蛋白质的生物合成教材课程

1966年Crick根据立体化学原理提出：
（1）mRNA上的密码子的第一、第二个碱基 与tRNA上 的反密码子相应的碱基形成强的配对；密码的专一 性主要是由这两个碱基对的 作用。
（2）有些反密码子的第一个碱基（按5’-3’）决定了 该tRNA识别密码子的数目。
（3）当一种氨基酸有几个密码子时，只要他们的第一 和第二个碱基中有一个不同，则需要不同的tRNA 来识别。
原核细胞mRNA的结构特点
SD区
顺反子
5´
AGGAGGU
顺反子
顺反子
3´
先导区
插入顺序
插入顺序
末端顺序
帽子结构功能
① 半衰期短 ② 许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在 ③ AUG作为起始密码；AUG上游7～12个核苷酸处有一被称为SD序列
的保守区， 16S rRNA3’- 端反向互补而使mRNA与核糖体结合。
蛋白质的生物合成
中心法则指出，遗传信息的表达最终是合成出 具有特定氨基酸顺序的蛋白质，这种以mRNA上所 携带的遗传信息,到多肽链上所携带的遗传信息的传 递，就好象以一种语言翻译成另一种语言时的情形 相似，所以称以mRNA为模板的蛋白质合成过程为 翻译(translation)。
翻 译 过 程 十 分 复 杂 ， 需 要 mRNA 、 tRNA 、
3、以特定的共聚物为模板指导多肽的合成 4、核糖体结合技术
以均聚物为模板指导多肽的合成
PolyU为模板，产生的多肽链为Polyphe PolyC为模板，产生的多肽链为Polypro PolyA为模板，产生的多肽链为Polylys
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 、PolyUG的模板，合成产物为 Lys和Val。
真核细胞mRNA的结构特点
m7G-5´ppp-N-3 ´ p
顺反子
5´ “帽子”
Poly(A)尾巴的功能 ① 是mRNA由细胞核进入细胞质
所必需的形式 ② 它大大提高了mRNA在细胞质
中的稳定性
PolyA 3´
帽子结构功能
① 使mRNA免遭核酸酶的破坏 ② 使mRNA能与核糖体小亚基结合并开始
合成蛋白质 ③ 被蛋白质合成的起始因子所识别，从
而促进蛋白质的合成。
AAAAAAA-OH
t RNA
tRNA（transfer ribonucleic asid）在蛋白质合成中处于关键地位，它 不但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将所需 氨基酸运送到核糖体上提供运送载体。
1、tRNA的结构特征——三叶草型二级结构 2、tRNA的功能 （1）被特定的氨酰- tRNA合成酶识别，使 tRNA接受正确的活化氨基酸。
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。
遗传密码字典
三联体密码的破译
遗传密码的性质
三联体密码的破译
1、以均聚物为模板指导多肽的合成 2、以随机共聚合指导多肽的合成
例：以随机共聚物A、C为模板，任意排列可 出现8种三体，获得六种氨基酸组成的多肽。
（2）以多聚三核苷酸作为模板，可得三种氨 基酸组成的多肽。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
核糖体结合技术
技术要点：以人工合成的三核苷酸为模板+核糖体+AA-tRNA 保温
硝酸纤维滤膜过滤
分析留在滤膜上的核糖体-AAtRNA
确定与核糖体结合的AA
第一位
（5ˊ）
U
U
C
A
G
遗传密码字典
第二位
C
A
G
第三位
（3ˊ）
U C A G
U C A G
tRNA
目录
第一节 蛋白质合成体系 第二节 蛋白质合成的机理 第三节 肽链合成后的折叠与加工 第四节 蛋白质定位
mRNA
mRNA(messenger RNA)是蛋白质生物合成过程 中直接指令氨基酸掺入的模板，是遗传信息的载体。
原核生物和真核生物mRNA的比较
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之间的对应关系称为 遗传密码。
U C A G
U C A G
遗传密码的性质
1、密码子是近于完全通用的。 2、密码是无标点符号的且相邻密码子互不重叠。
3、密码的简并性与摆动性：由一种以上密码子编 码同一个 氨基酸的现象称为简并，对应于同一氨 基酸的密码子称为同义密码子(Synonymous codon)。 多数情况下同义密码子的第一第二个碱基相同，第 三个碱基不同，说明密码的专一性主要是由第一第 二个碱基所决定。 4、64组密码子中，AUG既是的密码，又是起始密 码；有三组密码不编码任何氨基酸，而是多肽链合 成的终止密码子：UAG、UAA、UGA。
复制
DNA
转录 逆转录
RNA 复制
翻译
蛋白质
中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分子基础，不仅使人 们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生命现象有了更深刻的认识，而且以这方面 的理论和技术为基础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命。
DNA
遗
传
信
息
mRNA
流
动
示
核糖体
意
图
（2）识别mRNA链上的密码子。
（3）在蛋白质合成过程中，tRNA起着连结生长 的多肽链与核 糖体的作用。
3
密
码
子 与
5
tRNA
反
密
码
子
的
反密码子
配
对 5 mRNA 关
AU C 12 3
3
系
密码子
核糖体
核糖体 是由rRNA（ribosomal ribonucleic asid）和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核 蛋白颗粒，蛋白质肽键的合成就是在这种核糖 体上进行的。
rRNA和多种蛋白因子参与。在此过程中mRNA为合
成的模板，tRNA为运输氨基酸工具，rRNA和蛋白
质构成核糖体，是合成蛋白质的场所，蛋白质合成
的方向为N—C端。
思考
遗传信息传递的 中心法则
生物的遗传信息以密码的形式储 存在DNA分子上，表现为特定的核苷 酸排列顺序。在细胞分裂的过程中， 通过DNA复制把亲代细胞所含的遗传 信息忠实地传递给两个子代细胞。在 子代细胞的生长发育过程中，这些遗 传 信 息 通 过 转 录 传 递 给 RNA， 再 由 RNA通过翻译转变成相应的蛋白质多 肽链上的氨基酸排列顺序，由蛋白质 执行各种各样的生物学功能，使后代 表现出与亲代相似的遗传特征。后来 人们又发现，在宿主细胞中一些RNA 病毒能以自己的RNA为模板复制出新 的病毒RNA，还有一些RNA病毒能以 其RNA为模板合成DNA，称为逆转录 这是中心法则的补充。