分子生物学讲义-9蛋白质的生物合成1
分子生物学名词解释1(精)
分子生物学名词解释第二章 (主要的 :核小体、半保留复制、复制子、单链结合蛋白、岗崎片段、错配修复、 DNA 的转座、 C 值矛盾、前导链与后随链。
1. C 值反常现象 (C值矛盾 C-value paradox:C 值是一种生物的单倍体基因组 DNA 的总量。
真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复序列,而且功能 DNA 序列大多被不编码蛋白质的非功能 DNA 所隔开,这就是著名的“ C 值反常现象” 。
C 值一般随着生物进化而增加,高等生物的 C 值一般大于低等生物。
某些两栖动物的 C 值甚至比哺乳动物还大,而在两栖动物里面, C 值变化也很大。
2.DNA 的半保留复制 :由亲代 DNA 生成子代 DNA 时, 每个新形成的子代 DNA 中, 一条链来自亲代DNA , 而另一条链则是新合成的, 这种复制方式称半保留复制。
3. DNA 聚合酶 :●以 DNA 为模板的 DNA 合成酶●以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物●反应需要有模板的指导●反应需要有 3 -OH 存在● DNA 链的合成方向为 5 34. DNA 连接酶 (1967年发现 :若双链 DNA 中一条链有切口,一端是3’ -OH , 另一端是5‘ -磷酸基, 连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键,而使切口连接。
但是它不能将两条游离的 DNA 单链连接起来DNA 连接酶在 DNA 复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用 5. DNA 拓扑异构酶 (DNA Topisomerase:拓扑异构酶І:使 DNA 一条链发生断裂和再连接,作用是松解负超螺旋。
主要集中在活性转录区 , 同转录有关。
例:大肠杆菌中的ε蛋白拓扑异构酶Π:该酶能暂时性地切断和重新连接双链 DNA , 作用是将负超螺旋引入 DNA 分子。
同复制有关。
例:大肠杆菌中的 DNA 旋转酶6. DNA 解螺旋酶 /解链酶 (DNA helicase通过水解 ATP 获得能量来解开双链 DNA 。
分子生物学--蛋白质的生物合成课件
+
t
复合物对mRNA进行滑动搜索，寻找起始 密码子AUG
3 1 40S 4C 3 1 40S 4C
AUG
Met
Met
5.生成80S起始复合物
60S
eIF-5
GDP+Pi
各种elF释放
40S
Met
AUG
Met
40S ②
ATP
③ met
ADP+Pi
mRNA
Met elF-2 -GTP - Met-tRNAiMet
1.终止信号的识别：有三种蛋白因子
RF1识别UAA、UAG， RF2识别UAA、UGA。
RF3协助肽链释放。
2. 肽链释放：释放因子使肽酰转移酶活性转变为 水解活性，并释放tRNA，然后核糖体离开。
（三）真核生物蛋白质合成的过程
1. 核糖体：更大，80S，可解离成60S和40S。 2. 起始tRNA：
氨酰-tRNA合成酶将氨基酸装载到tRNA上的过程
氨酰-tRNA的表示方法：
Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet
E.coli蛋白质的生物合成过程
肽链起始(Initiation)
肽链延伸(Elongation)
肽链终止(Termination)
肽链的起始
1.起始信号：
起始密码子多数是AUG，少数是GUG。
SD序列：起始密码子的上游约10个核苷
酸的地方往往有一段富含嘌呤的序列。 SD序列与核糖体16S rRNA 3’端的核苷酸 序列互补，可促使核糖体与mRNA的结 合。
2.起始tRNA
甲酰甲硫氨酰-tRNA（fMet-tRNAf）
2种可携带Met的tRNA
生物化学分子生物学部分课件--蛋白质代谢
用统计 法尝试 确定含 多种核 苷酸的 密码子 的碱基 组份
1964年Nirenberg等发现将核苷酸三联体与对应 的AA-tRNA放在一起，AA-tRNA就会结合到 核糖体上去。
核糖体结合 实验:
Decoding of the Genetic code
Proteins are synthesized at rough ER
核糖体 20世纪50年代Paul Zamecnik通过将同位素标记的氨基酸注射 到大鼠体内，按不同时间取肝脏分析同位素标记的氨基酸跑到 哪里去了。时间长了会在任何地方都有同位素标记，但在注射 后数分钟就检测，同位素全部跑到了含有RNA的小颗粒中（即 核糖体， ribosome)。
密码的特点
• 连续性 • 兼并性
在不同生物中使用同义密码子的频率是不相同 的——偏爱密码
• 摆动配对（变偶现象） • 通用性
– 线粒体的密码有一定的差别 – AUG—起始密码和甲硫氨酸 – UAG、UAA、UGA—终止密码
硒半胱氨酸是大肠杆菌的第21个拥有密码子 的氨基酸（识别UGA）
高浓度时取代 正常Cys，用 在同步辐射实 验中
丙氨基酰tRNA：Ala-tRNAala 精氨基酰tRNA：Arg-tRNAarg 甲硫氨基酰tRNA： Met-tRNAmet
起始密码子AUG编码的Met由tRNAimet （真 核） 或tRNAfmet（原核）转运。 真核细胞起始密码子编码的Met不须甲酰化 大肠杆菌起始密码子编码的Met须甲酰化
The final solution
几乎同时，Gobind Khorana成功地合成了 非随机重复的多聚核苷 酸。当这些多聚物得到 的结果与 Nirenberg的 结果进行比较时，得到 了确切的密码子信息。 如 (AC)n得到的结果是 H和T等量参入，而密 码的分布是等量的CAC 和ACA,因此CAC对应 H, ACA对应T.
分子生物学-第五章--蛋白质的生物合成可编辑全文
遗传密码的连续性
遗传密码的摆动配对
密码的简并性具有的生物学意义
它允许生物体的DNA碱基有较大变异 的余地，使基因突变可能造成的为害降至 最低程度，而不影响物种形状的表达，对 环境的适应和物种遗传的稳定。
例如细菌DNA中G+C含量变动很大， 但不同G+C含量的细菌却可以编码出相同 的多肽链。
这归因于同义密码子的分布规则。
摇摆假说
由于同义密码子的第1、2个碱基是保守的，第3个碱 基是可变的，因此解读同义密码子的tRNA的反密码子的 第1个碱基必定具有最小的专一性，也就是说它与密码子 第3个碱基之间的配对原则具有一定范围的灵活性。
由于反密码子位于tRNA的突环上，因此反密码子三 联体的排列就会呈弯曲弧线，不能与密码子保持完全的平 行，加上反密码子的第1个核苷酸位于非双链结构的松弛 环内，摇摆的自由度较大，从而导致密码子的第3个核苷 酸和反密码子的第1个核苷酸之间可能形成非标准的碱基 配对，反密码子的这一位点也被称为摇摆位点（一般为第 34位碱基）。
在原核生物和真核生物中，均存在另一种 携带蛋氨酸的tRNA，识别非起始部位的蛋氨 酸密码，AUG。
tRNA在将密码的信息及排列转换为多肽链中 的氨基酸序列的过程中起着中心及桥梁的作用。
最简单的tRNA只有74个核苷酸，而最大的也 很少超过94个核苷酸。这个特点使得tRNA成为最 先被定序的核酸。
序列测定的结果揭示tRNA是同源性相对较高 的RNA分子，tRNA分子含有大量修饰核苷酸和可 能存在各种碱基配对的二级结构。
能 够 识 别 mRNA 中 5′ 端 起 始 密 码 AUG 的 tRNA是一种特殊的tRNA，称为起始tRNA。
在 原 核 生 物 中 ， 起 始 tRNA 是 一 种 携 带 甲 酰蛋氨酸的tRNA，即tRNAifmet；
分子生物学原理教案—蛋白质的生物合成
分子生物学原理教案—蛋白质的生物合成教学要求：1．掌握遗传信息、遗传密码与mRNA的关系，遗传密码的特征。
2．掌握蛋白质生物合成体系中主要RNA、三种酶和多种蛋白质因子的功能和作用特点，生物合成过程及能量变化。
3．了解翻译后蛋白质的加工方式。
4．了解蛋白质合成的干扰和抑制。
课时安排：总学时 4.0第一节蛋白质生物合成体系1.0第二节氨基酸的活化1.0第三节蛋白质的生物合成过程1.0第四节蛋白质翻译后修饰和靶向运输0.6第五节蛋白质生物合成的干扰和抑制0.4重点：1．遗传密码与mRNA的关系及其特征2．蛋白质生物合成体系3．氨基酸的活化难点：蛋白质的生物合成过程教学内容：一、蛋白质生物合成体系1．mRNA是蛋白质生物合成的直接模板遗传密码的方向性、连续性、简并性、通用性和摆动性。
2．核糖体是蛋白质生物合成的场所。
3．tRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质生物合成的适配器氨基酸臂、反密码子4．蛋白质生物合成需要酶类、蛋白质因子等二、氨基酸的活化1．氨基酰tRNA 氨基酰tRNA合成酶2．真核生物起始氨基酰tRNA是Met- tRNAi Met三、蛋白质的生物合成过程1．原核生物的肽链合成过程起始：起始因子；延长：延长因子，注册、成肽、转位，核糖体循环；终止：终止密码子。
2．真核生物的肽链合成过程四、蛋白质翻译后修饰和靶向运输1．多肽链折叠为天然构象的蛋白质分子伴侣、蛋白质二硫键异构酶、肽-脯氨酸顺反异构酶。
2．蛋白质一级结构修饰主要是肽键水解和化学修饰3．蛋白质空间结构修饰包括亚基聚合和辅基连接4．合成后蛋白质可被靶向输送至细胞特定部位五、蛋白质生物合成的干扰和抑制1．抗生素对翻译的抑制作用2．其他干扰蛋白质生物合成的物质中、英文专业词汇：translation翻译codon密码子initiation codon起始密码termination codon终止密码code密码ribozyme cycle核糖体循环adaptor转换器post-translational processing翻译后加工interferon干扰素antibiotics抗生素anticodon反密码子releasing factor释放因子wobble pairing摇摆配对degeneracy简并性signal peptide信号肽secretory protein分泌性蛋白质elongation factor延长因子streptomycin链霉素tetracycline四环素chloromycetin氯霉素puromycin嘌呤霉素cycloheximide防线菌酮思考题：1．试简述蛋白质生物合成体系及3种RNA在蛋白质生物合成中的作用。
分子生物学导论 第8章 蛋白质生物合成 ppt课件
三联子密码的破译
尼伦伯格(.M.W .Nirenberg）
体外翻译系统
1968年因解释遗传 密码而与霍利
(Robert W.Hoolley)、 科拉纳
(H.Gobind Khorana) 获得诺贝尔
生理学或医学奖
（1）多聚单核苷酸作为模板 体外翻译系统
（2）多聚二核苷酸为模板
以多聚UG为模板，有两种读码方式：
三核苷酸密码子能使特定的氨基酰-tRNA 结合到核糖体上
*数字代表特定氨基酰tRNA与带有模板三核苷酸 的核糖体相结合的效率
3 遗传密码的性质
1）遗传密码是三联体密码（triplet）：
1个密码子由3个核苷酸组成，它特异编码多肽链中的1个 氨基酸。
2）遗传密码无逗号：
即密码子间没有空格，阅读mRNA时是连续的，一次阅 读3个核苷酸，也不能跳过任何mRNA中的核苷酸。
3）遗传密码不重迭：
阅读mRNA时是以密码子为单位，连续阅读。
密码子的连续性和方向性
两个密码子之间无任何核苷酸加以隔开和重 叠，如插入/删除碱基，可发生移码突变。
5′…. UACGGACAUCUG….3′
酪
甘
组
蛋
插入 5′….UACCGGACAUCUG….3′
酪
精
苏 半胱
删除 5′…. UACGACAUCUG….3′
本次内容
一、遗传密码—三联子 二、tRNA 三、核糖体 四、蛋白质合成的生物学机制
1 遗传密码的概念
mRNA
遗传密码 破译
蛋白质（氨基酸）
遗传密码：
mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基 酸，这3个核苷酸成为密码（condon），也叫三联子密码。
分子生物学第十五章 蛋白质的生物合成
1.遗传密码种类：
• mRNA 分子有4种碱基：A、G、C、U，可组合成64个密 码子，其中61个分别代表20种不同氨基酸
• 遗传密码共有43=64种， 64: UAA、UAG、UGA 终止密码 61: AUG 起始密码 代表Met 60: 代表19种氨基酸
9
遗传密码表 第一碱基
（5/-端）
第二碱基
43
一、起始阶段
（一）原核生物翻译起始复合物的形成
参与的物质： 核糖体50S和30S大小两类亚基 mRNA 起始作用的fMet-tRNAfMet GTP供能 起始因子（IF1、IF2、IF3）
44
起始过程：
• 核糖体大小亚基解离 • 小亚基与mRNA结合：
16sRNA识别mRNA的SD序列
• fMet-tRNAfMet与mRNA起始密码子AUG结合 • 核糖体大小亚基形成起始复合物
tRNAphe Phe-tRNAphe
• 肽链起始和延长的甲硫氨酰-tRNA：
真核生物：起始： Met-tRNAiMet 延长： Met-tRNAMet
原核生物： 起始：fMet-tRNAfMet 延长：Met-tRNAMet
39
40
第三节 肽链的合成过程
41
整个翻译过程可分为 ：
• 翻译的起始 • 翻译的延长 • 翻译的终止
tRNA反密码子 第1位碱基
mRNA密码子 第3位碱基
I
U
G AC
U, C, A A, G U, C U G
17
摆 动 配 对
32 1
U
123
18
• ⑤遗传密码的通用性
从原核生物到人类都共用同一套遗传密码，被称为遗传密码的通用性。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。
蛋白质合成过程
蛋白质合成过程蛋白质是构成生物体的重要组成部分，参与了生物体内的各种生命活动。
蛋白质的合成是一个复杂而精密的过程，需要经过多个步骤和参与多种生物分子的协同作用。
本文将介绍蛋白质合成的整个过程，包括转录和翻译两个主要阶段，带您深入了解蛋白质合成的奥秘。
一、转录阶段转录是蛋白质合成的第一步，主要发生在细胞核内。
在转录过程中，DNA的信息被转录成RNA，其中mRNA（信使RNA）是编码蛋白质的模板。
以下是转录阶段的具体步骤：1.1 DNA解旋：在转录开始之前，DNA的双螺旋结构需要被解开，使得RNA聚合酶能够访问DNA上的基因信息。
1.2 RNA合成：RNA聚合酶按照DNA模板的信息合成mRNA分子。
RNA聚合酶会在DNA上“读取”信息，然后在合成RNA链时将对应的核苷酸加入到新合成的RNA链中。
1.3 RNA修饰：在合成完成后，mRNA分子会经过一系列修饰过程，包括剪切、剪接和加上帽子和尾巴等修饰，以确保mRNA的稳定性和功能性。
1.4 mRNA运输：修饰完成的mRNA会通过核孔运输到细胞质中，为下一步的翻译提供模板。
二、翻译阶段翻译是蛋白质合成的第二步，主要发生在细胞质中的核糖体上。
在翻译过程中，mRNA上的密码子被翻译成氨基酸序列，从而合成特定的蛋白质。
以下是翻译阶段的具体步骤：2.1 起始子寻找：翻译的起始子AUG会被识别，标志着翻译的开始。
AUG对应的氨基酸是甲硫氨酸。
2.2 氨基酰-tRNA结合：氨基酰-tRNA与mRNA上的密码子配对，带来对应的氨基酸。
tRNA上的抗密码子与mRNA上的密码子互补配对，确保正确的氨基酸被带入。
2.3 肽键形成：氨基酸通过肽键连接成多肽链，形成蛋白质的主干结构。
2.4 翻译终止：当翻译到终止子时，翻译复合物会停止合成，释放出新合成的多肽链。
2.5 蛋白后修饰：新合成的多肽链可能需要进一步的后修饰，如蛋白质的折叠、磷酸化、甲基化等，以获得最终的功能性蛋白质。
分子生物学原理-蛋白质的生物合成
蛋白质可以通过非共价相互作用（如氢键和 疏水效应）来保持其三维结构。
蛋白质的生物合成过程
1
转录
蛋白质合成的第一步是通过转录将DNA信息转录成RNA。
2
翻译
在细胞质中，RNA通过翻译过程被转化为氨基酸序列的链。
3
蛋白质的后处理
新合成的蛋白质需要进行修饰，如切割、磷酸化和糖基化。
质量控制和折叠
4 信号传递
蛋白质在免疫系统中起着抗体、炎症因子 和抗菌肽的作用。
蛋白质通过与其他蛋白质和分子相互作用， 参与细而精确的过程，对于维持生命体的正常功能至 关重要。
分子生物学原理-蛋白质 的生物合成
蛋白质是生命体中至关重要的分子之一。它们在细胞结构、代谢调节和信号 传递中发挥着重要角色。
蛋白质-构成与结构
构成多样
蛋白质由氨基酸构建而成，有20种不同类型 的氨基酸。
功能多样
蛋白质的结构决定它们的功能，如酶催化、 结构支撑和信号传递。
三级结构
蛋白质的结构由一级（氨基酸序列）、二级 （α-螺旋、β-折叠）和三级（整体折叠）组 成。
蛋白质折叠
蛋白质在合成过程中需要正确地折叠成特定的三 维结构才能发挥功能。
质量控制
细胞通过质量控制系统来检测和修复异常折叠的 蛋白质。
蛋白质的重要性
1 细胞结构
2 代谢调节
蛋白质构成了细胞的骨架和细胞器，使细 胞能够维持形态和功能。
蛋白质作为酶和调节因子参与细胞的代谢 过程和信号传递。
3 免疫和防御
分子生物学 蛋白质的生物合成
▪ SD序列后到AUG起始密码间的序列
mRNA序列上紧接S-D序列后的小核苷酸 序 列 （ 可 被 核 蛋 白 体 小 亚 基 蛋 白 rpS-1 识 别并结合。
3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAfMet )结合到小亚基
IF-2 GTP
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成
过程。 由核酸四种碱基组成的语言翻译成蛋白质
由20种氨基酸组成的语言
反应过程 （1）氨基酸的活化 （2）肽链的生物合成 （3）肽链形成后的加工和靶向输送
生物学意义
（1）维持多种生命活动 （2）适应环境的变化 （3）参与组织的更新和修复
第一节 蛋白质生物合成体系
Protein Biosynthesis System
IF-2 GGDTPPPi
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
起始复合物形成过程
IF-2G-GGDTTPPPi
5'
AUG
3'
IF-3
IF-1
▪ AUG:起始密码：有SD序列 延伸密码：无SD序列
（二）延长
▪ 指在mRNA模板的指导下，氨基酸依次 进入核蛋白体并聚合成多肽链的过程。
➢ 肽链延长在核蛋白体上连续循环式进行，又 称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，包 括以下三步：
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。
分子生物学总结
『分子生物学』第一章分子生物学发展简史1、中心法则：复制DNA 复制 RNA 蛋白质（画图+解释） P13有完整的示意图。
定义：遗传信息从DNA流向RNA再流向蛋白质的规律称为中心法则。
解释：编码蛋白质的基因中所蕴含的信息通过转录和翻译两个相关联的过程得到表达。
RNA聚合酶以DNA中的一条链为模板合成互补的一条RNA单链，将DNA中所蕴含的遗传信息以mRNA的形式带到核糖体中，在核糖体中作为多肽链合成的直接模板指导蛋白质的合成。
2、基因工程实质：基因重组 P53、朊病毒，唯一一种蛋白质能够自我复制的病毒。
第二章遗传物质的本质1、什么可以作为遗传物质？除了DNA之外，RNA、蛋白质都可以。
2、一些经典的实验，肺炎双球菌实验，噬菌体实验都证明了DNA是主要的遗传物质。
3、RNA作为遗传物质时，病毒的例子：人免疫缺陷病毒（HIV）、非典型肺炎（SARS）4、RNA有两种复制，一种是一般而言的复制，还有一种是一些病毒的复制，多了逆转录的步骤，如HIV。
5、逆转录酶的发现证明遗传信息不仅可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向DNA。
6、测序方法了解：末端终止法、化学裂解法、全自动测序7、核酸的二级结构即双螺旋结构的基本要点：（1）DNA分子是由两条反相平行的脱氢核苷酸链盘旋成双螺旋结构（2）DNA核糖磷酸排列在外侧构成基本骨架，碱基位于内侧（3）氢键，碱基互补配对原则8、核酸的三级结构原核细胞中的超螺旋化，真核细胞中的核小体结构。
重点掌握真核生物核小体。
核小体由两个单位的组蛋白H2A、H2B、H3和H4形成八聚体的核心，约165bp的DNA双螺旋形成两圈超螺旋盘旋在核小体的核心上。
在两个核小体之间由1bp-80bp长的连接DNA相连。
9、名词解释①核酸的变性：核酸在化学或者物理因素的影响下，维系核酸双螺旋结构的氢键和碱基堆集力受到破坏，分子由稳定的双螺旋结构松懈为无规则线性结构甚至解旋成单链的现象，称为核酸的变性。
分子生物学09 蛋白质合成
第九章 蛋白质的生物合成_______翻译（ translation ） 9.1 参与翻译的主要生物大分子的结构与功能• 核糖体 • mRNA • tRNA• 氨酰-tRNA 合成酶• 辅助蛋白因子（起始因子、延伸因子和终止释放因子)6核糖体的分类与组成70-100 pro8•A 部位—氨酰tRNA 结合部位，也称为受体部位；•P 部位—肽酰tRNA 结合部位；•E 部位—空载tRNA 临时结合的部位；•肽酰转移酶活性部位—催化肽键形成的部位；•mRNA 结合部位；•多肽链离开通道—正在延伸的多肽链离开核糖体的通道；•一些可溶性蛋白质因子（起始因子、延伸因子和终止因子）的结合部位。
9真核细胞多聚核糖体的结构12原核生物多顺反子mRNA 和真核生物单顺反子mRNA 的翻译Shine-Dalgarno sequence, SDmRNA13tRNACC A D-loop14大肠杆菌起始tRNA 的结构氨酰-tRNA 合成酶（aaRS ）ó 两步反应机制：1) ATP + 氨基酸 (AA) --> AA-AMP + PP i 2) tRNA + AMP-AA --> AA-tRNA + AMPó分类1) 第一类aaRS 2) 第二类aaRSó校对机制- 在装载氨基酸水平的质量控制1) aaRS是对氨基酸“身份”进行检查唯一的场所2) 核糖体不在乎哪一种氨基酸与tRNA相连3) 实载的tRNA被修饰后仍然能起作用4) 装载前和装载后编辑5) 双筛机制➢mRNA中的起始密码是AUG，少数是GUG。
➢起始密码子的上游约10个核苷酸的地方往往有一段富含嘌呤的序列称SD序列（Shine-Dalgarno序列），一般为3～10个核苷酸，它与核糖体16srRNA 3ˊ端的核苷酸序列互补，可促使核糖体与mRNA 的结合。
氨酰-tRNA合成酶（aaRS）20两类氨酰-tRNA合成酶的催化机理两类aaRS•第一类aaRS一般是单体酶，由此类酶催化的氨基酸有Arg、Cys、Gln、Glu、Ile、Leu、Met、Trp、Tyr和Val。
《生物化学与分子生物学》蛋白质生物合成 ppt课件
Met Ala Val His
终止密码
ppt课件
15
由于密码子的连续性，在开放阅读框中发生插入 或缺失1个或2个碱基的基因突变，都会引起mRNA阅 读框架发生移动，称为移码（frame shift），使后续的 氨基酸序列大部分被改变，其编码的蛋白质彻底丧失 功能，称之为移码突变。
缬
丙
酪
甘
缬
丙
丝
精
缬
ppt课件
32
参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能
种类 起始因子
延长因子
释放因子
生物学功能
IF-1 占据核糖体A位，防止A位结合其他tRNA
IF-2 促进fMet-tRNAfMet与小亚基结合
IF-3 促 进 大 、 小 亚 基 分 离 ； 提 高 P 位 对 结 合 fMettRNAfMet的敏感性
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。
ppt课件
31
• 起始因子（initiation factor，IF） • 延长因子（elongation factor，EF） • 释放因子（release factor，RF）
ppt课件
5
n 反应过程
（1）氨基酸的活化 （2）肽链的生物合成 （3）肽链形成后的加工和靶向输送
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6
视频：翻译
ppt课件
7
第一节
蛋白质生物合成体系
Protein biosynthesis system
ppt课件
分子生物学原理--蛋白质的生物合成
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19
真核生物的翻译起始
• 起始因子（eIF）：有10种 • 起始甲硫氨酰tRNAmet无甲酰化 • mRNA结构有所不同 • 核糖体有所不同 • 原核生物与真核生物的翻译起始比较
01.02.2021
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20
真核生物的翻译起始
01.02.2021
完整版课件ppt
21
二、肽链的延长
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12
氨基酰-tRNA的生成
• 氨基酰-AMP-E + tRNA 氨基酰-tRNA + AMP + E • 氨基酸＋ATP－E 氨基酰－AMP-E + PPi • E : 氨基酰-tRNA合成酶，具高度专一性
1 . 存在于胞质中 2 . 需ATP供能, 需Mg++, Mn++ 3 . 有二个识别位点
大多数氨基酸有2~6个密码 • 摆动性(wobble)：密码的第三位碱基与反
密码的第一位碱基配对不严格 • 通用性(universal)：全世界生物共用
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4
连续性
GCAGUACAUGUC
不连续的读法：
GCA CAG
密码之间没有 核苷酸间断
AGU
GUA
………….
01.02.2021
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二、核糖体是肽链合成的场所
• 氨基酸首先在 核糖体内合成 蛋白质，再输 送至细胞其它 组分中。
• 核糖体由大、
小亚基构成。
亚基中含有不
同的蛋白质和
RNA。
01.02.2021
完整版课件ppt
9
二、核糖体是肽链合成的场所
分子生物学第9章
5. 通用性：所有的低等和高等生物，基本上共用一 套遗传密码子。 变异性：线粒体DNA（Mt DNA)的编码方式与通 用密码有所不同，某些细胞基因组密码也有一定 的变异。
6. 突变的效应及遗传密码的防错系统
•遗传密码的进化方式以突变影响的最小化为目的。 •同义密码子在密码表中的分布具有其规则，而且密 码子的碱基顺序与其相应的氨基酸物理化学性质之 间存在一定关系。氨基酸的极性通常由密码子第二 位碱基决定，简并性由第三位碱基决定。
密码子简并性
密码子与反密码子的相互作用
4. 变偶性（摇摆性）：遗传密码的专一性主要取决 于前两位碱基，第三个碱基具有一定的变动范围。 （反密码子的第一位如果是 U ，可以和密码子第 三位 A 和 G 配对；反密码子第一位如果是 G 可 以和密码子第三位 U 和 C 配对。反密码子第一位 如果是 I ，可以和 U 、 C 、 A 配对。）
跳跃（translation jumping），其发生位置具有
mRNA的特殊序列结构。
9.3.4蛋白质合成的抑制
•嘌呤霉素可在肽酰转移酶的作用下与氨基酸结合，形成 酰胺键，此复合物易从核糖体上脱落，从而使蛋白质合 成过程中断。 除了嘌呤霉素之外，许多抗生素及毒素可以抑制蛋白 质的合成。 原：氯霉素、四环素、链霉素、新霉素、卡那霉素； 真：亚胺环己酮、白喉毒素。
真 核 生 物 翻 译 起 始 复 合 物 组 装
•真核细胞蛋白质生物合成的起始步骤可概括为： （1）形成43S核糖体复合物：由40S小亚基与elF3 和elF4c组成。 （2）形成43S前起始复合物：即在43S核糖体复合 物上，连接elF2-GTP-Met-tRNAMet复合物。 （3）形成48S前起始复合物：由mRNA及帽子结合 蛋白1（CBP1）、elF4A、elF4B和elF4F共同构成 一个mRNA复合物。mRNA复合物与43S前起始复 合物作用，形成48S前起始复合物。 （4）形成80S起始复合物：在elF5的作用下，48S 前起始复合物中的所有elF释放出，并与60S大亚基 结合，最终形成80S起始复合物，即40S亚基mRNA-Met-tRNAMet-60S亚基。 •P235图9.13
分子生物学(全套课件396P)pdf(2024)
20
真核生物基因表达的调控
转录因子调控
转录因子通过与DNA结合，激活或抑制特定基因的转录。
表观遗传学调控
通过改变染色质结构和DNA甲基化等方式来影响基因的表达。
2024/1/30
microRNA调控
microRNA通过与mRNA结合，抑制其翻译或促进其降解来调控基 因表达。
与细胞生物学的关系
细胞生物学是研究细胞结构和功能的 科学，而分子生物学则是研究细胞内 生物大分子的结构和功能的科学。两 者在研究对象和研究方法上相互补充 ，共同揭示细胞的生命活动规律。细 胞生物学为分子生物学提供了研究对 象和研究背景，而分子生物学则为细 胞生物学提供了更深入的研究手段和 视角。
2024/1/30
2024/1/30
8
DNA的复制与修复
01
02
03
DNA复制的过程
起始、延伸和终止，其中 涉及多种酶和蛋白质的参 与。
2024/1/30
DNA复制的特点
半保留复制，新合成的 DNA分子中，一条链是旧 的，一条链是新的。
DNA修复的机制
包括直接修复、切除修复 、重组修复和SOS修复等 ，用于维护DNA分子的完 整性。
REPORTING
2024/1/30
11
RNA的分子组成与结构
RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，由磷酸、核糖和碱基三部分组成。
2024/1/30
RNA的碱基主要有4种，即A腺嘌呤、G鸟嘌呤、C胞嘧啶、U尿嘧啶，其 中，U（尿嘧啶）取代了DNA中的T。
RNA一般为单链长分子，不形成双螺旋结构，但是很多RNA也需要通过 碱基配对原则形成一定的二级结构乃至三级结构来行使生物学功能。
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4. 蛋白质的生物合成
1. 翻译−运转同步机制
蛋白质定位信息存在于自身结构中，并通过与膜上特殊受 体的相互作用得以表达。信号序列在结合核糖体上合成后便与 膜上特定受体相互作用，产生通道，允许这段多肽在延长的同 时穿过膜结构 。因此，这种方式是边翻译边跨膜运转。
这个信号序列就被称为信号肽 (signal peptide)。
蛋白质生物合成可分为五个阶段： 1. 氨基酸的活化 2. 肽链的起始 3. 肽链的延伸 4. 肽链的终止和释放 5. 折叠和加工
氨酰-tRNA的表示方法： Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet
4. 蛋白质的生物合成
多选题 1分 蛋白质生物合成过程中，tRNA的作用包括
第二步：氨基酰转移到tRNA 3’末端腺苷残基上 E-AA-AMP + tRNA → AA-tRNA + E + AMP
氨酰-tRNA的表示方法： Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet
4.核糖体的功能
E位
4. 蛋白质的生物合成
核糖体--- 蛋白质（40％）＋rRNA（60％）
信号肽的新生蛋白相结合，暂 时终止肽链延伸； ② 核糖体-SRP复合物与膜上的受 体结合； ③ GTP水解，释放SRP进入下一 轮循环； ④ 肽链重新开始延伸并不断向内 腔运输； ⑤ 信号肽切除，多肽合成结束。
4. 蛋白质的生物合成
信号肽假说补充
1.完整的信号肽是保证蛋白质运转的必要条件； 2.仅有信号肽不足以保证蛋白质运转的发生； 3.信号序列的切除并不是运转所必须的； 4.并非所有的运转蛋白质都有可降解的信号肽。
接合体 ①运输的工具，运载aa； ②解读mRNA的遗传信息。
4. 蛋白质的生物合成
3. 氨酰-tRNA合成酶
氨酰-tRNA合成酶是一类催化氨基酸与tRNA结合的特异性酶
其反应式如下：
AA + tRNA + ATP → AA-tRNA + AMP + PPi
它实际上包括两步反应
第一步：氨基酸活化生成酶-氨基酰腺苷酸复合物 AA + ATP + 酶（E）→ E-AA-AMP + PPi
（2）简并性：由一种以上密码子编码同一 个氨基酸的现象称为简并。
（3）通用性：蛋白质生物合成的整套密码， 从原核生物到真核生物都通用。
（4）连续性：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 间断也无交叉。
（5）存在起始密码和终止密码
遗传密码字典
2. tRNA
4. 蛋白质的生物合成
一级结构 二级结构 三级结构
primary secondary tertiary
四级结构
quaternary
4. 蛋白质的生物合成
4.2 蛋白质的生物合成
1. mRNA和遗传密码--三联子
mRNA以5’→3’方向，从AUG开始每三个连 续的核苷酸组成一个密码子
（1）方向性：密码子的阅读方向5’ →3’
hsp70
Tom
内外膜接触位点的 蛋白质通道
Tom受体复合物
Tim 线粒体
ATP ADhTs+pP7i0
折叠
蛋白酶切 除导肽
① 蛋白质前体合成； ② 蛋白质前体与Hsp70结合 ③ Tom受体复合蛋白识别与
Hsp70或MSF等分子伴侣 相结合的待运转多肽 ④ 待运转多肽通过Tom和 Tim组成的膜通道进入线 粒体内腔 ⑤ 蛋白酶切除导肽，蛋白折 叠
伤寒和副伤寒
氯霉素
不能用青霉素治疗的脑膜炎 立克次体感染：替换四环素类---孕妇
耐vancomycin而对氯霉素敏感的肠球
菌感染
细菌性结膜炎--局部用药
甲砜霉素
4. 蛋白质的生物合成 4.5 蛋白质运输与分泌
由于细胞各部分都有特定的蛋白质组分，因此合成的蛋白质必 须准确无误地定向运送才能保证生命活动的正常进行。
4. 蛋白质的生物合成
线粒体的蛋白质转运装置 TOM和TIM复合体
线粒体内外膜的接触点
4. 蛋白质的生物合成
前导肽的作用与性质
• 带正电荷的碱性氨基酸（特别是精氨酸）含量较为丰富，分散于不带 电荷的氨基酸序列之间；
• 缺少带负电荷的酸性氨基酸； • 羟基氨基酸含量较高； • 有形成两亲（既有亲水又有疏水部分）α-螺旋结构的能力。 • 前导肽跨膜运转时首先与线粒体外膜上的受体相结合。Tom受体可能
4. 蛋白质的生物合成
2）叶绿体蛋白质的跨膜运转
• 叶绿体多肽在胞质中的游离核糖体上合成后脱离核糖体并折 叠成具有三级结构的蛋白质分子，多肽上某些特定位点结合 于只有叶绿体膜上才有的特异受体位点。叶绿体定位信号肽 一般有两个部分，第一部分决定该蛋白质能否进入叶绿体基 质，第二部分决定该蛋白能否进入类囊体。
是线粒体蛋白质跨膜运转时最主要的受体蛋白。 • 有些前导肽含有“止运入”肽段，当该肽段被跨膜通道中的受体蛋白
识别时，所运输的多肽将被定位在膜上。
4. 蛋白质的生物合成
pCoxIV MLATRVFSLVGKRAISTSVCVR pHsp60 MLRLPTVFRQMRPVSRVLA PHLTRA pALDH MLRAAARFGPRLGRRLL pSyn KTRSRTRMVISVGASFVALSLV
分子生物学
Molecular Biology
赵青
天津科技大学 生物工程学院 Email: zhao_qing@
4. 蛋白质的生物合成
4.1 概述 4.2 蛋白质的生物合成 4.3 蛋白质的生物合成过程
4. 蛋白质的生物合成
4.1 概述
蛋白质（protein）是由 氨基酸（amino acids）通过 肽键（peptide bond） 首尾相连形成的高分子化合物。
Drug(block of translocation)
5’
3’
【药理作用】
4. 蛋白质的生物合成
链霉素 streptomycin 干扰fMet-tRNA与核糖体结合，阻止蛋白质 合成的起始，产生错读 杀菌: 结核杆菌、链球菌等G+菌和G-杆菌 鼠疫和兔热病的首选药 粪链球菌或草绿色链球菌---细菌性心内膜
4. 蛋白质的生物合成 氨基糖苷类 Aminoglycosides源自HO NH H2N C HN
HO
Streptidine 链霉胍
CH3
NH O
CHO
CH2OH
O
OH
O
O
OH
OH
HN
OH
CH3
Streptose 链霉糖
N-methyl-Lglucosamine N-甲基-L-葡萄糖胺
Streptobiosamine 链霉二糖胺
炎（与penicillin或vancomycin合用） 二线抗结核药物 急性布鲁氏病（与四环素（tetracycline）
合用）
【药理作用】
4. 蛋白质的生物合成
庆大霉素 gentamicin 不可逆地结合到分离的核糖体30S亚基上，
导致A位的破坏，阻止70S复合体形成 活性较强，抗菌谱较广 G-需氧菌如大肠杆菌、克雷伯菌属、肠杆
主要类别
分泌蛋白 蛋白质在结合核糖体上合成，免疫球蛋白、激素、水 以翻译－运转同步机制运输 解酶
细胞器发育 蛋白质在游离核糖体上合成，核、叶绿体、线粒体等
以翻译后运转机制运输
细胞器中的蛋白质
膜的形成 以上两种机制兼有
质膜、内质网、类囊体 中的蛋白质
4. 蛋白质的生物合成 蛋白质转运机制
1、翻译－转运同步机制：分泌蛋白 信号肽假说简图 分泌蛋白质的合成和胞吐作用 2、翻译后转运机制：线粒体与叶绿体蛋白 蛋白质向线粒体的定位机制 蛋白质向叶绿体的定位机制 3、核定位蛋白质的转运机制
R1
O R1
Erythromycin R1= CH3, R2=H Clarithromycin R1, R2 = CH3
【作用机制】
特异性的和细菌50S核糖体亚单位结合 抑制蛋白链的延长
结合部位与氯霉素和克林霉素相似
4. 蛋白质的生物合成
四环素类 Tetracyclines
阻止AA-tRNA与核糖体结合 【不良反应和注意事项】
A 编码蛋白质 B 解读遗传信息 C 核糖体的重要组分之一 D 运载氨基酸
提交
4. 蛋白质的生物合成
4.4 蛋白质合成的抑制剂 4.5 蛋白质的运输与分泌 4.6 蛋白质的降解
4. 蛋白质的生物合成 4.4 蛋白质合成的抑制剂
4. 蛋白质的生物合成
蛋白合成抑制剂
氨基糖苷类 Aminoglycosides 四环素 Tetracyclines 大环内酯 Macrolides 氯霉素 Chloramphenicol
4. 蛋白质的生物合成 信号肽假说基础
1.蛋白质定位信息存在于自身结构中，并通过与膜上特殊受体的 相互作用得以表达。
2. 信号序列在结合核糖体上合成后便与膜上特定受体相互作用， 产生通道，允许这段多肽在延长的同时穿过膜结构。
3. 这种方式是边翻译边跨膜运转。
4. 蛋白质的生物合成
蛋白质N端信号肽的特点
4. 蛋白质的生物合成
分类：
蛋白质转运机制
若某个蛋白质的合成和运转是同时发生的，则属于翻译 运转
同步机制；
若蛋白质从核糖体上释放后才发生运转，则属于翻译后运转