生物化学课件-第12章-翻译
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基础生物化学 第十二章(1-3节)-核酸的合成与分解
尿囊素酶
＋ H2 O
尿囊素
尿囊酸酶
＋ H2 O
尿囊酸 4NH3
2CO2
尿酶
＋2H2O
尿素
乙醛酸
二、嘧啶核苷酸的代谢1
1，尿嘧啶与胸腺嘧啶在哺乳动物体内分解时，先
还原成对应的二氢衍生物。
2，破开环状结构分别产生β-丙氨酸及β-氨基异
丁酸。
3，最后成为CO2和NH3
胞嘧啶具有氨基，所以要先在胞嘧啶脱氨酶的作
通过用同位素标记的化合物实验来 确定，即用标有同位素的各种营养物喂 鸽子，然后将其排出的尿酸进行分析。
（一）嘌呤环的元素来源2（图示）
天冬氨酸
N1
6C
CO2
甲酰FH4
C2
5C
N7
甘氨酸
C8 甲酰FH4 N3
谷氨酰胺
4C
N9
谷氨酰胺
（二）合成过程（总）
从头合成嘌呤的途径已于50年代被
Greenberg等基本搞清,此途径是在核糖－ 5－磷酸的第一碳原子上逐步增加原子生 成次黄苷酸（肌苷酸） ，然后再由次黄 苷酸转变为腺苷酸和鸟苷酸。 反应分为两个阶段： 1，次黄苷酸的合成（11步反应） 2，腺苷、鸟苷的生成 （南大P480，图12－2）
途径称为补救途径。通过补救途径可以重新 利用核酸分解产生的嘌呤和嘧啶或它们的衍 生物。
从胸腺嘧啶或胸苷转变成胸苷酸的补救途径，
除真菌外，对所有细胞都是一样的，故常利 用放射性同位素标记胸腺嘧啶或胸苷参入DNA 的实验作为检查DNA合成的手段。
三、核苷酸合成的补救途径2
核苷 核糖-1-磷酸
激酶
核糖-5-磷酸
1．鸟嘌呤的分解
动物组织中广泛含有鸟嘌呤酶，可以催化 鸟嘌呤水解脱氨产生黄嘌呤，然后黄嘌呤在黄 嘌呤氧化酶的作用下氧化成尿酸。
＋ H2 O
尿囊素
尿囊酸酶
＋ H2 O
尿囊酸 4NH3
2CO2
尿酶
＋2H2O
尿素
乙醛酸
二、嘧啶核苷酸的代谢1
1，尿嘧啶与胸腺嘧啶在哺乳动物体内分解时，先
还原成对应的二氢衍生物。
2，破开环状结构分别产生β-丙氨酸及β-氨基异
丁酸。
3，最后成为CO2和NH3
胞嘧啶具有氨基，所以要先在胞嘧啶脱氨酶的作
通过用同位素标记的化合物实验来 确定，即用标有同位素的各种营养物喂 鸽子，然后将其排出的尿酸进行分析。
（一）嘌呤环的元素来源2（图示）
天冬氨酸
N1
6C
CO2
甲酰FH4
C2
5C
N7
甘氨酸
C8 甲酰FH4 N3
谷氨酰胺
4C
N9
谷氨酰胺
（二）合成过程（总）
从头合成嘌呤的途径已于50年代被
Greenberg等基本搞清,此途径是在核糖－ 5－磷酸的第一碳原子上逐步增加原子生 成次黄苷酸（肌苷酸） ，然后再由次黄 苷酸转变为腺苷酸和鸟苷酸。 反应分为两个阶段： 1，次黄苷酸的合成（11步反应） 2，腺苷、鸟苷的生成 （南大P480，图12－2）
途径称为补救途径。通过补救途径可以重新 利用核酸分解产生的嘌呤和嘧啶或它们的衍 生物。
从胸腺嘧啶或胸苷转变成胸苷酸的补救途径，
除真菌外，对所有细胞都是一样的，故常利 用放射性同位素标记胸腺嘧啶或胸苷参入DNA 的实验作为检查DNA合成的手段。
三、核苷酸合成的补救途径2
核苷 核糖-1-磷酸
激酶
核糖-5-磷酸
1．鸟嘌呤的分解
动物组织中广泛含有鸟嘌呤酶，可以催化 鸟嘌呤水解脱氨产生黄嘌呤，然后黄嘌呤在黄 嘌呤氧化酶的作用下氧化成尿酸。
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
生物化学(简单清晰)第12章 翻译
IF-1：占据A位防止结合其他tRNA。
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
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
目录
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。
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 生物化学DNA合成
复制叉
复制泡的两个复制叉向相反方向移动，双链不断解开， 复制不断向两侧推进。新合成的子代链与亲本链互补，并 形成双螺旋结构的子代DNA。
复制叉会合 处复制终点
连续合成
复制起点
复制起点
亲代 亲代 DNA DNA
不连续合成
复 制
三、DNA是半不连续复制的
3′
5′
新链合成是从5′→3′端进行 的其中一条链从起始点开始连 续合成，并与复制叉前进方向 一致——前导链
DNA复制起始必须精确受到调控，因为每个生命周期复制只 发生一次。现已知，复制起始的时序受到DNA甲基化和细菌 细胞质膜相互作用的影响。
E.Coli 的 oriC DNA是由Dam甲基化酶甲基化的，而甲基化
发 生在回文顺序（5′）GATC的腺嘌呤N6 (m6A)，大肠杆菌的
oriC区密布GATC顺序（在245bp的DNA链中含有11个GATC）
P ～ P ～ P
5′
A
5′→3′聚合酶活性
3′ 5′
P P P P P P P P P P P
PPi
P P P P P P
A G C A T C G T A G C A T C G T T C G T A 3′-OH
P P P P
5′
聚合酶催化形成3′磷酸酯键使
单核苷酸随即被添加到3′端
Ⅰ型DNA聚合酶用胰蛋白酶温和处理，可以把5′→3′核
亚基数
1 6（同亚基） 1
功能
识别原点，在特异位点打开DNA双链 DNA解螺旋酶 辅助DnaB与原点结合
HU
引物酶（DnaG) SSB RNA聚合酶 TopoⅡ Dam甲基化酶
19
60 75.6 454 400 32
【实用】生物化学简明教程第四版第十二章 核苷酸代谢PPT文档
第 十二 章
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
目录
第一节 核甘酸的分解代谢
核酸的酶促降解
核酸
核酸酶
核苷酸酶
核苷酸
核苷
Pi
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖 碱基
目录
一、嘌呤的分解代谢
不同动物嘌呤分解代谢终产物不同
尿酸（灵长类、鸟类、爬行类、昆虫类）
尿囊素（哺乳动物腹足类） 尿囊酸（硬骨鱼） 尿素（大多数鱼类、两栖类） 氨（甲壳类）
嘧啶核苷酸
•合成部位
主要是肝细胞胞液
目录
•嘧啶合成的元素来源
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
目录
• 合成过程 1. 尿嘧啶核苷酸的合成
谷氨酰胺 + HCO3-
氨基甲酰磷 酸合成酶II
2ATP 2ADP+Pi
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸
目录
目录
2. 胞嘧啶核苷酸的合成
尿苷酸激酶
UDP
ATP ADP
二磷酸核苷激酶
合成部位：肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，
一、嘧啶核苷酸的合成代谢
（五） 嘌呤核苷酸的抗代谢物
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
第一节 核甘酸的分解代谢
dTMP或TMP的生成
痛风是长期嘌呤代谢障碍,血尿酸增高(>80mg/L)，尿酸盐晶体沉积，引起组织损伤的一种疾病。
目录
痛风症
痛风是长期嘌呤代谢障碍,血尿酸 增高(>80mg/L)，尿酸盐晶体沉 积，引起组织损伤的一种疾病。
琥珀酰CoA
TAC
糖异生
目录
第二节 核甘酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的合成代谢
嘌呤核苷酸的结构
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
目录
第一节 核甘酸的分解代谢
核酸的酶促降解
核酸
核酸酶
核苷酸酶
核苷酸
核苷
Pi
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖 碱基
目录
一、嘌呤的分解代谢
不同动物嘌呤分解代谢终产物不同
尿酸（灵长类、鸟类、爬行类、昆虫类）
尿囊素（哺乳动物腹足类） 尿囊酸（硬骨鱼） 尿素（大多数鱼类、两栖类） 氨（甲壳类）
嘧啶核苷酸
•合成部位
主要是肝细胞胞液
目录
•嘧啶合成的元素来源
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
目录
• 合成过程 1. 尿嘧啶核苷酸的合成
谷氨酰胺 + HCO3-
氨基甲酰磷 酸合成酶II
2ATP 2ADP+Pi
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸
目录
目录
2. 胞嘧啶核苷酸的合成
尿苷酸激酶
UDP
ATP ADP
二磷酸核苷激酶
合成部位：肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，
一、嘧啶核苷酸的合成代谢
（五） 嘌呤核苷酸的抗代谢物
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
第一节 核甘酸的分解代谢
dTMP或TMP的生成
痛风是长期嘌呤代谢障碍,血尿酸增高(>80mg/L)，尿酸盐晶体沉积，引起组织损伤的一种疾病。
目录
痛风症
痛风是长期嘌呤代谢障碍,血尿酸 增高(>80mg/L)，尿酸盐晶体沉 积，引起组织损伤的一种疾病。
琥珀酰CoA
TAC
糖异生
目录
第二节 核甘酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的合成代谢
嘌呤核苷酸的结构
生物化学第12章-分子生物学常用技术
第十二章分子生物学常用技术及应用【授课时间】3学时【目的要求】1．掌握基因工程与重组DNA技术相关概念，核酸分子杂交、探针、PCR、DNA 芯片技术、基因诊断和基因治疗的概念。
2．熟悉重组DNA技术、PCR的基本原理及基本反应步骤。
3．了解基因工程在医学中的应用，PCR 的主要用途。
4．了解DNA芯片技术的原理与方法，基因诊断与基因治疗的应用。
【教学内容】1．一般介绍：基因工程2．一般介绍：核酸分子杂交技术3．一般介绍：聚合酶链反应4．一般介绍：DNA芯片技术5．一般介绍：基因诊断与基因治疗【授课学时】3学时第十二章分子生物学常用技术及应用第一节基因工程第二节核酸分子杂交技术第三节聚合酶链反应第四节 DNA芯片技术第五节基因诊断与基因治疗第一节基因工程噬菌体(bacteriophage，phage)是感染细菌的一类病毒，因其寄生在细菌中并能溶解细菌细胞，所以称为噬菌体。
用于感染大肠杆菌的λ噬菌体改造成的载体应用最为广泛。
（一）目的基因的制备目的基因是指所要研究或应用的基因，也就是需要克隆或．基因组DNA文库cDNA文库．聚合酶链式反应（polymerase chain reaction．化学合成（二）目的基因与载体的连接将目的基因或序列插入载体，主要通过DNA（二）Northern 印迹杂交Northern 印迹杂交是指将待测RNA 样品经电泳分离后转移到固相支持物上，然后与标记的核酸探针进行杂交，检测的方法。
其基本原理和基本过程与印迹杂交主要用于检测各种基因转录产物的大小、转录的量及其变化。
（三）斑点及狭缝印迹杂交分子杂交实验①②③目录三、探针的标记（一）探针的特征探针的特点：①要加以标记、带有示踪物，便于杂交后检测，②应是单链，若为双链用前需先行变性为单链；③具有高度特异性，只与靶核酸序列杂交；④标记的探针应具有高灵敏度、稳定、标记方法简便、安全。
（二）探针的种类及制备探针第四节 DNA芯片技术第五节基因诊断与基因治疗。
《生物化学翻译》课件
免疫共沉淀技术
利用特异性抗体与目的蛋白结合，通过沉淀和洗 涤等步骤，分离出与目的蛋白相互作用的蛋白质 复合物。
荧光共振能量转移技术
利用荧光染料标记两个蛋白质，通过检测荧光信 号的变化来分析它们之间的相互作用。
THANKS
感谢观看
生物技术产业发展
生物化学翻译技术的不断进步和应用拓展，将推动生物技术产业的持续发展，为社会带来更多的经济效益和健康 福祉。
05
生物化学翻译的挑战与解决方案
基因突变对翻译的影响
01
02
03
04
基因突变可能导致mRNA序 列的改变，从而影响翻译的准
确性。
突变可能引发氨基酸的替换， 进而影响蛋白质的结构和功能
延伸
核糖体沿着mRNA移动，氨基酸按照遗传密码序列依次连接成肽链。
翻译终止与释放
翻译终止
终止密码子出现，核糖体释放肽链，完成翻译过程。
释放
肽链从核糖体释放，进入后续的折叠和加工过程。
翻译后修饰
01
02
03
04
肽链折叠
肽链经过复杂的自我折叠，形 成特定的空间结构。
二硫键形成
在肽链中形成二硫键，增加肽 链稳定性。
03
错误可能导致蛋白质结 构异常、功能丧失或产 生毒性。
04
解决方案：深入研究校 正机制，利用合成生物 学方法优化翻译过程。
翻译效率与表达水平的调控策略
翻译效率受到多种因素的影响，如 mRNA的稳定性、核糖体的合成速度 、细胞内氨基酸的浓Байду номын сангаас等。
调控策略对于生物制药、代谢工程等 领域具有重要意义。
表达水平可以通过转录水平的调节（ 如使用启动子、增强子）和翻译水平 的调节（如使用RNA干扰技术）进行 调控。
利用特异性抗体与目的蛋白结合，通过沉淀和洗 涤等步骤，分离出与目的蛋白相互作用的蛋白质 复合物。
荧光共振能量转移技术
利用荧光染料标记两个蛋白质，通过检测荧光信 号的变化来分析它们之间的相互作用。
THANKS
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生物技术产业发展
生物化学翻译技术的不断进步和应用拓展，将推动生物技术产业的持续发展，为社会带来更多的经济效益和健康 福祉。
05
生物化学翻译的挑战与解决方案
基因突变对翻译的影响
01
02
03
04
基因突变可能导致mRNA序 列的改变，从而影响翻译的准
确性。
突变可能引发氨基酸的替换， 进而影响蛋白质的结构和功能
延伸
核糖体沿着mRNA移动，氨基酸按照遗传密码序列依次连接成肽链。
翻译终止与释放
翻译终止
终止密码子出现，核糖体释放肽链，完成翻译过程。
释放
肽链从核糖体释放，进入后续的折叠和加工过程。
翻译后修饰
01
02
03
04
肽链折叠
肽链经过复杂的自我折叠，形 成特定的空间结构。
二硫键形成
在肽链中形成二硫键，增加肽 链稳定性。
03
错误可能导致蛋白质结 构异常、功能丧失或产 生毒性。
04
解决方案：深入研究校 正机制，利用合成生物 学方法优化翻译过程。
翻译效率与表达水平的调控策略
翻译效率受到多种因素的影响，如 mRNA的稳定性、核糖体的合成速度 、细胞内氨基酸的浓Байду номын сангаас等。
调控策略对于生物制药、代谢工程等 领域具有重要意义。
表达水平可以通过转录水平的调节（ 如使用启动子、增强子）和翻译水平 的调节（如使用RNA干扰技术）进行 调控。
蛋白质的生物合成翻译-生物化学与分子生物学教研室
教 及
学 重
难 点
点
课程的重点：包括蛋白质生物合成体系，蛋白质生物合成过程，蛋白质合成后的加工修饰
课程的难点：蛋白质生物合成过程，蛋白质的靶向运输。
注：课程类别：公共基础课、专业基础课、专业必修课、专业选修课、集中实践环节、实验课、公共选修课
生物化学课程教案
课次
授课方式
（请打√）
理论课√□ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□
起始密码：AUG（蛋氨酸）；终止密码：UAA、UGA、UAG。
4）通用性：从病毒到人类都使用相同的一套遗传密码。但动物体内的线粒体、植物细胞叶绿素有独立的DNA复制系统。
二、核蛋白体是多肽链合成的装置
1．原核生物： 16SrRNA + 21种rps（核糖体蛋白）—— 小亚基；
5S、23SrRNA + 36种rps —— 大亚基
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。
mRNA上第三位碱基对上反密码子的第一位碱基辨认时常有不完全遵照碱基互补原则。tRNA的碱基有很多稀有碱基（I），出现于反密码的第1位碱基可与A、U、C配对。表12-2
职称
授课对 象
专业班级：
基要本参教考材资和料主
基本教材：生物化学人民卫生出版社，主编查锡良，第7版
主要参考资料：
生物化学人民卫生出版社，张昌颖主编，第2版
哈珀生化第25版ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱRK默里等)；
Biochemistry （2nd Carrent RH）；
Biochemistry :An introduction ( 2 nd T Mckee )
学 重
难 点
点
课程的重点：包括蛋白质生物合成体系，蛋白质生物合成过程，蛋白质合成后的加工修饰
课程的难点：蛋白质生物合成过程，蛋白质的靶向运输。
注：课程类别：公共基础课、专业基础课、专业必修课、专业选修课、集中实践环节、实验课、公共选修课
生物化学课程教案
课次
授课方式
（请打√）
理论课√□ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□
起始密码：AUG（蛋氨酸）；终止密码：UAA、UGA、UAG。
4）通用性：从病毒到人类都使用相同的一套遗传密码。但动物体内的线粒体、植物细胞叶绿素有独立的DNA复制系统。
二、核蛋白体是多肽链合成的装置
1．原核生物： 16SrRNA + 21种rps（核糖体蛋白）—— 小亚基；
5S、23SrRNA + 36种rps —— 大亚基
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。
mRNA上第三位碱基对上反密码子的第一位碱基辨认时常有不完全遵照碱基互补原则。tRNA的碱基有很多稀有碱基（I），出现于反密码的第1位碱基可与A、U、C配对。表12-2
职称
授课对 象
专业班级：
基要本参教考材资和料主
基本教材：生物化学人民卫生出版社，主编查锡良，第7版
主要参考资料：
生物化学人民卫生出版社，张昌颖主编，第2版
哈珀生化第25版ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱRK默里等)；
Biochemistry （2nd Carrent RH）；
Biochemistry :An introduction ( 2 nd T Mckee )
生物化学翻译
Figure 6-72 (part 3 of 5) Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
(6)第二个tRNA携带的氨基酸结 合到A位上，开始肽链的延伸阶 段
Figure 6-72 (part 4 of 5) Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
50S大亚基 30S小亚基
5S rRNA 23S rRNA ～34 proteins
16S rRNA ～21 proteins
60S大亚基 80S核糖体
40S小亚基
5S rRNA 28S rRNA 5.8S rRNA ～49 proteins
18S rRNA ～33 proteins
核糖体的聚合和解离
同功tRNA：运载同一种氨基酸的 一组不同tRNA
tRNA的三维结构
3’
5’
T环 D环
D环
T环
3’ 5’
tRNA的三维结构
（三）、rRNA
Figure 7-30 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
原核和真核生物核糖体的结构和组成
70S 核糖体
细菌的mRNA结构
Figure 6-73 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
（二）、真核生物肽链合成的起始
（1）、 真核生物mRNA的结构
➢ 真核生物mRNA通常是单顺反子
当5’端具有数个AUG时，其中只有一个AUG为主要开放阅读框架的翻译起点。 起始AUG具有二个特点：
(6)第二个tRNA携带的氨基酸结 合到A位上，开始肽链的延伸阶 段
Figure 6-72 (part 4 of 5) Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
50S大亚基 30S小亚基
5S rRNA 23S rRNA ～34 proteins
16S rRNA ～21 proteins
60S大亚基 80S核糖体
40S小亚基
5S rRNA 28S rRNA 5.8S rRNA ～49 proteins
18S rRNA ～33 proteins
核糖体的聚合和解离
同功tRNA：运载同一种氨基酸的 一组不同tRNA
tRNA的三维结构
3’
5’
T环 D环
D环
T环
3’ 5’
tRNA的三维结构
（三）、rRNA
Figure 7-30 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
原核和真核生物核糖体的结构和组成
70S 核糖体
细菌的mRNA结构
Figure 6-73 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
（二）、真核生物肽链合成的起始
（1）、 真核生物mRNA的结构
➢ 真核生物mRNA通常是单顺反子
当5’端具有数个AUG时，其中只有一个AUG为主要开放阅读框架的翻译起点。 起始AUG具有二个特点：
生物化学第十二章RNA的生物合成
（三）转录的终止
RNA聚合酶Ⅱ参与整个转录过程，直到出现多 聚腺苷酸化信号为止。这个信号顺序是保守序 列AAUAAA和其下游富含GU的序列。这些序列 称为转录终止的剪切信号序列（cleavage signal sequence）。具体的剪切点位于AAUAAA下游 10～30核苷酸处，距GU序列20～40核苷酸。剪 切信号序列可被核酸内切酶、多聚腺苷酸聚合 酶等所识别和结合，并切断此初级转录物。 RNA聚合酶Ⅱ被释放，剪切点下游被RNA聚合 酶Ⅱ合成的多余RNA片段被水解。
图 12-2 RNA 的不对称转录
RNA 转录与DNA 复制不同点：
2. 与DNA 聚合酶不同，RNA聚合酶不需要引 物，可利用NTP 作底物直接合成RNA。 3. RNA聚合酶没有核酸酶的活性，即没有3’到5’ 外切酶的活性，也没有5’到3’外切酶的活性， 因此，在RNA合成过程不起较对作用。 4. 对于一个基因组来讲，转录只发生在一部分基 因，而且每一个基因的转录都受到相对独立的 控制。 5. RNA 合成后需要加工才能成为有功能的 RNA。
RNA 转录与DNA 复制不同点： 1.RNA转录是不对称的，即仅用DNA双链中 某一单链作为模板进行转录，被作为模板 的那条DNA单链称模板链（template strand）。与模板链互补的DNA单链为编 码链(coding strand)，即合成的RNA 碱基 序列与编码链相同，仅是U 替代了T。在 特定的染色体中，有时基因的编码序列可 能位于另一条链中，这种现象称不对称转 录。转录后DNA模板成分无改变。
3．需要二价金属离子，如Mg2+和Mn2+。 n(NTP) DNA
RNA聚合酶
pppN(pN)n-1 + (n-1)PPi
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9
• mRNA是遗传信息的携带者
• 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）。
• 真核生物一个mRNA只编码一种蛋白质，为单 顺反子（single cistron）。
• 氨基酰-tRNA的表示方法：
Ala-tRNAAla
Ser-tRNASer
Met-tRNAMet
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37
氨基酸的活化形式：氨基酰－tRNA 氨基酸的活化部位：α－羧基 氨基酸与tRNA连接方式：酯键 氨基酸活化耗能：2个~P
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38
（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA 真核生物： Met-tRNAiMet 原核生物： fMet-tRNAifMet
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2
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3
第一节
蛋白质合成体系
Protein Biosynthesis System
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4
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5
参与蛋白质生物合成的物质包括：
三种RNA
– mRNA
– rRNA
– tRNA 20种氨基酸作为原料
酶及蛋白因子，如IF、eIF等
ATP、GTP、无机离子
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39
fMet-tRNAifMet的生成：
转 甲 酰 基 酶 M e t-tR N A ifM e t N 1 0 -C H O F H 4 fM e t-tR N A ifM e t
24
摆动配对
U
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25
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26
二、核蛋白体是多肽链合成的装置
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27
核蛋白体的组成
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28
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29
原核生物核蛋白体结构模式
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30
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)
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14
遗
传
密
密
码
码 子
表的
第
一
个
字 母
密码子的第二个字母
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遗传密码的特点
1. 连续性（commaless）
编码蛋白质氨基酸序列的各个三 联体密码连续阅读，密码间既无间隔 也无重叠。
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重叠密码
非重叠连续的密码
不连续的密码
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17
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)。
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10
mRNA结构简图
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11
பைடு நூலகம்
mRNA上存在遗传密码
mRNA分子上从5至3方向，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， 称为三联体密码（triplet codon）。
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12
从mRNA 5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 码连续排列编码一条多肽链，称为开放阅读 框架(open reading frame, ORF)。
第十二章
蛋白质的生物合成(翻译)
Protein Biosynthesis (Translation)
The biochemistry and molecular PPT课件 biology department of CMU1
蛋白质的生物合成过程就是将 mRNA分子中由碱基序列组成的遗传 信息，通过遗传密码破译的方式转变 成为蛋白质中的氨基酸排列顺序，因 而称为翻译（translation)。
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20
遗传密码的简并性
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密码子简并性的生物学意义：减少有 害突变。
遗传密码的特异性主要取决于前两位 碱基。
GCU GCC GCA GCG
Ala
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ACU ACC ACA ACG
Thr
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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。
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18
mRNA编辑
由于对mRNA外显子的加工，造成 mRNA与其DNA模板序列之间不匹配， 使同一mRNA前体翻译出序列、功能不同 的蛋白质。这种基因表达的调节方式称为 mRNA编辑（mRNA editing)。
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2. 简并性（degeneracy）
遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸 仅有一个密码子外，其余氨基酸有2~4 个或多至6个密码子为之编码。
P位：肽酰位 (peptidyl site)
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三、tRNA与氨基酸的活化
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
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32
氨基酸的活化
（一）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酸 + tRNA 氨基酰-tRNA合成酶 氨基酰- tRNA ATP AMP＋PPi
5' m 7Gppp
AUG
编 O码 R区 F
3' UAA AAA… … An
5'非 翻 译 区
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3'非 翻 译 区
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遗传密码的破译
提取液（DNA、mRNA、tRNA、核糖 体、酶、离子）
保温
蛋白质合成停止
poly U，ATP，GTP，氨基酸 多聚苯丙氨酸 （UUU是Phe的密码子）
同样方法证明了CCC是Pro的密码子， AAA是Lys的密码子。
6
一、翻译模板mRNA及遗传密码
1961年， Nirenberg 证明了 mRNA的模板作用。
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7
细菌＋矾土颗粒 轻轻研磨
细菌液 离心，去除细胞壁和膜
提取液（DNA、mRNA、tRNA、 核糖体、酶、离子）
DNA水解酶，20种氨基酸等 蛋白质
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8
蛋
白
DNase
质
合
成
量
时间
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• 有少数例外，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。
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4. 摆动性（wobble）
tRNA上反密码子的第1位碱基与 mRNA密码子的第3位碱基配对时，可以 在一定范围内变动，即并不严格遵循碱基 配对规律，这一现象称为摆动性。
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33
第一步反应
氨基酸＋ATP＋E —→氨基酰-AMP-E＋AMP ＋ PPi
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34
第二步反应
氨基酰-AMP-E ＋
tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋
AMP ＋
E
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• 氨基酰-tRNA合成酶对氨基酸和tRNA都有高度 特异性。
• 氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreading activity) 。