蛋白质的生物合成翻译 ppt课件
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第十三章蛋白质的生物合成(共91张PPT)
已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞 的叶绿体等。
密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖 先。
4. 方向性（direction）：
• 指阅读mRNA模板上的三联体密码时， 只能沿5’→3’方向进行。
5. 摆动性（wobble）：
转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与 mRNA上的遗传密码反平行配对结合，但反密码与 密码之间常常不严格遵守碱基配对规律，称为摆
阶段。
一、多肽链合成的起始阶段
（一）原核生物翻译起始复合物形成
• 包括以下几个步骤：
➢核蛋白体大小亚基分离；
➢mRNA在小亚基定位结合；
➢起始氨基酰-tRNA的结合；
➢核蛋白体大亚基结合。
1. 核蛋白体大、小亚基分离： IF-1和IF-3与小亚基结合，促进核蛋白体大、小亚
基拆离，为新一轮合成作准备。
• 成肽是由转肽酶（transpeptidase）催化的 肽键形成过程。
• 在转肽酶的催化下，将P位上的tRNA所携带 的甲酰蛋氨酰基或肽酰基转移到A位上的氨 基酰tRNA上，与其-氨基缩合形成肽键。
• 此步骤需Mg2+，K+。
成肽反应过程
3. 转位（translocation）：
• 延长因子EF-G有转位酶（translocase）活性，可 促进核蛋白体向mRNA的3´侧移动相当于一个密码 的距离，同时使肽酰基tRNA从A位移到P位。
氨基酰tRNA合成酶催化的反应
第一步：活化反应
氨基酸 ＋ATP-E → 氨基酰-AMP-E ＋ PPi
第二步：连接反应
氨基酰-AMP-E ＋
tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋
有高度特 异性。
密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖 先。
4. 方向性（direction）：
• 指阅读mRNA模板上的三联体密码时， 只能沿5’→3’方向进行。
5. 摆动性（wobble）：
转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与 mRNA上的遗传密码反平行配对结合，但反密码与 密码之间常常不严格遵守碱基配对规律，称为摆
阶段。
一、多肽链合成的起始阶段
（一）原核生物翻译起始复合物形成
• 包括以下几个步骤：
➢核蛋白体大小亚基分离；
➢mRNA在小亚基定位结合；
➢起始氨基酰-tRNA的结合；
➢核蛋白体大亚基结合。
1. 核蛋白体大、小亚基分离： IF-1和IF-3与小亚基结合，促进核蛋白体大、小亚
基拆离，为新一轮合成作准备。
• 成肽是由转肽酶（transpeptidase）催化的 肽键形成过程。
• 在转肽酶的催化下，将P位上的tRNA所携带 的甲酰蛋氨酰基或肽酰基转移到A位上的氨 基酰tRNA上，与其-氨基缩合形成肽键。
• 此步骤需Mg2+，K+。
成肽反应过程
3. 转位（translocation）：
• 延长因子EF-G有转位酶（translocase）活性，可 促进核蛋白体向mRNA的3´侧移动相当于一个密码 的距离，同时使肽酰基tRNA从A位移到P位。
氨基酰tRNA合成酶催化的反应
第一步：活化反应
氨基酸 ＋ATP-E → 氨基酰-AMP-E ＋ PPi
第二步：连接反应
氨基酰-AMP-E ＋
tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋
有高度特 异性。
生物化学分子生物学部分课件--蛋白质代谢
• 很快，密码子CCC对应Pro, AAA对应Lys, 但 poly(G)没有得到结果（高级结构的缘故）。
用统计 法尝试 确定含 多种核 苷酸的 密码子 的碱基 组份
1964年Nirenberg等发现将核苷酸三联体与对应 的AA-tRNA放在一起，AA-tRNA就会结合到 核糖体上去。
核糖体结合 实验:
Decoding of the Genetic code
Proteins are synthesized at rough ER
核糖体 20世纪50年代Paul Zamecnik通过将同位素标记的氨基酸注射 到大鼠体内，按不同时间取肝脏分析同位素标记的氨基酸跑到 哪里去了。时间长了会在任何地方都有同位素标记，但在注射 后数分钟就检测，同位素全部跑到了含有RNA的小颗粒中（即 核糖体， ribosome)。
密码的特点
• 连续性 • 兼并性
在不同生物中使用同义密码子的频率是不相同 的——偏爱密码
• 摆动配对（变偶现象） • 通用性
– 线粒体的密码有一定的差别 – AUG—起始密码和甲硫氨酸 – UAG、UAA、UGA—终止密码
硒半胱氨酸是大肠杆菌的第21个拥有密码子 的氨基酸（识别UGA）
高浓度时取代 正常Cys，用 在同步辐射实 验中
丙氨基酰tRNA：Ala-tRNAala 精氨基酰tRNA：Arg-tRNAarg 甲硫氨基酰tRNA： Met-tRNAmet
起始密码子AUG编码的Met由tRNAimet （真 核） 或tRNAfmet（原核）转运。 真核细胞起始密码子编码的Met不须甲酰化 大肠杆菌起始密码子编码的Met须甲酰化
The final solution
几乎同时，Gobind Khorana成功地合成了 非随机重复的多聚核苷 酸。当这些多聚物得到 的结果与 Nirenberg的 结果进行比较时，得到 了确切的密码子信息。 如 (AC)n得到的结果是 H和T等量参入，而密 码的分布是等量的CAC 和ACA,因此CAC对应 H, ACA对应T.
用统计 法尝试 确定含 多种核 苷酸的 密码子 的碱基 组份
1964年Nirenberg等发现将核苷酸三联体与对应 的AA-tRNA放在一起，AA-tRNA就会结合到 核糖体上去。
核糖体结合 实验:
Decoding of the Genetic code
Proteins are synthesized at rough ER
核糖体 20世纪50年代Paul Zamecnik通过将同位素标记的氨基酸注射 到大鼠体内，按不同时间取肝脏分析同位素标记的氨基酸跑到 哪里去了。时间长了会在任何地方都有同位素标记，但在注射 后数分钟就检测，同位素全部跑到了含有RNA的小颗粒中（即 核糖体， ribosome)。
密码的特点
• 连续性 • 兼并性
在不同生物中使用同义密码子的频率是不相同 的——偏爱密码
• 摆动配对（变偶现象） • 通用性
– 线粒体的密码有一定的差别 – AUG—起始密码和甲硫氨酸 – UAG、UAA、UGA—终止密码
硒半胱氨酸是大肠杆菌的第21个拥有密码子 的氨基酸（识别UGA）
高浓度时取代 正常Cys，用 在同步辐射实 验中
丙氨基酰tRNA：Ala-tRNAala 精氨基酰tRNA：Arg-tRNAarg 甲硫氨基酰tRNA： Met-tRNAmet
起始密码子AUG编码的Met由tRNAimet （真 核） 或tRNAfmet（原核）转运。 真核细胞起始密码子编码的Met不须甲酰化 大肠杆菌起始密码子编码的Met须甲酰化
The final solution
几乎同时，Gobind Khorana成功地合成了 非随机重复的多聚核苷 酸。当这些多聚物得到 的结果与 Nirenberg的 结果进行比较时，得到 了确切的密码子信息。 如 (AC)n得到的结果是 H和T等量参入，而密 码的分布是等量的CAC 和ACA,因此CAC对应 H, ACA对应T.
《蛋白质的翻译》PPT课件
胰蛋白酶原 胰蛋白酶
胰蛋白酶原的激活示意图
信号肽
能引导蛋白质靶向运输的特殊信号序列，即多肽链分子N端 的一段被细胞转运系统识别的保守性氨基酸序列，称为“信号 肽”。
序列组成： 16 ～30氨基酸残基 N端含1到几个碱性氨基酸残基 中部4 ～15疏水性中性氨基酸（Leu、Ile） C端含极性、小侧链的Gly、Ala、Ser 紧接信号肽酶裂解位点
大肠杆菌的分子伴侣
胰岛素原的加工
间插序列（C肽区）
HS SH
HS SH HS
C A链区
B链区
SH
核糖体上合成出无规 则卷曲的前胰岛素原
切除信号肽后
折叠成稳定构
信号肽
象的胰岛素原
N
N
S－S C
S
S
S
S
胰岛素原
切除C肽后，形成 成熟的胰岛素分子
N
S S N
A链 C
S
C B链
S
胰岛素
六肽
肠 激 酶
活性中心
这就是翻译！
一、模板与遗传密码
（一） 遗传密码
遗传密码的几个重要特性
连续性 简并性 通用性 摆动性
摆 动 理 论
（二）开放阅读框（ORF)
真核细胞几乎只有一个ORF，原核细胞经常有2个或多个 ORF
臂
氨基酸受体臂
D臂 反密码子臂
tRNA的L形三级结构 反映了其生物学功能，因为它上所运载的氨
4. 氨酰-tRNA合成酶将氨基酸连到tRNA上 tRNA的氨酰化（负载）由氨酰-tRNA合成酶的一组酶
催化完成。生物体有20种氨酰-tRNA合成酶，每个对应 一种氨基酸，这意味着一组同工tRNA被一个酶酰氨化。
大学生物化学课件蛋白质的生物合成
是细胞中一类保守蛋白质，可识别肽链的非天 然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。
核糖体结合的分子伴侣
非核糖体结合性分子伴侣— 热休克蛋白 伴侣蛋白
(1)热休克蛋白（heat shock protein, HSP )：
属于应激反应性蛋白，高温应激可诱导该蛋白 合成增加。
在大肠杆菌中包括HSP70, HSP40和GrpE三族
Peptidyl site （P Site）
E位
Aminoacyl site （A Site）
mRNA
肽链合成需要酶类和蛋白质因子
• 蛋白质因子： • （1）起始因子 • 原核生物 IF； 真核生物 eIF • （2）延长因子 • 原核生物 EF； 真核生物 eEF • （3）释放因子 • 原核生物 RF； 真核生物 eRF
第二节 蛋白质生物合成的过程
翻译过程从阅读框架的5’-AUG开始，按mRNA 模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码 出现。
整个翻译过程可分为三个阶段：
起始(initiation）
延长（elongation)
终止(termination)
一、肽键合成的起始（Initiation）
多肽链合成后需要逐步折叠成天然空间构象才成为有 功能的蛋白质。
时间： 新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠
即开始，折叠在肽链合成中、合成后完成。
细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完 成，而需要其他酶、蛋白质辅助 ：
•
分子伴侣
•
蛋白二硫键异构酶
•
肽-脯氨酰顺反异构酶
1．分子伴侣*（molecular chaperon）
需要：
转位酶（原核生物中是EFG，真核生物中是eEF-2）， GTP 结果：
核糖体结合的分子伴侣
非核糖体结合性分子伴侣— 热休克蛋白 伴侣蛋白
(1)热休克蛋白（heat shock protein, HSP )：
属于应激反应性蛋白，高温应激可诱导该蛋白 合成增加。
在大肠杆菌中包括HSP70, HSP40和GrpE三族
Peptidyl site （P Site）
E位
Aminoacyl site （A Site）
mRNA
肽链合成需要酶类和蛋白质因子
• 蛋白质因子： • （1）起始因子 • 原核生物 IF； 真核生物 eIF • （2）延长因子 • 原核生物 EF； 真核生物 eEF • （3）释放因子 • 原核生物 RF； 真核生物 eRF
第二节 蛋白质生物合成的过程
翻译过程从阅读框架的5’-AUG开始，按mRNA 模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码 出现。
整个翻译过程可分为三个阶段：
起始(initiation）
延长（elongation)
终止(termination)
一、肽键合成的起始（Initiation）
多肽链合成后需要逐步折叠成天然空间构象才成为有 功能的蛋白质。
时间： 新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠
即开始，折叠在肽链合成中、合成后完成。
细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完 成，而需要其他酶、蛋白质辅助 ：
•
分子伴侣
•
蛋白二硫键异构酶
•
肽-脯氨酰顺反异构酶
1．分子伴侣*（molecular chaperon）
需要：
转位酶（原核生物中是EFG，真核生物中是eEF-2）， GTP 结果：
高中生物竞赛蛋白质的生物合成课件
b. 具有转肽酶活性
将给(P)位上的肽酰基转移给受(P)位上的 氨基酰tRNA，形成肽键。具有GTPase活性， 水解GTP，获得能量。具有起始因子、延长 因子及释放因子的结合部位。
四、起始因子
这是一些与多肽链合成起动有关的 蛋白因子。原核生物中存在3种起动因子， 分别称为IF1-3。在真核生物中存在9种 起动因子（eIF）。其作用主要是促进核 蛋白体小亚基与起动tRNA及模板mRNA结 合。
Most identity elements are in the acceptor stem & anticodon loop.
anticodon loop
Aminoacyl-tRNA Synthetases arose
early in evolution. The earliest
aaRSs probably recognized tRNAs
Some amino acids are specified by 2 or more codons.
Synonyms (multiple codons for the same amino acid) in most cases differ only in the 3rd base. Similar codons tend to code for similar amino acids.
GCG Ala GAG Glu
G UGU Cys UGC Cys UGA Stop UGG Trp CGU Arg CGC Arg CGA Arg CGG Arg AGU Ser AGC Ser AGA Arg AGG Arg GGU Gly GGC Gly GGA Gly GGG Gly
3rd base
CCC Pro CAC His
将给(P)位上的肽酰基转移给受(P)位上的 氨基酰tRNA，形成肽键。具有GTPase活性， 水解GTP，获得能量。具有起始因子、延长 因子及释放因子的结合部位。
四、起始因子
这是一些与多肽链合成起动有关的 蛋白因子。原核生物中存在3种起动因子， 分别称为IF1-3。在真核生物中存在9种 起动因子（eIF）。其作用主要是促进核 蛋白体小亚基与起动tRNA及模板mRNA结 合。
Most identity elements are in the acceptor stem & anticodon loop.
anticodon loop
Aminoacyl-tRNA Synthetases arose
early in evolution. The earliest
aaRSs probably recognized tRNAs
Some amino acids are specified by 2 or more codons.
Synonyms (multiple codons for the same amino acid) in most cases differ only in the 3rd base. Similar codons tend to code for similar amino acids.
GCG Ala GAG Glu
G UGU Cys UGC Cys UGA Stop UGG Trp CGU Arg CGC Arg CGA Arg CGG Arg AGU Ser AGC Ser AGA Arg AGG Arg GGU Gly GGC Gly GGA Gly GGG Gly
3rd base
CCC Pro CAC His
蛋白质的生物合成翻译3(共51张PPT)
AGGA或GAGG（Shine-Dalgarno顺序）互补。正是由这样的
配对将AUG（或GUG，UUG）密码子带到核糖体的起始位置 上 。 fMet-tRNA 与小亚基上的A位点结合。
2. 70S起始复合物的形成
30S起始复合物一旦完全形成后，IF3即释放出来。50S大亚 基参加进来，并引起GTP水解和释放其它两个起始因子，最后
ATP与GTP提供。
蛋白质的生物合成过程主要包括：合成的起始；肽链的延伸；合 成的终止与多肽链释放。
一、氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成
1. 氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成过程
氨基酸不能直接与模板相结合，必须首先与相应的tRNA结合， 形成氨酰基‐tRNA。这一过程就是氨基酸的激活。
将氨基酸接合于tRNA以形成氨酰基‐tRNA的激活反应是在氨酰 基‐tRNA合成酶的催化作用下进行的，需要ATP提供能量 。这个反 应是不可逆转的 。
2. 真核生物mRNA为单顺反子；原核生物mRNA为多顺反子。
3. 原核生物的mRNA的5’-端有SD序列。许多真核mRNA的AUG上游 存在Kozak（CCACC）序列。
4. 真核生物的成熟mRNA需要从细胞核中进入细胞质，才能参与蛋 白质的翻译；而原核生物的转录与翻译偶联在一起。
（二）遗传密码
Together with models in the corresponding orientation. The complete 70S ribosome has an asymmetric construction. The partition between the head and body of the small subunit is aligned with the notch of the large subunit, so that the platform of the small subunit fits into the large subunit. There is a cavity between the subunits which contains some of the important sites.
配对将AUG（或GUG，UUG）密码子带到核糖体的起始位置 上 。 fMet-tRNA 与小亚基上的A位点结合。
2. 70S起始复合物的形成
30S起始复合物一旦完全形成后，IF3即释放出来。50S大亚 基参加进来，并引起GTP水解和释放其它两个起始因子，最后
ATP与GTP提供。
蛋白质的生物合成过程主要包括：合成的起始；肽链的延伸；合 成的终止与多肽链释放。
一、氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成
1. 氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成过程
氨基酸不能直接与模板相结合，必须首先与相应的tRNA结合， 形成氨酰基‐tRNA。这一过程就是氨基酸的激活。
将氨基酸接合于tRNA以形成氨酰基‐tRNA的激活反应是在氨酰 基‐tRNA合成酶的催化作用下进行的，需要ATP提供能量 。这个反 应是不可逆转的 。
2. 真核生物mRNA为单顺反子；原核生物mRNA为多顺反子。
3. 原核生物的mRNA的5’-端有SD序列。许多真核mRNA的AUG上游 存在Kozak（CCACC）序列。
4. 真核生物的成熟mRNA需要从细胞核中进入细胞质，才能参与蛋 白质的翻译；而原核生物的转录与翻译偶联在一起。
（二）遗传密码
Together with models in the corresponding orientation. The complete 70S ribosome has an asymmetric construction. The partition between the head and body of the small subunit is aligned with the notch of the large subunit, so that the platform of the small subunit fits into the large subunit. There is a cavity between the subunits which contains some of the important sites.
蛋白质翻译ppt课件
32
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
33
（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA
真核生物：
Met
Met-tRNAi
原核生物： fMet-tRNAifMet
34
fMet-tRNAifMet的生成：
35
第二节
蛋白质生物合成过程
39
（一）原核生物翻译起始复合物形成
• 核蛋白体大小亚基分离； • mRNA在小亚基定位结合； • 起始氨基酰-tRNA的结合； • 核蛋白体大亚基结合。
40
1. 核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
41
2. mRNA在小亚基定位结合
5' IF-3
AUG
IF-1
3'
42
S-D序列：
在原核生物mRNA起始密码AUG上 游，存在4~9个富含嘌呤碱的一致性序列， 如-AGGAGG-，称为S-D序列。又称为核 蛋白体结合位点（ribosomal binding site ，RBS)
48
• 肽链的延长是在核蛋白体上连续性循环式 进行，又称为核蛋白体循环（ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸，分为 以下三步：
– 进位（entrance） – 成肽（peptide bond formation） – 转位（translocation）
49
肽链合成的延长因子
原核延 长因子
11
重叠密码
非重叠连续的密码 不连续的密码
12
基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱 基发生插入或缺失，可能导致框移突变 (frameshift mutation)。
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
33
（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA
真核生物：
Met
Met-tRNAi
原核生物： fMet-tRNAifMet
34
fMet-tRNAifMet的生成：
35
第二节
蛋白质生物合成过程
39
（一）原核生物翻译起始复合物形成
• 核蛋白体大小亚基分离； • mRNA在小亚基定位结合； • 起始氨基酰-tRNA的结合； • 核蛋白体大亚基结合。
40
1. 核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
41
2. mRNA在小亚基定位结合
5' IF-3
AUG
IF-1
3'
42
S-D序列：
在原核生物mRNA起始密码AUG上 游，存在4~9个富含嘌呤碱的一致性序列， 如-AGGAGG-，称为S-D序列。又称为核 蛋白体结合位点（ribosomal binding site ，RBS)
48
• 肽链的延长是在核蛋白体上连续性循环式 进行，又称为核蛋白体循环（ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸，分为 以下三步：
– 进位（entrance） – 成肽（peptide bond formation） – 转位（translocation）
49
肽链合成的延长因子
原核延 长因子
11
重叠密码
非重叠连续的密码 不连续的密码
12
基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱 基发生插入或缺失，可能导致框移突变 (frameshift mutation)。
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。
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
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。
蛋白质的生物合成(共74张PPT)
3)校正tRNA
tRNASu3+Tyr反密码子为CUA，能识别变异 产生的终止密码子UAG。
三、氨酰-tRNA合成酶
❖ 氨基酸在掺入肽链前，必须活化生成氨酰tRNA，获得足够的能量。
❖ 活化反应由各种氨酰-tRNA合成酶（AARS） 催化。
Ａ.氨酰－tRNA
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
❖ 包括：氨酰-tRNA与核糖体结合，转肽 与肽键形成和转位三个步骤。
肽链合成的延长因子
（一） 进位
Tu GTsTP
Tu GDP
Ts
GTP
5'
AUG
3'
目录
Ts 移走GDP，并与Tu 结合生成Tu-Ts复合体， 然后GTP替换Ts，生 成有活性的Tu-GTP
Poly(U) Poly(C) Poly(A) Poly(G)
poly(Phe) peptide
无细胞抽取物
poly(Pro) peptide poly(Lys) peptide poly(Gly) peptide
•核糖体 •各种tRNA •氨基酸 •AARS
•ATP, GTP
+ mRNA = 蛋白质
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
B. 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tRNA具有极高专一性：一种AARS只能识别装
载同一种氨基酸的一组同工受体（tRNA分子）
b、校对作用：
• AARS具有底物结合位点（包括tRNA、氨 基酸和ATP结合位点）和水解位点。
5'
tRNASu3+Tyr反密码子为CUA，能识别变异 产生的终止密码子UAG。
三、氨酰-tRNA合成酶
❖ 氨基酸在掺入肽链前，必须活化生成氨酰tRNA，获得足够的能量。
❖ 活化反应由各种氨酰-tRNA合成酶（AARS） 催化。
Ａ.氨酰－tRNA
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
❖ 包括：氨酰-tRNA与核糖体结合，转肽 与肽键形成和转位三个步骤。
肽链合成的延长因子
（一） 进位
Tu GTsTP
Tu GDP
Ts
GTP
5'
AUG
3'
目录
Ts 移走GDP，并与Tu 结合生成Tu-Ts复合体， 然后GTP替换Ts，生 成有活性的Tu-GTP
Poly(U) Poly(C) Poly(A) Poly(G)
poly(Phe) peptide
无细胞抽取物
poly(Pro) peptide poly(Lys) peptide poly(Gly) peptide
•核糖体 •各种tRNA •氨基酸 •AARS
•ATP, GTP
+ mRNA = 蛋白质
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
B. 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tRNA具有极高专一性：一种AARS只能识别装
载同一种氨基酸的一组同工受体（tRNA分子）
b、校对作用：
• AARS具有底物结合位点（包括tRNA、氨 基酸和ATP结合位点）和水解位点。
5'
分子生物学课件第七章 蛋白质的生物合成-翻译
2020/10/28
38
2020/10/28
39
原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:
P位：肽酰位 (peptidyl site)
A位：氨基酰位 (aminoacyl site)
E位：排出位 (exit site)
2020/10/28
40
蛋白质生物合成体系
mRNA、tRNA、rRNA n 氨基酸
大多数简并性表现在密码子的第三个核苷酸上，即 第一、二个核苷酸确定后，第三个核苷酸可变。
色氨酸
意义： 简并密码子越多，生物遗传的稳定性越大，
氨基酸出现频率越高
2020/10/28
18
（3）摆动性（wobble）
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，但反密码与密码间 不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。
氨基酰-tRNA + AMP +PPi
2020/10/28
31
（2）氨基酰tRNA合成酶(amino acyl-tRNA synthetase，AARS)
存在于胞液中，催化一个特定的aa结合到相应的 tRNA分子上。
每种氨基酰tRNA合成酶对相应氨基酸以及携带氨 基酸的数种tRNA具有高度特异性，保证tRNA能够 携带正确的氨基酸对号入座。
UUU，UUG，UGU，GUU， GGG，GGU，GUG，UGG。 • U和G随机加入到三联体中，这样按比例各个位置 上进入U和G的概率不同，如氨基酸测定结果：
2020/10/28
7
• 如UUU：UGG＝（555）:（511）
＝ 25 ： 1
• 同理UUU：UUG ＝5 ：1，
• 根据检测结果推测:
动物医学《基础生物化学-蛋白质的生物合成-翻译》课件
SD序列与核糖体小亚基中16S rRNA的3’ 端互补结合有利于30S起始复合物的形成。
SD 序列
A purine-rich Shine-Dalgarno sequence and a AUG codon marks the start site of polypeptide synthesis on bacterial mRNA molecules.
AMP ＋ E
氨基酰-tRNA表示方法：Ser-tRNASer
tRNA与酶结合的模型
tRNA
ATP 氨基酰-tRNA合成酶
氨基酰-tRNA合成酶的特点
氨基酰-tRNA合成酶具有高度特异性， 能够专一识别底物氨基酸和tRNA，保 证了翻译的准确无误。
催化氨基酰-tRNA脱酰基，具有校正活 化过程中可能发生的错误 。
第三步：核糖体大亚基结 合，起始复合物形成
30S复合物释放IF3后，与大亚基结合; IF2结合的GTP被水解，IF1、IF2均脱离。 50S大亚基与30S小亚基、模板mRNA以及
起始fMet-tRNAfMet构成起始复合体。
E
IF-1 IF-1
E
真核细胞的合成起始
起始氨基酸是Met，由特殊的tRNA携带 为Met-tRNAi
P位
A位
二肽酰-tRNA
(fMet成为N末端)
A位
A位成肽后，P位留下空载tRNA
③ 移位
无负荷的tRNA由E位点释放； 肽酰tRNA从A位移到P位； EF-G有转位酶活性，可结合并水解 1
分子GTP，促进核糖体向mRNA的3' 侧移动。
进 位
转肽 移 位
4. 肽链合成的终止
氨基酸进位，肽链形成和延伸，核糖体沿着mRNA的 5’——3’ 方向移位，循环往复，新合成的肽链由N端向 着C端不断延长，直至mRNA上出现终止密码，就没有 氨基酰-tRNA再进入A位点，肽链的合成终止。
SD 序列
A purine-rich Shine-Dalgarno sequence and a AUG codon marks the start site of polypeptide synthesis on bacterial mRNA molecules.
AMP ＋ E
氨基酰-tRNA表示方法：Ser-tRNASer
tRNA与酶结合的模型
tRNA
ATP 氨基酰-tRNA合成酶
氨基酰-tRNA合成酶的特点
氨基酰-tRNA合成酶具有高度特异性， 能够专一识别底物氨基酸和tRNA，保 证了翻译的准确无误。
催化氨基酰-tRNA脱酰基，具有校正活 化过程中可能发生的错误 。
第三步：核糖体大亚基结 合，起始复合物形成
30S复合物释放IF3后，与大亚基结合; IF2结合的GTP被水解，IF1、IF2均脱离。 50S大亚基与30S小亚基、模板mRNA以及
起始fMet-tRNAfMet构成起始复合体。
E
IF-1 IF-1
E
真核细胞的合成起始
起始氨基酸是Met，由特殊的tRNA携带 为Met-tRNAi
P位
A位
二肽酰-tRNA
(fMet成为N末端)
A位
A位成肽后，P位留下空载tRNA
③ 移位
无负荷的tRNA由E位点释放； 肽酰tRNA从A位移到P位； EF-G有转位酶活性，可结合并水解 1
分子GTP，促进核糖体向mRNA的3' 侧移动。
进 位
转肽 移 位
4. 肽链合成的终止
氨基酸进位，肽链形成和延伸，核糖体沿着mRNA的 5’——3’ 方向移位，循环往复，新合成的肽链由N端向 着C端不断延长，直至mRNA上出现终止密码，就没有 氨基酰-tRNA再进入A位点，肽链的合成终止。
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mRNA是模板 核糖体是蛋白质合成的工厂 tRNA是氨基酸的转运工具
10
（一）mRNA是蛋白质合成的模板
mRNA(messenger RNA)是蛋白质生物合成过程中直接指 令氨基酸掺入的模板，是遗传信息的载体。
遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子(cistron)。
原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生 成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子 (polycistron) 。
23
三． 蛋白质合成的分子机制（原核生物）
氨基酸的活化 肽链合成的起始 肽链的延长 －“核糖体循环” 肽链合成的终止 蛋白质的加工、修饰
25
(一)、氨基酸的活化
在氨酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)的 催化下进行
氨酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
活性
EF-Ts：促进EF-Tu的再利用
42
Tu TGsTP
Tu GDP
Ts GTP
5'
AUG
3'
2. 成肽
酶 肽键
肽酰基转移酶（大亚基） P位：f-met-（肽酰）的α-COO-
+ A位：氨基酰的α-NH4+
位置
形成肽键 A位：反应在此位上进行
（P位上的f-met退至A位） 生成的二肽在A位上。 P位：无负载tRNA
1.所需的条件 游离的核糖体大小亚基 mRNA 5’端的起始信号 起始fmet-tRNAmet GTP 三种可溶性起始因子 (initiation factors IF)
30
2.N-甲酰甲硫氨酰-tRNAtMet的形成
+H2N-CH-COO-tRNA
CHO-HN-CH-COO-tRNA
CH2
RF2：作用于UGA
RF3：促进释放
结合GTP/GTP酶活性
51
COO-
RF
5'
UAG
3'
多核糖体 一条mRNA链上同时具有许多个核糖 体
（每隔80核苷酸有一个核糖体） 一条mRNA可同时合成多条多肽链
53
(五).翻译后加工
一级结构的修饰: N-端Met(fMet)去
除 二硫键的形成 个别氨基酸的修饰
7
•基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失， 可能导致移码突变(frameshift mutation)。
插入 缺失
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
9
二、蛋白质合成的分子基础
移位(translocation)
所需的条件
70S起始复合物 延长tRNA转运氨基酸
延长因子(elongation factors EF)
GTP
41
1. 进位 氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引，进
入核糖体的受位。又称注册(registration)
参与的延长因子 EF-Tu：协助AA-tRNA进入A位具有GTP酶
息的传递，就好象以一种语言翻译成另一种语言
时的情形相似，所以称以mRNA为模板的蛋白质
合成过程为翻译(translation)。
翻译过程十分复杂，需要mRNA、tRNA、 rRNA和多种蛋白因子参与。在此过程中mRNA 为合成的模板，tRNA为运输氨基酸工具，rRNA 和蛋白质构成核糖体，是合成蛋白质的场所，蛋 白质合成的方向为N—C端。
IF3脱落 50S大亚基结合 GTP GDP+Pi IF2、IF1脱落
70s起始复合物组成
大小亚基 mRNA fmet-tRNAimet （结合于核糖体的P位<肽位>）
34
核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
mRNA在小亚基定位结合
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小亚 基
2
遗 传 信 息 流 动 示 意 图
3
4
一、 遗传密码（genetic code)
1 、概念
遗传密码: DNA（或mRNA）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。
密码子(codon)：mRNA上每3个相邻的核苷酸编码蛋 白质多肽链中的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一 个密码子或三联体密码 (triplet coden)。 。
1.tRNA的结构:
(1) 3’端的氨基酸结合位点 (2) 识别氨酰-tRNA合成酶位点 (3) 核糖体识别位点 (4) 反密码子
16
2.反密码子与密码子的”摆动配对”
18
密码 5’ 反密码 3’
1
2
3
G C UCA
3’ mRNA
CG I
5’ tRNA
3
2
1
自由度的大 小由tRNA 反密码子第 一位碱基的 种类决定
进位：1个GTP
移位：1个GTP
50
(四). 肽链合成的终止和释放
终止密码的辨认
UAA、UAG、UGA
肽链从肽酰-tRNA水 GTP GDP+Pi
解出
mRNA从核糖体中 IF3结合30小亚基
分离及大小亚基的拆
开
终止因子(release factors)的参与
RF1：作用于UAA、 UAG
56
带有信号肽的分泌性蛋白的加工、分泌的过程
胞浆
带有信号肽的分泌蛋白
粗面内质网 信号肽颗粒识别、结合
高尔基体
通道识别
信号肽酶切除信号肽
肽链合并 进一步加工
分泌出胞外
57
SRP:信号识别体 信号肽的识别过程
➢胰岛素的加工过程
●多蛋白的加工
一条合成后的 多肽链经加工 产生多种不同 活性的蛋白质/ 多肽
13
SD序列
起始密码
14
真核细胞mRNA的结构特点
m7G-5´ppp-N-3 ´ p
顺反子
5´ “帽子”
Poly(A)尾巴的功能 ① 是mRNA由细胞核进入细胞质
所必需的形式 ② 它大大提高了mRNA在细胞质
中的稳定性
PolyA 3´
帽子结构功能
① 使mRNA免遭核酸酶的破坏 ② 使mRNA能与核糖体小亚基结合并开始
高级结构的修饰: 亚基的聚合
HbA亚单位聚合
结合蛋白质的合成 糖蛋白的合成
辅基连接
辅基(辅酶)与肽链的结合
tRNA的反密码子与mRNA分子上的密码子摆动配对
19
3、”第二套遗传密码”
贮存在mRNA的遗传密码称为第一套遗传密码 氨酰-tRNA合成酶只催化一种氨基酸和其相对应
的一种和几种tRNA结合. 原核细胞内至少有32种tRNA tRNA分子上某些碱基能决定其携带氨基酸的专
一性. 氨酰-tRNA合成酶和tRNA之间的相互作用和
真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子(single cistron) 。
11
原核细胞mRNA的结构特点
SD区
顺反子
5´
AGGAGGU
顺反子
顺反子
3´
先导区
插入顺序
插入顺序
末端顺序
① 半衰期短 ② 许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在 ③ AUG作为起始密码；AUG上游7～12个核苷酸处有一被称为SD序列
45
3. 移位 在A位的二肽链连同mRNA从A位进入P 位
酶
移位因子----EFG
位置 方向
结果
有GTP酶活性
协助核糖体沿mRNA前移,游离tRNA释放
P位：肽-tRNA-mRNA
A位：空留,下一个氨酰-tRNA进入
mRNA：
从5’ 3’ 移动
1个带有肽链的tRNA：从A位 B位
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
15
(二). tRNA（transfer ribonucleic asid）
tRNA在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个三联体 密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运 送到核糖体上提供运送载体。
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
26
第一步反应
氨基酸 ＋ATP-E —→ 氨酰-AMP-E ＋ PPi
27
第二步反应
氨酰-AMP-E ＋
tRNA
↓
氨酰-tRNA ＋
AMP ＋ E
28
tRNA与酶 结合的模型
tRNA
ATP
氨基酰-tRNA合成酶
29
(二)、肽链合成的起始－７０Ｓ复合物的形成
➢ 羟化作用:羟脯氨酸 羟赖氨酸
➢ 酶活性中心的磷酸化
➢ 分泌性蛋白
蛋白质前体中不必要
肽段的切除
➢ 一条合成后的多肽链经加工产
多蛋白的加工
生多种不同活性的蛋白质/多肽
54
●分泌性蛋白的加工
➢ 分泌性蛋白合成时带有“蛋白质前体在合成结束后仍需切除其 他肽段 例如：胰岛素的加工
5
遗 传 密 码 表
2. 遗传密码的基本特点
密码子是近于完全通用(universal)的。 密码间无标点符号且相邻密码子互不重叠。 密码的简并性(degeneracy) ：由一种以上密码子编码同一个 氨基酸的现
象称为简并，对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子(Synonymous codon)。 密码子的摆动性(wobble) :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，但反密码与密码间不严格遵守 常见的碱基配对规律，称为摆动配对。 64组密码子中，AUG既是的密码，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。
10
（一）mRNA是蛋白质合成的模板
mRNA(messenger RNA)是蛋白质生物合成过程中直接指 令氨基酸掺入的模板，是遗传信息的载体。
遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子(cistron)。
原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生 成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子 (polycistron) 。
23
三． 蛋白质合成的分子机制（原核生物）
氨基酸的活化 肽链合成的起始 肽链的延长 －“核糖体循环” 肽链合成的终止 蛋白质的加工、修饰
25
(一)、氨基酸的活化
在氨酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)的 催化下进行
氨酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
活性
EF-Ts：促进EF-Tu的再利用
42
Tu TGsTP
Tu GDP
Ts GTP
5'
AUG
3'
2. 成肽
酶 肽键
肽酰基转移酶（大亚基） P位：f-met-（肽酰）的α-COO-
+ A位：氨基酰的α-NH4+
位置
形成肽键 A位：反应在此位上进行
（P位上的f-met退至A位） 生成的二肽在A位上。 P位：无负载tRNA
1.所需的条件 游离的核糖体大小亚基 mRNA 5’端的起始信号 起始fmet-tRNAmet GTP 三种可溶性起始因子 (initiation factors IF)
30
2.N-甲酰甲硫氨酰-tRNAtMet的形成
+H2N-CH-COO-tRNA
CHO-HN-CH-COO-tRNA
CH2
RF2：作用于UGA
RF3：促进释放
结合GTP/GTP酶活性
51
COO-
RF
5'
UAG
3'
多核糖体 一条mRNA链上同时具有许多个核糖 体
（每隔80核苷酸有一个核糖体） 一条mRNA可同时合成多条多肽链
53
(五).翻译后加工
一级结构的修饰: N-端Met(fMet)去
除 二硫键的形成 个别氨基酸的修饰
7
•基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失， 可能导致移码突变(frameshift mutation)。
插入 缺失
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
9
二、蛋白质合成的分子基础
移位(translocation)
所需的条件
70S起始复合物 延长tRNA转运氨基酸
延长因子(elongation factors EF)
GTP
41
1. 进位 氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引，进
入核糖体的受位。又称注册(registration)
参与的延长因子 EF-Tu：协助AA-tRNA进入A位具有GTP酶
息的传递，就好象以一种语言翻译成另一种语言
时的情形相似，所以称以mRNA为模板的蛋白质
合成过程为翻译(translation)。
翻译过程十分复杂，需要mRNA、tRNA、 rRNA和多种蛋白因子参与。在此过程中mRNA 为合成的模板，tRNA为运输氨基酸工具，rRNA 和蛋白质构成核糖体，是合成蛋白质的场所，蛋 白质合成的方向为N—C端。
IF3脱落 50S大亚基结合 GTP GDP+Pi IF2、IF1脱落
70s起始复合物组成
大小亚基 mRNA fmet-tRNAimet （结合于核糖体的P位<肽位>）
34
核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
mRNA在小亚基定位结合
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小亚 基
2
遗 传 信 息 流 动 示 意 图
3
4
一、 遗传密码（genetic code)
1 、概念
遗传密码: DNA（或mRNA）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。
密码子(codon)：mRNA上每3个相邻的核苷酸编码蛋 白质多肽链中的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一 个密码子或三联体密码 (triplet coden)。 。
1.tRNA的结构:
(1) 3’端的氨基酸结合位点 (2) 识别氨酰-tRNA合成酶位点 (3) 核糖体识别位点 (4) 反密码子
16
2.反密码子与密码子的”摆动配对”
18
密码 5’ 反密码 3’
1
2
3
G C UCA
3’ mRNA
CG I
5’ tRNA
3
2
1
自由度的大 小由tRNA 反密码子第 一位碱基的 种类决定
进位：1个GTP
移位：1个GTP
50
(四). 肽链合成的终止和释放
终止密码的辨认
UAA、UAG、UGA
肽链从肽酰-tRNA水 GTP GDP+Pi
解出
mRNA从核糖体中 IF3结合30小亚基
分离及大小亚基的拆
开
终止因子(release factors)的参与
RF1：作用于UAA、 UAG
56
带有信号肽的分泌性蛋白的加工、分泌的过程
胞浆
带有信号肽的分泌蛋白
粗面内质网 信号肽颗粒识别、结合
高尔基体
通道识别
信号肽酶切除信号肽
肽链合并 进一步加工
分泌出胞外
57
SRP:信号识别体 信号肽的识别过程
➢胰岛素的加工过程
●多蛋白的加工
一条合成后的 多肽链经加工 产生多种不同 活性的蛋白质/ 多肽
13
SD序列
起始密码
14
真核细胞mRNA的结构特点
m7G-5´ppp-N-3 ´ p
顺反子
5´ “帽子”
Poly(A)尾巴的功能 ① 是mRNA由细胞核进入细胞质
所必需的形式 ② 它大大提高了mRNA在细胞质
中的稳定性
PolyA 3´
帽子结构功能
① 使mRNA免遭核酸酶的破坏 ② 使mRNA能与核糖体小亚基结合并开始
高级结构的修饰: 亚基的聚合
HbA亚单位聚合
结合蛋白质的合成 糖蛋白的合成
辅基连接
辅基(辅酶)与肽链的结合
tRNA的反密码子与mRNA分子上的密码子摆动配对
19
3、”第二套遗传密码”
贮存在mRNA的遗传密码称为第一套遗传密码 氨酰-tRNA合成酶只催化一种氨基酸和其相对应
的一种和几种tRNA结合. 原核细胞内至少有32种tRNA tRNA分子上某些碱基能决定其携带氨基酸的专
一性. 氨酰-tRNA合成酶和tRNA之间的相互作用和
真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子(single cistron) 。
11
原核细胞mRNA的结构特点
SD区
顺反子
5´
AGGAGGU
顺反子
顺反子
3´
先导区
插入顺序
插入顺序
末端顺序
① 半衰期短 ② 许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在 ③ AUG作为起始密码；AUG上游7～12个核苷酸处有一被称为SD序列
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3. 移位 在A位的二肽链连同mRNA从A位进入P 位
酶
移位因子----EFG
位置 方向
结果
有GTP酶活性
协助核糖体沿mRNA前移,游离tRNA释放
P位：肽-tRNA-mRNA
A位：空留,下一个氨酰-tRNA进入
mRNA：
从5’ 3’ 移动
1个带有肽链的tRNA：从A位 B位
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
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(二). tRNA（transfer ribonucleic asid）
tRNA在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个三联体 密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运 送到核糖体上提供运送载体。
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
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第一步反应
氨基酸 ＋ATP-E —→ 氨酰-AMP-E ＋ PPi
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第二步反应
氨酰-AMP-E ＋
tRNA
↓
氨酰-tRNA ＋
AMP ＋ E
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tRNA与酶 结合的模型
tRNA
ATP
氨基酰-tRNA合成酶
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(二)、肽链合成的起始－７０Ｓ复合物的形成
➢ 羟化作用:羟脯氨酸 羟赖氨酸
➢ 酶活性中心的磷酸化
➢ 分泌性蛋白
蛋白质前体中不必要
肽段的切除
➢ 一条合成后的多肽链经加工产
多蛋白的加工
生多种不同活性的蛋白质/多肽
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●分泌性蛋白的加工
➢ 分泌性蛋白合成时带有“蛋白质前体在合成结束后仍需切除其 他肽段 例如：胰岛素的加工
5
遗 传 密 码 表
2. 遗传密码的基本特点
密码子是近于完全通用(universal)的。 密码间无标点符号且相邻密码子互不重叠。 密码的简并性(degeneracy) ：由一种以上密码子编码同一个 氨基酸的现
象称为简并，对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子(Synonymous codon)。 密码子的摆动性(wobble) :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，但反密码与密码间不严格遵守 常见的碱基配对规律，称为摆动配对。 64组密码子中，AUG既是的密码，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。