第四章(2)原核生物的翻译过程
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tRNA的作用
运载氨基酸：氨基酸各由其特异的tRNA携带， 一种氨基酸可有几种对应的tRNA，氨基酸结合 在tRNA 3ˊ-CCA的位置，结合需要ATP供能；
充当“适配器”：每种tRNA的反密码子决定了 所携带的氨基酸能准确地在mRNA上对号入座。
tRNA的构象
氨基酸臂
二级结构
反密码环
三级结构
蛋白 质
rpS 21种 rpL 36种
核蛋白体小亚基蛋白rpS
真核生物
核蛋 白体
小亚基
大亚基
80S
40S
60S
18S-rRNA
28S-rRNA 5.8S-rRNA 5S-rRNA
rpS 33种 rpL 49种
核蛋白体 的组成
原核生物核蛋白体结构模式
三、tRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质 生物合成的适配器
摆 动 配 对
32 1
U
123
二、核蛋白体是蛋白质生物合成的场所
核蛋白体的组成
核蛋白体又称核糖体，是由rRNA和多 种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白 颗粒，是蛋白质生物合成的场所。
不同细胞核蛋白体的组成
原核生物
核蛋白 体
小亚基
大亚基
S值 70S
30S
50S
rRNA
16S-rRNA
23S-rRNA 5S-rRNA
4. 通用性(universal)
从简单的病毒到高等的人类，几乎 使用同一套遗传密码，因此，遗传密 码表中的这套“通用密码”基本上适 用于生物界的所有物种，具有通用性。
密码的通用性进一步证明各种生物 进化自同一祖先。
已发现少数例外，如动物细胞的线粒 体、植物细胞的叶绿体。
AUA AGA AGG UGA
Protein Biosynthesis System
➢ 蛋白质生物合成体系
1. 基本原料：20种编码氨基酸 2. 模板：mRNA 3. 适配器：tRNA 4. 装配机：核蛋白体 5. 主要酶和蛋白质因子：氨基酰-tRNA合成酶、
转肽酶、起始因子、延长因子、释放因子等 6. 能源物质：ATP、GTP 7. 无机离子：Mg2+、 K+
3. 简并性(degenerate)
一种氨基酸可具有2个或2个以上的密码 子为其编码。这一特性称为遗传密码的简并 性。
除色氨酸和甲硫氨酸仅有1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。为同一种氨基酸编码的各密码子称 为简并性密码子，也称同义密码子 。
各种氨基酸的密码子数目
通用密码 异亮 精 精 终止
线粒体密码 蛋、起始 终止 终止 色
5. 摆动性(wobble) 反密码子与密码子之间的配对有时并不
严格遵守常见的碱基配对规律，这种现象称 为摆动配对(wobble base pairing)。
tRNA反密码子 第1位碱基
mRNA密码子 第3位碱基
I
U G AC
U, C, A A, G U, C U G
遗传密码
➢密码子（codon） 在mRNA的开放阅读框架区，以每3个相邻的
核苷酸为一组，代表一种氨基酸(或其他信息)，这 种三联体形式的核苷酸序列称为密码子。 ➢起始密码子和终止密码子：
起始密码子(initiation codon)：AUG 终止密码子(termination codon) ：UAA、UAG、UGA
缬
丙
丝
精
缬
脯
苏
天冬
许多真核生物基因转录后有一个对mRNA外显子 加工的过程，可通过特定碱基的插入、缺失或置 换，使mRNA序列中出现移码突变、错义突变或 无义突变，导致mRNA与其DNA模板序列不匹配， 使同一前体mRNA翻译出序列、功能不同的蛋白 质。这种基因表达的调节方式称为mRNA编辑 （mRNA editing）。
第四章 （2）
蛋白质的生物合成 （翻译）
Protein Biosynthesis (Translation)
本章重要知识点
➢ 蛋白质生物合成（翻译）的概念 ➢ mRNA、tRNA、核蛋白体在翻译过程中的作
用，遗传密码的特点 ➢ 氨基酰-tRNA合成酶的作用特点 ➢ 翻译的过程
➢ 蛋白质生物合成的概念
码连续阅读，密码子及密码子的各碱基之间 既无间隔也无交叉。
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
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)。
缬
丙
酪Leabharlann Baidu
甘
定义 蛋白质生物合成(protein biosynthesis)也称
翻译(translation)，是生物细胞以mRNA为模板， 按照mRNA分子中核苷酸的排列顺序所组成的 密码信息合成蛋白质的过程。
生物学意义
（1）维持多种生命活动 （2）适应环境的变化 （3）参与组织的更新和修复
蛋白质生物合成体系 （补充）
➢ 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。
（二）蛋白质因子
➢ 起始因子（initiation factor，IF） ➢ 延长因子（elongation factor，EF） ➢ 释放因子（release factor，RF）
一、mRNA是蛋白质生物合成的直接模板
mRNA的基本结构
Start of genetic message Cap
5
5’-端非翻译区 开放阅读框架
End
Tail
3
3’-端非翻译区
从mRNA 5-端起始密码子AUG到3-端终止密 码子之间的核苷酸序列，称为开放阅读框架 (open reading frame, ORF)。
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。
读码方向
5′
3′
N
C
肽链延伸方向
2. 连续性(non-punctuated) 编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密
四、蛋白质生物合成需要酶类、 蛋白质因子等
（一）重要的酶类
➢ 氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl tRNA synthetase)， 催化氨基酸的活化；
➢ 转肽酶(peptidase)，也称肽酰转移酶，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; 该酶位于核蛋白体大亚基。
运载氨基酸：氨基酸各由其特异的tRNA携带， 一种氨基酸可有几种对应的tRNA，氨基酸结合 在tRNA 3ˊ-CCA的位置，结合需要ATP供能；
充当“适配器”：每种tRNA的反密码子决定了 所携带的氨基酸能准确地在mRNA上对号入座。
tRNA的构象
氨基酸臂
二级结构
反密码环
三级结构
蛋白 质
rpS 21种 rpL 36种
核蛋白体小亚基蛋白rpS
真核生物
核蛋 白体
小亚基
大亚基
80S
40S
60S
18S-rRNA
28S-rRNA 5.8S-rRNA 5S-rRNA
rpS 33种 rpL 49种
核蛋白体 的组成
原核生物核蛋白体结构模式
三、tRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质 生物合成的适配器
摆 动 配 对
32 1
U
123
二、核蛋白体是蛋白质生物合成的场所
核蛋白体的组成
核蛋白体又称核糖体，是由rRNA和多 种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白 颗粒，是蛋白质生物合成的场所。
不同细胞核蛋白体的组成
原核生物
核蛋白 体
小亚基
大亚基
S值 70S
30S
50S
rRNA
16S-rRNA
23S-rRNA 5S-rRNA
4. 通用性(universal)
从简单的病毒到高等的人类，几乎 使用同一套遗传密码，因此，遗传密 码表中的这套“通用密码”基本上适 用于生物界的所有物种，具有通用性。
密码的通用性进一步证明各种生物 进化自同一祖先。
已发现少数例外，如动物细胞的线粒 体、植物细胞的叶绿体。
AUA AGA AGG UGA
Protein Biosynthesis System
➢ 蛋白质生物合成体系
1. 基本原料：20种编码氨基酸 2. 模板：mRNA 3. 适配器：tRNA 4. 装配机：核蛋白体 5. 主要酶和蛋白质因子：氨基酰-tRNA合成酶、
转肽酶、起始因子、延长因子、释放因子等 6. 能源物质：ATP、GTP 7. 无机离子：Mg2+、 K+
3. 简并性(degenerate)
一种氨基酸可具有2个或2个以上的密码 子为其编码。这一特性称为遗传密码的简并 性。
除色氨酸和甲硫氨酸仅有1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。为同一种氨基酸编码的各密码子称 为简并性密码子，也称同义密码子 。
各种氨基酸的密码子数目
通用密码 异亮 精 精 终止
线粒体密码 蛋、起始 终止 终止 色
5. 摆动性(wobble) 反密码子与密码子之间的配对有时并不
严格遵守常见的碱基配对规律，这种现象称 为摆动配对(wobble base pairing)。
tRNA反密码子 第1位碱基
mRNA密码子 第3位碱基
I
U G AC
U, C, A A, G U, C U G
遗传密码
➢密码子（codon） 在mRNA的开放阅读框架区，以每3个相邻的
核苷酸为一组，代表一种氨基酸(或其他信息)，这 种三联体形式的核苷酸序列称为密码子。 ➢起始密码子和终止密码子：
起始密码子(initiation codon)：AUG 终止密码子(termination codon) ：UAA、UAG、UGA
缬
丙
丝
精
缬
脯
苏
天冬
许多真核生物基因转录后有一个对mRNA外显子 加工的过程，可通过特定碱基的插入、缺失或置 换，使mRNA序列中出现移码突变、错义突变或 无义突变，导致mRNA与其DNA模板序列不匹配， 使同一前体mRNA翻译出序列、功能不同的蛋白 质。这种基因表达的调节方式称为mRNA编辑 （mRNA editing）。
第四章 （2）
蛋白质的生物合成 （翻译）
Protein Biosynthesis (Translation)
本章重要知识点
➢ 蛋白质生物合成（翻译）的概念 ➢ mRNA、tRNA、核蛋白体在翻译过程中的作
用，遗传密码的特点 ➢ 氨基酰-tRNA合成酶的作用特点 ➢ 翻译的过程
➢ 蛋白质生物合成的概念
码连续阅读，密码子及密码子的各碱基之间 既无间隔也无交叉。
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
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)。
缬
丙
酪Leabharlann Baidu
甘
定义 蛋白质生物合成(protein biosynthesis)也称
翻译(translation)，是生物细胞以mRNA为模板， 按照mRNA分子中核苷酸的排列顺序所组成的 密码信息合成蛋白质的过程。
生物学意义
（1）维持多种生命活动 （2）适应环境的变化 （3）参与组织的更新和修复
蛋白质生物合成体系 （补充）
➢ 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。
（二）蛋白质因子
➢ 起始因子（initiation factor，IF） ➢ 延长因子（elongation factor，EF） ➢ 释放因子（release factor，RF）
一、mRNA是蛋白质生物合成的直接模板
mRNA的基本结构
Start of genetic message Cap
5
5’-端非翻译区 开放阅读框架
End
Tail
3
3’-端非翻译区
从mRNA 5-端起始密码子AUG到3-端终止密 码子之间的核苷酸序列，称为开放阅读框架 (open reading frame, ORF)。
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。
读码方向
5′
3′
N
C
肽链延伸方向
2. 连续性(non-punctuated) 编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密
四、蛋白质生物合成需要酶类、 蛋白质因子等
（一）重要的酶类
➢ 氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl tRNA synthetase)， 催化氨基酸的活化；
➢ 转肽酶(peptidase)，也称肽酰转移酶，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; 该酶位于核蛋白体大亚基。