生物信息的传递下从到蛋白质

关于生物信息的传递下从到蛋白质1第1页，共147页，星期日，2025年，2月5日

翻译：指将mRNA链上的核甘酸从一个特定的起始位点开始，按每三个核甘酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。(1)翻译的起始核糖体与mRNA结合并与氨酰—tRNA生成起始复合物；(2)肽链的延伸由于核糖体沿mRNA5'端向3'端移动，开始了从N端向C端的多肽合成，这是蛋白质合成过程中速度最快的阶段；(3)肽链的终止及释放核糖体从mRNA上解离，准备新一轮合成反应。第2页，共147页，星期日，2025年，2月5日第3页，共147页，星期日，2025年，2月5日蛋白质合成的场所是蛋白质合成的模板是模板与氨基酸之间的接合体是蛋白质合成的原料是核糖体mRNAtRNA20种氨基酸第4页，共147页，星期日，2025年，2月5日在合成的各个阶段还有许多蛋白质、酶和其他生物大分子参与在真核生物细胞中有70种以上的核糖体蛋白质，20种以上的氨酰—tRNA合成酶(AA—tRNA合成酶)10多种起始因子、延伸因子及终止因子，50种左右的tRNA，各种rRNA、mRNA100种以上翻译后加工酶参与蛋白质合成和加工过程。蛋白质合成是一个需能反应，要有各种高能化合物的参与在真核生物中有将近300种生物大分子与蛋白质的生物合成有关，细胞用来进行合成代谢的总能量的90％消耗在蛋白质合成过程中，而参与蛋白质合成的各种组分约占细胞干重的35％。第5页，共147页，星期日，2025年，2月5日●遗传密码——三联子

●tRNA的结构、功能与种类●核糖体的结构与功能●蛋白质合成的过程●蛋白质的运转机制Contents第6页，共147页，星期日，2025年，2月5日一、遗传密码——三联子（一）三联子密码定义

mRNA链上每三个核甘酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这三个核甘酸就称为密码子或三联子密码(tripletcoden)

。mRNA5’GCUAGUACAAAACCU3’第7页，共147页，星期日，2025年，2月5日（二）三联子密码破译mRNA5′AUCGACCUGAGC3′420(×)mRNA5′

AUCGACCUGAGC3′42=1620(×)mRNA5′AUCGACCUGAGC3′43=6420(√)核甘酸序列氨基酸序列第8页，共147页，星期日，2025年，2月5日

为什么3个核苷酸决定一个氨基酸呢？

mRNA中只有4种核苷酸，而蛋白质中有20种氨基酸，若以一种核苷酸代表一种氨基酸，只能代表4种(4^1=4)。若以两种核苷酸作为一个密码（二联子），能代表4^2=16种氨基酸。而假定以3个核苷酸代表一个氨基酸，则可以有4^3=64种密码，满足了编码20种氨基酸的需要。三联子密码第9页，共147页，星期日，2025年，2月5日50-60年代破译遗传密码方面的三项重要成果：

（1）PaulZamecnik等人证实细胞中蛋白质合成的场所。他们把放射性标记的氨基酸注射到大鼠体内，经过一段时间后取其肝脏，进行蔗糖梯度沉淀并分析各种细胞成份中的放射性蛋白质。

如果注射后经数小时（或数天）收获肝脏，所有细胞成份中都带有放射性标记的蛋白质;

如果注射后几分钟内即收获肝脏，那么，放射性标记只存在于含有核糖体颗粒的细胞质成份中。遗传密码的破译第10页，共147页，星期日，2025年，2月5日2）FrancisCrick等人第一次证实只有用三联子密码的形式才能把包含在由AUGC四个字母组成遗传信息（核酸）准确无误地翻译成由20种不同氨基酸组成的蛋白质序列，实现遗传信息的表达。

实验1:

用吖啶类试剂（诱导核苷酸插入或丢失）处理T4噬菌体rII位点上的两个基因，使之发生移码突变（frame-shift），就生成完全不同的、没有功能的蛋白质。

第11页，共147页，星期日，2025年，2月5日密码子的实验证明第12页，共147页，星期日，2025年，2月5日实验2:

研究烟草坏死卫星病毒发现，其外壳蛋白亚基由400个氨基酸组成，相应的RNA片段长1200个核苷酸，与密码三联子体系正好相吻合。第13页，共147页，星期日，2025年，2月5日实验3:

以均聚物为模板指导多肽的合成。在含有tRNA、核糖体、AA-tRNA合成酶及其它蛋白质因子的细胞抽提物中加入mRNA或人工合成的均聚物作为模板以及ATP、GTP、氨基酸等成分时又能合成新的肽链，新生肽链的氨基酸顺序由外加的模板来决定。

1961年，Nirenberg等以poly（U）作模板时发现合成了多聚苯丙氨酸，从而推出UUU代表苯丙氨酸（Phe）。以poly（C）及poly（A）做模板分别得到多聚脯氨酸(Pro)和多聚赖氨酸(Lys)。第14页，共147页，星期日，2025年，2月5日实验4:

以特定序列的共聚物为模板指导多肽的合成。以多聚二核苷酸作模板可合成由2个氨基酸组成的多肽，

5‘…UGUGUGUGUGUGUGUGUG…3’,不管读码从U开始还是从G开始，都只能有UGU（半胱氨酸,Cys）及GUG（缬氨酸,Val）两种密码子。第15页，共147页，星期日，2025年，2月5日

实验5:

以共聚三核苷酸作为模板可得到有3种氨基酸组成的多肽。如以多聚（UUC）为模板，可能有3种起读方式：

5’…UUCUUCUUCUUCUUC…3’或5’…UCUUCUUCUUCUUCU…3’或5‘…CUUCUUCUUCUUCUU…3’分别产生UUC（Phe）、UCU（Ser）或CUU（Leu）.

多聚三核苷酸为模板时也可能只合成2种多肽：5’…GUAGUAGUAGUAGUA…3’或5’…UAGUAGUAGUAGUAG…3’

或5’…AGUAGUAGUAGUAGU…3’由第二种读码方式产生的密码子UAG是终止密码，不编码任何氨基酸，因此，只产生GUA（缬氨酸,Val）或AGU（丝氨酸,Ser）。第16页，共147页，星期日，2025年，2月5日实验6:

以随机共聚物指导多肽合成。Nirenberg及Ochoa等又用各种随机的多聚物作模板合成多肽。例如，以只含A、C的多聚核苷酸作模板，任意排列时可出现8种三联子，即CCC、CCA、CAC、ACC、CAA、ACA、AAC、AAA，获得由天冬酰胺(Asn)、(组氨酸)His、脯氨酸(Pro)、谷胺酰胺(Gln)、苏氨酸(Thr)、赖氨酸(Lys)等6种氨基酸组成的多肽。第17页，共147页，星期日，2025年，2月5日3）氨基酸的“活化”与核糖体结合技术。

如果把氨基酸与ATP和肝脏细胞质共培养，氨基酸就会被固定在某些热稳定且可溶性RNA分子（transferRNA，tRNA）上。现将氨基酸活化后的产物称为氨基酰-tRNA（aminoacyl-tRNA），并把催化该过程的酶称为氨基酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNASynthetase）。

以人工合成的三核苷酸如UUU、UCU、UGU等为模板，在含核糖体、AA-tRNA的反应液中保温后通过硝酸纤维素滤膜，只有游离的AA-tRNA因相对分子质量小而通过滤膜，而核糖体或与核糖体结合的AA-tRNA则留在滤膜上，这样可把已结合与未结合的AA-tRNA分开。第18页，共147页，星期日，2025年，2月5日氨基酸是蛋白质合成的原料，常见的有20种氨基酸，称α-氨基酸；氨基酸CCOONH3RH+-.结构通式：氨基酸是兼性离子，不同种氨基酸，R基的不同，带电情况不一样，各性质也有所差异。第19页，共147页，星期日，2025年，2月5日氨基酸20种氨基酸主要特征分析第20页，共147页，星期日，2025年，2月5日●至1966年，20种氨基酸对应的61个密码子和三个终止密码子全部被查清。遗传密码的破译，即确定代表每种氨基酸的具体密码。第21页，共147页，星期日，2025年，2月5日（三）遗传密码的性质1、简并性由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并（degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子（synonymouscodon）。第22页，共147页，星期日，2025年，2月5日减少了变异对生物的影响终止密码子:UAA,UGA,UAG第23页，共147页，星期日，2025年，2月5日1:甲硫氨酸(ATG),色氨酸(UGG)2:9种;3:异亮氨酸;4:5种;6:精氨酸,亮氨酸,丝氨酸第24页，共147页，星期日，2025年，2月5日编码某一氨基酸的密码子越多，该氨基酸在蛋白质中出现的频率就越高。Arg例外第25页，共147页，星期日，2025年，2月5日

简述密码的简并性（degeneracy)和同义密码子（synonymouscodon)

武汉大学2003年试题第26页，共147页，星期日，2025年，2月5日（三）遗传密码的性质2、通用性与特殊性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。第27页，共147页，星期日，2025年，2月5日生物密码子线粒体DNA编码的氨基酸核DNA编码的氨基酸所有UGA色氨酸终止子酵母CUA苏氨酸亮氨酸果蝇AGA丝氨酸精氨酸哺乳类AGA/G终止子精氨酸哺乳类AUA甲硫氨酸异亮氨酸线粒体与核DNA密码子使用情况的比较第28页，共147页，星期日，2025年，2月5日（三）遗传密码的性质3、连续性编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无重叠。第29页，共147页，星期日，2025年，2月5日基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshiftmutation)。第30页，共147页，星期日，2025年，2月5日从mRNA5

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，称为可译框架(openreadingframe,ORF)或可读框。

第31页，共147页，星期日，2025年，2月5日（三）遗传密码的性质4、摆动性转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，这种现象称为密码子的摆动性。第32页，共147页，星期日，2025年，2月5日U摆动配对第33页，共147页，星期日，2025年，2月5日第34页，共147页，星期日，2025年，2月5日密码子、反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG第35页，共147页，星期日，2025年，2月5日●遗传密码——三联子

●tRNA的结构、功能与种类●核糖体的结构与功能●蛋白质合成的过程●蛋白质的运转机制Contents第36页，共147页，星期日，2025年，2月5日二、tRNA的结构、功能与种类

tRNA在蛋白质合成中处于关键地位，为每个三联密码子翻译成氨基酸提供了接合体，为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供了运送载体，它又被称为第二遗传密码。tRNA参与多种反应，并与多种蛋白质和核酸相互识别，这就决定了它们在结构上存在大量的共性。第37页，共147页，星期日，2025年，2月5日（一）tRNA的结构1、二级结构：三叶草形第38页，共147页，星期日，2025年，2月5日由于小片段碱基互补配对，三叶草形tRNA分子上有4条根据它们的结构或已知功能命名的手臂：受体臂(acceptorarm)，主要由链两端序列碱基配对形成的杆状结构和3'端未配对的3~4个碱基所组成，其3'端的最后3个碱基序列永远是CCA，最后一个碱基的3'或2'自由羟基(一OH)可以被氨酰化。其余手臂均由碱基配对产生的杆状结构和无法配对的套索状结构所组成，TψC臂是根据3个核苷酸命名的，其中ψ表示拟尿嘧啶，是tRNA分子所拥有的不常见核苷酸。反密码子臂是根据位于套索中央的三联反密码子命名的。D臂是根据它含有二氢尿嘧啶(dihydrouracil)命名的。第39页，共147页，星期日，2025年，2月5日与氨基酸结合多余臂是区分tRNA的主要特征所有的tRNA都能与核糖体的P位点和A位点结合。通过反密码子：密码子的配对与mRNA结合，而3’端恰好将氨基酸送到正在延伸的多肽上。第40页，共147页，星期日，2025年，2月5日二、tRNA的结构、功能与种类

（一）tRNA的结构2、三级结构：“L”形氢键第41页，共147页，星期日，2025年，2月5日第42页，共147页，星期日，2025年，2月5日第43页，共147页，星期日，2025年，2月5日（二）tRNA的功能1、解读mRNA的遗传信息2、运输的工具，运载氨基酸tRNA有两个关键部位：●3’端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。●与mRNA结合部位—反密码子部位第44页，共147页，星期日，2025年，2月5日3’5’ICCA-OH5’3’CCA-OHGGCCCGtRNA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。第45页，共147页，星期日，2025年，2月5日如何证明模板mRNA特异性识别tRNA而非氨基酸?14C-Cys+tRNACys+ATP→14C–Cys-tRNACys+AMP+PPi14C-Cys-tRNACys→14C–Ala-tRNACysNi蛋白质合成系统第46页，共147页，星期日，2025年，2月5日1、起始tRNA和延伸tRNA（三）tRNA的种类能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA称起始tRNA，其他tRNA统称为延伸tRNA。第47页，共147页，星期日，2025年，2月5日真核生物：起始密码子AUG所编码的氨基酸是Met，起始AA-tRNA为Met-tRNAMet。原核生物：起始密码子AUG所编码的氨基酸并不是甲硫氨酸本身,而是甲酰甲硫氨酸，起始AA-tRNA为fMet-tRNAfMet第48页，共147页，星期日，2025年，2月5日2、同工tRNA（三）tRNA的种类

代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA。同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被相同的氨基酰-tRNA合成酶识别。第49页，共147页，星期日，2025年，2月5日3、校正tRNA（三）tRNA的种类第50页，共147页，星期日，2025年，2月5日

无义突变：在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子（UAG、UGA、UAA），使蛋白质合成提前终止，合成无功能的或无意义的多肽，这种突变就称为无义突变。

错义突变：由于结构基因中某个核甘酸的变化使一种氨基酸的密码子变为另一种氨基酸的密码子，这种基因突变叫错义突变。

GGA（甘氨酸）AGA（精氨酸）第51页，共147页，星期日，2025年，2月5日无义突变第52页，共147页，星期日，2025年，2月5日第53页，共147页，星期日，2025年，2月5日错义抑制第54页，共147页，星期日，2025年，2月5日氨酰—tRNA合成酶氨酰—tRNA合成酶是一类催化氨基酸与tRNA结合的特异性酶，其反应式如下：AA+tRNA+ATP→AA—tRNA+AMP+PPi它实际上包括两步反应：第一步是氨基酸活化生成酶—氨酰腺苷酸复合物。AA+ATP+酶(E)→E—AA—AMP+PPi第二步是氨酰基转移到tRNA3'末端腺苷残基的2'或3'—羟基上。E—AA—AMP+tRNA→AA—tRNA+E+AMP第55页，共147页，星期日，2025年，2月5日●遗传密码——三联子

●tRNA的结构、功能与种类●核糖体的结构与功能●蛋白质合成的过程●蛋白质的运转机制Contents第56页，共147页，星期日，2025年，2月5日三、核糖体的结构与功能核糖体像一个能沿mRNA模板移动的工厂，执行着蛋白质合成的功能。它是由几十种蛋白质和几种核糖体RNA（ribosomalRNA，rRNA）组成的亚细胞颗粒。一个细菌细胞内约有20000个核糖体，而真核细胞内可达10^6个，在未成熟的蟾蜍卵细胞内则高达10^12。核糖体和它的辅助因子为蛋白质合成提供了必要条件。核糖体可以散布在细胞质中，称为自由核糖体；也可以与细胞质中的膜结构结合，称为膜结合核糖体。两种核糖体合成的蛋白质以不同的方式被转运。第57页，共147页，星期日，2025年，2月5日结合核糖体第58页，共147页，星期日，2025年，2月5日核糖体由蛋白质和核糖体RNA(tRNA)组成。核糖体蛋白约占原核细胞总蛋白的10%，占细胞内总RNA80%。真核生物中，比重有所下降，但仍占据总RNA绝大部分。核糖体的含量与细胞蛋白质合成活性有关。第59页，共147页，星期日，2025年，2月5日核糖体成分大亚基约为小亚基相对分子质量的两倍。每个亚基包含一个主要的rRNA成分和许多不同功能的蛋白质分子，这些分子大都以单拷贝的形式存在。大亚基除了含有主要rRNA组分外，还有一些相对分子质量较小的RNA。第60页，共147页，星期日，2025年，2月5日核糖体成分第61页，共147页，星期日，2025年，2月5日沉降系数沉降系数：颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度。沉降系数是以时间表示的。蛋白质，核酸等生物大分子的S实际上时常在10-13秒左右，故把沉降系数10-13

秒称为一个Svedberg单位，简写S，量纲为秒。第62页，共147页，星期日，2025年，2月5日三、核糖体的结构与功能（一）核糖体的结构核糖体是一个致密的核糖核蛋白颗粒，可以解离为两个亚基，每个亚基都含有一个相对分子质量较大的rRNA和许多不同的蛋白质分子。这些大分子rRNA能在特定位点与蛋白质结合，从而完成核糖体不同亚基的组装。原核生物核糖体由约2/3的RNA及1/3的蛋白质组成。真核生物核糖体中RNA占3／5，蛋白质占2／5。第63页，共147页，星期日，2025年，2月5日第64页，共147页，星期日，2025年，2月5日rRNA—核糖体RNA5SrRNA16SrRNA23SrRNA5.8SrRNA18SrRNA28SrRNA第65页，共147页，星期日，2025年，2月5日核糖体的组成第66页，共147页，星期日，2025年，2月5日第67页，共147页，星期日，2025年，2月5日三、核糖体的结构与功能（二）核糖体的功能：合成蛋白质第68页，共147页，星期日，2025年，2月5日核糖体的功能在多肽合成过程中，不同的tRNA将相应的氨基酸带到蛋白质合成部位，并与mRNA进行专一性的相互作用，以选择对信息专一的AA—tRNA。核糖体还必须能同时容纳另一种携带肽链的tRNA，即肽基—tRNA(peptidyl—tRNA)，并使之处于肽键易于生成的位置上。第69页，共147页，星期日，2025年，2月5日核糖体的活性中心核糖体上有不止一个的活性中心，每一个这样的中心都由一组特殊的蛋白质构成。虽然有些蛋白质本身具有催化功能，但若将它们从核糖体上分离出来时，催化功能就会完全消失。核糖体是一个许多酶的集合体，单个酶或蛋白只有在这个总体结构内才拥有催化性质，它们在这一结构中共同承担了蛋白质生物合成的任务核糖体中许多蛋白质(可能还包括rRNA)的主要功能可能就是建立这种总体结构，使各个活性中心处于适当的相互协调的关系之中。第70页，共147页，星期日，2025年，2月5日活性中心mRNA结合部位结合或接受AA—tRNA部位(A位)结合或接受肽基tRNA的部位肽基转移部位(P位)形成肽键的部位(转肽酶中心)。此外，还应有负责肽链延伸的各种延伸因子的结合位点。第71页，共147页，星期日，2025年，2月5日活性功能位置核糖体小亚基负责对模板mRNA进行序列特异性识别，如起始部分的识别、密码子与反密码子的相互作用等，mRNA的结合位点也在小亚基上。大肠杆菌中与翻译的真实性有关的蛋白质S4及S12也属小亚基。大亚基负责携带氨基酸及tRNA的功能，肽键的形成、AA—tRNA、肽基—tRNA的结合等，A位、P位、转肽酶中心等主要在大亚基上。第72页，共147页，星期日，2025年，2月5日第73页，共147页，星期日，2025年，2月5日●遗传密码——三联子

●tRNA的结构、功能与种类●核糖体的结构与功能●蛋白质合成的过程●蛋白质的运转机制Contents第74页，共147页，星期日，2025年，2月5日四、蛋白质合成的过程氨基酸的活化翻译的起始肽链的延伸肽链的终止蛋白质前体的加工第75页，共147页，星期日，2025年，2月5日蛋白质合成各阶段所需物质第76页，共147页，星期日，2025年，2月5日(一)氨基酸的活化氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶第77页，共147页，星期日，2025年，2月5日第一步:氨基酸与ATP作用,形成氨基酰腺嘌呤核苷酸氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E

＋AMP＋PPi

录第78页，共147页，星期日，2025年，2月5日第二步:氨基酰基转移到tRNA的3’-OH端上,形成氨基酰-tRNA氨基酰-AMP-E＋

tRNA↓

氨基酰-tRNA＋AMP

＋

E第79页，共147页，星期日，2025年，2月5日氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreadingactivity)。氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla

Ser-tRNASerMet-tRNAMet

第80页，共147页，星期日，2025年，2月5日原核生物中，起始氨基酸是：起始AA-tRNA是：真核生物中，起始氨基酸是：起始AA-tRNA是：甲酰甲硫氨酸fMet-tRNAfMet甲硫氨酸Met-tRNAMet第81页，共147页，星期日，2025年，2月5日tRNA与酶结合的模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATP第82页，共147页，星期日，2025年，2月5日(二)翻译的起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物(translationalinitiationcomplex)

第83页，共147页，星期日，2025年，2月5日原核生物的起始tRNA是fMet-tRNA翻译的起始fMet以细菌为例，讲解原核生物翻译的起始所需成分：30S小亚基、50S大亚基、模板mRNA、fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2+翻译起始因子：IF-1、IF-2、IF-3.

翻译起始分为三步完成。第84页，共147页，星期日，2025年，2月5日IF-3IF-1翻译起始(翻译起始复合物形成)又可被分成3步：1.核蛋白体大小亚基分离第85页，共147页，星期日，2025年，2月5日2、30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合。AUG5'3'IF-3IF-1第86页，共147页，星期日，2025年，2月5日S-D序列第87页，共147页，星期日，2025年，2月5日第88页，共147页，星期日，2025年，2月5日IF-3IF-1IF-2GTP3.在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。AUG5'3'第89页，共147页，星期日，2025年，2月5日IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4、带有tRNA、mRNA和3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子。AUG5'3'第90页，共147页，星期日，2025年，2月5日IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi第91页，共147页，星期日，2025年，2月5日翻译的起始真核生物中，任何一条多肽链都是从生成甲硫氨酸—tRNAi开始，因为甲硫氨酸的特殊性，体内存在两种tRNA。只有甲硫氨酸—tRNAi才能与40S小亚基相结合，起始肽链合成，普通tRNAi中携带的甲硫氨酸只能被别掺入正在延伸的肽链中。真核生物的翻译起始机制与原核生物基本相同，差异主要是核糖体较大，有较多的起始因子参与。MetMetMet真核生物的起始tRNA是Met-tRNAMet第92页，共147页，星期日，2025年，2月5日真核生物翻译起始的特点

●核糖体较大,为８０Ｓ；●起始因子比较多；●mRNA5′端具有m7Gppp帽子结构●Met-tRNAMet

●mRNA的5′端帽子结构和3′端polyA都参与形成翻译起始复合物；第93页，共147页，星期日，2025年，2月5日真核生物翻译起始复合物形成(区别原核生物)

原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNAfMet结合，最后与50S大亚基结合。而在真核生物中，40S小亚基首先与Met-tRNAMet相结合，再与模板mRNA结合，最后与60S大亚基结合生成80S·mRNA·Met-tRNAMet起始复合物。第94页，共147页，星期日，2025年，2月5日met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-3②GDP+Pi各种elF释放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAMet-elF-2

-GTP真核生物翻译起始复合物形成过程第95页，共147页，星期日，2025年，2月5日

肽链延伸由许多循环组成，每加一个氨基酸就是一个循环，每个循环包括：AA-tRNA与核糖体结合、肽键的生成和移位。

延伸因子(elongationfactor,EF)

：

原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G

真核生物：EF-1、EF-2(三)肽链的延伸第96页，共147页，星期日，2025年，2月5日1、AA-tRNA与核糖体A位点的结合

需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts两种延伸因子第97页，共147页，星期日，2025年，2月5日第98页，共147页，星期日，2025年，2月5日通过延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-Tu·GTP复合物

EF-Tu-GDP+EF-TsEF-Tu-Ts+GDP

EF-Tu-Ts+GTPEF-Tu-GTP+EF-Ts重新参与下一轮循环第99页，共147页，星期日，2025年，2月5日2、肽键形成

是由转肽酶/肽基转移酶催化

第100页，共147页，星期日，2025年，2月5日3、移位核糖体向mRNA3’端方向移动一个密码子。需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子第101页，共147页，星期日，2025年，2月5日延长因子EF-G有转位酶(translocase)活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3'侧移动。第102页，共147页，星期日，2025年，2月5日fMetAUG5'3'fMetTuGTP第103页，共147页，星期日，2025年，2月5日第104页，共147页，星期日，2025年，2月5日原核肽链合成终止过程

（四）肽链的终止终止密码子UAA、UAG或UGA出现在核糖体的A位时，没有相应的AA—tRNA能与之结合释放因子能识别这些密码子并与之结合，水解P位上多肽链与tRNA之间的二酯键新生的肽链和tRNA从核糖体上释放，核糖体大、小亚基解体，蛋白质合成结束释放因子RF具有GTP酶活性，它催化GTP水解，使肽链与核糖体解离。第105页，共147页，星期日，2025年，2月5日

RF1：识别终止密码子UAA和UAG

终止因子RF2：识别终止密码子UAA和UGA

RF3：具GTP酶活性，刺激RF1和

RF2活性，协助肽链的释放（原核生物）一旦RF与终止密码相结合，它们就能诱导肽基转移酶把一个水分子而不是氨基酸加到延伸中的肽链上。真核生物只有一个终止因子（eRF）第106页，共147页，星期日，2025年，2月5日(五)蛋白质前体的加工1、N端fMet或Met的切除第107页，共147页，星期日，2025年，2月5日第108页，共147页，星期日，2025年，2月5日2、二硫键的形成两个半胱氨酸-SH

-SH

-SH

二硫键氧化第109页，共147页，星期日，2025年，2月5日二硫键的形成第110页，共147页，星期日，2025年，2月5日特定氨基酸的修饰磷酸化(如核糖体蛋白质)糖基化(如各种糖蛋白)甲基化(如组蛋白、肌肉蛋白质)乙基化(如组蛋白)羟基化(如胶原蛋白)羧基化……第111页，共147页，星期日，2025年，2月5日生物体内常见的修饰第112页，共147页，星期日，2025年，2月5日第113页，共147页，星期日，2025年，2月5日切除新生肽链中非功能片段第114页，共147页，星期日，2025年，2月5日(六)蛋白质合成抑制剂第115页，共147页，星期日，2025年，2月5日●遗传密码——三联子

●tRNA的结构、功能与种类●核糖体的结构与功能●蛋白质合成的过程●蛋白质的运转机制Contents第116页，共147页，星期日，2025年，2月5日五、蛋白质的运转机制第117页，共147页，星期日，2025年，2月5日蛋白质运转可分为两大类:1、翻译运转同步机制：蛋白质的合成和运转同时发生;2、翻译后运转机制：蛋白质从核糖体上释放后才发生运转第118页，共147页，星期日，2025年，2月5日蛋白性质运转机制主要类型分泌蛋白质在结合核糖体上合成，并以翻译-运转同步机制运输免疫球蛋白、卵蛋白、水解酶、激素等细胞器发育蛋白质在游离核糖体上合成，以翻译后运转机制运输核、叶绿体、线粒体、乙醛酸循环体、过氧化物酶体等细胞器中的蛋白质膜的形成两种机制兼有质膜、内质网、类囊体中的蛋白质几种主要蛋白质的转运机制第119页，共147页，星期日，2025年，2月5日1、翻译-运转同步机制信号肽假说●信号肽：常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移的N-末端氨基酸序列（有时不一定在N端）。第120页，共147页，星期日，2025年，2月5日信号肽第121页，共147页，星期日，2025年，2月5日●信号序列特点：（1）一般带有10-15个疏水氨基酸；（2）在靠近该序列N-端常常有1个或数个带正电荷的氨基酸；（3）在其C-末端靠近蛋白酶切割位点处常常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链（丙氨酸或甘氨酸）。第122页，共147页，星期日，2025年，2月5日●信号肽假说内容：

编码分泌蛋白的mRNA合成信号肽，它被内质网膜上的受体识别并与之相结合。信号肽经由膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔，随即被信号肽酶水解，新生的多肽就能够通过内质网膜进入腔内，最终被分泌到胞外。第123页，共147页，星期日，2025年，2月5日SRP(信号识别蛋白)DP(停靠蛋白，又称SRP受体蛋白)第124页，共147页，星期日，2025年，2月5日关于信号肽假说的结论完整的信号肽是保证蛋白质运转的必要条件仅有信号肽还不足以保证蛋白质运转发生信号序列的切除并不是运转所必须的并非所有的运转蛋白都有可降解的信号肽第125页，共147页，星期日，2025年，2月5日新生蛋白质通过同步转运途径进入内质网内腔的主要过程①核糖体组装、翻译起始②位于蛋白质N端的信号肽序列首先被翻译③SRP与核糖体、GTP以及带有信号肽的新生蛋白质相结合，暂时中止肽链延伸④核糖体-SRP复合物与膜上的受体相结合⑤GTP水解，释放SRP并进入新一轮循环⑥肽链重新开始延伸并不断向内腔运输⑦信号肽被切除⑧多肽合成结束，核糖体解离并恢复到翻译起始前的状态第126页，共147页，星期日，2025年，2月5日2、翻译后运转机制与在同步转运机制中存在信号肽相比，翻译后转运机制中，存在有前导肽。前导肽的作用与性质作用：使新生蛋白质被识别后，由前体转变成成熟蛋白。一般性质：带正电荷的碱性氨基酸含量非常丰富，它们分散于不带电荷的氨基酸序列之间；缺少带负电荷的酸性氨基酸；羟基氨基酸含量较高；有形成两亲α-螺旋结构的能力。第127页，共147页，星期日，2025年，2月5日

前导肽的作用与性质第128页，共147页，星期日，2025年，2月5日。①前导肽(leaderpeptide)。②需能过程；③蛋白质通过线粒体膜运转首先由外膜上的Tom受体复合蛋白识别与Hsp70或MSF等分子伴侣相结合的待运转多肽通过Tom和Tim组成的膜通道进入线粒体内腔线粒体蛋白质的跨膜转运第129页，共147页，星期日，2025年，2月5日线粒体蛋白质的跨膜转运前导肽与线粒体膜上的复合受体结合，打开膜通道前导肽切除后，多肽变成有活性蛋白质第130页，共147页，星期日，2025年，2月5日叶绿体蛋白质的跨膜转运与线粒体转运类似，叶绿体中也存在有前导肽。所不同的是，蛋白质进入叶绿体要经过两层膜结构：叶绿体双层膜、类囊体膜。蛋白质跨过叶绿体膜进入基质，切除部分前导肽跨类囊体膜，切除另一部分前导肽，经折叠后，蛋白质成熟第131页，共147页，星期日，2025年，2月5日核蛋白的转运机制核定位蛋白的特殊之处在于它的信号肽-----称做核定位序列（NLS）一般不被切除。这一过程需要核转运因子αβ和一个相对分子质量较低的GTP酶。α亚基与核定位序列结合，β亚基结合在α上在GTP水解释放能量下，复合物进入细胞核后，αβ解离αβ进入下一轮循环第132页，共147页，星期日，2025年，2月5日蛋白质的降解当细胞中出现错误的蛋白质或半衰期很短的蛋白质时，蛋白酶被激活蛋白质的半衰期不等,和N端残基有一定关系,如下表:第133页，共147页，星期日，2025年，2月5