生物化学：蛋白质的生物合成

UGG—Trp的密码 59个: 同义、简并、三中读二
3个: UAG、UAA、UGA —终止密码
不代表任何氨基酸
4.摆动性
5′ 1 2 3 3 2 1 3′ mRNA
5’
氨基酰-tRNA 3’aa
tRNA的反密码子与mRNA的密码子互补结合时， 不严格遵守常见的碱基配对规律。
密码子与反密码子的摆动配对 密码子第3碱 基 反密码子第1 碱基 A、 C、 U I A、 G U C 、 G、 U C U G
C
A
G
3. 简并性(degeneracy) 1个AA具有2种以上的密码子的现象
除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码 子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至6 个三联体为其编码。
简并性(degeneracy)
64个密码子:
AUG 61个: 起始密码(initiation codon) 原核甲酰蛋氨酸 真核蛋氨酸
蛋白质的生物合成
Protein Biosynthesis Translation
翻译
即蛋白质的生物合成，就是将mRNA中由 4 种核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传 密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中
20种氨基酸的排列顺序 。
第一节 参与蛋白质生物合成的物质
一、蛋白质生物合成的原料
模板mRNA
U
苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸
亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸
丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸
脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸
酪氨酸 酪氨酸 ——终止密码 ——终止密码
组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸
半胱氨酸 半胱氨酸 ——终止密码 色氨酸
精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸
U C A G
U C A G U C A G U C A G
5. 通用性(universal)
• 适用于整个生物界。 • 但在线粒体、叶绿体中例外
线粒体起始密码子：AUG、AUA、AUU, AUA译为Met，UGA被译为Trp，终止密码子AGA、AGG。
(二)、tRNA是转运氨基酸的工具
aa的活化：
aa
tRNA
ATP
AMP
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酰-tRNA
5′
读码方向
3′
N
肽链延伸方向
C
2. 连续性(commaless)
编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码从5’
3’连续阅读，密码间既无间断也无交叉。
5’…….A U G G C A G U A C A U …… U A A 3’
Met Ala Val His
终止密码
遗传密码表
第一个 核苷酸 第二个核苷酸 U C A G 第三个 核苷酸
mRNA在小亚基定位结合
5' IF-3
AUG
3' IF-1
起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结 合到小亚基
• 开放读码框架（open reading frame，ORF）
指从起始密码子到终止密码子的一段核苷酸序列， 能够编码一条完整的多肽链，其间不存在使翻译中
断的终止密码子。
遗传密码特点
1. 方向性(directional)
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。
20种α-氨基酸
原料
运载体tRNA Pr.合成酶系 核蛋白体
蛋白因子（IF、EF、RF、RR） 无机离子、ATP、GTP
Protein
二、三种RNA在翻译中所起的作用
(一)、mRNA是翻译的直接模板
mRNA
5' AUG

3'
遗传密码（密码子，codon）
mRNA分子5至3方向，由AUG开始，每3个核 苷酸为一组，代表肽链合成的起始、氨基酸序列或 合成终止信号，称为三联体密码(triplet coden)。
一种aa可以和2-6种tRNA特异性结合
tRNA分子3′末端的CCA序列是氨基酸结合部 位。每一种特异的tRNA只能转载特异的氨基 酸。
(三)、(rRNA+pr.)组成核糖体是肽链合成场所
核糖体组成 原核 70S 真核 80S
30S 50S
40S
rRNA
16S
Pr.
21
5S、23S 18S
5S、5.8S、28S
二、原核生物蛋白质合成 （一）肽链合成起始
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
(translational initiation complex) 。
1. 核蛋白体大小亚基分离
IF-3
IF-1
起 始 因 子 IF 1 、 IF 3 协 助使大小亚 基分离， 70s核糖体 →30s小亚 基+50s大亚 基
1、 氨基酰-tRNA合成酶
氨基酰-tRNA合成酶(aminocyl-tRNA synthetase)催化tRNA的3′-末端CCA-OH与氨 基酸羧基形成酯键，生成：氨基酰-tRNA。
氨基酰-tRNA合成酶对底物AA和tRNA都有高度
特异性。
氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性。
2.转肽酶（肽酰转移酶）是核酶 将P位上的肽酰基转移给A位上的氨基酰 tRNA，形成肽键； 原核生物中，是大亚基23S rRNA的成分； 真核生物中，是大亚基28S rRNA的成分。 3.转位酶 转位酶活性存在于延长因子EF-G,使核蛋 白体向mRNA的3’端移动相当于一个密 码子的距离，使下一个密码子定位于A位
34 33
50
60S
核蛋白体上的功能部位
mRNA 5′
E位
小亚基 P位 A位 3′
P位/
肽位(peptidyl site) / 给位（donor site）
A位/氨基酰位(aminoacyl
site) /受位（acceptor site）
E位
大亚基
位
卸载tRNA的排出
ห้องสมุดไป่ตู้
（真核无E位）
三、 蛋白质合成酶系
四、其他因子
1、其他蛋白质因子 起始因子IF(eIF)、延长因子EF、终止因子RF(eRF) 2、无机离子，Mg 2+、K+ 3、供能物质，如ATP,GTP
第二节
蛋白质的生物合成过程
起始、延长、终止
翻译后加工修饰
一、氨基酸的活化与转运
氨基酰-tRNA合成酶
ATP
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA AMP＋PPi