医学细胞生物学核糖体与蛋白质的合成文稿演示
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核糖体合成蛋白质过程及机制
核糖体合成蛋白质过程及机制核糖体是细胞中合成蛋白质的关键器官，它将mRNA中的信息转译为蛋白质。
核糖体合成蛋白质的过程经历了三个关键阶段：转录、转运和翻译。
在这些阶段中，核糖体必须高效地识别mRNA和tRNA，并调控蛋白质合成的速率和准确性。
本文将详细介绍核糖体合成蛋白质的过程及机制。
首先，核糖体合成蛋白质的第一步是转录。
在转录过程中，DNA被转录成前体mRNA。
当细胞需要合成特定蛋白质时，相应的基因区域会被解开，RNA聚合酶结合并在DNA模板上合成mRNA链。
在这个过程中，电子信号从DNA向RNA 聚合酶传递，形成mRNA的碱基序列。
转录的终止信号会导致RNA聚合酶停止合成mRNA，并将其释放出来。
转录后，mRNA进入细胞质中的核糖体，进入核糖体合成的第二个阶段，即转运。
转运的核心是tRNA分子，它们通过与mRNA上的密码子互补配对来中介核糖体合成蛋白质的过程。
在此前，tRNA会结合特定氨基酸，并成为适配子，将这些氨基酸运输到核糖体。
tRNA上存在一个对应密码子的抗密码子，当二者配对时，核糖体会识别并将tRNA的氨基酸连接到正在生长的多肽链上。
这个过程重复进行，直到整个蛋白质合成完毕。
最后，转运阶段后继续进行翻译。
翻译是细胞质中蛋白质合成的最后一步，它需要多个核糖体和mRNA同时参与。
核糖体上的小亚基会与mRNA结合，并通过扫描mRNA上的密码子来找到起始密码子（通常是AUG）。
一旦识别到起始密码子，大亚基将加入核糖体，形成完整的核糖体复合物。
然后，核糖体会逐个读取mRNA上的密码子，并将对应的tRNA逐渐连接到蛋白质链上。
每次连接之后，核糖体会滑动到下一个密码子上，以便继续翻译。
这个过程将持续到终止密码子出现时，核糖体会停止合成蛋白质，并释放多肽链。
核糖体合成蛋白质的机制是一个高度精确和调控的过程。
在这个过程中，核糖体必须准确地识别起始密码子，并避免错误的核酸或氨基酸连接。
为了实现这一点，核糖体结合蛋白质和RNA分子形成复合物，形成复杂的结构和相互作用网络。
蛋白质合成与分选-《细胞生物学》笔记
蛋白质合成与分选-《细胞生物学》笔记●第一节核糖体●一.核糖体的基本类型与化学组成●（一）定义●核糖体(ribosome)是一种核糖核蛋白颗粒(ribonuncleoprotein particle)，几乎存在于一切原核与真核细胞内(除极少数高度分化的细胞外)，是细胞内合成蛋白质的没有膜包被的细胞器，其功能是依照mRNA上携带的遗传信息，高效精确地将氨基酸合成为蛋白质多肽链。
●（二）类型●1.原核细胞核糖体（70S的核糖体）●2.真核细胞核糖体（80S的核糖体）●3.真核与原核核糖体成分比较●（三）化学组成●1.大小●（1）原核生物：直径为20~25 nm。
●（2）真核生物：直径为25~30 nm。
●2.特征●（1）不规则颗粒状结构；●（2）无膜包被；●（3）由大小两个亚基(subunit)构成，但大小亚基常常游离于细胞质中，只有当以mRNA为模板合成蛋白质时，大小亚基才结合在一起，肽链合成终止后，大小亚基解离。
●3.主要成分●①蛋白质(r蛋白),存在于核糖体表面,约占 40%;●②RNA(rRNA)：存三于核糖体内部,约占 60％。
●二.核糖体的结构●对核糖体高分辨率的X射线衍射图谱分析表明：●(1）每个核糖体含有4 个 RNA分子的结合位点：其中 1 个mRNA 结合位点，3个 tRNA 结合位点（ A位点（aminoacyl site)、P 位点（peptidylsite）和 E 位点（exit site）)。
这些位点横跨核糖体大小亚基结合面。
●(2)在核糖体大小亚基结合面，特别是 mRNA 和tRNA 结合处，无蛋白质分布。
这也意味着在核糖体起源之初可能仅由 RNA 组成。
●(3)催化肽键形成的活性位点由 RNA 组成。
●(4）大多数核糖体蛋白有一个球形结构域和伸展的尾部，球形结构域分布于核糖体表面，而其伸展的多肽链尾部则伸入核糖体内折叠的 rRNA 分子中。
●三.核糖体蛋白与rRNA的功能●（一）与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点：●(1)与 mRNA 的结合位点:原核生物,16S rRNA 的 3'端与 mRNA 的 Shine-Dalgarno序列(SD 序列)结合；真核生物,识别 mRNA 5'端的甲基化帽子的翻译起始因子。
细胞生物学课件：第六章+内质网和蛋白合成
内质网上核糖体合成的蛋白：
A.分泌蛋白；
B.输入溶酶体腔的溶酶体酶蛋白（讲溶酶体时讲其 筛选运输机制）；
C.插入到内质网膜中的整合蛋白。
D. 内 质 网 驻 留 蛋 白 （ 讲 高 尔 基 体 时 介 绍 其 回 运 机 制）。
内质网上核糖体合成的蛋白的特点：
跨膜蛋白：插入膜中成为膜蛋白，多数随膜流转换成 质膜和其它细胞器的成分；
由K. R. Porter、A. Claude 和 E. F. Fullam等 人于1945年发现，他们在观察培养的小鼠成纤维 细胞时，发现细胞质内部具有网状结构，建议叫做 内质网endoplasmic reticulum，ER，后来发现 内质网不仅仅存在于细胞的“内质”部，通常还与 质膜和核膜相连，并且与高尔基体关系密切。
一．内质网的形态结构
内质网膜约占细胞总膜面积的一半，是真核细胞中最 多的膜。内质网是由单层单位膜围成的封闭的网状管道 系统。根据形态的不同可分为糙面内质网和光面内质网 两类。
糙面内质网（RER）呈扁平囊状，排列整齐，有核糖体 附着。
光面内质网（SER）呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。
细胞不含纯粹的RER或SER，它们分别是ER连续结构 的一部分。
蛋白占总重的1/3，大都定位于核糖体的表面和间插在 rRNA折叠形成的缝隙中。核糖体蛋白的作用是使核心 RNA保持稳定，同时允许rRNA在蛋白合成时发生必要 的构型变化。
2.核糖体的RNA催化剂 为tRNA提供结合位点（A、P、E
结合位点） 催化氨基酸间肽键的形成（核糖体
大亚单位中的rRNA）。
第四节蛋白合成的命运
5、废弃蛋白的降解：一些变性的和错误折 叠的蛋白，可通过蛋白降解途径进行清除。 如内质网中错误折叠的蛋白就是在细胞质 溶质中通过蛋白的泛素化降解途径被降解。
A.分泌蛋白；
B.输入溶酶体腔的溶酶体酶蛋白（讲溶酶体时讲其 筛选运输机制）；
C.插入到内质网膜中的整合蛋白。
D. 内 质 网 驻 留 蛋 白 （ 讲 高 尔 基 体 时 介 绍 其 回 运 机 制）。
内质网上核糖体合成的蛋白的特点：
跨膜蛋白：插入膜中成为膜蛋白，多数随膜流转换成 质膜和其它细胞器的成分；
由K. R. Porter、A. Claude 和 E. F. Fullam等 人于1945年发现，他们在观察培养的小鼠成纤维 细胞时，发现细胞质内部具有网状结构，建议叫做 内质网endoplasmic reticulum，ER，后来发现 内质网不仅仅存在于细胞的“内质”部，通常还与 质膜和核膜相连，并且与高尔基体关系密切。
一．内质网的形态结构
内质网膜约占细胞总膜面积的一半，是真核细胞中最 多的膜。内质网是由单层单位膜围成的封闭的网状管道 系统。根据形态的不同可分为糙面内质网和光面内质网 两类。
糙面内质网（RER）呈扁平囊状，排列整齐，有核糖体 附着。
光面内质网（SER）呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。
细胞不含纯粹的RER或SER，它们分别是ER连续结构 的一部分。
蛋白占总重的1/3，大都定位于核糖体的表面和间插在 rRNA折叠形成的缝隙中。核糖体蛋白的作用是使核心 RNA保持稳定，同时允许rRNA在蛋白合成时发生必要 的构型变化。
2.核糖体的RNA催化剂 为tRNA提供结合位点（A、P、E
结合位点） 催化氨基酸间肽键的形成（核糖体
大亚单位中的rRNA）。
第四节蛋白合成的命运
5、废弃蛋白的降解：一些变性的和错误折 叠的蛋白，可通过蛋白降解途径进行清除。 如内质网中错误折叠的蛋白就是在细胞质 溶质中通过蛋白的泛素化降解途径被降解。
第十章蛋白质的生物合成PPT课件
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肽链的延长
进位 （氨酰tRNA进入A位点） 参与因子：延长因子EFTu（Tu）、EFTs（Ts）、GTP、氨酰tRNA 肽链的形成 肽酰基从P位点转移到A位点，形成新的肽链 移位（translocase） 在移位因子（移位酶）EF－G的作用下，核糖体沿mRNA（5’-3’） 作相对移动，使原来在A位点的肽酰－tRNA回到P位点
第2页/共30页
第3页/共30页
原核生物 核糖体组 成
真核生物 核糖体组 成
第4页/共30页
2. tRNA
结合氨基酸：一种氨基 酸有几种tRNA携带， 结合需要ATP供能,氨 基酸结合在tRNA3‘CCA的位置。
反密码子：每种tRNA的 反密码子，决定了所带 氨基酸能准确的在 mRNA上对号入座 。 反密码子与mRNA的第 三个核苷酸配对时，不 严格遵从碱基配对原则
三、遗传密码子
• 为一个氨基酸编码进入蛋白质多肽链特定线性 位置的三个核苷酸单位称为密码子（Coden） 或三联体密码。
• 密码子的发现
• 统计学方法 • 人工合成仅由一种核苷酸组成的多聚核苷酸，推测由
哪一种氨基酸合成的多肽 • 核糖体结合试验 1965年，Nirenberg用poly u加入
C14标记的20种aa,仅有苯丙氨酸的寡肽,UUU=苯丙 氨酸,用此法破译了全部密码，编出遗传密码表。
第22页/共30页
五、真核细胞蛋白质合成的特点
核糖体为80S，由60S的大亚基和40S的小亚基组成 起始密码AUG 起始tRNA为Met－tRNA 起始复合物结合在mRNA 5’端AUG上游的帽子结构，真核mRNA无富含嘌
呤的SD序列（除某些病毒mRNA外） 已发现的真核起始因子有近9种（eukaryote Initiation factor,eIF） 复合物称
肽链的延长
进位 （氨酰tRNA进入A位点） 参与因子：延长因子EFTu（Tu）、EFTs（Ts）、GTP、氨酰tRNA 肽链的形成 肽酰基从P位点转移到A位点，形成新的肽链 移位（translocase） 在移位因子（移位酶）EF－G的作用下，核糖体沿mRNA（5’-3’） 作相对移动，使原来在A位点的肽酰－tRNA回到P位点
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原核生物 核糖体组 成
真核生物 核糖体组 成
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2. tRNA
结合氨基酸：一种氨基 酸有几种tRNA携带， 结合需要ATP供能,氨 基酸结合在tRNA3‘CCA的位置。
反密码子：每种tRNA的 反密码子，决定了所带 氨基酸能准确的在 mRNA上对号入座 。 反密码子与mRNA的第 三个核苷酸配对时，不 严格遵从碱基配对原则
三、遗传密码子
• 为一个氨基酸编码进入蛋白质多肽链特定线性 位置的三个核苷酸单位称为密码子（Coden） 或三联体密码。
• 密码子的发现
• 统计学方法 • 人工合成仅由一种核苷酸组成的多聚核苷酸，推测由
哪一种氨基酸合成的多肽 • 核糖体结合试验 1965年，Nirenberg用poly u加入
C14标记的20种aa,仅有苯丙氨酸的寡肽,UUU=苯丙 氨酸,用此法破译了全部密码，编出遗传密码表。
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五、真核细胞蛋白质合成的特点
核糖体为80S，由60S的大亚基和40S的小亚基组成 起始密码AUG 起始tRNA为Met－tRNA 起始复合物结合在mRNA 5’端AUG上游的帽子结构，真核mRNA无富含嘌
呤的SD序列（除某些病毒mRNA外） 已发现的真核起始因子有近9种（eukaryote Initiation factor,eIF） 复合物称
生物化学——第十章蛋白质的生物合成PPT课件
FH4
CHO-HN-CH-COO-tRNA CH2 CH2 S COO-
Met-tRNAfMet
fMet-tRNAfMet
氨酰- tRNA合成酶特点
a、专一性： • 对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都有专
一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。 • 对t RNA 具有极高专一性。
b、校对作用： 氨酰- tRNA合成酶的水解部位可以水解错误
mRNA靠S-D序列同16S rRNA的互补及IF-3的 固定作用和IF-1 的帮助，首先进入核糖体小亚基， 这时候AUG的位置正好对应于大亚基的P位。
23
⒉ fMet- tRNA fMet在核糖体小亚基上就位
在IF-2和GTP帮助下， fMet- tRNA fMet进入小 亚基上与起始密码相应的位置 ，整个过程对fMettRNA fMet是特异和严格的，其余的氨基酰- tRNA都 不能进入到这个位置上。这步还包括IF-1的脱落。
33
翻译延伸因子
原核生物 EF-Tu
EF-Ts EF-G
功能
协助氨基酰-tRNA进 入A位
结合GTP
转位酶，协助mRNA 前移，由A位进入P
位，释放无负载 tRNA
真核生物 eEF-1α eEF-1β eEF-2
34
三 肽链合成的终止
• 肽链合成的终止包括：终止密码的辨认，肽链从完工 的肽酰-tRNA上水解释放出来，mRNA从核糖体中脱 离及大小亚基的分离等。终止过程需要释放因子RF 的参与。 原核生物的RF有三种：
4、64组密码子中，AUG既是甲硫氨酸的密码，又 是起始密码；有三组密码不编码任何氨基酸，而 是 多 肽 链 合 成 的 终 止 密 码 子 ： UAG 、 UAA 、 UGA。
细胞生物学(第五版)-第10章-核糖体精选全文完整版
多核糖体模式图
二、蛋白质的合成
又称蛋白质的翻译，是细胞中最复杂、最精确的生 命活动之一。蛋白质合成需要各种携带氨基酸的 tRNA、核糖体、mRNA、多种蛋白质因子、阳离子 及GTP等的参与
蛋白质合成分为三步：
起始(Initiation)包括核糖体与mRNA 结合，形 成起始复合物，其中含有第一个氨酰-tRNA。
仅发现在哺乳动物成熟的红细胞 等极个别高度分化的细胞内没有 核糖体，线粒体和叶绿体中也含 有核糖体。 核糖体是细胞最基本的不可缺少 的结构。
核糖体是一种不规则颗粒状的结构，其主 要成分是RNA和蛋白质，直径约25 nm 核糖体蛋白分子主要分布在核糖体表面， 核糖体RNA(rRNA)位于内部，二者靠共价 键结合在一起。
甲基转移酶催化形成的。
30S小亚基与mRNA的结合需要 起始因子(initiation factor，IF)的 帮助。 这些起始因子仅位于30 S亚基上。 一旦30 S亚基与50 S亚基结合形 成70S核糖体后便释放。 起始因子的主要作用：帮助形成 起始复合物。 原核细胞有3种起始因子： IF1、IF2和IF3。
主要包括4个步骤： 1、氨酰-tRNA进入核糖体A位点的选择 2、肽键的形成 3、转位(translocation) 4、脱氨酰-tRNA的释放。
1.氨酰-tRNA在核糖体A位点的入位
起始的tRNAiMet占据P位点， 核糖体接受第2个氨酰-tRNA进 入A位点，这就是肽链延伸的 第一步。 为了有效地结合A位点，第二 个氨酰-tRNA必须与有GTP的 延伸因子(elongation factor， EF)EF-Tu结合形成复合物氨酰 -tRNA·EF-Tu·GTP。
三、核糖体蛋白质与rRNA的功能
核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合位 点与催化位点
二、蛋白质的合成
又称蛋白质的翻译，是细胞中最复杂、最精确的生 命活动之一。蛋白质合成需要各种携带氨基酸的 tRNA、核糖体、mRNA、多种蛋白质因子、阳离子 及GTP等的参与
蛋白质合成分为三步：
起始(Initiation)包括核糖体与mRNA 结合，形 成起始复合物，其中含有第一个氨酰-tRNA。
仅发现在哺乳动物成熟的红细胞 等极个别高度分化的细胞内没有 核糖体，线粒体和叶绿体中也含 有核糖体。 核糖体是细胞最基本的不可缺少 的结构。
核糖体是一种不规则颗粒状的结构，其主 要成分是RNA和蛋白质，直径约25 nm 核糖体蛋白分子主要分布在核糖体表面， 核糖体RNA(rRNA)位于内部，二者靠共价 键结合在一起。
甲基转移酶催化形成的。
30S小亚基与mRNA的结合需要 起始因子(initiation factor，IF)的 帮助。 这些起始因子仅位于30 S亚基上。 一旦30 S亚基与50 S亚基结合形 成70S核糖体后便释放。 起始因子的主要作用：帮助形成 起始复合物。 原核细胞有3种起始因子： IF1、IF2和IF3。
主要包括4个步骤： 1、氨酰-tRNA进入核糖体A位点的选择 2、肽键的形成 3、转位(translocation) 4、脱氨酰-tRNA的释放。
1.氨酰-tRNA在核糖体A位点的入位
起始的tRNAiMet占据P位点， 核糖体接受第2个氨酰-tRNA进 入A位点，这就是肽链延伸的 第一步。 为了有效地结合A位点，第二 个氨酰-tRNA必须与有GTP的 延伸因子(elongation factor， EF)EF-Tu结合形成复合物氨酰 -tRNA·EF-Tu·GTP。
三、核糖体蛋白质与rRNA的功能
核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合位 点与催化位点
最新第十一章 核糖体(精要部分).PPT课件
31
二、蛋白质的合成
蛋白质的合成过程比较复杂，由核糖体、mRNA和携 带各种氨基酸的tRNA、多种蛋白质因子、以及GTP 等的共同完成，一般要经过：
起始 延伸 终止 三个阶段的反应，才能转译出多肽产物。
32
翻译的起始
第一步，mRNA只能与细胞质中游离的核糖体30S小亚 基结合，此时的结合部位是mRNA的起始密码子AUG（如何 识别第一个AUG是起始密码子。
60S：28S、5.8S、5S rRNA； 40S：18SrRNA。 》尽管原核生物与真核生物核糖体的蛋白质和rRNA差异
很大，但结构总体相似，特别是负责与mRNA结合的小亚 基。 》原核和真核细胞的rRNA都具有甲基化现象，这种甲基 化与RNA的转录后加工过程的酶识别有关。 》另外原核5S、16S rRNA和真核5.8S、18S rRNA结构高 度保守，常用于研究生物进化。
第十一章 核糖体(精要部分).
第十一章 核糖体和蛋白质合成
核糖体(ribosome)是合成蛋白质的无膜包被细胞器，其唯 一的功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多 肽链。 核糖体几乎存在于一切细胞内，游离于细胞质基质中，或 附着于内质网膜及核膜上（真核细胞）。
第一节 核糖体的类型与结构
蛋白质化学结构的多样性与构象的多变性； 与RNA相比，蛋白质能更为有效地催化多种生化反应，并提供
更为复杂的细胞结构成分，逐渐演化成今天的细胞。
36
基于原始RNA的 自我复制体系
目前的细胞系统
原始RNA 原始RNA进化 RNA进化后指导蛋白质合成
基于RNA和蛋白质的自我复制体系 新酶的出现能够催化DNA的复 制和RNA转录
15
6SrRNA基因的常用途径
细菌的rRNA具有高度的保守性，又具有高度
二、蛋白质的合成
蛋白质的合成过程比较复杂，由核糖体、mRNA和携 带各种氨基酸的tRNA、多种蛋白质因子、以及GTP 等的共同完成，一般要经过：
起始 延伸 终止 三个阶段的反应，才能转译出多肽产物。
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翻译的起始
第一步，mRNA只能与细胞质中游离的核糖体30S小亚 基结合，此时的结合部位是mRNA的起始密码子AUG（如何 识别第一个AUG是起始密码子。
60S：28S、5.8S、5S rRNA； 40S：18SrRNA。 》尽管原核生物与真核生物核糖体的蛋白质和rRNA差异
很大，但结构总体相似，特别是负责与mRNA结合的小亚 基。 》原核和真核细胞的rRNA都具有甲基化现象，这种甲基 化与RNA的转录后加工过程的酶识别有关。 》另外原核5S、16S rRNA和真核5.8S、18S rRNA结构高 度保守，常用于研究生物进化。
第十一章 核糖体(精要部分).
第十一章 核糖体和蛋白质合成
核糖体(ribosome)是合成蛋白质的无膜包被细胞器，其唯 一的功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多 肽链。 核糖体几乎存在于一切细胞内，游离于细胞质基质中，或 附着于内质网膜及核膜上（真核细胞）。
第一节 核糖体的类型与结构
蛋白质化学结构的多样性与构象的多变性； 与RNA相比，蛋白质能更为有效地催化多种生化反应，并提供
更为复杂的细胞结构成分，逐渐演化成今天的细胞。
36
基于原始RNA的 自我复制体系
目前的细胞系统
原始RNA 原始RNA进化 RNA进化后指导蛋白质合成
基于RNA和蛋白质的自我复制体系 新酶的出现能够催化DNA的复 制和RNA转录
15
6SrRNA基因的常用途径
细菌的rRNA具有高度的保守性，又具有高度
蛋白质的生物合成PPT课件
第一步
氨PPi
基
E-AMP
酸
的 氨酰腺苷酸
活 第二步
AMP
E化
AA
E
tRNA
AA
E
AA
E
tRNA
AA
3-氨酰-tRNA
tRNA
E
活化反应方程式：
氨基酸 + ATP
酶/ Mg2+
氨酰AMP-酶 + PPI
氨酰AMP-酶
氨酰tRNA + AMP + 酶
tRNA
一个氨基酸活化需要消耗2个高能磷酸键
氨酰- tRNA合成酶特点 专一性：对氨基酸有极高的专一性，每种
中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分 子基础，不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生 命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的理论和技术为基 础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命 。
遗 DNA
传
信
息
流
mRNA
动
示
核糖体
意
图
tRNA
第一节 RNA在蛋白质生物 合成中的重要功能
tRNA的功能
（一）被特定的氨酰- tRNA合成酶识别， 使tRNA接受正确的活化氨基酸。
（二）识别mRNA链上的密码子。
（三）在蛋白质合成过程中，tRNA起着 连结生长的多肽链与核糖体的作用。
(一)、接受正确的活化氨基酸
氨基酸 + ATP
酶/ Mg2+
氨酰AMP-酶 + PPi
氨酰AMP-酶
tRNA
合成蛋白质 ③ 被蛋白质合成的起始因子所识别，从
而促进蛋白质的合成。
AAAAAAA-OH
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。
生物化学核糖体ppt
在基因治疗和基因组编辑中的应用
基因表达调控
通过调控核糖体的翻译过程，可 以实现对特定基因表达的调控， 从而达到治疗遗传性疾病或癌症
的目的。
基因组编辑
利用核糖体在蛋白质合成中的重 要作用，可以设计基因组编辑工 具，实现对人类基因组的精确编
辑。
基因疗法
通过调控核糖体的翻译过程，可 以开发出新型的基因疗法，用于 治疗各种遗传性疾病和罕见病。
02 核糖体的合成
核糖体RNA的合成
01
02
03
转录
核糖体RNA由RNA聚合酶 转录产生，转录过程中需 要DNA作为模板。
剪接
转录后的核糖体RNA需要 经过剪接，去除内含子， 形成成熟的核糖体RNA。
修饰
核糖体RNA中的碱基可能 经过甲基化、假尿嘧啶化 等修饰，这些修饰对核糖 体的功能至关重要。
不同生物的核糖体在结构和功能上存在差异，反映了生物 在进化过程中的适应和变异。对核糖体的比较研究有助于 深入了解生物多样性的形成和演化机制。
在疾病诊断和治疗中的意义
核糖体与多种疾病的发生和发展密切 相关，如癌症、感染性疾病等。通过 对核糖体的研究，有助于发现新的疾 病标志物和药物靶点，为疾病的诊断 和治疗提供新的思路和方法。
在合成生物学和生物工程中的应用
生物催化剂
核糖体是一种高效的蛋白质合成机器，可以作为生物催化剂用于 生产各种高附加值化学品和生物材料。
生物传感器
利用核糖体对特定分子的识别能力，可以开发出新型的生物传感器 ，用于环境监测、食品安全等领域。
生物制药
通过优化核糖体的翻译效率，可以提高蛋白质药物的产量和质量， 加速生物制药产业的发展。
核糖体的结构
核糖体由大、小两个亚基组成，每个 亚基都由RNA和蛋白质构成。
第七讲蛋白质的生物合成ppt文档
缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸
alanine
丙氨酸
Ala
A
arginine
精氨酸
Arg
R
asparagine
天冬酰氨 Asn
N
aspartic acid
天冬氨酸 Asp
D
cystine
半胱氨酸 Cys
C
glutarmine
谷氨酰胺 Gln
Q
glutarmic acid 谷氨酸
Glu
E
glycine
甘氨酸
密码的简并性
一种氨基酸有几组密码子，或者几组密码子代 表一种氨基酸的现象称为密码子的简并性，这种简 并性主要是由于密码子的第三个碱基发生摆动现象 形成的，也就是说密码子的专一性主要由前两个碱 基决定，即使第三个碱基发生突变也能翻译出正确 的氨基酸，这对于保证物种的稳定性有一定意义。 如：GCU，GCC，GCA，GCG都代表丙氨酸。
来源
原核 生物
核糖体 （S）
70
亚基 30
RNA（S） 蛋白质 种类
16
21
50 23, 5 34
图7-2 (a)原核生物mRNA为多顺反子 (b)真核生物mRNA为单顺反子
遗传密码的破译
乔治·伽莫夫(1904～1968 ) （George Gamov） 乌克兰裔美国核物理学家
马歇尔.尼伦贝格（1927－） Marshall Nirenberg 德裔美国生物化学家
奥乔亚（1905-1993） Severo Ochoa
西班牙裔美籍生物化学家
• 1966年: 阐明遗传密码
柯拉那（美国）
Har Gobind Khorana,1922~
霍利（美国）
Robert Holley, 1922-1993
alanine
丙氨酸
Ala
A
arginine
精氨酸
Arg
R
asparagine
天冬酰氨 Asn
N
aspartic acid
天冬氨酸 Asp
D
cystine
半胱氨酸 Cys
C
glutarmine
谷氨酰胺 Gln
Q
glutarmic acid 谷氨酸
Glu
E
glycine
甘氨酸
密码的简并性
一种氨基酸有几组密码子，或者几组密码子代 表一种氨基酸的现象称为密码子的简并性，这种简 并性主要是由于密码子的第三个碱基发生摆动现象 形成的，也就是说密码子的专一性主要由前两个碱 基决定，即使第三个碱基发生突变也能翻译出正确 的氨基酸，这对于保证物种的稳定性有一定意义。 如：GCU，GCC，GCA，GCG都代表丙氨酸。
来源
原核 生物
核糖体 （S）
70
亚基 30
RNA（S） 蛋白质 种类
16
21
50 23, 5 34
图7-2 (a)原核生物mRNA为多顺反子 (b)真核生物mRNA为单顺反子
遗传密码的破译
乔治·伽莫夫(1904～1968 ) （George Gamov） 乌克兰裔美国核物理学家
马歇尔.尼伦贝格（1927－） Marshall Nirenberg 德裔美国生物化学家
奥乔亚（1905-1993） Severo Ochoa
西班牙裔美籍生物化学家
• 1966年: 阐明遗传密码
柯拉那（美国）
Har Gobind Khorana,1922~
霍利（美国）
Robert Holley, 1922-1993
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
医学细胞生物学-第六章-核糖体PPT课件
2021/3/12
30
核糖体的整体组装
小亚基
16S
rRNA +
21种蛋白质
Mg2+ 40-50℃
30S小亚基
大亚基
23S rRNA 5S rRNA
+ 蛋白质
4mmol/L Mg2+ 44℃ 20min
41-48S
中间颗粒
20mmol/L Mg2+ 50℃ 90min
50S大亚基
核糖体的在体组装
❖核糖体为自组装结构； ❖活体内装配更迅速、有效； ❖S16对组装的速率有重大影响； ❖前核糖体亚单位是在核仁中组装的。
2021/3/12
35
2021/3/12
2
核糖体的分布
❖ 普遍分布于原核细胞和真核细胞；
❖ 哺乳动物的成熟红细胞中没有核糖 体；
❖ 线粒体基质和叶绿体基质中含有核 糖体；
❖ 非细胞形态的病毒不含核糖体。
2021/3/12
3
第一节 核糖体的形态结构
电镜下观察到的核糖体
真核细胞核糖体： 宽25nm，长30nm。
Small subunit
缺失时翻译错误增加
与mRNA结合 与链霉素结合 与tRNA结合 密码阅读位点 位于出口域 位于翻译域
第三节 核糖体的功能
2021/3/12
21
核糖体的功能
携带遗传 密码、指 导蛋白质 合成
2021/3/12
阅读遗传 密码，携 带氨基酸 进行蛋白 质合成
22
小亚基的功能
❖与mRNA结合
❖提供密码阅读部位
❖ 核糖体RNA（ribosomel RNA，rRNA） 构成核糖体。
2021/3/12
医学细胞生物学核糖体与蛋白质的合成详解演示文稿
第六页，共34页。
5.1.2 核糖体的超微结构
第七页，共34页。
核糖体主要功能部位
Ｐ位--供位--肽酰基位 Ａ位--受位--氨酰基位
Ｔ位--肽基转移酶 （Ｔ因子）位置。
Ｇ位--ＧＴＰ酶
（移位酶）位置。 E位—即将离开的tRNA所暂时
停留的位点。
第八页，共34页。
第九页，共34页。
核
糖
G
体
的
功
能
核糖体的化学组成—rRNA、r蛋白
* 真核细胞：80S核糖体（60S＋40S） 60S ---3种rRNA（28S、5.8S、5S）
+ 49种蛋白。 40S ---1种rRNA（18S）＋ 33种蛋白。
* 原核细胞：70S核糖体（50S＋30S） 50S----2种rRNA（23S、5S）＋34种蛋白。 30S----1种rRNA （16S） + 21种蛋白。
转录和翻译的偶联
第二十四页，共34页。
蛋白合成基本步骤
1、aa活化与转运（氨酰tRNA 合成）
① aa、ATP、氨酰tRNA合成酶 → 复合体 ② 复合体 ＋ t RNA → 氨酰 tRNA、 酶、AMP
2、肽链合成起始：３种 起始因子（IF）协助
30Ｓ起始复合物（小亚基－mＲＮＡ－f Met-tRNA） + 50Ｓ亚基 → 70Ｓ 核糖体复合物
密码子（codon）
---mRNA分子上每3个相邻的核苷酸所组成的 含特定信息的三联体。
第十五页，共34页。
第十六页，共34页。
遗 传 密 码 表
翻译过程所需模板——mRNA
第十七页，共34页。
遗传密码的特性
① 方向性------ 读码方向：５’→３’ ② 简并性------ 除蛋aa & 色aa，其余aa
5.1.2 核糖体的超微结构
第七页，共34页。
核糖体主要功能部位
Ｐ位--供位--肽酰基位 Ａ位--受位--氨酰基位
Ｔ位--肽基转移酶 （Ｔ因子）位置。
Ｇ位--ＧＴＰ酶
（移位酶）位置。 E位—即将离开的tRNA所暂时
停留的位点。
第八页，共34页。
第九页，共34页。
核
糖
G
体
的
功
能
核糖体的化学组成—rRNA、r蛋白
* 真核细胞：80S核糖体（60S＋40S） 60S ---3种rRNA（28S、5.8S、5S）
+ 49种蛋白。 40S ---1种rRNA（18S）＋ 33种蛋白。
* 原核细胞：70S核糖体（50S＋30S） 50S----2种rRNA（23S、5S）＋34种蛋白。 30S----1种rRNA （16S） + 21种蛋白。
转录和翻译的偶联
第二十四页，共34页。
蛋白合成基本步骤
1、aa活化与转运（氨酰tRNA 合成）
① aa、ATP、氨酰tRNA合成酶 → 复合体 ② 复合体 ＋ t RNA → 氨酰 tRNA、 酶、AMP
2、肽链合成起始：３种 起始因子（IF）协助
30Ｓ起始复合物（小亚基－mＲＮＡ－f Met-tRNA） + 50Ｓ亚基 → 70Ｓ 核糖体复合物
密码子（codon）
---mRNA分子上每3个相邻的核苷酸所组成的 含特定信息的三联体。
第十五页，共34页。
第十六页，共34页。
遗 传 密 码 表
翻译过程所需模板——mRNA
第十七页，共34页。
遗传密码的特性
① 方向性------ 读码方向：５’→３’ ② 简并性------ 除蛋aa & 色aa，其余aa
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（Ｔ因子）位置。 Ｇ位--ＧＴＰ酶
（移位酶）位置。 E位—即将离开的tRNA所
暂时停留的位点。
核
糖
G
体
的
功
能
部
位
核糖体的功能部位
40S 60S
T因子
mRNA
，
5
tRNA
P 部 位
A
，
3
部
位
G
因
子
中央管 多肽
核糖体结构特点
*由大小两个亚单位组成的小体。 *有左右贯通隧道---mRNA通道。 *大亚基有中央管----多肽链出口。 *核糖体上存在几个重要功能部位。
+ 49种蛋白。 40S ---1种rRNA（18S）＋ 33种蛋白。
* 原核细胞：70S核糖体（50S＋30S） 50S----2种rRNA（23S、5S）＋34种蛋白。 30S----1种rRNA （16S） + 21种蛋白。
5.1.2 核糖体的超微结构
核糖体主要功能部位
Ｐ位--供位--肽酰基位 Ａ位--受位--氨酰基位 Ｔ位--肽基转移酶
5.2 蛋白质的生物合成
中心法则图解
中心法则：DNA会将信息传递给RNA，而RNA再将信息传递给蛋白质
蛋白合成装置——核糖体复合物
5.2.1 遗传密码与密码子
遗传密码（genetic code）
mRNA 三个核苷酸一组的特定排列所构成的 一套aa的代码。由64个密码子组成 。
密码子（codon）
密码子有摆动性
使得61种密码子不需61种tRNA来配合
原核细胞：30－40种 tRNA 真核细胞：50余种 tRNA
5.2.3 蛋白质合成的基本过程
1、AA 的活化与转运 2、肽链合成的起始 3、肽链的延伸 4、肽链的终止与释放
蛋白合成的过程
转录和翻译的偶联
蛋白合成基本步骤
1、aa活化与转运（氨酰tRNA 合成）
医学细胞生物学核糖体与蛋白质的合成文稿演示
正在工作的核糖体（电镜观）
核糖体的大小亚基
5.1 核糖体化学组成与形态结构 5.1.1 化学组成
线粒体（哺乳类）: 55S核糖体（35S + 25S）
核糖体的化学组成—rRNA、Байду номын сангаас蛋白
* 真核细胞：80S核糖体（60S＋40S） 60S ---3种rRNA（28S、5.8S、5S）
入位→转肽 →移位
4、肽链终止与释放 ：释放因子（RF）
A位出现终止码，RF进入，激活肽基转 移酶，水解肽链与 t RNA间的酯键。
肽链的延伸（入位、转肽）
肽链的延伸（第二循环）
肽链合成的终止
多聚核糖体同时工作
多聚核糖体在内质网上
核糖体合成蛋白的速度
真核细胞：每秒2个AA加到多肽链。 原核细胞：每秒20个AA加到多肽链
所以，合成一条完整肽链平均需要 20秒——几分钟。
5.2.4 蛋白合成后的加工修饰
刚合成的蛋白往往无活性（蛋白前体、 酶原），需要进行加工、修饰才有活性。
eg: 胰岛素合成：
胰岛素原（分子较大），要切去一 部分肽段，成为胰岛素。
加工好的人胰岛素（51 aa） A链：21个AA， B链30个 AA
① aa、ATP、氨酰tRNA合成酶 → 复合体 ② 复合体 ＋ t RNA → 氨酰 tRNA、 酶、AMP
2、肽链合成起始：３种 起始因子（IF）协助
30Ｓ起始复合物（小亚基－mＲＮＡ－f MettRNA） + 50Ｓ亚基 → 70Ｓ 核糖体复合物
合成的基本步骤
3、肽链的延伸：延伸因子（EF）。
核糖体的分工
游离核糖体：
合成结构性蛋白（内源性蛋白）
附着核糖体：
合成分泌性蛋白（输出性蛋白）
核糖体的2种工作状态
---mRNA分子上每3个相邻的核苷酸所组成的 含特定信息的三联体。
遗 传 密 码 表
翻译过程所需模板——mRNA
遗传密码的特性
① 方向性------ 读码方向：５’→３’ ② 简并性------ 除蛋aa & 色aa，其余aa
均由２-６个 密码子编码。
（ 多个密码子决定同一 aa）。
同义密码子 ------前２碱基大多相同。 ③ 连续性 ------密码子间无间隔（连续排列 ）。 ④ 摆动性-------密码与反密码结合有时不严格。 ⑤ 通用性 -------细菌到人类，遗传密码相同。
反密码环---反密码子
反密码子 ——
反密码环上的三 联体。其第1 碱 基（5’）与密 码子的第3 碱基 （3’）配对不 严格（可摆动）。
5.2.2 tRNA与 反密码子
20种aa与 tRNA 的关系
密码子有简并性（2－6种编码一种aa）。
理论上， 如果一种密码子对应一种 tRNA， 那么一种aa可由2－6 种 tRNA转运。
（移位酶）位置。 E位—即将离开的tRNA所
暂时停留的位点。
核
糖
G
体
的
功
能
部
位
核糖体的功能部位
40S 60S
T因子
mRNA
，
5
tRNA
P 部 位
A
，
3
部
位
G
因
子
中央管 多肽
核糖体结构特点
*由大小两个亚单位组成的小体。 *有左右贯通隧道---mRNA通道。 *大亚基有中央管----多肽链出口。 *核糖体上存在几个重要功能部位。
+ 49种蛋白。 40S ---1种rRNA（18S）＋ 33种蛋白。
* 原核细胞：70S核糖体（50S＋30S） 50S----2种rRNA（23S、5S）＋34种蛋白。 30S----1种rRNA （16S） + 21种蛋白。
5.1.2 核糖体的超微结构
核糖体主要功能部位
Ｐ位--供位--肽酰基位 Ａ位--受位--氨酰基位 Ｔ位--肽基转移酶
5.2 蛋白质的生物合成
中心法则图解
中心法则：DNA会将信息传递给RNA，而RNA再将信息传递给蛋白质
蛋白合成装置——核糖体复合物
5.2.1 遗传密码与密码子
遗传密码（genetic code）
mRNA 三个核苷酸一组的特定排列所构成的 一套aa的代码。由64个密码子组成 。
密码子（codon）
密码子有摆动性
使得61种密码子不需61种tRNA来配合
原核细胞：30－40种 tRNA 真核细胞：50余种 tRNA
5.2.3 蛋白质合成的基本过程
1、AA 的活化与转运 2、肽链合成的起始 3、肽链的延伸 4、肽链的终止与释放
蛋白合成的过程
转录和翻译的偶联
蛋白合成基本步骤
1、aa活化与转运（氨酰tRNA 合成）
医学细胞生物学核糖体与蛋白质的合成文稿演示
正在工作的核糖体（电镜观）
核糖体的大小亚基
5.1 核糖体化学组成与形态结构 5.1.1 化学组成
线粒体（哺乳类）: 55S核糖体（35S + 25S）
核糖体的化学组成—rRNA、Байду номын сангаас蛋白
* 真核细胞：80S核糖体（60S＋40S） 60S ---3种rRNA（28S、5.8S、5S）
入位→转肽 →移位
4、肽链终止与释放 ：释放因子（RF）
A位出现终止码，RF进入，激活肽基转 移酶，水解肽链与 t RNA间的酯键。
肽链的延伸（入位、转肽）
肽链的延伸（第二循环）
肽链合成的终止
多聚核糖体同时工作
多聚核糖体在内质网上
核糖体合成蛋白的速度
真核细胞：每秒2个AA加到多肽链。 原核细胞：每秒20个AA加到多肽链
所以，合成一条完整肽链平均需要 20秒——几分钟。
5.2.4 蛋白合成后的加工修饰
刚合成的蛋白往往无活性（蛋白前体、 酶原），需要进行加工、修饰才有活性。
eg: 胰岛素合成：
胰岛素原（分子较大），要切去一 部分肽段，成为胰岛素。
加工好的人胰岛素（51 aa） A链：21个AA， B链30个 AA
① aa、ATP、氨酰tRNA合成酶 → 复合体 ② 复合体 ＋ t RNA → 氨酰 tRNA、 酶、AMP
2、肽链合成起始：３种 起始因子（IF）协助
30Ｓ起始复合物（小亚基－mＲＮＡ－f MettRNA） + 50Ｓ亚基 → 70Ｓ 核糖体复合物
合成的基本步骤
3、肽链的延伸：延伸因子（EF）。
核糖体的分工
游离核糖体：
合成结构性蛋白（内源性蛋白）
附着核糖体：
合成分泌性蛋白（输出性蛋白）
核糖体的2种工作状态
---mRNA分子上每3个相邻的核苷酸所组成的 含特定信息的三联体。
遗 传 密 码 表
翻译过程所需模板——mRNA
遗传密码的特性
① 方向性------ 读码方向：５’→３’ ② 简并性------ 除蛋aa & 色aa，其余aa
均由２-６个 密码子编码。
（ 多个密码子决定同一 aa）。
同义密码子 ------前２碱基大多相同。 ③ 连续性 ------密码子间无间隔（连续排列 ）。 ④ 摆动性-------密码与反密码结合有时不严格。 ⑤ 通用性 -------细菌到人类，遗传密码相同。
反密码环---反密码子
反密码子 ——
反密码环上的三 联体。其第1 碱 基（5’）与密 码子的第3 碱基 （3’）配对不 严格（可摆动）。
5.2.2 tRNA与 反密码子
20种aa与 tRNA 的关系
密码子有简并性（2－6种编码一种aa）。
理论上， 如果一种密码子对应一种 tRNA， 那么一种aa可由2－6 种 tRNA转运。