生物化学课件3738 蛋白质的生物合成

RNA的翻译遗传密码|蛋白质的合成和转运RNA的翻译遗传密码|蛋白质的合成和转运1中心法则蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA？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中心法则蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA？中心法则总2遗传密码——遗传密码是三联密码，在一个mRNA中3个核苷酸形成一个密码子，编码一个氨基酸

在细胞中mRNA的碱基顺序信息转变成多肽的氨基酸顺序称为翻译（translation）提要遗传密码——遗传密码是三联密码，在一个mRNA中3个核苷酸形3提要(续)mRNA在核糖体上作为翻译的模板。氨基酸由tRNA分子运送到核糖体上。正确的氨基酸顺序是通过mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子互补结合来完成的，而每个特异的氨基酸又是特异地结合到tRNA上。在原核和真核生物中，AUG是翻译开始的起始密码子。肽链的延伸涉及到结合在核糖体的A位和P位上的tRNA所携带的氨基酸之间形成肽键。一旦肽键形成，核糖体沿着mRNA移动一个密码子，为下一个负载tRNA的结合做好准备。翻译一直持续到mRNA上终止密码子（UAG，UAA或UGA）出现方完成提要(续)mRNA在核糖体上作为翻译的模板。氨基酸由tRNA4目录遗传密码

DNA是遗传信息的携带分子

RNA传递和加工遗传信息

遗传密码的破译

遗传密码的基本特性蛋白质合成和转运

蛋白质合成的分子基础

翻译的步骤

肽链合成后的加工

蛋白质定位目录遗传密码

DNA是遗传信息的携带分子

RNA5DNA是遗传信息的携带分子1869年MiescherF发现细胞核中存在DNA，其后的半世纪里揭示了遗传信息的编码、传递和表达机制。DNA是遗传信息的携带分子6细胞内含有恒定的DNA任何生物的细胞DNA含量都是恒定的，不受外界环境、营养条件和细胞本身的代谢状态影响DNA含量与机体复杂度有关进化程度越高DNA含量（C值）越高DNA含量与进化程度不简单的呈线性关系(C值佯谬)DNA的信息量只与DNA的复杂度有关细胞内含有恒定的DNA任何生物的细胞DNA含量都是恒定的，7DNA是细菌的转化因子1928年FrederickGriffith发现细菌转化现象；1944年，OswaldT.Avery通过实验证明转化因子是DNADNA是细菌的转化因子1928年FrederickGrif8病毒是游离的遗传因子病毒感染宿主细胞，是以病毒DNA或RNA的cDNA整合到宿主细胞染色体DNA中随宿主细胞染色体DNA一起复制遗传在适合的条件下装配成病毒颗粒离开宿主细胞病毒是游离的遗传因子病毒感染宿主细胞，是以病毒DNA或RNA9Hershey-Chase实验1952年AlfredD.Hershey和MarthaChase用32P标记T2噬菌体的DNA,用35S标记噬菌体蛋白质实验。证明DNA是噬菌体的遗传物质噬菌体是裸露的染色体烟草花叶病毒组合实验是核酸是遗传信息运载物质的另一证据Hershey-Chase实验1952年AlfredD.10RNA传递和加工遗传信息RNA是单链分子可自身回折形成局部双螺旋既能像DNA储存传递遗传信息，又能像蛋白质一样有催化调节作用一般加工包括切割、修剪、添加、修饰和异构化RNA编码序列的加工包括拼接、编辑、和再编码则改变RNA携带的遗传信息RNA传递和加工遗传信息RNA是单链分子可自身回折形成局部双11RNA的拼接外显子：保留在成熟RNA中的序列内含子：插入的非编码序列在转录后加工过程中被删除拼接是一个抽提信息的过程，从转录出产物中将编码序列拼接出来形成完整有意义的表达序列RNA的拼接外显子：保留在成熟RNA中的序列12RNA的拼接方式类型自我拼接类型自我拼接核mRNA的拼接体的拼接核mRNA的酶促拼接RNA的拼接方式类型自我拼接类型自我拼接核m13它是基因表达调节的重要环节，并能成为产生新的基因和蛋白质的基础通过选择性拼接一个基因可以编码多条多肽链。这些多肽链为同源体拼接的生物学意义它是基因表达调节的重要环节，并能成为产生新的基因和蛋白质的基14RNA编辑RNA序列通过断裂或再连接反应插入或删除若干核苷酸，或通过酶促脱氨和氨基化反应改变碱基从而改变编码信息RNA编辑需要来自自身或指导RNA(gRNA)提供的信息RNA编辑RNA序列通过断裂或再连接反应插入或删除若干核苷酸15

编辑类型机制存在U的插入与删除gRNA的转酯反应锥虫线粒体mRNAC、A或U的插入多头绒孢菌线粒体的mRNA和tRNAG的插入RNA聚合酶重复转录副粘病毒的P基因C转变为U酶促脱氢哺乳类肠的apoPtRNAC转变为U或U转变为C脱氢或氨基化植物线粒体mRNA和tRNA牛心线粒体tRNAA转变为I脱氨脑谷氨酸受体亚基mRNARNA编辑的不同类型和分布RNA编辑的生物学意义消除移码突变等基因突变的危害增加了基因产物的多样性与生物发育与分化有关，是基因调控的一种重要方式编辑类型机制16RNA译码或再编码蛋白质的编码信息以三联体密码形式编码在R核酸分子中表达时由RNA翻译成蛋白质参与翻译的RNA:mRNA——模板作用tRNA——信号转换器作用rRNA——催化肽链形成起装配者作用RNA译码或再编码蛋白质的编码信息以三联体密码形式编码在R核17RNA再编码是在错译突变、无意突变和mRNA程序性移位时通过校正tRNA、mRNA的翻译内含子和核糖体移码改变常规读码方式RNA再编码可以校正有害的基因突变RNA再编码RNA再编码是在错译突变、无意突变和mRNA程序性移位时通过18遗传密码的破译1954年Gamov对遗传密码进行探讨，提出三联体(triplet)1961年FrancisH.C.Crick的实验结果表明三联体密码学说正确，提出遗传信息在核酸分子上以非重叠、无标点、三联体的方式编码同年，FrançoisJacob和JacquesMonod证明了mRNA的存在FrancisCrick遗传密码的破译1954年Gamov对遗传密码进行探讨，提出三19Nirenberg等人工合成mRNA并寻找氨基酸和三连密码子的关系Nirenbery用均聚核糖核苷酸作模板指导多聚氨基酸合成，破译PolyU、polyA、polyC是最早破译的密码子Khorana等用化学合成结合酶促反应合成含二三四核苷酸重复序列的多聚核苷酸作模板找出氨基酸的密码子1966年完全确定编码20种氨基酸的密码子（全部64个密码子）遗传密码破译MarshallNirenbergH.GobindKhoranaNirenberg等人工合成mRNA并寻找氨基酸和三连密码子20利用重复共聚物破译密码利用重复共聚物破译密码2120种基酸的遗传密码字典20种基酸的遗传密码字典22遗传密码的基本特性密码的阅读方向是5‘→3‘密码为不重叠，无标点的三联体密码翻译时许从起始密码AUG开始确定阅读框架移码突变是非常严重的突变遗传密码的基本特性密码的阅读方向是5‘→3‘23密码的简并性一个氨基酸可具有多个密码子氨基酸密码子数目与该氨基酸残基在蛋白质中的使用频率有关，频率越大密码子数越多密码的简并性一个氨基酸可具有多个密码子24密码的变偶性密码子专一性取决于前两个密码子，第三个密码子作用有限，tRNA上的反密码子与mRNA密码子配对时前两位碱基配对严格第三位碱基可有一定变动这个现象称变偶性。即一个tRNA反密码子可识别多个简并密码子在tRNA反密码子中除A、U、G、C四种碱基外，经常出现次黄嘌呤（I）。可与U、A、C配对，使次黄嘌呤反密码子可识别更多的反密码子实验证明，酵母丙氨酸反密码子IGC可阅读GCU、GCC、GCA密码的变偶性密码子专一性取决于前两个密码子，第三个密码子作用25变偶性变偶性26LeuGluLysAlaGlyValSerAspGlnAsnIleThrProMetPheTryHisArgTrpCys密码子数108642123456蛋白质中残基的百分数LeuGluAlaSerAspIleThrPheArgTrp27反密码子第一位碱基密码子第三位碱基AUCGGU、CUA、GIU、C、A反密码子与密码子之间的

碱基配对反密码子密码子AUCGGU、CUA、GIU、C、A反密码子与28密码的通用性和变异性生物界从低等到高等基本上共用一套遗传密码，线粒体以及少数生物体的密码子由变异。密码的通用性和变异性生物界从低等到高等基本上共用一套遗传密码29已知的线粒体变异密码子已知的线粒体变异密码子30密码防错系统密码编排方式使得密码子中一个碱基被置换结果常是编码相同的氨基酸或以物理化学性质相近的氨基酸取代。使基因突变造成的伤害降到最低限度密码防错系统密码编排方式使得密码子中一个碱基被置换结果常是编31防错系统防错系统32蛋白质的生物合成，就是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。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，又称翻译(Translation)蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成，就是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。即将33蛋白质合成的分子基础以氨基酸为原料以mRNA为模板以tRNA为运载工具以核糖体为合成场所蛋白质合成的分子基础以氨基酸为原料34mRNAmRNA(messengerRNA)由DNA经转录合成，携带着DNA的遗传信息，然后作为模板通过翻译将遗传信息传递给蛋白质，即由它直接决定多肽链中AA的顺序mRNA分子中四种不同碱基（A、G、C和U）构成特定顺序决定蛋白质分子中20种AA所构成的序列mRNAmRNA(messengerRNA)由DNA经转35原核细胞mRNA的结构特点5´3´顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序先导区末端顺序SD区AGGAGGU特点半衰期短许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在

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，16SrRNA3’-端反向互补而使mRNA与核糖体结合原核细胞mRNA的结构特点5´3´顺反子顺反子顺反子插入顺序36真核细胞mRNA的结构特点5´

“帽子”PolyA

3´

顺反子m7G-5´ppp-N-3´pA（50~200）-OH帽子结构功能使mRNA免遭核酸酶的破坏使mRNA能与核糖体小亚基结合并开始合成蛋白质被蛋白质合成的起始因子所识别，从而促进蛋白质的合成Poly(A)的功能是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式它大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性真核细胞mRNA的结构特点5´“帽子”PolyA3´顺37原核生物和真核生物

mRNA的比较原核生物和真核生物

mRNA的比较38起始密码的选择原核起始密码的选择原核39mRNA是蛋白质合成的模版辨认起始密码子是翻译起始的必须步骤：确定阅读框架按照不重叠三联体密码子翻译产生对应的氨基酸并形成肽键当到达终止密码时，合成结束，肽键释放通常终止密码不止一个，而是连续出现2~3个终止密码对于某些病毒，如果中间有起始密码，则一条mRNA可产生2条或多条肽链mRNA是蛋白质合成的模版辨认起始密码子是翻译起始的必须步骤40阅读框架阅读框架41tRNAtransferribonucleicacid，由50-95个核苷酸组成，分子较小，常含有稀有碱基，其自身可以折叠成三叶草形的结构在蛋白质合成中处于关键地位，为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，并准确无误地将活化的氨基酸运送到核糖体中mRNA模板上tRNAtransferribonucleicacid，42tRNA的结构特征3’端含CCA-OH序列

TψC环(TψCloop)额外环或可变环(extrovariableloop)反密码子环(anticodonloop)二氢尿嘧啶环(dihydro-Uloop或D-loop)上述的TψC环，反密码子环，和二氢尿嘧啶分别连接在由4或5个碱基组成的螺旋区上，依次称为TψC茎，反密码子茎和二氢尿嘧啶茎。此外，15-16个固定碱基几乎全部位于这些环上tRNA的结构特征3’端含CCA-OH序列43tRNA三维结构tRNA三维结构44tRNA的接头(adaptor)作用3´-端上的氨基酸接受位点识别氨酰-tRNA合成酶的位点核糖体识别位点反密码子位点tRNA的接头(adaptor)作用3´-端上的氨基酸接受位45密码子-反密码子的识别tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。密码子与反密码子的阅读方向均为5’3’，两者反向平行配对。密码子-反密码子的识别tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链46基因间的校正突变3-A-U-C-55-U-A-G-3突变tRNATyr

的反密码子（正常时应为3-A-U-G-5）此终止密码被读作TyrGluH2NCOOH第一个突变：由于DNA突变使mRNA分子中GAG变为UAGGAG(Glu)UAG（终止密码）H2NCOOHTyrH2NCOOH第二个突变：tRNATyr的反密码子GUA突变成CUA突变tRNATyr可以将终止密码UAG读作Tyr基因间的校正突变3-A-U-C-5突变tRNATy47核糖体核糖体是由rRNA(ribosomalribonucleicasid)和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒核糖体是蛋白质合成的场所核蛋白体外无界膜，呈颗粒状，由大小亚基组成，每个亚基又含有不同的蛋白质和rRNA，其中蛋白质与rRNA的重量比约为1:2核糖体核糖体是由rRNA(ribosomalribonu48生物化学课件3738蛋白质的生物合成49核糖体主要存在于粗面ER核糖体存在场所

粗面内质网(主要)

细胞溶胶

线粒体和叶绿体核糖体主要存在于粗面ER核糖体存在场所

粗面内质网(主要)50核糖体的结构组成原核生物(70S:30S50S)真核生物(80S:40S60S)小亚基rRNA蛋白质16S-rRNA21种18S-rRNA30多种大亚基rRNA蛋白质5S-rRNA23S-rRNA34种5S-rRNA28S-rRNA50多种核糖体的结构组成原核生物真核生物小亚基rRNA16S-rRN51核糖体RNA（rRNA）rRNA在形成核糖体的结构和功能上起重要作用有很多双螺旋区16SrRNA的二级结构核糖体RNA（rRNA）rRNA在形成核糖体的结构和功能上起52核糖体结构与功能A位点（氨酰基位点） 结合氨酰-tRNA的位点转肽酶活性 催化肽键的形成识别mRNA的位点 小亚基上，可容纳2个密码P位点（肽酰基位点） 结合肽酰-tRNA的位点核糖体结构与功能A位点（氨酰基位点）转肽酶活性P位点（肽酰基53RNA和蛋白质的分布相对集中,RNA主要定位于核糖体中央,蛋白质在颗粒外围。小亚基是一扁平不对称颗粒,由头和体组成,分别占小亚基的1/3和2/3。在头和体之间的部分是颈,并有1-2个突起称为叶或平台。大亚基由半球形主体和三个大小与形状不同的突起组成。中间的突起称为"鼻",呈杆状;两侧的突起分别称为柄(stalk)和脊(ridge)。电镜下的70S核糖体大体是圆形颗粒,直径约23nm。小亚基斜(45°角)卧在50S亚基的L1肩和中心突之间。RNA和蛋白质的分布相对集中,RNA主要定位于核糖体中央,蛋54原核细胞70S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位示意图anticodoncodon30S与mRNA结合部位P位（结合或接受肽基的部位）A位（结合或接受AA-tRNA的部位）50S53mRNA原核细胞70S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位示意图an55真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子阶段原核

真核功能IF1IF2eIF2参与起始复合物的形成IF3eIF3、eIF4C起始CBPI与mRNA帽子结合eIF4ABF参与寻找第一个AUGeIF5协助eIF2、eIF3、eIF4C的释放eIF6协助60S亚基从无活性的核糖体上解离EF-TueEF1协助氨酰-tRNA进入核糖体延长EF-TseEF1帮助EF-Tu、eEF1周转EF-GeEF2移位因子RF-1终止eRF释放完整的肽链RF-2真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子阶段原核56蛋白质合成过程氨基酸活化：氨基酸与tRNA合成氨基酰-tRNA起始阶段：mRNA，Met-tRNAMet、核糖体构成起始复合体肽链延伸(核蛋白体循环)：进位、转肽、移位循环，肽链延长终止阶段：延伸至终止密码，肽链释放，核糖体大小亚基与mRNA解离蛋白质合成过程氨基酸活化：氨基酸与tRNA合成氨基酰-tRN57氨基酸

的活化氨基酸

的活化58氨基酸的活化EEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRNAAA氨基酸ATP+氨酰腺苷酸PPi第一步AMP第二步E氨基酸的活化步骤3-氨酰-tRNAE-AMP氨基酸的活化EEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRN59tRNA3’末端tRNA3’末端60氨基酸活化反应方程式第一步反应消耗2ATP第二步反应氨基酸活化反应方程式第一步反应消耗2ATP第二步反应61氨酰-tRNA合成酶特点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具有极高专一性具有校对功能：氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解错误活化的氨基酸活化一个氨基酸消耗2分子ATP氨酰-tRNA合成酶特点对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都62N-甲酰甲硫氨酰-tRNAiMet的形成Met-tRNAiMetfMet-tRNAtMetN10-CHO-FH4FH4转甲酰酶CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-N-甲酰甲硫氨酰-tRNAiMet的形成Met-tRNAiM63肽链合成起始识别mRNA的起始密码子为AUG，AUG对应的氨基酸为Met。有两种甲硫氨酸专一性的tRNA：tRNAiMet—只与起始密码子结合tRNAMet—只与肽链内部的AUG有关在原核生物中，多肽链起始的氨基酸均为甲酰甲硫氨酸。肽链合成起始识别mRNA的起始密码子为AUG，AUG对应的氨64原核生物肽链合成的起始30S亚基•mRNAIF3-IF1复合物30S•mRNA•GTP-fMet–tRNA-IF2-IF1复合物70S起始复合物codonanticodonA位P位

mRNA

+30S亚基-IF3IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亚基IF2+IF1+GDP+PiIF1A位IF-353IF2GTPP位IF3IF2IF1IF-170S起始复合物原核生物肽链合成的起始30S亚基•mRNAIF3-IF65起始因子在翻译的起始阶段，还需有3种蛋白质因子——起始因子(IF)的参与，即IF1、IF2、IF3。IF1IF2

IF3辅助IF3有GTP酶活性特异识别fmet-tRNAimet形成fmet-tRNAimet-IF2-GTP促进30S小亚基结合mRNA终止时：促使核糖体解离起始因子在翻译的起始阶段，还需有3种蛋白质因子——起始因66三元复合物

(trimercomplex)的形成核糖体30S小亚基附着于mRNA的起始信号部位，该结合反应是由起始因子3(IF3)介导的，另外有Mg2+的参与。故形成IF3-30S亚基-mRNA三元复合物氨基酸羧基通过酸酐键与AMP上的5-磷酸基相连酶：氢键三元复合物

(trimercomplex)的形成核糖体306730S前起始复合物

(30Spre-initiationcomplex)形成在起始因子2(IF2)的作用下，甲酰蛋氨酸-起始型tRNA(fMet-tRNAMet)与mRNA分子中的起始密码子(AUG或GUG)相结合，即密码子与反密码子相互反应。同时IF3从三元复合物脱落，形成30S前起始复合物，即IF2-30S亚基-mRNA-fMet-tRNAMet复合物。此步亦需要GTP和Mg2+参与30S前起始复合物

(30Spre-initiation6870S起始复合物

(70Sinitiationcomplex)形成50S亚基与上述的30S前起始复合物结合，同时IF2脱落，形成70S起始复合物，即30S亚基-mRNA-50S亚基-fMet-tRNAMet复合物。此时fMet-tRNAMet占据着50S亚基的肽酰位(peptidylsite，简称为P位或给位)，而50S的氨基酰位(aminoacylsite，简称为A位或受位)暂为空位70S起始复合物

(70Sinitiationcompl69起始复合物的结构此时核糖体的P位被起始氨酰-tRNA占据，A位空着，等待能与第二个密码子匹配的氨酰-tRNA进位。起始复合物的结构此时核糖体的P位被起始氨酰-tRNA占据，A70S.D序列原核生物-----S.D序列（核蛋白体结合位点，RBS）S.D序列原核生物-----S.D序列（核蛋白体结合位点，R71肽链延长这一阶段是在fMet（或肽链）的C末端逐个的添加aa，使肽链不断延伸每延伸一个aa，需要经历三步：

1）进位

2）转肽

3）移位肽链延长这一阶段是在fMet（或肽链）的C末端逐个的添加aa7212122323进位肽键形成移位进位(Tu\Ts)GTPGTPN-端235´3´C-端肽键形成15´3´（EF-G）肽链的延长12122323进位肽键形成移位进位(Tu\Ts)GTPGT73核蛋白体循环——进位氨基酰-tRNA与结合因子EF-Tu-GTP结合，GTP水解释放能量推动氨基酰-tRNA进位与密码子结合Tu-GTP再生：Tu-GDP释放，延长因子Ts与Tu结合致使GDP释放，GTP与Tu结合使Ts释放每引进一个氨基酰-tRNA消耗一个GTP进位需要2种延长因子：EF-Tu和EF-TS(真核生物是1个EF-1)核蛋白体循环——进位氨基酰-tRNA与结合因子EF-Tu-G74进位参与的延长因子EF-TuEF-Ts协助AA-tRNA进入受位

具有GTP酶活性促进EF-Tu的再利用原核生物

肽链延长因子

EF-Tu与EF-Ts的

作用原理进位参与的延长因子EF-Tu协助AA-tRNA进入受位

具有75Tu\Ts循环TsTs-GDPTu\Ts循环TsTs-GDP76肽键的形成肽键的形成77核蛋白体循环——转肽P位tRNA上的甲酰甲硫氨基转移至A位tRNA上的aa的氨基上，形成肽键。酶肽键位置转肽酶（大亚基）催化形成肽键给位：f-met-（肽酰）的α-COO-+受位：氨基酰的α-NH4+形成肽键受位：反应在此位上进行（给位上的f-met退至受位）生成的二肽在受位上。给位：无负载tRNA核蛋白体循环——转肽P位tRNA上的甲酰甲硫氨基转移至A位t78转肽注意

肽键形成是转肽酶催化的，转肽酶是大亚基中的23SrRNA(具有催化能力的RNA-核酶)

转肽过程不消耗ATP或GTP转肽注意

肽键形成是转肽酶催化的，转肽酶是大亚基中的23S79核蛋白体循环——移位核糖体在mRNA上向3'端移动一个密码子的距离，这样，原P位空载的tRNA离开了核糖体，原A位的肽酰-tRNA落在P位，而A位空了出来核蛋白体循环——移位核糖体在mRNA上向3'端移动一个密码子80移位酶位置方向转位酶----EFG有GTP酶活性协助mRNA前移,游离tRNA释放给位：肽-tRNA-mRNA受位：空留,下一个AA进入mRNA：从5’3’移动1个带有肽链的tRNA：从受位给位肽链合成：从N端C端延长移位酶转位酶----EFG81肽链延长通过以上三步，完成了氨基酸的一轮添加。每延伸一个氨基酸，需要消耗2分子GTP→GDP。(进位和移位)随着核糖体在mRNA上从5'→3'方向滑动，新生链从N端→C端延伸。mRNA上的核苷酸序列被“翻译”成多肽链上的氨基酸序列每添加1个氨基酸需要消耗4个高能键肽链延长通过以上三步，完成了氨基酸的一轮添加。每延伸一个氨基82蛋白质生物合成的抑制剂嘌呤霉素

puromycin结构类似氨基酰-tRNA，与后者竞争，形成转肽反应中氨基酰异常复合体链霉素

streptomycin能与30S-亚基结合四环素

tetracyclines能阻断氨基酰-tRNA进入A位点氯霉素

chloramphenicol能阻断70S核糖体中的50S大亚基的肽酰转移酶的活性放线菌酮cycloheximide被认为与氯霉素的作用类似，但它主要作用于真核生物的80S核糖体中的60S亚基红霉素erythromycin与50S大亚基结合，并阻断移位作用，将肽酰-tRNA"冻结"在A位点上蛋白质生物合成的抑制剂嘌呤霉素

puromycin结构类似氨83(1)嘌呤霉素（puromycin)嘌呤霉素的结构很类似氨基酰-tRNA，故能与后者相竞争作为转肽反应中氨基酰异常复合体，从而抑制蛋白质的生物合成:当生长着的肽链(或甲酰甲硫氨酸)被转移到嘌呤霉素的氨基上去时，新生成的肽酰-嘌呤霉素会从核糖体上脱落下来，从而终止翻译。因此肽链合成过早终止，而且在此截短的肽链的羧基端连有一分子嘌呤霉素。(2)链霉素(streptomycin)链霉素能与30S-亚基结合从而抑制蛋白质的合成;此30S-链霉素复合体是一种效率很低且很不稳定的起始解离而终止翻译的复合体。链霉素结合在30S亚基上时亦能改变氨基酰-tRNA在A位点上与其对应的密码子配对的精确性和效率。(3)四环素(tetracyclines)四环素能阻断氨基酰-tRNA进入A位点，从而抑制肽链的延长;新生的肽链存留在P位点上，并能与嘌呤霉素反应。(1)嘌呤霉素（puromycin)嘌呤霉素的结构很类似氨84(4)氯霉素(chloramphenicol)氯霉素能阻断70S核糖体中的50S大亚基的肽酰转移酶的活性，从而抑制肽链的延长。(5)放线菌酮(cycloheximide)放线菌酮被认为与氯霉素的作用类似，但它主要作用于真核生物的80S核糖体中的60S亚基。(6)红霉素(erythromycin)红霉素与50S大亚基结合，并阻断移位作用因而将肽酰-tRNA"冻结"在A位点上。对红霉素产生抗性是由于50S大亚基中某一个蛋白质产生突变之故。上述各种抗菌素对细菌的完整细胞或无细胞系统均有抑制作用，它们都作用于核糖体循环的起始和/或延长步骤。由于细菌核糖体与哺乳动物线粒体核糖体相似，因此能抑制细菌核糖体功能的抗菌素，往往也能抑制哺乳动物线粒体的核糖体循环。线粒体是一个"半自养"的细胞器，它的蛋白质除由胞浆核糖体循环产生供应外，并有其自身的翻译系统。四环素族类(包括四环素、土霉素、金霉素等)对真核细胞的无细胞系统蛋白质合成具有抑制作用，但对完整的真核细胞无抑制作用，这是由于四环素族类抗菌素不易透入真核细胞膜。(4)氯霉素(chloramphenicol)氯霉素能阻断785（1）释放因子RF1或RF2进入核糖体A位。（2）多肽链的释放（3）核糖体解离53UAG30S亚基50S亚基53UAGtRNARF肽链合成的终止及释放（1）释放因子RF1或RF2进入核糖体A位。53UAG86合成终止与释放终止密码的辨认肽链从肽酰-tRNA水解出mRNA从核糖体中分离及大小亚基的拆开蛋白质因子的参与UAA、UAG、UGAGTPGDP+PiIF3结合30小亚基RF1：作用于UAA、UAGRF2：作用于UGARF3：促进释放结合GTP/GTP酶活性

合成终止与释放终止密码的辨认UAA、UAG、UGA87合成终止随着肽链的释放，大、小亚基，tRNA，终止因子与mRNA解聚，蛋白质合成终止。解聚的核糖体小亚基寻找另一个起始位点，开始新一轮蛋白质合成合成终止随着肽链的释放，大、小亚基，tRNA，终止因子与mR88大肠杆菌蛋白质合成5个主要阶段的物质需求蛋白质合成的物质条件大肠杆菌蛋白质合成5个主要阶段的物质需求蛋白质合成的物质条件89多聚核糖体翻译

方向翻译方向多聚核糖体翻译

方向翻译方向90多核糖体与核糖体循环合成完毕的肽链多核糖体3’mRNA延伸中的肽链5ˊ核糖体循环多核糖体与核糖体循环合成完毕的肽链多核糖体3’mRNA延伸中91真核生物多肽链的合成真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂起始氨基酸为Met，不是fMet肽链合成的起始：由40S核糖体亚基首先识别mRNA的5'端-帽子，然后沿mRNA移动寻找AUG起始因子有12种，但只有2种延长因子和1种终止因子真核细胞种线粒体、叶绿体的核糖体大小、组成及蛋白质合成过程都类似于原核细胞真核生物多肽链的合成真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂92真核生物翻译的特点遗传密码转录与翻译起始因子mRNA原核生物相同偶联少无需加工多顺反子5’端：SD序列真核生物相同

不偶联，mRNA的前体要加工多、起始复杂5’端：帽子3’端：尾巴单顺反子真核生物翻译的特点原核生物真核生物93真核生物翻译的特点核糖体起始tRNA合成过程线粒体原核生物简单fmet-tRNAimet需ATP、GTPIF1、IF2、IF3EF-TU、EF-TS、EFGRF1、RF2、RF3

真核生物大而复杂

Met-tRNAimet需ATP起始因子多延长因子少（EFT1、EFT2）一种释放因子独立的蛋白质合成系统真核生物翻译的特点原核生物真核生物94多肽链合成后的加工多肽链的修饰是指多肽链中氨基酸残基被切除或在氨基酸残基中添加和改变一些基团,从而使多肽链形成具有一定高级结构和生物活性的蛋白质分子的过程多肽链的折叠是指从多肽链氨基酸序列形成正确的三维结构的过程多肽链合成后的加工多肽链的修饰是指多肽链中氨基酸残基被切除或95蛋白质的加工修饰肽链末端的修饰：

N-端fMet或Met的切除信号序列的切除二硫键的形成部分肽段的切除个别氨基酸的修饰糖基侧链的添加辅基的加入蛋白质的加工修饰肽链末端的修饰：

N-端fMet或Met的切96肽链的切割去除N端甲硫氨酸残基信号肽及部分肽段的切除

当蛋白质完成跨膜运输后，信号肽酶切除信号肽段

往往还含有一段与活性无关的其他肽段，必须切除，才能形成活性蛋白肽链的切割去除N端甲硫氨酸残基信号肽及部分肽段的切除

当蛋白97蛋白质肽链的修饰二硫键形成

在2个Cys-SH之间脱氢氧化形成-S-S-辅助因子连接

蛋白质与糖、脂、核酸等辅助因子结合形成糖蛋白、脂蛋白、核蛋白等结合蛋白质亚基聚合

如血红蛋白的4个亚基聚合蛋白质肽链的修饰二硫键形成

在2个Cys-SH之间脱氢氧化形98多肽链中个别氨基酸的化学修饰构成蛋白质的编码氨基酸只有20种，但蛋白质中的氨基酸有100多种，这些氨基酸都是编码氨基酸经化学修饰得到的

-磷酸化：丝氨酸，苏氨酸，酪氨酸

-羟基化：脯氨酸，赖氨酸

-酰基化：组氨酸

-甲基化：色氨酸

-核糖基化：精氨酸意义：或者是蛋白质所固有的，或者在调解蛋白质功能时起重要作用多肽链中个别氨基酸的化学修饰构成蛋白质的编码氨基酸只有20种99举例：胰岛素原的加工A链区HSCB链区间插序列(C肽区)SHSHSHHSHS信号肽N核糖体上合成出无规则卷曲的前胰岛素原切除C肽后，形成成熟的胰岛素分子切除信号肽后折叠成稳定构象的胰岛素原SSSSNNCCA链B链胰岛素CNS－SSS胰岛素原SS举例：胰岛素原的加工A链区HSCB链区间插序列(C肽区)SH100新生肽链的折叠蛋白质的生物活性不仅依赖于他们的氨基酸顺序，而且依赖于他们的空间结构新生肽链必须经过一系列严格而复杂的折叠过程，才能形成具有正确空间结构的有活性的蛋白质多肽链的氨基酸顺序如何决定蛋白质的空间结构——第二遗传密码？中心

法则

研究中

有待解决

的重大

问题新生肽链的折叠蛋白质的生物活性不仅依赖于他们的氨基酸顺序，而101肽链的折叠体内多肽链的折叠目前认为至少有两类蛋白质参与，称为助折叠蛋白Lasky于1978年首先提出分子伴侣(mulecularchaperone)的概念，这是一类在细胞内能帮助新生肽链正确折叠与装配组装成为成熟蛋白质，但其本身并不构成被介导的蛋白质组成部分的一类蛋白因子，在原核生物和真核生物中广泛存在肽链的折叠体内多肽链的折叠目前认为至少有两类蛋白质参与，称为102分子伴侣和折叠酶分子伴侣(molecularchaperone)

帮助新生肽链进行非共价折叠的一类蛋白质

如热休克蛋白，前导肽等折叠酶(foldase)类

催化与折叠直接有关的化学反应的酶

目前知道2个折叠酶参与折叠：二硫键异构酶(PDI)；脯氨酸异构酶(PPI)分子伴侣和折叠酶分子伴侣(molecularchapero103分子伴侣帮助新生肽链正确折叠分子伴侣帮助新生肽链正确折叠104蛋白质的定位无论是原核还是真核细胞都是一个高度有序的结构，新生的蛋白质要被准确地运送到细胞的各个部分，如溶酶体、线粒体、叶绿体、细胞质和细胞核等，以更新其结构组成和维持其功能，这一过程称为蛋白质的定位。多肽的转运有两种类型即共翻译转移和翻译后转移蛋白质的定位无论是原核还是真核细胞都是一个高度有序的结构，新105共翻译转移共翻译转移的特点是首先在游离核糖体上合成一段称为信号肽（signalpeptide）的肽段，该信号肽指令核糖体结合到粗面内质网膜上，然后肽链边合成边进入内质网腔，经初步加工和修饰后，部分多肽以囊泡形式被运往高尔基体，再经进一步的加工和修饰后被运往质膜、溶酶体或被分泌到胞外共翻译转移共翻译转移的特点是首先在游离核糖体上合成一段称为信106翻译后转移虽然线粒体和叶绿体均具有各自的基因组，但只编码其自身的一小部分蛋白质。大部分线粒体和叶绿体的蛋白质是由细胞核基因组编码的，并在细胞质游离核糖体上被完整合成后，通过新生肽的信号序列直接运往目的地(线粒体和叶绿体)，这种转运方式属于翻译后转移翻译后转移虽然线粒体和叶绿体均具有各自的基因组，但只编码其自107信号肽假说简图3ˊ5ˊSRP循环mRNA内质网膜内质网腔信号肽酶信号肽信号肽假说简图3ˊ5ˊSRP循环mRNA内质网膜内质网腔信号108蛋白质靶向运输到内质网1.蛋白质在核糖体上合成2.首先合成出信号肽(段)3.信号肽被信号识别体(SRP)蛋白结合，肽链的延伸停止4.SPR与内质网膜上的SPR受体结合，核糖体与内质网膜上核糖体受体结合5.SPR释放6.肽链延长重新开始，完成蛋白质合成7.信号肽酶切除信号肽，蛋白质释放入内质网腔内蛋白质靶向运输到内质网1.蛋白质在核糖体上合成109PICPIC110一些多肽链上

N-端的信号肽的结构一些多肽链上

N-端的信号肽的结构111蛋白质的分泌蛋白质的分泌112线粒体外膜线粒体内膜蛋白质向线粒体的定位机制内外膜接触位点的蛋白质通道线粒体hsp70受体蛋白hsp70导肽蛋白酶切除导肽带有导肽的线粒体蛋白质前体跨膜运送过程示意图线粒体外膜线粒体内膜蛋白质向线粒体的定位机制内外膜接触位点的113RNA的翻译遗传密码|蛋白质的合成和转运RNA的翻译遗传密码|蛋白质的合成和转运114中心法则蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA？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中心法则蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA？中心法则总115遗传密码——遗传密码是三联密码，在一个mRNA中3个核苷酸形成一个密码子，编码一个氨基酸

在细胞中mRNA的碱基顺序信息转变成多肽的氨基酸顺序称为翻译（translation）提要遗传密码——遗传密码是三联密码，在一个mRNA中3个核苷酸形116提要(续)mRNA在核糖体上作为翻译的模板。氨基酸由tRNA分子运送到核糖体上。正确的氨基酸顺序是通过mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子互补结合来完成的，而每个特异的氨基酸又是特异地结合到tRNA上。在原核和真核生物中，AUG是翻译开始的起始密码子。肽链的延伸涉及到结合在核糖体的A位和P位上的tRNA所携带的氨基酸之间形成肽键。一旦肽键形成，核糖体沿着mRNA移动一个密码子，为下一个负载tRNA的结合做好准备。翻译一直持续到mRNA上终止密码子（UAG，UAA或UGA）出现方完成提要(续)mRNA在核糖体上作为翻译的模板。氨基酸由tRNA117目录遗传密码

DNA是遗传信息的携带分子

RNA传递和加工遗传信息

遗传密码的破译

遗传密码的基本特性蛋白质合成和转运

蛋白质合成的分子基础

翻译的步骤

肽链合成后的加工

蛋白质定位目录遗传密码

DNA是遗传信息的携带分子

RNA118DNA是遗传信息的携带分子1869年MiescherF发现细胞核中存在DNA，其后的半世纪里揭示了遗传信息的编码、传递和表达机制。DNA是遗传信息的携带分子119细胞内含有恒定的DNA任何生物的细胞DNA含量都是恒定的，不受外界环境、营养条件和细胞本身的代谢状态影响DNA含量与机体复杂度有关进化程度越高DNA含量（C值）越高DNA含量与进化程度不简单的呈线性关系(C值佯谬)DNA的信息量只与DNA的复杂度有关细胞内含有恒定的DNA任何生物的细胞DNA含量都是恒定的，120DNA是细菌的转化因子1928年FrederickGriffith发现细菌转化现象；1944年，OswaldT.Avery通过实验证明转化因子是DNADNA是细菌的转化因子1928年FrederickGrif121病毒是游离的遗传因子病毒感染宿主细胞，是以病毒DNA或RNA的cDNA整合到宿主细胞染色体DNA中随宿主细胞染色体DNA一起复制遗传在适合的条件下装配成病毒颗粒离开宿主细胞病毒是游离的遗传因子病毒感染宿主细胞，是以病毒DNA或RNA122Hershey-Chase实验1952年AlfredD.Hershey和MarthaChase用32P标记T2噬菌体的DNA,用35S标记噬菌体蛋白质实验。证明DNA是噬菌体的遗传物质噬菌体是裸露的染色体烟草花叶病毒组合实验是核酸是遗传信息运载物质的另一证据Hershey-Chase实验1952年AlfredD.123RNA传递和加工遗传信息RNA是单链分子可自身回折形成局部双螺旋既能像DNA储存传递遗传信息，又能像蛋白质一样有催化调节作用一般加工包括切割、修剪、添加、修饰和异构化RNA编码序列的加工包括拼接、编辑、和再编码则改变RNA携带的遗传信息RNA传递和加工遗传信息RNA是单链分子可自身回折形成局部双124RNA的拼接外显子：保留在成熟RNA中的序列内含子：插入的非编码序列在转录后加工过程中被删除拼接是一个抽提信息的过程，从转录出产物中将编码序列拼接出来形成完整有意义的表达序列RNA的拼接外显子：保留在成熟RNA中的序列125RNA的拼接方式类型自我拼接类型自我拼接核mRNA的拼接体的拼接核mRNA的酶促拼接RNA的拼接方式类型自我拼接类型自我拼接核m126它是基因表达调节的重要环节，并能成为产生新的基因和蛋白质的基础通过选择性拼接一个基因可以编码多条多肽链。这些多肽链为同源体拼接的生物学意义它是基因表达调节的重要环节，并能成为产生新的基因和蛋白质的基127RNA编辑RNA序列通过断裂或再连接反应插入或删除若干核苷酸，或通过酶促脱氨和氨基化反应改变碱基从而改变编码信息RNA编辑需要来自自身或指导RNA(gRNA)提供的信息RNA编辑RNA序列通过断裂或再连接反应插入或删除若干核苷酸128

编辑类型机制存在U的插入与删除gRNA的转酯反应锥虫线粒体mRNAC、A或U的插入多头绒孢菌线粒体的mRNA和tRNAG的插入RNA聚合酶重复转录副粘病毒的P基因C转变为U酶促脱氢哺乳类肠的apoPtRNAC转变为U或U转变为C脱氢或氨基化植物线粒体mRNA和tRNA牛心线粒体tRNAA转变为I脱氨脑谷氨酸受体亚基mRNARNA编辑的不同类型和分布RNA编辑的生物学意义消除移码突变等基因突变的危害增加了基因产物的多样性与生物发育与分化有关，是基因调控的一种重要方式编辑类型机制129RNA译码或再编码蛋白质的编码信息以三联体密码形式编码在R核酸分子中表达时由RNA翻译成蛋白质参与翻译的RNA:mRNA——模板作用tRNA——信号转换器作用rRNA——催化肽链形成起装配者作用RNA译码或再编码蛋白质的编码信息以三联体密码形式编码在R核130RNA再编码是在错译突变、无意突变和mRNA程序性移位时通过校正tRNA、mRNA的翻译内含子和核糖体移码改变常规读码方式RNA再编码可以校正有害的基因突变RNA再编码RNA再编码是在错译突变、无意突变和mRNA程序性移位时通过131遗传密码的破译1954年Gamov对遗传密码进行探讨，提出三联体(triplet)1961年FrancisH.C.Crick的实验结果表明三联体密码学说正确，提出遗传信息在核酸分子上以非重叠、无标点、三联体的方式编码同年，FrançoisJacob和JacquesMonod证明了mRNA的存在FrancisCrick遗传密码的破译1954年Gamov对遗传密码进行探讨，提出三132Nirenberg等人工合成mRNA并寻找氨基酸和三连密码子的关系Nirenbery用均聚核糖核苷酸作模板指导多聚氨基酸合成，破译PolyU、polyA、polyC是最早破译的密码子Khorana等用化学合成结合酶促反应合成含二三四核苷酸重复序列的多聚核苷酸作模板找出氨基酸的密码子1966年完全确定编码20种氨基酸的密码子（全部64个密码子）遗传密码破译MarshallNirenbergH.GobindKhoranaNirenberg等人工合成mRNA并寻找氨基酸和三连密码子133利用重复共聚物破译密码利用重复共聚物破译密码13420种基酸的遗传密码字典20种基酸的遗传密码字典135遗传密码的基本特性密码的阅读方向是5‘→3‘密码为不重叠，无标点的三联体密码翻译时许从起始密码AUG开始确定阅读框架移码突变是非常严重的突变遗传密码的基本特性密码的阅读方向是5‘→3‘136密码的简并性一个氨基酸可具有多个密码子氨基酸密码子数目与该氨基酸残基在蛋白质中的使用频率有关，频率越大密码子数越多密码的简并性一个氨基酸可具有多个密码子137密码的变偶性密码子专一性取决于前两个密码子，第三个密码子作用有限，tRNA上的反密码子与mRNA密码子配对时前两位碱基配对严格第三位碱基可有一定变动这个现象称变偶性。即一个tRNA反密码子可识别多个简并密码子在tRNA反密码子中除A、U、G、C四种碱基外，经常出现次黄嘌呤（I）。可与U、A、C配对，使次黄嘌呤反密码子可识别更多的反密码子实验证明，酵母丙氨酸反密码子IGC可阅读GCU、GCC、GCA密码的变偶性密码子专一性取决于前两个密码子，第三个密码子作用138变偶性变偶性139LeuGluLysAlaGlyValSerAspGlnAsnIleThrProMetPheTryHisArgTrpCys密码子数108642123456蛋白质中残基的百分数LeuGluAlaSerAspIleThrPheArgTrp140反密码子第一位碱基密码子第三位碱基AUCGGU、CUA、GIU、C、A反密码子与密码子之间的

碱基配对反密码子密码子AUCGGU、CUA、GIU、C、A反密码子与141密码的通用性和变异性生物界从低等到高等基本上共用一套遗传密码，线粒体以及少数生物体的密码子由变异。密码的通用性和变异性生物界从低等到高等基本上共用一套遗传密码142已知的线粒体变异密码子已知的线粒体变异密码子143密码防错系统密码编排方式使得密码子中一个碱基被置换结果常是编码相同的氨基酸或以物理化学性质相近的氨基酸取代。使基因突变造成的伤害降到最低限度密码防错系统密码编排方式使得密码子中一个碱基被置换结果常是编144防错系统防错系统145蛋白质的生物合成，就是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。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，又称翻译(Translation)蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成，就是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。即将146蛋白质合成的分子基础以氨基酸为原料以mRNA为模板以tRNA为运载工具以核糖体为合成场所蛋白质合成的分子基础以氨基酸为原料147mRNAmRNA(messengerRNA)由DNA经转录合成，携带着DNA的遗传信息，然后作为模板通过翻译将遗传信息传递给蛋白质，即由它直接决定多肽链中AA的顺序mRNA分子中四种不同碱基（A、G、C和U）构成特定顺序决定蛋白质分子中20种AA所构成的序列mRNAmRNA(messengerRNA)由DNA经转148原核细胞mRNA的结构特点5´3´顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序先导区末端顺序SD区AGGAGGU特点半衰期短许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在

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，16SrRNA3’-端反向互补而使mRNA与核糖体结合原核细胞mRNA的结构特点5´3´顺反子顺反子顺反子插入顺序149真核细胞mRNA的结构特点5´

“帽子”PolyA

3´

顺反子m7G-5´ppp-N-3´pA（50~200）-OH帽子结构功能使mRNA免遭核酸酶的破坏使mRNA能与核糖体小亚基结合并开始合成蛋白质被蛋白质合成的起始因子所识别，从而促进蛋白质的合成Poly(A)的功能是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式它大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性真核细胞mRNA的结构特点5´“帽子”PolyA3´顺150原核生物和真核生物

mRNA的比较原核生物和真核生物

mRNA的比较151起始密码的选择原核起始密码的选择原核152mRNA是蛋白质合成的模版辨认起始密码子是翻译起始的必须步骤：确定阅读框架按照不重叠三联体密码子翻译产生对应的氨基酸并形成肽键当到达终止密码时，合成结束，肽键释放通常终止密码不止一个，而是连续出现2~3个终止密码对于某些病毒，如果中间有起始密码，则一条mRNA可产生2条或多条肽链mRNA是蛋白质合成的模版辨认起始密码子是翻译起始的必须步骤153阅读框架阅读框架154tRNAtransferribonucleicacid，由50-95个核苷酸组成，分子较小，常含有稀有碱基，其自身可以折叠成三叶草形的结构在蛋白质合成中处于关键地位，为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，并准确无误地将活化的氨基酸运送到核糖体中mRNA模板上tRNAtransferribonucleicacid，155tRNA的结构特征3’端含CCA-OH序列

TψC环(TψCloop)额外环或可变环(extrovariableloop)反密码子环(anticodonloop)二氢尿嘧啶环(dihydro-Uloop或D-loop)上述的TψC环，反密码子环，和二氢尿嘧啶分别连接在由4或5个碱基组成的螺旋区上，依次称为TψC茎，反密码子茎和二氢尿嘧啶茎。此外，15-16个固定碱基几乎全部位于这些环上tRNA的结构特征3’端含CCA-OH序列156tRNA三维结构tRNA三维结构157tRNA的接头(adaptor)作用3´-端上的氨基酸接受位点识别氨酰-tRNA合成酶的位点核糖体识别位点反密码子位点tRNA的接头(adaptor)作用3´-端上的氨基酸接受位158密码子-反密码子的识别tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。密码子与反密码子的阅读方向均为5’3’，两者反向平行配对。密码子-反密码子的识别tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链159基因间的校正突变3-A-U-C-55-U-A-G-3突变tRNATyr

的反密码子（正常时应为3-A-U-G-5）此终止密码被读作TyrGluH2NCOOH第一个突变：由于DNA突变使mRNA分子中GAG变为UAGGAG(Glu)UAG（终止密码）H2NCOOHTyrH2NCOOH第二个突变：tRNATyr的反密码子GUA突变成CUA突变tRNATyr可以将终止密码UAG读作Tyr基因间的校正突变3-A-U-C-5突变tRNATy160核糖体核糖体是由rRNA(ribosomalribonucleicasid)和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒核糖体是蛋白质合成的场所核蛋白体外无界膜，呈颗粒状，由大小亚基组成，每个亚基又含有不同的蛋白质和rRNA，其中蛋白质与rRNA的重量比约为1:2核糖体核糖体是由rRNA(ribosomalribonu161生物化学课件3738蛋白质的生物合成162核糖体主要存在于粗面ER核糖体存在场所

粗面内质网(主要)

细胞溶胶

线粒体和叶绿体核糖体主要存在于粗面ER核糖体存在场所

粗面内质网(主要)163核糖体的结构组成原核生物(70S:30S50S)真核生物(80S:40S60S)小亚基rRNA蛋白质16S-rRNA21种18S-rRNA30多种大亚基rRNA蛋白质5S-rRNA23S-rRNA34种5S-rRNA28S-rRNA50多种核糖体的结构组成原核生物真核生物小亚基rRNA16S-rRN164核糖体RNA（rRNA）rRNA在形成核糖体的结构和功能上起重要作用有很多双螺旋区16SrRNA的二级结构核糖体RNA（rRNA）rRNA在形成核糖体的结构和功能上起165核糖体结构与功能A位点（氨酰基位点） 结合氨酰-tRNA的位点转肽酶活性 催化肽键的形成识别mRNA的位点 小亚基上，可容纳2个密码P位点（肽酰基位点） 结合肽酰-tRNA的位点核糖体结构与功能A位点（氨酰基位点）转肽酶活性P位点（肽酰基166RNA和蛋白质的分布相对集中,RNA主要定位于核糖体中央,蛋白质在颗粒外围。小亚基是一扁平不对称颗粒,由头和体组成,分别占小亚基的1/3和2/3。在头和体之间的部分是颈,并有1-2个突起称为叶或平台。大亚基由半球形主体和三个大小与形状不同的突起组成。中间的突起称为"鼻",呈杆状;两侧的突起分别称为柄(stalk)和脊(ridge)。电镜下的70S核糖体大体是圆形颗粒,直径约23nm。小亚基斜(45°角)卧在50S亚基的L1肩和中心突之间。RNA和蛋白质的分布相对集中,RNA主要定位于核糖体中央,蛋167原核细胞70S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位示意图anticodoncodon30S与mRNA结合部位P位（结合或接受肽基的部位）A位（结合或接受AA-tRNA的部位）50S53mRNA原核细胞70S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位示意图an168真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子阶段原核

真核功能IF1IF2eIF2参与起始复合物的形成IF3eIF3、eIF4C起始CBPI与mRNA帽子结合eIF4ABF参与寻找第一个AUGeIF5协助eIF2、eIF3、eIF4C的释放eIF6协助60S亚基从无活性的核糖体上解离EF-TueEF1协助氨酰-tRNA进入核糖体延长EF-TseEF1帮助EF-Tu、eEF1周转EF-GeEF2移位因子RF-1终止eRF释放完整的肽链RF-2真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子阶段原核169蛋白质合成过程氨基酸活化：氨基酸与tRNA合成氨基酰-tRNA起始阶段：mRNA，Met-tRNAMet、核糖体构成起始复合体肽链延伸(核蛋白体循环)：进位、转肽、移位循环，肽链延长终止阶段：延伸至终止密码，肽链释放，核糖体大小亚基与mRNA解离蛋白质合成过程氨基酸活化：氨基酸与tRNA合成氨基酰-tRN170氨基酸

的活化氨基酸

的活化171氨基酸的活化EEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRNAAA氨基酸ATP+氨酰腺苷酸PPi第一步AMP第二步E氨基酸的活化步骤3-氨酰-tRNAE-AMP氨基酸的活化EEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRN172tRNA3’末端tRNA3’末端173氨基酸活化反应方程式第一步反应消耗2ATP第二步反应氨基酸活化反应方程式第一步反应消耗2ATP第二步反应174氨酰-tRNA合成酶特点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具有极高专一性具有校对功能：氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解错误活化的氨基酸活化一个氨基酸消耗2分子ATP氨酰-tRNA合成酶特点对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都175N-甲酰甲硫氨酰-tRNAiMet的形成Met-tRNAiMetfMet-tRNAtMetN10-CHO-FH4FH4转甲酰酶CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-N-甲酰甲硫氨酰-tRNAiMet的形成Met-tRNAiM176肽链合成起始识别mRNA的起始密码子为AUG，AUG对应的氨基酸为Met。有两种甲硫氨酸专一性的tRNA：tRNAiMet—只与起始密码子结合tRNAMet—只与肽链内部的AUG有关在原核生物中，多肽链起始的氨基酸均为甲酰甲硫氨酸。肽链合成起始识别mRNA的起始密码子为AUG，AUG对应的氨177原核生物肽链合成的起始30S亚基•mRNAIF3-IF1复合物30S•mRNA•GTP-fMet–tRNA-IF2-IF1复合物70S起始复合物codonanticodonA位P位

mRNA

+30S亚基-IF3IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亚基IF2+IF1+GDP+PiIF1A位IF-353IF2GTPP位IF3IF2IF1IF-170S起始复合物原核生物肽链合成的起始30S亚基•mRNAIF3-IF178起始因子在翻译的起始阶段，还需有3种蛋白质因子——起始因子(IF)的参与，即IF1、IF2、IF3。IF1IF2

IF3辅助IF3有GTP酶活性特异识别fmet-tRNAimet形成fmet-tRNAimet-IF2-GTP促进30S小亚基结合mRNA终止时：促使核糖体解离起始因子在翻译的起始阶段，还需有3种蛋白质因子——起始因179三元复合物

(trimercomplex)的形成核糖体30S小亚基附着于mRNA的起始信号部位，该结合反应是由起始因子3(IF3)介导的，另外有Mg2+的参与。故形成IF3-30S亚基-mRNA三元复合物氨基酸羧基通过酸酐键与AMP上的5-磷酸基相连酶：氢键三元复合物

(trimercomplex)的形成核糖体3018030S前起始复合物

(30Spre-initiationcomplex)形成在起始因子2(IF2)的作用下，甲酰蛋氨酸-起始型tRNA(fMet-tRNAMet)与mRNA分子中的起始密码子(AUG或GUG)相结合，即密码子与反密码子相互反应。同时IF3从三元复合物脱落，形成30S前起始复合物，即IF2-30S亚基-mRNA-fMet-tRNAMet复合物。此步亦需要GTP和Mg2+参与30S前起始复合物

(30Spre-initiation18170S起始复合物

(70Sinitiationcomplex)形成50S亚基与上述的30S前起始复合物结合，同时IF2脱落，形成70S起始复合物，即30S亚基-mRNA-50S亚基-fMet-tRNAMet复合物。此时fMet-tRNAMet占据着50S亚基的肽酰位(peptidylsite，简称为P位或给位)，而50S的氨基酰位(aminoacylsite，简称为A位或受位)暂为空位70S起始复合物

(70Sinitiationcompl182起始复合物的结构此时核糖体的P位被起始氨酰-tRNA占据，A位空着，等待能与第二个密码子匹配的氨酰-tRNA进位。起始复合物的结构此时核糖体的P位被起始氨酰-tRNA占据，A183S.D序列原核生物-----S.D序列（核蛋白体结合位点，RBS）S.D序列原核生物-----S.D序列（核蛋白体结合位点，R184肽链延长这一阶段是在fMet（或肽链）的C末端逐个的添加aa，使肽链不断延伸每延伸一个aa，需要经历三步：

1）进位

2）转肽

3）移位肽链延长这一阶段是在fMet（或肽链）的C末端逐个的添加aa18