第十五章蛋白质的生物合成
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第十五章蛋白质的生物合成
•遗传密码的特点 •⒈遗传密码的通用性
•所有生物的遗传密码都是通用
•的⒉遗传密码的方向性 •mRNA的阅读方向是5‘→3’。 •⒊遗传密码的连续性
•密码之间无间隔。
•mRNA 5′-A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C……3 ′
•P•1•终A 止机′
第十五章蛋白质的生物合成
•优点：提高mRNA的利用率
•
加快蛋白质的合成速度
• •
翻
翻
•5
译
译
'
起
终
始
止
•图15-8 多核蛋白体循环
第十五章蛋白质的生物合成
第三节 翻译后的加工
n 一、一级结构的修饰 n (一)N-末端的修饰 n （二）个别氨基酸的修饰 n （三）水解剪裁修饰 n 二、高级结构的修饰 n （一）辅基的连接 n （二）亚基的聚合
第十五章蛋白质的生物合成
三、核糖体是合成蛋白质的场所
第十五章蛋白质的生物合成
•1. 组成与结构 •大肠杆菌核糖 体
•真核细胞核糖 体
•16SrRNA •21种蛋白质
•23SrRNA
•5SrRNA
• 34种蛋白 质
•18SrRNA •~33种蛋白质
•28SrRNA •5SrRNA •5.8SrRNA •49种蛋白质
•进位 •转肽 •移位
•5′
•U•C•C •A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•P •A
•U•A•A
•3′
•5′
•延长机
•U•A•C
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•P •A
第十五章蛋白质的生物合成
•三、 终止阶段
•肽基转 移酶位点
•氨酰基位点
•（A位）
•U•A•C
•氨酰基-tRNA
•大亚
基
•小亚 基
第十五章蛋白质的生物合成
•肽 链
•肽酰-tRNA
•E
•P •A
•氨酰-tRNA
•核糖体的 功能：蛋 白质合成 的场所
•mRNA
•核糖体合成蛋白质的状态
第十五章蛋白质的生物合成
•小亚基有mRNA结合位点。在原核生物中，mRNA上游
段。
第十五章蛋白质的生物合成
一、起始阶段
•⒈三元复合物的形成
•fMet-mRNA·IF2·GTP •三元复合物
•IF2准备结合GTP进行下 一循环
•70S核蛋白体 •E：空位 •P：肽酰位 •A：氨基酰位
•50S大亚基脱离 •30S小亚基 • SD序列 •起•始起密始码密子码子
•30S前起始复合物
•U•A•C•A•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•P •A
•GT P •GDP+ Pi
•G
•移位因 子
•U•A•A
•3′
•U•A•C•A•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•G
•P •A
第十五章蛋白质的生物合成
•U•A•A
•3′
第十五章蛋白质的生物合成
•（2）转肽
•U•A•C•A•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•P •A
•肽基转移酶(peptidyl transferase)
•U•A•C•A•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
• 肽 N —蛋———精——丝——组——亮——精——苏——甘——…… C
•mRNA 5 ′ -A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C……3 ′
• 肽 N —蛋———精——丝———苏——酪——谷——谷酰—缬——……C
•⒋遗传密码的简并性 •一个氨基酸有一个以上密码子的现第十象五章蛋白质的生物合成
•RF
酶催化性
质由转肽
变为水解
•RF
•U•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•P •A
•RF功能：终止蛋白质合成，使肽基转移酶 的转移活性改变为水解活性，合成复合体解 聚
•RF种类：RF1：识别UAA、UAG RF2：识别UAA、UGA
•
•U•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•P •A
•16SRNA 3′ HO-A-U-U-C-C-U-C-C-A-C-U-A…… 3′ •P位
•mRNA 5′ ……C-C-U-A-G-G-A-G-G-U-U-U-G-A-C-C-U-A-U-G-…… 3′ •SD序 列
离起始密码子8～13个碱基部位有一段富含嘌呤的序列，
长度为4～9个碱基，为S•起D序始列准。确小性亚的基保中证的16SrRNA的
3列‘-互末补端结则合有.一fM段et富-tR含N嘧A•则啶辨的认序SD起列序始，列密可与码以1子与6SAmrURRNGN并AA的3与'-S之端D结序碱基配
合。
• 起始密码与反密码的碱基配对
第十五章蛋白质的生物合成
第二节 蛋白质生物合成的过程
一、起始阶段 二、肽链延长阶段
三、终止阶段
•蛋白质的生物合成过程即是mRNA的翻译过
程。从起始密码子开始进行阅读，由5'→3'方
向每个三联体密码代表一种氨基酸，直至终止
密码子，翻译出来的肽链是由N-末端向C-末端
延长。整个过程分为起始、延长和终止三个阶
第十五章蛋白质的生物合成
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/28
第十五章蛋白质的生物合成
•U•A•A
•3′
•P •A
第十五章蛋白质的生物合成
• 注意！
•
•
转移方向：P位的肽 酰基（氨酰基）转移 到A位 肽链合成方向：N端 →C端
•U•A•C•A•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•P •A
第十五章蛋白质的生物合成
•（3）移 位
mRNA 5′-
碱基
U
苯丙
U
苯丙 亮
亮
亮
C
亮 亮
亮
异亮
A
异亮 异亮
甲硫（起始）
缬
G
缬 缬
缬
•遗传密码表
中间碱基
C
A
丝
酪
丝
酪
丝
终止
丝
终止
脯
组
脯
组
脯
谷氨酰胺
脯
谷氨酰胺
苏
天冬酰胺
苏
天冬酰胺
苏
赖
苏
赖
丙
天冬
丙
天冬
丙
谷
丙
谷
G 半胱 半胱 终止
色 精 精 精 精 丝 丝 精 精 甘 甘 甘 甘
mRNA 3′碱基
U C A G
U C A G
U C A G
U C A G
第十五章蛋白质的生物合成
二、tRNA---氨基酸的搬运工具 tRNA分子3'-端均有CCA-OH的共同序列，氨基酸分子 通过酯键与tRNA的3'-CCA-OH结合
•反密码子
•反密码子：位于 tRNA反密码环可与 mRNA 的密码子碱基 配对的三个碱基称为 反密码子
第十五章蛋白质的生物 合成
2020/11/28
第十五章蛋白质的生物合成
•第一节 蛋白质合成体系的重要组分
•第一节 参与蛋白质生物合成的主要物 •一、mRNA-----合成蛋白质质的直接模板
• （一） 结构：非编码序列： mRNA中不指导肽链合成的序列
• 引导序列（ 5′端），拖尾序列（ 3′端）
• 编码序列（中间）： mRNA中直接指导肽链合成的序列。
•原核细
胞mRNA
•5′
•3′
•真核细胞 mRNA
•引导序列
•5′ •帽子
•编码序列
•拖尾序列
•尾巴 •3′
•真核细胞mRNA 特点：5′端有帽子结构，3′端有尾巴。
第十五章蛋白质的生物合成
•密码子---在编码区，每3个相邻的碱基组成一个 密码子(codon)，称为三联体，代表一种氨基酸， mRNA分子中的4种碱基一共可以组成64个密码子 •起始密码子 AUG(甲硫氨酸) •终止密码子 UAA、UAG和UGA •代表氨基酸的密码子有61个。
•延 长
1
•进位、转肽、移位
•U•C•C
•5 ′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•…
•P •A …
•U•A•A
•3
′
•终 止
•U•A•C
•蛋 白 质 合 成 机 理
•5 ′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•… …
•R
•U•A•C•UF•A•A
•3
RF3：激活RF1、RF2的活性
第十五章蛋白质的生物合成
•蛋 白 质 合 成 过程
•起 始
•U•A•C
•5
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•…
•U•A•A
•3
′
•P •A•5′
…
′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•RF
第十五章蛋白质的生物合成
•密码子与反密码子的走向是相反的，而且密码
子与反密码子的结合有一定的摆动性，
•
Fra Baidu bibliotek
•
A
•IC
•
U
• •摆动配对
第十五章蛋白质的生物合成
•反 密 码 子 第1位碱基
•A
•C
•G
•U
•I
•密码子第3 位碱基
•U
•G
•C,U
•A,G
•A,C,U
第十五章蛋白质的生物合成
•氨基酰-tRNA合成酶具有绝对专一性，每种氨基酸 都只有一种氨基酰-tRNA合成酶，生成特定的氨基酰 -tRNA(aa-tRNA)，从而保证密码子、反密码子和氨 基酸之间能够对号入座
•终止的标志：终止密码出现在A位 •原因：没有识别终止密码的tRNA
•U•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•P •A
• 反应：释放因子(release factor ,RF)（终止因子） 识别终止密码并进入A位
第十五章蛋白质的生物合成
•肽基转移
• （1）进位 正确的氨酰-tRNA进入A位的
过程
•
EF-Tu、EF-Ts两个因子和GTP参与
•GT
•GT
P
P
•T s
•T
u
•T
•T
u
s
•GT
•A•A•C
P
•Tu-Ts 循
环
•T
s
•GD
P
•T •A•A•C u
•P
i
•GD
•T
P
u
•Tu-Ts 循 第十五•A章•A蛋•C白质的生物合成
•5′ •5′
•GT P
•T •A•A•C u
•U•A•C •A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•P •A
•U•A•A
•3′
•密码与反密码 的准确配对，保 证了肽链氨基酸 顺序的正确性
•U•A•C•A•A•C •A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•G•A•U•G•……
•P •A
•50S大亚基 •70S起始复合物
•图15-4 70S起始复合物
第十五章蛋白质的生物合成
二、肽链延长阶段
•1.进位
n 进位 n 成肽 n 移位
•反密码子
•氨基酰-tRNA
•密码子 •2.成肽
•fMet Val G•AlyUAGspGUSeUr GPhGeCAGrgAULyAs GSUtopUUC CGA AAA UGA •肽键
•mRNA
•3.转位
•fMet Val G•lAyUAGspGUSeUr GPhGeCAGrgAULyAs GSUtopUUC CGA AAA UGA
•fMet Val G•AlyUAGsGp USUer GPGheCAGrAgULyAsGSUtoUp UC CGA AAA UGA
•图15-5 肽第链十延五长 章蛋白质的生物合成
•70S
•80 第十五章蛋白质的S生物合成
•2. 功能位点
•大 亚 基 上 有 两 个 位 点 ， 分 别 是 肽 酰 -tRNA 和 氨 基 酰 tRNA结合的部位，因此又叫做肽酰位和氨基酰位，简 称P位和A位，或叫做供位和受位。
•A•A•C
•肽酰基-tRNA
•肽酰基位 点
•（P位）
•mRNA 结合位点
•遗传密码的特点 •⒈遗传密码的通用性
•所有生物的遗传密码都是通用
•的⒉遗传密码的方向性 •mRNA的阅读方向是5‘→3’。 •⒊遗传密码的连续性
•密码之间无间隔。
•mRNA 5′-A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C……3 ′
•P•1•终A 止机′
第十五章蛋白质的生物合成
•优点：提高mRNA的利用率
•
加快蛋白质的合成速度
• •
翻
翻
•5
译
译
'
起
终
始
止
•图15-8 多核蛋白体循环
第十五章蛋白质的生物合成
第三节 翻译后的加工
n 一、一级结构的修饰 n (一)N-末端的修饰 n （二）个别氨基酸的修饰 n （三）水解剪裁修饰 n 二、高级结构的修饰 n （一）辅基的连接 n （二）亚基的聚合
第十五章蛋白质的生物合成
三、核糖体是合成蛋白质的场所
第十五章蛋白质的生物合成
•1. 组成与结构 •大肠杆菌核糖 体
•真核细胞核糖 体
•16SrRNA •21种蛋白质
•23SrRNA
•5SrRNA
• 34种蛋白 质
•18SrRNA •~33种蛋白质
•28SrRNA •5SrRNA •5.8SrRNA •49种蛋白质
•进位 •转肽 •移位
•5′
•U•C•C •A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•P •A
•U•A•A
•3′
•5′
•延长机
•U•A•C
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•P •A
第十五章蛋白质的生物合成
•三、 终止阶段
•肽基转 移酶位点
•氨酰基位点
•（A位）
•U•A•C
•氨酰基-tRNA
•大亚
基
•小亚 基
第十五章蛋白质的生物合成
•肽 链
•肽酰-tRNA
•E
•P •A
•氨酰-tRNA
•核糖体的 功能：蛋 白质合成 的场所
•mRNA
•核糖体合成蛋白质的状态
第十五章蛋白质的生物合成
•小亚基有mRNA结合位点。在原核生物中，mRNA上游
段。
第十五章蛋白质的生物合成
一、起始阶段
•⒈三元复合物的形成
•fMet-mRNA·IF2·GTP •三元复合物
•IF2准备结合GTP进行下 一循环
•70S核蛋白体 •E：空位 •P：肽酰位 •A：氨基酰位
•50S大亚基脱离 •30S小亚基 • SD序列 •起•始起密始码密子码子
•30S前起始复合物
•U•A•C•A•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•P •A
•GT P •GDP+ Pi
•G
•移位因 子
•U•A•A
•3′
•U•A•C•A•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•G
•P •A
第十五章蛋白质的生物合成
•U•A•A
•3′
第十五章蛋白质的生物合成
•（2）转肽
•U•A•C•A•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•P •A
•肽基转移酶(peptidyl transferase)
•U•A•C•A•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
• 肽 N —蛋———精——丝——组——亮——精——苏——甘——…… C
•mRNA 5 ′ -A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C……3 ′
• 肽 N —蛋———精——丝———苏——酪——谷——谷酰—缬——……C
•⒋遗传密码的简并性 •一个氨基酸有一个以上密码子的现第十象五章蛋白质的生物合成
•RF
酶催化性
质由转肽
变为水解
•RF
•U•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•P •A
•RF功能：终止蛋白质合成，使肽基转移酶 的转移活性改变为水解活性，合成复合体解 聚
•RF种类：RF1：识别UAA、UAG RF2：识别UAA、UGA
•
•U•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•P •A
•16SRNA 3′ HO-A-U-U-C-C-U-C-C-A-C-U-A…… 3′ •P位
•mRNA 5′ ……C-C-U-A-G-G-A-G-G-U-U-U-G-A-C-C-U-A-U-G-…… 3′ •SD序 列
离起始密码子8～13个碱基部位有一段富含嘌呤的序列，
长度为4～9个碱基，为S•起D序始列准。确小性亚的基保中证的16SrRNA的
3列‘-互末补端结则合有.一fM段et富-tR含N嘧A•则啶辨的认序SD起列序始，列密可与码以1子与6SAmrURRNGN并AA的3与'-S之端D结序碱基配
合。
• 起始密码与反密码的碱基配对
第十五章蛋白质的生物合成
第二节 蛋白质生物合成的过程
一、起始阶段 二、肽链延长阶段
三、终止阶段
•蛋白质的生物合成过程即是mRNA的翻译过
程。从起始密码子开始进行阅读，由5'→3'方
向每个三联体密码代表一种氨基酸，直至终止
密码子，翻译出来的肽链是由N-末端向C-末端
延长。整个过程分为起始、延长和终止三个阶
第十五章蛋白质的生物合成
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
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第十五章蛋白质的生物合成
•U•A•A
•3′
•P •A
第十五章蛋白质的生物合成
• 注意！
•
•
转移方向：P位的肽 酰基（氨酰基）转移 到A位 肽链合成方向：N端 →C端
•U•A•C•A•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•P •A
第十五章蛋白质的生物合成
•（3）移 位
mRNA 5′-
碱基
U
苯丙
U
苯丙 亮
亮
亮
C
亮 亮
亮
异亮
A
异亮 异亮
甲硫（起始）
缬
G
缬 缬
缬
•遗传密码表
中间碱基
C
A
丝
酪
丝
酪
丝
终止
丝
终止
脯
组
脯
组
脯
谷氨酰胺
脯
谷氨酰胺
苏
天冬酰胺
苏
天冬酰胺
苏
赖
苏
赖
丙
天冬
丙
天冬
丙
谷
丙
谷
G 半胱 半胱 终止
色 精 精 精 精 丝 丝 精 精 甘 甘 甘 甘
mRNA 3′碱基
U C A G
U C A G
U C A G
U C A G
第十五章蛋白质的生物合成
二、tRNA---氨基酸的搬运工具 tRNA分子3'-端均有CCA-OH的共同序列，氨基酸分子 通过酯键与tRNA的3'-CCA-OH结合
•反密码子
•反密码子：位于 tRNA反密码环可与 mRNA 的密码子碱基 配对的三个碱基称为 反密码子
第十五章蛋白质的生物 合成
2020/11/28
第十五章蛋白质的生物合成
•第一节 蛋白质合成体系的重要组分
•第一节 参与蛋白质生物合成的主要物 •一、mRNA-----合成蛋白质质的直接模板
• （一） 结构：非编码序列： mRNA中不指导肽链合成的序列
• 引导序列（ 5′端），拖尾序列（ 3′端）
• 编码序列（中间）： mRNA中直接指导肽链合成的序列。
•原核细
胞mRNA
•5′
•3′
•真核细胞 mRNA
•引导序列
•5′ •帽子
•编码序列
•拖尾序列
•尾巴 •3′
•真核细胞mRNA 特点：5′端有帽子结构，3′端有尾巴。
第十五章蛋白质的生物合成
•密码子---在编码区，每3个相邻的碱基组成一个 密码子(codon)，称为三联体，代表一种氨基酸， mRNA分子中的4种碱基一共可以组成64个密码子 •起始密码子 AUG(甲硫氨酸) •终止密码子 UAA、UAG和UGA •代表氨基酸的密码子有61个。
•延 长
1
•进位、转肽、移位
•U•C•C
•5 ′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•…
•P •A …
•U•A•A
•3
′
•终 止
•U•A•C
•蛋 白 质 合 成 机 理
•5 ′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•… …
•R
•U•A•C•UF•A•A
•3
RF3：激活RF1、RF2的活性
第十五章蛋白质的生物合成
•蛋 白 质 合 成 过程
•起 始
•U•A•C
•5
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•…
•U•A•A
•3
′
•P •A•5′
…
′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•RF
第十五章蛋白质的生物合成
•密码子与反密码子的走向是相反的，而且密码
子与反密码子的结合有一定的摆动性，
•
Fra Baidu bibliotek
•
A
•IC
•
U
• •摆动配对
第十五章蛋白质的生物合成
•反 密 码 子 第1位碱基
•A
•C
•G
•U
•I
•密码子第3 位碱基
•U
•G
•C,U
•A,G
•A,C,U
第十五章蛋白质的生物合成
•氨基酰-tRNA合成酶具有绝对专一性，每种氨基酸 都只有一种氨基酰-tRNA合成酶，生成特定的氨基酰 -tRNA(aa-tRNA)，从而保证密码子、反密码子和氨 基酸之间能够对号入座
•终止的标志：终止密码出现在A位 •原因：没有识别终止密码的tRNA
•U•A•C
•5′
•A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•U•A•A
•3′
•P •A
• 反应：释放因子(release factor ,RF)（终止因子） 识别终止密码并进入A位
第十五章蛋白质的生物合成
•肽基转移
• （1）进位 正确的氨酰-tRNA进入A位的
过程
•
EF-Tu、EF-Ts两个因子和GTP参与
•GT
•GT
P
P
•T s
•T
u
•T
•T
u
s
•GT
•A•A•C
P
•Tu-Ts 循
环
•T
s
•GD
P
•T •A•A•C u
•P
i
•GD
•T
P
u
•Tu-Ts 循 第十五•A章•A蛋•C白质的生物合成
•5′ •5′
•GT P
•T •A•A•C u
•U•A•C •A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•A•A•C•G•……
•P •A
•U•A•A
•3′
•密码与反密码 的准确配对，保 证了肽链氨基酸 顺序的正确性
•U•A•C•A•A•C •A•U•G•U•U•G•A•G•G•A•U•G•A•U•G•……
•P •A
•50S大亚基 •70S起始复合物
•图15-4 70S起始复合物
第十五章蛋白质的生物合成
二、肽链延长阶段
•1.进位
n 进位 n 成肽 n 移位
•反密码子
•氨基酰-tRNA
•密码子 •2.成肽
•fMet Val G•AlyUAGspGUSeUr GPhGeCAGrgAULyAs GSUtopUUC CGA AAA UGA •肽键
•mRNA
•3.转位
•fMet Val G•lAyUAGspGUSeUr GPhGeCAGrgAULyAs GSUtopUUC CGA AAA UGA
•fMet Val G•AlyUAGsGp USUer GPGheCAGrAgULyAsGSUtoUp UC CGA AAA UGA
•图15-5 肽第链十延五长 章蛋白质的生物合成
•70S
•80 第十五章蛋白质的S生物合成
•2. 功能位点
•大 亚 基 上 有 两 个 位 点 ， 分 别 是 肽 酰 -tRNA 和 氨 基 酰 tRNA结合的部位，因此又叫做肽酰位和氨基酰位，简 称P位和A位，或叫做供位和受位。
•A•A•C
•肽酰基-tRNA
•肽酰基位 点
•（P位）
•mRNA 结合位点