蛋白质的生物合成详解ppt课件
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生物化学第十一章 蛋白质的生物合成(共65张PPT)全
原核、真核生物各种起始因子的生物功能
起始因子
生物功能
IF-1
占 据 A 位 防 止 结 合 其 他 tRN A
原核
生物
EIF-2
促进起始tRNA与小亚基结合
EIF-3
促 进 大 小 亚 基 分 离 ， 提 高 P位 对 结 合 起 始 tRNA 敏 感 性
eIF-2
促进起始tRNA与小亚基结合
eIF-2B，eIF-3
eEF-1-A
EF-Ts 再生EF-Tu
eEF-1-B
EFG
有转位酶活性，促进mRNA肽酰-tRNA由A位前移到P位， 促进卸载tRNA释放
eEF-2
（一）进位（P607 609）
又称注册(registration)
指根据mRNA下一组遗传密 三
码指导，使相应氨基酰-tRNA进 元
入核蛋白体A位。
第一节 蛋白质合成体系
一、翻译模板mRNA及遗传密码
二、核蛋白体是多肽链合成的装置 三、tRNA与氨基酸的活化
P602
一、翻译模板mRNA及遗传密码
（一） mRNA是遗传信息的携带者
1.顺反子(cistron):将编码一个多肽的遗传单位称为顺反
子。
2. 开放阅读框架(open reading frame, ORF):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。
mRNA 的结构
原核生物的多顺反子
5 PPP
ORF
ORF
真核生物的单顺反子
5 mG - PPP
3
ORF
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
蛋白质的生物合成ppt课件
mRNA
密码子
t R N A 反 密 码 碱 基I
U
C
m R N A 密 码 碱 基 A ， C ， U A ， G C ， G ， U
通用性
除了动物细胞中的线粒体和植物细胞中的叶绿体外， 从最简单的病毒、原核生物到人类都使用一套遗传密 码。
二、核糖体是肽链合成的场所
• 氨基酸首先在 核糖体内合成 蛋白质，再输 送至细胞其它 组分中。
三、肽链合成的终止
肽链合成终止包括： • 终止密码的辨认 • 肽链从肽-tRNA上水解 • mRNA从核糖体中分离 • 核糖体大小亚基的拆分
三、肽链合成的终止
• 释放因子RF： 终止过程中的蛋白质因子 辨认终止密码 促进肽链C端与tRNA 3’-OH酯键的水解， 使肽链从翻译中的核糖体上释放下来。
GCA CAG
密码之间没有 核苷酸间断
AGU
GUA
………….
• 除了色 氨酸和 蛋氨酸 外，其 余氨基 酸均有2 -6个三 联体为 其编码。
简并性
*
摆动性
• 密码与反密码配对辨认 时，有时并不完全按照 碱基互补规律。尤其是 密码的第三碱基对反密 码的第一位碱基，更常 出现这种摆动现象。
C－G－I 反密码子 G－C－C 密码子
氯霉素
• 能与原核生物的核糖体大亚基结合，抑 制转肽酶活性而阻断翻译的延长过程。
链霉素和卡那霉素
• 能与原核生物核糖体小亚基结合，改变 其构象，引起读码错误，使毒素类的细 菌蛋白失活。
• 结核杆菌敏感
嘌呤霉素
• 结构与酪氨酸-tRNA相似，从而取代一些 氨基酰-tRNA进入翻译进入翻译中的核糖 体的A位。
• 抗生素一般是细菌或真菌所产生的具有 抑制其它生物生长的物质。
第八章核酸代谢和蛋白质的生物合成ppt课件
NH2 N
54
N 3
612
NH
H3C
O
NH
NH
O
Uracil尿嘧啶
O
NH
NH
O
Cytosine 胞嘧啶
NH O
Thymine 胸腺嘧啶
2. 核苷酸（ribonucleotide）的形成
核苷 (脱氧核苷) 和磷酸以磷酸酯键 连接形成核苷酸(脱氧核苷酸)
NNHH22
NN O
核苷酸：
HO PHOO CCHH22 OO NN OO OH
复制的方式 DNA的半保留复制
(一)DNA的半保留复 制
1.定义：
以亲代DNA双链为模板以碱基互补方式合成子 代DNA，这样新形成的子代DNA中，一条链来 自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种 复制方式叫半保留复制。
❖ 原料：DNA复制的原料是四种dNTP(包括 dATP、dGTP、dCTP、dTTP)
二磷酸核苷激酶
ATP
ADP
UTP
CTP合成酶
谷氨酰胺 ATP
谷氨酸 ADP+Pi
脱氧核糖核苷酸的生成
在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基）
dNDP + ATP 激酶 dNTP
+ ADP
（三）DNA的生物合成——复制
❖ 基因 ❖ 概念：是指DNA分子上携带着遗传信息的碱
基序列片段，是遗传的功能单位。 ❖ 特征：1、携带遗传信息
•合成部位
肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其 次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此合 成途径。
•嘌呤碱合成的元素来源
CO2
甘氨酸
天冬氨酸
甲酰基 （一碳单位）
蛋白质生物合成PPT课件演示教学.ppt
缬 脯 苏 天冬
缬 丙 酪 甘
缬 丙 丝 精
3. 简并性(degeneracy)
1. 核糖体大小亚基分离； 2. 核糖体小亚基结合于mRNA的起始密码子附近； 3. fMet-tRNAfMet结合在核糖体P位 ； 4. 核糖体大亚基结合形成起始复合物。
一、翻译起始复合物的装配启动肽链合成
（a）起始复合物的装配过程；（b）rRNA识别mRNA的核糖体结合位点，保证翻译起始在起始密码子处
密码子（codon）
起始密码子和终止密码子：
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。
N
C
肽链延伸方向
5
3
读码方向
2. 连续性(non-punctuated)
23S-rRNA 5S-rRNA
18S-rRNA
28S-rRNA 5.8S-rRNA 5S-rRNA
蛋白质
rpS 21种
rpL 36种
rpS 33种
rpL 49种
不同细胞核蛋白体的组成
核蛋白体的组成
核糖体在翻译中的功能部位
四、肽链生物合成需要酶类和 蛋白质因子
氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyltRNA synthetase)，催化氨基酸的活化； 转肽酶(peptidase)，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;并受释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使P位上的肽链与tRNA分离； 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。
缬 丙 酪 甘
缬 丙 丝 精
3. 简并性(degeneracy)
1. 核糖体大小亚基分离； 2. 核糖体小亚基结合于mRNA的起始密码子附近； 3. fMet-tRNAfMet结合在核糖体P位 ； 4. 核糖体大亚基结合形成起始复合物。
一、翻译起始复合物的装配启动肽链合成
（a）起始复合物的装配过程；（b）rRNA识别mRNA的核糖体结合位点，保证翻译起始在起始密码子处
密码子（codon）
起始密码子和终止密码子：
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。
N
C
肽链延伸方向
5
3
读码方向
2. 连续性(non-punctuated)
23S-rRNA 5S-rRNA
18S-rRNA
28S-rRNA 5.8S-rRNA 5S-rRNA
蛋白质
rpS 21种
rpL 36种
rpS 33种
rpL 49种
不同细胞核蛋白体的组成
核蛋白体的组成
核糖体在翻译中的功能部位
四、肽链生物合成需要酶类和 蛋白质因子
氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyltRNA synthetase)，催化氨基酸的活化； 转肽酶(peptidase)，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;并受释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使P位上的肽链与tRNA分离； 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。
第11章 蛋白质的生物合成(共96张PPT)
携带Met的tRNA有两种：
甲硫氨酸tRNAm：tRNAmMet 甲酰甲硫氨酸tRNAf：tRNAfMet
甲酰FH4
蛋白质生物合成：
原核细胞以fMet- tRNAf为起点； 真核细胞以Met- tRNAm为起点
甲酰基转移酶
甲酰甲硫 氨酰tRNAf
（2）起始
1 核糖体大小亚基分离 2 mRNA在核糖体小亚基定位结合 3 起始氨基酰-tRNA与起始密码子结合 4 核糖体大亚基结合，形成70S起始复合物
内含肽与外显肽基因进行同步转录和翻译，当翻译形成蛋白质前体 后，内含肽具有自我催化功能，可从蛋白质中自体切除，形成成熟 的具有活性的蛋白。
内含肽剪接是自我催化，机制不详。
2．二硫键的形成
mRNA中没有胱氨酸的密码子，而不少蛋白质都含有二硫 键，这是蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成的。
核糖体亚基
rRNAs
蛋白
RNA的特异顺序和功能
细菌
70S 50S 23S=2904b 31种(L1-L31）含CGAAC和GTψCG互补
2.5×106D
5S=120b
66%RNA 30S 16S=1542b 21种(S1-S21) 16SRNA(CCUCCU)和S-D
顺序(AGGAGG)互补
哺乳动物
一级结构的核苷酸序列。 含量少，占总RNA的5%，容易降解。
开放阅读框
与蛋白质合成的正确起始有关。 避免mRNA被核酸酶降解，增强其稳定性。
遗传密码子（genetic codon）
mRNA分子中，从5’-3’ 每三个相邻的核苷酸组成的三联体，代表某个氨基酸或 其它信息，称为遗传密码子，也称三联体密码子。
U G AC
2. tRNA的功能
蛋白质的生物合成课件.ppt
如何转变?
密码子:mRNA分子中,每三个相邻的核苷酸组
成的三联体代表某一种氨基酸或其它信息,称为 密码子或三联密码.一个氨基酸密码子决定着一 个氨基酸。
遗传密码:mRNA中的核苷酸排列序列与蛋白
质中的氨基酸排列序列的关系。生物的遗传密码
是通用的。
四种核苷酸编成三联体可形成 43个即64个密码子.其中： 1.一个起始密码:AUG
小亚基:沿mRNA结合,沿5’ 3’ 方向移动.
大亚基:受位(A位): 结合氨基酰- tRNA
给位(P位):成肽
给位 (P位)
蛋 苏
大亚基
UGU
5’AUG ACA GUU
受位 (A位)
小亚基
3’
蛋白质生物合成过程
1、准备阶段： 氨基酸的活化与转运。
2、中心环节： 核蛋白体循环-活化氨基酸 在核蛋白体上的缩合组装。
氨基酸的活化与转运
1、反应式：
氨基酰-tRNA合成酶
AA + tRNA + ATP
氨基酰-tRNA+AMP+PPi 2、AA结合位置：
AA的α-羧基与tRNA活末端腺苷酸中 核糖2 ’或3’羟基以酯键相结合。
tRNA-CCA-OH（R-3’-OH）
核蛋白体循环（三阶段）
(1)、起始阶段 (2)、延伸阶段 (3)、终止阶段
基因操纵子调节系统示意图
调节基因 转录
操纵子
控制区
信息区
启动基因 操纵基因 RNA聚合酶
结构基因
DNA
（-）
（+） 转录
翻译
mRNA
阻遏蛋白
诱导剂
翻译 蛋白质
血红素对起始因子-2的调节作用
血红素
密码子:mRNA分子中,每三个相邻的核苷酸组
成的三联体代表某一种氨基酸或其它信息,称为 密码子或三联密码.一个氨基酸密码子决定着一 个氨基酸。
遗传密码:mRNA中的核苷酸排列序列与蛋白
质中的氨基酸排列序列的关系。生物的遗传密码
是通用的。
四种核苷酸编成三联体可形成 43个即64个密码子.其中： 1.一个起始密码:AUG
小亚基:沿mRNA结合,沿5’ 3’ 方向移动.
大亚基:受位(A位): 结合氨基酰- tRNA
给位(P位):成肽
给位 (P位)
蛋 苏
大亚基
UGU
5’AUG ACA GUU
受位 (A位)
小亚基
3’
蛋白质生物合成过程
1、准备阶段： 氨基酸的活化与转运。
2、中心环节： 核蛋白体循环-活化氨基酸 在核蛋白体上的缩合组装。
氨基酸的活化与转运
1、反应式：
氨基酰-tRNA合成酶
AA + tRNA + ATP
氨基酰-tRNA+AMP+PPi 2、AA结合位置：
AA的α-羧基与tRNA活末端腺苷酸中 核糖2 ’或3’羟基以酯键相结合。
tRNA-CCA-OH（R-3’-OH）
核蛋白体循环（三阶段）
(1)、起始阶段 (2)、延伸阶段 (3)、终止阶段
基因操纵子调节系统示意图
调节基因 转录
操纵子
控制区
信息区
启动基因 操纵基因 RNA聚合酶
结构基因
DNA
（-）
（+） 转录
翻译
mRNA
阻遏蛋白
诱导剂
翻译 蛋白质
血红素对起始因子-2的调节作用
血红素
蛋白质的生物合成(共74张PPT)
3)校正tRNA
tRNASu3+Tyr反密码子为CUA，能识别变异 产生的终止密码子UAG。
三、氨酰-tRNA合成酶
❖ 氨基酸在掺入肽链前，必须活化生成氨酰tRNA，获得足够的能量。
❖ 活化反应由各种氨酰-tRNA合成酶（AARS） 催化。
Ａ.氨酰－tRNA
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
❖ 包括：氨酰-tRNA与核糖体结合，转肽 与肽键形成和转位三个步骤。
肽链合成的延长因子
（一） 进位
Tu GTsTP
Tu GDP
Ts
GTP
5'
AUG
3'
目录
Ts 移走GDP，并与Tu 结合生成Tu-Ts复合体， 然后GTP替换Ts，生 成有活性的Tu-GTP
Poly(U) Poly(C) Poly(A) Poly(G)
poly(Phe) peptide
无细胞抽取物
poly(Pro) peptide poly(Lys) peptide poly(Gly) peptide
•核糖体 •各种tRNA •氨基酸 •AARS
•ATP, GTP
+ mRNA = 蛋白质
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
B. 氨酰-tRNA合成酶特点
a、专一性：
•对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都有专 一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。
•对tRNA具有极高专一性：一种AARS只能识别装
载同一种氨基酸的一组同工受体（tRNA分子）
b、校对作用：
• AARS具有底物结合位点（包括tRNA、氨 基酸和ATP结合位点）和水解位点。
5'
tRNASu3+Tyr反密码子为CUA，能识别变异 产生的终止密码子UAG。
三、氨酰-tRNA合成酶
❖ 氨基酸在掺入肽链前，必须活化生成氨酰tRNA，获得足够的能量。
❖ 活化反应由各种氨酰-tRNA合成酶（AARS） 催化。
Ａ.氨酰－tRNA
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
❖ 包括：氨酰-tRNA与核糖体结合，转肽 与肽键形成和转位三个步骤。
肽链合成的延长因子
（一） 进位
Tu GTsTP
Tu GDP
Ts
GTP
5'
AUG
3'
目录
Ts 移走GDP，并与Tu 结合生成Tu-Ts复合体， 然后GTP替换Ts，生 成有活性的Tu-GTP
Poly(U) Poly(C) Poly(A) Poly(G)
poly(Phe) peptide
无细胞抽取物
poly(Pro) peptide poly(Lys) peptide poly(Gly) peptide
•核糖体 •各种tRNA •氨基酸 •AARS
•ATP, GTP
+ mRNA = 蛋白质
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
B. 氨酰-tRNA合成酶特点
a、专一性：
•对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都有专 一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。
•对tRNA具有极高专一性：一种AARS只能识别装
载同一种氨基酸的一组同工受体（tRNA分子）
b、校对作用：
• AARS具有底物结合位点（包括tRNA、氨 基酸和ATP结合位点）和水解位点。
5'
第七讲蛋白质的生物合成ppt文档
缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸
alanine
丙氨酸
Ala
A
arginine
精氨酸
Arg
R
asparagine
天冬酰氨 Asn
N
aspartic acid
天冬氨酸 Asp
D
cystine
半胱氨酸 Cys
C
glutarmine
谷氨酰胺 Gln
Q
glutarmic acid 谷氨酸
Glu
E
glycine
甘氨酸
密码的简并性
一种氨基酸有几组密码子，或者几组密码子代 表一种氨基酸的现象称为密码子的简并性，这种简 并性主要是由于密码子的第三个碱基发生摆动现象 形成的，也就是说密码子的专一性主要由前两个碱 基决定，即使第三个碱基发生突变也能翻译出正确 的氨基酸，这对于保证物种的稳定性有一定意义。 如：GCU，GCC，GCA，GCG都代表丙氨酸。
来源
原核 生物
核糖体 （S）
70
亚基 30
RNA（S） 蛋白质 种类
16
21
50 23, 5 34
图7-2 (a)原核生物mRNA为多顺反子 (b)真核生物mRNA为单顺反子
遗传密码的破译
乔治·伽莫夫(1904～1968 ) （George Gamov） 乌克兰裔美国核物理学家
马歇尔.尼伦贝格（1927－） Marshall Nirenberg 德裔美国生物化学家
奥乔亚（1905-1993） Severo Ochoa
西班牙裔美籍生物化学家
• 1966年: 阐明遗传密码
柯拉那（美国）
Har Gobind Khorana,1922~
霍利（美国）
Robert Holley, 1922-1993
alanine
丙氨酸
Ala
A
arginine
精氨酸
Arg
R
asparagine
天冬酰氨 Asn
N
aspartic acid
天冬氨酸 Asp
D
cystine
半胱氨酸 Cys
C
glutarmine
谷氨酰胺 Gln
Q
glutarmic acid 谷氨酸
Glu
E
glycine
甘氨酸
密码的简并性
一种氨基酸有几组密码子，或者几组密码子代 表一种氨基酸的现象称为密码子的简并性，这种简 并性主要是由于密码子的第三个碱基发生摆动现象 形成的，也就是说密码子的专一性主要由前两个碱 基决定，即使第三个碱基发生突变也能翻译出正确 的氨基酸，这对于保证物种的稳定性有一定意义。 如：GCU，GCC，GCA，GCG都代表丙氨酸。
来源
原核 生物
核糖体 （S）
70
亚基 30
RNA（S） 蛋白质 种类
16
21
50 23, 5 34
图7-2 (a)原核生物mRNA为多顺反子 (b)真核生物mRNA为单顺反子
遗传密码的破译
乔治·伽莫夫(1904～1968 ) （George Gamov） 乌克兰裔美国核物理学家
马歇尔.尼伦贝格（1927－） Marshall Nirenberg 德裔美国生物化学家
奥乔亚（1905-1993） Severo Ochoa
西班牙裔美籍生物化学家
• 1966年: 阐明遗传密码
柯拉那（美国）
Har Gobind Khorana,1922~
霍利（美国）
Robert Holley, 1922-1993
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8
遗传密码（Genetic code）
mRNA 中蕴藏遗传信息的碱基顺序称为遗传密码。
密码子(codon)
mRNA 中每个相邻的三个核苷酸，这个三联体称为 一个密码子。
因此，密码是密码子的总和。
9
遗传密码的特点
• 方向性 • 通用性 • 简并性 • 连续性
10
• 方向性：5/——3/ • 通用性：（在线粒体或叶绿体中特殊）
23
24
反密码子的摆动性
反密码子：与mRNA相应的三联体密码子碱基互 补。
▪ 摆动性：mRNA密码子的前两位碱基和tRNA的反 密码严格配对，而密码子第三位碱基与反密码子 第一位碱基不严格遵守配对规则。
tRNA反密码子 第一个碱基
mRNA密码子第三个碱基
25
tRNA的种类
起始tRNA和延伸tRNA 起始tRNA: Prok： tRNAfmet， fMet-tRNAfmet
21
aa接受臂 D环
反密码子环
TψC环
额外环
22
“ L”形三级结构 三叶草型的二级结构可折叠成倒L型的三维结构。
三叶草二级结构具有四个臂 L型三维结构两个双螺旋区相互垂直
3’
5’ 氨基酸茎
D环
TψC环
可变环
TψC环 D环
氨基酸茎 3’
5’
可变环
反密码子环
反密码子环
图14-15 tRNA由三叶草型折叠成L型三维结构
• 简并性： 同一氨基酸具有多种密码子
第1、2位
第3位
决定密码的特异性
同义密码
摆动
11
12
• 连续性：
沿5/-3/方向连续阅读
插入碱基 缺失碱基
移码 突变
13
密码子:(codon)
共有64种
3种 61种
代表20中氨基酸
UAA、UAG、UGA
AUG
起始密码 蛋氨酸
终止密码
14
1)在体外无细胞蛋白质合成体系中加入人工 合成的polyＵ 开创了破译遗传密码的先河
主要tRNA中反密码子识别tRNA中的高频密码子， 而次要tRNA中反密码子识别mRNA中的低频密码 子。
27
校正tRNA
突变(mutation)
移码突变: mRNA上的编码顺序中插入(或缺失)一个 (或更多)碱基，引起密码子翻译读框改变。
无义突变: 指正常密码子改变为终止密码子，引起翻 译过程提早终止。蛋白质产物是截短的，一般没有功能。
2)混合共聚物(mixed copolymers)实验对密码 子中碱基组成的测定
3)aa-tRNA 与确定的三核苷酸序列(密码子) 结合：
4)用重复共聚物(repeating copolymers)破译密 码：
15
1961年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细 胞溶液，建立了一种利用人工合成的RNA在试 管里合成多肽链的实验系统，其中含有核糖体等 合成蛋白质所需的各种成分。利用这个实验系统， 尼伦伯格和马太设计了一个巧妙的实验，破译了 第一个遗传密码，即UUU-苯丙氨酸。
Euk： tRNAimet ，Met-tRNAimet 延伸tRNA： tRNAmmet，m可省略
26
同工tRNA（isoaccepting tRNAs）
携带AA相同而反密码子不同的一组tRNA；
不同的反密码子识别AA的同义密码；
同工tRNA在细胞内合成量上有多和少的差别，分 别称为主要tRNA和次要tRNA。
3
蛋白质生物合成物质
合成原料料
自然界由mRNA 编码的氨基酸共有 20 种
羟脯氨酸、羟赖氨酸、γ-羧基谷氨酸等 特殊氨基酸是在肽链合成后的加工修饰过程中形成
5
蛋白质生物合成物质
合成原料 mRNA tRNA rRNA
6
mRNA——翻译的模板
第四章 蛋白质的生物合成 biosynthesis of protein
1
第四章 蛋白质的生物合成
第一节 参与蛋白质生物合成的物质 第二节 蛋白质合成过程 第三节 蛋白质合成后的分泌 第 四节 蛋白质生物合成的干扰和抑制
2
第一节 参与蛋白质生物合成的物质
蛋白质生物合成体系
mRNA、tRNA、rRNA n 氨基酸
5/
3/
CAACUGCAGACAUAUAUGAUACAAUUUGAUCAGUAU
-Gln-Leu-Gln-Thr-Tyr-Met-Ile-Gln-Phe-Asp-Gln-Tyr-
7
mRNA 分子的组成：
转录启动区 5’UTR AUG之前的 5’ 端非编码区（前导序列） 编码区 起始码、阅读框、终止码 3’UTR 终止密码子之后，不翻译的 3’ 端 转录终止区
29
1）无义抑制（nonsense suppressor）
17
第一碱基 （5/-端）
遗传第 密二 码碱 表基
第三碱基 （3/-端）
终止
终止
*
*在mRNA起始部位的AUG为起始信号
18
蛋白质生物合成物质
合成原料 mRNA tRNA rRNA
19
tRNA——搬运氨基酸
Ser 5’
Tyr 5’
20
tRNA的结构
▪ tRNA在蛋白质生物合成过程中起关键作用。 ▪ 最小的 RNA，4S ▪ 70 ~ 80个base，其中22个碱基是恒定 ▪ 含有10%的稀有碱基
Tyr UAC和UAU UAG。
错义突变：正常密码子变为另一种氨基酸的密码子。
新的氨基酸取代了蛋白质中某位点上原来的残基可能使蛋白质
失去功能。
Gly GGG
AGG Arg。
28
抑制突变/校正突变 （suppressor mutation）： 编码tRNA的基因发生某种突变，以“代偿”或校正 mRNA上密码子的原有突变所产生的不良后果。 无义抑制 错义抑制
16
1966年科学家霍拉纳发明了一种新的RNA合成方法， 通过这种方法合成的RNA可以是2个、3个或4个碱 基为单位的重复序列，例如:将A、C两种核苷酸缩 合为ACACACACAC……长链，以它作人工信使进 行蛋白质合成，结果发现产物是苏氨酸和组氨酸的 多聚体，说明苏氨酸的密码子可能是ACA，也可能 是CAC；同样，组氨酸的密码子可能是CAC，也可 能是ACA。
酶、蛋白质因子、ATP、GTP
蛋白质
蛋白质因子： 起始因子（initiation factor，IF）真核生物写作eIF 延长因子（elongation factor，EF） 释放因子（releasing factor，RF） 核蛋白体释放因子（ribosomal releasing factor，RRF）
遗传密码（Genetic code）
mRNA 中蕴藏遗传信息的碱基顺序称为遗传密码。
密码子(codon)
mRNA 中每个相邻的三个核苷酸，这个三联体称为 一个密码子。
因此，密码是密码子的总和。
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遗传密码的特点
• 方向性 • 通用性 • 简并性 • 连续性
10
• 方向性：5/——3/ • 通用性：（在线粒体或叶绿体中特殊）
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24
反密码子的摆动性
反密码子：与mRNA相应的三联体密码子碱基互 补。
▪ 摆动性：mRNA密码子的前两位碱基和tRNA的反 密码严格配对，而密码子第三位碱基与反密码子 第一位碱基不严格遵守配对规则。
tRNA反密码子 第一个碱基
mRNA密码子第三个碱基
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tRNA的种类
起始tRNA和延伸tRNA 起始tRNA: Prok： tRNAfmet， fMet-tRNAfmet
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aa接受臂 D环
反密码子环
TψC环
额外环
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“ L”形三级结构 三叶草型的二级结构可折叠成倒L型的三维结构。
三叶草二级结构具有四个臂 L型三维结构两个双螺旋区相互垂直
3’
5’ 氨基酸茎
D环
TψC环
可变环
TψC环 D环
氨基酸茎 3’
5’
可变环
反密码子环
反密码子环
图14-15 tRNA由三叶草型折叠成L型三维结构
• 简并性： 同一氨基酸具有多种密码子
第1、2位
第3位
决定密码的特异性
同义密码
摆动
11
12
• 连续性：
沿5/-3/方向连续阅读
插入碱基 缺失碱基
移码 突变
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密码子:(codon)
共有64种
3种 61种
代表20中氨基酸
UAA、UAG、UGA
AUG
起始密码 蛋氨酸
终止密码
14
1)在体外无细胞蛋白质合成体系中加入人工 合成的polyＵ 开创了破译遗传密码的先河
主要tRNA中反密码子识别tRNA中的高频密码子， 而次要tRNA中反密码子识别mRNA中的低频密码 子。
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校正tRNA
突变(mutation)
移码突变: mRNA上的编码顺序中插入(或缺失)一个 (或更多)碱基，引起密码子翻译读框改变。
无义突变: 指正常密码子改变为终止密码子，引起翻 译过程提早终止。蛋白质产物是截短的，一般没有功能。
2)混合共聚物(mixed copolymers)实验对密码 子中碱基组成的测定
3)aa-tRNA 与确定的三核苷酸序列(密码子) 结合：
4)用重复共聚物(repeating copolymers)破译密 码：
15
1961年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细 胞溶液，建立了一种利用人工合成的RNA在试 管里合成多肽链的实验系统，其中含有核糖体等 合成蛋白质所需的各种成分。利用这个实验系统， 尼伦伯格和马太设计了一个巧妙的实验，破译了 第一个遗传密码，即UUU-苯丙氨酸。
Euk： tRNAimet ，Met-tRNAimet 延伸tRNA： tRNAmmet，m可省略
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同工tRNA（isoaccepting tRNAs）
携带AA相同而反密码子不同的一组tRNA；
不同的反密码子识别AA的同义密码；
同工tRNA在细胞内合成量上有多和少的差别，分 别称为主要tRNA和次要tRNA。
3
蛋白质生物合成物质
合成原料料
自然界由mRNA 编码的氨基酸共有 20 种
羟脯氨酸、羟赖氨酸、γ-羧基谷氨酸等 特殊氨基酸是在肽链合成后的加工修饰过程中形成
5
蛋白质生物合成物质
合成原料 mRNA tRNA rRNA
6
mRNA——翻译的模板
第四章 蛋白质的生物合成 biosynthesis of protein
1
第四章 蛋白质的生物合成
第一节 参与蛋白质生物合成的物质 第二节 蛋白质合成过程 第三节 蛋白质合成后的分泌 第 四节 蛋白质生物合成的干扰和抑制
2
第一节 参与蛋白质生物合成的物质
蛋白质生物合成体系
mRNA、tRNA、rRNA n 氨基酸
5/
3/
CAACUGCAGACAUAUAUGAUACAAUUUGAUCAGUAU
-Gln-Leu-Gln-Thr-Tyr-Met-Ile-Gln-Phe-Asp-Gln-Tyr-
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mRNA 分子的组成：
转录启动区 5’UTR AUG之前的 5’ 端非编码区（前导序列） 编码区 起始码、阅读框、终止码 3’UTR 终止密码子之后，不翻译的 3’ 端 转录终止区
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1）无义抑制（nonsense suppressor）
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第一碱基 （5/-端）
遗传第 密二 码碱 表基
第三碱基 （3/-端）
终止
终止
*
*在mRNA起始部位的AUG为起始信号
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蛋白质生物合成物质
合成原料 mRNA tRNA rRNA
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tRNA——搬运氨基酸
Ser 5’
Tyr 5’
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tRNA的结构
▪ tRNA在蛋白质生物合成过程中起关键作用。 ▪ 最小的 RNA，4S ▪ 70 ~ 80个base，其中22个碱基是恒定 ▪ 含有10%的稀有碱基
Tyr UAC和UAU UAG。
错义突变：正常密码子变为另一种氨基酸的密码子。
新的氨基酸取代了蛋白质中某位点上原来的残基可能使蛋白质
失去功能。
Gly GGG
AGG Arg。
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抑制突变/校正突变 （suppressor mutation）： 编码tRNA的基因发生某种突变，以“代偿”或校正 mRNA上密码子的原有突变所产生的不良后果。 无义抑制 错义抑制
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1966年科学家霍拉纳发明了一种新的RNA合成方法， 通过这种方法合成的RNA可以是2个、3个或4个碱 基为单位的重复序列，例如:将A、C两种核苷酸缩 合为ACACACACAC……长链，以它作人工信使进 行蛋白质合成，结果发现产物是苏氨酸和组氨酸的 多聚体，说明苏氨酸的密码子可能是ACA，也可能 是CAC；同样，组氨酸的密码子可能是CAC，也可 能是ACA。
酶、蛋白质因子、ATP、GTP
蛋白质
蛋白质因子： 起始因子（initiation factor，IF）真核生物写作eIF 延长因子（elongation factor，EF） 释放因子（releasing factor，RF） 核蛋白体释放因子（ribosomal releasing factor，RRF）