第6章蛋白质翻译-
分子生物学-蛋白质的翻译课件
详细描述
核糖体通过识别mRNA上的起始密码子与mRNA结合，形成 翻译起始复合物。这个过程需要消耗能量，以确保核糖体正 确地定位在起始密码子上。
起始复合物的形成
总结词
起始复合物的形成是翻译过程的重要步骤，它涉及到多个蛋白质和RNA分子的相互作 用。
详细描述
起始复合物的形成涉及多个步骤。首先，核糖体与mRNA结合后，需要招募翻译起始 因子，如IF3和IF2。这些因子帮助核糖体正确地定位在起始密码子上，并确保翻译的准 确性。随后，氨酰-tRNA结合到核糖体的A位点上，准备开始多肽链的合成。至此，起
肽链的延长
01
02
03
肽键的形成
氨基酸在加入到肽链中后， 通过肽键的形成相互连接， 形成多肽链。
转肽酶的作用
转肽酶在肽键形成过程中 起催化作用，促进氨基酸 之间的连接。
核糖体的移动
随着肽链的延长，核糖体 沿着mRNA移动，确保下 一个密码子被正确识别和 翻译。
终止密码子的识别
终止密码子的种类
终止密码子有UAA、UAG和UGA三种，它们作为翻译终止的信号 被核糖体识别。
翻译的起始
02
起始密码子
总结词
起始密码子是mRNA上的一个特定 序列，用于标记蛋白质合成的起始位 置。
详细描述
起始密码子是mRNA上的三个连续的 核苷酸，通常为AUG。它不仅标记了 翻译开始的位点，还决定了从这里开 始合成多肽链的方向。
核糖体与mRNA的结合
总结词
核糖体是负责蛋白质合成的细胞器，它通过与mRNA的结合 开始翻译过程。
无意义校正是指当mRNA上的终止密码子提前出现时，核 糖体会提前终止多肽链的合成。这种机制有助于减少多肽 链的错误合成。
蛋白质的翻译-PPT课件
酸
氨酰腺苷酸
的
活
化
AMP
第二步
E
AA
E
tRNA
AA
AA
E
AA
E
tRNA
3-氨酰-tRNA
tRNA
E
+H2N-CH-COO-tRNA CH2 CH2 S
转甲酰酶
COO-
N10-甲酰FH4
FH4
CHO-HN-CH-COO-tRNA CH2 CH2 S COO-
Met-tRNAffMet
fMet-tRNAffMet
氨基酸活化 肽链的起始、延长和终止 肽链的折叠和加工
阶段 原核
真核
IF-1 IF-2 IF-3
起始
eIF-1A,eIF-3 eIF-2 eIF-4A eIF-4B eIF-4E eIF-4G eIF-5B
延长 终止
EF-Tu,EF-Ts
EF-G
EF1-α,EF1-βγ
EF-2 RF1
RF2
RF3
原核生物的核糖体
原核生物核糖体结构示意图
核糖体结构模型及原核与 真核细胞核糖体大小亚基比较
不同核糖体的亚基组成
细胞类型 核糖体类型 亚基
原核细胞及真核细胞 叶绿体、线粒体
真核细胞
rRNA
蛋白质
2.核糖体的功能
2.核糖体的功能
原核细胞70S核糖体的A位、P位 及mRNA结合部位示意图
3.核糖体循环
这就是翻译！
一、模板与遗传密码
（一） 遗传密码
遗传密码的几个重要特性
连续性 简并性 通用性 摆动性
摆 动 理 论
（二）开放阅读框（ORF)
真核细胞几乎只有一个ORF，原核细胞经常有2个或多个 ORF
(精选)蛋白质的翻译-转运降解
1
第五节 蛋白质转运机制
1、翻译－转运同步机制：分泌蛋白 ➢ 信号肽假说简图 ➢ 分泌蛋白质的合成和胞吐作用 2、翻译后转运机制：线粒体与叶绿体蛋白 ➢ 蛋白质向线粒体的定位机制 ➢ 蛋白质向叶绿体的定位机制 3、核定位蛋白质的转运机制
2
蛋白质N端信号肽的特点
1.完整的信号肽是保证蛋白质运转的必要条件；
E1-SH ATP
PPi
21
泛肽化酶(ubiquitination enzyme）
—蛋白酶体（proteasome）结构示意图
19S Regulatiry Subunit
UbqConjugate
148Å
113Å
20S Proteasome
Unfolding Cleavage
26S proteasome
第五节 蛋白质转运机制
几类主要蛋白质的运转机制
蛋白质性质 分泌蛋白
细胞器发育
膜的形成
运转机制 蛋白质在结合核糖体上合成， 以翻译－运转同步机制运输 蛋白质在游离核糖体上合成， 以翻译后运转机制运输 以上两种机制兼有
主要类别 免疫球蛋白、激素、水 解酶 核、叶绿体、线粒体等 细胞器中的蛋白质 质膜、内质网、类囊体 中的蛋白质
泛肽由多基因族编码， 不同生物Ub基因的数目和 种类有较大差异。
Gly76 Gly75 Arg74
Lys29
Lys49 Tyr49
Met1 Lys63
20
与泛肽活化有关的酶
泛肽活化酶(E1)：催化Ub
C-Amino Hydrolase
Target Protein
的C-末端与酶分子中巯基 结合
泛肽载体蛋白(E2)：作泛 肽的中间载体
2.细胞膜表面水解酶系统； 3. Caspase蛋白酶家族； 4.高度保守的泛素-蛋白水解酶复合体通路（ubiquitinproteasome pathway,UPP） ； 5.特殊细胞器的水解系统，如线粒体内La蛋白酶、高尔基体内 Keｘ2水解酶、叶绿体内ClpAP等.
蛋白质翻译总结
氨基酸的活化a.起始信号（AUG-甲硫氨酸密码子）和缬氨酸（GUG）极少出现i.真核生物起始氨基酸—甲硫氨酸，原核生物-甲酰甲硫氨酸ii.SD序列：存在于原核生物起始密码子AUG上游7~12个核苷酸处的一种4~7个核苷酸的保守片段，与16srRNA3’端反向互补。
功能将mRNA的AUG起始密码子置于核糖体的适当位置以便起始翻译作用。
1)原核生物的SD序列：原核mRNA起始密码子上一段可与核糖体结合的序列。
30s小亚基首先与翻译因子IF-1（与30s结合）和IF-3（稳定小亚基，帮助其与mRNA结合位点的识别）结合，通过SD序列与mRNA模板相结合。
iii.真核生物依赖于结合5'帽，核糖体小亚基沿mRNA5'端帽子结构扫描到RBSiv.在IF2起始因子和GTP的帮助下，fMet-tRNA进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA密码子配对。
v.小亚基复合物与50s大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子vi.翻译的起始b.后续氨基酸与核糖体的集合：第二个氨酰-tRNA与EF-Tu.GTP形成复合物，进入核糖体的A位，水解产生GDP并在EF-Ts的作用下释放GDP并使EF-Tu结合另一分子GTP形成新的循环。
i.肽键的生成：AA-tRNA占据A位，fMet-tRNA占据P位，在肽基转移酶的催化下，A位上的AA-tRNA转移到P位，P位上的起始tRNA转移至E位，与fMet-tRNA上的氨基酸生产肽键。
起始RNA随后离开。
ii.移位：核糖体通过EF-G介导的GTP水解所提供的能量向mRNA模板3'末端移动一个密码子，二肽基-tRNA完全进入P位点iii.肽链的延申c.当终止密码子UAA,UAG，UGA出现在核糖体的A位时，没有相应的AA-tRNA能与其结合，而释放因子能识别密码子并与之结合，水解P位上的多肽链与tRNA之间的二酯键，然后新生的肽链释放，核糖体大小亚基解体i.肽链的终止d.N端fMet或Met的切除i.二硫键的形成ii.特定氨基酸的修饰iii.新生肽段非功能片段的切除iv.蛋白质前体的加工e.无义突变：DNA序列中任何导致编码氨基酸的三联密码子突变转变为终止密码子UAA,UGA,UAG中的突变，使得蛋白质合成提前终止，合成无功能或无意义的多肽。
蛋白质翻译
A A U C U A U U A G A U A U C
tRNA离开，再去转运新的氨基酸
亮氨酸
天门冬 酰氨
异亮氨酸
C U A U A G U U A G A U A U C
亮氨酸
天门 冬氨酸
异亮氨酸
A U G C U A U U A G A U A U C
以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质
遗传信息的翻译
核酸的语言
蛋白质的语言
遗传密码
密码子 密码子 密码子
U U A G A U A U C
mRNA（模板）
tRNA的三叶草结构
亮氨酸
A A U U U A G A
mRNA
密码子
遗传信息的翻译
场所： 翻译者： 模板： 条件
原料：
能量： 结果：
mRNA 与核糖体结合
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
核糖体
U U A G A U A U C
边解旋边转录
表达遗传信息，使生物表现出各种性状
tRNA 上的碱基与 mRNA上的密码子互补配对 .
亮氨酸
A A U U U A G A U A U C
核糖体随着 mRNA滑动.
另一个tRNA上的碱基与mRNA上的 密码子互补配对.
亮氨酸
天门冬 酰氨
A A U C U A U U A G A U A U C
两个氨基酸分子脱水缩合
亮氨酸
天门冬 酰氨
天门冬 酰氨
亮氨酸
异亮氨酸
U A G U U A G A U A U C
遗传信息的翻译
场所： 翻译者： 细胞质的核糖体上 转运RNA ( tRNA ) 模板： mRNA 条件
分子生物学完整—蛋白质翻译ppt课件
②准备各种负载tRNA，如Thr、Phe或Lys的tRNA混合物，并将 其中的一种氨基酸（如Phe）用放射性元素标记。
③将密码子、负载tRNA及核糖体一起放入硝酸纤维滤膜。游离 的密码子和负载tRNA会被洗脱而通过滤膜，核糖体无法通过 滤膜。但与密码子对应的tRNA能与密码子一起与核糖体结合 而留在滤膜上。
• TψC臂：常由5bp的茎和 7nt的环组成。负责核糖体 的识别。
• 反密码子臂：常由5bp的 茎和7nt的环组成。
• D臂：含有二氢尿嘧啶。 茎的长度常为4bp。
• 额外臂：4-21nt不等。
34
tRNA上碱基的修饰 完整最新ppt
tRNA的稀有碱基非常丰 富，约有70余种。每个 tRNA分子至少有2个稀有 碱基，最多有19个。
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7
4.1.1 三联子密码及其破译
• 遗传密码的破译是多位科学家经过一系列 的数学推理和试验研究，于1966年解决。
• 基因密码的破译先后经历了二十世纪五十 年代的数学推理阶段和1961-1965年的实 验研究阶段。
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8
•719.542年.物2理.学1家G遗amov传首先密对遗码传密的码进推行探测讨，提 出不可能是一个碱基或两个碱基决定一个氨基酸
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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26
• 密码子与反密码子的相互作用。
tRNA的反密码子在核糖体内是通过碱基的反向配对与 mRNA上的密码子相互作用的。
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27
摆动假说（wobble hypothesis)
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。
第六章__蛋白质的合成――翻译
1、大小:75～95个核苷酸组成的小分子RNA 2、结构：虽然不同来源的tRNA各自的序列 不同，但有很多共同特征： （1）碱基成分相近，含有稀有碱基，且很稳 定。
这些稀有（或特殊）碱基是多核苷酸链的正常碱基 在转录后由酶的修饰作用形成的，例如假尿嘧啶 （ψU）就是尿苷经异构化作用使尿嘧啶与核糖结 合的位置从环1位的N转移到环5位的C而形成的； 双氢尿嘧啶是尿苷经酶的作用使5位和6位之间的C 双键减为单键而而形成的。
A 或 Ala
R 或 Arg N 或 Asn D 或 Asp C 或 Cys Q 或 Gln E 或 Glu G 或 Gly H 或 His I 或 Ile L 或 Leu K 或 Lys M 或 Met F 或 Phe P 或 Pro S 或 Ser T 或 Thr W 或 Trp Y 或 Tyr V 或 Val
三、氨基酸与tRNA的连接
1、氨基酰tRNA的合成 氨基酸通过高能酰基连接到tRNA 3′端的腺 苷酸上使tRNA负载，连接了氨基酸的tRNA 分子称为负载的（charged）tRNA，未连接 氨基酸的tRNA分子称为空载的（uncharged） tRNA。 负载过程需要氨基酸的羧基与tRNA受体臂 末端突出的腺苷酸的2′或3′羟基形成酰基。
二、tRNA的结构与功能
tRNA是密码子和氨基酸之间的转配器。蛋 白质合成的核心是将核苷酸序列的信息 （以密码子的形式）翻译成氨基酸，这是 由tRNA分子完成的，它担当密码子及其所 指定的氨基酸直接的转配器。tRNA分子有 多种，但每一种仅与一个特定的氨基酸结 合并识别mRNA的一个或几个特定的密码子 （多数tRNA识别一个以上密码子）。
受体臂：结合氨基酸的位点而得名，由5′和 3′端的碱基配对而成，3′端的5′-CCA-3′序列 伸出双链外； ψU环：因特殊碱基ψU（假尿嘧啶）的存在 而得名； D环：因双氢尿嘧啶的存在而得名； 反密码子环：包含反密码子，即一个通过 碱基配对识别mRNA的密码子的三核苷酸解 码单位。反密码子的两端由5′端的尿嘧啶和 3′端的嘌呤界定； 可变环：位于反密码子环和ψU环之间，从 3～12bp不等。
分子生物学 第六章
摆动性
• 反密码子与密码子之间的配对并不完全遵照 碱基互补规律，称为摆动配对。
二、tRNA
（一）结构特点 1.二级结构：三叶草结构
四环： 二氢尿嘧啶环 反密码子环 额外环 胸腺嘧啶假尿嘧啶胞嘧啶环 一臂： 氨基酸接受臂
2.三级结构——“倒L型”
（二）起始tRNA
密码子 氨基酸 表示方法
（二）延伸
1.进位 • 氨酰-tRNA 按照mRNA 分子的编码 信息进入并 结合到核糖 体A位。
（二）延伸
2.成肽
• 转肽酶催化 肽酰-tRNA 上的肽酰基 转移到A位 氨酰-tRNA 上的氨基酸 α-氨基上。
（二）延伸
3.转位
• 转位酶催化核 糖体沿mRNA 的3‘方向移动 一个密码子的 距离，使 mRNA上的下 一个密码子进 入A位，肽酰tRNA由A位移 入P位。
三、修饰
（一）磷酸化 是指在蛋白激酶的催化作用下，ATP的γ-磷酸 基被转移到蛋白质特定位点上的过程。 通常蛋白质的丝氨酸、苏氨酸和在糖基转移酶的作用下，蛋白质的特定 氨基酸残基被共价连接上寡糖链的过程。 • 糖链与氨基酸的连接主要有O型连接和N型 连接两种方式。
终止密码子： 琥珀石（UAG） 赭石（UAA) 卵白石(UGA)
起始密码子： AUG（甲硫氨酸）
2.特性
(1)完整性：有始有终 (2)方向性：5’到3’ (3)连续性：不中断、无重叠 (4)简并性：多对一 (5)统一性：万物统一 (6)摆动性：：3’位可变 (7)偏爱性：使用频率各异
简并性
• 一种氨基酸具有 两个或两个以上 的密码子为其编 码，这一特性称 为遗传密码的简 并性。
一、mRNA （一）结构特点
原核 生物
真核 生物
第六章 蛋白质翻译
1、 核糖体的结构 、 （1） Prok E.coli ） 小亚基 16SRNA 21种proteins S1-------S21 种 大亚基 23SRNA 5SRNA 34种proteins L1---- L34 种 Euk 大亚基 28SRNA 5SRNA 5.8SRNA 49种protein 种 小亚基 18SRNA 33种proteins 种
通用性
摇摆性始复合物，完成翻译的起始、 多种翻译因子组成翻译起始复合物，完成翻译的起始、 延伸和终止， 延伸和终止，并且保证其准确性
第一节 基本元件
一、 tRNA
最小的 RNA，4S，70 ~ 80个base ， ， 个 1、 tRNA的高级结构 、 的高级结构 1964 Holly. R. 鉴定出 tRNA的二级结构为三叶草形 的二级结构为三叶草形
• 前导序列 AUG之前的 5’ 端非编码区（5’UTR－untranslated region 之前的 － • 尾巴 终止密码子之后，不翻译的 3’ 端 终止密码子之后，
1、 原核生物 、 原核生物mRNA的特征 的特征 （1） 大部分为多顺反子 ） spacer: 各顺反子之间（基因之间）的非编码区 各顺反子之间（基因之间） 长度变化很大 因此，多顺反子的 翻译有两种情况： 因此，多顺反子的mRNA翻译有两种情况： 翻译有两种情况 a、spacer较长时，下一个基因的产物合成起始是独立的 、 较长时， 较长时 b、spacer长度较短时 两个顺反子使用相同的核糖体或小 、 长度较短时, 长度较短时 亚基 所以-----Prok中多顺反子 中多顺反子mRNA中各基因的产物数量不一定相等 所以 中多顺反子 中各基因的产物数量不一定相等
携带AA相同而反密码子不同的一组 携带 相同而反密码子不同的一组tRNA 相同而反密码子不同的一组 • 不同的反密码子识别 的同义密码 不同的反密码子识别AA的同义密码 • 结构上能被 结构上能被AA– tRNA合成酶识别的共性 合成酶识别的共性
大二生物化学与分子生物学系蛋白质翻译
IF-2 促进fMet-tRNAfMet与小亚基结合
IF-3 促进大、小亚基分离；提高P位对结合fMettRNAfMet的敏感性
EF-Tu 促进氨基酰-tRNA进入A位，结合并分解GTP
EF-Ts EF-Tu的调节亚基
EF-G
RF-1 RF-2 RF-3
有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位移至 P位；促进tRNA卸载与释放
64 起始密码:
AUG 终止密码: UAA、UAG、 UGA
传密码的特点：
➢ 方向性（directional） ➢ 连续性（ non-punctuated） ➢ 简并性（ degeneracy） ➢ 摆动性（ wobble） ➢ 通用性（ universal）
遗传密码的特点
• 方向性
●连续性(commaless) 各个三联体密码连续阅读，密码子间既
从核糖体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性， 必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的 功能蛋白。
主要包括
• 多肽链折叠为天然的三维结构 • 肽链一级结构的修饰 • 高级结构修饰
一、新生肽链折叠需要分子伴侣
细胞中大多数天然蛋白质折叠并不是自发完成的，其折叠过 程需要其他酶或蛋白质的辅助，这些辅助性蛋白质可以指导新 生肽链按特定方式正确折叠，它们被称为分子伴侣 （molecular chaperone）。
释放因子的功能 一是识别终止密码 二是诱导转肽酶改变为酯酶活性
• 多聚核糖体（polyribosome或polysome）：多个核糖体结合 在1条mRNA链上所形成的聚合物。多聚核糖体的形成可以使 肽链合成高速度、高效率进行。
多聚核糖体
第四节
蛋白质合成后的加工和靶向输送
分子遗传学第6章蛋白质翻译课件
2 调控基因表达
可通过启动子的甲基化、染色质构象转变等方式来调控基因表达。
3 调控翻译后蛋白质质量
可通过修饰蛋白翻译后的产物来调控蛋白质质量。
蛋白质质量控制和修饰
蛋白质修饰
• 磷酸化、去磷酸化、甲 基化等方式进行修饰。
蛋白质定位
• 蛋白质在细胞中的位置 对其发挥的作用有重要 影响。
蛋白质合成的三个阶段
转录
将DNA信息转录成RNA信息。
起始
组装核糖体，选定起始密码子，准备开始翻译。
延伸
核糖体沿着mRNA不断向前移动，依次加入氨基酸。
终止
核糖体到达停止密码子，释放成品蛋白质，代表蛋 白质的mRNA分子被降解。
蛋白质翻译的激活和起始
1
激活
氨基酸先与tRNA结合起来形成tRNA氨基
蛋白质降解
• 蛋白质的降解是细胞调 节蛋白样态重要的一环。
蛋白质翻译的应用与前景
应用领域 医学 工业 食品安全
举例 药物研发、生物诊断、基因治疗 大分子材料、生物质燃料、生物农药 检测食品中的添加物和有害成分
分子遗传学第6章蛋白质 翻译课件
蛋白质是生命活动的重要分子，有机体中几乎所有的结构和功能均由蛋白质 实现。蛋白质的合成过程叫做蛋白质翻译，这是一项非常重要的生命活动。
核糖体的结构和功能
结构
核糖体是由多个蛋白质和核酸组成的复合体。
功能
核糖体能够将mRNA上的信息翻译成相应的氨基酸序列。在蛋白质翻译过程中扮演着重要角 色。
起始
2
酸复合物，然后再用高能化合物将氨基 酸与tRNA连接起来。
在蛋白质翻译中，起始密码子是AUG，
对应氨基酸甲硫氨酰。在核糖体寻找起
蛋白质翻译过程
蛋白质翻译过程蛋白质翻译是指将DNA或mRNA的基因信息转化为相应蛋白质的过程。
这个过程发生在细胞内，通过核糖体机构完成。
在转录过程中，RNA聚合酶将DNA中的基因编码信息转录为mRNA，而在翻译过程中，mRNA则被转化为蛋白质。
蛋白质翻译可以分为三个主要阶段：启动、延伸和终止。
在启动阶段，mRNA与小核仁RNA（rRNA）和特异RNA结合，形成起始复合物。
这个复合物落在大核仁亚基上，并与甲基鳞状核蛋白结合。
然后，小核仁rRNA识别起始密码子AUG，并与tRNA结合，tRNA引入到启动位点。
在延伸阶段，mRNA被移动到核糖体的P位点。
当mRNA位于P位点时，一个由天冬氨酸和tRNA构成的复合物（称为知名的接近复合物）被引入到A位点，使其氨基酸与P位点的蛋白链结合。
然后，mRNA移动到E位点，tRNA被释放出来，将蛋白链拓展到下一个氨基酸。
在终止阶段，一个停止密码子（例如UAA、UAG或UGA）到达A位点。
这些停止密码子不与tRNA匹配，而是由特异蛋白释放因子识别。
释放因子与核糖体结合，并导致酶催化蛋白链的断裂。
随后，核糖体和mRNA分离，蛋白链从核糖体上释放出来。
蛋白质翻译在生物体内起着至关重要的作用。
蛋白质是生命过程中的关键参与者，具有多种功能，例如结构支持、催化化学反应和信号传导。
通过翻译蛋白质，细胞可以利用基因信息来合成所需的特定蛋白质，以维持生物体正常的生命活动。
需要注意的是，蛋白质翻译过程中可能存在错误或变异。
这些错误或变异可能导致异常蛋白质的合成，从而可能对生物体产生不良影响。
此外，蛋白质翻译还受到许多调控因子的影响，例如转录因子、RNA剪接和表观遗传修饰等。
这些调控因素可以影响翻译速率和选择性，从而在细胞内实现差异化表达和生物调控。
总之，蛋白质翻译是一系列复杂的生物化学过程，将基因信息转化为蛋白质。
通过蛋白质翻译，细胞可以合成所需要的功能性蛋白质，以维持正常的生命活动。
这个过程受到多种调控因子的影响，可能会导致错误或变异。
蛋白质的翻译名词解释是什么
蛋白质的翻译名词解释是什么蛋白质是生命中至关重要的大分子有机化合物，也被称为蛋白质质量可变区域，蛋白质的翻译名词解释指的是将基因编码的信息转化为蛋白质的过程。
1. 蛋白质的重要性蛋白质在生命活动中扮演着重要的角色，包括参与维持细胞结构、运输物质、催化化学反应、传递信号等功能。
蛋白质的种类多样，形态也各异，由氨基酸组成，具有极高的结构多样性和功能多样性。
2. 基因与蛋白质基因是生命的基本单位，在细胞核中携带着遗传信息。
基因包含了DNA序列，通过蛋白质的翻译过程将这些信息转换为具体的蛋白质。
3. DNA到RNA的转录在蛋白质的翻译过程中，首先发生的是基因的转录，即DNA的信息转录为RNA。
在细胞核中，RNA聚合酶酶与DNA结合，根据DNA序列合成RNA分子。
这个过程称为转录，生成的RNA被称为信使RNA（mRNA）。
4. mRNA的剪接在转录过程完成后，产生的mRNA分子常常需要通过剪接过程进一步加工。
在剪接过程中，mRNA分子的某些部分被剪除，剩下的部分重新连接。
这种剪接现象使同一个基因可以编码出多种不同的蛋白质，增加了基因的表达多样性。
5. mRNA的转运和翻译刚合成出来的mRNA分子会从细胞核移动到细胞质中，这个过程称为mRNA 的转运。
在细胞质中，mRNA与核糖体相结合，开始蛋白质的翻译。
翻译过程是将RNA的信息转化为蛋白质序列的过程。
6. 转运的氨基酸和蛋白质的合成在翻译过程中，mRNA上的信息会被读取，根据RNA的密码子与转运RNA （tRNA）上的氨基酸配对。
随着mRNA的运动，新的氨基酸被连接到蛋白质的链上，形成特定的氨基酸序列。
这种蛋白质的合成被称为多肽链延伸。
7. 翻译的终止当合成蛋白质的链达到“终止密码子”时，翻译过程会停止。
在这个过程中，释放因子与终止密码子结合，使蛋白质链从核糖体上释放。
8. 蛋白质的修饰和折叠翻译完成的蛋白质并不一定是最终活性的形式，在细胞中通常会发生一系列修饰和折叠的过程。
蛋白质合成与翻译的实验探究
蛋白质合成与翻译的实验探究蛋白质是构成生物体的基本组成部分之一，其合成与翻译过程一直是生物学研究的热点之一。
本文将探讨蛋白质合成与翻译的实验方法及其重要性。
一、蛋白质合成的实验方法蛋白质合成实验主要通过体外翻译和体内翻译两种方法进行。
体外翻译是在离体条件下进行的，可以通过添加适当的底物和酶来合成蛋白质。
体内翻译则是在活体细胞内进行的，通过转染外源性DNA或RNA来实现蛋白质的合成。
在体外翻译实验中，最常用的方法是利用细胞提取物作为反应体系。
首先，将细胞破碎并离心，得到细胞提取物。
然后，将所需的mRNA加入反应体系中，通过添加适当的酶和底物，使蛋白质合成反应发生。
最后，通过SDS-PAGE和Western blot等方法对合成的蛋白质进行分析和检测。
在体内翻译实验中，常用的方法是利用细胞转染技术。
通过将外源性DNA或RNA导入细胞内，使其在细胞内进行蛋白质合成。
这种方法可以用来研究蛋白质的功能和调控机制。
例如，科学家可以通过转染外源性基因来研究某个蛋白质在细胞中的定位和相互作用。
二、蛋白质合成与翻译的重要性蛋白质合成与翻译是生物体内最基本的生化过程之一，对于维持细胞功能和生命活动至关重要。
通过实验探究蛋白质合成与翻译的机制，可以深入了解蛋白质的合成过程以及其在细胞中的功能和调控。
首先，蛋白质合成与翻译的实验研究可以揭示蛋白质合成的机制。
通过研究蛋白质合成的各个环节，可以了解mRNA的翻译、核糖体的组装和蛋白质的折叠等过程。
这对于深入理解细胞的生物学过程具有重要意义。
其次，蛋白质合成与翻译的实验研究可以帮助解析蛋白质的功能和调控机制。
蛋白质是细胞的工作马，参与调控细胞的各种生命活动。
通过实验探究蛋白质的合成和翻译过程，可以揭示蛋白质的功能和相互作用。
这对于研究疾病的发生机制和开发新药具有重要意义。
最后，蛋白质合成与翻译的实验研究对于生物技术的发展也具有重要影响。
蛋白质合成与翻译是基因工程和蛋白质工程的基础，通过实验研究可以提高蛋白质的产量和纯度，并开发出更多的蛋白质表达系统。
5蛋白质的翻译
proteins，r-proteins)组成，rRNA 组成总分子量的 60％～65％。核糖体的相对大小常常用 沉降系数单位来表示。大肠杆菌的核糖体称为 70S 核糖体，其中的小亚基称为 30S 核糖体， 大亚基称为 50S 核糖体（图 5-8） 。小亚基包含 21 种不同的蛋白质(被称为 S1 一 S21)和 16SrRNA。大亚基由 33 种蛋白质(被命名为 L1～L33)和 23S 及 5SrRNAs 组成(图 5-9)。真核 核糖体称为 80S 核糖体，其中 40S 小亚基包含 33 种蛋白质和 18SrRNA，而 60S 大亚基包含 50 种蛋白质(图 5-9)和 3 种 rRNA （28S， 5.8S 和 5S） 。 真核 5.8SrRNA 与细菌 23SrRNA 的 5SrRNAs 部分同源（表 5.1） 。古细菌核糖体类似于细菌核糖体，但有些包含与真核相同的特别亚基。
组织上，原核生物与真核生物有重要的差别（图 5.1、图 5.2 和图 5.3） 。原核生物的 mRNA 的第一个密码子 AUG 上游的一个重要特征就是 Shine-Dalgarno 序列，而真核生物 mRNA 除
第一个密码子 AUG 的上游是核糖体小亚基扫描 AUG 的信号序列（CCACC）外, 5’端非翻译区 上游为帽子结构, 3’端非翻译区内有多聚腺苷化的信号 AAUAAA 以及其下游的多聚 A 尾巴。 mRNA 是由 DNA 的模板链转录而来， 其序列与编码链相同与模板链互补。 mRNA 的 5’ →3 ’ 三联体密码子序列与蛋白质 N 端到 C 端的氨基酸序列线形相关。原核生物 mRNA 的转录和翻 译发生在时间与空间上具有相对的同一性，其 mRNA 通常不稳定，在合成后的几分钟内翻译 成蛋白质。 真核 mRNA 的合成与成熟都在核内， 成熟的 mRNA 被运往胞质, 作为模板翻译蛋白 质 ， 其 稳 定 性 相 对 较 高 ， 达 几 小 时 。
蛋白质的翻译课件
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3．tRNA的种类 ➢ 起始tRNAi和延伸tRNAe 原核生物：fMet-tRNAifMet；真核生物：Met-tRNAiMet 原核Met残基被N-甲酰化的形式，由转甲酰基酶催化。 ➢ 同工tRNA 均专一于相同的氨酰-tRNA合成酶 ➢ 校正tRNA 抑制无义突变和错义突变
ATP +
氨基酸
第ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ步
PPi
氨
基
E-AMP
酸
氨酰腺苷酸
的
活
化
AMP
第二步
E
3-氨酰-tRNA
AA
E
AA
E
tRNA
AA tRNA
AA
E
AA
E
tRNA
E
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+H2N-CH-COO-tRNA CH2 CH2 S
2.核糖体的功能
原核细胞70S核糖体的A位、P位 及mRNA结合部位示意图
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3.核糖体循环
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36 proteins
原核生物的核糖体
原核生物核糖体结构示意图
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二、tRNA转运活化的氨基酸至mRNA 模板
tRNA有两个关键部位：AA结合位点 mRNA结合位点
对于20种AA来说每一种至少有一种tRNA来负 责转运，细胞中有50个以上的不同的tRNA。
tRNA的三叶草型的二维结构
各种tRNA中22个碱基是恒定的
5’端和3’端配对（常为7bp）形成茎区，称为受体臂
2. 简并性（degeneracy）
同一种氨基酸具有两种或更多个密码子的现象，称为密 码子的简并性。 对应于同一种氨基酸的不同的密码子，称为同义密码子 （synonymous codon）。除Trp、Met外，其余氨基酸 均有2~4个最多达6个密码子。同义密码子之间，前两个 碱基均相同，只是第三个碱基不同。若头两个碱基发生 点突变，可译出不同氨基酸，而第三个碱基的突变，不 会影响氨基酸的翻译。
大亚基：具有 A位（acceptor site） 转肽酶
小亚基
5'?
3'
P 位 A位
大亚基
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)
目录
第四节 翻译的过程
一、氨酰-tRNA复合物的形成
二、翻译的起始
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 plex)。
搬运工具
OH
基因
tRNA
mRNA
rRNA
原料
装配场所
模板
产物
第三节 蛋白质生物合成的分子基础
一、mRNA是合成的模板 二、tRNA转运活化的氨基酸至mRNA模板 三、核糖体是蛋白质合成的部位
一、翻译模板mRNA是蛋白质合成的模板
• 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反 子(cistron)。
1、结构
70S：椭圆球体；
30S：形似动物胚胎，沿长轴方向有凹进的颈部；可分为 头部和躯干；
50S：外形很象一把特殊的椅子，三边有突起，中间凹下 去的部位有很大的空穴；
当30S和50S亚基互相结合成70S核糖体时，30S亚基呈 伸展状与50S亚基结合：腹面与50S亚基的空穴相拥， 头部与50S亚基中含蛋白质较多的一侧相结合；两亚基 结合面上留有相当大的空隙，多肽链的聚合在此发生。
第六章
蛋白质的生物合成 （翻译）
Protein Biosynthesis，Translation
第一节 遗传密码 第二节 合成概述 第三节 合成的分子基础 第四节 翻译的过程 第五节 蛋白质合成的调节 第六节 蛋白质的合成后加工和运输
第一节 遗传密码
密码子（codon）：代表一个氨基酸或蛋白合成、 终止信号的核苷酸三联体。 遗传密码（genetic code）：DNA或RNA中核 苷酸三联体与蛋白质氨基酸之间的对应关系。
在tRNA的三维结构中D环和TψC环形 成了L型 的转角。 短臂：结合氨基酸，接受臂 长 臂 ： 突 出 了 反 密 码 子 ， 反 密 码 子 臂 。
tRNA tertiary structure
tRNA的三级结构示意图
三、核糖体是蛋白质合成的部位
（一）核蛋白体是多肽链合成的装置
目录
不同细胞核蛋白体的组成
目录
3. 摆动性（wobble）或变偶性
反密码子和密码子配对时，有时会出现不遵从碱基 配对规律的情况，称为遗传密码的摆动现象。
这一现象常见于反密码子的第一位碱基与密码子的 第三位碱基之间。
摆动配对
U
目录
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
氨基酰-AMP-E ＋
tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋
AMP ＋ E
目录
tRNA与 酶结合的 模型
tRNA
ATP
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有 高度特异性。 氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreading activity) 。
氨基酰-tRNA的表示方法： Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet
U, C, A A, G U, C U G
4. 通用性（universal） 不同种属的生物都使用同一套遗传密码。但近年发现线 粒体和叶绿体使用的遗传密码 稍有差别。
如线粒体、叶绿体以AUG、AUU、AUA 为起始密码子， 而AUA兼有Met密码子功能。终止密码子是AGA、AGG， Trp密码子是UGA等。
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 为三联体密码(triplet coden)。
起始密码(initiation coden): AUG 终止密码(termination coden):
UAA，UAG，UGA
阅读框（reading frame）：读取由一系列三联体 组成的序列的三种可能方式之一。
D环 (D arm)的茎区长度常为4bp，也称双氢尿嘧啶环。负责 和氨基酰tRNA聚合酶结合 额外环(extra arm)可变性大，从4 nt到21nt不等，其功能是在 tRNA的L型三维结构中负责连接两个区域（D环-反密码子环和 TψC-受体臂）
tRNA secondary structure
tRNA tertiary structure L-structure
核蛋 白体 S 70S
rRNA
蛋白 质
原核生物
小亚基 大亚基
30S
50S
核蛋 白体
80S
16SrRNA
5S-rRNA 23SrRNA
rpS 21 种
rpL 36种
真核生物
小亚基 大亚基
40S
18SrRNA
rpS 33 种
60S 28S-rRNA 5S-rRNA
5.8SrRNA
rpL 49种
（二）核糖体的结构模型
核 蛋 白 体 的 组 成
目录
2、与mRNA和tRNA的结合
（1）核糖体的大小亚基与mRNA的结合特性不同 E.coli： 30S：能单独与mRNA结合形成30S核糖体- mRNA复合体； 50S：不能单独与mRNA结合，但可非专一性与tRNA结合。 在50S和30S的接触面上有一个结合mRNA的位点。
如序列：ATGGTCA-可解读为 A，TGG，TCA-，或AT，GGT，CA-或 ATG， GTC，A-
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 列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架 (open reading frame, ORF)。
一、遗传密码（genetic code）的破译
1966年全部64个密码子得到破译。
遗 传 密 码 表
目录
二、遗传密码的特点：
1. 连续性（commaless） mRNA分子的ORF中，组成遗传密码的三联体没有间断，
须3个一组连续读下去，直至出现终止密码子为止。
• 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)。
• 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) 。
原核生物的多顺反子
5 PPP
3
真核生物的单顺反子
5 mG - PPP
蛋白质
3
蛋白质
翻译的终止(termination )
一、氨酰-tRNA复合物的形成
又称为tRNA分子氨基酰化（Aminoacylation of tRNAs）
分散在胞液中的各种氨基酸需与tRNA结合成活化形式才 能被转运至核蛋白体上参与蛋白质合成。20种氨基酸都 有其特定的tRNA，而且一种氨基酸可以和2~6种tRNA特 异地结合。目前已发现的tRNA有40~50种。
tRNA与氨基酸的活化
氨基酸臂
反密码环
（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
目录
第二步反应
（2）50S亚基上有两个tRNA结合位点 A位点：氨酰基位点 P位点：肽酰基位点 两个位点的位置在两个亚基结合的表面。
50S亚基上还有一个在肽酰-tRNA移位过程中使GTP水 解的位点。 核糖体上还存在许多与起始因子、延伸因子、释放因 子及各种酶结合的位点。
小亚基：具有结合模板mRNA的功能 P位（peptidyl site）
1964，Nirenberg：tRNA 结合法。核苷酸三联 体能与对应的氨酰—tRNA一起结合在核糖体上， 由此可以直接用三核苷酸来确定其编码的氨基酸。
61个codons被破译，(仅剩UAA,UAG,UGA？)
Khonma和他的同事用化学合成结合酶促反应， 合成了含有各种二、三、四核苷酸重复序列的多 聚核苷酸，以此作模板来找出各氨基酸的密码子。
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
目录
mRNA由读码框和非读码框构成；
读码框的5`端由起始密码子AUG开始，3`端含有1~3 个终止密码子UAA、UAG、UGA；
5`端序列对于起始密码子选择有重要意义： 对于原核生物 mRNA起始密码子上游含有一段特 殊的核糖体结合位点序列，它使核糖体能正确识 别起始密码子AUG；