(生物化学)蛋白质合成

半胱氨酸 终止符 色氨酸 精氨酸
丝氨酸 精氨酸
甘氨酸
遗传密码的概念：
在mRNA分子上，从5ˊ端→3ˊ端，每相邻的3个 核苷酸组成一组，代表相应的氨基酸或翻译起始、终 止信号，统称为遗传密码。相邻的三个核苷酸称为密 码子(codon)或三联体密码(triplet) 。
➢64个密码子，61个代表不同ຫໍສະໝຸດ Baidu氨基酸
mRNA
碱基语言
(4字符)
?
遗传密码
蛋白质
氨基酸语言
(20字符)
mRNA上存在遗传密码
mRNA分子上从5至3方向，由AUG开 始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个 氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称 为三联体密码(triplet coden)。A、C、G、U按
照不同组合组成64个三连密码，其中61个代表不同 的氨基酸。其余三个（UAA，UAG，UGA）不代表 任何氨基酸，为终止密码。
ORF
• 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)。
➢简并性(degeneracy)
遗传密码中，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。
遗传密码举例：
UUA UUG CUU CUC CUA CUG
UUU 苯丙氨酸
UUC (Phe)
亮氨酸
(Leu)
ACU ACC ACA ACG
苏氨酸
(Thr)
AUG
甲硫氨酸
(Met)
➢普遍性(universal)
• 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到 人类都通用。
• 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植 物细胞的叶绿体。
• 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同 一祖先。
➢受位（A位） ➢给位（P位） ➢转肽酶活性位点
mRNA
转肽酶
结合肽酰-tRNA P 和起始Met-tRNA
2tRNA 停靠位点
A 结合AA-tRNA
原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:
A位：氨基酰位 (aminoacyl site)
U
二、 氨基酸的“搬运工具”－
tRNA
➢ 氨基酸臂：3’-CCA-OH携
带氨基酸
➢ DHU环：与氨基酰-tRNA合
成酶结合
➢ 额外环：tRNA的分类标志
➢ TψC环：与核蛋白体结合
➢ 反密码环：识别密码子
反密码子—识别密码 子,使所携带的氨基 酸准确地对号入座
tRNA是翻译 官兼操作工
密 码 子 与 反 密 码 子 的 配 对 关 系
起始密码(initiation coden): AUG 终止密码(termination coden):
UAA，UAG，UGA
标准的通用遗传密码表
苯丙氨酸 亮氨酸
亮氨酸
异亮氨酸 甲硫氨酸 或起始符
缬氨酸
丝氨酸 脯氨酸 苏氨酸 丙氨酸
酪氨酸 终止符 组氨酸 谷氨酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 天冬氨酸 谷氨酸
（rRNA+蛋白质） • 酶及蛋白因子 • ATP、GTP、无机离子
一、mRNA：翻译的直接模板
遗传学将编码一个多肽的遗传单位称 为顺反子(cistron)。
原核生物的多顺反子
5 PPP
真核生物的单顺反子
5 mG - PPP
3
蛋白质
3
蛋白质
非编码序列
核蛋白体结合位点
编码序列
起始密码子
终止密码子
tRNA转运氨基酸具有特异性： 一种tRNA可携带一种氨基酸； 而一种氨基酸可由数种tRNA携带
三、蛋白质的合成工厂——核蛋白体（“装配机” ）
1、组成： 大、小两个亚基
2、主要成分：蛋白质＋rRNA
核 蛋 白 体 的 组 成
核蛋白体的组成
小亚基 大亚基
rRNA 蛋白质
大小 rRNA 蛋白质
密码子阅读框既无间隔也不重叠
AUG AUAUCAGAG AAGGCCG …
蛋 酪天 氨 氨冬 酸 酸酰
胺
精 氨
谷赖 氨氨
甘丙 氨氨
…
酸 酸酸 酸酸
一个碱基突变,会如何？
碱基丢失
后续全变－移码突变
U 一个碱基突变 一个氨基酸改变
第三个碱基改变 氨基酸有可能不变
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，各个三联体密码连续排列编码 一 个 蛋 白 质 多 肽 链 ， 称 为 开 放 阅 读 框 架 (open reading frame, ORF)。
无交叉
start
stop
5’ codon
codon 3’
mRNA
A U G GG G C U C UC A U C G G C G C A U A A
codon 1 codon 2 codon 3 codon 4 codon 5 codon 6 codon 7
protein methionine glycine serine isoleucine glycine alanine
(生物化学)蛋白质合成
• 蛋白质的生物合成，即翻译，就是将核酸中由 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 蛋白质合成体系
Protein Biosynthesis System
参与蛋白质生物合成的物质
• 原料：20种α－氨基酸(AA) • 模板： mRNA • 氨基酸搬运工具：tRNA • 合成场所：核蛋白体
➢摆动性(wobble)
转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过 碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结 合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱 基配对规律，称为摆动配对。
反密码子与密码子的配对：
（1）反向 （2）不稳定（摆动性）
mRNA 5’
3’
tRNA 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’
摆动配对
➢起始密码(initiator codon) ： 5ˊ端第一个AUG表示起始信号，并代表甲酰
蛋氨酸(原核)或蛋氨酸(高等动物)
➢终止密码(terminator codon) ： UAA、UAG、UGA，不编码氨基酸,只
代表终止信号
遗传密码的特点
➢ 方向性和连续性
三联体密码从mRNA 5’→3’连续阅读，无间断、
大小 核蛋白体 大 小
原核
16 S 21种 30 S 5S，23S 34种 50 S 70 S
真核
18 S 33种 40 S 5S，5.8S ， 28S 49种 60 S 80 S
3、 分类：
结合型：位于粗面内质网，合成 分泌蛋白（含信号肽）.
游离型：游离于胞质中,参与细 胞固有蛋白的合成
4.功能区：