遺傳密碼(geneticcode):DNA（或RNA）中的核苷酸序列與蛋白質中氨基酸序列之間的對應關系稱為遺傳密碼。密碼子(codon)：mRNA上每3個相鄰的核苷酸編碼蛋白質多肽鏈中的一個氨基酸，這三個核苷酸就稱為一個密碼子或三聯體(triplet)密碼。現在是1頁\一共有65頁\編輯于星期四第一節遺傳密碼的破譯1954年Gamov確認核酸分子中三個堿基決定一個氨基酸。1961年Crick等用遺傳學方法,通過研究T4噬菌體gII位點的兩個基因變異，證實三聯體密碼子學說是正確的，并且三聯體密碼是:非重疊、連續的、無標點的。缺失或插入核苷酸引起三聯體密碼的改變CATCATCATCATCATCATCAT

CACATCATCATCATCCATCACAXTCATCATCATCAXTXCATXCATCATCAT-1-1,+1+3現在是2頁\一共有65頁\編輯于星期四

1.1961年美國的Nirenberg等人以均聚物為模板指導多肽的合成,尋找到了破譯遺傳密碼的途徑。利用多核苷酸磷酸化酶合成一條由相同核苷酸組成的多核苷酸鏈，用它作模板，利用大腸桿菌體外蛋白質合成系統。以均聚物為模板指導多肽的合PolyC為模板，產生的多肽鏈為PolyProPolyU為模板，產生的多肽鏈為PolyPhePolyA為模板，產生的多肽鏈為PolyLys

證明三聯體密碼的三個著名實驗現在是3頁\一共有65頁\編輯于星期四2.核糖體結合技術1964年Nirenberg等人首先合成一個已知序列的核苷酸三聚體，然后與大腸桿菌核糖體和氨酰tRNA一起溫育。由此確定與已知核苷酸三聚體結合的tRNA上連接的是那一種氨基酸。該實驗確定了50多種三聯體密碼，對于幾種密碼編碼同一個氨基酸提供了直接的、最好的證據現在是4頁\一共有65頁\編輯于星期四3.以特定的共聚物為模板指導多肽的合成1964年，

Khorana以共聚物即含有重復序列的多聚核苷酸指導多肽的合成，加快了破譯遺傳密碼的步伐。以多聚二核苷酸作模板可合成由2個氨基酸組成的多肽,如以PolyUG為模板UGUGUGUGU合成產物為PolyLys-Val。以多聚三核苷酸作為模板，可得三種氨基酸組成的多肽UCGUCGUCG

。PhePhePheSerSerSerLeuLeuLeu到1966年，經過5年的努力全部破譯了20種aa的密碼現在是5頁\一共有65頁\編輯于星期四EstablishedthechemicalstructureoftRNADevisedmethodstosynthesizeRNAswithdefinedsequencesEstablishedtheinvitrosystemforrevealingthegeneticcodes現在是6頁\一共有65頁\編輯于星期四遺傳密碼字典UACGUCAGUCAG第二位第一位（5ˊ）第三位（3ˊ）UCAGUCAGUCAG現在是7頁\一共有65頁\編輯于星期四第二節遺傳密碼的基本特性1、密碼是無標點符號的、且相鄰密碼子互不重疊。2、密碼的簡并性：由一種以上密碼子編碼同一個氨基酸的現象稱為簡并性（degeneracy），對應于同一氨基酸的密碼子稱為同義密碼子(Synonymouscodon)。密碼的簡并性可以減少有害突變3、密碼的擺動性（變偶性）：密碼的專一性主要是由第一第二個堿基所決定，tRNA上的反密碼子與mRNA密碼子配對時，密碼子的第一、二位堿基是嚴格的，第三位堿基可以有一定的變動。Crick稱這一為變偶性（wobble）.4、密碼的通用性和變異性5、64組密碼子中，AUG既是Met的密碼，又是起始密碼；有三組密碼不編碼任何氨基酸，而是多肽鏈合成的終止密碼子：UAG、UAA、UGA。6、密碼的防錯系統現在是8頁\一共有65頁\編輯于星期四反密碼子與密碼子之間的堿基配對AUCG反密碼子第一位堿基密碼子第三位堿基GUCUAGIUCA現在是9頁\一共有65頁\編輯于星期四

次黃嘌呤核苷酸（I）常常出現在tRNA反密碼子的5ˊ位，I可以與U，C和A形成氫鍵。帶有反密碼子IGC的tRNAAla分子可以與特異編碼Ala的三個密碼（GCU，GCC，GCA）中的任一個結合現在是10頁\一共有65頁\編輯于星期四人線粒體中變異的密碼子UGA終止信號TrpAUAIleMetAGAArg終止信號AGGArg終止信號密碼子正常情況下編碼線粒體DNA編碼密碼子UGA編碼了第21種氨基酸—硒代半胱氨酸，密碼子UAG編碼了第22種氨基酸—吡咯賴氨酸。現在是11頁\一共有65頁\編輯于星期四關于密碼的防錯系統密碼的簡并性由第三個堿基決定氨基酸的極性由第二個堿基決定如：中間U→非極性、疏水、和有支鏈的aa中間C→非極性或不帶電極性側鏈aa中間AorG→親水的aa第一個A或C、第二個A或G、第三個任意→可離解、親水側鏈堿性aa前兩位AG、第三個任意→酸性親水側鏈aa結果：一個堿基變化后→相同aa或性質相似aa，這是進化的結果現在是12頁\一共有65頁\編輯于星期四第38章蛋白質的合成及轉運現在是13頁\一共有65頁\編輯于星期四第一節蛋白質合成的分子基礎蛋白質的生物合成（翻譯）以氨基酸為原料以mRNA為模板以tRNA為運載工具以核糖體為合成場所起始、延長、終止各階段蛋白因子參與合成后加工成為有活性蛋白質現在是14頁\一共有65頁\編輯于星期四原核細胞mRNA的結構特點5′3′順反子順反子順反子先導區末端順序SD區特點半衰期短許多原核生物mRNA以多順反子形式存在AUG作為起始密碼；AUG上游7～12個核苷酸處有一被稱為SD序列的保守區，16SrRNA3’-端反向互補而使mRNA與核糖體結合。AUGUAAAUGUAAAUGUAA讀碼框架核糖體識別位點一、mRNA是蛋白質合成的模板

mRNA(messengerRNA)是蛋白質生物合成過程中直接指令氨基酸摻入的模板。AGGAGGU現在是15頁\一共有65頁\編輯于星期四真核細胞mRNA的結構特點5′

“帽子”PolyA

3′

順反子m7G-5′ppp-N-3′pAAAAAAA-OH讀碼框架核糖體識別位點AUGUAA真核生物的18SrRNA與原核生物的16SrRNA在其3‘末端有很大的同源性。由于18SrRNA缺少CCUCC序列(與mRNA上的SD序列互補),因此真核生物mRNA可能并不存在SD序列。大多數真核生物mRNA起始密碼子AUG附近“上下文”為CCACCAUGG。在帽子結構上形成的40S亞基起始復合物向3‘方向移動時,如發現AUG密碼子處于這樣的“上下文”中,就不再向前移動,而是與60S亞基結合成為完整的核糖體,于是從AUG上開始合成蛋白質。現在是16頁\一共有65頁\編輯于星期四tRNA（transferribonucleicasid）在蛋白質合成中起重要作用，它不但為每個三聯體密碼子譯成氨基酸提供接合體，還為準確無誤地將活化氨基酸運送到核糖體中mRNA模板上。1、tRNA的結構特征2、tRNA的功能（1）tRNA的接頭(adaptor)作用

3′-端上的氨基酸接受位點

識別氨酰-tRNA合成酶的位點反密碼子位點（2）tRNA的突變與校正基因(回復突變，reversemutation)二、tRNA轉運活化的氨基酸至mRNA模板上現在是17頁\一共有65頁\編輯于星期四核糖體（ribosome）是由rRNA（ribosomalribonucleicacid）和多種蛋白質結合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，蛋白質肽鍵的合成就是在這種核糖體上進行的。2、核糖體的功能1、核糖體的結構和組成三、核糖體是蛋白質合成的工場現在是18頁\一共有65頁\編輯于星期四核糖體的組成34protein21protein23SRNA5SRNA16SRNA50Ssubunit70Sribosome30Ssubunit原核生物核糖體結構示意圖30Ssubunit50Ssubunit原核生物核糖體的組成現在是19頁\一共有65頁\編輯于星期四16SrRNA的二級結構現在是20頁\一共有65頁\編輯于星期四多核糖體現在是21頁\一共有65頁\編輯于星期四原核細胞70S核糖體的A位、P位及mRNA結合部位示意圖30S與mRNA結合部位P位（結合肽基的部位—肽酰基位點）A位（結合AA-tRNA的部位—氨酰基位點）50S53mRNA現在是22頁\一共有65頁\編輯于星期四第二節蛋白質合成的步驟氨基酸的活化與轉運肽鏈合成的起始肽鏈的延長肽鏈合成的終止現在是23頁\一共有65頁\編輯于星期四氨基酸的活化氨基酸ATP+氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步E3-氨酰-tRNA

一、氨基酸的活化與轉運現在是24頁\一共有65頁\編輯于星期四氨酰-tRNA合成酶特點專一性：1）對氨基酸有極高的專一性，每種氨基酸都有專一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。2）對tRNA具有極高專一性。校對作用：氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解錯誤活化的氨基酸。現在是25頁\一共有65頁\編輯于星期四二、肽鏈合成的起始所需的條件：游離的核糖體大小亞基mRNA5’端的起始信號起始tRNA—tRNAimet

（原核生物fmet-tRNAifmet）GTP三種可溶性起始因子(IF)現在是26頁\一共有65頁\編輯于星期四N-甲酰甲硫氨酰-tRNAiMet的形成CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-

+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-Met-tRNAiMetfMet-tRNAtfMetN10-CHO-FH4FH4轉甲酰酶現在是27頁\一共有65頁\編輯于星期四三種起始因子IF1IF2

IF3與IF2一起促進fmet-tRNAifmet與mRNA及30S小亞基結合與IF1一起促進fmet-tRNAifmet與mRNA及30S小亞基結合有GTP酶活性(起始時消耗1GTP)特異識別fmet-tRNAifmet形成fmet-tRNAifmet-IF2-GTP終止時：促使核糖體解離（真核生物起始因子－eIF有9－11種）現在是28頁\一共有65頁\編輯于星期四30S起始復合物形成1.核糖體亞基的拆離2.mRNA在小亞基上就位3.fmet-tRNAifmet的結合

IF3起始序列（SD序列）30S小亞基與mRNA識別、結合IF1、IF3協助fmet-tRNAifmet-IF2-GTP通過其反密碼與mRNA上的起始密碼AUG相配對現在是29頁\一共有65頁\編輯于星期四SD序列(shine-Dalgarno序列):—原核生物1.位于起始密碼上游10個核苷酸左右。2.序列富含嘌呤(如AGGA/GAGG）的一段序列。3.能和原核生物16srRNA3’端7個相應的富含嘧啶序列互補。4.在IF3、IF1促進下和30S亞基結合。現在是30頁\一共有65頁\編輯于星期四起始密碼SD序列現在是31頁\一共有65頁\編輯于星期四70s起始復合物形成1.IF3脫落2.50S大亞基結合3.GTPGDP+Pi

4.IF2、IF1脫落70s起始復合物組成1.小亞基2.mRNA3.fmet-tRNAifmet

結合于核糖體的P位現在是32頁\一共有65頁\編輯于星期四30S亞基?mRNAIF3-IF1復合物30S?mRNA?GTP-fMet–tRNA-IF2-IF1復合物70S起始復合物codonanticodonA位P位

mRNA

+30S亞基-IF3A位IF-353IF2GTPP位IF3IF2IF1IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亞基IF2+IF1+GDP+PiIF-1IF170S起始復合物現在是33頁\一共有65頁\編輯于星期四

三.肽鏈的延長（進位、成肽、移位）所需的條件70S起始復合物tRNA轉運氨基酸延長因子(EF）原核生物—EF－Tu、EF－Ts（真核生物EF1，多亞基，具有Tu和Ts的功能）GTP現在是34頁\一共有65頁\編輯于星期四1.進位

氨基酰-tRNA根據遺傳密碼的指引，進入核糖體的A位。參與的延長因子EF-TuEF-Ts協助AA-tRNA進入A位具有GTP酶活性促進EF-Tu的再利用現在是35頁\一共有65頁\編輯于星期四Tu\Ts循環TsTs-GDP現在是36頁\一共有65頁\編輯于星期四2.轉肽

肽鍵位置轉肽酶（大亞基上）催化形成肽鍵P位：f-met-（肽酰）的α-COO-+A位：氨基酰的α-NH4+形成肽鍵A位：反應在此位上進行生成的二肽在A位上。P位：無負載tRNA現在是37頁\一共有65頁\編輯于星期四

肽基轉移酶（peptidyltransferase）使一個酯鍵變成了肽鍵。肽基轉移酶的活性由核糖體大亞基的23srRNA承擔（肽基轉移酶是一種ribozyme）。嘌呤霉素對蛋白質的抑制作用就發生在肽鍵形成這一步。嘌呤霉素的結構非常類似于氨酰-tRNA的3’末端AMP的結構。因為結構上的相似，嘌呤霉素可以進入核糖體的A位。肽酰轉移酶催化新生成的多肽轉移至嘌呤霉素的游離的氨基上。由于肽酰－嘌呤霉素在A位處的結合弱，很快就從核糖體上解離，因此就可終止蛋白質的合成。

現在是38頁\一共有65頁\編輯于星期四現在是39頁\一共有65頁\編輯于星期四3.移位

在A位的二肽鏈連同mRNA進入P位移位因子位置方向EF－G（真核生物EF－2）有GTP酶活性游離tRNA釋放P位：肽-tRNA-mRNAA位：空留,下一個AA進入mRNA：從5’3’移動1個帶有肽鏈的tRNA：從A位P位肽鏈合成：從N端C端延長現在是40頁\一共有65頁\編輯于星期四4.肽鏈延長過程的能量消耗每合成一個肽鍵，消耗4個高能磷酸鍵活化：2個ATP進位：1個GTP移位：1個GTP現在是41頁\一共有65頁\編輯于星期四肽鏈的延長12122323進位轉肽移位進位(Tu\Ts)GTPGTPN-端235′3′C-端轉肽15′3′（EF-G）

現在是42頁\一共有65頁\編輯于星期四四.肽鏈合成的終止終止密碼的辨認肽鏈從肽酰-tRNA水解出mRNA從核糖體中分離及大小亞基的拆開蛋白質因子的參與（釋放因子）UAA、UAG、UGAGTPGDP+PiIF3結合30小亞基RF1：作用于UAA、UAGRF2：作用于UAA、UGARF3：刺激RF1、RF2活性

現在是43頁\一共有65頁\編輯于星期四肽鏈合成的終止

（1）釋放因子RF1或RF2

進入核糖體A位。（2）多肽鏈的釋放（3）70S核糖體解離53UAG30S亞基50S亞基53UAGtRNARF現在是44頁\一共有65頁\編輯于星期四五、真核生物多肽鏈的合成1.真核細胞核糖體比原核細胞核糖體更大更復雜；2.起始氨基酸為Met，不是fMet；3.肽鏈合成的起始：由40S核糖體亞基首先識別mRNA的5’端-帽子，然后沿mRNA移動尋找AUG（掃描,AUG附近“上下文”為CCACCAUGG），這過程要消耗ATP，核糖體結合位點（RBS）在AUG附近；4.起始因子(IF)有9-11種，但只有2種延長因子和1種終止因子5.真核細胞種線粒體、葉綠體的核糖體大小、組成及蛋白質合成過程都類似于原核細胞。現在是45頁\一共有65頁\編輯于星期四真核和原核細胞參與翻譯的蛋白質因子階段原核

真核功能IF1IF2eIF2參與起始復合物的形成IF3eIF3、eIF4C起始CBPI與mRNA帽子結合eIF4ABF參與尋找第一個AUGeIF5協助eIF2、eIF3、eIF4C的釋放eIF6協助60S亞基從無活性的核糖體上解離EF-TueEF1協助氨酰-tRNA進入核糖體延長EF-TseEF1

幫助EF-Tu、eEF1周轉EF-GeEF2移位因子RF-1終止eRF釋放完整的肽鏈RF-2現在是46頁\一共有65頁\編輯于星期四六、蛋白質生物合成抑制劑1、抗菌素類阻斷劑

氯霉素:與50S（70S）核糖體結合,抑制肽酰轉移酶。

鏈霉素、新霉素、卡那霉素：與30S核糖體結合。可以廣泛用作治療細菌感染的藥物。環己亞胺：與80S核糖體結合可抑制真核生物蛋白質合成。現在是47頁\一共有65頁\編輯于星期四2、作為蛋白質合成阻斷劑的毒素

細菌毒素—白喉毒素：是已知的毒性最大的毒素，只要一分子的白喉毒素就足可以使真核細胞內的延伸因子eEF-2失活，對真核生物有劇毒的毒素，抑制蛋白質的合成，幾個微克即可致人于死命。

現在是48頁\一共有65頁\編輯于星期四第三節蛋白質的運輸及翻譯后修飾現在是49頁\一共有65頁\編輯于星期四一、蛋白質的運輸

在核糖體上新合成的多肽被送往細胞的各個部分，以行使各自的生物功能。大腸桿菌新合成的多肽，一部分仍停留在胞漿之中，一部分則被送到質膜、外膜或質膜與外膜之間的空隙。有的也可分泌到胞外。真核細胞中新合成的多肽被送往溶酶體、線粒體、葉綠體、胞核等細胞器。所以新合成的多肽的輸送是有目的地、定向地進行的。現在是50頁\一共有65頁\編輯于星期四1.蛋白質通過信號肽引導到目的地信號肽(signalpeptide):未成熟白質中可被細胞轉運系統識別的特征性氨基酸序。

特征：

通常在N末端。N末端至少有一個帶正電荷的氨基酸。10－40個氨基酸范圍內，其中部由10-15個疏水氨基酸組成。在C末端有一個可被信號肽酶識別的位點。

作用：把合成的蛋白質移向粗面內質網膜。信號肽對靶向輸送有決定作用。現在是51頁\一共有65頁\編輯于星期四

一些真核細胞多肽鏈上N-端的信號肽的結構

現在是52頁\一共有65頁\編輯于星期四

識別信號肽的是一種核蛋白體,稱為信號識別體(signalrecognitionparticle,SRP)。分子量:396kD由一分子7SLRNA(300bp)6個不同的多肽分子兩個功能域(domain):一個用以識別信號肽，一個用以干擾進入的氨酰-tRNA和肽酰移位酶的反應，以終止多肽鏈的延伸作用。現在是53頁\一共有65頁\編輯于星期四(dockingprotein)現在是54頁\一共有65頁\編輯于星期四2.新合成多肽的定向運輸Proteinsaresynthesizedintwotypesoflocation:Thevastmajorityofproteinsaresynthesizedbyribosomesinthecytosol.Asmallminorityaresynthesizedbyribosomeswithinorganelles(mitochondriaorchloroplasts).Proteinssynthesizedinthecytosolcanbedividedintotwogeneralclasseswithregardtolocalization:Thosethatarenotassociatedwithmembranes;Thosethatareassociatedwithmembranes現在是55頁\一共有65頁\編輯于星期四Proteinsthatarelocalizedpost-translationallyarereleasedintothecytosolaftersynthesisonfreeribosomes.Somehavesignalsfortargetingtoorganellessuchasthenucleusormitochondria.ProteinsthatarelocalizedcotranslationallyassociatewiththeERmembraneduringsynthesis,sotheirribosomesare"membrane-bound".Theproteinspassintotheendoplasmicreticulum,alongtotheGolgi,andthenthroughtheplasmamembrane,unlesstheyhavesignalsthatcauseretentionatoneofthestepsonthepathway.Theymayalsobedirectedtootherorganelles,suchasendosomesorlysosomes.現在是56頁\一共有65頁\編輯于星期四ProteinsthatentertheER-Golgipathwaymayflowthroughtotheplasmamembraneormaybedivertedtootherdestinationsbyspecificsignals.現在是57頁\一共有65頁\編輯于星期四內質網高爾基體泡泡泡融入質膜核糖體芽泡分泌蛋白質的合成現在是58頁\一共有65頁\編輯于星期四3.一些線粒體和葉綠體蛋白質是翻譯完成后被運輸的

線粒體和葉綠體基因組只編碼一小部分自身的蛋白質，大部分是由和基因組編碼的。由細胞游離核糖體合成，在運送到這些細胞器中。這些蛋白質通常在N末端有一段多肽分別稱為線粒體定向肽和葉綠體轉移肽。起到信號肽的作用。現在是59頁\一共有65頁\編輯于星期四線粒體外膜線粒體內膜帶有線粒體定向肽（導肽）的線粒體蛋白質前體跨膜運送過程示意圖內外膜接觸位點的蛋白質通道受體蛋白PCB定向肽蛋白酶切除定向肽現在是60頁\一共有65頁