蛋白质合成体系

生命科学学院生物化学教研室
蛋白质生物合成
主讲人： 宋 慧
主要内容
☆ 蛋白质合成体系 ☆ 蛋白质合成过程 ☆ 蛋白质合成后加工与转运
•翻译：蛋白质的生物合成，即翻译。是将mRNA中
4种核苷酸的排列序列，通过遗传密码破译的方式解读 为蛋白质中氨基酸排列顺序的过程 。
（取自网络图片资源）
一、蛋白质合成体系
Accepter site
（取自网络图片资源）
多聚核糖体：
一条mRNA同时结合多个核糖体的现象。
(引自吴庆余，2002)
三、转运的工具 --tRNA及氨基酸活化
（取自网络图片资源）
氨基酸的活化
总反应：
氨酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨酰～ tRNA
ATP
AMP＋PPi
氨基酸＋ ATP 氨酰--AMP ＋ tRNA
Arg C Arg A Arg G
码 子 第 三
字 母
AUU
A
AUC AUA
I l e ACU Thr AAU Asn A G U S e r U 个
I l e ACC Thr AAC Asn A G C
Ser C
字 母
I l e ACA Thr AAA Lys A G A A r g A
A U G M e t ACG Thr AAG Lys A G G A r g G
U U G L e u UCG Ser UAG Stop U G G Tr p G
密
码
C U U L e u CCU Pro CAU His C G U A r g U 密
子 第 一
Cห้องสมุดไป่ตู้
CUC CUA
个
CUG
L e u CCC Pro CAC His C G C L e u CCA Pro CAA Gln C G A L e u CCG Pro CAG Gln C G G
• 若插入或删除一个核苷酸，会发生读码错位，称 为移码突变。
3. 简并性与防错功能
密码子数目
氨基酸
R基团非极性：Leu
6
R基团极性不带电荷：Ser
R基团极性带电荷：Arg
（共3个）
R基团非极性：Ala、Val、Pro
4
R基团极性不带电荷：Gly、Thr
（共5个）
3
R基团非极性：Ile
（共1个）
R基团非极性：Cys、Phe
AUA Ile→Ｍet Ile→Ｍet Ile→Ｍet
AGG、AGA
CUN
Arg→终止 Arg→Ser
Leu→Thr
CGG Arg→Trp
2. 连续性与开放阅读框
• 从起始密码子AUG（GUG、UUG）开始阅读至 终止密码子UAA、UAG和UGA结束，不间断、不 重叠。
• 这一连续阅读的编码区域称为开放阅读框架 （ORF）或可译区。
GAU CUA
1964. M. Nirenberg
1964. H.G.Khorana
遗传密码子表
密码子第二个字母
5′
U
C
A
G
3′
U U U P h e UCU Ser UAU Tyr U G U C y s U
U
UUC UUA
P h e UCC Ser UAC Tyr U G C C y s C L e u UCA Ser UAA Stop U G A S t o p A
GUU
G
GUC GUA
GUG
Va l GCU Va l GCC Va l GCA Va l GCG
Ala GAU Ala GAC Ala GAA Ala GAG
Asp G G U Asp G G C Glu G G A Glu G G G
Gly U Gly C Gly A Gly G
(二)、遗传密码的基本性质
(2)同义密码子 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。
(3)防错功能 密码子的简并性由第三位碱基决定，第二位碱基 决定氨基酸极性。当碱基发生错配，其结果或仍 然编码相同氨基酸、或理化性质相似氨基酸。
4.变偶性与反密码子识别
Amino acid
• tRNA的反密码第一位 碱基与mRNA密码子 第三位的碱基间不严 格遵守常见的碱基互 补配对规律。Crick称 这种现象为变偶性， 也叫摆动性。
GUU
G
GUC GUA
GUG
Va l GCU Va l GCC Va l GCA Va l GCG
Ala GAU Ala GAC Ala GAA Ala GAG
Asp G G U Asp G G C Glu G G A Glu G G G
Gly U Gly C Gly A Gly G
(1)密码子的简并性 同一个氨基酸有两个或更多密码子的现象，称 为密码子的简并性。
（取自网络图片资源）
密码子、反密码子配对的摆动现象
tRNA反密码子 第1位碱基
I
U G AC
mRNA密码子 第3位碱基
U, C, A A, G U, C U G
二、合成的装置 --rRNA与核糖体
（取自网络图片资源）
核 糖 体 的 组 成
（取自网络图片资源）
Peptine site
Empty site
1. 通用性与例外 2. 连续性与开放阅读框 3. 简并性与防错功能 4.变偶性与反密码子识别
1. 通用性与例外
• 密码子表适用于地球上的一切生物。 • 已发现少数例外：
脊椎动物 果蝇
酿酒酵母
S.cerevisiae
丝状真菌 高等植物
部分生物线粒体中变异的密码子
UGA 终止→Trp 终止→Trp 终止→Trp 终止→Trp
（取自网络图片资源）
这个图中我
们看到合成
?
蛋白质需要
哪些物质?
一、翻译的模板 --mRNA及遗传密码
(一)、密码子
mRNA上每三个连续核苷酸对应一个 氨基酸，这三个相邻核苷酸就称为一个 密码子，或三联体密码或遗传密码 。
证明三联体密码的三个著名实验
Leu
Leu
1961. M.Nirenberg
第一步反应 第二步反应
氨酰--AMP＋PPi 氨酰～ tRNA ＋ AMP
• 氨酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA具 有高度特异性，并具有校正功能。
• 氨酰-tRNA是高能化合物。 表示方法： Ala-tRNAAla
• 携带相同氨基酸的tRNA叫做同工受体 tRNA。
U U G L e u UCG Ser UAG Stop U G G Tr p G
密
码
C U U L e u CCU Pro CAU His C G U A r g U 密
子 第 一
C
CUC CUA
个
CUG
L e u CCC Pro CAC His C G C L e u CCA Pro CAA Gln C G A L e u CCG Pro CAG Gln C G G
2
R基团极性不带电荷：Asn、Gln、Tyr
（共9个）
R基团极性带电荷：Asp、Glu、His、Lys
1
R基团非极性：Met、Trp
（共2个）
遗传密码子表
密码子第二个字母
5′
U
C
A
G
3′
U U U P h e UCU Ser UAU Tyr U G U C y s U
U
UUC UUA
P h e UCC Ser UAC Tyr U G C C y s C L e u UCA Ser UAA Stop U G A S t o p A
Arg C Arg A Arg G
码 子 第 三
字 母
AUU
A
AUC AUA
I l e ACU Thr AAU Asn A G U S e r U 个
I l e ACC Thr AAC Asn A G C
Ser C
字 母
I l e ACA Thr AAA Lys A G A A r g A
A U G M e t ACG Thr AAG Lys A G G A r g G