样,在起始合成前亦需要有RNA引物参加; ×17、真核生物mRNA多数为多顺反子,而原核生物mRNA多数为单顺反子; ×18、合成RNA时,DNA两条链同时都具有转录作用; ×19、在蛋白质生物过程中mRNA是由3’-端向5’-端进行翻译的; ×20、蛋白质分子中天冬酰胺,谷氨酰胺和羟脯氨酸都是生物合成时直接从模板中译读而来的; ×21、逆转录病毒RNA并不需要插入寄主细胞的染色体也可完成其生命循环; ×四、问答题：1．氨酰-tRNA合成酶在多肽合成中的作用特点和意义;答：氨基酰-tRNA合成酶具有高度的专一性：一是对氨基酸有极高的专一性,每种氨基酸都有一种专一的酶,它仅作用于L-氨基酸,不作用于D-氨基酸,有的氨基酸-tRNA合成酶对氨基酸的专一性虽然不很高,但对tRNA仍具有极高专一性;这种高度专一性会大大减少多肽合成中的差错;2．原核细胞与真核细胞蛋白质合成起始氨基酸起始氨基酰—tRNA及起始复合物的异同点有那些答：为了便于比较列表如下3．原核生物与真核生物mRNA的信息量及起始信号区结构上有何主要差异;答：为了便于比较列表如下：4．简述三种RNA在蛋白质生物合成中的作用;答：1 mRNA：DNA的遗传信息通过转录作用传递给mRNA,mRNA作为蛋白质合成模板,传递遗传信息,指导蛋白质合成;2 tRNA：蛋白质合成中氨基酸运载工具,tRNA的反密码子与mRNA上的密码子相互作用,使分子中的遗传信息转换成蛋白质的氨基酸顺序是遗传信息的转换器;3 rRNA：核糖体的组分,在形成核糖体的结构和功能上起重要作用,它与核糖体中蛋白质以及其它辅助因子一起提供了翻译过程所需的全部酶活性;五、名词解释：1．遗传密码与密码子多肽链中氨基酸的排列次序mRNA分子编码区核苷酸的排列次序对应方式称为遗传密码;而mRNA分子编码区中每三个相邻的核苷酸构成一个密码子;由四种核苷酸构成的密码子共64个,其中有三个不代表任何氨基酸,而是蛋白质合成中的终止密码子;2．起始密码子与终止密码子蛋白质合成中决定起始氨基酸的密码子称为起始密码子,真核与原核生物中的起始密码子为代表甲硫氨酸的密码子AUG和代表缬氨酸的密码子GUG;3．密码的简并性和变偶性一种氨基酸可以具有好几组密码子,其中第三位碱基比前两位碱基具有较小的专一性,即密码子的专一性主要由前两位碱基决定的特性称为变偶性;4．核糖体与多核糖体生物系统中合成蛋白质的部侠,称为核糖体;多聚核糖体：一条mRNA模板链可附着10-100个核糖体,这些核糖体依次结合起始密码子,沿5-3方向读码移动,同时进行肽链合成,这种mRNA与多个核糖体形成的聚合物称为多聚核糖体;5．同功tRNA、起始tRNA、延伸tRNA用于携带或运送同一种氨基酸的不同tRNA称同功tRNA,能特异识别mRNA上起始密码子的tRNA,称为起始tRNA;在肽链延伸过程中,用于转运氨基酸的tRNA称为延伸tRNA;6．EFTu-EFTs循环,移位,转肽肽键形成EF-Tu与EF-T S称为延伸因子,参与氨基酰-tRNA进位,每完成一次进位需要EF-Ts－EF-Tu循环一周,其过程如下：移位：就是核糖体沿着mRNA从5′向3′-端移动一个密码子的距离：转肽则是位于核糖体大亚基P 位点的肽酰基在转肽酶的作用下,被转移到A位点,氨在酰-tRNA的氨基上形成肽键的过程;7．信号肽几乎所有跨膜运送的蛋白质结构中,多数存在于N-末端的肽片段称为信号肽,其长度一般为15—35个氨基酸残基;它在蛋白质跨膜运送中起重要作用;少数信号肽位于多肽中间某个部位,称为“内含信号肽;”8．移码突变在mRNA分子编码区内插入一个或删除一个碱基,就会使这点以后的读码发生错误,这称为移码;由于移码引起的突变称为移码突变;。
第十五章蛋白质的生物合成
第十五章蛋白质的生物合成一、选择题(一)A型题1. 合成蛋白质的氨基酸必须活化，其活化部位是()A. α-羧基B. α-氨基C. α-羧基与α-氨基D. 整个分子E. α-羧基或α-氨基2. 翻译的模板是()A. DNA双链B. DNA编码链C. DNA模板链D. mRNAE. rRNA3. 肽链的合成机器是()A. DNAB. mRNAC. rRNAD. 核糖体E. 小亚基4. 催化tRNA携带氨基酸的酶是()A. 蛋白质合成酶B. 氨基酰-tRNA合成酶C. 氨基酰-tRNA水解酶D. 脂酶E. ATP酶5. tRNA哪个部位与氨基酸结合()A. 3'-端CCA-OHB. 反密码子环C. DHU环D. TΨC环E. 稀有碱基6. 决定氨基酰-tRNA准确进入核糖体A 位的主要因素是()A. 反密码子B. 密码子C. 核糖体D. 转肽酶E. 延长因子7. 核糖体小亚基的功能是()A. 识别并结合mRNA翻译起始点B. 具有转位酶活性C. 是结合氨基酰-tRNA的部位D. 是结合肽酰-tRNA的部位E. 具有脂酶活性8. 对应于mRNA密码子ACG的tRNA反密码子应为下列哪一个三联体()A. UGCB. TGCC. CGTD. GCAE. CGU9. 起始密码子位于mRNA分子的()A. 5'-端B. 3'-端C. 中间D. 5'-端和3'-端E. 5'-端或3'-端10. 蛋白质的生物合成在启动以后，每连接1个氨基酸，要消耗几个高能磷酸键()A. 2个B. 3个C. 4个D. 5个E. 6个11. 编码氨基酸的密码子有()A. 20个B. 64个C. 61个D. 60个E. 16个12. 蛋白质生物合成过程中终止肽链延长的密码子有()A. 1个B. 2个C. 3个D. 4个E. 5个13. 关于tRNA的正确叙述是()A. 1种氨基酸只能与1种tRNA结合B. 1种tRNA能携带多种氨基酸C. 1种氨基酸能与反密码子不同的tRNA结合D. tRNA与氨基酸的结合不消耗能量E. tRNA与氨基酸的结合不需要酶促14. mRNA分子中和小亚基16S rRNA结合的序列是()A. SD序列B. 起始密码子C. 3'-端polyA尾D. 5'-端帽子结构E. 终止密码子15. 翻译的产物是()A. 核糖体B. tRNAC. mRNAD. rRNAE. 蛋白质16. 信号肽识别颗粒可辨认()A. 核糖体B. 核小体C. 信号肽酶D. 信号肽E. 多聚腺苷酸17. 与mRNA中密码5'-GCU-3'对应的tRNA的反密码子是()A. 5'-UCG-3'B. 5'-UGC-3'C. 5'-AGC-3'D. 5'-CGA-3'E. 5'-ACG-3'18. 反密码子为5'-IGC-3'的tRNA可识别的mRNA的密码子是()A. 5'-ACG-3'B. 5'-GCA-3'C. 5'-UCG-3'D. 5'-GCG-3'E. 5'-CCG-3'19. 在蛋白质分子中下列哪一种氨基酸没有相应的遗传密码()A. 酪氨酸B. 羟赖氨酸C. 甲硫氨酸D. 脯氨酸E. 谷氨酸20. 遗传密码的连续性是指()A. 一个碱基的阅读可重复使用B. 碱基是由3'→5'方向连续阅读的C. 碱基的阅读没有标点符号D. 构成天然蛋白质分子的氨基酸都只有一种密码子E. 以上都不是(二)B型题A. ATPB. CTPC. GTPD. TTPE. UTP21. 氨基酸的活化需消耗()22. 肽链延长阶段的进位需消耗()23. 肽链延长阶段的转位需消耗()A. mRNAB. tRNAC. 5S rRNAD. 核糖体小亚基E. 核糖体大亚基24. 能与mRNA结合的是()25. 具有转肽酶活性的是()26. 核苷酸序列中有遗传密码的是()A. 碱性氨基酸B. 酸性氨基酸C. 中性氨基酸D. 疏水氨基酸E. 小分子氨基酸27. 信号肽的N-末端富含()28. 信号肽的中间部分富含()A. A，CB. G，UC. G，ID. I，UE. C，G29. 反密码子中能与密码子第3位碱基A配对的第1位碱基是()30. 反密码子中能与密码子第3位碱基C配对的第1位碱基是()(三)D型题31. 氨基酰-tRNA合成酶催化氨基酸的活化需要下列哪些物质的参与()A. GTPB. ATPC. 起始因子D. Mg2+E. Fe2+32. 原核生物核糖体大亚基rRNA包括()A. 16S rRNAB. 18S rRNAC. 5S rRNAD. 23S rRNAE. 28S rRNA33. 30S前起始复合物的形成除需要起始因子的参与外，还需要下列哪些物质参与()A. ATPB. 大亚基C. 释放因子D. GTPE. Mg2+34. 下列过程不消耗GTP的是()A. 氨基酸的活化B. 翻译起始阶段C. 进位D. 成肽E. 转位35. 关于延长因子EF-T的正确叙述是()A. 参与进位B. 参与成肽C. 参与转位D. 需要GTP的协同作用E. 不能循环使用36. 关于肽链延长的正确叙述是()A. 氨基酰-tRNA进入大亚基P位B. 每延长1个氨基酸需要消耗2个GTPC. 延长因子参与进位、成肽和转位的全过程D. 肽键形成需要转肽酶的催化E. 不需要Mg2+和K+的参与37. 关于肽链终止的正确叙述是()A. 释放因子RF-1可识别终止密码子UAA、UAGB. 释放因子RF-2可识别终止密码子UAG、UGAC. 释放因子RF-3可识别终止密码子UAA、UGAD. 需要GTP提供能量E. 肽链释放不需要转肽酶的参与38. 在蛋白质生物合成进位的第一个氨基酰-tRNA可以是()A. 甘氨酰-tRNAB. 甲硫氨酰-tRNAC. 甲酰甲硫氨酰-tRNAD. 任意的氨基酰-tRNAE. 丙氨酰-tRNA39. 关于转位的叙述正确的有()A. 需要延长因子EF-T的参与B. 需要延长因子EF-G的参与C. 需要ATP提供能量D. 转位完成以后肽酰-tRNA占据大亚基的A位E. 核糖体沿mRNA5'→3'移动一个密码子距离40. 翻译后高级结构的修饰包括()A. 个别氨基酸的修饰B. 多肽链N-末端的修饰C. 水解剪裁作用D. 辅基的连接E. 亚基的聚合(四)X型题41. 反密码子第1位碱基I可与密码子第3位的哪些碱基配对()A. AB. CC. GD. UE. T42. 蛋白质生物合成过程消耗高能磷酸键的步骤有()A. 起始B. 进位C. 成肽D. 转位E. 氨基酸活化43. 直接参与蛋白质合成的核酸有()A. mRNAB. rRNAC. tRNAD. DNAE. snRNA44. 蛋白质生物合成过程需要下列哪些成分参与()A. mRNAB. 转肽酶C. 核糖体D. GTPE. 氨基酰-tRNA45. 肽链延长阶段需要哪些成分参与()A. EF-TB. EF-GC. GTPD. 转肽酶E. Mg2+46. 蛋白质生物合成过程的正确叙述是()A. 氨基酸随机地结合到tRNA上B. 多肽链的合成是从羧基端向氨基端延伸C. 核糖体沿着mRNA的5' 3'移动D. 合成的多肽链是连接在tRNA上E. 70S起始复合物的大亚基的P位被fMet-tRNA f占据47. 关于翻译过程的正确描述是()A. mRNA分子上每3个相邻核苷酸编码1个氨基酸B. 特异的核苷酸序列指导多肽链合成的终止C. 密码子的第3个核苷酸较前2个具有较小的专一性D. 2种或2种以上的密码子可以编码同一种氨基酸E. 1种tRNA可以转运2种或2种以上的氨基酸48. mRNA分子中的终止密码子有()A. UAAB. UGAC. AUGD. UAGE. AGU49. 70S起始复合物中含有()A. 大亚基B. 小亚基C. fMet-tRNA fD. mRNAE. 起始因子50. 密码子的特点有()A. 通用性B. 连续性C. 方向性D. 简并性E. 对称性二、名词解释51. 密码子52. 起始密码子53. 终止密码子54. 高频密码子55. 低频密码子56. 反密码子57. 同工tRNA58. 氨基酰-tRNA合成酶59. 70S起始复合物60. 起始因子61. 延长因子62. 释放因子63. SD序列64. 进位65. 成肽66. 转位67. 靶向输送68. 信号肽69. 停泊蛋白70. 信号肽识别颗粒三、填空题71. 蛋白质生物合成的肽链延长阶段包括____、____和____。
第十五章 蛋白质的合成-答案
一、选择题1.与原核生物核糖体小亚基结合的蛋白质合成抑制剂是（A ）A.链霉素B.氯霉素C.利福霉素D.放线菌素E.青霉素3.大肠杆菌合成的所有未修饰的多肽链，其N末端的氨基酸残基应是（C）A.甲硫氨酸B.丝氨酸C.甲酰甲硫氨酸D.甲酰丝氨酸E.谷氨酸4.某5岁儿童突发咽痛，呼吸急促,表现烦躁。
体温测得为38.5T,咽部检查见扁桃体肿大,甚至观察有循环系统衰竭的症状,诊断为咽白喉，白喉病产生的外毒素（白喉毒素）为致病的主要因素。
白喉毒素抑制蛋白质合成的主要机制是（E）A.降解核糖体大亚基的28SrRNA使其失活B.特异性结合40S亚基的A位干扰延长阶段的进位C.抑制肽酰转移酶从而抑制肽链延长D.与40S亚基结合影响翻译准确性E.使eEf-2失活从而阻断肽链延长6.小明因为受伤需要抹点红霉素,红霉素作为一种抗生素其作用原理是（C）A.阻止翻译起始复合物的形成B.抑制氨基酸tRNA与小亚基结合C.抑制肽酰转移酶D.引起读码错误E.抑制EF-G10.多肽链的延长与下列物质无关的是（B）A.肽酰转移酶B.甲酰甲硫氨酰-tRNAC.GTPD.mRNAE.EF-Tu、EF-Ts和EF-G11.肽键形成部位是（B）A.核糖体大亚基P位B.核糖体大亚基A位C.两者都是D.两者都不是E.核糖体大亚基E位13.氨基酰-tRNA合成酶的特点是（E）A.存在于细胞核内B.只对氨基酸的识别有专一性C.只对tRNA的识别有专一性D.催化反应需GTPE.对氨基酸、tRNA的识别都有专一性15.多数氨基酸都有两个以上密码子，下列氨基酸只有一个密码子的是（D）A.苏氨酸、甘氨酸B.脯氨酸、精氨酸C.丝氨酸、亮氨酸D.色氨酸、蛋氨酸E.天冬氨酸、天冬酰胺19.翻译起始复合物的组成（C）A.DNA模板+RNA+RNA聚合酶B.Dna蛋白+开键DNAC.核糖体+甲硫氨酰tRNA+mRNAD.翻译起始因子+核糖体E.核糖体+起始者tRNA20.下列关于核糖体的叙述，正确的是（B）A.是遗传密码的携带者B.由rRNA与蛋白质构成C.由snRNA与hnRNA构成D.由引物、DNA和蛋白质构成E.由tRNA与蛋白质构成21,下列关于密码子的叙述，正确的是（C）A.由DNA链中相邻的三个核苷酸组成B.由tRNA中相邻的三个核苷酸组成C.由mRNA上相邻的三个核苷酸组成D.由rRNA中相邻的三个核苷酸组成E.由多肽链中相邻的三个核苷酸组成22.遗传密码的简并性是指（C）A.密码子的第3位碱基决定编码氨基酸的特异性B.一个密码子可代表多个氨基酸C.多个密码子可代表同一氨基酸D.密码子与反密码子之间不严格配对E.所有生物可使用同一套密码23.下列关于遗传密码的叙述，正确的是（E）A.遗传密码只代表氨基酸B.一种氨基酸只有一个密码子C.一个密码子可代表多种氨基酸D.密码子与反密码子遵守严格的碱基配对原则E.密码子的简并性降低了基因突变的效应24.一个tRNA的反密码子为5,UGC3，,它可识别的密码子是（A ）A.5'GCA3'B.5,ACG3'C.5'GCU3'D.5'GGC3'E.5'AUG3，25.氨基酸通过下列哪种化学键与tRNA进行特异结合（B）A.糖苷键B.酯键C.酰胺键D.磷酸酯键E.氢键26.蛋白质生物合成中氨基酸的活化与tRNA的结合需要（B ）A.氨基酸tRNA合成酶B.氨基酰tRNA合成酶C.ATP合成酶D.转位酶E.GTP27.参与新生多肽链正确折叠的蛋白质是(A)A.分子伴侣B.G蛋白C.转录因子D.释放因子E.p因子28.原核生物起始tRNA是 (C)A.甲硫氨酰-tRNAB.缬氨酰-tRNAC.甲酰化的甲硫氨酰-tRNAD.氨酰-tRNAE.乙酰化的甲硫氨酰-tRNA29.新生肽链合成的方向是 (A )A.从N端到C端合成B.从C端到N端合成C.没有固定的方向D.先从N端到C端合成小片段，再连接成一条多肽链E.从中间部位向N端和C端两个方向同时进行30.蛋白质磷酸化修饰的潜在修饰位点是(B)A.甘氨酸B.酪氨酸C.苯丙氨酸D.谷氨酸E.赖氨酸34.蛋白质合成终止是 (B)A.核糖体到达mRNA分子的3'末端B.释放因子识别终止密码子进入A位C.释放因子进入P位D.mRNA出现发夹结构，核糖体无法移动E.特异的tRNA进入A位35.氯霉素对细菌蛋白质合成的生物学影响是(E )A.导致未成熟多肽链的释放B.抑制核糖体大小亚基的结合C.抑制tRNA功能D.抑制30S核蛋白体亚基的活化E.抑制50S核蛋白体亚基的肽酰转移酶活性38.若向mRNA的编码区插入一个核苷酸，则会出现（D）A.翻译出的蛋白质的第1个氨基酸残基改变B.翻译出的蛋白质的氨基酸残基序列不变C.插入处上游翻译出来的氨基酸序列完全改变D.插入处下游翻译出来的氨基酸序列完全改变E.仅在插入处一个氨基酸残基改变。
中国海洋大学资料生物化学课件第十五章 蛋白质合成(新)
（一）遗传密码的破译
* 美国科学家 Nirenberg 等， 1968 年获诺贝尔生 理学奖。 * 1961 年， Nirenberg 等人，在大肠杆菌的无细 胞体系中外加 poly(U) 模板、 20 种标记的氨基 酸，经保温后得到了多聚 phe-phe-phe ，于是 推测UUU编码phe。利用同样的方法得到 CCC 编码pro，GGG编码gly，AAA编码lys。 * 如果利用 poly （ UC ），则得到多聚 Ser-LeuSer-Leu，推测UCU编码Ser，CUC编码Leu。 * 到1965年就全部破译了64组密码子。
蛋白质合成时，mRNA结合于核糖体小亚基 上，大亚基结合带氨基酸的tRNA，tRNA的 反密码子与mRNA密码子配对，ATP供能， 合成蛋白质。
三、遗传密码
遗传密码：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 三个碱基编码一个氨基酸称为三联体密码或 密码子（Coden）。 密码子的发现。
（1）在进入A位点之前，新氨酰tRNA首先必须与延伸因子EF— TU—GTP结合。 （2）延伸因子 EF—Tu是一个GTP结合蛋白，参与氨酰 tRNA的 就位。 （3）氨酰tRNA入位后，EF—TU—GTP水解，EF—TU—GDP从 核糖体上释放下来，在第二个延伸因子 EF—Ts 帮助下 EF— Tu—GDP 释 放 掉 GDP 并 重 新 结 合 一 分 子 GTP 再 生 成 EF— Tu—GTP。
简并性的生物学意义
A、减少有害突变：假如每种氨基酸只有一个密 码子，那么剩下的44个密码子都成了终止子， 如果一旦哪个氨基酸的密码子发生了单碱基的 点突变，那么极有可能造成肽链合成的过早终 止。如GUN 编码 Ala ，由于简并性的存在，不 论第三位的U变成什么，都仍然编码Ala； B、可以使DNA上的碱基组成有较大的变化余地， 而仍然保持多肽上氨基酸序列不变（意思基本 同上）。
第十五章 蛋白质生物合成
methionine, fMet)，于是形成N-甲酰甲硫氨酰-tRNA
(fMet-tRNAifMet)，可以在mRNA的起始密码子AUG
处就位，参与形成翻译起始复合物。起始密码子只
能辨认fMet-tRNAifMet。
目录
起始氨基酸的甲酰化
fMet-tRNAifMet 的生成是一碳化合物转移和利 用的过程之一，反应由转甲酰基酶催化，甲酰基从 N10-甲酰四氢叶酸转移到甲硫氨酸的α-氨基上。 Met-tRNAifMet＋N10-甲酰FH4
甲酰化酶
fMet-tRNAifMet＋FH4 Met-tRNAifMet的Met的α-NH2被甲酰化 该酶特异性强，不能催化Met或Met-tRNAMet
目录
（二）参与肽链延长的 甲硫氨酰-tRNA：
真核、原核相同：Met-tRNAMet
tRNAMet 和 甲 硫 氨 酸 结 合 后 生 成 MettRNAMet，必要时进入核蛋白体，为延长中的 肽链添加甲硫氨酸。
的各碱基之间既无间隔也无交叉。通常从一个正确
起点（AUG）开始，3个一组，一个不漏的读下去
至终止密码。
5’…….A U G G C A G U A C A U …… U A A 3’
Met Ala
Val
His
终止密码
目录
目录
基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生
插入或缺失，可能导致框移突变(frameshift
–tRNA（transfer RNA, 转移RNA）
20种氨基酸(AA)作为原料 20多种酶及众多蛋白因子，如IF、eIF ATP、GTP、无机离子
目录
蛋白质合成的场所（工厂）是核糖体；
运输氨基酸到模板上的是tRNA—适配器；
蛋白质的生物合成习题和参考答案与解析
完美格式整理版第十五章蛋白质生物合成一、填空题：1．三联体密码子共有64 个，其中终止密码子共有 3 个，分别为UAA 、UAG 、UGA 。
2．密码子的基本特点有四个分别为从5′→3′无间断性、简并性、变偶性、通用性。
3．次黄嘌呤具有广泛的配对能力，它可与U 、 C 、 A 三个碱基配对，因此当它出现在反密码子中时，会使反密码子具有最大限度的阅读能力。
4．原核生物核糖体为70 S，其中大亚基为50 S，小亚基为30 S；而真核生物核糖体为80 S，大亚基为60 S，小亚基为40 S。
5．原核起始tRNA，可表示为tRNA f甲硫，而起始氨酰tRNA表示为f Met-tRNA f甲硫；真核生物起始tRNA可表示为tRNA I甲硫，而起始氨酰-tRNA表示为Met-tRNA f甲硫。
6．肽链延伸过程需要进位、转肽、移位三步循环往复，每循环一次肽链延长 1 个氨基酸残基，原核生物中循环的第一步需要EF-Tu 和EF-Ts 延伸因子；第三步需要EF-G 延伸因子。
7．原核生物mRNA分子中在距起始密码子上游约10个核苷酸的地方往往有一段富含嘌呤碱基的序列称为Shine-Dalgrano序列，它可与16S-rRNA 3′－端核苷酸序列互补。
8．氨酰-tRNA的结构通式可表示为：OtRNA－O－C－CH－RNH2，与氨基酸键联的核苷酸是A（腺嘌呤核苷酸）。
9．氨酰-tRNA合成酶对氨基酸和相应tRNA都具有较高专一性，此酶促反应过程中由ATP 水解提供能量。
10．肽链合成的终止阶段，RF1因子和RF2因子能识别终止密码子，以终止肽链延伸，而RF3因子虽不能识别任何终止密码子，但能协助肽链释放。
11．蛋白质合成后加工常见的方式有磷酸化、糖基化、脱甲基化、信号肽切除。
12．真核生物细胞合成多肽的起始氨基酸为甲硫氨酸，起始tRNA为tRNA I甲硫，此tRNA 分子中不含T C 序列。
这是tRNA家庭中十分特殊的。
蛋白质的生物合成
第十五章蛋白质的生物合成一：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、________________部位和________________部位。
4.ORF是指________________，已发现最小的ORF只编码________________个氨基酸。
5.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。
6.SD序列是指原核细胞mRNA的5′-端富含________________碱基的序列，它可以和16SrRNA的3′-端的________________序列互补配对，而帮助起始密码子的识别。
7.含硒半胱氨酸的密码子是________________。
8.原核生物蛋白质合成的起始因子(IF)有________________种，延伸因子(EF)有________________种，终止释放因子(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，真菌有________________种，终止释放因子有________________种。
9.密码子的第2个核苷酸如果是嘧啶核苷酸，那么该密码子所决定氨基酸通常是________________。
蛋白质的生物合成
密码子与反密码子除通过碱基互补结合外， 还具有摆动性，即密码子的第3位碱基与反 密码子的第1位碱基配对不严格，称为摆动 配对。
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
密码子的第3位碱基发生突变时，并不影响tRNA带入 正确的氨基酸。
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码子，称为三联体。 4种碱基一共可以组成64个密码子。 AUG代表甲硫氨酸，在5’ -端时代表启动信
号，称为起始密码子。 UAA、UAG和UGA：称为终止密码子。 代表氨基酸的密码子只有61个。
载脂蛋白B-100的一段mRNA的 密码子序列
（三）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
多核糖体循环
蛋白质的生物合成耗能
AA活化消耗2ATP，肽链延长进 位和转位各消耗1GTP，所以，蛋 白质的生物合成启动以后，每形成 1个肽键，需要消耗4ATP。
合成一条n个肽键组成的多肽链 所需能量为4×n＋1 ATP
蛋白质合成过程小结
以mRNA的5’ 3’方向阅读遗传密码
肽链合成方向N
18SrRNA
蛋白质的生物合成
第十五章蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成：将mRNA分子中由碱基序列组成的遗传信息，通过遗传密码破译的方式转变成为蛋白质中的氨基酸排列顺序，因而称为翻译（translation)。
1、遗传密码1. 遗传密码和密码单位1) 密码子：mRNA中的核苷酸序列与多肽链中氨基酸序列之间的对应关系。
mRNA上每三个连续核苷酸对应一个氨基酸，这三个连续的核苷酸就称为一个密码子，或三联体密码。
2) 遗传密码：密码子的总和。
3) 64个密码子：其中61个代表20种氨基酸，3个代表终止密码子。
4) 遗传密码的破译5) 遗传密码字表起始密码：AUG（编码甲硫氨酸、甲酰甲硫氨酸），少数情况 GUG；终止密码：无义密码子，不编码氨基酸的密码子，它们单个或串联在一起用于多肽链翻译的结束，没有相应的tRNA存在，有UAA、UAG、UGA。
同义密码：编码相同氨基酸的不同密码子。
6) 遗传密码的基本特征方向性：5’到3’，AUG。
遗传密码的连续性：密码子之间没有任何起“标点”作用的空格，阅读是连续的，一次阅读3个核苷酸(碱基)。
遗传密码的不重叠性：在绝大多数生物中，阅读mRNA时是以密码子为单位，不重叠地阅读；但少数噬菌体的的遗传密码是重叠的。
兼并性：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2~4个或多至6个密码子，这种由多个密码子编码同一种氨基酸的现象。
密码的简并性往往表现在密码子的第三位碱基上。
密码的偏爱性：在不同生物中使用同义密码子的频率是不相同的。
意义：减少有害突变，维持物种稳定。
密码的摆动性tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对时，密码子的第一位、第二位碱基配对是严格的，第三位碱基可以有一定变动。
摆动性：tRNA上反密码子的第1位碱基与mRNA密码子的第3位碱基配对时，并不严格遵循碱基配对规律，可以在一定范围内变动的现象，又称变偶性。
密码子的表示法：码子的专一性基本取决于前两位碱基，第三位碱基起的作用有限。
第十五章 蛋白质的生物合成 练习题
第十五章蛋白质的生物合成练习题一、名词解释1．密码子2．翻译3．反密码子4．遗传密码的简并性5．核糖体6．多聚核糖体二、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．翻译的直接模板是_______ ，间接模板是_______。
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，真菌有_____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．蛋白质合成的原料是_____ ，细胞中合成蛋白质的场所是_____ 。
9．反密码子第_____位碱基和密码子第_____位碱基的配对有一定的摆动，称为变偶性。
10．在蛋白质生物合成中mRNA的译读方向是从_____到_____ ，多肽链合成的方向是从_____到_____。
11．在形成氨酰-tRNA时，由氨基酸的_____基与tRNA3´端的_____基形成酯键。
12．某一tRNA的反密码子是GGC，它可识别的密码子为_____和_____。
13．在蛋白质生物合成中，需要起始tRNA，在原核生物中为__ ___ ，在真核生物中为__ ___，作后合成的蛋白质N端不含有甲硫氨酸，是因为___ __。
14．在真核细胞中，mRNA是由_____经_____合成的，它携带着_____。
它是由_____降解成的，大多数真核细胞的mRNA只编码_____。
第15章 蛋白质的生物合成
进 位
成肽 转 位
成肽
成肽是由转肽酶催化形成肽键的过程。
Tu GTP
Tu GDP
5'
AUG
3'
fMet fMet
Tu GTP
5'
AUG
3'
(三) 原核生物翻译终止
当mRNA上的终止密码子出现后，多肽链合成 停止，肽链从肽酰-tRNA中脱落，mRNA、核糖体 等解体，此时翻译过程终止。 终止密码子不被任何氨基酰-tRNA识别，只有 释放因子（RF）能够识别它并进入核糖体的A位。 1. 释放因子可引起转肽酶活性的改变，从而使 肽链从tRNA上脱落。 2. 释放因子可引起核糖体结构的改变，从而使 复合体趋于解体。
解码
反密码子（anti-codon） 反密码子是位于tRNA、可与mRNA的三联体密 码子配对的三个相邻核苷酸。在蛋白质的合成中， 起解读密码、辅助将特异的氨基酸引入合成位点。 tRNA
5'
AUG
反密码子
3'
mRNA
密码子
遗传密码的特点
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。
COORF
5'
UAG
3'
第四节
蛋白质翻译后加工和靶向输送
Posttranslational Modification and Targeting Transfer of Protein
蛋白质翻译后加工
生物化学蛋白质的生物合成
的作用
伴侣素的主要作用—— 为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然 空间构象的微环境。
伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程
（二）蛋白二硫键异构酶 (protein disulfide isomerase, PDI) 在内质网腔活性很高，可在较大区 段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正 确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力 学最稳定的天然构象。
第一步：活化反应 氨基酸 ＋ATP+E → 氨基酰-AMP-E ＋ PPi
第二步：转移反应
氨基酰-AMP-E ＋ tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋ AMP ＋ E
氨基酰-tRNA的表示方法
Ala-tRNAAla
Ser-tRNASer Met-tRNAMet 起始肽链合成的氨基酰-tRNA
真核生物： Met-tRNAiMet
每增加一个氨基酸就按 进位→成肽→转 位 这三步不断重复，直到肽链增长到必要的长 度。
移位反应过程
核糖体循环的反应过程
进 位
转肽 移 位
三、蛋白质多肽链合成的终止和释放
蛋白质多肽链合成的终止过程
• 核糖体沿mRNA链滑动，不断使多肽链延长，
直到终止信号进入A位。
识别：RF识别终止密码，进入核糖体的A位。 水解：RF使转肽酶变为酯酶，多肽链与tRNA之间的 酯 键被水解，多肽链释放。 脱离：模板mRNA、RF以及空载tRNA与核糖体脱离 ，
四、蛋白质合成所需的能量
原核生物
氨基酸活化：2个~P
起始： 延长： 1个 2个 GTP GTP
ATP
终止：
1个
GTP
结论：每合成一个肽键至少消耗4个~P。
蛋白质生物合成的特点
第十五章蛋白质的合成
第⼗五章蛋⽩质的合成第⼗五章蛋⽩质的合成对于终产物为RNA的基因，只要进⾏转录及转录后的处理，就完成了基因表达的全过程。
⽽对于终产物是蛋⽩质的基因，还必须将mRNA翻译成蛋⽩质。
因此，蛋⽩质是基因表达的最终产物（基因表达的最终产物还包括tRNA、rRNA及其他RNA），蛋⽩质的⽣物合成过程实质上也是基因表达的⼀个过程，它包括转录和翻译。
从化学的⾓度讲，蛋⽩质的合成就是20种基酸按照特定地顺序聚合成多肽并按照⼀定的折叠机制折叠成最终的活性构象状态。
那么，我们要问，在⽣物体内是谁直接决定着蛋⽩质合成的氨基酸顺序从⽽最终主宰了它的⾼级结构和功能的呢mRNA。
根据中⼼法则，DNA特定的碱基次序A、T、G、C就象⼀串密码（称为遗传密码），⾸先经过转录作⽤，DNA的A、T、G、C 碱基序列严格按照碱基配对原则被复制成mRNA的A、U、G、C序列，于是mRNA就直接充当了蛋⽩质合成的模板，mRNA的A、U、G、C序列被转变成蛋⽩质的氨基酸序列，这种转变是⼀个质的飞跃，称为翻译，就好象把⼀种语⾔（碱基序列）翻译成另⼀种语⾔（氨基酸序列）。
那么在翻译过程中就有两个关键性地问题：（1）遗传密码（碱基序列）到底是怎样决定氨基酸序列的呢也就是说什么样的碱基序列决定什么样的氨基酸序列呢（2）通过什么样的⽅式或机制实现碱基序列到氨基酸序列的转变因为氨基酸不能与碱基配对，因此⼀个碱基序列显然不能象转录⼀样简单地直接转换成氨基酸序列，⽽必须通过⼀种中间分⼦（⼜称接头分⼦）的媒介作⽤来实现，⽽且这种接头分⼦要能同时识别碱基序列和它所决定的氨基酸序列。
这种接头就是tRNA分⼦。
需要指出的是蛋⽩质的合成是⼀个复杂的过程，包括翻译、翻译后加⼯和定向输送以及正确折叠，⽽且到现在为⽌，其中的许多重要⽅⾯仍在研究之中。
真核⽣物蛋⽩质的合成，需要300多种⽣物⼤分⼦协同⼯作：核糖体RNA及结合蛋⽩、各种酶、各种tRNA、加⼯修饰酶等。
蛋⽩质合成的场所：标记各种，注⼊⼤⿏体内，在不同时间取出肝脏，匀浆，离⼼分离各种亚细胞器，分析放射性蛋⽩的分布，证实蛋⽩质的合成是在核糖体上进⾏的。
第十五章蛋白质的生物合成-PowerPointPres
密码子特点：
简并性、方向性、连续性、通用性。
3
4
二. tRNA 搬运特定氨基酸，辨认mRNA密码子。
（有两个重要结构）
1. 3-CCAOH末端——氨基酸接受臂 2. 5-端反密码环——反密码子
5
氨基酸接受臂
反密码环
6
氨基酸接受臂
CCAOH 3ˊ
O
5ˊ+ HO-C-CH-NH2 R
反密码 子
反密码环
摆动配对
AC G
U
I
U G C U A G UCA
8
三. rRNA
核糖体作为蛋白质合成的场所，由大、小两个亚基构成。
四. 它由多种rRNA和数十种蛋白质组合而成的复合体（又称 核蛋
五. 白体）。
原核生物
50S
5S、 28S
RNA
34种 Pr
70s核糖体
30S
16S RNA
21种 Pr 9
小亚基
核糖体的主要功能部位
mRNA分子中的SD序列： 富含嘌呤碱的序列
原核mRNA
小亚基 16S rRNA
起始密码子
11
第二节 蛋白质生物合成的过程
一. 起始阶段
fMet-tRNAf mRNA 30S小亚基 50S大亚基
GTP
GDP + Pi
IF
70S 起始复合物
12
70 S 复 合 物 的 形 成 过 程
13
7800S 起始复合物
14
二. 肽链延长阶段
(1) 进位
5′
(2) 成肽
(3) 转位
需EF-T参与
3′
需转肽酶作用
需EF-G参与
15
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为三联体密码(triplet coden)。
起始密码(initiation coden): AUG 终止密码(termination coden):
UAA，UAG，UGA
遗 传 密 码 表
3.阅读框架
从 mRNA 5 端起始密码子 AUG 到 3 端终止密
码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列
Tyr
Gly
Ser
Arg
Pro
Thr
Asp
(2) 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、3、
4个或多至6个三联体为其编码。
ACU→ACC
苏 苏
GUA →GUG
缬 缬
CCC→CCU
脯 脯
(3)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。 • 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。
Met-tRNALeabharlann et2.转移核糖核酸的发现
霍利 1922 年出生于美国伊利诺斯州。 1957 年，他从大鼠肝脏分离和鉴定出 各种携带不同氨基酸的 tRNA 。并发现 所有的氨基酸首先要和 ATP结合。形成 有活性的氨基酸后才能与相应的 tRNA 结合。然后，他应有重组实验，将从 酵母提取的并浓缩 500倍的活性的丙氨 酸，与其相应的微量的 tRNA 结合起来 。发现它们的结合能力很高。为了深 入研究 tRNA 在蛋白质合成中的作用， 1963年霍利从 100 磅酵母中提取出 65克 tRNA 。利用各种分离技术，最终得到 了高纯度的酵母丙氨酸 tRNA 。并分析 了全部化学结构。为此， 1968 年，霍 利获得诺贝尔奖。
真核细胞mRNA的结构特点
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
m7G-5´ppp-N-3 ´ p
顺反子
5´ ―帽子”
PolyA 3´ AAAAAAA-OH
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 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。
UAC
肽酰-tRNA
氨酰-tRNA
大亚基
mRNA结 合位点
小亚基
三、tRNA结构和功能
3' O
O C
H C
R
NH2
氨基酸臂 功能：结合氨基酸 DHU环 功能：与核糖 体rRNA结合
TC环 额外环 （可变环）
反密码环
A—C—G
mRNA —U—G—C
反密码子
反密码子：位于tRNA反 密码环，可与mRNA的密 码子碱基配对的三个碱 基
原核生物的多顺反子
5 PPP 3
蛋白质 真核生物的单顺反子
5 mG - PPP
3
蛋白质
非编码序列 核蛋白体结合位点 编码序列 起始密码子 终止密码子
2.mRNA上存在遗传密码
mRNA 分子上从 5 至 3 方向，由 AUG 开 始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个 氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称
功能位点
肽基转移酶催化机理
H H N C C + H2N C C H R tRNA R tRNA O O H N C C H R O H N C C H R tRNA O
肽… …
tRNA
+
肽… …
肽酰-tRNA
氨酰-tRNA
肽酰-tRNA
肽基转移 酶位点
AAC
肽酰基位点 （P位）
氨酰基位点 （A位）
核苷酸三联体决定 氨基酸的对应关系
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：
三种RNA –mRNA（messenger RNA） –rRNA（ribosomal RNA） –tRNA（transfer RNA）
• 20种氨基酸(AA)作为原料
• 酶及众多蛋白因子 如IF、eIF
• ATP、GTP
一、翻译模板mRNA及遗传密码
1. mRNA是遗传信息的携带者
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) mRNA 。 • 真核一个 mRNA 只编码一种蛋白质，为单顺反子 (single cistron) mRNA。
The Process of Protein Biosynthesis
一、 氨基酸的活化 1.氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酸 + tRNA
氨基酰-tRNA合成酶
ATP
氨基酰- tRNA AMP＋PPi
tRNA 与酶结 合模型
tRNA
ATP
氨基酰-tRNA合成酶
氨酰- tRNA合成酶特点
a、专一性：
对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸
都有专一的酶，只作用于 L- 氨基酸，不作用
于D-氨基酸。
对tRNA 具有极高专一性。 b、校对作用：氨酰- tRNA合成酶的水解 部位可以水解错误活化的氨基酸。
氨基酰-tRNA的表示方法：
Ala-tRNAAla
Ser-tRNASer
第15章
蛋白质的生物合成 （翻译）
Protein Biosynthesis，Translation
DNA遗传基因与复制.MPG
转基因杀棉铃虫.MPG
第一节 蛋白质合成体系
一、mRNA和遗传密码
二、t RNA 三、核糖体
四、辅助因子
• 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 。
氨基酸的排列顺序。 原核生物和真核生物mRNA的比较
原核细胞mRNA的结构特点
SD区 顺反子 顺反子 顺反子
5´
AGGAGGU
3´
插入顺序 插入顺序 末端顺序
先导区
特点
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。
H H3 C S C C C COOH H2 H2 NH H C O
二、肽链合成起始
指 mRNA 和起始氨基酰 -tRNA 分别与
核蛋白体结合而形成翻译起始复合物
(translational initiation complex) 。
原核、真核生物各种起始因子的生物功能
起始因子 IF-1 原核 生物 EIF-2 EIF-3 eIF-2 eIF-2B，eIF-3 生物功能 占据A位防止结合其他tRNA 促进起始tRNA与小亚基结合 促进大小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA敏感性 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复合物成分，有解螺旋酶活性，促进mRNA结 合小亚基 结合mRNA，促进mRNA扫描定位起始AUG eIF-4F复合物成分，结合mRNA5＇帽子 eIF-4F复合物成分，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 促进核蛋白体分离成大小亚基
3. 氨 基 酸 的 活 化 过 程
ATP +
氨 基 第一步 PPi 酸 的 E-AMP 活 氨酰腺苷酸 化
第二步
E
氨基酸
AA
E
AA
AA
E
tRNA
AA
E
tRNA AA
AMP
E
tRNA
E
3-氨酰-tRNA
4.起始肽链合成的氨基酰-tRNA
真核生物：
Met Met-tRNAi (initiator-tRNA)
原核生物： fMet-tRNAifMet (N-formyl methionine)
(原核生物GUG UUC也可作为起始密码）
真核细胞： tRNA携带的是甲硫氨酸（Met） 。
表示：tRNAiMet
H H3C S C C C COOH H2 H2 NH2
原核细胞：tRNA携带的是甲酰甲硫氨酸（fMet）。 表示：tRNAfMet
编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架 (open reading frame, ORF)。
4.遗传密码的特点
(1)连续性(commaless)
编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密 码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。
• 基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱 基发生插入或缺失，可能导致框移突 变(frameshift mutation)。
(2) 氨酰基 -tRNA 结合的部位（ aminoacyltRNA site ，A位），是氨酰基 -tRNA结合的部位， 主要在50S大亚基中；
(3) 脱氨酰基 tRNA 释放的部位（ exit site
， E 位）。每个部位正好含有 mRNA 的一个密码子
。
原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:
tRNA的三级结构示意图
密码子与反密码子的配对方式
（1）反向配对 mRNA: 5 ’—G—C—A——3 ’
t RNA ： 3’ —C—G—I—— 5’
密 码 子 与 反 密 码 子 的 配 对 关 系
3 5
tRNA
反密码子
5
mRNA
AU C 1 2 3
密码子