蛋白质的合成
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一、 mRNA与遗传密码 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 密码子，共64个。
起始密码----AUG 终止密码----UAA/UAG/UGA
4
遗 传 密 码 字 典
5
第一节 蛋白质合成体系
遗传密码的基本特点
方向性: mRNA从5’到3’，连续阅读，肽链合成从N
端到C端；
简并性: 一种氨基酸有多个密码子；
同义密码子：编码同一种氨基酸的不同密码子。 密码子偏爱性（codon bias)： 不同物种使用同义密码子的频率不同。
Pro 的密码子有CCA、CCT、CCG、CCC四种，人类基因选 择CCA/T/C三种而不选择CCG，而大肠杆菌只选择CCG。
第十章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 --翻译(translation)
1
第一节 蛋白质合成体系 第二节 蛋白质的合成过程
2
第一节 蛋白质合成体系
以氨基酸为原料 以mRNA为模板 以tRNA为运载工具 以核糖体为合成场所 起始、延伸、终止因子、ATP、Mg2+等
3
第一节 蛋白质合成体系
促进氨酰-tRNA进入A位与mRNA结合 使EF-Tu·GDP再生为EF-Tu·GTP
EF-G
水解GTP，使核糖体在mRNA上沿 5’ →3’方向移动一个密码子的距离
25
三、肽链的延伸（进位、转肽、移位）
1、进位 在EF-Tu·GTP的帮助下，一个新的氨酰-tRNA进 入核糖体的A位。
Tu -GTP
50S大亚基与30S小亚基分离
IF3
20
② IF3·30S与IF1结合后再与mRNA结合形成 IF1·IF3·30S·mRNA复合物；
5'
AUG
3'
IF3Βιβλιοθήκη Baidu
IF1
21
③ 在起始因子IF2·GTP的帮助下，起始 氨酰-tRNA与30S小亚基结合；
IF2 GTP
5'
AUG
3'
IF3
IF1
22
④ GTP水解，起始因子从30S小亚基上释放， 30S小亚基与50S大亚基重新组装成功能完全 的70S核糖体；
Tu GDP
5'
AUG
3'
26
2、转肽 在肽酰转移酶作用下，P 位tRNA上携带的氨基酸 转移到A位氨基酸上并 形成肽键。
fMet
5'
AUG
3'
27
3、移位 延伸因子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’端移动。
18
2、起始复合物的形成
H2N-CH-COO-tRNA
CH2
甲酰化酶
CH2
S
CH3
N10-甲酰FH4
FH4
Met-tRNAfMet
tRNA CHO-HN-CH-COO-
CH2 CH2 S CH3
fMet-tRNAffMet
N-甲酰甲硫氨酰-tRNAfMet的形成
19
① 起始因子IF-3使70S核糖体发生解离；
tRNAffmet
tRNAimet
延长tRNA
tRNAmmet
tRNAmet
10
第一节 蛋白质合成体系
三、 肽链合成的“装配机”---核糖体
核糖体 由几种rRNA和几 十种蛋白质组成的亚细胞 颗粒。
作用 蛋白质合成的场所。
合成原料
11
第一节 蛋白质合成体系
三、 肽链合成的“装配机”---核糖体 核糖体结构:
6
通用性与例外: 从最简单的生物（病毒）到人类，使 用同一套遗传密码； 例外：人线粒体中，UGA不编码终止信号，编码Trp；AUA和
AUU不编码Ile而作为起始信号；AGA和AGG不编码Arg而作 为终止信号。
读码的连续性：密码子的排列是连续的，且相邻密码 子互不重叠；
起始密码子和终止密码子: AUG可作为起始信号和 Met的密码子； 终止密码子不编码任何氨基酸称为无义密码子。
多核糖体 核
糖
体
单核糖体
循
环
核糖体亚基
13
第一节 蛋白质合成体系
四、翻译辅助因子 起始因子 initiation factors IF 延伸因子 elongation factors EF 终止因子 release factors RF
14
第二节 蛋白质的合成过程
氨基酸的活化 肽链合成的起始 肽链的延伸 肽链合成的终止 蛋白质的加工、修饰
DHU臂、反密码子环、氨基酸臂
核糖体识别位点
TC
TψC环
反密码子位点
9
二、氨基酸的“搬运工具”----tRNA
一种氨基酸至少有一种以上的tRNA转运，如：甲硫氨酸只 有一种密码子(AUG),却至少有两种负责转运的tRNA。
原核生物
真核生物
起始tRNA 甲酰甲硫氨酸（fMet), 甲硫氨酸（Met),
15
第二节 蛋白质的合成过程 一、氨基酸的活化:
氨酰-tRNA合成酶
高度专一性：一种AA对应 1个专一的氨酰tRNA合成 酶，既识别特定的AA，还 能识别携带该AA的一个或 多个tRNA。
16
17
二、肽链合成的起始：
1、起始密码子的识别 SD序列 (Shine-Dalgarno序列):
原核生物mRNA中位于起始密码子上游10个核苷酸左右处 的一段富含嘌呤的核苷酸序列，通过与16S rRNA 3’端的 序列互补配对，使核糖体识别翻译起始密码子。
5' IF3
IF2 GTP GDP Pi
AUG
3'
IF1
23
5' IF-3
IF-2G-GGDTTPPPi
AUG
3'
IF-1
起始过程消耗1个GTP
24
第二节 蛋白质的合成过程
三、肽链的延伸 指按照mRNA三联体密码的指导，依次添加氨 基酸从N端向C端延伸肽链。
延长因子
生物功能
EF-Tu EF-Ts
P位， (peptidyl-tRNA site)： 结合肽酰-tRNA;
A位，（aminoacyl-tRNA site)： 结合氨酰-tRNA;
E位，(exit site) 起始因子、延伸因子和终止因子的结合位点。
12
多核糖体
一条mRNA链上同时具有许多个 核糖体（一般每隔40个核苷酸 有一个核糖体）。一条mRNA可 同时合成多条多肽链。
7
变偶性（wobble）：密码子的专一性主要取决 于前两位碱基，第三位碱基的重要性较低，可以
有一定程度的变动，称为摆动性或变偶性。 缬氨酸：UGU, UGC, UGA, UGG
8
第一节 蛋白质合成体系
二、氨基酸的“搬运工具”----tRNA
tRNA的功能区 ：
3’ 端CCA上的AA接受位点
识别氨酰-tRNA合成酶位点
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 密码子，共64个。
起始密码----AUG 终止密码----UAA/UAG/UGA
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遗 传 密 码 字 典
5
第一节 蛋白质合成体系
遗传密码的基本特点
方向性: mRNA从5’到3’，连续阅读，肽链合成从N
端到C端；
简并性: 一种氨基酸有多个密码子；
同义密码子：编码同一种氨基酸的不同密码子。 密码子偏爱性（codon bias)： 不同物种使用同义密码子的频率不同。
Pro 的密码子有CCA、CCT、CCG、CCC四种，人类基因选 择CCA/T/C三种而不选择CCG，而大肠杆菌只选择CCG。
第十章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 --翻译(translation)
1
第一节 蛋白质合成体系 第二节 蛋白质的合成过程
2
第一节 蛋白质合成体系
以氨基酸为原料 以mRNA为模板 以tRNA为运载工具 以核糖体为合成场所 起始、延伸、终止因子、ATP、Mg2+等
3
第一节 蛋白质合成体系
促进氨酰-tRNA进入A位与mRNA结合 使EF-Tu·GDP再生为EF-Tu·GTP
EF-G
水解GTP，使核糖体在mRNA上沿 5’ →3’方向移动一个密码子的距离
25
三、肽链的延伸（进位、转肽、移位）
1、进位 在EF-Tu·GTP的帮助下，一个新的氨酰-tRNA进 入核糖体的A位。
Tu -GTP
50S大亚基与30S小亚基分离
IF3
20
② IF3·30S与IF1结合后再与mRNA结合形成 IF1·IF3·30S·mRNA复合物；
5'
AUG
3'
IF3Βιβλιοθήκη Baidu
IF1
21
③ 在起始因子IF2·GTP的帮助下，起始 氨酰-tRNA与30S小亚基结合；
IF2 GTP
5'
AUG
3'
IF3
IF1
22
④ GTP水解，起始因子从30S小亚基上释放， 30S小亚基与50S大亚基重新组装成功能完全 的70S核糖体；
Tu GDP
5'
AUG
3'
26
2、转肽 在肽酰转移酶作用下，P 位tRNA上携带的氨基酸 转移到A位氨基酸上并 形成肽键。
fMet
5'
AUG
3'
27
3、移位 延伸因子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’端移动。
18
2、起始复合物的形成
H2N-CH-COO-tRNA
CH2
甲酰化酶
CH2
S
CH3
N10-甲酰FH4
FH4
Met-tRNAfMet
tRNA CHO-HN-CH-COO-
CH2 CH2 S CH3
fMet-tRNAffMet
N-甲酰甲硫氨酰-tRNAfMet的形成
19
① 起始因子IF-3使70S核糖体发生解离；
tRNAffmet
tRNAimet
延长tRNA
tRNAmmet
tRNAmet
10
第一节 蛋白质合成体系
三、 肽链合成的“装配机”---核糖体
核糖体 由几种rRNA和几 十种蛋白质组成的亚细胞 颗粒。
作用 蛋白质合成的场所。
合成原料
11
第一节 蛋白质合成体系
三、 肽链合成的“装配机”---核糖体 核糖体结构:
6
通用性与例外: 从最简单的生物（病毒）到人类，使 用同一套遗传密码； 例外：人线粒体中，UGA不编码终止信号，编码Trp；AUA和
AUU不编码Ile而作为起始信号；AGA和AGG不编码Arg而作 为终止信号。
读码的连续性：密码子的排列是连续的，且相邻密码 子互不重叠；
起始密码子和终止密码子: AUG可作为起始信号和 Met的密码子； 终止密码子不编码任何氨基酸称为无义密码子。
多核糖体 核
糖
体
单核糖体
循
环
核糖体亚基
13
第一节 蛋白质合成体系
四、翻译辅助因子 起始因子 initiation factors IF 延伸因子 elongation factors EF 终止因子 release factors RF
14
第二节 蛋白质的合成过程
氨基酸的活化 肽链合成的起始 肽链的延伸 肽链合成的终止 蛋白质的加工、修饰
DHU臂、反密码子环、氨基酸臂
核糖体识别位点
TC
TψC环
反密码子位点
9
二、氨基酸的“搬运工具”----tRNA
一种氨基酸至少有一种以上的tRNA转运，如：甲硫氨酸只 有一种密码子(AUG),却至少有两种负责转运的tRNA。
原核生物
真核生物
起始tRNA 甲酰甲硫氨酸（fMet), 甲硫氨酸（Met),
15
第二节 蛋白质的合成过程 一、氨基酸的活化:
氨酰-tRNA合成酶
高度专一性：一种AA对应 1个专一的氨酰tRNA合成 酶，既识别特定的AA，还 能识别携带该AA的一个或 多个tRNA。
16
17
二、肽链合成的起始：
1、起始密码子的识别 SD序列 (Shine-Dalgarno序列):
原核生物mRNA中位于起始密码子上游10个核苷酸左右处 的一段富含嘌呤的核苷酸序列，通过与16S rRNA 3’端的 序列互补配对，使核糖体识别翻译起始密码子。
5' IF3
IF2 GTP GDP Pi
AUG
3'
IF1
23
5' IF-3
IF-2G-GGDTTPPPi
AUG
3'
IF-1
起始过程消耗1个GTP
24
第二节 蛋白质的合成过程
三、肽链的延伸 指按照mRNA三联体密码的指导，依次添加氨 基酸从N端向C端延伸肽链。
延长因子
生物功能
EF-Tu EF-Ts
P位， (peptidyl-tRNA site)： 结合肽酰-tRNA;
A位，（aminoacyl-tRNA site)： 结合氨酰-tRNA;
E位，(exit site) 起始因子、延伸因子和终止因子的结合位点。
12
多核糖体
一条mRNA链上同时具有许多个 核糖体（一般每隔40个核苷酸 有一个核糖体）。一条mRNA可 同时合成多条多肽链。
7
变偶性（wobble）：密码子的专一性主要取决 于前两位碱基，第三位碱基的重要性较低，可以
有一定程度的变动，称为摆动性或变偶性。 缬氨酸：UGU, UGC, UGA, UGG
8
第一节 蛋白质合成体系
二、氨基酸的“搬运工具”----tRNA
tRNA的功能区 ：
3’ 端CCA上的AA接受位点
识别氨酰-tRNA合成酶位点