6第六章 蛋白质的翻译
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H 3’ 腺苷
tRNA的氨基酰化
tRNA
CH2 | O | O-P=O | O | tRNA
图示为第二类氨酰tRNA合
成酶催化的氨酰化结果，氨基 酸通过其羧基基团与tRNA末端
核苷酸的3’-OH相连。一类氨
酰tRNA合成酶将氨基酸连到 2’-OH基团。
三、核糖体
核糖体结合在内质网上
1.核糖体的组成
四臂四环
3´ A C C 5´
Ala
氨基酸臂 左臂 右臂
DHU环
可变环 反密码臂 反密码环
TψC环
I
G
C
反密码子
臂
氨基酸受体臂
D臂
反密码子臂
tRNA的L形三级结构 反映了其生物学功能，因为它上所运载的 氨基酸必须靠近位于核糖体大亚基上的多肽合 成位点，而它的反密码子必须与小亚基上的 mRNA相配对，所以两个不同的功能基团最大限
ATP +
第一步
E
氨基酸
AA
PPi
AA
E
AA
氨 基 酸 的 活 化
E-AMP
氨酰腺苷酸
E
tRNA
AA
第二步 AMP
E
tRNA AA
E
tRNA
E
3-氨酰-tRNA
+H
2N-CH-COO-tRNA
CHO-HN-CH-COO-tRNA
CH2 CH2 S COO-
转甲酰酶
CH2 CH2 S COO-
N10-甲酰FH4
FH4
Met-tRNAffMet
fMet-tRNAffMet
原核生物多肽链的合成分为三个阶段：肽 链合成的起始、肽链的延伸、肽链合成的终止 和释放。
1、肽链合成的起始 2、肽链的延长 3、肽链合成的终止和释放
mRNA +30S亚基-IF3
IF1
P位
GTP
A位
IF2
30S亚基• mRNA IF3- IF1复合物
36 proteins
原核生物核糖体结构示意图
原核生物的核糖体
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
大 核糖体类型 亚基 小
细胞类型
原核细胞及真核细胞 叶绿体、线粒体
rRNA 5S 23S 16S 5S 28S 5.5S 18S
蛋白质 36种 21种 49种 33种
氨酰tRNA合成ห้องสมุดไป่ตู้的特征
特征 酶活性位点的结构 与tRNA的相互作用 结合的tRNA取向 氨基酸的结合 第一类酶 平行β 片层 受体臂的小沟 V环背向酶 第二类酶 反平行β 片层 受体臂的大沟 V环面向酶
结合到tRNA末端核苷酸 结合到tRNA末端核苷酸 2’-OH 3’-OH
氨基酸
+ NH3 | H-C-R | O=C | OH O
eIF-4F复合物成分
促进各种起始因子从小亚基解离 促进氨基酰-tRNA进入A位，具GTP酶活性
延长
终止
EF-G
EF1-α,EF1-βγ EF-2 RF1 RF2 RF3 eRF1 ，eRF3
促进转位和卸载tRNA的释放，具GTP酶活性 促进氨基酰-tRNA进入A位，具GTP酶活性
促进转位和卸载tRNA的释放，具GTP酶活性 识别UAA,UAG 识别UAA,UGA 识别UAA,UGA,UAG
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
二、tRNA与氨基酸的活化
1.二级结构特征： 单链 三叶草叶形 2.三级结构 特征： 在二级结构基础上 进一步折叠扭曲形成倒 L型
度分离。
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
4. 氨酰-tRNA合成酶将氨基酸连到tRNA上 tRNA的氨酰化（负载）由氨酰-tRNA合成酶的一组酶 催化完成。生物体有20种氨酰-tRNA合成酶，每个对应一 种氨基酸，这意味着一组同工tRNA被一个酶酰氨化。
起始因子IF –1和IF-3 相结合，诱发模板mRNA
与小亚基结合。
合成的起始
2、由30S 小亚基、起始因 子IF-1和IF-3及模板mRNA 所组成的复合物立即与 GTP-IF-2及fMet-tRNAfMet 相结合。反密码子与密码 子配对。
合成的起始
3、上述六组分复合物再 与50S大亚基结合，水解 GTP生成并释放GDP和Pi。 释放三个起始因子。
eIF-1A,eIF-3 eIF-2 eIF-4A
促进大小亚基分离
促进大小亚基分离 GTP结合蛋白，促进起始tRNA与小亚基结合 eIF-4F复合物成分，促进mRNA结合小亚基 促进mRNA扫描起始AUG eIF-4F复合物成分，结合5’帽
起始
eIF-4B eIF-4E
eIF-4G
eIF-5B EF-Tu,EF-Ts
3
30S亚基
核糖体循环
多核糖体
5ˊ
3ˊmRNA
延伸中的肽链
合成完毕 的肽链
真核生物蛋白质合成的特点
合成起始 真核生物蛋白质生物合成起始过程中，需要甲硫氨 酰-tRNAi、GTP、ATP和十几种起始因子(eIF)参与。
40S + 三种起始因子 ＝ 43S (eIF-1A, eIF-3, eIF-3A)
IF2-GTP-fRNA-tRNA
5
IF-1 IF3 IF2 IF1 IF-3
3
IF3 30S• mRNA • GTP- fMet –tRNAIF2- IF1复合物 50S亚基 IF2+ IF1+GDP+Pi P位 anticodon A位
70S起始复合物
codon
1、30S 核糖体小亚基与
合成的起始
进位
1 1 2
肽键形成
1 2
5 ´
GTP 3´ (Tu\Ts)
GTP
N-端 C-端
移位
（EF-G）
肽键形成
2 3 2 3
进位
2 3
5´
3´
RF
5
（ 1 ）释放因子 RF1 或 RF2 进入核糖体A位。 （2）多肽链的释放 （3）70S核糖体解离
UAG
3
50S 亚基
5
UAG
tRNA
70S 80S
真核细胞
50S 30S 60S 40S
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
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
IF-1 IF-2
真核
占据A位
功
能
GTP酶，促进起始tRNA与小亚基结合
IF-3
tRNA的氨基酰化
tRNA
CH2 | O | O-P=O | O | tRNA
图示为第二类氨酰tRNA合
成酶催化的氨酰化结果，氨基 酸通过其羧基基团与tRNA末端
核苷酸的3’-OH相连。一类氨
酰tRNA合成酶将氨基酸连到 2’-OH基团。
三、核糖体
核糖体结合在内质网上
1.核糖体的组成
四臂四环
3´ A C C 5´
Ala
氨基酸臂 左臂 右臂
DHU环
可变环 反密码臂 反密码环
TψC环
I
G
C
反密码子
臂
氨基酸受体臂
D臂
反密码子臂
tRNA的L形三级结构 反映了其生物学功能，因为它上所运载的 氨基酸必须靠近位于核糖体大亚基上的多肽合 成位点，而它的反密码子必须与小亚基上的 mRNA相配对，所以两个不同的功能基团最大限
ATP +
第一步
E
氨基酸
AA
PPi
AA
E
AA
氨 基 酸 的 活 化
E-AMP
氨酰腺苷酸
E
tRNA
AA
第二步 AMP
E
tRNA AA
E
tRNA
E
3-氨酰-tRNA
+H
2N-CH-COO-tRNA
CHO-HN-CH-COO-tRNA
CH2 CH2 S COO-
转甲酰酶
CH2 CH2 S COO-
N10-甲酰FH4
FH4
Met-tRNAffMet
fMet-tRNAffMet
原核生物多肽链的合成分为三个阶段：肽 链合成的起始、肽链的延伸、肽链合成的终止 和释放。
1、肽链合成的起始 2、肽链的延长 3、肽链合成的终止和释放
mRNA +30S亚基-IF3
IF1
P位
GTP
A位
IF2
30S亚基• mRNA IF3- IF1复合物
36 proteins
原核生物核糖体结构示意图
原核生物的核糖体
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
大 核糖体类型 亚基 小
细胞类型
原核细胞及真核细胞 叶绿体、线粒体
rRNA 5S 23S 16S 5S 28S 5.5S 18S
蛋白质 36种 21种 49种 33种
氨酰tRNA合成ห้องสมุดไป่ตู้的特征
特征 酶活性位点的结构 与tRNA的相互作用 结合的tRNA取向 氨基酸的结合 第一类酶 平行β 片层 受体臂的小沟 V环背向酶 第二类酶 反平行β 片层 受体臂的大沟 V环面向酶
结合到tRNA末端核苷酸 结合到tRNA末端核苷酸 2’-OH 3’-OH
氨基酸
+ NH3 | H-C-R | O=C | OH O
eIF-4F复合物成分
促进各种起始因子从小亚基解离 促进氨基酰-tRNA进入A位，具GTP酶活性
延长
终止
EF-G
EF1-α,EF1-βγ EF-2 RF1 RF2 RF3 eRF1 ，eRF3
促进转位和卸载tRNA的释放，具GTP酶活性 促进氨基酰-tRNA进入A位，具GTP酶活性
促进转位和卸载tRNA的释放，具GTP酶活性 识别UAA,UAG 识别UAA,UGA 识别UAA,UGA,UAG
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
二、tRNA与氨基酸的活化
1.二级结构特征： 单链 三叶草叶形 2.三级结构 特征： 在二级结构基础上 进一步折叠扭曲形成倒 L型
度分离。
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
4. 氨酰-tRNA合成酶将氨基酸连到tRNA上 tRNA的氨酰化（负载）由氨酰-tRNA合成酶的一组酶 催化完成。生物体有20种氨酰-tRNA合成酶，每个对应一 种氨基酸，这意味着一组同工tRNA被一个酶酰氨化。
起始因子IF –1和IF-3 相结合，诱发模板mRNA
与小亚基结合。
合成的起始
2、由30S 小亚基、起始因 子IF-1和IF-3及模板mRNA 所组成的复合物立即与 GTP-IF-2及fMet-tRNAfMet 相结合。反密码子与密码 子配对。
合成的起始
3、上述六组分复合物再 与50S大亚基结合，水解 GTP生成并释放GDP和Pi。 释放三个起始因子。
eIF-1A,eIF-3 eIF-2 eIF-4A
促进大小亚基分离
促进大小亚基分离 GTP结合蛋白，促进起始tRNA与小亚基结合 eIF-4F复合物成分，促进mRNA结合小亚基 促进mRNA扫描起始AUG eIF-4F复合物成分，结合5’帽
起始
eIF-4B eIF-4E
eIF-4G
eIF-5B EF-Tu,EF-Ts
3
30S亚基
核糖体循环
多核糖体
5ˊ
3ˊmRNA
延伸中的肽链
合成完毕 的肽链
真核生物蛋白质合成的特点
合成起始 真核生物蛋白质生物合成起始过程中，需要甲硫氨 酰-tRNAi、GTP、ATP和十几种起始因子(eIF)参与。
40S + 三种起始因子 ＝ 43S (eIF-1A, eIF-3, eIF-3A)
IF2-GTP-fRNA-tRNA
5
IF-1 IF3 IF2 IF1 IF-3
3
IF3 30S• mRNA • GTP- fMet –tRNAIF2- IF1复合物 50S亚基 IF2+ IF1+GDP+Pi P位 anticodon A位
70S起始复合物
codon
1、30S 核糖体小亚基与
合成的起始
进位
1 1 2
肽键形成
1 2
5 ´
GTP 3´ (Tu\Ts)
GTP
N-端 C-端
移位
（EF-G）
肽键形成
2 3 2 3
进位
2 3
5´
3´
RF
5
（ 1 ）释放因子 RF1 或 RF2 进入核糖体A位。 （2）多肽链的释放 （3）70S核糖体解离
UAG
3
50S 亚基
5
UAG
tRNA
70S 80S
真核细胞
50S 30S 60S 40S
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
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
IF-1 IF-2
真核
占据A位
功
能
GTP酶，促进起始tRNA与小亚基结合
IF-3