華中農(nóng)大分子分子生物學(xué)第1頁(yè)/共107頁(yè)翻譯：指將mRNA鏈上的核甘酸從一個(gè)特定的起始位點(diǎn)開(kāi)始，按每三個(gè)核甘酸代表一個(gè)氨基酸的原則，依次合成一條多肽鏈的過(guò)程。蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所是蛋白質(zhì)合成的模板是模板與氨基酸之間的接合體是蛋白質(zhì)合成的原料是核糖體mRNAtRNA20種氨基酸第2頁(yè)/共107頁(yè)第3頁(yè)/共107頁(yè)●遺傳密碼——三聯(lián)子

●tRNA的結(jié)構(gòu)、功能與種類●核糖體的結(jié)構(gòu)與功能●蛋白質(zhì)合成的過(guò)程●蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制Contents第4頁(yè)/共107頁(yè)一、遺傳密碼——三聯(lián)子（一）三聯(lián)子密碼定義

mRNA鏈上每三個(gè)核甘酸翻譯成蛋白質(zhì)多肽鏈上的一個(gè)氨基酸，這三個(gè)核甘酸就稱為密碼子或三聯(lián)子密碼(tripletcoden)

。mRNA5’GCUAGUACAAAACCU3’第5頁(yè)/共107頁(yè)（二）三聯(lián)子密碼破譯mRNA5′

AUCGACCUGAGC3′420(×)mRNA5′

AUCGACCUGAGC3′42=1620(×)mRNA5′AUCGACCUGAGC3′43=6420(√)核甘酸序列氨基酸序列第6頁(yè)/共107頁(yè)●至1966年，20種氨基酸對(duì)應(yīng)的61個(gè)密碼子和三個(gè)終止密碼子全部被查清。遺傳密碼的破譯，即確定代表每種氨基酸的具體密碼。第7頁(yè)/共107頁(yè)（三）遺傳密碼的性質(zhì)1、簡(jiǎn)并性由一種以上密碼子編碼同一個(gè)氨基酸的現(xiàn)象稱為簡(jiǎn)并（degeneracy），對(duì)應(yīng)于同一氨基酸的密碼子稱為同義密碼子（synonymouscodon）。第8頁(yè)/共107頁(yè)第9頁(yè)/共107頁(yè)減少了變異對(duì)生物的影響第10頁(yè)/共107頁(yè)編碼某一氨基酸的密碼子越多，該氨基酸在蛋白質(zhì)中出現(xiàn)的頻率就越高。Arg例外第11頁(yè)/共107頁(yè)簡(jiǎn)述密碼的簡(jiǎn)并性（degeneracy)和同義密碼子（synonymouscodon)

武漢大學(xué)2003年試題第12頁(yè)/共107頁(yè)（三）遺傳密碼的性質(zhì)2、普遍性與特殊性蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動(dòng)物細(xì)胞的線粒體、植物細(xì)胞的葉綠體。第13頁(yè)/共107頁(yè)生物密碼子線粒體DNA編碼的氨基酸核DNA編碼的氨基酸所有UGA色氨酸終止子酵母CUA蘇氨酸亮氨酸果蠅AGA絲氨酸精氨酸哺乳類AGA/G終止子精氨酸哺乳類AUA甲硫氨酸異亮氨酸線粒體與核DNA密碼子使用情況的比較第14頁(yè)/共107頁(yè)（三）遺傳密碼的性質(zhì)3、連續(xù)性編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無(wú)間斷也無(wú)交叉。第15頁(yè)/共107頁(yè)基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變(frameshiftmutation)。第16頁(yè)/共107頁(yè)從mRNA5端起始密碼子AUG到3端終止密碼子之間的核苷酸序列，各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個(gè)蛋白質(zhì)多肽鏈，稱為開(kāi)放閱讀框架(openreadingframe,ORF)。

第17頁(yè)/共107頁(yè)（三）遺傳密碼的性質(zhì)4、擺動(dòng)性轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的tRNA上的反密碼子需要通過(guò)堿基互補(bǔ)與mRNA上的遺傳密碼子反向配對(duì)結(jié)合，在密碼子與反密碼子的配對(duì)中，前兩對(duì)嚴(yán)格遵守堿基配對(duì)原則，第三對(duì)堿基有一定的自由度，可以“擺動(dòng)”，這種現(xiàn)象稱為密碼子的擺動(dòng)性。第18頁(yè)/共107頁(yè)U擺動(dòng)配對(duì)第19頁(yè)/共107頁(yè)第20頁(yè)/共107頁(yè)密碼子、反密碼子配對(duì)的擺動(dòng)現(xiàn)象tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼子第3位堿基U,C,AA,GU,CUG第21頁(yè)/共107頁(yè)●遺傳密碼——三聯(lián)子

●tRNA的結(jié)構(gòu)、功能與種類●核糖體的結(jié)構(gòu)與功能●蛋白質(zhì)合成的過(guò)程●蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制Contents第22頁(yè)/共107頁(yè)二、tRNA的結(jié)構(gòu)、功能與種類

（一）tRNA的結(jié)構(gòu)

1、二級(jí)結(jié)構(gòu)：三葉草形第23頁(yè)/共107頁(yè)第24頁(yè)/共107頁(yè)二、tRNA的結(jié)構(gòu)、功能與種類

（一）tRNA的結(jié)構(gòu)

2、三級(jí)結(jié)構(gòu)：

“L”形氫鍵第25頁(yè)/共107頁(yè)第26頁(yè)/共107頁(yè)第27頁(yè)/共107頁(yè)（二）tRNA的功能1、解讀mRNA的遺傳信息2、運(yùn)輸?shù)墓ぞ撸\(yùn)載氨基酸t(yī)RNA有兩個(gè)關(guān)鍵部位：

●3’端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。

●與mRNA結(jié)合部位—反密碼子部位第28頁(yè)/共107頁(yè)3’5’ICCA-OH5’3’CCA-OHGGCCCGtRNA憑借自身的反密碼子與mRNA鏈上的密碼子相識(shí)別，把所帶氨基酸放到肽鏈的一定位置。第29頁(yè)/共107頁(yè)1、起始tRNA和延伸tRNA（三）tRNA的種類能特異地識(shí)別mRNA模板上起始密碼子的tRNA稱起始tRNA，其他tRNA統(tǒng)稱為延伸tRNA（P111）。第30頁(yè)/共107頁(yè)P(yáng)111、P120：真核生物：起始密碼子AUG所編碼的氨基酸是Met，起始AA-tRNA為Met-tRNAMet。原核生物：起始密碼子AUG所編碼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為fMet-tRNAfMet第31頁(yè)/共107頁(yè)2、同工tRNA（三）tRNA的種類代表同一種氨基酸的tRNA稱為同工tRNA。同工tRNA既要有不同的反密碼子以識(shí)別該氨基酸的各種同義密碼，又要有某種結(jié)構(gòu)上的共同性，能被相同的氨基酰-tRNA合成酶識(shí)別（P112）。第32頁(yè)/共107頁(yè)3、校正tRNA（三）tRNA的種類第33頁(yè)/共107頁(yè)無(wú)義突變：在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因中，一個(gè)核苷酸的改變可能使代表某個(gè)氨基酸的密碼子變成終止密碼子（UAG、UGA、UAA），使蛋白質(zhì)合成提前終止，合成無(wú)功能的或無(wú)意義的多肽，這種突變就稱為無(wú)義突變。

錯(cuò)義突變：由于結(jié)構(gòu)基因中某個(gè)核甘酸的變化使一種氨基酸的密碼子變?yōu)榱硪环N氨基酸的密碼子，這種基因突變叫錯(cuò)義突變。

GGA（甘氨酸）AGA（精氨酸）第34頁(yè)/共107頁(yè)無(wú)義突變第35頁(yè)/共107頁(yè)第36頁(yè)/共107頁(yè)錯(cuò)義抑制第37頁(yè)/共107頁(yè)●遺傳密碼——三聯(lián)子

●tRNA的結(jié)構(gòu)、功能與種類●核糖體的結(jié)構(gòu)與功能●蛋白質(zhì)合成的過(guò)程●蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制Contents第38頁(yè)/共107頁(yè)三、核糖體的結(jié)構(gòu)與功能（一）核糖體的結(jié)構(gòu)第39頁(yè)/共107頁(yè)核糖體的組成第40頁(yè)/共107頁(yè)

表14-7原核和真核生物核糖體的組成及功能核糖體亞基rRNAs蛋白R(shí)NA的特異順序和功能

細(xì)菌

70S50S23S=2904b31種(L1-L31）含CGAAC和GTψCG互補(bǔ)2.5×106D5S=120b66%RNA30S16S=1542b21種(S1-S21)16SRNA(CCUCCU)和S-D

順序(AGGAGG)互補(bǔ)

哺乳動(dòng)物

80S60S28S=4718b49種有GAUC和tRNAfMat的TψCG互補(bǔ)4.2×106D5S=120b60%RNA5.8S=160b

40S18S=1874b33種和Capm7G結(jié)合

第41頁(yè)/共107頁(yè)三、核糖體的結(jié)構(gòu)與功能（二）核糖體的功能：合成蛋白質(zhì)第42頁(yè)/共107頁(yè)在單個(gè)核糖體上，可化分多個(gè)功能活性中心，在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中各有專一的識(shí)別作用和功能。●mRNA結(jié)合部位——小亞基●結(jié)合或接受AA-tRNA部位（A位）——大亞基●結(jié)合或接受肽基tRNA的部位——大亞基●肽基轉(zhuǎn)移部位（P位）——大亞基●形成肽鍵的部位（轉(zhuǎn)肽酶中心）——大亞基

第43頁(yè)/共107頁(yè)第44頁(yè)/共107頁(yè)●遺傳密碼——三聯(lián)子

●tRNA的結(jié)構(gòu)、功能與種類●核糖體的結(jié)構(gòu)與功能●蛋白質(zhì)合成的過(guò)程●蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制Contents第45頁(yè)/共107頁(yè)四、蛋白質(zhì)合成的過(guò)程氨基酸的活化翻譯的起始肽鏈的延伸肽鏈的終止蛋白質(zhì)前體的加工第46頁(yè)/共107頁(yè)(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47頁(yè)/共107頁(yè)氨基酰-tRNA合成酶對(duì)底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。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48頁(yè)/共107頁(yè)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49頁(yè)/共107頁(yè)第一步反應(yīng)氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E

＋AMP＋PPi

目錄第50頁(yè)/共107頁(yè)第二步反應(yīng)氨基酰-AMP-E＋

tRNA↓

氨基酰-tRNA＋AMP

＋

E目錄第51頁(yè)/共107頁(yè)

tRNA與酶結(jié)合的模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATP第52頁(yè)/共107頁(yè)(二)翻譯的起始原核生物（細(xì)菌）為例：所需成分：30S小亞基、50S大亞基、模板mRNA、fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2+翻譯起始因子：IF-1、IF-2、IF-3、第53頁(yè)/共107頁(yè)IF-3IF-1翻譯起始(翻譯起始復(fù)合物形成)又可被分成3步：

（P122）1.核蛋白體大小亞基分離第54頁(yè)/共107頁(yè)2、30S小亞基通過(guò)SD序列與mRNA模板相結(jié)合。AUG5'3'IF-3IF-1第55頁(yè)/共107頁(yè)S-D序列第56頁(yè)/共107頁(yè)IF-3IF-1IF-2GTP3.在IF-2和GTP的幫助下，fMet-tRNAfMet進(jìn)入小亞基的P位，tRNA上的反密碼子與mRNA上的起始密碼子配對(duì)。AUG5'3'第57頁(yè)/共107頁(yè)IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4、帶有tRNA、mRNA和3個(gè)翻譯起始因子的小亞基復(fù)合物與50S大亞基結(jié)合，GTP水解，釋放翻譯起始因子。AUG5'3'第58頁(yè)/共107頁(yè)IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi第59頁(yè)/共107頁(yè)真核生物翻譯起始的特點(diǎn)

●核糖體較大,為８０Ｓ；●起始因子比較多；●mRNA5′端具有m7Gppp帽子結(jié)構(gòu)●Met-tRNAMet

●mRNA的5′端帽子結(jié)構(gòu)和3′端polyA都參與形成翻譯起始復(fù)合物；

第60頁(yè)/共107頁(yè)真核生物翻譯起始復(fù)合物形成(區(qū)別原核生物)原核生物中30S小亞基首先與mRNA模板相結(jié)合，再與fMet-tRNAfMet結(jié)合，最后與50S大亞基結(jié)合。而在真核生物中，40S小亞基首先與Met-tRNAMet相結(jié)合，再與模板mRNA結(jié)合，最后與60S大亞基結(jié)合生成80S·mRNA·Met-tRNAMet起始復(fù)合物（P120）。第61頁(yè)/共107頁(yè)met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

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

-GTP真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過(guò)程第62頁(yè)/共107頁(yè)肽鏈延伸由許多循環(huán)組成，每加一個(gè)氨基酸就是一個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)包括：AA-tRNA與核糖體結(jié)合、肽鍵的生成

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)肽鏈的延伸第63頁(yè)/共107頁(yè)1、AA-tRNA與核糖體A位點(diǎn)的結(jié)合

需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts兩種延伸因子第64頁(yè)/共107頁(yè)第65頁(yè)/共107頁(yè)通過(guò)延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-Tu?GTP復(fù)合物

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

EF-Tu-Ts+GTPEF-Tu-GTP+EF-Ts重新參與下一輪循環(huán)第66頁(yè)/共107頁(yè)2、肽鍵形成

是由轉(zhuǎn)肽酶/肽基轉(zhuǎn)移酶催化

第67頁(yè)/共107頁(yè)3、移位核糖體向mRNA3’端方向移動(dòng)一個(gè)密碼子。需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子第68頁(yè)/共107頁(yè)延長(zhǎng)因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶(translocase)活性，可結(jié)合并水解1分子GTP，促進(jìn)核蛋白體向mRNA的3'側(cè)移動(dòng)。第69頁(yè)/共107頁(yè)fMetAUG5'3'fMetTuGTP目錄第70頁(yè)/共107頁(yè)第71頁(yè)/共107頁(yè)原核肽鏈合成終止過(guò)程

（四）肽鏈的終止第72頁(yè)/共107頁(yè)

RF1：識(shí)別終止密碼子UAA和UAG

終止因子RF2：識(shí)別終止密碼子UAA和UGA

RF3：具GTP酶活性，刺激RF1和

RF2活性，協(xié)助肽鏈的釋放（原核生物）真核生物只有一個(gè)終止因子（eRF）第73頁(yè)/共107頁(yè)(五)蛋白質(zhì)前體的加工1、N端fMet或Met的切除第74頁(yè)/共107頁(yè)新生蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶切后變成有功能的成熟蛋白質(zhì)第75頁(yè)/共107頁(yè)2、二硫鍵的形成兩個(gè)半胱氨酸-SH

-SH

-SH

二硫鍵氧化第76頁(yè)/共107頁(yè)3、特定氨基酸的修飾磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羥基化和羧基化第77頁(yè)/共107頁(yè)4、切除新生肽鏈中非功能片段第78頁(yè)/共107頁(yè)前胰島素原蛋白翻譯后成熟過(guò)程示意圖第79頁(yè)/共107頁(yè)(六)蛋白質(zhì)合成抑制劑第80頁(yè)/共107頁(yè)●遺傳密碼——三聯(lián)子

●tRNA的結(jié)構(gòu)、功能與種類●核糖體的結(jié)構(gòu)與功能●蛋白質(zhì)合成的過(guò)程●蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制Contents第81頁(yè)/共107頁(yè)五、蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制第82頁(yè)/共107頁(yè)蛋白性質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制主要類型分泌蛋白質(zhì)在結(jié)合核糖體上合成，并以翻譯-運(yùn)轉(zhuǎn)同步機(jī)制運(yùn)輸免疫球蛋白、卵蛋白、水解酶、激素等細(xì)胞器發(fā)育蛋白質(zhì)在游離核糖體上合成，以翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制運(yùn)輸核、葉綠體、線粒體、乙醛酸循環(huán)體、過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器中的蛋白質(zhì)膜的形成兩種機(jī)制兼有質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、類囊體中的蛋白質(zhì)第83頁(yè)/共107頁(yè)

第84頁(yè)/共107頁(yè)1、翻譯-運(yùn)轉(zhuǎn)同步機(jī)制信號(hào)肽假說(shuō)●信號(hào)肽：常指新合成多肽鏈中用于指導(dǎo)蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)移的N-末端氨基酸序列（有時(shí)不一定在N端）。第85頁(yè)/共107頁(yè)●信號(hào)序列特點(diǎn)：（1）一般帶有10-15個(gè)疏水氨基酸；（2）在靠近該序列N-端常常有1個(gè)或數(shù)個(gè)帶正電荷的氨基酸；（3）在其C-末端靠近蛋白酶切割位點(diǎn)處常常帶有數(shù)個(gè)極性氨基酸，離切割位點(diǎn)最近的那個(gè)氨基酸往往帶有很短的側(cè)鏈（丙氨酸或甘氨酸）。第86頁(yè)/共107頁(yè)第87頁(yè)/共107頁(yè)●信號(hào)肽假說(shuō)內(nèi)容：第88頁(yè)/共107頁(yè)第89頁(yè)/共107頁(yè)新生蛋白質(zhì)通過(guò)同步轉(zhuǎn)運(yùn)途徑進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔的主要過(guò)程第90頁(yè)/共107頁(yè)2、翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制第91頁(yè)/共107頁(yè)(1)線粒體蛋白質(zhì)跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)第92頁(yè)/共107頁(yè)(2)葉綠體蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)第93頁(yè)/共107頁(yè)（3）核定位蛋白的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制第94頁(yè)/共107頁(yè)第95頁(yè)/共107頁(yè)復(fù)習(xí)體1．多數(shù)氨基酸都有兩個(gè)以上密碼子，下列哪組氨基酸只有一個(gè)密碼子？

A．蘇氨酸、甘氨酸

B．脯氨酸、精氨酸

C．絲氨酸、亮氨酸

D．色氨酸、甲硫氨酸

E．天冬氨酸和天冬酰胺（D）第96頁(yè)/共107頁(yè)2．tRNA分子上結(jié)合氨基酸的序列是

A．CAA-3′B．CCA-3′C．AAC-3′D．ACA-3′E．AAC-3′（B）第97頁(yè)/共107頁(yè)3．遺傳密碼

A．20種氨基酸共有64個(gè)密碼子

B．堿基缺失、插入可致框移突變

C．AUG是起始密碼

D．UUU是終止密碼

E．一個(gè)氨基酸可有多達(dá)6個(gè)密碼子(B、C、E）第98頁(yè)/共107頁(yè)4、tRNA能夠成為氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)體、是因?yàn)槠浞肿由嫌?/p>

A．-CCA-OH3′末端

B．3個(gè)核苷酸為一組的結(jié)構(gòu)

C．稀