第二节 氨基酸的活化
一、 氨基酸活化形成氨基酰-tRNA
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
第一步反应
氨基酸 ＋ATP-E —→ 氨基酰-AMP-E ＋ AMP ＋ PPi
第二步反应
氨基酰-AMP-E ＋
tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋
翻译
mRNA
Protein
蛋白质的生物合成，即翻译，就是将核酸中由4种核 苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式 解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的排列顺序。
第一节 蛋白质生物合成体系
•20种氨基酸(aa)——原料; •三种RNA
mRNA——模板； tRNA——适配器，氨基酸的载体； rRNA——装配机，合成的场所。
对于同一氨基酸的几组密码，可表现选择某些密 码优先使用的特性，即对密码的“偏爱性”。
简并性(degeneracy)
4. 通用性（universal）
蛋白质合成的整套密码，从病毒，到原核 生物，到人类都通用。
现已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、 植物细胞的叶绿体。
密码的通用性进一步证明各种生物进化自同 一祖先。
阅读方向只能为 5’ →3’，也就决定了多 肽链从N端到C端的氨基酸排列顺序。
2. 连续性（commaless）
mRNA序列上各三联体密码是连续排列的，密码 子间既无间断也无交叉。
翻译时，从起始密码子AUG向3’端连续读码, 每次读码时每个密码子只读一次，且不重叠阅读。
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。
5. 摆动性（wobble）
转运氨基酸的tRNA上的反密码需要通过碱基互补 与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码 间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。
tRNA反密码子 第1位碱基
mRNA密码子 第3位碱基
I
UG
U, C, A A, G U, C
摆动配对常见于密码子的第3位碱基与反密码子的 第1位碱基之间。
3. 简并性（degenerate）
一种氨基酸具有两个或两个以上的密码子为其编 码,这种特性称为遗传密码的简并性。
除色氨酸(Trp)和甲硫氨酸(Met)仅有一个密码子 外，其余氨基酸有2、3、4个或多至6个密码子。
为同一氨基酸的编码的密码子称为同义密码子。 多数情况同义密码子前两位碱基相同，只有第3位碱 基有差异。
摆动配对
U
二、核糖体是蛋白质合成的场所
S rRNA
核蛋 白体
70S
原核生物
小亚基 大亚基
30S
50S
16S-rRNA
5S-rRNA 23S-rRNA
真核生物
核蛋 白体
小亚基
大亚基
80S 40S
60S
28S-rRNA 18S-rRNA 5S-rRNA
5.8S-rRNA
蛋白质
rpS 21种 rpL 36种
AMP ＋ E
氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla 每种氨基酸都有一种及以上的tRNA作为载体。 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。
二、起始肽链合成的氨基酰-tRNA 真核生物： Met-tRNAiMet 原核生物： fMet-t读框
从mRNA 5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 开放阅读框(open reading frame, ORF)。
遗传密码的特点：
1. 方向性（direction）
起始密码 AUG总是在mRNA的5’端，终止密 码总是在3’端，决定了mRNA分子中密码子的
真核 生物
起始因子 IF-1 EIF-2 EIF-3 eIF-2
eIF-2B，eIF-3
IF-4A
eIF--4B eIF-4E eIF-4G eIF-5 eIF-6
生物功能 占据A位防止结合其他tRNA 促进起始tRNA与小亚基结合 促进大小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA敏感性 促进起始tRNA与小亚基结合 最先结合小亚基促进大小亚基分离 eIF-4F复合物成分，有解螺旋酶活性，促进mRNA结
参与肽链合成起始的多种蛋白质因子,称为起始因子, 真核为eIF,原核生物有3种IF.
1.核蛋白体大小亚基分离。 2.mRNA在小亚基定位结合。 3.起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAifmet)结合到小亚基。 4.核蛋白体大小亚基结合，起始复合物形成。
原核、真核生物各种起始因子的生物功能
原核 生物
第三节 蛋白质生物合成的过程
mRNA模板读码方向：从ORF的翻译起始密码子5’AUG→3’ 终止密码子。 肽链合成的方向：从N端向C端延伸。
翻译的起始(initiation)
翻译的延长(elongation)
翻译的终止(termination )
一、原核生物的肽链合成过程
（一）起始 标志是翻译起始复合物的形成。
在蛋白质合成终止时,发生变构表现出酯酶活性,水解P位上的肽 链与tRNA分离.
三、tRNA是氨基酸的运载工具及适配器
两
氨基酸臂
个
关
键
部
位
反密码环
四、蛋白质生物合成需要酶类、蛋白质因子 等
1.重要的酶类: 氨基酰-tRNA合成酶、转肽酶、转位酶（EF-G）。 2. 蛋白质因子 起始因子(IF)、延长因子(EF)、释放因子(RF) 3。能源物质及离子 ATP及GTP；Mg2+、K+。
•酶及众多蛋白因子，如IF、EF、RF ; •供能物质ATP、GTP、无机离子。
一、翻译模板mRNA及遗传密码
mRNA的作用是将携带DNA遗传信息到细胞质作 为指导蛋白质合成的模板。
• 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子。 • 原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，
转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质， 为多顺反子。 • 真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子。
rpS 33种 rpL 49种
核 蛋 白 体 的 组 成
A位：氨基酰位 (aminoacyl site)
P位：肽酰位 (peptidyl site)
E位：排出位 (exit site)
转肽酶: 位于核糖体的A位和P位之间,为大亚基的组成成分,催化P位 的肽酰基转移到A位的氨基酰-tRNA的氨基上,形成肽键.