翻译（translation）：mRNA分子中的遗传信息转变为蛋白质的氨基酸排列顺序 基因表达（Gene expression）：转录与翻译 中心法则 转录 翻译 DNA RNA 蛋白质 反转录 复制 复制

第一节 蛋白质的生物合成体系 原料：20种氨基酸 模板：mRNA 场所：核蛋白体 氨基酸的“搬运工具”：tRNA 酶与蛋白质因子：启动、延长、终止因子 能量：ATP、GTP 无机离子 一、模板——mRNA 1、遗传密码（genetic code）

密码子（codon）：mRNA从5ˊ端→3ˊ端，每3个核苷酸组成一组，代表相应的氨基酸或翻译起始、终止信号，统称为遗传密码。其中的单个密码字，称为密码子 2、遗传密码的特点 通用性：部分线粒体、叶绿体密码子除外 方向性：5ˊ端→3ˊ端 连续性：mRNA链上碱基的插入或缺失可导致移码 不重叠性 起始密码：5ˊ端第一个AUG表示起动信号，并代表甲酰蛋氨酸(细菌)或蛋氨酸(高等动物)

终止密码：UAA、UAG或UGA（不编码氨基酸） 简并性(degenerate)：一个以上密码子体现一个氨基酸遗传信息（Trp和Met除外，仅有1个密码子 ）。其原因是由于密码子与反密码子之间存在不稳定配对（摆动性或摇摆性）。 摇摆性（wobble）： mRNA密码子的第三个核苷酸（3ˊ端） 与tRNA反密码子第一个核苷酸（5ˊ端）配对时，有时不遵守严格的碱基配对原则，除A-U、G-C外，还可有其它配对方式。 I是最常见的摆动现象

二、氨基酸的搬运工具——tRNA 一种tRNA可携带一种氨基酸；而一种氨基酸可由数种tRNA携带 1、tRNA的功能区 氨基酸臂……与氨基酸结合 DHU环………与氨酰-tRNA合成酶结合 反密码环……识别密码子 TψC环…….与核蛋白体结合 2、反密码子（anticodon） tRNA反密码环中间的3个核苷酸，可与mRNA密码子配对 反密码子的第一位核苷酸（5ˊ端）常为I

受位（A位）：位于大、小亚基结合处，结合AA-tRNA 三、多肽链的"装配机"——核蛋白体 1、组成：蛋白质＋rRNA 真核核蛋白体（40S+60S=80S） 原核核蛋白体（30S+50S=70S） 2、功能区 受位（A位）：位于大、小亚基结合处，结合AA-tRNA 给位（P位）：主要位于大亚基，结合肽酰-tRNA和起始Met-tRNA 转肽酶、GTP酶：位于大亚基 3、多核蛋白体：1个mRNA和多个核蛋白体的聚合物，体现了蛋白质合成的高速、高效性

第二节 蛋白质生物合成过程 氨基酸活化、起始复合物生成、肽链延长、终止 一、氨基酸的活化与转运 （1） 氨基酰tRNA合成酶：高度特异识别氨基酸、tRNA ；校对活性 （2）能量：1个ATP（2个高能键） 二、核蛋白体循环（ribosomal cycle）： 起始、延长、 终止 1、起始复合物的生成 （1）起始因子 3种IF（原核）：IF1、IF2、IF3 多种eIF（真核）：eIF2是合成调控的关键物质

（2） 能量：GTP（真核体系还需ATP） （3） 起始AA-tRNA fMet-tRNAfmet （原核） Met-tRNAmet （真核） （4） 起始复合物组成：大、小亚基、mRNA、起始因子、起始AA-tRNA （5）起始复合物形成过程：核蛋白体的拆离、mRNA就位、起始tRNA结合、大亚基结合 小亚基先与mRNA结合（原核） 小亚基先与起始AA-tRNA结合（真核）

进位：EFTu、Ts或T1、GTP；进入A位 成肽：转肽酶；P位酰基与A位氨基反应 2、肽链延长 （1）延长因子EFT：真核为EFT1与T2，原核为EFTu、Ts与EFG （2）能量：GTP （3）过程 进位：EFTu、Ts或T1、GTP；进入A位 成肽：转肽酶；P位酰基与A位氨基反应 转位、脱落、移位：EFG（转位酶）或T2、GTP ；由A位移至P位，A位留空 方向：N端→C端（肽链）；5′端→3′端（mRNA） 3、终止 （1）释放因子RF：3种（原核）或1种（真核）

第三节 蛋白质合成的调节 （2）能量：GTP （3）转肽酶活性转变：转肽酶→酯酶（水解酶 ） 二、真核与原核蛋白合成的不同点 1、转录与翻译不偶联 2、合成体系复杂 3、合成起始AA-tRNA不同 4、通常需进行翻译后加工 5、合成的调控更为复杂 第三节 蛋白质合成的调节 一、蛋白质合成抑制剂：抗生素、干扰素、毒素

1、抗生素 氯霉素 原核生物 50S大亚基 抑制转肽酶 四环素(金霉素等) 30S小亚基 阻碍氨基酰tRNA与小亚基结合 红霉素 抑制转肽酶，防碍移位 链霉素、新霉素(卡那霉素) 抑制起动,造成误译 抗生素 抑制对象 作用环节 作用原理 放线菌酮 真核生物 60S大亚基 嘌呤霉素（AA-tRNA类似物） 原、真核生物 竞争结合A位 促使肽链提前终止

2、干扰素（interferon，IF）：抗病毒 <IFα—白细胞, IFβ—成纤维细胞, IFγ—淋巴细胞> 降解模板RNA：干扰素与双链RNA（病毒）共同活化2’,5’-A合成酶，促使多聚2’,5’-A生成；2’,5’-A活化核酸内切酶，使mRNA降解 磷酸化起始因子eIF2，抑制蛋白合成的起始 3、毒素：抑制真核生物 （1）白喉毒素：共价修饰（ADP核糖化）延长因子EFT2，抑制肽链延长 二、其它调节方式

第四节 翻译后加工 一、肽链合成后的加工 1、去除N-甲酰基（原核）或N-蛋氨酸（真核） 2、二硫键形成：生成胱氨酸 3、水解修剪 4、氨基酸侧链修饰：羟化（生成羟脯氨酸、羟赖氨酸）、乙酰化、磷酸化、甲基化与羟甲基化、加糖、加脂，等 5、亚基聚合 6、辅基结合

解读密码 DNA分子中的核苷酸只有4种，而蛋白质中的氨基酸却有20种之多。DNA如何得以包含蛋白质中氨基酸排列的遗传信息呢？ ？ 1954年理论物理学家Gamov在“Nature”杂志中明确提出遗传“密码”的概念。认为在密码翻译时3个核苷酸决定1个氨基酸。4种核苷酸，如允许重复，则可有43＝64种排列组合方式。

解读密码

密码特点 1、密码子不重叠 2、密码子的连续性与方向性

刘新文，蛋白质生物合成 密码特点 3、密码简并性

密码特点 4、密码配对的摇摆性

密码特点 反密码子5’端的碱基 密码子3’端的碱基 G C或U C A U A或G I A、U或C

搬运工具—tRNA

搬运工具—tRNA

搬运工具—tRNA

核蛋白体

核蛋白体

核蛋白体

核蛋白体

核蛋白体 两类核蛋白体: 结合型：位于粗面内质网，合成分泌蛋白（含信号肽）. 游离型：游离于胞质中,参与细胞固有蛋白的合成

核蛋白体

基本原理 DNA（遗传信息） 多个核蛋白体 核膜 （装配机） mRNA（模板） 多个tRNA 多核蛋白体 （搬运工具） 蛋白质（产品）） 多个氨基酸（原料） 蛋白质（产品）） mRNA

氨基酰-tRNA合成 氨基酸+tRNA 氨基酰-tRNA 氨基酰-tRNA合成酶 ATP AMP+ppi

起始复合物 IF2-GTP IF3 IF2 2、起始tRNA结合 起始密码子 30S亚基 IF3 3、大亚基结合 1、mRNA就位 原核起始

GTP-eIF2a eIF2b GDP GDP-eIF2a Met-tRNAi 三元复合物 40S亚基 eIF4c mRNA 前起始复合物 eIF4f 前起始复合物 60S eIF4D eIF5 起始复合物

起始因子

起始因子

肽链延长 1、进位

肽链延长 进位

肽链延长 2、肽键生成

肽链延长 转肽 移位 肽链延长

肽链终止 1、终止因子识别、结合终止密码 2、转肽酶活性转变、肽链解离 3、终止因子、mRNA、tRNA脱离 4、亚基拆离

肽链终止

嘌呤霉素

肽链终止 嘌呤霉素的作用机理

eIF 9~10种,需ATP,小亚基先与tRNA结合，再与mRNA结合 IF1、IF2、IF3，仅需GTP，小亚基先与mRNA结合 真核生物与原核生物蛋白质合成的不同 真核 原核 核蛋白体 80S 70S 含蛋白数量 多于80 少于60 小亚基结构 无嘧啶区和互补区 含嘧啶区与互补 起始tRNA tRNAimet tRNAfmet 启动 eIF 9~10种,需ATP,小亚基先与tRNA结合，再与mRNA结合 IF1、IF2、IF3，仅需GTP，小亚基先与mRNA结合 延长 EF1，EF2 EFTu EFTs 终止 RF 需 GTP RF1、RF 2、RF3

蛋白质合成的调节

蛋白质合成的调节

肽链的加工修饰 1、肽链水解修饰 【例1】酶原 水解 酶 【例2】胰岛素原 切除肽链 胰岛素 【例3】清蛋白原 水解5~6 清蛋白 2、修饰 【例1】酶原 水解 酶 【例2】胰岛素原 切除肽链 胰岛素 【例3】清蛋白原 水解5~6 清蛋白 2、修饰 磷酸化：磷酸化酶b 羟化：胶元蛋白前体中的Pro、Lys。 脂化：脂蛋白要加脂。 乙酰化：组蛋白进行乙酰化。 甲基化：细胞色素C，肌蛋白. 糖基化: 在粗面内质网糖苷化与肽链合成同时进行.

肽链的加工修饰 3、亚单位的聚合、辅基结合 【例如】血红蛋白( 22) α链 β链 2血红素 αβ二聚体 血红蛋白

糖蛋白的合成

分泌蛋白质的合成 靶向输送(protein targeting)：将合成后的蛋白质定向运送到行使功能的目标区域 一、信号肽 1、作用：使核蛋白体与内质网上的受体结合；肽链进入内质网腔后运至靶器官，由信号肽酶切除信号肽。 2、结构：约15～40AA构成；分三个区： N端为亲水区含碱性氨基酸, 提供正电荷。 疏水区含中性或疏水性氨基酸。 加工区是信号肽酶切割信号肽的部位。

二、其它 参与转运的分子 1、信号肽识别粒子SRP（Signal recognition particles）：由6种蛋白质与7S-RNA组成复合体。 与合成的分泌蛋白中的信号肽结合。 与内质网上的受体结合。 2、7S-RNA:305bp,提供SRP形成的结构骨架。 3、对接蛋白Dp（docking protein）：Dp 是SRP的受体，与SRP共同催化转运携有肽链的核蛋白体到内质网上。

SRP的结合使肽链合成减速或暂停。 三、分泌蛋白的转运过程 1、信号肽与SRP结合，SRP与Dp结合，核蛋白体与内质网膜结合。 2、信号肽被信号肽酶切割掉，蛋白质分泌到内质网腔。

分泌蛋白质的合成

移码突变

机体自身合成蛋白质的必要性与可能性 刘新文，蛋白质生物合成 蛋白质是生命活动的物质基础 蛋白质具有种属及个体特异性 人体不能直接利用外源性蛋白质 遗传信息决定蛋白质氨基酸序列 细胞具有蛋白质合成体系

第四节 蛋白质合成与医学的关系 二、糖蛋白的合成 三、蛋白分拣……细胞内运输与定位 一、分子病(molecular diseases) 刘新文，蛋白质生物合成 二、糖蛋白的合成 三、蛋白分拣……细胞内运输与定位 第四节 蛋白质合成与医学的关系 一、分子病(molecular diseases) 由于基因缺陷，导致蛋白质合成异常，最终引起机体某些结构与功能障碍，产生疾病，称分子病。 1、误义突变（missense mutation） ：某一氨基酸的密码突变为另一氨基酸的密码的现象 2、移码突变（frame-shift）：插入或缺失1个或2个核苷酸后，导致插入点后的所有密码子发生改变

谢谢！ 【经典举例】 血红蛋白β链N端第六个氨基酸残基由Glu变为Val 珠蛋白结构基因中第六个密码子由CTT变为CAT 1、镰刀状红细胞贫血 血红蛋白β链N端第六个氨基酸残基由Glu变为Val 珠蛋白结构基因中第六个密码子由CTT变为CAT 2、小儿麻痹症与翻译起动因子有关 谢谢！