《第十二章蛋白质生物合成一翻译》教学辅导(精)
第12章蛋白质生物合成1知识分享
读码方向
5′
3′
N
C
肽链延伸方向
目录
2. 连续性(non-punctuated) 编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密
码连续阅读，密码子及密码子的各碱基之间 既无间隔也无交叉。
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
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)。
目录
1.核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
目录
2.mRNA在小亚基定位结合
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
目录
原核生物mRNA在核蛋白体小亚基上的准确定位 和结合涉及两种机制：
➢ 在各种mRNA起始AUG上游约8～13核苷酸部位， 存在一段由4～9个核苷酸组成的一致序列，富 含嘌呤碱基，如-AGGAGG-，称为ShineDalgarno序列(S-D序列)，又称核蛋白体结合位 点(ribosomal binding site, RBS)。一条多顺反子 mRNA序列上的每个基因编码序列均拥有各自 的S-D序列和起始AUG。
核蛋白体的组成 核蛋白体又称核糖体，是由rRNA和多种蛋
白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，是 蛋白质生物合成的场所。
目录
不同细胞核蛋白体的组成
目录
核蛋白体 的组成
原核生物核蛋白体结构模式
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。
生物的蛋白质合成与翻译
生物的蛋白质合成与翻译蛋白质是生物体内最重要的有机物之一，在细胞的生命活动中发挥着重要的作用。
蛋白质的合成过程包括两个主要的步骤：转录和翻译。
本文将详细介绍生物的蛋白质合成与翻译的过程，以及相关的调控机制。
一、蛋白质合成的转录蛋白质合成的第一步是转录，即将DNA上的遗传信息转录成RNA分子。
转录是在细胞核内进行的，通过RNA聚合酶与DNA模板链结合，合成mRNA（信使RNA）。
转录过程分为启动、延伸和终止三个阶段。
1. 启动转录的启动是由转录因子与启动子序列的结合引发的。
转录因子与DNA结合后，使RNA聚合酶定位于启动子上，准备进行下一步的延伸。
2. 延伸转录的延伸阶段是RNA聚合酶在DNA模板链上进行链合反应的过程。
RNA聚合酶依据DNA模板链的碱基序列合成互补的mRNA链，其中腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（U）相互配对，鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）相互配对。
3. 终止转录的终止是在到达终止序列时，mRNA链与DNA模板链解离，同时RNA聚合酶释放出来，完成对该段DNA的转录。
二、蛋白质合成的翻译翻译是指将mRNA上的遗传信息转化为蛋白质的过程，主要发生在细胞的核糖体中。
翻译过程涉及到mRNA、tRNA、核糖体等多个因素的参与。
1. 起始子翻译的起始子是由mRNA上的AUG密码子（编码蛋氨酸）和特定的起始tRNA（Met-tRNA）一起组成的。
起始tRNA含有特定的氨基酸蛋氨酸（Met）。
2. 终止子翻译的终止子是由mRNA上的终止密码子（UAA、UAG、UGA）组成。
不同的终止密码子会引发终止蛋白合成的信号。
3. tRNA的识别与配对tRNA通过其上的抗密码子与mRNA上的密码子进行识别与配对，从而将适当的氨基酸带入核糖体上。
4. 多肽链的延伸核糖体上的rRNA会将适当的tRNA带入核糖体的A位（接纳位），tRNA与mRNA上的密码子进行互补配对。
核糖体上的rRNA还具有脱氨酶活性，使tRNA上的氨基酸与并入的氨基酸发生肽键连接。
生物化学(简单清晰)第12章 翻译
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
沈阳药科大学生物化学课件——第12章-翻译
2. 简并性(degeneracy)
目录
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。
• 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。
目录
4. 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。
2. 伴侣素(chaperonins) GroEL和GroES家族
目录
热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用—— 结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进
目录
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）
20种氨基酸(AA)作为原料 酶及众多蛋白因子，如IF、eIF ATP、GTP、无机离子
促进核蛋白体分离成大小亚基
目录
（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。
目录
1. 核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
目录
2. mRNA在小亚基定位结合
5' IF-3
AUG
IF-1
3'
IF-1
目录
（二）真核生物翻译起始复合物形成
核蛋白体大小亚基分离； 起始氨基酰-tRNA结合； mRNA在核蛋白体小亚基就位； 核蛋白体大亚基结合。
第十二章翻译ppt课件
UAG；而RF-2可识别UAA、UGA； RF-3不 识别终止密码子, 但刺激另外两个因子的活性， 协助肽链释放。 二是诱导转肽酶改变为酯酶水解活性，相当于 催化肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核 蛋 白体上): AUG 终止密码(termination coden):
UAA，UAG，UGA
开放阅读框
5’
GUACAU
3’
起始密码 AUG
缬氨酸
组氨酸 终止密码
UAA/UAG/UGA
1. 遗 传 密 码 表
2.遗传密码的破译
5’ U U U U U U U U U U 3’ N 苯苯苯苯苯苯苯苯苯苯 C
5’
UACGAC
亮
EF-G GTP
甲
EF-G GTP
EF-G 转位酶活性，促进核糖体前移
进 位
成肽 转 位
核糖体循环
fMet fMet
Tu GTP
5'
AUG
3'
3.真核生物肽链延长
真核生物肽链延长过程与原核基 本相似，但有不同的反应体系和延 长因子。
真核细胞核糖体没有E位，空载 tRNA直接从P位脱落。
2.核糖核蛋白体循环*-肽链的延长 进位 成肽 转位
肽链合成的延长因子及功能
原核延长 因子
生物功能
对应真核 延长因子
EF-Tu EF-Ts
催化亚基； 促进氨基酰- tRNA 进入A 位，结合分解 GTP
调节亚基
EF-1 α EF-1 βγ
有转位酶活性，促进核糖 EFG 体向前移动一个密码子,促
第十二章 蛋白质的生物合成(翻译)
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。
蛋白质生物合成—翻译及翻译后过程ppt课件
.
分子伴侣的分类及作用
1. 应激蛋白70家族（heat-shock protein 70）：参与蛋白质的从头折 叠、跨膜运输、错误折叠多肽的降 解及其调控过程
2. 伴侣素系统（chaperonin system）: 具有独特的双层环状结构的寡聚蛋 白，以依赖ATP的方式为非自发性 折叠蛋白质提供能折叠形成天然空 间构象的微环境
蛋白质
rpS 21种 rpL 34种
rpS 33种 rpL 49种
.
小亚基与mRNA的结合
.
大亚基
P位
A位
P位(peptidyl site) ：结合肽酰tRNA的部位 A位(aminoacyl site) ：结合氨基酰tRNA的部位 E位(exit site) ：排出位 .
三、氨基酸的活化与转运—tRNA
输的。需要消耗能量
3. 小泡运输—蛋白质从内质网转运到
高尔基体以及从高尔基体转运到溶
酶体、分泌泡、细胞质膜、细胞外
等是由小泡介导的
.
细胞中蛋白质运输的方式
1. 翻译中运输:由与内质网结合的核糖 体完成。新生肽链在合成过程中， 插入到内质网上的特殊通道，然后 转移入内腔
2. 翻译后运输: 由游离核糖体完成。 在多肽链合成后，将蛋白质从细胞 质转移到线粒体或叶绿体细胞器 和细胞核中
.
二、生物合成的场所 — 核蛋白体 (Ribosomes)
.
核蛋白体蛋白及rRNA的组成特点
原核生物
真核生物
核蛋 白体
小亚基
大亚基
核蛋 白体
小亚基
大亚基
S 70S 30S
50S
80S 40S
蛋白质的生物合成翻译PPT培训课程
格遵①守常见使的m碱R基N配A对免规遭律，核称为酸摆酶动配的对。破坏
使mRNA免遭核酸酶的破坏
E带F有②Ts信促号进肽使EF的Tmu分的R泌再N性A利蛋能用白与的加核工、糖分体泌的小过程亚基结合并开始
(1)在真核合生物成未成蛋熟白分泌质性蛋白质中,可被
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。
（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) 。
•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
二、蛋白质) 核糖体识别位点 ●机制 eIF2蛋白激酶活化
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。
(4) 反密码子
2.反密码子与密码子的”摆动配对”
密码 5’ 反密码 3’
1
2
3
G C UCA
3’ mRNA
形成fmettRNAimet IF2GTP
核糖体是常蛋白见质合的成碱的工基厂 配对规律，称为摆动配对。
肽链合成 从N端 C端延长
第十二章 蛋白质的生物合成(翻译)
第十二章蛋白质的生物合成（翻译）【目的要求】1．掌握遗传密码的特点，核蛋白体循环。
2．熟悉蛋白质生物合成体系，氨基酸的活化，蛋白质生物合成的能量消耗。
3．了解蛋白质合成后的加工和输送，蛋白质生物合成的干扰和抑制。
【教学内容】第一节蛋白质生物合成体系1．翻译模板mRNA及遗传密码：多顺反子、单顺反子，遗传密码的概念、种类、特点（连续性、简并性、摆动性、通用性）。
2．核蛋白体是多肽链合成的装置。
3．tRNA氨基酸的活化：氨基酰-tRNA合成酶，起始氨基酰-tRNA。
第二节蛋白质生物合成过程1．肽链合成起始：原核翻译起始复合物形成（核蛋白体亚基分离，mR NA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），真核生物翻译起始复合物形成（核蛋白体大小亚基分离，起始氨基酰-tRNA的结合，mRNA在核蛋白体小亚基的准确就位，核蛋白体大亚基结合）。
2．肽链的延长：核蛋白体循环（进位、成肽、转位）。
3．肽链合成的终止：蛋白质生物合成过程中的能量消耗，多聚核蛋白体。
第三节蛋白质合成后加工和输送1．多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质：分子伴侣（热休克蛋白，伴侣素），蛋白二硫键异构酶，肽－脯氨酰顺反异构酶。
2．一级结构的修饰：肽链N端的修饰，个别氨基酸的共价修饰，多肽链的水解修饰。
3．空间结构的修饰：亚基聚合，辅基连接，疏水脂链的共价修饰。
4．蛋白质合成后的靶向输送：分泌性蛋白的靶向输送（信号肽，信号肽识别颗粒，SRP对接蛋白），线粒体蛋白的靶向输送，细胞核蛋白的靶向输送（核定位序列）。
第四节蛋白质生物合成的干扰和抑制1．抗生素：四环素族，氯霉素，链霉素，嘌呤霉素，放线菌酮。
2．其他干扰蛋白质合成的物质：毒素（白喉毒素），干扰素。
【教学方法】课堂讲授多媒体【授课学时】4学时。
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《第十二章蛋白质生物合成一翻译》教学辅导
一、要求：
掌握蛋白质生物合成的概况：原料、三类RNA在蛋白质生物合成中的作用、遗传密码的概念及其特点。
熟悉蛋白质合成的基本过程：氨基酸的活化与转运、肽链的起始、延长及终止；熟悉核蛋白体循环的概念。
二、重点、难点提示：
蛋白质的生物合成即翻译过程，是以mRNA作为模板、由氨基酸通过肽键结合，形成特定多肽链的过程。
由此，遗传信息从mRNA的核苷酸排列序列传递到蛋白质分子中相应的氨基酸排列序列。
20种a-氨基酸是蛋白质合成的原料。
mRNA、tRNA及rRNA均参与蛋白质合成过程。
此外还需要有关的酶、蛋白质因子、ATP与GTP供能物质以及必要的无机离子，总称为蛋白质合成体系。
mRNA在蛋白质合成中具有重要作用。
mRNA分子中每相邻的三个核苷酸编成一组，在蛋白质合成时，代表某一种氨基酸，称为密码子。
共有64组密码子，其中61组编码氨基酸，还有起始密码子和终止密码子。
密码子具有方向性、不间隔性、通用性等特点。
不同氨基酸所具有的密码子数目不同，每一种氨基酸至少有1组密码子。
tRNA在蛋白质合成中的作用是特异性转运氨基酸，并通过tRNA的反密码子与mRNA的密码子配对结合，使氨基酸准确地在mRNA密码子上“对号入座”，保证了遗传信息的传递。
蛋白质合成的过程包括氨基酸的活化与转运，肽链合成的起始、延长和终止。
后三个过程总称为核蛋白体循环。
在多肽链合成过程中，转肽酶起着重要作用。
蛋白质多肽链的合成是耗能、不可逆的过程，并且有方向性，即由N端向C端延伸。
体内蛋白质合成的速度很快。
多个核蛋白体可以同时利用同一条mRNA，构成多核蛋白体，合成多条相同的多肽链，从而提高合成效率。