第九章 蛋白质的生物合成(5-14-1)
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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
生化课件-蛋白质的生物合成
SD序列。
帽子结构具有增强翻译效率的作用。若起始 AUG与帽子结构间的距离太近（小于12个核 苷酸），就不能有效利用这个AUG，会从下 游适当的AUG起始翻译。当距离在17-80个核 苷酸之间时，翻译效率与距离成正比。
2. 真核生物mRNA通常是单顺反子。
真核mRNA具有“第一AUG规律”，即当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：
B、可以使DNA上的碱基组成有较大的变化余地，而 仍然保持多肽上氨基酸序列不变（意思基本同上）。
4.摇摆性 密码子中第三位碱基与tRNA上的反密码子第一位碱 基 的 配 对 有 时 不 一 定 完 全 遵 循 A-U 、 G-C 的 原 则 ， Crick把这种情况称为摇摆性，有人也称摆动配对或 不稳定配对。
美国科学家M.W.Nirenberg等,1968年获诺贝尔生理医 学奖.
1961年，M.W.Nirenberg等人,大肠杆菌的无细胞体系 中外加poly(U)模板、20种标记的氨基酸，经保温后 得到了多聚phe-phe-phe，于是推测UUU编码phe。 利用同样的方法得到CCC编码pro，GGG编码gly， AAA编码lys。
mRNA的半衰期很短,很不稳定,一旦完成其使命后很快 就被水解掉。
一、 原核生物mRNA的结构
1 5’端SD序列 在起始密码子AUG上游9-13个核苷酸处，有一
段可与核糖体16S rRNA配对结合的、富含嘌 呤的3-9个核苷酸的共同序列，一般为AGGA， 此序列称SD序列。
它与核糖体小亚基内16S rRNA的3’端一段富含 嘧啶的序列 GAUCACCUCCUUA-OH互补， 使得结合于30S亚基上的起始tRNA能正确地 定位于mRNA的起始密码子AUG。
帽子结构具有增强翻译效率的作用。若起始 AUG与帽子结构间的距离太近（小于12个核 苷酸），就不能有效利用这个AUG，会从下 游适当的AUG起始翻译。当距离在17-80个核 苷酸之间时，翻译效率与距离成正比。
2. 真核生物mRNA通常是单顺反子。
真核mRNA具有“第一AUG规律”，即当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：
B、可以使DNA上的碱基组成有较大的变化余地，而 仍然保持多肽上氨基酸序列不变（意思基本同上）。
4.摇摆性 密码子中第三位碱基与tRNA上的反密码子第一位碱 基 的 配 对 有 时 不 一 定 完 全 遵 循 A-U 、 G-C 的 原 则 ， Crick把这种情况称为摇摆性，有人也称摆动配对或 不稳定配对。
美国科学家M.W.Nirenberg等,1968年获诺贝尔生理医 学奖.
1961年，M.W.Nirenberg等人,大肠杆菌的无细胞体系 中外加poly(U)模板、20种标记的氨基酸，经保温后 得到了多聚phe-phe-phe，于是推测UUU编码phe。 利用同样的方法得到CCC编码pro，GGG编码gly， AAA编码lys。
mRNA的半衰期很短,很不稳定,一旦完成其使命后很快 就被水解掉。
一、 原核生物mRNA的结构
1 5’端SD序列 在起始密码子AUG上游9-13个核苷酸处，有一
段可与核糖体16S rRNA配对结合的、富含嘌 呤的3-9个核苷酸的共同序列，一般为AGGA， 此序列称SD序列。
它与核糖体小亚基内16S rRNA的3’端一段富含 嘧啶的序列 GAUCACCUCCUUA-OH互补， 使得结合于30S亚基上的起始tRNA能正确地 定位于mRNA的起始密码子AUG。
蛋白质的生物合成 1(共83张PPT)
一、mRNA
• （一） mRNA上的开放阅读框 • 开放阅读框（ open reading frame, ORF)：
mRNA5′端起始密码子开始到3´端终止密码子之间连续
的、无重叠的一连串密码子组成的蛋白质编码区。
• ·····AUGGCGAACGCU ······UAG ·····
（二）密码子
64个
• 去向：胞液、其他细胞器、体液（运输到 靶细胞或器官）
• 信号序列（ signal sequence） ：新合成 的蛋白质分子中引导蛋白质输送到细胞靶部位 的特异氨基酸序列。
信号序列包括：信号肽（内质网） 、核定位序 列NLS （核）、 前导肽（线粒体）等
靶向输送蛋白的信号序列或成分
靶向输送蛋白
• 40S结合多种起始因子（ eIF1A、eIF3 、eIF5B-GTP），并俘获eIF2－GTP-Met
－tRNAiMet（P site），形成43S 复合物。
•
mRNA的5′Cap与复合体eIF4F结合，并俘获eIF4B,RNA解旋,形成eIF4F/4B
－mRNA复合体。
• eIF4F/4B－mRNA 俘获43S复合物，43S复合物沿mRNA 5′ 3′方向扫描 起始AUG， 在mRNA上准确定位。
码子上游的一段富含嘌呤碱基的8－13核苷酸的序列。又称为核
蛋白体结合位点（ribosomal binding site，RBS)
Step2 ：定位fMet－tRNAifMet
• fMet－tRNAifMet-IF2
－GTP 进入 P site，并 与起始AUG配对。
Step3 ：结合50S大亚单位，形成70S复合物
（二）摇摆性 （wobble）
• 反密码子（anti-codon）的第1位与密码子（codon）第 3位配对时，不严格遵循碱基配对原则
• （一） mRNA上的开放阅读框 • 开放阅读框（ open reading frame, ORF)：
mRNA5′端起始密码子开始到3´端终止密码子之间连续
的、无重叠的一连串密码子组成的蛋白质编码区。
• ·····AUGGCGAACGCU ······UAG ·····
（二）密码子
64个
• 去向：胞液、其他细胞器、体液（运输到 靶细胞或器官）
• 信号序列（ signal sequence） ：新合成 的蛋白质分子中引导蛋白质输送到细胞靶部位 的特异氨基酸序列。
信号序列包括：信号肽（内质网） 、核定位序 列NLS （核）、 前导肽（线粒体）等
靶向输送蛋白的信号序列或成分
靶向输送蛋白
• 40S结合多种起始因子（ eIF1A、eIF3 、eIF5B-GTP），并俘获eIF2－GTP-Met
－tRNAiMet（P site），形成43S 复合物。
•
mRNA的5′Cap与复合体eIF4F结合，并俘获eIF4B,RNA解旋,形成eIF4F/4B
－mRNA复合体。
• eIF4F/4B－mRNA 俘获43S复合物，43S复合物沿mRNA 5′ 3′方向扫描 起始AUG， 在mRNA上准确定位。
码子上游的一段富含嘌呤碱基的8－13核苷酸的序列。又称为核
蛋白体结合位点（ribosomal binding site，RBS)
Step2 ：定位fMet－tRNAifMet
• fMet－tRNAifMet-IF2
－GTP 进入 P site，并 与起始AUG配对。
Step3 ：结合50S大亚单位，形成70S复合物
（二）摇摆性 （wobble）
• 反密码子（anti-codon）的第1位与密码子（codon）第 3位配对时，不严格遵循碱基配对原则
蛋白质的生物合成
3‘
原核生物mRNA
读码框架
AUG UAA
读码框架
AUG UAA
5‘
核糖体识别部位
3‘
核糖体识别部位
SD序列：在起始AUG序列上游10个碱基左右的位置， 含有一段富含嘌呤碱基的序列，被称为SD序列。它 能与细菌16S核糖体RNA 3’端一段ACCUCCUUA的 保守序列互补识别，以帮助从起始AUG处开始翻译。
The Genetic Code
同义密码子一般都不是随机分布的，因为其第一、第二位核苷 酸往往是相同的，而第三位核苷酸的改变并不一定影响所编码 的氨基酸，这种安排减少了变异对生物的影响。一般说来，编 码某一氨基酸的密码子越多，该氨基酸在蛋白质中出现的频率 也越高。
4. 密码子的变偶性－摆动假说(Wobble base)
4）多聚核糖体
核糖体分子中至少可 容纳两个tRNA和约 40bp长的mRNA。
真核生物细胞中发现 的多聚核糖体现象。
二 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个核苷酸就称为密码子。 也叫三联子密码。 遗传密码： mRNA中核苷酸的排列顺序。 起始：AUG 终止：UAA UAG UGA 方向：5 ’ －3’（mRNA）
3. 密码子的简并性
1个氨基酸有多个密码子的现象。 除色氨酸（UGG）和甲硫氨酸（Met）只有一个密码子外， 其他氨基酸都有一个以上的密码子，其中9种氨基酸有2个密 码子，1种氨基酸有3个密码子，5种氨基酸有4个密码子，3种 氨基酸有6个密码子。
同义密码子:编码同一种氨基酸的密码子. 简并密码的生物学意义： 减少变异对生物的影响
（三）核糖体---肽链合成的“装配机” 核糖体像一个能沿mRNA模板移动的工厂，执
蛋白质的生物合成(共106张PPT)
现 )和真菌中发现UAG可能是编码第22种氨基酸 pyrrolysine(吡咯赖氨酸)的密码子。
遗传密码动画
2022/9/17
12
遗传密码的特点
1.方向性(direction) 翻译时的阅读方向只能是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。
2022/9/17
为遗传密码(也称密码子)。 mRNA在核糖体小亚基就位；
-Ser-Lys-Leu-（PST序列） 顺反子(cistron)：遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子。 氨基酰-tRNA合成酶
• 开放阅读框架(open reading frame,ORF)：从 开放阅读框区(open reading frame, ORF)
AMP-E或氨基酰-tRNA的酯键水解,再换上与密码子相对应
的氨基酸。
• 氨基酰-tRNA的表示方法：
• Ala-tRNAAla、Ser-tRNASer、Met-tRNAMet
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
2022/9/17
23
核糖体的组成
核蛋
原核生物
真核生物
白体 蛋白质 S值 rRNA 蛋白质 S值 rRNA
小亚基 21种 30S 16S 33种 40S 18S
大亚基 36种 50S 23S 5S
49种
28S 60S 5.8S
5S
核蛋白体
70S
80S
2022/9/17
24
30S小亚基：有mRNA结合位点 50S大亚基： E位：排出位（Exit site）
• 氨基酰-tRNA合成酶：存在于胞液中，催化氨基酸的 活化。
遗传密码动画
2022/9/17
12
遗传密码的特点
1.方向性(direction) 翻译时的阅读方向只能是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。
2022/9/17
为遗传密码(也称密码子)。 mRNA在核糖体小亚基就位；
-Ser-Lys-Leu-（PST序列） 顺反子(cistron)：遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子。 氨基酰-tRNA合成酶
• 开放阅读框架(open reading frame,ORF)：从 开放阅读框区(open reading frame, ORF)
AMP-E或氨基酰-tRNA的酯键水解,再换上与密码子相对应
的氨基酸。
• 氨基酰-tRNA的表示方法：
• Ala-tRNAAla、Ser-tRNASer、Met-tRNAMet
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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核糖体的组成
核蛋
原核生物
真核生物
白体 蛋白质 S值 rRNA 蛋白质 S值 rRNA
小亚基 21种 30S 16S 33种 40S 18S
大亚基 36种 50S 23S 5S
49种
28S 60S 5.8S
5S
核蛋白体
70S
80S
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30S小亚基：有mRNA结合位点 50S大亚基： E位：排出位（Exit site）
• 氨基酰-tRNA合成酶：存在于胞液中，催化氨基酸的 活化。
《动物生物化学》第九章蛋白质的生物合成试卷
7、反义 RNA（antisense RNA） 是指能与 mRNA 互补结合从而阻断翻译的 RNA 分子，它是基因的编码链（反义链）的转录产物， 对基因表达的调节是一种翻译水平的调控。
8、核糖体循环：在翻译起始复合体形成的基础上，活化氨基酸在核蛋白体上反复翻 译 mRNA 上的密码并缩合生成多肽的循环反应过程。
院系 动物科技学 院
年级
专业 动物医学
姓名
学号
考试课程 动物生物化 学
《动物生物化学》第九章蛋白质的生物合成
题号
一
得分
二
三 四 五 六 七 八 总分
一、 名词解释
1、翻译（translation）是指以 mRNA 为“模板”、以各种氨基酸为原料合成蛋白质的过程。 2、S-D 序列：在翻译起始密码子 AUG 的上游，相距约 8—13 个核苷酸处，有一段由 4-9 个核 苷酸组成的富含嘌呤的序列。这一序列以 AGGA 为核心，因其发现者是 Shine-Dalgarno 而得 名 。 mRNA 上的 S-D 序列又称为核蛋白体结合位点 3、开放阅读框：从起始密码子开始，是 DNA 序列中具有编码蛋白质潜能，一段无终止密码 子打断的碱基序列。
合成的多肽链一级结构改变。
18、氯霉素能与核糖体 50S 亚基结合，抑制 转肽 酶活性，从而抑制蛋白质合成。
19、促进蛋白折叠功能的两种酶是 蛋白二硫键异构酶 和 肽-脯氨酰顺反异构酶。
20、结合蛋白是在 细胞内质网 及 高尔基体 中完成结合辅基等加工修饰的。
三、单项选择题
1．哺乳动物核糖体大亚基的沉降常数是：（ D ）
A．40S B．70S C．80S D．60S
2．多肽链的氨基酸序列取决于：（ A ）
A．mRNA
8、核糖体循环：在翻译起始复合体形成的基础上，活化氨基酸在核蛋白体上反复翻 译 mRNA 上的密码并缩合生成多肽的循环反应过程。
院系 动物科技学 院
年级
专业 动物医学
姓名
学号
考试课程 动物生物化 学
《动物生物化学》第九章蛋白质的生物合成
题号
一
得分
二
三 四 五 六 七 八 总分
一、 名词解释
1、翻译（translation）是指以 mRNA 为“模板”、以各种氨基酸为原料合成蛋白质的过程。 2、S-D 序列：在翻译起始密码子 AUG 的上游，相距约 8—13 个核苷酸处，有一段由 4-9 个核 苷酸组成的富含嘌呤的序列。这一序列以 AGGA 为核心，因其发现者是 Shine-Dalgarno 而得 名 。 mRNA 上的 S-D 序列又称为核蛋白体结合位点 3、开放阅读框：从起始密码子开始，是 DNA 序列中具有编码蛋白质潜能，一段无终止密码 子打断的碱基序列。
合成的多肽链一级结构改变。
18、氯霉素能与核糖体 50S 亚基结合，抑制 转肽 酶活性，从而抑制蛋白质合成。
19、促进蛋白折叠功能的两种酶是 蛋白二硫键异构酶 和 肽-脯氨酰顺反异构酶。
20、结合蛋白是在 细胞内质网 及 高尔基体 中完成结合辅基等加工修饰的。
三、单项选择题
1．哺乳动物核糖体大亚基的沉降常数是：（ D ）
A．40S B．70S C．80S D．60S
2．多肽链的氨基酸序列取决于：（ A ）
A．mRNA
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。
蛋白质的生物合成课件.ppt
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
《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
ppt课件
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
蛋白质的生物合成(1)(共60张PPT)
氨酰-tRNA合成酶
AA + ATP + tRNA
Mg2+
AAcyl-tRNA + AMP + ppi
每个氨基酸的活化，净消耗2个高能磷酸键
氨酰-tRNA的表示方法
Gly-tRNAGly Arg-tRNAArg.....
2. 肽链合成的起始
•原核生物起始氨基酸（fMet）
AA +AT装P→载AA-形AMP式+ppi：fMet- tRNAfMet
E位：排出位，卸载tRNA (exit site)
Nature：核糖体解码原理新发现
A new understanding of the decoding principle on the ribosome
法国斯特拉斯堡大学的Gulnara Yusupova等
在蛋白合成期间，核糖体在解码中心依照信使RNA (mRNA)上的三联体密码精确的选择转移RNA (tRNAs)。 tRNA的选择开始于延伸因子Tu，它可以传递tRNA到 氨酰tRNA结合位点即A位点，还可以在解码中心水解 GTP来建立密码子-反密码子之间的相互作用。在随后 的校对阶段，核糖体重新检查tRNA，如果被发现不能 正确配对于A位点，该tRNA便会被排除。
tRNA必须具备倒L型的三级结构才具有携带氨酰基的功能。
Aminoacyl-tRNA synthetases
胞液
高度特异性
校正活性
(在两步反应都可发生)
second genetic code? 20种
Synthetase is complexed with their cognate tRNAs (green stick structures). Bound ATP (red) pinpoints the active site near the end of the aminoacyl arm.
第九章蛋白质的生物合成
若从A翻译，则合成出多聚Ile， 即AUC对应Ile；若从U翻译，则合成 出多聚Ser，即UCA对应Ser；若从C 翻译，则合成出多聚His，即CAU对 应His。
Nirenberg、 Khorana因遗传 密码的破译而 与另一位科学 家（霍利）分 享了1968年诺 贝尔生理学奖。
标准的遗传密码表
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。
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 Ala
GCA GCG
ACU
ACC Thr
ACA ACG
遗传密码的简并性
（3） 通用性（universal）
他们首先合成一个已知序 列的核苷酸三聚体，然后与大 肠杆菌核糖体和氨酰tRNA一起 温育。由此确定与已知核苷酸 三聚体结合的tRNA上连接的是 哪一种氨基酸。
该实验对于几种密码编码 同一个氨基酸提供了直接的、 最好的证据。
➢ 第三个实验是由Jones,Khorana 等人完成的。
他们利用有机化学和酶法制备 了已知的核苷酸重复序列，以此多 聚核苷酸作模板，在体外进行蛋白 质合成，发现可以生成三种重复的 多肽链。
一、翻译模板mRNA与遗传密码
1、实验证据:
1961年， Nirenberg 证明了 mRNA的模板作用。
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
蛋
白
DNase
质
合
成
量
时间
2、mRNA是遗传信息的携带者
Nirenberg、 Khorana因遗传 密码的破译而 与另一位科学 家（霍利）分 享了1968年诺 贝尔生理学奖。
标准的遗传密码表
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。
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 Ala
GCA GCG
ACU
ACC Thr
ACA ACG
遗传密码的简并性
（3） 通用性（universal）
他们首先合成一个已知序 列的核苷酸三聚体，然后与大 肠杆菌核糖体和氨酰tRNA一起 温育。由此确定与已知核苷酸 三聚体结合的tRNA上连接的是 哪一种氨基酸。
该实验对于几种密码编码 同一个氨基酸提供了直接的、 最好的证据。
➢ 第三个实验是由Jones,Khorana 等人完成的。
他们利用有机化学和酶法制备 了已知的核苷酸重复序列，以此多 聚核苷酸作模板，在体外进行蛋白 质合成，发现可以生成三种重复的 多肽链。
一、翻译模板mRNA与遗传密码
1、实验证据:
1961年， Nirenberg 证明了 mRNA的模板作用。
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
蛋
白
DNase
质
合
成
量
时间
2、mRNA是遗传信息的携带者
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RNA
翻译
蛋白质
狭义的中心法则
引 言
中心法则的补充与完善
在某些情况下，RNA也是重要的遗传物质，如RNA 病毒中RNA具有自我复制的能力，并同时作为mRNA指导 蛋白质的生物合成。
在致癌RNA病毒中，RNA还以逆转录的方式将遗传信 息传递给DNA分子。
复制 RNA复制 转录
DNA
反转录
RNA
翻译
蛋白质
UUU
低合成速度。在460分钟内，按不同时间间隔取网织红
GUU GGU
细胞样品，将其中带有标记的蛋白质分离出来，将和 链分开，并用胰蛋白酶水解肽链，生成的肽段再用纸 层析分离，并测定所含的放射性强度。
进一步证明蛋白质的合成的方向问题？
图14-7 标记氨基酸掺入血红蛋白-链羧基末端的图解
UUU
GUU GGU
2.遗传密码的解读
一、遗传密码
UUU
GUU GGU
3.遗传密码的特点 密码的无标点性、无重叠性
一、遗传密码
ATG CGG AAA TGG CCG AAT GAT
密码子的简并性
一个氨基酸可以有几个不同的密码子的特性。
同义密码子：编码同一个氨基酸的一组密码子。
注意：Trp 和 Met只有一个密码子。Leu、Arg、Ser 均有6个密码子。
四、tRNA
The general structure of tRNA molecules
四、tRNA
Ribbon diagram of tRNA tertiary structure
四、tRNA
tRNA的功能
1. 被特定的氨酰-tRNA合成酶所识别。
2. 识别mRNA链上的密码子，这是因为tRNA上有3个特
的氨基酸结合，所以只要带标记的氨基酸被滤膜，就可
GGU GUU
以测出三联体对应氨基酸的密码子。
2.遗传密码的解读
一、遗传密码
利用此系统，通过合成所有64种可能的三联体， 测定每种三联体对20种氨基酸相应的tRNA与核糖体结 合的影响，已使50多种密码子被解译出来。但还有一 些三联体编码的氨基酸不能肯定，需要用其他方法来破
终止因子（RF）：原核生物中有RF1、RF2、RF3
五、辅助因子 其它因子
ATP、GTP、Mg2+
知识窗
抗生素
抗生素在治疗人类疾病方面具有非常重要的作用
。大多数抗生素是通过阻断原核生物蛋白质的合成而
抑制或杀死病原菌的。如链霉素与原核细胞30S核糖 体相结合，可引起密码错读，从而抑制病原细胞的生 长。氯霉素是第一个广谱性抗生素，能抑制细菌50S 核糖体亚基的肽酰转移酶活性，但由于线粒体核糖体 对氯霉素也敏感，所以氯霉素具有一定的毒副作用， 在临床上只限用于严重感染者。
分级分离，可在核糖体中大量回收到所掺入的放射性
，这说明核糖体是合成蛋白质的部位。
三、 核糖体 原核生物的核糖体存在于细胞质中；
真核生物的核糖体一部分在细胞质中呈游离状态
，另一部分与内质网结合，形成粗面内质网。此外 在其线粒体和叶绿体中也有核糖体。
核糖体是一个巨大的核糖核蛋白体
三、 核糖体 2. 核糖体的组成
一、遗传密码 mRNA是蛋白质合成过程中直接指令氨基酸参 入的模板。那么mRNA上的遗传信息是如何传递给
蛋白质的？即mRNA的核苷酸序列是如何对应于蛋
白质中的氨基酸序列的？其对应关系来自遗传密码 。 mRNA(或DNA)中的核苷酸序列与蛋白质中氨 基酸序列之间的对应关系，称为遗传密码。 mRNA(或DNA)中三个连续的核苷酸可编码一
UUU
促进赖氨酸tRNA与之结合。
GUU GGU
2.遗传密码的解读
一、遗传密码
将结合的氨酰- tRNA-三核苷酸-核糖体吸附在硝 酸纤维素滤膜上，这样，凡是结合在核糖体（带特定氨
基酸）上的tRNA分子在通过硝酸纤维素滤膜时被截留
下来，而未结合的tRNA则可通过。由于三核苷酸模板
UUU
只能与一定的tRNA对应，而一定的tRNA又只与特定
编码不同的氨基酸，其中AUG既是Met的密码子，又是肽链 合成的起始信号，称为起始密码子。 密码子的摆动性
密码子的专一性主要是由前两位的碱基决定，而第三
位碱基有较大的灵活性。
二、 mRNA —— mRNA的功能结构 mRNA上能够编码一条多肽链合成的区段叫做编码区。 编码区的第一个密码子必定是AUG，最后一个密 码子必定是UAA或UAG或UGA，从第一个密码子到最后 一个密码子之间间隔3n个核苷酸。 原核生物 mRNA：
UUU
译。
GUU GGU
2.遗传密码的解读
一、遗传密码
与此同时，Khorana 应用合成的具有重复序列的
多核苷酸如UCUCUCUC…进行体外蛋白质人工合成，发
现产物为丝氨酸与亮氨酸交替出现的多肽： SerLeuSerLeu…，说明UCU编码丝氨酸，而CU
2.遗传密码的解读
一、遗传密码
缺失或插入核苷酸引起三联体密码的改变
碱基序列
CAT
CAT
CAT
CAT
CAT
CAT
－1
－1＋1 ＋2
CAT
CAT CAT
CA＾C
CA＾C
ATC
AXT
ATC
CAT ATC
ATC
CAT ATC
ATC
CAT AT
XCA
TXC
XTC
ATX
＋3
CAX
CAT
CAT
CAT
一、遗传密码
一、遗传密码
2.遗传密码的解读
第一节 蛋白质合成体系的组分 蛋白质的合成是一个十分复杂的过程，蛋白质 的合成要求100多种大分子物质参与和相互协作，这
些大分子物质包括rnRNA、tRNA、核糖体、多种活化
酶及各种蛋白质因子。 蛋白质的合成不只是氨基酸之间形成肽键的问题 ，更重要的在于安排氨基酸的排列顺序，以形成千差 万别的蛋白质。
tRNA的这两个结合部位有一小部分在30S亚基 内，大部分在50S亚基内。
3. 核糖体上的活性部位 (1) 结合部位 (2) 催化部位
三、 核糖体
催化肽键形成的部位： 称为肽基转移酶，又叫转肽酶。位于大亚基上。 1992年发现该活性是由23S rRNA提供的。
催化GTP水解的部位： 位于大亚基上，在核糖体移位期间将GTP水解成 GDP和Pi。
同位素标记）及 poly U，经保温反应后，得到了被
标记的苯丙氨酸的多聚体，从而证明 poly U起了信
使 RNA 的作用， UUU是编码苯丙氨酸的密码子。
用同样的方法证明 CCC 编码脯氨酸，AAA 编码赖
氨酸。这样，这三个密码子最早被解译出来了。
2.遗传密码的解读
一、遗传密码
Nirenberg 和 Ochoa 等又进一步用两种核苷酸
码。
蛋白质的合成是从氨基端到羧基端还是从羧基端到氨基端
1961年Dintzis等人用3H-亮氨酸作标记分析了兔网
织红细胞无细胞体系中血红蛋白生物合成的过程。血红
蛋白分子含有较多的亮氨酸，而且其氨基酸顺序是已知
的。他们将活跃进行血红蛋白合成的网织红细胞（不成
熟的红细胞）与3H亮氨酸较低温度(15℃)保温，以降
三、 核糖体 核糖体是合成蛋白质的场所。
1. 核糖体的存在部位 1955年，Paul Zamecnik通过实验确认核糖体是
蛋白合成的场所。他将放射性同位素标记的氨基酸注 射到小鼠体内，经短时间后取出肝脏，制成匀浆，离 心后分成细胞核、线粒体、微粒体和可溶部分。发现 微粒体中的放射性强度最高，若将微粒体部分进一步
中心法则
中心法则的补充与完善
引 言
几个基本重要的概念
复制：以亲代DNA分子的双链为模板，按照碱基配对的 原则，合成出与亲代DNA分子相同的双链DNA的过 程。 转录：以DNA分子中一条链的部分片段为模板，按照碱 基配对原则，合成出一条与模板DNA链互补的RNA 分子的过程。 翻译：把mRNA上的遗传信息按照遗传密码转换成蛋白质 中特定的氨基酸序列的过程。“翻译”又叫“转 译”。
率相符合
2.遗传密码的解读
一、遗传密码
UUU
GUU GGU
2.遗传密码的解读
一、遗传密码
进一步要解决的问题是密码子中三个碱基的排列顺序 1964年Nirenberg等发现在无蛋白质合成的情况下 ，三联核苷酸能促进特异的tRNA与核糖体结合。例如 ，加入pUpUpU促进脯氨酸tRNA与之结合，pApApA
种氨基酸，这种核苷酸三联体称为密码子。
一、遗传密码 1954年物理学家G. Gamov首先对遗传密码进行 探讨。蛋白质由20种基本氨基酸组成，而mRNA只含 有4种核苷酸，由4种核苷酸构成的序列是如何决定
多肽链中多至20种氨基酸的序列的呢？显然，在核
苷酸和氨基酸之间不能采取简单的一对一的对应关
系。2个核苷酸决定一个氨基酸也只能编码16种氨基
3.遗传密码的特点
一、遗传密码
密码子的通用性和例外
密码子的通用性是指生物细胞共同使用同一套遗
传密码字典。只有在一些线粒体中使用的遗传密码与
通用密码有所区别。所以说遗传密码基本通用，但非
绝对通用。
3.遗传密码的特点 起始密码子和终止密码子
一、遗传密码
在64个密码子中，有3个密码子不编码任何氨基酸， 从而成为肽链合成的终止信号，称为终止密码子或无 义密码子，它们是UAA、UAG、UGA。其余的61个密码子均
核糖体 原核生 物 真核生 物 70S 80S 30S 50S 40S 60S
rRNA 16S 23S、5S
蛋白质 21种 34种
18S
28S、5S、5.8S
30-32种
36-50种
三、 核糖体 2. 核糖体的组成