蛋白质的生物合成PPT课件
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新版人教版高中生物基因指导蛋白质的合成 (共20张PPT)学习演示PPT课件
遗传信息、密码子、反密码子比较
DNA
mRNA
含义
脱氧核苷酸（碱
基对）的排列顺 序(4n种----n等于有
遗传效应的DNA分子 片段上碱基的对数）
mRNA中三个 连续碱基
（43=64种）
tRNA
tRNA上与密码 子互补配对的 碱基 （61种）
直接决定mRNA中 碱基排列顺序，间 接决定氨基酸的排 列顺序
种反密码子，但是一种反密码子只能对应
种氨基酸。
逆转录酶在基因工程中可用于合成目的基因。
3、生物的性状还受环境条件的影响，即生物的性状是基因和环境
条件共同作用的结果
下图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述正确的是(不定项选）( ACF)
A．图中②过程发生在细胞质中的核糖体上 B．镰刀型细胞贫血症致病的根本原因是血红蛋白分子结构的改变 C．人体衰老引起白发的主要原因是图中的酪氨酸酶的活性下降 D．血红蛋白属于一种分泌蛋白，其合成除了与上图①②过程有关 ，还与高尔基
体和内质网的加工运输有关 E．基因1和基因2不可能同时出现于人体的同一个细胞中 F．①过程需要RNA聚合酶催化， ②过程需要tRNA协助 G. ③④过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同 H．过程①②④表明基因通过控制蛋白质的结构控制生物所有的性状 • ①过程是以DNA的两条链为模板，四种核苷酸为原料合成 J. ②过程只需要mRNA 、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成
主要在细胞核（其次线粒体、叶绿体）
一个 mRNA 上结合多 个核糖体，顺次合成多 条相同的多肽链
（子碱4）基图中配DN对A片段由50。A0对-碱T基、组(DT成N，-AAA+-、DT占NC碱A-基)G总、数的G34-%C，该ACD-NUA片(、D段N复TA制-2-AR次、，N共AC需)-游G离、的胞G嘧-啶AG脱--(氧UCR核、N苷AU酸--R分AN、AC) -G、
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：
高中生物竞赛蛋白质的生物合成课件
b. 具有转肽酶活性
将给(P)位上的肽酰基转移给受(P)位上的 氨基酰tRNA，形成肽键。具有GTPase活性， 水解GTP，获得能量。具有起始因子、延长 因子及释放因子的结合部位。
四、起始因子
这是一些与多肽链合成起动有关的 蛋白因子。原核生物中存在3种起动因子， 分别称为IF1-3。在真核生物中存在9种 起动因子（eIF）。其作用主要是促进核 蛋白体小亚基与起动tRNA及模板mRNA结 合。
Most identity elements are in the acceptor stem & anticodon loop.
anticodon loop
Aminoacyl-tRNA Synthetases arose
early in evolution. The earliest
aaRSs probably recognized tRNAs
Some amino acids are specified by 2 or more codons.
Synonyms (multiple codons for the same amino acid) in most cases differ only in the 3rd base. Similar codons tend to code for similar amino acids.
GCG Ala GAG Glu
G UGU Cys UGC Cys UGA Stop UGG Trp CGU Arg CGC Arg CGA Arg CGG Arg AGU Ser AGC Ser AGA Arg AGG Arg GGU Gly GGC Gly GGA Gly GGG Gly
3rd base
CCC Pro CAC His
将给(P)位上的肽酰基转移给受(P)位上的 氨基酰tRNA，形成肽键。具有GTPase活性， 水解GTP，获得能量。具有起始因子、延长 因子及释放因子的结合部位。
四、起始因子
这是一些与多肽链合成起动有关的 蛋白因子。原核生物中存在3种起动因子， 分别称为IF1-3。在真核生物中存在9种 起动因子（eIF）。其作用主要是促进核 蛋白体小亚基与起动tRNA及模板mRNA结 合。
Most identity elements are in the acceptor stem & anticodon loop.
anticodon loop
Aminoacyl-tRNA Synthetases arose
early in evolution. The earliest
aaRSs probably recognized tRNAs
Some amino acids are specified by 2 or more codons.
Synonyms (multiple codons for the same amino acid) in most cases differ only in the 3rd base. Similar codons tend to code for similar amino acids.
GCG Ala GAG Glu
G UGU Cys UGC Cys UGA Stop UGG Trp CGU Arg CGC Arg CGA Arg CGG Arg AGU Ser AGC Ser AGA Arg AGG Arg GGU Gly GGC Gly GGA Gly GGG Gly
3rd base
CCC Pro CAC His
第十一章蛋白质的生物合成ppt课件
一、翻译模板mRNA及遗传密码
（一） 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mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反 子(single cistron) 。
翻译的延长(elongation)
翻译的终止(termination )
一、原核生物的翻译过程
（一） 起始阶段
1.核蛋白体大小 30S 亚基分离； 50S
2.mRNA与小亚
IF-3
IF-1
30S + 50S
解聚
mRNA
基结合； 3.起始氨基酰-
IF-2，GTP
AUG
tRNA与小亚基
fMet
fMet
溶酶体蛋白 Man-6-P（甘露糖-6-磷酸）
分泌蛋白的靶向输送
真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输送过 程首先要进入内质网。
信号肽(signal peptide)－－
各种新生分泌蛋白的N端有保守的氨基酸序 列称信号肽。
信号肽的一级结构
信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网
EF-Ts 调节亚基
EF-1-βγ
有转位酶活性，促进mRNA-肽 EFG 酰-tRNA由A位前移到P位，促
进卸载tRNA释放
EF-2
1.进位
又称注册(registration)
指根据mRNA下 一组遗传密码指导， 使相应氨基酰-tRNA 进入核蛋白体A位。
Tu TGsTP
Tu GDP
Ts GTP
遗 传 密 码 表
目录
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 个蛋 白 质多 肽 链 ， 称 为开 放 阅读 框 架 (open reading frame, ORF)。
动物生物化学课件：蛋白质的生物合成
第十二章
蛋白质的生物合成
将mRNA分子中 4 种核苷酸序列 编码的遗传信息，通过遗传密码破译的 方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基 酸的排列顺序过程，称为蛋白质的生物 合成或翻译。
参与蛋白质生物合成的物质 蛋白质生物合成的过程
第一节 参与蛋白质生物合成的物质
参与蛋白质合成的物质
• 原料：20种氨基酸 • 模板：mRNA • 运载体：tRNA • 场所：核蛋白体（rRNA与蛋白质构成） • 蛋白质因子：
生物功能
占据A位防止结合其他tRNA 促进起始tRNA与小亚基结合 促进大、小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA的 敏感性 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复合物成分，有解螺旋酶活性，促进mRNA 结合小亚基 结合mRNA，促进mRNA扫描定位起始tRNA eIF-4F复合物成分，结合mRNA5`-帽子 eIF-4F复合物成分，结合eIF-4E和PAB
➢ tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码 子相识别，按照mRNA链上的密码子所决定的氨 基酸顺序将所带氨基酸转运到核糖体的特定部位。
一种氨基酸可以有一种以上tRNA作为 运载工具。通常把携带相同氨基酸而反密 码子不同的一组tRNA称为同功tRNA.
氨基酰tRNA----氨基酸的活化形式。 表示为： tRNAPhe
对应同一种氨基酸的不同密码子，称 为同义密码子。同义密码子使用频率不同.
在蛋白质中出现频率越多的氨基酸， 其密码子的数量越多。
4.密码子使用频率不同
• 在蛋白质合成时，对简并密码子的使用频率是 不同的。
• 如UUU和UUC都为苯丙氨酸编码，但在高表 达的蛋白质中使用UUC的频率明显高于UUU。
5. 密码子与反密码子配对的不严格性
蛋白质的生物合成
将mRNA分子中 4 种核苷酸序列 编码的遗传信息，通过遗传密码破译的 方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基 酸的排列顺序过程，称为蛋白质的生物 合成或翻译。
参与蛋白质生物合成的物质 蛋白质生物合成的过程
第一节 参与蛋白质生物合成的物质
参与蛋白质合成的物质
• 原料：20种氨基酸 • 模板：mRNA • 运载体：tRNA • 场所：核蛋白体（rRNA与蛋白质构成） • 蛋白质因子：
生物功能
占据A位防止结合其他tRNA 促进起始tRNA与小亚基结合 促进大、小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA的 敏感性 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复合物成分，有解螺旋酶活性，促进mRNA 结合小亚基 结合mRNA，促进mRNA扫描定位起始tRNA eIF-4F复合物成分，结合mRNA5`-帽子 eIF-4F复合物成分，结合eIF-4E和PAB
➢ tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码 子相识别，按照mRNA链上的密码子所决定的氨 基酸顺序将所带氨基酸转运到核糖体的特定部位。
一种氨基酸可以有一种以上tRNA作为 运载工具。通常把携带相同氨基酸而反密 码子不同的一组tRNA称为同功tRNA.
氨基酰tRNA----氨基酸的活化形式。 表示为： tRNAPhe
对应同一种氨基酸的不同密码子，称 为同义密码子。同义密码子使用频率不同.
在蛋白质中出现频率越多的氨基酸， 其密码子的数量越多。
4.密码子使用频率不同
• 在蛋白质合成时，对简并密码子的使用频率是 不同的。
• 如UUU和UUC都为苯丙氨酸编码，但在高表 达的蛋白质中使用UUC的频率明显高于UUU。
5. 密码子与反密码子配对的不严格性
第八章核酸代谢和蛋白质的生物合成ppt课件
NH2 N
54
N 3
612
NH
H3C
O
NH
NH
O
Uracil尿嘧啶
O
NH
NH
O
Cytosine 胞嘧啶
NH O
Thymine 胸腺嘧啶
2. 核苷酸（ribonucleotide）的形成
核苷 (脱氧核苷) 和磷酸以磷酸酯键 连接形成核苷酸(脱氧核苷酸)
NNHH22
NN O
核苷酸：
HO PHOO CCHH22 OO NN OO OH
复制的方式 DNA的半保留复制
(一)DNA的半保留复 制
1.定义：
以亲代DNA双链为模板以碱基互补方式合成子 代DNA，这样新形成的子代DNA中，一条链来 自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种 复制方式叫半保留复制。
❖ 原料：DNA复制的原料是四种dNTP(包括 dATP、dGTP、dCTP、dTTP)
二磷酸核苷激酶
ATP
ADP
UTP
CTP合成酶
谷氨酰胺 ATP
谷氨酸 ADP+Pi
脱氧核糖核苷酸的生成
在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基）
dNDP + ATP 激酶 dNTP
+ ADP
（三）DNA的生物合成——复制
❖ 基因 ❖ 概念：是指DNA分子上携带着遗传信息的碱
基序列片段，是遗传的功能单位。 ❖ 特征：1、携带遗传信息
•合成部位
肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其 次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此合 成途径。
•嘌呤碱合成的元素来源
CO2
甘氨酸
天冬氨酸
甲酰基 （一碳单位）
蛋白质生物合成PPT课件演示教学.ppt
缬 脯 苏 天冬
缬 丙 酪 甘
缬 丙 丝 精
3. 简并性(degeneracy)
1. 核糖体大小亚基分离； 2. 核糖体小亚基结合于mRNA的起始密码子附近； 3. fMet-tRNAfMet结合在核糖体P位 ； 4. 核糖体大亚基结合形成起始复合物。
一、翻译起始复合物的装配启动肽链合成
（a）起始复合物的装配过程；（b）rRNA识别mRNA的核糖体结合位点，保证翻译起始在起始密码子处
密码子（codon）
起始密码子和终止密码子：
遗传密码表
遗传密码的特点
1. 方向性(directional)
翻译时遗传密码的阅读方向是5→3，即读码从mRNA的起始密码子AUG开始，按5→3的方向逐一阅读，直至终止密码子。
N
C
肽链延伸方向
5
3
读码方向
2. 连续性(non-punctuated)
23S-rRNA 5S-rRNA
18S-rRNA
28S-rRNA 5.8S-rRNA 5S-rRNA
蛋白质
rpS 21种
rpL 36种
rpS 33种
rpL 49种
不同细胞核蛋白体的组成
核蛋白体的组成
核糖体在翻译中的功能部位
四、肽链生物合成需要酶类和 蛋白质因子
氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyltRNA synthetase)，催化氨基酸的活化； 转肽酶(peptidase)，催化核蛋白体P位上的肽酰基转移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基结合形成肽键;并受释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使P位上的肽链与tRNA分离； 转位酶(translocase)，催化核蛋白体向mRNA3’-端移动一个密码子的距离，使下一个密码子定位于A位。
缬 丙 酪 甘
缬 丙 丝 精
3. 简并性(degeneracy)
1. 核糖体大小亚基分离； 2. 核糖体小亚基结合于mRNA的起始密码子附近； 3. fMet-tRNAfMet结合在核糖体P位 ； 4. 核糖体大亚基结合形成起始复合物。
一、翻译起始复合物的装配启动肽链合成
（a）起始复合物的装配过程；（b）rRNA识别mRNA的核糖体结合位点，保证翻译起始在起始密码子处
密码子（codon）
起始密码子和终止密码子：
遗传密码表
遗传密码的特点
1. 方向性(directional)
翻译时遗传密码的阅读方向是5→3，即读码从mRNA的起始密码子AUG开始，按5→3的方向逐一阅读，直至终止密码子。
N
C
肽链延伸方向
5
3
读码方向
2. 连续性(non-punctuated)
23S-rRNA 5S-rRNA
18S-rRNA
28S-rRNA 5.8S-rRNA 5S-rRNA
蛋白质
rpS 21种
rpL 36种
rpS 33种
rpL 49种
不同细胞核蛋白体的组成
核蛋白体的组成
核糖体在翻译中的功能部位
四、肽链生物合成需要酶类和 蛋白质因子
氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyltRNA synthetase)，催化氨基酸的活化； 转肽酶(peptidase)，催化核蛋白体P位上的肽酰基转移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基结合形成肽键;并受释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使P位上的肽链与tRNA分离； 转位酶(translocase)，催化核蛋白体向mRNA3’-端移动一个密码子的距离，使下一个密码子定位于A位。
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如何转变?
密码子:mRNA分子中,每三个相邻的核苷酸组
成的三联体代表某一种氨基酸或其它信息,称为 密码子或三联密码.一个氨基酸密码子决定着一 个氨基酸。
遗传密码:mRNA中的核苷酸排列序列与蛋白
质中的氨基酸排列序列的关系。生物的遗传密码
是通用的。
四种核苷酸编成三联体可形成 43个即64个密码子.其中： 1.一个起始密码:AUG
小亚基:沿mRNA结合,沿5’ 3’ 方向移动.
大亚基:受位(A位): 结合氨基酰- tRNA
给位(P位):成肽
给位 (P位)
蛋 苏
大亚基
UGU
5’AUG ACA GUU
受位 (A位)
小亚基
3’
蛋白质生物合成过程
1、准备阶段： 氨基酸的活化与转运。
2、中心环节： 核蛋白体循环-活化氨基酸 在核蛋白体上的缩合组装。
氨基酸的活化与转运
1、反应式：
氨基酰-tRNA合成酶
AA + tRNA + ATP
氨基酰-tRNA+AMP+PPi 2、AA结合位置：
AA的α-羧基与tRNA活末端腺苷酸中 核糖2 ’或3’羟基以酯键相结合。
tRNA-CCA-OH（R-3’-OH）
核蛋白体循环（三阶段）
(1)、起始阶段 (2)、延伸阶段 (3)、终止阶段
基因操纵子调节系统示意图
调节基因 转录
操纵子
控制区
信息区
启动基因 操纵基因 RNA聚合酶
结构基因
DNA
（-）
（+） 转录
翻译
mRNA
阻遏蛋白
诱导剂
翻译 蛋白质
血红素对起始因子-2的调节作用
血红素
密码子:mRNA分子中,每三个相邻的核苷酸组
成的三联体代表某一种氨基酸或其它信息,称为 密码子或三联密码.一个氨基酸密码子决定着一 个氨基酸。
遗传密码:mRNA中的核苷酸排列序列与蛋白
质中的氨基酸排列序列的关系。生物的遗传密码
是通用的。
四种核苷酸编成三联体可形成 43个即64个密码子.其中： 1.一个起始密码:AUG
小亚基:沿mRNA结合,沿5’ 3’ 方向移动.
大亚基:受位(A位): 结合氨基酰- tRNA
给位(P位):成肽
给位 (P位)
蛋 苏
大亚基
UGU
5’AUG ACA GUU
受位 (A位)
小亚基
3’
蛋白质生物合成过程
1、准备阶段： 氨基酸的活化与转运。
2、中心环节： 核蛋白体循环-活化氨基酸 在核蛋白体上的缩合组装。
氨基酸的活化与转运
1、反应式：
氨基酰-tRNA合成酶
AA + tRNA + ATP
氨基酰-tRNA+AMP+PPi 2、AA结合位置：
AA的α-羧基与tRNA活末端腺苷酸中 核糖2 ’或3’羟基以酯键相结合。
tRNA-CCA-OH（R-3’-OH）
核蛋白体循环（三阶段）
(1)、起始阶段 (2)、延伸阶段 (3)、终止阶段
基因操纵子调节系统示意图
调节基因 转录
操纵子
控制区
信息区
启动基因 操纵基因 RNA聚合酶
结构基因
DNA
（-）
（+） 转录
翻译
mRNA
阻遏蛋白
诱导剂
翻译 蛋白质
血红素对起始因子-2的调节作用
血红素
蛋白质合成PPTPPT课件
蛋白质合成的细胞定位
总结词
蛋白质合成主要发生在细胞内的核糖体上，核糖体是 细胞内蛋白质合成的场所。
详细描述
核糖体是细胞内一种由RNA和蛋白质组成的颗粒状结 构，主要存在于细胞质中。核糖体在蛋白质合成过程中 起着至关重要的作用，它能够读取mRNA上的遗传信 息，将一个个氨基酸按照特定的顺序连接起来形成多肽 链。同时，核糖体还具有催化肽键形成的酶活性，促进 蛋白质合成的进行。除了核糖体外，细胞内还有其他一 些细胞器也参与了蛋白质的合成过程，如内质网、高尔 基体等。这些细胞器在蛋白质的修饰、加工和运输等方 面起着重要作用。
蛋白质合成PPT课件
目录
• 蛋白质合成简介 • 蛋白质合成的过程 • 蛋白质合成的调控 • 蛋白质合成与疾病的关系 • 研究展望
01
蛋白质合成简介
蛋白质合成的基本概念
总结词
蛋白质合成是指细胞内利用已有的小分子物质作为原料，通过一系列酶促反应将氨基酸 按照特定的顺序连接起来形成多肽链，进而形成具有特定结构和功能的蛋白质的过程。
翻译后加工与修饰
总结词
翻译后加工与修饰是蛋白质合成的重要环节，涉及多 种酶促反应和化学修饰。
详细描述
翻译后加工与修饰是蛋白质合成的最后阶段，涉及到 多种酶促反应和化学修饰。这些加工和修饰包括剪切 、磷酸化、糖基化、乙酰化等，有助于完善蛋白质的 结构和功能。这些加工和修饰过程通常在特定的细胞 器或细胞部位进行，需要特定的酶和化学环境的支持 。通过翻译后加工与修饰，蛋白质的结构和性质得以 最终确定，从而发挥其在细胞生命活动中的重要功能 。
04
蛋白质合成与疾病的关系
蛋白质合成异常与疾病的发生
癌症
蛋白质合成异常可能导 致细胞增殖失控，引发
蛋白质合成PPT课件
.
12
6.1.2 核糖体—蛋白质制造厂
1.核糖体结构及种类 • 由大小二亚基组成 • 给位（P位，肽位）： 起始时， tRNAimet结合于核糖体的肽位
延长成肽后，肽链转到此位。 • 受位（A位，氨基酰位）： 延长成肽时，氨基酰tRNA就加入此位。
.
13
核糖体种类(胞质中)
• 游离的核糖体---合成细胞固有蛋白 • 与粗面内质网结合的核糖体---合成带有信
位
• 30S小亚基与mRNA识
别、结合
• IF1、IF3协助
• fmet-tRNAfmet -IF2-
3.fmet-tRNAfmet的结 合
GTP 通过其反密码与 mRNA上的起始密码
AUG相配对
.
31
SD序列(shine-Dalgarno序列):---原核生物 1.位于起始密码上游25个核苷酸， 2.序列富含嘌呤(如AGGA /GAGG）的一段序 列。 3.能和原核生物16s rRNA相应的富含嘧啶序 列
号肽的分泌性蛋白质
.
14
2． 核糖体的装配
.
15
.
16
• 多核糖体 • 一条mRNA链上同时具有许多个核糖 体
（每隔80核苷酸有一个核糖体）
• 一条mRNA可同时合成多条多肽链
.
17
3 .核糖体的活性位点
（1）mRNA结合位点 在16SrRNA的3`端有一段 顺序同多数原核生物的mRNA(AUG上游3-9个碱 基)的核糖体结合位点有互补关系，以便使 mRNA结合在小亚基上。
起“接合器”作用
mRNA摆动配对
.
6
3. tRNA的种类
• （1）起始tRNA与延伸tRNA
动物医学《基础生物化学-蛋白质的生物合成-翻译》课件
SD序列与核糖体小亚基中16S rRNA的3’ 端互补结合有利于30S起始复合物的形成。
SD 序列
A purine-rich Shine-Dalgarno sequence and a AUG codon marks the start site of polypeptide synthesis on bacterial mRNA molecules.
AMP ＋ E
氨基酰-tRNA表示方法：Ser-tRNASer
tRNA与酶结合的模型
tRNA
ATP 氨基酰-tRNA合成酶
氨基酰-tRNA合成酶的特点
氨基酰-tRNA合成酶具有高度特异性， 能够专一识别底物氨基酸和tRNA，保 证了翻译的准确无误。
催化氨基酰-tRNA脱酰基，具有校正活 化过程中可能发生的错误 。
第三步：核糖体大亚基结 合，起始复合物形成
30S复合物释放IF3后，与大亚基结合; IF2结合的GTP被水解，IF1、IF2均脱离。 50S大亚基与30S小亚基、模板mRNA以及
起始fMet-tRNAfMet构成起始复合体。
E
IF-1 IF-1
E
真核细胞的合成起始
起始氨基酸是Met，由特殊的tRNA携带 为Met-tRNAi
P位
A位
二肽酰-tRNA
(fMet成为N末端)
A位
A位成肽后，P位留下空载tRNA
③ 移位
无负荷的tRNA由E位点释放； 肽酰tRNA从A位移到P位； EF-G有转位酶活性，可结合并水解 1
分子GTP，促进核糖体向mRNA的3' 侧移动。
进 位
转肽 移 位
4. 肽链合成的终止
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N端向 着C端不断延长，直至mRNA上出现终止密码，就没有 氨基酰-tRNA再进入A位点，肽链的合成终止。
SD 序列
A purine-rich Shine-Dalgarno sequence and a AUG codon marks the start site of polypeptide synthesis on bacterial mRNA molecules.
AMP ＋ E
氨基酰-tRNA表示方法：Ser-tRNASer
tRNA与酶结合的模型
tRNA
ATP 氨基酰-tRNA合成酶
氨基酰-tRNA合成酶的特点
氨基酰-tRNA合成酶具有高度特异性， 能够专一识别底物氨基酸和tRNA，保 证了翻译的准确无误。
催化氨基酰-tRNA脱酰基，具有校正活 化过程中可能发生的错误 。
第三步：核糖体大亚基结 合，起始复合物形成
30S复合物释放IF3后，与大亚基结合; IF2结合的GTP被水解，IF1、IF2均脱离。 50S大亚基与30S小亚基、模板mRNA以及
起始fMet-tRNAfMet构成起始复合体。
E
IF-1 IF-1
E
真核细胞的合成起始
起始氨基酸是Met，由特殊的tRNA携带 为Met-tRNAi
P位
A位
二肽酰-tRNA
(fMet成为N末端)
A位
A位成肽后，P位留下空载tRNA
③ 移位
无负荷的tRNA由E位点释放； 肽酰tRNA从A位移到P位； EF-G有转位酶活性，可结合并水解 1
分子GTP，促进核糖体向mRNA的3' 侧移动。
进 位
转肽 移 位
4. 肽链合成的终止
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N端向 着C端不断延长，直至mRNA上出现终止密码，就没有 氨基酰-tRNA再进入A位点，肽链的合成终止。
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1.氨基酸活化：指tRNA与氨基酸结合；由氨基 酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)催化。
2.氨基酸搬运：将氨基酸运送 到核糖体。
3.接合体作用：起到在密码子 与对应氨基酸之间的到接合体 (adaptor)的作用。
CO-氨基酰 O
5'
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CCGAUGU AG
3'
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（一）氨基酸的活化与氨基酰-tRNA合成酶
1. 氨基酸的活化
指氨基酸α -羧基与特异tRNA3´末端CCA-OH结合 形成氨基酰-tRNA 的过程；反应由氨基酰-tRNA合成 酶催化。
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP AMP＋PPi
2020年1月9日3时41分
2020年1月9日3时41分
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三、tRNA是蛋白质合成的搬运工具
tRNA分子与蛋白质合 成有关位点至少有4个：
①3´端的CCA氨基酸 结合位点； ②氨基酰tRNA合成酶 识别位点； ③核蛋白体识别位点；
④密码子识别部位 （即反密码子位点）。
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氨基酸臂
反密码环
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tRNA的功能：
已发现少数例外：
如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。
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二、核糖体是蛋白质合成的场所
原核生物
真核生物
核蛋 白体
小亚基
大亚基
核蛋 白体
小亚基
大亚基
S 70S 30S
50S
80S 40S
60S
rRNA
16S- 5S-rRNA rRNA 23S-rRNA
蛋白质
rpS 21种 rpL 36种
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2.氨基酰tRNA合成酶
氨基酰tRNA合成酶有20种，每种都对其对应的 底物氨基酸和tRNA都有高度的特异性。
每1种氨基酰tRNA合成酶都能从20种氨基酸中选 出与其对应的1种氨基酸，同时从(>20<61种)tRNA中 选出与此氨基酸对应的1~6种tRNA(称为同工接受体， isoacceptor)，进而催化两者的相互结合。
蛋白质的生物合成(翻译)
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蛋白质生物合成的概念：
蛋白质生物合成是指DNA结构基因中贮存 的遗传信息，通过转录生成mRNA，再指导 多肽链合成的过程。
其本质就是将mRNA分子中A、G、C、U 四种核苷酸序列编码的遗传信息转换成蛋白质 一级结构中20种氨基酸的排列顺序。
基本过程：起始、延长和终止三个连续的阶段。
氨基酰-tRNA合成酶、转肽酶、转位酶， 无机离子
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一、mRNA是蛋白质合成的模板961，Nirenberg合成了第一个密 码 子 ； Khorana 合 成 含 有 重 复 序 列 的 多 聚腺苷酸。1966年所有密码子全部被破 译，获1968年的诺贝尔生理/医学奖。
具有校正活性(proofreading activity)；也称编辑 活性(editing activity)，即酯酶活性。 tRNA与氨基 酸装载反应误差小于10-4。
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2.连续性(commalessness)
mRNA分子中编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体 密码间既无间断也无交叉。
mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可导致 框移突变(frame shift mutation)。
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3.简并性(degeneracy)
三种RNA 合成原料
mRNA(messenger RNA, 信使RNA) rRNA(ribosomal RNA, 核蛋白体 RtRNNAA)(transfer RNA, 转移RNA)
20种有遗传密码的氨基酸
提供能源 其 它
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ATP主要参与氨基酸的活化； GTP供翻译起始、延长、终止所需能量 起始因子、延长因子、释放因子
遵守常见的碱基配对规
律，称为摆动配对。 UU
tRNA反密码子第1位碱基
I
U
G
A
C
mRNA密码子第3位碱基
U，C，A A，G
U，C
U
G
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5.通用性(universality)
蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人 类都通用。
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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18SrRNA
5S-rRNA 28S-rRNA 5.8S-rRNA
rpS 33种 rpL 49种
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原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:
至少有六个功能部位： ①容纳mRNA的部位； ②A位：氨基酰tRNA位
③P位：肽酰tRNA位
④E位：tRNA排出位
⑤肽基转移酶部位；
⑥转位酶部位。
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(二) mRNA分子中遗传密码的特点：
1.方向性(directionality)
mRNA分子中遗传密码阅读方向是 5→ 3。
从mRNA 5端的起始密码子到3端的终止密码子 间的核苷酸序列，各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)。
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第一节
蛋白质生物合成体系
Protein Biosynthesis System
学习要求：
掌握遗传密码的特点、组成及其相关概念，蛋 白质生物合成中mRNA、tRNA和rRNA的作用；熟 悉氨基酸的活化过程和关键酶；。
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参与蛋白质生物合成的物质：
除Met、Trp外，其余氨基酸均由2个以上密码子 编码( 同义密码子)；但每一个密码子仅对应一个氨 基酸。不同物种对密码子有“偏爱性”。
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4.摆动性(wobble)
tRNA的反密码子需
要通过碱基互补与
mRNA 上 的 遗 传 密 码 子
反向配对结合，但反密
码子与密码子间不严格
从mRNA分子上5端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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遗传密码表
* 起始密码(initiation codon): AUG
** 终止密码(termination codon):UAA，UAG，UGA