第15章 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
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。
蛋白质生物合成
There are sporadic alterations of the universal code
Changes in the genetic code in mitochondria can be traced in phylogeny. The minimum number of independent changes is generated by supposing that the AUA=Met and the AAA=Asn changes each occurred independently twice, and that the earlyAUA=Met change was reversed in echinoderms.
（一）三联子密码定义
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) 。
mRNA
5’ GCU AGU ACA AAA CCU 3’
CAT
CAT
CAT
CAT
ATC
CAT CAC ATC CAT CAC AXT
ATC ATC CAT
CAT CAT
CAX
TXC
ATX
CAT
CAT
CAT
以均聚物为模板指导多肽的合成
Poly U 为模板，产生的多肽链为Poly Phe
Poly C 为模板，产生的多肽链为Poly Pro Poly A 为模板，产生的多肽链为Poly Lys
甲硫氨酸本身, 而是甲酰甲硫氨酸，起始AA-tRNA为
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。
生化中英对照单词
Chapter 14 Protein Biosynthesis
第十四章 蛋白质的生物合成
Antibiotics 抗生素 Cap-site binding protein 帽子结合蛋白 Chloromycetin 氯霉素 Diphtheria toxin 白喉毒素 Eukaryote 真核生物 Genetic code 遗传密码 Insulin 胰岛素 Interferon 干扰素 Molecular chaperone 分子伴侣 Parathyroid hormone 甲状旁腺激素 Streptomycin 链霉素 Translational initiation complex 翻译起始复合物 Transpeptidase 转肽酶
丝氨酸／苏氨酸蛋白磷酸酶
Chapter 12 DNA Biosynthesis 第十二章 DNA生物合成
Bidirectional replication 双向复制 Endonuclease 内切核酸酶 Exonuclease 外切核酸酶 Gene expression 基因表达 Polymerases 聚合酶类 Primase 引发酶 Primosome 引发体 Proliferating cell nuclear antigen 增殖细胞核抗原 Recombination repairing 重组修复 Replicon 复制子 Reverse transcriptase 逆转录酶 Semiconservative replication 半保留复制 Single stranded DNA binding protein 单链DNA结合蛋白 Telomerase 端粒酶 Telomere 端粒 DNA topoisomerase DNA拓扑异构酶
Chapter 1 Nucleic Acid 第一章 核酸
大学生物化学课件蛋白质的生物合成
是细胞中一类保守蛋白质，可识别肽链的非天 然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。
核糖体结合的分子伴侣
非核糖体结合性分子伴侣— 热休克蛋白 伴侣蛋白
(1)热休克蛋白（heat shock protein, HSP )：
属于应激反应性蛋白，高温应激可诱导该蛋白 合成增加。
在大肠杆菌中包括HSP70, HSP40和GrpE三族
Peptidyl site （P Site）
E位
Aminoacyl site （A Site）
mRNA
肽链合成需要酶类和蛋白质因子
• 蛋白质因子： • （1）起始因子 • 原核生物 IF； 真核生物 eIF • （2）延长因子 • 原核生物 EF； 真核生物 eEF • （3）释放因子 • 原核生物 RF； 真核生物 eRF
第二节 蛋白质生物合成的过程
翻译过程从阅读框架的5’-AUG开始，按mRNA 模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码 出现。
整个翻译过程可分为三个阶段：
起始(initiation）
延长（elongation)
终止(termination)
一、肽键合成的起始（Initiation）
多肽链合成后需要逐步折叠成天然空间构象才成为有 功能的蛋白质。
时间： 新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠
即开始，折叠在肽链合成中、合成后完成。
细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完 成，而需要其他酶、蛋白质辅助 ：
•
分子伴侣
•
蛋白二硫键异构酶
•
肽-脯氨酰顺反异构酶
1．分子伴侣*（molecular chaperon）
需要：
转位酶（原核生物中是EFG，真核生物中是eEF-2）， GTP 结果：
核糖体结合的分子伴侣
非核糖体结合性分子伴侣— 热休克蛋白 伴侣蛋白
(1)热休克蛋白（heat shock protein, HSP )：
属于应激反应性蛋白，高温应激可诱导该蛋白 合成增加。
在大肠杆菌中包括HSP70, HSP40和GrpE三族
Peptidyl site （P Site）
E位
Aminoacyl site （A Site）
mRNA
肽链合成需要酶类和蛋白质因子
• 蛋白质因子： • （1）起始因子 • 原核生物 IF； 真核生物 eIF • （2）延长因子 • 原核生物 EF； 真核生物 eEF • （3）释放因子 • 原核生物 RF； 真核生物 eRF
第二节 蛋白质生物合成的过程
翻译过程从阅读框架的5’-AUG开始，按mRNA 模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码 出现。
整个翻译过程可分为三个阶段：
起始(initiation）
延长（elongation)
终止(termination)
一、肽键合成的起始（Initiation）
多肽链合成后需要逐步折叠成天然空间构象才成为有 功能的蛋白质。
时间： 新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠
即开始，折叠在肽链合成中、合成后完成。
细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完 成，而需要其他酶、蛋白质辅助 ：
•
分子伴侣
•
蛋白二硫键异构酶
•
肽-脯氨酰顺反异构酶
1．分子伴侣*（molecular chaperon）
需要：
转位酶（原核生物中是EFG，真核生物中是eEF-2）， GTP 结果：
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 。
分子生物学第十五章 蛋白质的生物合成
8
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。
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。
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第15章
蛋白质翻译
Protein Biosynthesis (Translation)
本章主要内容：
翻译系统 蛋白质生物合成的过程 多肽链翻译后的修饰
蛋白质的到位
基因在原核和真核细胞中最终得到表达
1、蛋白质的翻译系统
原料氨基酸，20种 mRNA是合成蛋白质的“蓝图（或模板）” tRNA是原料氨基酸的“搬运工” rRNA与多种蛋白质结合成核糖体作为合成多肽链的装 配机（操作台）
2.4、肽链的终止
氨基酸进位，肽链形成和延伸，核糖体沿着mRNA
的5’——3’ 方向移位，循环往复，新合成的肽链由氨 基端向着羧基端不断延长，直至mRNA上出现终止密码， 相应的肽链释放因子RF1（对应UAA、UAG），RF2（对 应UAA、UGA）占据A位。肽链的合成终止，并从核糖体
上释放。
核糖体大、小亚基解聚，并进入下一轮合成。
tRNA的结构—“四环一臂”
倒L形的三级结构
tRNA的功能是解读mRNA上的密码子和搬运氨基酸 tRNA上至少有4 个位点与多肽链合成有关：即3’CCA氨基酸接受位点、 氨基酰-tRNA合成酶识别位点、核糖体识别位点和反密码子位点。 每一个氨基酸有其自身的tRNA。氨基酸的羧基与tRNA的 3’ CCA-OH以 酯键结合。 氨基酸与mRNA相应的密码子正确“对号”须依赖于tRNA的反密码子。
密码子与反密码子的配对方式
变偶性——反密码子5’端的碱基与密码子的第三位配对不严格
1.3、rRNA与核糖体（ribosome）
核糖体是rRNA 与几十种蛋白质的复合体，有大、小两个亚基构
成。含有合成蛋白质多肽链所必需的酶、起始因子（IF）、延伸因
子（EF）、释放因子（RF）等。 原核的核糖体（70S）= 30S小亚基 + 50S大亚基
图为原核生物的两种 16S rRNA和5S rRNA 的结 构
小亚基
tRNA
大亚基
核糖体
原核70S核糖体和真核80S核糖体的结构和组成
核糖体有4个基本功能
1. 容纳mRNA，并能沿着mRNA由5’—— 3’ 移动，由tRNA解读其密码； 2. 氨基酰位点（A位点），可结合氨 基酰-tRNA（AA-tRNA）； 3. 肽酰基位点（P位点），可结合肽 酰基-tRNA（肽-tRNA）； 4. 肽酰基转移酶中心，是形成肽键的 位点等。
2.3、肽键的形成和延伸
（注意新的AA-tRNA如何定位，第一个肽键如何形成，核糖体如何移动…）
氨酰基tRNA进入A位
新的氨基酸-tRNA的进位依赖EF-Tu和Ts因子的协助
肽键的形成
肽键的形成由肽酰基转移酶催化
（此酶具有核酶的活性）
原核生物肽链的延长
核糖体沿着mRNA 5’——3’方向移位 EF-G因子和GTP参与 空载的tRNA从E位点离开
蛋白质翻译系统示意图
1.1、mRNA，信使RNA
mRNA是遗传信息的载体（载有遗传密码，genetic
code），是合成蛋白质的蓝图（模板），它以一系列三联体密码
子（codon）的形式从DNA转录了遗传信息。每个密码子代表一个 氨基酸。
mRNA占细胞总RNA的5-10%，不稳定，寿命短。
原核的mRNA 是多顺反子;真核的mRNA 是单顺反子。
蛋白质合成的终止
多个核糖体结合在同一条 mRNA上，由5’——3’进 行翻译，形成多核糖体 （polyrib和加工
(1)N—端修饰 原核生物修饰时是由肽甲酰基酶除去甲酰基，多 数情况甲硫氨酸也被氨肽酶除去，真核生物中甲硫氨酸则全部被切 除。 (2)多肽链的水解切除 水解切除其中多余的肽段，使之折叠成 为有活性的酶或蛋白质。如酶原激活 (3)氨基酸侧链的修饰 氨基酸侧链的修饰包括羟化、羧化、甲 基化及二硫链的形成等。 (4)糖基化修饰 糖蛋白是细胞蛋白质组成的重要成分。它是在 翻译后的肽链上以共价键与单糖或寡聚糖连接而成。糖基化是在酶 催化下进行的。
2.DNA的复制包括哪些主要阶段？为什么复制具有半保留性？为什 么说子链的合成是半不连续的？ 3.转录的终止出现在DNA分子中特定的碱基顺序上。原核DNA转录 的终止顺序有明显的结构特点，请予描述。除此以外，还有什么其 它的终止转录的方式？ 4.关于多肽链的生物合成，请你说明: 氨基酰-tRNA合成酶的特点； 图示原核70S 起始复合物；解释延伸因子Tu的作用；并指出肽酰 基转移酶何时起作用。 5.为了克隆某个真核细胞的蛋白质的基因，研究人员更愿意先从组 织中分离它的mRNA，这样得到这个基因就不难了。为什么？
遗传密码
遗传密码为三联体（每三个碱基代表一个氨基酸），由5’
到3’阅读，无间断。即使在少数重叠基因（如病毒）中，其
开放阅读框架（reading frame）仍按此原则。
密码有简并性（degeneracy），即一个氨基酸可由几个密 码子表示；通用性，大多数生物使用同样的遗传密码，但也 会有所偏爱。 一般起始密码为AUG。UAA，UAG和UGA为终止密码。
其中 30S小亚基含16S rRNA 和21种蛋白质
50S大亚基含23S，5SrRNA和34种蛋白质
真核的核糖体（80S）= 40S小亚基 + 60S大亚基 其中 40S 小亚基含18S rRNA 和33种蛋白质 60S 大亚基含28S，5.8S，5SrRNA和45种蛋白质
rRNA 只有4-5种占细胞 RNA 的大部分 。
首先IF3、IF1帮助30S小亚基
与mRNA结合，IF2和GTP帮助
甲酰甲硫氨酸-tRNA与AUG配 对，接着IF3脱离，形成30S 起始复合物。50S大亚基进入， IF1和IF2脱离，形成50S起始
复合物，需要GTP。甲酰甲硫
氨酸-tRNA处于P位。
一个嘌呤丰富区
起始密码
起始密码AUG上游的S.D序列与16S rRNA3’端互补 结合有利于30S起始复合物的形成
信号肽（signal peptide）未成熟蛋白中，可被细胞识别系统识别的 特征性氨基酸序列。
本章结束
动物生物化学练习（3）
1．无论是在DNA复制、还是RNA的转录或者是蛋白质翻译的过程， 我们都能看到碱基互补配对的原则贯穿在遗传信息从DNA传递到蛋 白质的各个环节。请做简要地介绍并评价其生物学意义。
氨基酸的羧基与tRNA 的3’端CCA-OH 以酯键相连，因此其氨基是 自由的。
氨酰基-tRNA合成酶
tRNAfmet fMet-tRNA合成酶
Met 酯键 甲酰FH4
翻译起始时， 第一个氨基酸 一般是蛋氨酸， 其氨基要甲酰 化，予以保护。
甲酰基
氨基酸与tRNA的 连接方式
fMet-tRNA
2.2、起始复合物的形成
2、蛋白质的生物合成过程
2.1、氨基酸的活化
所有参与合成多肽链的氨基酸都要激活，并由数十种高度专一的
氨基酰-tRNA合成酶催化。该酶由两个识别位点，它们能识别特定的 氨基酸和选择其所对应的tRNA，使两者连接起来（利用ATP）。
反应如下：
AA tRNA ATP AA-tRNA AMP PPi
遗 传 密 码 表
1.2、tRNA，转运RNA
原核tRNA有30-40种，真核有50-60种，含70-90个核苷酸， 并有多种稀有碱基。
tRNA是最小的RNA， 占细胞总RNA 的15%左右，其功能是搬运氨 基酸和解读密码子。
tRNA 具有“四环一臂”和“三叶草” 形的典型结构。
注意：3’端CCA氨基酸受位和反密码子环
蛋白质翻译
Protein Biosynthesis (Translation)
本章主要内容：
翻译系统 蛋白质生物合成的过程 多肽链翻译后的修饰
蛋白质的到位
基因在原核和真核细胞中最终得到表达
1、蛋白质的翻译系统
原料氨基酸，20种 mRNA是合成蛋白质的“蓝图（或模板）” tRNA是原料氨基酸的“搬运工” rRNA与多种蛋白质结合成核糖体作为合成多肽链的装 配机（操作台）
2.4、肽链的终止
氨基酸进位，肽链形成和延伸，核糖体沿着mRNA
的5’——3’ 方向移位，循环往复，新合成的肽链由氨 基端向着羧基端不断延长，直至mRNA上出现终止密码， 相应的肽链释放因子RF1（对应UAA、UAG），RF2（对 应UAA、UGA）占据A位。肽链的合成终止，并从核糖体
上释放。
核糖体大、小亚基解聚，并进入下一轮合成。
tRNA的结构—“四环一臂”
倒L形的三级结构
tRNA的功能是解读mRNA上的密码子和搬运氨基酸 tRNA上至少有4 个位点与多肽链合成有关：即3’CCA氨基酸接受位点、 氨基酰-tRNA合成酶识别位点、核糖体识别位点和反密码子位点。 每一个氨基酸有其自身的tRNA。氨基酸的羧基与tRNA的 3’ CCA-OH以 酯键结合。 氨基酸与mRNA相应的密码子正确“对号”须依赖于tRNA的反密码子。
密码子与反密码子的配对方式
变偶性——反密码子5’端的碱基与密码子的第三位配对不严格
1.3、rRNA与核糖体（ribosome）
核糖体是rRNA 与几十种蛋白质的复合体，有大、小两个亚基构
成。含有合成蛋白质多肽链所必需的酶、起始因子（IF）、延伸因
子（EF）、释放因子（RF）等。 原核的核糖体（70S）= 30S小亚基 + 50S大亚基
图为原核生物的两种 16S rRNA和5S rRNA 的结 构
小亚基
tRNA
大亚基
核糖体
原核70S核糖体和真核80S核糖体的结构和组成
核糖体有4个基本功能
1. 容纳mRNA，并能沿着mRNA由5’—— 3’ 移动，由tRNA解读其密码； 2. 氨基酰位点（A位点），可结合氨 基酰-tRNA（AA-tRNA）； 3. 肽酰基位点（P位点），可结合肽 酰基-tRNA（肽-tRNA）； 4. 肽酰基转移酶中心，是形成肽键的 位点等。
2.3、肽键的形成和延伸
（注意新的AA-tRNA如何定位，第一个肽键如何形成，核糖体如何移动…）
氨酰基tRNA进入A位
新的氨基酸-tRNA的进位依赖EF-Tu和Ts因子的协助
肽键的形成
肽键的形成由肽酰基转移酶催化
（此酶具有核酶的活性）
原核生物肽链的延长
核糖体沿着mRNA 5’——3’方向移位 EF-G因子和GTP参与 空载的tRNA从E位点离开
蛋白质翻译系统示意图
1.1、mRNA，信使RNA
mRNA是遗传信息的载体（载有遗传密码，genetic
code），是合成蛋白质的蓝图（模板），它以一系列三联体密码
子（codon）的形式从DNA转录了遗传信息。每个密码子代表一个 氨基酸。
mRNA占细胞总RNA的5-10%，不稳定，寿命短。
原核的mRNA 是多顺反子;真核的mRNA 是单顺反子。
蛋白质合成的终止
多个核糖体结合在同一条 mRNA上，由5’——3’进 行翻译，形成多核糖体 （polyrib和加工
(1)N—端修饰 原核生物修饰时是由肽甲酰基酶除去甲酰基，多 数情况甲硫氨酸也被氨肽酶除去，真核生物中甲硫氨酸则全部被切 除。 (2)多肽链的水解切除 水解切除其中多余的肽段，使之折叠成 为有活性的酶或蛋白质。如酶原激活 (3)氨基酸侧链的修饰 氨基酸侧链的修饰包括羟化、羧化、甲 基化及二硫链的形成等。 (4)糖基化修饰 糖蛋白是细胞蛋白质组成的重要成分。它是在 翻译后的肽链上以共价键与单糖或寡聚糖连接而成。糖基化是在酶 催化下进行的。
2.DNA的复制包括哪些主要阶段？为什么复制具有半保留性？为什 么说子链的合成是半不连续的？ 3.转录的终止出现在DNA分子中特定的碱基顺序上。原核DNA转录 的终止顺序有明显的结构特点，请予描述。除此以外，还有什么其 它的终止转录的方式？ 4.关于多肽链的生物合成，请你说明: 氨基酰-tRNA合成酶的特点； 图示原核70S 起始复合物；解释延伸因子Tu的作用；并指出肽酰 基转移酶何时起作用。 5.为了克隆某个真核细胞的蛋白质的基因，研究人员更愿意先从组 织中分离它的mRNA，这样得到这个基因就不难了。为什么？
遗传密码
遗传密码为三联体（每三个碱基代表一个氨基酸），由5’
到3’阅读，无间断。即使在少数重叠基因（如病毒）中，其
开放阅读框架（reading frame）仍按此原则。
密码有简并性（degeneracy），即一个氨基酸可由几个密 码子表示；通用性，大多数生物使用同样的遗传密码，但也 会有所偏爱。 一般起始密码为AUG。UAA，UAG和UGA为终止密码。
其中 30S小亚基含16S rRNA 和21种蛋白质
50S大亚基含23S，5SrRNA和34种蛋白质
真核的核糖体（80S）= 40S小亚基 + 60S大亚基 其中 40S 小亚基含18S rRNA 和33种蛋白质 60S 大亚基含28S，5.8S，5SrRNA和45种蛋白质
rRNA 只有4-5种占细胞 RNA 的大部分 。
首先IF3、IF1帮助30S小亚基
与mRNA结合，IF2和GTP帮助
甲酰甲硫氨酸-tRNA与AUG配 对，接着IF3脱离，形成30S 起始复合物。50S大亚基进入， IF1和IF2脱离，形成50S起始
复合物，需要GTP。甲酰甲硫
氨酸-tRNA处于P位。
一个嘌呤丰富区
起始密码
起始密码AUG上游的S.D序列与16S rRNA3’端互补 结合有利于30S起始复合物的形成
信号肽（signal peptide）未成熟蛋白中，可被细胞识别系统识别的 特征性氨基酸序列。
本章结束
动物生物化学练习（3）
1．无论是在DNA复制、还是RNA的转录或者是蛋白质翻译的过程， 我们都能看到碱基互补配对的原则贯穿在遗传信息从DNA传递到蛋 白质的各个环节。请做简要地介绍并评价其生物学意义。
氨基酸的羧基与tRNA 的3’端CCA-OH 以酯键相连，因此其氨基是 自由的。
氨酰基-tRNA合成酶
tRNAfmet fMet-tRNA合成酶
Met 酯键 甲酰FH4
翻译起始时， 第一个氨基酸 一般是蛋氨酸， 其氨基要甲酰 化，予以保护。
甲酰基
氨基酸与tRNA的 连接方式
fMet-tRNA
2.2、起始复合物的形成
2、蛋白质的生物合成过程
2.1、氨基酸的活化
所有参与合成多肽链的氨基酸都要激活，并由数十种高度专一的
氨基酰-tRNA合成酶催化。该酶由两个识别位点，它们能识别特定的 氨基酸和选择其所对应的tRNA，使两者连接起来（利用ATP）。
反应如下：
AA tRNA ATP AA-tRNA AMP PPi
遗 传 密 码 表
1.2、tRNA，转运RNA
原核tRNA有30-40种，真核有50-60种，含70-90个核苷酸， 并有多种稀有碱基。
tRNA是最小的RNA， 占细胞总RNA 的15%左右，其功能是搬运氨 基酸和解读密码子。
tRNA 具有“四环一臂”和“三叶草” 形的典型结构。
注意：3’端CCA氨基酸受位和反密码子环