密码与反密码的碱基配对
给位 (P位) 大亚基
5’
蛋 苏
UGU AUG ACA GUU
受位 (A位)
小亚基
3’
不同细胞核糖体的组成
原核生物 核蛋 白体 S rRNA 蛋白 质 70S 小亚基 30S 大亚基 50S 核蛋 白体 80S 真核生物 小亚基 40S 大亚基 60S
16SrRNA rpS 21种
(二) 酶合成调节的类型
1.诱导 (induction)
组成酶：细胞固有的酶类。 诱导酶：是细胞为适应外来底物或其结构类似
物而临时合成的一类酶。
2.阻遏 (repression)
分解代谢物阻遏(catabolite repression) 反馈阻遏(feedback repression)
（三）酶合成的调节机制 1. 酶合成的诱导 加进某种物质，使酶生物合成开始或加速进行。 酶合成诱导的现象： 已知分解利用乳糖的酶有： -半乳糖苷酶； 透过酶；硫代半乳糖苷转乙酰酶。 实验：（1）大肠杆菌生长在葡萄糖培养基上时，细胞内无 上述三种酶合成； （2）大肠杆菌生长在乳糖培养基上时，细胞内有上述三种 酶合成； 表明菌体生物合成的经济原则：需要时才合成。
mRNA
小亚基
AUG ACA 5’ 3’
蛋氨酰tRNA
给位 受位
GTP
蛋
大亚基
UAC AUG ACA 5’ 3’GDP+Pi
蛋
UAC AUG ACA 5’ 3’
肽链合成的起始阶段
肽链合成的延伸阶段
1.进位:氨基酰-tRNA进入受位; 2.转肽:形成肽键,在转肽酶作用下,给位与
受位结合;
3.移位:核蛋白体向3’端移动一个密码子的

3
3


RNA链的延伸图解
模板链（反义链） 有义链 复链 解链
3´
RNA-DNA杂交螺旋
新生RNA 聚合酶的移动方向 5´
延长部位
启动子：在DNA分子上，RNA聚合酶识别和结合的 核苷酸序列，即转录作用起始的部位。 终止子：DNA上的一段核苷酸序列，给RNA聚合酶 提供终止转录的信号，也称终止序列。 操纵子：转录的功能单位。 （调控系统和结构基因的综合）。
一序列为链的切断和poly(A)化提供了某些终
止信号。
（二）蛋白质的生物合成--翻译(translation)
定义 以mRNA为模板，以氨基酸为底物，在核糖 体上通过各种tRNA、酶和辅助因子的作用，合 成多肽链的过程。
酪
5’
酪氨酰- tRNA
5’
AUG GUU UAC ACA
反密码
3’ mRNA
1、起始阶段 2、延伸阶段 3、终止阶段
肽链合成的起始阶段
1.mRNA与小亚基结合：形成30S-mRNA-IF3复合物
2.AUG与蛋氨酰-tRNA结合：
30S-mRNA-IF3
fMet-tRNA-IF2-GTP
IF1
30S起始复合物
fMet-tRNA正好位于mRNA的起始密码子上（AUG）。
3.大小亚基结合
（2）转录启动区：
P1
rDNA
P2
tDNA
P3
mDNA
DNA
RNApoLI
RNApoLIII
RNApoLII mRNA
rRNA
tRNA
aa
3′
5′
mRNA N protein
（3）转录终止子： 对真核生物转录的终止子信号和终止过程了解 甚少。但在高等真核生物的细胞中，mRNA在靠
近3′端区有一段非常保守的序列 AAUAAA，这
代谢速度的调节机制，是在基因转录水平上
进行的。
意义：通过阻止酶的过量合成，节约生物
合成的原料和能量。
（一）基因调控理论
Jacob and Monod的操纵子学说（operon theory）
操纵子——基因表达的协同单位
结构基因（编码蛋白质, structural gene, S）
操纵子
控制部位
操纵基因（operator gene, O）
β' α
σ
核心酶（core enzyme）
σ
α α
β' α β
β
RNA合成过程
起始 双链DNA 局部解开 磷酸二酯 键形成
启动子（ RNA聚合酶 promotor)
终止子 (terminator)



55
离开
延长阶段 5 解链区到达 基因终点 5 终止阶段 5 RNA 3 5 3
第二章
微生物发酵产酶
重点： 微生物细胞中酶生物合成的调节，酶生物
合成的模式，酶发酵生产的工艺条件及其
控制，提高酶产率的措施，固定化微生物
发酵产酶。
微生物发酵产酶
是指在人工控制的条件下，有目的地利用微 生物培养来生产所需的酶，其技术包括培养基 和发酵方式的选择，以及发酵条件的控制管理 等方面的内容。
固定化酶的优缺点 多次使用 可以连续反应 纯化简单 提高产物质量 应用范围广
优点
固定化原生质体的优点 属于胞内产物的胞内酶等分泌到胞外
稳定性较好，可以连续或重复使用较长时间
第一节 酶生物合成的基本理论
提取分离法 酶的生产方法 生物合成法 微生物细胞发酵产酶 植物细胞发酵产酶
化学合成法
动物细胞发酵产酶
大分子而释放到细胞外的。
2.胞内酶：指合成后仍留在细胞内发挥作用 的酶，这些酶在细胞内常与颗粒体结合并有 着一定的分布。 如线粒体上分布着三羧酸循环酶系和氧化 磷酸化酶系，而蛋白质合成的酶系则分布在 内质网的核糖体上。
酶的发酵生产方式
①固体培养发酵:把菌种接入固体培养基中,
保温数天,用水或缓冲液浸泡培养基,将酶抽
蛋白质的合成过程
（大肠杆菌）



氨基酸的活化 肽链合成的起始 肽链的延伸 肽链合成的终止与释放
氨基酸的活化与转运
反应式：
AA
+ tRNA
+ ATP
氨酰-tRNA合成酶
氨酰-tRNA+AMP+PPi
对于E.coli而言，肽链合成时的第一 个氨基酸都是甲酰甲硫氨酸（fMet）。
在核糖体上合成多肽（三阶段）
提,测定酶活力,这种方法主要适用于霉菌.
适合于传统发酵工艺及乡镇企业用来生产比较 简单的产品。
②液体深层发酵:采用液体培养基,臵于生物
反应器中，经过灭菌、冷却后，接种产酶细 胞，在一定条件下，进行发酵，生产得到所 需的酶.
适合于大规模工业化生产。
液体深层发酵优点 ①液体悬浮状态是很多微生物的最适生长条件 ②在液体中菌体、营养物、产物易于扩散，便于控制 ③液体输送方便，易于机械化操作 ④占地面积小，生产效率高，易进行自动化控制
启动子（promotor gene, P）
调节基因(regulator gene)：
可产生一种组成型调节蛋白(regulatory protein) ，
通过与效应物(effector) （包括诱导物或辅阻遏物）
的特异结合而发生变构作用，从而改变它与操纵基
因的结合力。
调节基因常位于调控区的上游。
基因操纵子调节系统示意图
ORF
转录中止区 T AA 、 TG A 、 T AG
结构基因的组成
（4）转录终止子和终止因子 转录终止子：一个基因或一个操纵子3′端，提供转录停止信号 的DNA核苷酸序列。 终止因子：协助mRNA聚合酶识别终止信号的辅助因子的蛋白。
A. -independent
真核生物基因组成
（1）基因区：
一、酶的生物合成
遗传信息传递的中心法则
复制
DNA
转录 逆转录 RNA 复制 翻译 蛋白质
（一）RNA的生物合成--转录(transcription)
定义
以DNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在
RNA聚合酶（转录酶）的作用下，生成RNA分
子的过程。
转录模板
模板链（template strand） 反意义链(antisense strand)
反意义链
RNA聚合酶
3’
RNA 5’
PPi GTP
UTP ATP UTP CTP
RNA在DNA模板上的生物合成
RNA的转录过程(三步)
1.起始 2.延长 3.终止
原核生物的RNA聚合酶(DDRP) E. coli的RNA聚合酶是由四种亚基组成的五聚体 （ 2 ）
起始因子
全酶（holoenzyme）
CRP-cAMP 复合物
CRP+cAMP
cAMP-CRP复合物的作用示意图
操纵基因（Operater gene）:
位于启动基因和结构基因之间的一段碱 基顺序，能特异性地与调节基因产生的变构 蛋白结合，操纵酶合成的时机与速度。
结构基因（Structural gene）:
决定某一多肽的DNA模板，与酶有各自 的对应关系，其中的遗传信息可转录为mRNA， 再翻译为蛋白质。
5S-rRNA 23S-rRNA rpL 36种
18SrRNA rpS 33种
28S-rRNA 5S-rRNA 5.8S-rRNA rpL 49种
核 蛋 白 体 的 组 成
大肠杆菌核糖体三维结构模型
小亚基貌似一个动物胚胎，由头部、基部和平台组成，平 台与头部之间有一个裂隙；大亚基很像一个沙发，有一个柄、 一个中央凸出部和一个脊； 二者组装成核糖体时，小亚基头部与大亚基凸出部之间形 成一个隧道，在蛋白质合成中mRNA很可能从这里通过。
⑤产品易于提取和精制等
③固定化微生物细胞发酵和固定化微生物原生质体发酵 前者是20世纪70年代后期，在固定化酶的基础上发展起