《生物信息的传递下》PPT课件
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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
生物信息的传递--从RNA到蛋白质
（2） P位点：肽酰基－tRNA位点
❖大部分在小亚基内 ，小部分在大亚基内 16SrRNA的3‘末端 ❖L2、L27及L14 、L18、L24 、L33 ❖能够与起始tRNA（Pro中 fMet-tRNAf）相结合
（3）A位点：氨酰基-tRNA位点
❖在大亚基上 ❖ A位点内mRNA表面只对特定的aa—tRNA分子表 现出特异性。
G → C/U （Py） U＊（经过修饰） → G/A（Pu）
起 始
Ile
Arg
End of section 1
第二节 基本元件
一、核糖体及rRNA的结构
❖翻译场所，含大小亚基； ❖Prok中转录与翻译偶联， 多聚核糖体； ❖Euk中多与细胞骨架和内 质网膜结合。
图示尺寸比较显示核糖 体足以结合tRNA和mRNA
1、 核糖体的结构
有注
2、核糖体的装配
3、核糖体的活性位点
❖根据功能将核糖体上的活性部位分为两类
➢翻译区域 7个活性位点 占2/3 ➢逐出位点 2个位点（多肽的逐出）占1/3
膜
E2 位点
(1)mRNA结合位点
❖位于小亚基的头部； ❖S1 （防止mRNA链内碱基对的形成） ❖16S rRNA 3’端
主要内容
第一节 遗传密码 第二节 基本元件 第三节 肽链的合成 第四节 蛋白质前体的加工与转运机制
❖基因表达的第二步；
前言
❖tRNA，rRNA和mRNA共同参与；
❖tRNA起“译员”的作用；
❖tRNA既是密码子的受体,也是氨基酸的受体；
❖tRNA通过其自身的反密码子识别密码子；
❖（三联体）密码子有自身的特性 ➢连续性(不重叠性，无标点性)
❖Crick 1961 提出， 又称 “变偶假说”
现代分子生物学ppt课件
• 翻译后的转运机制：细胞膜受体 • 核定位蛋白的转运机制：核定位序列 • 蛋白质的降解：蛋白酶水解、N端氨基酸影
响半衰期
第五章 分子生物学研究方法
知识要点
• 分子克隆技术的过程 • 分子杂交的概念 • PCR反应步骤
分子克隆RE、ligase • 重组DNA分子导入寄主细胞：细菌转化 • 重组体克隆的筛选：蓝白斑筛选、抗生素
第四章 生物信息的传递（下）
知识要点
• 三联体遗传密码 • tRNA的结构与功能 • 核糖体的结构与功能
• 蛋白质合成机制 • 蛋白质转运机制
遗传密码
• 遗传密码的破译 • 遗传密码的特性：无逗号、不重叠、通用
性、简并性、起始密码和终止密码
tRNA的结构与功能
• tRNA的二级结构：三叶草型——四环四臂 • tRNA的三级结构：倒L型 • tRNA的功能：密码子与反密码子的配对 • tRNA种类：起始tRNA与延伸tRNA、同工
C值矛盾
DNA结构
• DNA的一级结构 • DNA的二级结构——双螺旋模型
影响DNA二级结构稳定的因素 • DNA的高级结构——正超螺旋和负超螺旋
DNA复制
• 半保留复制 • 半不连续复制 • 复制的起点、方向和速度 • DNA聚合酶：原核 真核 • 原核生物和真核生物DNA复制的差别
第三章 生物信息的传递（上）
知识要点
• RNA转录过程和转录后加工 • 启动子与增强子、终止与抗终止 • 原核生物与真核生物mRNA的特征比较
RNA转录过程
• 不对称转录 • 原核生物RNA聚合酶：核心酶＋因子 • 真核生物RNA聚合酶：分类、特征、转录
产物 • 起始（启动子）、延伸、终止（终止信号）
原核与真核启动子的特征 增强子的概念和作用特点 终止和抗终止
响半衰期
第五章 分子生物学研究方法
知识要点
• 分子克隆技术的过程 • 分子杂交的概念 • PCR反应步骤
分子克隆RE、ligase • 重组DNA分子导入寄主细胞：细菌转化 • 重组体克隆的筛选：蓝白斑筛选、抗生素
第四章 生物信息的传递（下）
知识要点
• 三联体遗传密码 • tRNA的结构与功能 • 核糖体的结构与功能
• 蛋白质合成机制 • 蛋白质转运机制
遗传密码
• 遗传密码的破译 • 遗传密码的特性：无逗号、不重叠、通用
性、简并性、起始密码和终止密码
tRNA的结构与功能
• tRNA的二级结构：三叶草型——四环四臂 • tRNA的三级结构：倒L型 • tRNA的功能：密码子与反密码子的配对 • tRNA种类：起始tRNA与延伸tRNA、同工
C值矛盾
DNA结构
• DNA的一级结构 • DNA的二级结构——双螺旋模型
影响DNA二级结构稳定的因素 • DNA的高级结构——正超螺旋和负超螺旋
DNA复制
• 半保留复制 • 半不连续复制 • 复制的起点、方向和速度 • DNA聚合酶：原核 真核 • 原核生物和真核生物DNA复制的差别
第三章 生物信息的传递（上）
知识要点
• RNA转录过程和转录后加工 • 启动子与增强子、终止与抗终止 • 原核生物与真核生物mRNA的特征比较
RNA转录过程
• 不对称转录 • 原核生物RNA聚合酶：核心酶＋因子 • 真核生物RNA聚合酶：分类、特征、转录
产物 • 起始（启动子）、延伸、终止（终止信号）
原核与真核启动子的特征 增强子的概念和作用特点 终止和抗终止
生物体内的信息传递
01
人体神经细胞体
02
90％ 在脑/脊髓中
03
10％ 在外周神经节
04
1
激素系统和细胞信息传递
2
（本节见参考书第184-189页）
3
内分泌，侧分泌和自分泌 激素系统的主要功能是保持生物体个体内部的协调运作。
激素系统原来一直称为内分泌系统。人有各种内分泌系腺，“激素是由内分泌腺分泌的有机分子，由血循环带至身体各部分，作用于特定的靶细胞，只需很低浓度即可引起靶细胞给出独特的反应”。
动作电位 当神经细胞受到刺激时，细胞膜的透性急剧变化，大量正离子（主要是 Na+）由膜外流向膜内，使膜两侧电位从 －70 mV , 一下子跳到 +35mV，这就是动作电位。动作电位的产生，意味神经冲动的产生。
图
01
02
动作电位坐标图
返回
动作电位的产生与传播具有以下特点： “全或无”：刺激强度不够，不产生动作电位，刺激达到或超过有效强度（阈值），动作电位恒定为 +35 mV。 快速产生与传播：动作电位的产生很快，大约仅需 1 ms 时间。 动作电位一经产生，很快从刺激点向两侧传播，传播速度可达 100 m/S。
1
神经系统协调生物体对外界的反应
2
人体的一个简单的反应—— 膝跳反射。
3
返回
膝跳反射示意图
01
膝跳反射实际上是两个神经元细胞分别联系着
感受器（肌梭）
效应器（横纹肌）。
02
03
感 受 器 和 效 应 器
返回
贰
实际上，人的神经活动，都会不同程度的受到脑的影响，所以，在大多数情况下, 神经元细胞之间联系要比上述协调膝跳反射更复杂一些。
图
返回
人体神经细胞体
02
90％ 在脑/脊髓中
03
10％ 在外周神经节
04
1
激素系统和细胞信息传递
2
（本节见参考书第184-189页）
3
内分泌，侧分泌和自分泌 激素系统的主要功能是保持生物体个体内部的协调运作。
激素系统原来一直称为内分泌系统。人有各种内分泌系腺，“激素是由内分泌腺分泌的有机分子，由血循环带至身体各部分，作用于特定的靶细胞，只需很低浓度即可引起靶细胞给出独特的反应”。
动作电位 当神经细胞受到刺激时，细胞膜的透性急剧变化，大量正离子（主要是 Na+）由膜外流向膜内，使膜两侧电位从 －70 mV , 一下子跳到 +35mV，这就是动作电位。动作电位的产生，意味神经冲动的产生。
图
01
02
动作电位坐标图
返回
动作电位的产生与传播具有以下特点： “全或无”：刺激强度不够，不产生动作电位，刺激达到或超过有效强度（阈值），动作电位恒定为 +35 mV。 快速产生与传播：动作电位的产生很快，大约仅需 1 ms 时间。 动作电位一经产生，很快从刺激点向两侧传播，传播速度可达 100 m/S。
1
神经系统协调生物体对外界的反应
2
人体的一个简单的反应—— 膝跳反射。
3
返回
膝跳反射示意图
01
膝跳反射实际上是两个神经元细胞分别联系着
感受器（肌梭）
效应器（横纹肌）。
02
03
感 受 器 和 效 应 器
返回
贰
实际上，人的神经活动，都会不同程度的受到脑的影响，所以，在大多数情况下, 神经元细胞之间联系要比上述协调膝跳反射更复杂一些。
图
返回
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。
17生物是怎样传递信息的(青岛版)六年级科学下册PPT课件(1)
在动物园里常会看见游客向孔雀园中的雄 孔雀鼓掌拍手，孔雀听到掌声，会为游客表演 孔雀开屏。然而，孔雀向人们竖起美丽的羽毛， 可能是在向雌孔雀示爱，或者是在向同种雄孔 雀示威，也许是在向人们发出警告。它那五颜 六色的羽毛其实就是它展示自己，吓唬敌人的 武器。孔雀是在通过展示尾羽传播某种视觉信 息，可惜，在场的游客却错误地接受并传递了 另一种含义的信息。
练习：请将下列信息进行分类
属于物理信息的有（ 属于化学信息的有（ ） ）
（1）哺乳动物的体温； （6）电磁波； （2）鸟类鸣叫； （7）昆虫发出的声音； （3）孔雀开屏； （8）昆虫的外信息素； （4）萤火虫发光； （9）紫外线；
（5）植物分泌的化学物质； （10）蜜蜂跳舞；
练习：请将下列信息进行分类
（5）植物分泌的化学物质； （10）蜜蜂跳舞；
练习：请将下列信息进行分类
属于物理信息的有（ ）
（1）哺乳动物的体温； （6）电磁波； （2）鸟类鸣叫； （7）昆虫发出的声音； （3）孔雀开屏； （8）昆虫的外信息素； （4）萤火虫发光； （9）紫外线；
（5）植物分泌的化学物质； （10）蜜蜂跳舞；
以前，人们只知道蝙蝠在漆黑的夜晚能飞 行自如，寻觅捕食，完全是靠体内发出的 超声波。德国动物研究所的专家经过4年 的观察，用一部高频录音机把人类听不到 的超声录进磁带中，发现蝙蝠的“话语” 可分为5大类：攻击音响、自己还击音响、 双方消除成见和解音响、抗议音响和联络 友谊音响。这些音响奠定了蝙蝠群的行动 准则。 美国科学家长期研究大象，得出这样的结论：大象所发 出的短暂的兴奋或恐惧的低鸣能感染同类。它们遇到危 险时，即使相距很远，也能互相告知。大象还是个相当 “爱说闲话”的家伙，它们彼此之间靠“交谈”交际， 其声音几乎和人声的可听度一样。 有的鸟只会唱一支歌，如美国的白头鸟；而苍头燕雀， 能唱四支歌，并表示出不同的意义：母爱、恋歌、求助 等。
生物是怎样传递信息的_【ppt】课件
问题探讨
生态系统中信息的种类
1、物理信息:生态系统中的光、声、温度、 湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息。 2、化学信息:（chemical information生物 在生命活动过程中，产生的一些可以传递信 息的化学物质。 3、行为信息:（behavior information）动物 的特殊行为，对于同种或异种生物也能传递 某种信息。
/show/jbt7Y标
1、学会查阅、整理从各种途径获得的科学资料。 2、愿意合作与交流，积极主动展示交流结果。
3、观察认识蜜蜂、蚂蚁传递信息的方式；认识其他生物 传递信息的方式；知道生物传递信息的方式是各种各样的。
问题探讨
讨论：一只蜜 蜂在找到蜜源 之后，如何告 诉巢中的其他 同伴蜜源的位 置呢？
信息传递在农业生产中的应用
图2
请观察图片，它们分别体现了信息传递在农业 生产中的哪方面的应用？
图1利用光照提高鸡的产蛋量 图2对有害动物进行控制
信息传递在军事上的应用
蛇的热感受器与导弹（红外线感受
器）
练习一： 1．俗话说：“人有人言，兽有兽语。”蚂蚁是用哪种“语言”进 行交流的（ ）。 A．舞蹈 B．气味 C．声音 D．表情 2．下列几项动物行为中，不能起到同同种个体之间交流信息作用 的是（ ）。 A．蜜蜂的舞蹈动作 B．鸟类的各种鸣叫声 C．蜂王释放的特殊分泌物 D．乌贼受到威胁时释放墨汁 3．传说当年西楚霸王项羽行军至乌江，天色已晚，只见岸边沙滩 上有几个蚂蚁围成的大字“霸王死于此”。项羽心想：这是天意， 遂大喊一声：“天绝我也！”即拔剑自刎。原来是刘邦手下的军 师用蜜糖写的几个大字，招来了许多蚂蚁，项羽不知是计，中计 身亡。 蚂蚁之间靠 传递信息，但当一只侦察蚁发现食物时也 会向其他伙伴做出什么动作？
【完整】高中生物 生态系统的信息传递资料PPT
蝙蝠的回声定位与雷达（超声波） 生物种群的繁衍，离不开信息的传递
下列有关信息的叙述，不正确的是（ ）产弹品（的红产外量线感受器）
生对命有活 害动的物进行离控不制开信息的作用
生化物学种 防群治的繁衍，离不开信息的传递
(生物·海防口治高二检测)若利用电子仪器产生与蜜蜂跳舞相同频率的声音，当蜜蜂感受到这一信息后，就会飞到花园采蜜，这种方法利用的 信机息械类 防型治属于( ) 一下、列生 有态关系信统息中的信叙息述的，种不类正确的是（ ）
提高农产品或畜产品的产量
对有害动物进行控制
化学防治
生物防治
机械防治
物理信息
海豚的回声定位
鸽子喙部发现感应磁场器官，识途靠地磁导航
蛇的热感受器与导弹（红外线感受器）
鱼的侧线
二、信息传递在生态系统中的作用
课本资料分析： 1.生命活动的正常进行，离不开信息的作用。 2.生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。 3.信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的 稳定。
C.化学信息
D.生物信息
【解析】选B。蜜蜂感受到的信息是声音，因此属于物理
信息。
4．在草原上，当草原返青时，“绿色”为食草动物提供 了可食的信息 ；森林中，狼能依据兔留下的气味来猎捕 兔，兔同样能依据狼的气味或行为躲避追捕，说明（ C ） A.生命活动的进行离不开信息的作用 B.生物种群的繁衍，离不开信息的传递 C.信息能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定 D.生命活动的进行、生物种群的繁衍，离不开信息的传递
生一物、种 生群态的系繁统衍中，信离息不的开种信类息的传递
生物种物群理的信繁息衍，离不开信息的传递
鸽子化喙学部信发息现感应磁场器官，识途靠地磁导航
生命行活为动信的息正常进行，离不开信息的作用。
下列有关信息的叙述，不正确的是（ ）产弹品（的红产外量线感受器）
生对命有活 害动的物进行离控不制开信息的作用
生化物学种 防群治的繁衍，离不开信息的传递
(生物·海防口治高二检测)若利用电子仪器产生与蜜蜂跳舞相同频率的声音，当蜜蜂感受到这一信息后，就会飞到花园采蜜，这种方法利用的 信机息械类 防型治属于( ) 一下、列生 有态关系信统息中的信叙息述的，种不类正确的是（ ）
提高农产品或畜产品的产量
对有害动物进行控制
化学防治
生物防治
机械防治
物理信息
海豚的回声定位
鸽子喙部发现感应磁场器官，识途靠地磁导航
蛇的热感受器与导弹（红外线感受器）
鱼的侧线
二、信息传递在生态系统中的作用
课本资料分析： 1.生命活动的正常进行，离不开信息的作用。 2.生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。 3.信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的 稳定。
C.化学信息
D.生物信息
【解析】选B。蜜蜂感受到的信息是声音，因此属于物理
信息。
4．在草原上，当草原返青时，“绿色”为食草动物提供 了可食的信息 ；森林中，狼能依据兔留下的气味来猎捕 兔，兔同样能依据狼的气味或行为躲避追捕，说明（ C ） A.生命活动的进行离不开信息的作用 B.生物种群的繁衍，离不开信息的传递 C.信息能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定 D.生命活动的进行、生物种群的繁衍，离不开信息的传递
生一物、种 生群态的系繁统衍中，信离息不的开种信类息的传递
生物种物群理的信繁息衍，离不开信息的传递
鸽子化喙学部信发息现感应磁场器官，识途靠地磁导航
生命行活为动信的息正常进行，离不开信息的作用。
现代分子生物学(第四版)朱玉贤课件 PPT 第1章 绪论
特别是基因的一般结构与生物功能，基因活 性的修饰与调节； 4. 掌握分子克隆与DNA重组的基本技术与原 理，了解现代分子生物学基本研究方法； 5.了解基因组与比较基因组学的新成果， 新进展。
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。
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。
第四章生物信息的传递(下)---从mRNA到蛋白质-P
▪ 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。
▪ 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
▪ 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
第四章 生物信息的传递(下)2
“Large” 50S subunit
tRNA (3 bound)
“Small” 30S subunit
真核生物中，所有正在进行蛋白质合成
的核糖体都不是在细胞质内自由漂浮， 而是直接或间接与细胞骨架结构有关联 或者与内质网膜结构相连的（图4-8）。 细菌核糖体大都通过与mRNA相互作用，
被固定在核基因组上。
图4-8 结合在内质网上的核糖体。左，电 镜下看到的胰腺细胞粗糙内质网；右， 局部放大后的草图。
表4-9 大肠杆菌核糖体基本成分
核糖体
沉降系数 70S
小亚基
30S
大亚基
50S
总体相对分子质量
主要rRNA（碱基数）
2.52×106
9.30×105
1.59×106
16S（1 541） 23S（2 904）
tRNA高级结构上的特点为 我们提供了研究其生物学功 能的重要线索，因为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。这个结构形式很可能满 足了蛋白质合成过程中对 tRNA的各种要求而成为tRNA 的通式，研究证实tRNA的性 质是由反密码子而不是它所 携带的氨基酸所决定的。
tRNA的稀有碱基含量非常丰富，约有70 余种。每个tRNA分子至少含有2个稀有 碱基，最多有19个，多数分布在非配对 区，特别是在反密码子3'端邻近部位出 现的频率最高。
4.2.2
tRNA的L形三级结构
酵母和大肠杆菌tRNA的三级结构都呈L形 折叠式。这种结构是靠氢键来维持的，tRNA 的三级结构与AA- tRNA合成酶的识别有关。 通过分子重排产生另一对双螺旋，受体臂 和T ψ C臂的杆状区域构成了第一个双螺旋， D臂和反密码子臂的杆状区域形成了第二个 双螺旋。
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氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
原核生物中，起始氨基酸是： 甲酰甲硫氨酸 起始AA-tRNA是： fMet-tRNAfMet
存在tRNAMet和tRNAfMet
Met+tRNAfMet+ATP→ Met-tRNAfMet+AMP+PPi N10-甲酰四氢叶酸+Met-tRNAfMet→四氢叶酸+ fMet-tRNAfMet
三种起始因子
• IF-1
• 辅助IF-3 • 70S起始复合物生成后促进IF-2释放
• IF-2
• 有GTP酶活性 • 特异识别fmet-tRNAfmet
• 形成fmet-tRNAfmet- IF-2-GTP
• 是30S起始复合物与50S亚基连接所必 须
• IF-3
• 促进30S小亚基结合mRNA • 终止时：促使核糖体解离
SD序列（Shine-Dalgarno sequence)
• 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，它与16S rRNA 3’端反向互补，所以可将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。根据首次识别其功 能意义的科学家命名。
2.真核生物翻译的起始
• 真核生物蛋白质生物合成的起始基本与原核生物相同，只不过其核糖体 较大，有较多的起始因子，mRNA具有m7GpppNp帽子结构，Met-tRNAMet不 甲酰化，mRNA分子5’端的“帽子”和3’端的多聚A都参与形成翻译起始 复合物（图4-14）。
图4-14 真核生物翻译起始复合物的形成。
真核生物中，起始氨基酸是： 甲硫氨酸 起始AA-tRNA是： Met-tRNAMet
存在tRNAiMet和tRNAeMet
4.4.2 翻译的起始
• 蛋白质合成的起始是指在模板mRNA编码区5’端形成核糖体-mRNA-起始tRNA 复合物并将甲酰甲硫氨酸放入核糖体P位点。
• 原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNAfMet结合，最 后与50S大亚基结合
表4-12 蛋白质合成个阶段的主要成分简表
阶段
必需组分
1．氨基酸的活化 2. 肽链的起始
3．肽链的延伸 4 ．肽链的终止 5．折叠和加工
20种氨基酸 20种氨基酰-tRNA合成酶 20种或更多的tRNA ATP，Mg2+
mRNA N-甲酰甲硫氨酰-tRNA mRNA上的起始密码子（AUG） 核糖体小亚基 核糖体大亚基 GTP，Mg2+ 起始因子（IF-1，IF-2，IF-3）
第四章 生物信息的传递(下)
——翻译（从mRNA-蛋白质）
表
活性位点
功能
mRNA 结合 结合 mRNA 和 IF
位点
因子
P 位点
结合 fMet-tRNA和
肽基-tRNA
A 位点
结合氨酰基-tRNA
E 位点
结合脱酰 tRNA
肽酰基转移 将肽链转移到氨基
酶
酰-tRNA 上
EF-Tu 结合 氨基酰-tRNA 的进
功能核糖体（起始复合物）
AA-tRNA 伸长因子 GTP，Mg2+ 肽基转移酶
ATP mRNA上的终止密码子 释放因子（RF-1，RF-2，RF-3）
参与起始氨基酸的切除、修饰等加工过程的酶
4.4.1 氨基酸的活化
• 氨基酸在进行合成多肽链之前,必须在氨酰tRNA合成酶的作用下生成活化氨基酸—— AA-tRNA。
图4-14细菌mRNA分子上往往存在一个与 16SrRNA3’末端相互补的SD序列。
• 细菌核糖体上一般存在三个与氨基酰-tRNA结合的位点，即A位点 （aminoacyl site），P位点（peptidyl sit）和E位点（Exit site）。 只有fMet-tRNAfMet能与第一个P位点相结合，其它所有tRNA都必须通过A 位点到达P位点，再由E位点离开核糖体。
亚基结合，释放翻译起始因子。
• 30S亚基具有专一性的识别和选择mRNA起始位点的性质，IF-3协助该亚基完成 这种选择。
• Shine及Dalgarno等证明几乎所有原核生物mRNA上都有一个5’-AGGAGGU-3’ 序列，这个富嘌呤区与30S亚基上16S rRNA 3’末端的富嘧啶区5’GAUCACCUCCUUA-3’相互补。
1.
原
第一步，30S小亚基与翻译起始因子
核
生
IF-1，IF-3结合，通过SD序列与
物 翻
mRNA模板相结合。
译
第二步，fMet-tRNAfMet在IF-2的协
的
起
同下进入小亚基的P位，tRNA上的反
始
密码子与mRNA上的起始密码子配对。
第三步，带有tRNA、mRNA、三个翻
译起始因子的小亚基复合物与50S大
位点
入
EF-G 结合 移位
位点
核糖体的活性位点
组分 S1、S18、S21；及 S3、S4、S5、 S12 16SrRNA3′末端区域 L2、L27 及 L14、L18、L24、L33 16S 和 23SrRNA3′附近区域 L1、L5、L7/L12、L20、L30、L33 16S 和 23SrRNA（16S 的 1400 区） 23SrRNA 是重要的 L5、L18、L25 复合体 L2、L3、L4、L15、L16 23SrRNA 是重要的
L7/L12
GTP 酶需要
L7、L12
4.4 蛋白质合成的生物学机制
已证明核酸是生命体内最基本的物质，因为蛋白质 的合成和结构最终都取决于核酸，但蛋白质仍是生 物活性物质中最重要的大分子组分，生物有机体的 遗传学特性仍然要通过蛋白质来得到表达。
蛋白质的生物合成包括氨基酸活化、肽链的起始、 伸长、终止。
• 真核生物中，40S小亚基首先与Met-tRNAMet相结合，再与模板mRNA结合，最后 与60S大亚基结合生成80S·mRNA·Met-tRNAMet起始复合物。
• 起始复合物的生成除了GTP外，还需要Mg2+、NH4+及3个起始因子（IF-1、IF-2、 IF-3）。
图4-12 翻译起始复合物的形成。
除了帽子结构以外，40S小亚基还能识别mRNA上 的起始密码子AUG。Kozak等提出了一个“扫描模型” 来解释40S亚基对mRNA起始密码子的识别作用。按照 这个模型，40S小亚基先结合在mRNA5‘ 端的任何序 列上，然后沿mRNA移动直至遇到AUG发生较为稳定的 相互作用，最后与60S亚基一道生成80S起始复合物。