第15章 蛋白质的生物合成-翻译
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在起始密码子AUG上游9-13个核苷酸 处，有一段可与核糖体结合、富含嘌呤的 3-9个核苷酸的共同序列，一般为AGGAG GU，此序列称SD序列。
P位：肽酰基tRNA (peptidyl tRNA site) A位：氨酰基tRNA位 (aminoacyl tRNA site) E位：排出位
(exit site)
（3）核蛋体的功能
①P位：即肽位(Peptidyl site)，3’端连接肽链的肽 酰tRNA占据的位置。
②A位：即氨基酰位(Aaminoacyl site)，氨基酰 tRNA就加入到A位上，
60S
rRNA
蛋白 质
16SrRNA
5SrRNA 23SrRNA
21种
34种
28SrRNA 18SrRNA 5SrRNA
5.8SrRNA
33种
49种
核 糖 体 的 组 成
蛋白质合成中，核糖体首先与mRNA 结合，按5’到3’方向移动，每次移动的距 离相当于一个密码子。
（2）核蛋白体是肽链合成的装置
mRNA是遗传信息的载体（载有遗传密 码），是合成蛋白质的模板，它以一系列三 联体密码子的形式从DNA转录了遗传信息。 每个密码子代表一个氨基酸。
(1) 遗传密码
遗传密码（genetic code）：核酸中 的核苷酸碱基序列与蛋白质中的氨基酸 序列之间的对应关系。
三个碱基编码一个氨基酸，三联碱 基称为一个密码子（codon）。
1.3 tRNA
原核tRNA有30-40种，真核有50-60种，含7090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。
tRNA的结构－“四环一臂” 倒L形的三级结构
tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋
AMP ＋ E
氨基酰-tRNA表示方法：Ser-tRNASer
（2）氨基酰-tRNA合成酶的特点
① 氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和 tRNA都有高度特异性。
② 催化氨基酰-tRNA脱酰基,具有校正活性。
（3）密码子-反密码子的相互作用
氨基酸的加入需 靠mRNA上的密 码子和tRNA上的 反密码子相互以 碱基配对辨认。
遗传密码的破译
1961年，M. Nirenberg等用放射性同位素标 记的方法对密码子的组成进行了推测，证明 mRNA中核苷酸的排列顺序与蛋白质中氨基酸 之间的对应关系，是以每三个核苷酸代表一个 氨基酸，又称三联体密码。
至1966年，20中氨基酸对应的61个密码子 和三个终止密码子全部被破译。
（2）遗传密码的主要特征：
AUG
ORF
UAA
② 简并性（同一氨基酸有多个不同密码 子， 除Trp，Met外）同义密码
③ 通用性（共同使用同一套密码子） ④ 不重叠性（三联体，连续性，无逗点，
连续阅读，5’ 到3’） ⑤ 兼职性（终止密码 编码氨基酸的密码） ⑥ 例外（支原体，UGA编码Trp；纤毛
虫，UAA和UAG编码Glu）
和多种蛋白因子的共同作用下，将mRNA 中4种核苷酸的语言解读为蛋白质中20种 氨基酸的语言，又称翻译（Translation）。
原料:20种氨基酸 mRNA: 合成蛋白质的模板。 tRNA: 原料氨基酸的“搬运工”。 rRNA: 与多种蛋白质结合成核糖体，为
合成多肽链的装配机。
1.2 mRNA
密码子与反密码子的配对方 式
1.4 核糖体的结构和功能（ribosome）
(1) 核糖体的化学组成
核糖体呈颗粒状，由大小亚基组成， 每个亚基又含有不同的蛋白质和rRNA， 原核和真核生物不同。
不同细胞核糖体的组成
原核生物
真核生物
核糖 体
小亚基
大亚基
核糖 体
小亚基
来自百度文库
大亚基
S 70S 30S
50S 80S 40S
（1）氨基酸的活化
氨基酰-tRNA合成 (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 ＋ PPi
氨基酰tRNA合成酶
第二步反应
氨基酰-AMP-E ＋
摆动学说：密码子的头两个碱基严格 遵守碱基配对规律为tRNA的反密码子识别， 他们中的任何不同即为不同tRNA识别，但 第三个碱基不这样，有一定的自由度，即摇 摆性。
反密码子 3’- X’-Y’-Z’-5’
密码子 5’- X- Y-Z - 3’
密码子、反密码子配对的摆动现象
反密码子 第一位碱基
密码子 第三位碱基
① 编码性
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。
起始密码（initiation coden）:AUG 终止密码（termination coden）:
UAA，UAG，UGA
遗传密码表
从mRNA5’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)。
③E位：tRNA释放结合位点(Exit site)
（4）多核糖体
大肠杆菌由一 定数目的单个核糖 体与一个mRNA 分 子结合而成的念珠 状结构。
每个核糖体可独立完成一条肽链的合 成，所以在多核糖体上可以同时进行多条 肽链的合成，提高了翻译的效率。
2. 原核生物蛋白质合成过程
分为四个阶段： （1）活化 （2）起始 （3）延伸 （4）终止
第15章 蛋白质的生物合成－翻译 Protein Biosynthesis，Translation
本章主要内容
1.翻译系统 2.蛋白质生物合成的过程 3.多肽链翻译后的修饰 4.蛋白质的到位
重点和难点： 原核生物蛋白质合成的过程 原核生物与真核生物蛋白质合成的区别
1 蛋白质的翻译系统
1.1 蛋白质的生物合成 以mRNA为模板，在核糖体、tRNA
I
U
A,C,U A,G
G CA U,C G U
（4）翻译的起始
① fMet-tRNAfmet的生成 大肠杆菌中, 起始密码子AUG所编码的氨
基酸并不是甲硫氨酸本身, 而是甲酰甲硫氨 酸（fMet）。
甲酰化酶
Met-tRNA + N10-甲酰FH4 fMet-tRNAfmet + FH4
② 翻译的起始信号
P位：肽酰基tRNA (peptidyl tRNA site) A位：氨酰基tRNA位 (aminoacyl tRNA site) E位：排出位
(exit site)
（3）核蛋体的功能
①P位：即肽位(Peptidyl site)，3’端连接肽链的肽 酰tRNA占据的位置。
②A位：即氨基酰位(Aaminoacyl site)，氨基酰 tRNA就加入到A位上，
60S
rRNA
蛋白 质
16SrRNA
5SrRNA 23SrRNA
21种
34种
28SrRNA 18SrRNA 5SrRNA
5.8SrRNA
33种
49种
核 糖 体 的 组 成
蛋白质合成中，核糖体首先与mRNA 结合，按5’到3’方向移动，每次移动的距 离相当于一个密码子。
（2）核蛋白体是肽链合成的装置
mRNA是遗传信息的载体（载有遗传密 码），是合成蛋白质的模板，它以一系列三 联体密码子的形式从DNA转录了遗传信息。 每个密码子代表一个氨基酸。
(1) 遗传密码
遗传密码（genetic code）：核酸中 的核苷酸碱基序列与蛋白质中的氨基酸 序列之间的对应关系。
三个碱基编码一个氨基酸，三联碱 基称为一个密码子（codon）。
1.3 tRNA
原核tRNA有30-40种，真核有50-60种，含7090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。
tRNA的结构－“四环一臂” 倒L形的三级结构
tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋
AMP ＋ E
氨基酰-tRNA表示方法：Ser-tRNASer
（2）氨基酰-tRNA合成酶的特点
① 氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和 tRNA都有高度特异性。
② 催化氨基酰-tRNA脱酰基,具有校正活性。
（3）密码子-反密码子的相互作用
氨基酸的加入需 靠mRNA上的密 码子和tRNA上的 反密码子相互以 碱基配对辨认。
遗传密码的破译
1961年，M. Nirenberg等用放射性同位素标 记的方法对密码子的组成进行了推测，证明 mRNA中核苷酸的排列顺序与蛋白质中氨基酸 之间的对应关系，是以每三个核苷酸代表一个 氨基酸，又称三联体密码。
至1966年，20中氨基酸对应的61个密码子 和三个终止密码子全部被破译。
（2）遗传密码的主要特征：
AUG
ORF
UAA
② 简并性（同一氨基酸有多个不同密码 子， 除Trp，Met外）同义密码
③ 通用性（共同使用同一套密码子） ④ 不重叠性（三联体，连续性，无逗点，
连续阅读，5’ 到3’） ⑤ 兼职性（终止密码 编码氨基酸的密码） ⑥ 例外（支原体，UGA编码Trp；纤毛
虫，UAA和UAG编码Glu）
和多种蛋白因子的共同作用下，将mRNA 中4种核苷酸的语言解读为蛋白质中20种 氨基酸的语言，又称翻译（Translation）。
原料:20种氨基酸 mRNA: 合成蛋白质的模板。 tRNA: 原料氨基酸的“搬运工”。 rRNA: 与多种蛋白质结合成核糖体，为
合成多肽链的装配机。
1.2 mRNA
密码子与反密码子的配对方 式
1.4 核糖体的结构和功能（ribosome）
(1) 核糖体的化学组成
核糖体呈颗粒状，由大小亚基组成， 每个亚基又含有不同的蛋白质和rRNA， 原核和真核生物不同。
不同细胞核糖体的组成
原核生物
真核生物
核糖 体
小亚基
大亚基
核糖 体
小亚基
来自百度文库
大亚基
S 70S 30S
50S 80S 40S
（1）氨基酸的活化
氨基酰-tRNA合成 (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 ＋ PPi
氨基酰tRNA合成酶
第二步反应
氨基酰-AMP-E ＋
摆动学说：密码子的头两个碱基严格 遵守碱基配对规律为tRNA的反密码子识别， 他们中的任何不同即为不同tRNA识别，但 第三个碱基不这样，有一定的自由度，即摇 摆性。
反密码子 3’- X’-Y’-Z’-5’
密码子 5’- X- Y-Z - 3’
密码子、反密码子配对的摆动现象
反密码子 第一位碱基
密码子 第三位碱基
① 编码性
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。
起始密码（initiation coden）:AUG 终止密码（termination coden）:
UAA，UAG，UGA
遗传密码表
从mRNA5’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)。
③E位：tRNA释放结合位点(Exit site)
（4）多核糖体
大肠杆菌由一 定数目的单个核糖 体与一个mRNA 分 子结合而成的念珠 状结构。
每个核糖体可独立完成一条肽链的合 成，所以在多核糖体上可以同时进行多条 肽链的合成，提高了翻译的效率。
2. 原核生物蛋白质合成过程
分为四个阶段： （1）活化 （2）起始 （3）延伸 （4）终止
第15章 蛋白质的生物合成－翻译 Protein Biosynthesis，Translation
本章主要内容
1.翻译系统 2.蛋白质生物合成的过程 3.多肽链翻译后的修饰 4.蛋白质的到位
重点和难点： 原核生物蛋白质合成的过程 原核生物与真核生物蛋白质合成的区别
1 蛋白质的翻译系统
1.1 蛋白质的生物合成 以mRNA为模板，在核糖体、tRNA
I
U
A,C,U A,G
G CA U,C G U
（4）翻译的起始
① fMet-tRNAfmet的生成 大肠杆菌中, 起始密码子AUG所编码的氨
基酸并不是甲硫氨酸本身, 而是甲酰甲硫氨 酸（fMet）。
甲酰化酶
Met-tRNA + N10-甲酰FH4 fMet-tRNAfmet + FH4
② 翻译的起始信号