15蛋白质合成及转运 共46页PPT课件
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15蛋白质合成及转运 共46页
tRNA的关键部位： 氨基酸臂：AA结合部位 反密码环：mRNA结合部位
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2019/7/11
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(三) 核糖体是蛋白质合成的工厂 1.核糖体的组成
核糖体：无界膜，颗粒状， 大、小亚基组成
亚基：含不同的Pr、rRNA， 原核和真核生物不同
2019/7/11
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多聚核糖体（polgsome）
41
信号肽的共同结构 10～40个AA残基组成；三个区 段
1）N端带正电荷的氨基酸：Lys、Arg等碱性AA
2）中间：10～15或更多的疏水AA区段：Leu、Ile等
利于分泌性蛋白进入膜结构
3）C端能被信号肽酶裂解的部位：Ala、Gly、Ser、Cys；
2019/7/1跨1 膜运输完成，信号肽酶识别并切割信号肽
3、转肽酶活性 催化肽键的形成
4、识别mRNA的位点 小亚基上，可容纳2个密码
2019/7/11
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3、核糖体存在场所 粗面内质网（主要） 细胞质 线粒体、叶绿体
细菌细胞：约20，000个核糖体
真核细胞：106个
未成熟蟾蜍卵细胞：1012个
2019/7/11
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密码子的特点
2配019对/7/1结1 合
23
形成起始复合体
原核生物
起始因子IF-3、IF-1结合于小亚基
（IF-3：促进上一轮蛋白质合成的核糖
体大小亚基解聚）
小亚基16S rRNA序列与mRNA的SD序列互补配对
使
小亚基结合于SD序列（真核生物无SD序列）
fMet-tRNAfMet与起始密码AUG配对结合，与GTP
亚基聚合：Hb的4个亚基聚合成四级结构
个别氨基酸的化学修饰
蛋白质合成及转运PPT通用课件.ppt
遗传密码:
mRNA分子上从5’-3’的方向，每三个碱基形 成的三联体，组成一个遗传密码子 （codon）。
遗传密码的基本特点（5个性）： 1、密码子的简并性 2、密码子的连续性 3、密码子的不重叠性 4、密码子的摆动性(变偶性) 5、密码子的通用性
1、密码子的简并性
一个氨基酸具有多个密码子的现象称 为密码子的简并性(degeneracy)。
一、氨基酸的活化——氨酰-tRNA的形成
氨酰-tRNA合成酶催化两步反应,酶的专一性表现在：
a) 识别一个特定的氨基酸 b) 识别tRNA（一个或多个） c) 具有纠错功能
总反应式 对每个AA的活化来说，净消耗的是两个高能磷酸键。
二、肽链的合成
1、30S-mRNA复合物的形成(IF3)
2、30S预起始复合物(IF1,IF2,GTP) 起始阶段
3、70S起始复合物
4、进位(EF-Ts,EF-Tu,GTP)
5、转肽
延长阶段
6、移位(EF-G,GTP)
7、识别终止密码子
8、水解
终止阶段
9、释放(RF,GTP)
1、30S-mRNA复合物的形成(IF3)
此反应须起始因子3(IF3)使已结束蛋白质合成的核 糖体30S和50S亚基分开。
2、30S预起始复合物(IF1,IF2,GTP)
原核生物核糖体
5S rRNA， 23S rRNA 50S
34种蛋白质 70S
16S rRNA 30S
21种蛋白质
真核生物核糖体
60S 80S
40S
5SrRNA， 5.8SrRNA， 28SrRNA 49种蛋白质
18SrRNA
33种蛋白质
2．肽链的起始：
蛋白质合成及转运生科课件.ppt
●胰岛素原的加工：
间插序列（C肽区）
HS SH
HS SH HS
C A链区
B链区
SH
核糖体上合成出无规 则卷曲的前胰岛素原
切除信号肽后
折叠成稳定构
信号肽
象的胰岛素原
N
N
S－S
C
S
S
S
S
胰岛素原
切除C肽后，形成 成熟的胰岛素分子
N
S S N
A链 C
S
C B链
S
胰岛素
Thanks
6、蛋白因子帮助合成的起始：
● 蛋白质合成的起始、延伸和终止的每一个阶段，都涉及到一组不同 的蛋白质因子的帮助.
● 原核生物（大肠杆菌）： 三个起始因子（initiation factor）：IF1、IF2、IF3 真核生物：更多种的起始因子帮助.
①IF1、IF3与30S小亚基结合：
IF3防止30S亚基与50S 亚基过早结合.
● 真核生物最靠近5’端的AUG序列通常就是起始密码.
● 原核生物mRNA 5’端的SD序列—识别16S rRNA
SD序列：在细菌的mRNA的5’端起始AUG序列上游10个碱基左右的位置， 有一段富含嘌呤碱基的序列，能与细菌的16S核糖体RNA3’端的7个嘧啶 碱基互补性识别，这段序列由Shine-Dalgarno发现，称为S-D序列.
● 由同一种tRNA合成酶合成：起始因子识别tRNAiMet
延伸因子识别tRNAMet
● 原核生物中的第一个蛋氨酸要进行甲酰化 修饰---甲酰Met：
fMet - tRNAiMet
5、翻译起始于mRNA与核糖体的结合：
● 真核生物mRNA分子的5’端有核糖体进入部位: 帽子结构帮助识别mRNA分子与核糖体的结合位点. 核糖体沿着 mRNA分子5’ → 3’扫描至起始密码AUG.
第五节蛋白质合成后的加工及转运(共73张PPT)
〔四〕、叶绿体的蛋白质转运
转运到基质的前体蛋白具有典型的N端序列。转运到叶绿 体内膜和类囊体膜的前体蛋白含有两个N端信号序列，第一个 被切除后，暴露出第二个信号序列，将蛋白导向内膜或 类囊体膜。
叶绿体的蛋白质定向 转运
〔五〕、进入到细胞核的蛋白质的 运转：
1、核孔的结构及作用； 2、核质蛋白上的入核信号；
e、转移通道的开启与关闭
膜上存在一个直径1.5nm的孔道，平时由Bip蛋白封闭。 当新生肽链达70个氨基酸左右的长度时，转移通道开启，信
号肽结合在通道上。合成蛋白通过内质网膜人腔，一旦合成 结束，Bip蛋白又将孔道封闭
转移通道的开启
f、蛋白质进入ER腔
信号肽的切除； 信号肽移到脂双层中，最终被降解；
Blobel因此项发现获1999年诺贝尔生理医学奖。
〔2〕、蛋白质定位的信号：
A、信号序列〔signal sequence〕：存在于蛋白质 一级结构上的线性序列，通常15-60个氨基酸残基， 可以指导新合成的蛋白质发生定向转移。有些信号序 列在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶〔signal peptidase〕切除.
③对所牵引的蛋白质没有特异性要求，非线粒体蛋白连接上此 类信号序列，也会被转运到线粒体。
前体蛋白信号序列特点
3、蛋白质输入线粒体的过程
〔1〕、进入外膜的蛋白：具有N端信号序列，其后还有疏 水性序列作为停止转移序列，然后蛋白质被TOM复合体安 装到外膜上，如线粒体的各类孔蛋白。
〔2〕、进入线粒体基质蛋白质：可以先通过TOM复合体进入 膜间隙，然后通过TIM复合体进入基质。也可以通过线粒体 内、外膜间的接触点，一步进入基质，在接触点上TOM与TIM 协同作用完成蛋白质向基质的输入。
①胞质环〔cytoplasmic ring〕，位于核孔复合体胞质一侧，环上有8 条纤维伸向胞质； ②核质环〔nuclear ring〕，位于核孔复合体பைடு நூலகம்质一侧，上面伸出8条 纤维，纤维端部与端环相连，构成笼子状的结构；
大连理工大学生物化学课件--蛋白质合成与转运
二、蛋白质生物合成过程
• • • • 蛋白质生物合成过程包括三大步骤： ①氨基酸的活化与搬运； ②活化氨基酸在核蛋白体上的缩合； ③多肽链合成后的加工修饰。
核糖体主要存在于粗面ER
核糖体存在的场所 （1）粗面内质网（主要） 一个细菌细胞内约有20000个核糖体 • （2）细胞溶液 • 真核细胞内可达106个 （3）线粒体和叶绿体 • 在未成熟的蟾蜍卵细胞内则高达1012个
（二）肽链延长阶段：
1．进位：与mRNA下一个密码相对应 的氨基酰tRNA进入核蛋白体的受位（A 位），需GTP，Mg2+，和EF参与。 2．成肽：在转肽酶的催化下，将给位 上的tRNA所携带的甲酰蛋氨酰基或肽 酰基转移到受位上的氨基酰tRNA上， 与 其 α- 氨 基 缩 合 形 成 肽 键 。 此 步 骤 需 Mg2+，K+。给位上已失去蛋氨酰基或肽 酰基的tRNA从核蛋白上脱落。
8、供能物质和无机离子
• 多肽链合成时，需ATP、GTP作为供能物质，并需 Mg2+、K+参与。
• 氨基酸活化时需消耗2分子高能磷酸键，肽键形成 时又消耗2分子高能磷酸键，故缩合一分子氨基酸 残基需消耗4分子高能磷酸键。
氨酰- tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA + ATP
无机磷酸酶
氨酰- tRNA + AMP + 2Pi
一、参与蛋白质生物合成的物质
• 生物体内的各种蛋白质都是利用生物体内的氨基酸 为原料自行合成的。参与蛋白质生物合成的各种因 素构成了蛋白质合成体系，该体系包括： ① mRNA：作为蛋白质生物合成的模板，决定多肽链 中氨基酸的排列顺序； ② tRNA：搬运氨基酸的工具； ③ 核蛋白体：蛋白体生物合成的场所； ④ 酶及其他蛋白质因子；氨酰-tRNA合成酶； ⑤ 供能物质及无机离子。ATP和GTP， Mg2+、K+ ；
蛋白质的合成与运输课件
分子生物学研究方法
1 2
基因克隆和表达
通过基因工程技术，将目标基因克隆到表达载体 中，并在宿主细胞中表达，从而获得大量的目标 蛋白质。
基因敲除和敲入
利用基因编辑技术，对特定基因进行敲除或敲入 操作，以研究蛋白质合成和运输的调控机制。
3
转录组学分析
利用高通量测序技术，对细胞或组织中全部基因 的表达水平进行分析，从而了解蛋白质合成的转 录调控机制。
பைடு நூலகம்
05
蛋白质合成与运输的调控
基因表达调控
转录水平调控
通过调节基因转录的起始 和效率，控制蛋白质合成 的数量和种类。
转录因子
转录因子与DNA结合，调 控特定基因的表达。
表观遗传学
DNA甲基化、组蛋白修饰 等表观遗传学机制影响基 因表达。
翻译后修饰调控
磷酸化
磷酸化是蛋白质最常见的翻译后 修饰，通过改变蛋白质活性来调
蛋白质的胞内运
核糖体合成
蛋白质在核糖体上合成后，通过信号肽引 导进入内质网。
内质网加工
蛋白质在内质网中经过折叠、组装和糖基 化等加工。
高尔基体转运
经过内质网加工的蛋白质通过囊泡转运至 高尔基体进一步修饰和分拣。
蛋白质的分泌运
囊泡形成
蛋白质在高尔基体形成囊泡，通过胞吐作用释放到细胞外。
胞吐过程
囊泡与细胞膜融合，释放出内容物，完成蛋白质的分泌运输 。
THANKS
常见的翻译后修饰包括磷酸化、乙酰化、糖基化等，这些修饰可以影响蛋白质的结 构和功能，使其具有更广泛的生物活性。
翻译后修饰对于蛋白质的功能和稳定性具有重要作用，是蛋白质合成过程中的重要 环节。
04
蛋白质的运输
蛋白质的跨膜运
蛋白质的合成与运输PPT资料(正式版)
其剪切和折叠等 糖蛋白普遍存在于细胞膜上,如果将细胞培养在含药品的培养基中,发现细胞无法制造糖蛋白糖侧链,则药品可能作用在蛋白质合成及运
输过程的细胞器上:
通过转基因技术,可使人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是:
即蛋白质是通过细胞内在功能上连续统一的细胞内膜结构以出芽和融合的方式进行运输的。
(1)分选信号:蛋白质合成以后,一般在其氨基酸序列中含分选信号,决定它们的去向和最终定位.
用3H标记亮氨酸，注入豚鼠胰脏腺泡细胞中
分泌蛋白的运输 方向? 核内 高 细 糖→ 质 → 尔 → 胞 体网 基 膜
体
11317m7mminini
思考：在核糖体上合成的蛋白质，在经过内质网、
高尔基体时，分别发生什么变化？合成的蛋白质以什 么方式分泌出细胞外？
核糖体 内质网 高尔基体
细胞膜
外
排
合 成 肽 链
蛋白质的合成与运输
一蛋白质的合成
1.合成场所： 分布:所有细胞中
核糖体 成分:RNA和蛋白质 结构:大亚基 小亚基 种类: 游离的核糖体 附着的核糖体
2.分泌蛋白的合成和分泌过程：
用3H标 记亮氨 酸，注 入豚鼠 胰脏腺
泡细胞 3
中
min
17 min
内质网 高尔基体 细胞质基质
(1)分选信号:蛋白质合成以后,一般在其氨基酸序列中含分选信号,决定它们的去向和最终定位.
二.蛋白质的分选和运输
1.影响蛋白质分选的因素:
(1)分选信号:蛋白质合成以后,一般在 其氨基酸序列中含分选信号,决定它 们的去向和最终定位.
(2)核糖体种类:
2.蛋白质的运输:指通过连续的内膜系统运送蛋白质到 达其最终目的地的过程.
内膜系统包括核膜，内质网， 高尔基体，溶酶体，微体及 一些小泡等。
第五节蛋白质合成后的加工及转运课件
转运机制
在蛋白质合成过程中，信号识别颗粒与新生蛋白质结合，引导蛋白 质向内质网定位。
作用
确保新生蛋白质正确地转运到内质网，进行进一步的加工和修饰。
跨膜运
跨膜运输
是指蛋白质通过生物膜的运输过 程，包括通过细胞膜、线粒体膜 、叶绿体膜等。
运输方式
包括主动运输和被动运输，其中 主动运输需要消耗能量，而被动 运输则不需要。
多肽链在核糖体上合成的同时，通过 信号肽的引导，进入内质网腔或跨膜 转运至高尔基体、溶酶体和细胞骨架 。
03
膜泡运输
通过形成囊泡的方式，将已经折叠好 的蛋白质从一个膜结构转运到另一个 膜结构。例如，从内质网到高尔基体 ，或从高尔基体到溶酶体。
PART 04
蛋白质合成后的加工和转 运的调节
蛋白质合成后的加工的调节
蛋白质的乙酰化
在蛋白质合成后，某些赖氨酸残基可被乙酰化，从而调节 蛋白质的稳定性。这一过程由乙酰转移酶催化。
蛋白质转运的调节
01
核孔复合体的调节
核孔复合体是细胞核膜上的转运孔道，可选择性地将蛋白质从细胞质转
运到细胞核内或从细胞核转运到细胞质。核孔复合体的转运活性受到多
种因素的调节。
02
囊泡转运的调节
2023-2026
ONE
KEEP VIEW
蛋白质合成后的加工 及转运课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 蛋白质合成后的加工 • 蛋白质的转运 • 蛋白质分选的信号和途径 • 蛋白质合成后的加工和转运的调节 • 蛋白质合成后的加工及转运异常与疾病的关系
PART 01
蛋白质合成后的加工
蛋白质二硫键的形成
在蛋白质合成后，某些氨基酸残基需要经过氧化形成二硫 键，以稳定蛋白质的高级结构。这一过程由特异的二硫键 异构酶催化。
在蛋白质合成过程中，信号识别颗粒与新生蛋白质结合，引导蛋白 质向内质网定位。
作用
确保新生蛋白质正确地转运到内质网，进行进一步的加工和修饰。
跨膜运
跨膜运输
是指蛋白质通过生物膜的运输过 程，包括通过细胞膜、线粒体膜 、叶绿体膜等。
运输方式
包括主动运输和被动运输，其中 主动运输需要消耗能量，而被动 运输则不需要。
多肽链在核糖体上合成的同时，通过 信号肽的引导，进入内质网腔或跨膜 转运至高尔基体、溶酶体和细胞骨架 。
03
膜泡运输
通过形成囊泡的方式，将已经折叠好 的蛋白质从一个膜结构转运到另一个 膜结构。例如，从内质网到高尔基体 ，或从高尔基体到溶酶体。
PART 04
蛋白质合成后的加工和转 运的调节
蛋白质合成后的加工的调节
蛋白质的乙酰化
在蛋白质合成后，某些赖氨酸残基可被乙酰化，从而调节 蛋白质的稳定性。这一过程由乙酰转移酶催化。
蛋白质转运的调节
01
核孔复合体的调节
核孔复合体是细胞核膜上的转运孔道，可选择性地将蛋白质从细胞质转
运到细胞核内或从细胞核转运到细胞质。核孔复合体的转运活性受到多
种因素的调节。
02
囊泡转运的调节
2023-2026
ONE
KEEP VIEW
蛋白质合成后的加工 及转运课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 蛋白质合成后的加工 • 蛋白质的转运 • 蛋白质分选的信号和途径 • 蛋白质合成后的加工和转运的调节 • 蛋白质合成后的加工及转运异常与疾病的关系
PART 01
蛋白质合成后的加工
蛋白质二硫键的形成
在蛋白质合成后，某些氨基酸残基需要经过氧化形成二硫 键，以稳定蛋白质的高级结构。这一过程由特异的二硫键 异构酶催化。
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体大小亚基解聚）
➢ 小亚基16S rRNA序列与mRNA的SD序列互补配对
使
小亚基结合于SD序列（真核生物无SD序列）
➢ fMet-tRNAfMet与起始密码AUG配对结合，与GTP
结合
的起始因子IF-2同时结合,形成五元起始复合物
➢ GTP水解释放能量，促使大亚基结合成完
与mRNA密码子匹配时，第一二碱基严格配对，第三碱基 可以变动。反密码子第一位可为I，可识别更多简并密码 子。这样32种tRNA即可识别61个编码氨基酸的密码子。 • 通用性：共用一套遗传密码。线粒体编码方式有所不同。
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二、翻译的步骤
5个阶段 合成方向：N→C端 翻译方向：5’→3’
• 23S rRNA与起始tRNA互补
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2、核糖体的结构与功能
1、P位点（肽酰基位点） 结合肽基-tRNA的位点
2、A位点（氨酰基位点） 结合氨基酰-tRNA的位点
3、转肽酶活性 催化肽键的形成
4、识别mRNA的位点 小亚基上，可容纳2个密码
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3、核糖体存在场所 粗面内质网（主要） 细胞质 线粒体、叶绿体
（一个mRNA分子同时有多个核蛋白体在进行蛋白质的合成）
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多聚核糖体的电镜照片
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原核生物的 转录翻译同 步进行
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rRNA与蛋白质构成核糖 体
细菌核糖体：3种rRNA、57个Pr，Mw 270万
真核生物核糖体：4种rRNA、约82个Pr，Mw
420万
原核生物 真核生物
蛋白质合成及转运
2020/11/11
1
2020/11/11
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蛋白质的生物合成：
以mRNA为模板合成蛋白质的过程
将mRNA中核苷酸顺序转变为蛋白质分子中氨基酸顺序的过 程，即将mRNA中4种核苷酸的语言解读为蛋白质中20种氨 基酸的语言——翻译（Translation）
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一、蛋白质合成的分子体系
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mRNA：蛋白质合成的 模板
mRNA分子中每三个相邻碱基组成一个密码子 真核生物mRNA的成熟需要经过剪切修饰，只 编码一条肽链，转录和翻译发生在不同的空间和 时间 原核生物mRNA转录和翻译几乎同时进行，可 以编码多条肽链
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（二）tRNA：转运活化的AA至mRNA 模板
氨酰-tRNA合成酶具有校对功能，如果产物不对应， 则启动校Байду номын сангаас活性，水解非正确组合的氨基酸和 tRNA之间形成的共价联系。
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（二）起始阶段
1、所有蛋白质翻译起始为甲硫氨酸 一个特殊的tRNA启动了蛋白质的合成
原核生物能将tRNAiMet的氨基酸甲酰化
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1）转运Met的tRNA：2 种
(一) mRNA：蛋白质合成的模 板 辨认起始密码子(AUG)：
翻译（蛋白质合成）起始的必须步骤——确定阅读框架
按照不重叠的三联体密码子翻译产生对应的AA并形成肽键
终止密码子，合成结束，肽链释放（终止密码连续出现2～3个）
UAA、UGA、
AUG 5’
UAG
3’
5’端非编码区
编码区
3’端非编码区
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tRNA的关键部位： 氨基酸臂：AA结合部位 反密码环：mRNA结合部位
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(三) 核糖体是蛋白质合成的工厂 1.核糖体的组成
核糖体：无界膜，颗粒状， 大、小亚基组成
亚基：含不同的Pr、rRNA， 原核和真核生物不同
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多聚核糖体（polgsome）
mRNA和多个核蛋白体的聚合物，一般间隔40个核苷酸结合 一个核糖体。
1、引导氨基酸进入核糖体 2、将mRNA的碱基序列翻译为氨基酸序列 3、tRNA的反密码子与mRNA的密码子碱基互补
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70～90个核苷酸，分子较小 三叶草形结构 1）含稀有碱基 2）反密码环有三个反密码子 3）氨基酸臂有CCA结构
一种tRNA只与一种AA结 合 一种AA可与几种tRNA结 合 2t02R0/N11/1A1 约50余种
（1）tRNAiMet（原核： tRNAifMet）： 被起始因子识别，与起始密码AUG配对，在肽链N端
掺入Met，启动蛋白质合成
（2）tRNAMet：被延伸因子识别，与mRNA之间AUG配 对，掺入Met（延伸）
2）Met的活化产 物
（1）起始位置：Met-
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tRNAiMet
原核：fMet-tRNAMet
（2）中间位置：Met-
tRNAMet
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2、翻译开始于mRNA与核糖体的结 合
原核生物的mRNA存在富含嘌呤碱基的SD序列
核糖体小亚基上的16S rRNA3’端的富含嘧啶序列可与SD
序列
2配020对/11/结11 合
23
形成起始复合体
原核生物
➢ 起始因子IF-3、IF-1结合于小亚基
（IF-3：促进上一轮蛋白质合成的核糖
细菌细胞：约20，000个核糖体
真核细胞：106个
未成熟蟾蜍卵细胞：1012个
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密码子的特点
4种碱基，编码20个氨基酸
• 连续性：两个密码之间没有任何碱基隔开。 • 简并性：64个密码子对应20个氨基酸，同一种氨基酸有
两个或多个密码子的现象为密码子的简并性。 • 变偶性：专一性取决于头两个碱基，tRNA上的反密码子
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在核糖体上进行， 且是一个循环过程， 因此也成为核糖体
循环。
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（一）氨基酸的活化 1、氨基酰-tRNA合成酶：使AA结合到特定的 tRNA上
AA活化（能量） tRNA携带AA到mRNA指定部位（专一 性）
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2、每个氨酰-tRNA合成酶可识别一个特定的AA和 与此AA对应的多个tRNA的特定部位
小 rRNA 16S-rRNA 18S-rRNA
亚
基 蛋白质
21种
33种
rRNA 5S-rRNA 5S-rRNA
大
23S-rRNA 28S-rRNA
亚
5.8S-rRNA
基 蛋白质
34种
49种
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• 原核生物5S rRNA可与tRNA互补，与23S rRNA 互补
• 16S rRNA的3’端ACCUCCUUA与mRNA的SD 序列互补，翻译起始定位；与23S rRNA互补，大 小亚基结合