生物化学第15章蛋白质的生物合成
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2.氨酰-tRNA合成酶识别 位点；
3.核糖体识别位点； 4.反密码子位点；
第二套密码系统
P398
❖ tRNA分子中贮存的遗传密码称第二套密码系统； ❖ 第二套密码系统专一性决定tRNA分子所携带的氨基酸，
是保证蛋白质生物合成的忠实性机制之一； ❖ tRNA的反密码子中的核苷酸与mRNA中的第三个核苷
❖ 在氨酰-tRNA合成酶催化下，生成氨酰-AMP ： 氨基酸 + ATP 氨酰-tRNA合成酶 氨酰～AMP-酶 + PPi
高能复合物
❖ 在氨酰-AMP分子中，氨酰基同腺苷酸核糖C-5’上的磷 酸基结合；
15. 2. 2 活化氨基酸的转运
❖ 氨酰～AMP-酶的氨酰基转移给tRNA形成氨酰-tRNA ， 再转移到核糖体上的一段反应；
❖ 仍由氨酰-tRNA合成酶催化完成； ❖ 氨酰-tRNA合成酶在转运时有校对作用：发现tRNA错
装氨基酸，能将氨基酸水解下来，并换上正确氨基酸；
在活化氨基酸的转移过程中，tRNA起3种作用
1. 为正确转运所需氨基酸，tRNA能识别专一性的氨酰tRNA 合成酶（tRNA没有识别氨基酸的能力）；
2. tRNA能识别mRNA的密码子，将携带的氨基酸引到照 mRNA密码顺序特定的“座位上入座”；
是蛋白质合成的起始信号； 2. UAA、UGA、UAG：终止密码，是蛋白质合成的终止
信号；
❖ 略。
遗传密码基本特点
P394
15. 1. 2 核糖体 ❖ 核糖体是蛋白质合成的部位；
P396
核糖体存在部位
❖ 核糖体存在于细胞质中或细胞内膜上： 1. 原核细胞中：核糖体或以游离形式分布在细胞质基质内，
或附着在细胞质膜内侧，或与mRNA 结合形成串状的多 核糖体； 2. 真核细胞中：核糖体既可游离存在，也可与细胞内质网 （真核细胞重要细胞器，属于细胞膜系统）结合，形成
粗面内质网； 3. 线粒体、叶绿体及细胞核有自己的核糖体；
（1）核糖体的组成和结构
P396
❖ 核糖体是一个巨大的核糖核蛋白体； ❖ 由两个亚基构成：一个较大，一个较小； 1. 原核细胞核糖体：
氨酰-tRNA合成酶催化的反应
1. 催化2个反应：氨基酸活化和转移； 2. 每合成1个氨酰-tRNA，消耗1个ATP的2个高能磷酸键
❖ 一个细胞中常含有50或更多的不同tRNA分子； ❖ 书写时，将所运氨基酸写在tRNA的右上角，如
tRNAPhe及tRNASer分别表示转运Phe和Ser的tRNA；
tRNA
的 二 级 结 构
—
三
Biblioteka Baidu
tRNA的三级结构-倒L型
叶 草
型
tRNA分子上与多肽合成有关的位点 P398
1. 3’端-CCA上氨基酸接 受位点；
第15章 蛋白质的生物合成
15.1 蛋白质的合成体系
15.1.1 mRNA 15.1.2 核糖体 15.1.3 tRNA
15.2 蛋白质的合成过程
15.2.1 氨基酸的活化 15.2.2 活化氨基酸的转运 15.2.3 肽链合成的起始 15.2.4 肽链合成的延长 15.2.5 肽链合成的终止
15.3 蛋白质合成后的加工 15.4 蛋白质合成所需的能量 15.5 蛋白质的定向转运 15.6 蛋白质合成的抑制剂 15.7 寡肽的生物合成
3. tRNA能使正在生长的肽链与参加转译的核糖体结合； ❖ 对照P398 15.1.3 tRNA中所述4个位点。
氨酰-tRNA合成酶
1.有2个底物：氨基酸和相应的tRNA； 2.对底物具有高度专一性； 3.有两个识别位点：
① 识别所需氨基酸并与之连接； ② 识别特定tRNA，将氨基酸转移给tRNA； 4.催化活化氨基酸转运时同时进行氨基酸校对； ❖ 酶的这种高度专一性和校对作用是保证遗传信息准确翻 译的重要条件；
GTP提供，约占生物合成反应总耗能量的90%；
蛋白质的生物合成快速而复杂
❖ 以E.coil为例，蛋白质占细胞干重50％左右。每个细胞 中约有3000种不同的蛋白质分子，每种蛋白质又有无数 分子，而大肠杆菌细胞的分裂周期不过20min，可见蛋 白质生物合成的速度之快；
❖ 蛋白质生物合成过程十分复杂，几乎涉及到细胞内所有 种类的RNA和几十种蛋白质因子；
70S亚基：由30S和50S亚基组成； 2. 真核细胞核糖体：
80S亚基：由40S和 60S亚基组成；
表表 15- 4
1 5 4
P397
（2）核糖体的功能 ❖ 详见蛋白质合成过程；
15. 1. 3 tRNA
P398
❖ 每一种组成蛋白质的氨基酸（20种），至少有一种 tRNA 负 责 转 运 ， 大 多 数 氨 基 酸 具 有 几 种 用 来 转 运 的 tRNA；
酸配对时不严格遵循碱基配对原则；
15. 2 蛋白质的合成过程
P399
❖ 蛋白质合成是最复杂的生物化学过程之一，有上百种不 同的蛋白质以及30多种RNA分子参与；
蛋白质生物合成反应分5个阶段 P399
1. 氨基酸的活化与转移； 2.活化氨基酸的转运； 3.肽链合成的起始； 4.肽链合成的延长； 5. 肽链合成的终止；
15. 1 蛋白质合成体系
P391
蛋白质的生物合成
❖ 蛋白质生物合成(protein bisynthesis)，也称翻译，在细 胞代谢中占有重要地位，早期研究工作是用大肠杆菌的 无细胞体系(cell－frees stem)进行；
❖ 蛋白质生物合成在细胞质中进行； ❖ 蛋白质合成的原料是氨基酸，反应所需能量由ATP和
读码方向和肽链合成方向
1. 多肽链合成方向：从N端向C端进行； 2. mRNA上读码（翻译）方向：从mRNA 5’端向3’端进行; ❖ 因mRNA从DNA模板的转录作用也由5’→3’进行，所以
mRNA的转录还没有完成时，翻译就可以开始；
15. 2.1 氨基酸的活化 ❖ 氨基酸在参加蛋白质生物合成之前需要活化以获取能量;
❖ 真核细胞蛋白质合成机制与大肠杆菌有许多相似之处；
蛋白质合成过程有许多机制保证蛋白质合成的 忠实性
15. 1. 1 mRNA
P393
❖ DNA上的遗传信息转录给mRNA； ❖ mRNA携带有为20种氨基酸编码的密码子和指导氨基酸
掺入到肽链中的信息； ❖ P393表15-1是mRNA上的密码子： 1. AUG：起始密码，也是甲硫氨酸的密码；
3.核糖体识别位点； 4.反密码子位点；
第二套密码系统
P398
❖ tRNA分子中贮存的遗传密码称第二套密码系统； ❖ 第二套密码系统专一性决定tRNA分子所携带的氨基酸，
是保证蛋白质生物合成的忠实性机制之一； ❖ tRNA的反密码子中的核苷酸与mRNA中的第三个核苷
❖ 在氨酰-tRNA合成酶催化下，生成氨酰-AMP ： 氨基酸 + ATP 氨酰-tRNA合成酶 氨酰～AMP-酶 + PPi
高能复合物
❖ 在氨酰-AMP分子中，氨酰基同腺苷酸核糖C-5’上的磷 酸基结合；
15. 2. 2 活化氨基酸的转运
❖ 氨酰～AMP-酶的氨酰基转移给tRNA形成氨酰-tRNA ， 再转移到核糖体上的一段反应；
❖ 仍由氨酰-tRNA合成酶催化完成； ❖ 氨酰-tRNA合成酶在转运时有校对作用：发现tRNA错
装氨基酸，能将氨基酸水解下来，并换上正确氨基酸；
在活化氨基酸的转移过程中，tRNA起3种作用
1. 为正确转运所需氨基酸，tRNA能识别专一性的氨酰tRNA 合成酶（tRNA没有识别氨基酸的能力）；
2. tRNA能识别mRNA的密码子，将携带的氨基酸引到照 mRNA密码顺序特定的“座位上入座”；
是蛋白质合成的起始信号； 2. UAA、UGA、UAG：终止密码，是蛋白质合成的终止
信号；
❖ 略。
遗传密码基本特点
P394
15. 1. 2 核糖体 ❖ 核糖体是蛋白质合成的部位；
P396
核糖体存在部位
❖ 核糖体存在于细胞质中或细胞内膜上： 1. 原核细胞中：核糖体或以游离形式分布在细胞质基质内，
或附着在细胞质膜内侧，或与mRNA 结合形成串状的多 核糖体； 2. 真核细胞中：核糖体既可游离存在，也可与细胞内质网 （真核细胞重要细胞器，属于细胞膜系统）结合，形成
粗面内质网； 3. 线粒体、叶绿体及细胞核有自己的核糖体；
（1）核糖体的组成和结构
P396
❖ 核糖体是一个巨大的核糖核蛋白体； ❖ 由两个亚基构成：一个较大，一个较小； 1. 原核细胞核糖体：
氨酰-tRNA合成酶催化的反应
1. 催化2个反应：氨基酸活化和转移； 2. 每合成1个氨酰-tRNA，消耗1个ATP的2个高能磷酸键
❖ 一个细胞中常含有50或更多的不同tRNA分子； ❖ 书写时，将所运氨基酸写在tRNA的右上角，如
tRNAPhe及tRNASer分别表示转运Phe和Ser的tRNA；
tRNA
的 二 级 结 构
—
三
Biblioteka Baidu
tRNA的三级结构-倒L型
叶 草
型
tRNA分子上与多肽合成有关的位点 P398
1. 3’端-CCA上氨基酸接 受位点；
第15章 蛋白质的生物合成
15.1 蛋白质的合成体系
15.1.1 mRNA 15.1.2 核糖体 15.1.3 tRNA
15.2 蛋白质的合成过程
15.2.1 氨基酸的活化 15.2.2 活化氨基酸的转运 15.2.3 肽链合成的起始 15.2.4 肽链合成的延长 15.2.5 肽链合成的终止
15.3 蛋白质合成后的加工 15.4 蛋白质合成所需的能量 15.5 蛋白质的定向转运 15.6 蛋白质合成的抑制剂 15.7 寡肽的生物合成
3. tRNA能使正在生长的肽链与参加转译的核糖体结合； ❖ 对照P398 15.1.3 tRNA中所述4个位点。
氨酰-tRNA合成酶
1.有2个底物：氨基酸和相应的tRNA； 2.对底物具有高度专一性； 3.有两个识别位点：
① 识别所需氨基酸并与之连接； ② 识别特定tRNA，将氨基酸转移给tRNA； 4.催化活化氨基酸转运时同时进行氨基酸校对； ❖ 酶的这种高度专一性和校对作用是保证遗传信息准确翻 译的重要条件；
GTP提供，约占生物合成反应总耗能量的90%；
蛋白质的生物合成快速而复杂
❖ 以E.coil为例，蛋白质占细胞干重50％左右。每个细胞 中约有3000种不同的蛋白质分子，每种蛋白质又有无数 分子，而大肠杆菌细胞的分裂周期不过20min，可见蛋 白质生物合成的速度之快；
❖ 蛋白质生物合成过程十分复杂，几乎涉及到细胞内所有 种类的RNA和几十种蛋白质因子；
70S亚基：由30S和50S亚基组成； 2. 真核细胞核糖体：
80S亚基：由40S和 60S亚基组成；
表表 15- 4
1 5 4
P397
（2）核糖体的功能 ❖ 详见蛋白质合成过程；
15. 1. 3 tRNA
P398
❖ 每一种组成蛋白质的氨基酸（20种），至少有一种 tRNA 负 责 转 运 ， 大 多 数 氨 基 酸 具 有 几 种 用 来 转 运 的 tRNA；
酸配对时不严格遵循碱基配对原则；
15. 2 蛋白质的合成过程
P399
❖ 蛋白质合成是最复杂的生物化学过程之一，有上百种不 同的蛋白质以及30多种RNA分子参与；
蛋白质生物合成反应分5个阶段 P399
1. 氨基酸的活化与转移； 2.活化氨基酸的转运； 3.肽链合成的起始； 4.肽链合成的延长； 5. 肽链合成的终止；
15. 1 蛋白质合成体系
P391
蛋白质的生物合成
❖ 蛋白质生物合成(protein bisynthesis)，也称翻译，在细 胞代谢中占有重要地位，早期研究工作是用大肠杆菌的 无细胞体系(cell－frees stem)进行；
❖ 蛋白质生物合成在细胞质中进行； ❖ 蛋白质合成的原料是氨基酸，反应所需能量由ATP和
读码方向和肽链合成方向
1. 多肽链合成方向：从N端向C端进行； 2. mRNA上读码（翻译）方向：从mRNA 5’端向3’端进行; ❖ 因mRNA从DNA模板的转录作用也由5’→3’进行，所以
mRNA的转录还没有完成时，翻译就可以开始；
15. 2.1 氨基酸的活化 ❖ 氨基酸在参加蛋白质生物合成之前需要活化以获取能量;
❖ 真核细胞蛋白质合成机制与大肠杆菌有许多相似之处；
蛋白质合成过程有许多机制保证蛋白质合成的 忠实性
15. 1. 1 mRNA
P393
❖ DNA上的遗传信息转录给mRNA； ❖ mRNA携带有为20种氨基酸编码的密码子和指导氨基酸
掺入到肽链中的信息； ❖ P393表15-1是mRNA上的密码子： 1. AUG：起始密码，也是甲硫氨酸的密码；