翻译及翻译后加工

（四）阅读方向： 5→ 3 新生肽链方向 从N → C
二、遗传密码的特性
（一）连续性(commaless) 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。
mRNA简图
A UGG G C A A U
５’
氨基酸 氨基酸 氨基酸
３’
每三个一组连续阅读
(二).简并性 (degeneracy)
eIF-6 elF-5
ATP elF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PAB 帽子结合 ADP+Pi
mRNA
蛋白， pollyA结 合蛋白
eIF-2B、eIF-3、 扫描至 kozak序列 各种elF释放
eIF-2B、eIF-3、
40S
60S
AUG
④
GDP+Pi
Met
真核生物翻译起始 复合物形成过程
氨基酸 ＋ATP-E —→ 氨基酰-AMP-E ＋ AMP ＋ PPi
第二步反应
氨基酰-AMP-E ＋ tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋ AMP ＋ E
（3）活化氨基酸的表示方法：
氨基酰-tRNA的表示方法：
Ala-tRNAAla
Ser-tRNASer Met-tRNAMet
3．rRNA
4．蛋白因子
AUG
IF-1
IF3
IF-3促进mRNA在小亚基定位结合
mRNA定位基础： (1). mRNA位于起始密码上游8-13核苷酸部位,
存在4-9个核苷酸保守序UAAGGAGG(S-D)
（2）原核生物小亚基的3‘端存在与之互补序列
AUUCCUCC反向互补配对．
RNA-RNA识别 RNA-蛋白质识别
mRNA固定小亚基, 使AUG固定于P位
1.tRNA ◆tRNA种类：30种 ◆同工tRNA：指携带不同的密码子，但识别
相同的氨基酸的一组tRNA。
2.tRNA与氨基酸的活化：
氨基酸臂
反密码环
tRNA的三级结构示意图
核塘体活性结合位点
2.氨基酸的活化
（1）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
（１）起始因子： 原核生物IF ：IF－１，IF－２,IF－３
真核生物eIF： eIF－２．eIF －３,eIF －４
帽结合蛋白（CBP/ eIF －４)
eIF－５
（２）延长因子EF：
原核生物： EF-T， EF-G 真核生物：EF-１EF-２
（３）释放因子 RF：
原核生物：RF-1， RF-2 ,RF-3， 真核生物： eRF
①活化反应：
氨基酸 + tRNA 氨基酰-tRNA合成酶 ATP 氨基酰- tRNA AMP＋PPi
活化反应:形成酯键
氨基酰-tRNA合成酶的特点 ◆.氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都
有高度特异性。通过其活性部位实现的。
◆.氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性，将错配
的进行校正。
（2）活化过程： 第一步反应
（二）特殊密码：
(special coden)
◆ 起始密码（initiation coden ):第一个AUG AUG 意义：编码甲硫氨酸， 原核生物为甲酰化甲硫氨酸 ◆终止密码（terminatiom coden） UAA、 （赭石） UAG 、 （琥珀） UGA （乳白石）
（三）密码总数：
61个编码20种氨基酸
5'
AUG
IF-1
IF-3
反密码子识别P位密码子,使起始氨基酰 tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小亚基就位.
目录
4. 核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成
GTP IF-2 GDPPi
5' IF-3
AUG
3'
IF-1
大亚基结合，水解GTP消耗能量,释放起始因子
目录
IF-2 GDP
Pi
乳糖操纵子结构 调控区 DNA
结构基因
P
O
பைடு நூலகம்
Z
Y
A
操纵序列 启动序列 CAP结合位点
转录 翻译 多肽链2
Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基转移酶
mRNA
多肽链1
多肽链3
多顺反子
（二）真核生物mRNA的特点
１． Kozark序列 (Marilyn Kozark) 起始密码子常处于－CCACCAUGG－
阅读框架2 UUAUGAGCGCUAAAU
Tyr Glu Arg Stop
封 闭
阅读框架3 UUAUGAGCGCUAAAU
Met Ser Ala Lys
核糖体选择正确的开放框架
开放阅读框架 （open reading frame)
指mRNA中从5端起始密码子AUG开
始到3端终止密码子之间正确可读序
第一节
遗传密码
(genetic code) 一.遗传密码及密码的破译
(一) 遗传密码(genetic code) : 指编码蛋白质氨基酸序列基因中的核苷酸体系.
三联体密码
(termination corden):
从mRNA 5端起始密码子AUG开始，
每三个核苷酸为一组决定肽链中的一种氨
基酸 ，称为三联体密码。
转运氨基酸的tRNA的反密码需要通
过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向
配对结合，但反密码第一位与密码子的 第三位不严格遵守常见的碱基配对规律， 称为摆动配对。
活化的氨基酸与与密码子结合
mRNA 3'
U A U
5'
摆动配对
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
▼20种氨基酸(amino
acid)作为原料
▼酶及众多蛋白因子，如IF、eIF
▼ ATP、GTP、无机离子
一.生物合成的模板－mRNA
（一）原核生物mRNA的特点
1. S-D(Shine-Dalgarno )序列 原核生物mRNA的起始密码AUG 上游４～7个核苷酸以外有一段
5-UAAGGAGG- 3 的保守序列
蛋白质的生物合成 （翻译）
Protein Biosynthesis or Translation
遗传信息的传递过程
复制 转录
DNA RNA
翻译
蛋白质多肽链
逆转录
折叠 靶向运输
▼.三种RNA:
mRNA（messenger RNA, 信使RNA）
rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白体RNA） tRNA（transfer RNA, 转移RNA）
遗传密码的偏爱性 （bias or preference)
■多数氨基酸有一个以上的密码子但 这些密码子使用的频率各不相同，称 之遗传密码的偏爱性。 ■密码子使用的频率与细胞内相应的 tRNA含量有关．
线粒体密码
（mitochondrial coden)
AUA AUG AUC AUU=起始Met
AUA AUG=链内部Met密码子
原核生物合成起始
• 核蛋白体大小亚基分离；
•
•
mRNA在小亚基上定位结合；
起始fMet-tRNAiMet的结合；
•
核蛋白体大亚基结合。
起始氨基酸的进位消耗能量GTP（IF-2分解）
原核生物翻译起始复合物(30S)的形成
核蛋白体大小亚基分离
IF-1
IF1促 进大小 亚基分 离
目录
mRNA在小亚基定位结合
原核生物各组分的功能: 1.大亚基rRNA具有肽酰基转
移酶活性,催化肽键的合成. 2. 小亚基具有mRNA上S-D互补的序列,是 识别结合mRNA 的位点.
3.核糖体大亚基5SrRNA具有
两个保守序列,其中一个与tRNA的
Tψ互补识别序列,另一个与23SrRNA互补 识别序列,稳定核糖体结构.
IF-2 -GTP
5' 3'
AUG
IF-3 IF-1
目录
1.核蛋白体大小亚基分离； 2.起始氨基酰-tRNA与小亚基P位结合； 3. mRNA在核蛋白体小亚基准确就位；
．
4.核蛋白体大亚基结合。消耗GTP,释放各
因子.
AUG
40S
elF-3
P
met ③
AUG
② Met Met-tRNAiMet-elF-2 -GTP 60S Met ①
称为S-D(Shine-Dalgarno Sequence) 该序列是核糖体识别结合的位点．
2.多顺反子(polycistron)
顺反子(cistron) 遗传学将编码一个多肽的mRNA 上的遗传单位称为顺反子．
乳糖操纵子模型
Z Y 转录 A 3’ 5’ 3’
5’
3’ 5’ mRNA 多顺反子
翻译
概 述
肽链合成：指根据mRNA密码序列的指导，按 次 序添加氨基酸从N端向C端延伸肽 链到合成终止的过程。
核蛋白体循环
(ribosomal cycle)： 肽链延长在核蛋白体上连续性循环式 进行，每次循环增加一个氨基酸，包括以
下三步：
进位(entrance) 成肽(peptide bondformation)
列.
开放阅读框架
A U G G G C A A U C C CU A A
５’
终止 密码
３’
（二）合成过程——
起始、延长、终止 核糖体读码方向:5’→3’ 肽链合成方向:N →C
1.起始：
指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋
白体结合而形成翻译起始复合物.
需起始因子（initiation factor,IF)参与, 并消耗能量GTP(1个）
(二)核糖体蛋白作用
1.维系核糖体稳定结构的骨架
2.保护rRNA防止被核酸酶降解.
3.与rRNA构成功能活性区域. 如: 肽酰基转移酶活性 蛋白因子结合位点 P、A、E氨基酰－ tRNA结合位点。
mRNA结合位点
核蛋白体与起始fmet－tRNAfmet的结合
三、蛋白质生物合成的机制
（一）合成元件 － tRNA、 rRNA和蛋白因子
A, G
U, C
U
G
结果：一种tRNA能与多个一二位相同的三联体密码配 对（简并密码子）
（四）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,又称通用遗传密码。
• 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、 植物细胞的叶绿体。
• 密码的通用性进一步证明各种生物进化 自同一祖先。
调节亚基 有转位酶活性，促进mRNA-肽 酰-tRNA由A位前移到P位，促 进卸载tRNA释放
起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小 亚基
IF-2 GTP
5'
AUG
3' IF-1
IF-3
反密码子识别P位密码子,使起始氨基酰 tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小亚基就位.
目录
起始氨基酰tRNA
IF-2
( fMet-tRNAimet )
GTP
三元复合物
IF-2 GTP
序列中，这段保守序列的存在能增加
翻译起始的效率，这段序列称为
Kozark序列(Marilyn Kozark) .
原核生物mRNA
5' PPP
3'
蛋白质
真核生物mRNA
5' mG - PPP AAA 3'
蛋白质 非翻译区 编码序列 核蛋白体结合位点 起始密码子 终止密码子
二、蛋白质生物合成的场所
转位(translocation
.延长因子(elongation factor, EF)
• 延伸过程所需蛋白因子称为延长因子 • 原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts); EF-G
肽链合成的延长因子
原核延长 因子
EF-Tu EF-Ts
生物功能
促进氨基酰-tRNA进入A位， 结合分解GTP
场所：核糖体（ribosome)
结构: Mg2+,蛋白质，rRNA
（一） 核蛋白体（rRNA）
蛋白质－蛋白质， rRNA－蛋白质组成 两个亚单位，称之为大小亚基．
核糖体的沉降系数(S)和亚单位
完整核糖体 原核生物
70 S
大亚基 50 S
小亚基 30 S
真核生物
80 S
60 S
40 S
不同细胞核蛋白体的组成 原核生物
S
真核生物
核 蛋 小亚基 白 体 80S 40S 大亚基
核 蛋 小亚基 白 体 70S 30S 16SrRNA rpS 21 种
大亚基
50S
5S-rRNA 23S-rRNA
60S
rRNA
蛋白 质
rpL 36种
28S-rRNA 18S5S-rRNA rRNA 5.8S-rRNA rpS 33 rpL 49种 种
UGA=Trp UAA/UAG=GLn AGA/AGG=stop coden
三、阅读框架
（reading frame)
指mRNA中一段含有翻译密码的碱基
序列．
密码阅读从5→ 3 ，且以三个 核苷酸为一组连续阅读．
阅读框架可能存在的形式 阅读框架1 UUAUGAGCGCUAAAU
Leu Stop Ala Leu Asn
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
酸有一个以上密码子。
目录
两种简并性
第一和第二位碱基简并性
第三位碱基简并性（最常见）
AUU
异亮氨酸密码子
AUC
AUA AGA
精氨酸密码子
CGA CGG AGG
密码子家族（coden family)：
编码相同氨基酸 的密码子。 例如：GUU GUC GUA GUG 编码缬氨酸 同义密码子：密码子家族成员之间互称同义密 码子。