第四章 蛋白质的生物合成概论
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此实验表明密码子是三联体。
∨
缺少一个碱基
X 增加一个碱 基
体外翻译研究密码子
以均聚物为模板指导多肽的合成
1961年，美国科学家M.W.Nirenberg等人,在大肠杆菌的 无细胞体系中外加poly(U)模板、20种标记的氨基酸，经 保温后得到了多聚phe-phe-phe，于是推测UUU编码 phe。利用同样的方法得到CCC编码pro，GGG编码gly， AAA编码lys。 mRNA 多肽
-------核糖体结合技术
三核苷酸取代mRNA的实验
Fra Baidu bibliotek1964 年 Nirenberg 发现，用人工合成的三核
苷酸取代mRNA，在没有GTP时，不能合成蛋白 质，但三核苷酸却能与其对应的氨酰 tRNA 一起 结合在核糖体上。将此反应混合物通过硝酸纤维 素膜过滤，核糖体和三核苷酸以及特异结合的氨
酰 tRNA 形成的复合物能留在膜上。用此方法，
含有的密码子
AGA，GAG UGU，GUG AAG, AGA, GAA
合成的多肽
(Arg-Glu)n (Cys-Val)n (Lys)n, (Arg)n, (Glu)n
(UUG)n (GAU)n
UUG, UGU, GUU GAU, AUG, UGA
(Leu)n, (Cys)n, (Val)n (Asp)n, (Met)n,
4 20 (×)
3′
mRNA
5′
AUCGACCUGAGC
42=16 20 (×)
3′
mRNA
5′
AUCGACCUGAGC
43=64 20 (√)
3′
mRNA
多肽
5‘
N
UUUUUUUUUUUU
3‘
C
Phe-Phe-Phe-Phe
推测的密码子格式
推测的密码子格式
Crick的实验（P109）
1961年Crick及其同事提供了确切的证据，证 明三联体密码子学说是正确的。他们研究了 T4 噬 菌体 γⅡ位点 A 和 B 两个顺反子变异的影响，这两
脯氨酸
精氨酸
（2）简并性：几种密码子编码一种氨基酸的现 象称为密码子的简并性。如GGN（GGA、GGU、 GGG、GGC）都编码Gly，那么这4种密码子就 称为Gly的简并密码。
• 只有Met和Trp没有简并密码。 • 一般情况下密码子的简并性只涉及第三位碱
基。 同义密码：编码同一种氨基酸的密码子。
AAG AAG AAG AAG AAG AAG AAG A AGA AGA AGA AGA AGA AG AA GAA GAA GAA GAA GAA GAA GAA GAA G (Lys)n (Arg)n (Glu)n
重复序列共聚核苷酸指导下 多聚氨基酸的合成
多聚核苷酸
(AG)n (UG)n (AAG)n
DNA
细胞核 细胞核
转录
RNA前体
加工
成熟mRNA
运输
mRNA
翻译
蛋白质
细胞质
一、遗传密码：
遗传密码：DNA 或 mRNA中的核苷酸 序列与蛋白质中氨基酸序列的对应关 系。 密码子：由三个相邻的碱基编码一种氨 基酸的核苷酸三联体。
密码子的破译
三联体密码（triplet code)
mRNA
5′
AUCGACCUGAGC
5‘ N
UUUUUUUUUUUU
3‘ C
Phe-Phe-Phe-Phe
用于蛋白质生物合成研究的体外翻译系统主要有： 细菌（大肠杆菌）无细胞系统、动物无核细胞系 统、网织红细胞裂解系统和麦胚系统等。只要加 入外源mRNA模板，则可进行体外翻译。
以特定的共聚物为模板指导多肽的合成
（1）以多聚二核苷酸作模板可合成由2个氨基 酸组成的多肽 ,如以Poly UG 为模板，合成产物 为Poly Lys-Val。 UGU GUG UGU GUG UGU UGU GUG UGU （2）以多聚三核苷酸作为模板，可得三种氨 基酸组成的多肽。
第四章
蛋白质的生物合成
• 蛋白质的生物合成过程，就是将
DNA 传递给 mRNA 的遗传信息，再 转变成蛋白质中氨基酸排列顺序的 过程，这一过程被称为翻译
(translation)。
蛋白质生物合成体系
• 1、mRNA • 2、核糖体 • 3、tRNA • 4、起始因子、延长因子和终止因子 • 5、氨基酰-tRNA 合成酶
个基因与噬菌体能否感染大肠杆菌 K 株有关。实
验结果见后：
Crick等的实验结果表明三联体密码是非重叠 的，而且连续编码无标点符号隔开。
Crick等的实验结果
CAT CAT CAT CAT CAT CAT 正常
-1 CAT CA C ATC ATC ATC ATC 缺陷 -1+1 CAT CA C AXT CAT CAT CAT 正常 +3 CAX TXC ATX CAT CAT CAT 正常
可以直接测定三核苷酸与氨基酸的对应关系。
三 核 苷 的酸 实取 验代
mRNA
遗传密码表
第一位碱基 （5’端） U 第二位碱基（中间） U C Ser Ser Ser Ser Pro Pro Pro Pro Thr Thr Thr Thr Ala Ala Ala Ala A Tyr Tyr 终止 终止 His His Gln Gln Asn Asn Lys Lys Asp Asp Glu Glu G Cys Cys 终止 Trp Arg Arg Arg Arg Ser Ser Arg Arg Gly Gly Gly Gly 第三位碱基 （3’端） U C A G U C A G U C A G U C A G
•目前只发现线粒体和叶绿体内有列外情况， 这也是转基因的前提。但要注意的是不同生物
往往偏爱某一种密码子。
akesu583d TGTCCAACAAGGACCCGCGCCTGAACGAGGGAGTTGTCCTGGATGAGGTC
3d_18-6_pPIC9 TGTCCAACAAGGACCCACGACTGAACGAGGGAGTTGTCCTGGATGAGGTC
C
A
G
Phe Phe Leu Leu Leu Leu Leu Leu Ile Ile Ile Met Val Val Val Val
遗传密码的特点：
（1）通用性
（2）简并性
（3）读码的连续性
（4）有起始密码 和终止密码
（5）方向性
（6）变偶性（摆动性）
遗传密码的特点： （1）通用性：动植物微生物都可使用
★简并性的生物学意义？
• 可以降低由于遗传密码突变造成的灾难性后果
此实验表明密码子是三联体。
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缺少一个碱基
X 增加一个碱 基
体外翻译研究密码子
以均聚物为模板指导多肽的合成
1961年，美国科学家M.W.Nirenberg等人,在大肠杆菌的 无细胞体系中外加poly(U)模板、20种标记的氨基酸，经 保温后得到了多聚phe-phe-phe，于是推测UUU编码 phe。利用同样的方法得到CCC编码pro，GGG编码gly， AAA编码lys。 mRNA 多肽
-------核糖体结合技术
三核苷酸取代mRNA的实验
Fra Baidu bibliotek1964 年 Nirenberg 发现，用人工合成的三核
苷酸取代mRNA，在没有GTP时，不能合成蛋白 质，但三核苷酸却能与其对应的氨酰 tRNA 一起 结合在核糖体上。将此反应混合物通过硝酸纤维 素膜过滤，核糖体和三核苷酸以及特异结合的氨
酰 tRNA 形成的复合物能留在膜上。用此方法，
含有的密码子
AGA，GAG UGU，GUG AAG, AGA, GAA
合成的多肽
(Arg-Glu)n (Cys-Val)n (Lys)n, (Arg)n, (Glu)n
(UUG)n (GAU)n
UUG, UGU, GUU GAU, AUG, UGA
(Leu)n, (Cys)n, (Val)n (Asp)n, (Met)n,
4 20 (×)
3′
mRNA
5′
AUCGACCUGAGC
42=16 20 (×)
3′
mRNA
5′
AUCGACCUGAGC
43=64 20 (√)
3′
mRNA
多肽
5‘
N
UUUUUUUUUUUU
3‘
C
Phe-Phe-Phe-Phe
推测的密码子格式
推测的密码子格式
Crick的实验（P109）
1961年Crick及其同事提供了确切的证据，证 明三联体密码子学说是正确的。他们研究了 T4 噬 菌体 γⅡ位点 A 和 B 两个顺反子变异的影响，这两
脯氨酸
精氨酸
（2）简并性：几种密码子编码一种氨基酸的现 象称为密码子的简并性。如GGN（GGA、GGU、 GGG、GGC）都编码Gly，那么这4种密码子就 称为Gly的简并密码。
• 只有Met和Trp没有简并密码。 • 一般情况下密码子的简并性只涉及第三位碱
基。 同义密码：编码同一种氨基酸的密码子。
AAG AAG AAG AAG AAG AAG AAG A AGA AGA AGA AGA AGA AG AA GAA GAA GAA GAA GAA GAA GAA GAA G (Lys)n (Arg)n (Glu)n
重复序列共聚核苷酸指导下 多聚氨基酸的合成
多聚核苷酸
(AG)n (UG)n (AAG)n
DNA
细胞核 细胞核
转录
RNA前体
加工
成熟mRNA
运输
mRNA
翻译
蛋白质
细胞质
一、遗传密码：
遗传密码：DNA 或 mRNA中的核苷酸 序列与蛋白质中氨基酸序列的对应关 系。 密码子：由三个相邻的碱基编码一种氨 基酸的核苷酸三联体。
密码子的破译
三联体密码（triplet code)
mRNA
5′
AUCGACCUGAGC
5‘ N
UUUUUUUUUUUU
3‘ C
Phe-Phe-Phe-Phe
用于蛋白质生物合成研究的体外翻译系统主要有： 细菌（大肠杆菌）无细胞系统、动物无核细胞系 统、网织红细胞裂解系统和麦胚系统等。只要加 入外源mRNA模板，则可进行体外翻译。
以特定的共聚物为模板指导多肽的合成
（1）以多聚二核苷酸作模板可合成由2个氨基 酸组成的多肽 ,如以Poly UG 为模板，合成产物 为Poly Lys-Val。 UGU GUG UGU GUG UGU UGU GUG UGU （2）以多聚三核苷酸作为模板，可得三种氨 基酸组成的多肽。
第四章
蛋白质的生物合成
• 蛋白质的生物合成过程，就是将
DNA 传递给 mRNA 的遗传信息，再 转变成蛋白质中氨基酸排列顺序的 过程，这一过程被称为翻译
(translation)。
蛋白质生物合成体系
• 1、mRNA • 2、核糖体 • 3、tRNA • 4、起始因子、延长因子和终止因子 • 5、氨基酰-tRNA 合成酶
个基因与噬菌体能否感染大肠杆菌 K 株有关。实
验结果见后：
Crick等的实验结果表明三联体密码是非重叠 的，而且连续编码无标点符号隔开。
Crick等的实验结果
CAT CAT CAT CAT CAT CAT 正常
-1 CAT CA C ATC ATC ATC ATC 缺陷 -1+1 CAT CA C AXT CAT CAT CAT 正常 +3 CAX TXC ATX CAT CAT CAT 正常
可以直接测定三核苷酸与氨基酸的对应关系。
三 核 苷 的酸 实取 验代
mRNA
遗传密码表
第一位碱基 （5’端） U 第二位碱基（中间） U C Ser Ser Ser Ser Pro Pro Pro Pro Thr Thr Thr Thr Ala Ala Ala Ala A Tyr Tyr 终止 终止 His His Gln Gln Asn Asn Lys Lys Asp Asp Glu Glu G Cys Cys 终止 Trp Arg Arg Arg Arg Ser Ser Arg Arg Gly Gly Gly Gly 第三位碱基 （3’端） U C A G U C A G U C A G U C A G
•目前只发现线粒体和叶绿体内有列外情况， 这也是转基因的前提。但要注意的是不同生物
往往偏爱某一种密码子。
akesu583d TGTCCAACAAGGACCCGCGCCTGAACGAGGGAGTTGTCCTGGATGAGGTC
3d_18-6_pPIC9 TGTCCAACAAGGACCCACGACTGAACGAGGGAGTTGTCCTGGATGAGGTC
C
A
G
Phe Phe Leu Leu Leu Leu Leu Leu Ile Ile Ile Met Val Val Val Val
遗传密码的特点：
（1）通用性
（2）简并性
（3）读码的连续性
（4）有起始密码 和终止密码
（5）方向性
（6）变偶性（摆动性）
遗传密码的特点： （1）通用性：动植物微生物都可使用
★简并性的生物学意义？
• 可以降低由于遗传密码突变造成的灾难性后果