Translation
Translation in prokaryotes
? 蛋白质生物合成体系
? 氨基酸的活化与搬运
? 核糖体循环
? 多聚核糖体
Translation in eukaryotes
Posttranslational processing
蛋白质生物合成体系
? 1,mRNA
? 2、核糖体
? 3,tRNA
? 4、起始因子、延长因子和终止因子
? 5、氨基酰 -tRNA 合成酶
mRNA：模板
? 遗传密码 (genetic codon),三联体密码 （ triplet
code)
? 遗传密码的破译：遗传密码表
? 遗传密码的特点：
* 连续性 (commaless)
* 有起始密码 (AUG)和终止密码 (UAA,UAG,UGA)
* 简并性 (degeneracy)
* 摆动性 (wobble)
* 通用性 (universal)
mRNA(messenger RNA)是翻译的直
接模板
实验 1：系统中加入 RNase,蛋白质合成 立刻 终止；
实验 2：系统中加入 DNase,蛋白质合成在 30分钟后 终止。
说明,蛋白质 合成是以 RNA为模板；而 RNA合成又是以 DNA
为模板的。
DNA
RNA前体
成熟 mRNA
mRNA
蛋白质
转录
加工
运输
翻译
细胞核
细胞质
三联体密码 （ triplet code)
mRNA 5′ AUCGACCUGAGC 3′
4 20 (× )
42=16 20 (× )
43=64 20 (√)
mRNA 5′ AUCGACCUGAGC 3′
mRNA 5′ AUCGACCUGAGC 3′
mRNA 5‘ UUUUUUUUUUUU 3‘
多肽 N Phe-Phe-Phe-Phe C
密码子与反密码子配对的 摆动
现象
tRNA反密码子碱基 I U C
mRNA密码子碱基 A,C,U A,G C,G,U
m R N A 5' A U U A U C A U A 3'
U A I
I l e
5'
U A I
I l e
5'
U A I
I l e
5'
t R N A
3' 3' 3'
5'
3'
t R N A
核糖体（ ribosome)：场所
? 1、有容纳 mRNA的通道
? 2、能结合起始、延长及终止因子等。
? 3、有 A位（ acceptor site)和 P位 (donor site).
? 4、有转肽酶活性，催化肽键形成
? 5、大亚基上有延长因子依赖的 GTP酶活
性，可为转肽提供能量。
tRNA：接合器
? 一种 tRNA只能与一种氨基酸结合，一种
氨基酸可与几种 tRNA结合。
? 结合位点为,3`端 CCA-OH。
? Ala-tRNAala;
met-tRNAemet;携带延长中的肽链上的蛋氨酸
? fmet-tRNAfmet,起始 tRNA(原核生物）
? Met-tRNAimet
t R N A
3'
5'
A位P位
大亚基
小亚基
m R N A
接头假说：
起始因子（ initiation factor)
? 参与蛋白质起始复合物的形成。
IF-1：促进 IF-2和 IF-3的活化。
IF-2：促进 fmet-tRNAfmet与 30S小亚基结合
的作用，并有依赖核糖体的 GTP酶活。
IF-3：使 30S亚基释放，辅助 mRNA与小亚
基结合，并阻止大小亚基重新聚合。
延长因子 (elongation factor)
? EF-Tu:与氨酰 -tRNA及 GTP结合形成 EF-
Tu.GTP.AA-tRNA，将氨酰 tRNA转入 A位。
? EF-Ts：在 GTP供能时，使 EF-Tu.GDP转
变为 EF-Tu.GTP.
? EF-G：依赖于核糖体的 GTPase，使 GTP
水解，并有移位酶作用。
终止因子 (termination factor
? 又称为释放因子 (release factor,RF)
? 功能是识别 mRNA上的终止密码子,终止
肽链的合成并释放出肽链。
? RF-1:识别密码子 UAA及 UAG
? RF-2:UAA及 UGA
? RF-3:结合 GTP,并促进 RF-1及 RF-2与核糖
体的结合。
氨基酰 -tRNA合成酶
? 既能识别特定的氨基酸，又能识别转运该
氨基酸的 tRNA。
? 氨基酸 +ATP+tRNA 氨基酰 -tRNA +AMP
+PPi
? 氨基酰 -tRNA合成酶可发挥较对功能，使误
载的氨基酰 -tRNA从 tRNA上释下，保证遗
传信息翻译的准确性。
核糖体循环（ ribosome
cycle)
? 起始（ initiation)
? 延长 (elongation)
? 终止（ termination)
起始（ initiation)
? 1、核糖体大小亚基的解离,IF-3,IF-1
? 2,mRNA与小亚基结合。 AUG上游 8~13
个碱基处存在 SD序列（ Shine-Dalgarno
sequence),能与小亚基中 16SrRNA3`端序
列互补。
? 3,fmet-tRNA的结合,IF-2,GTP,IF-1
? 4、大亚基结合,IF-2有 GTP酶活，各 IF
释放。
延长 (elongation)
? 进位 （注册）：
先形成 EF-Tu.GTP.AA-tRNA复合物
? 转肽
肽酰转移酶，不需 GTP，位于大亚基，中
心含 23SrRNA。
? 移位
EF-G,GTP供能。
终止（ termination)
? RF
? 核糖体转肽酶变为水解酶活性 。
多聚核糖体（ polyribosome)
? 在一条 mRNA链上常结合有多个核糖体，
呈串珠状排列，同时进行多肽链的合成。
? 每个独立的核糖体都能合成一条完整的
多肽链，因此从同一模板上同时能合成
多条多肽链。可提高 mRNA的利用率和
蛋白质生物合成的速度。
真核生物蛋白质合成的特点
? 起始阶段
（ 1）在核内合成 mRNA前体，加工并与多种蛋
白质结合成核蛋白颗粒，转入胞浆。起始时其
二级结构需要松解，并放出多余的蛋白质。
（ 2） Met-tRNAiMet
（ 3） 起始复合物,40S-mRNA-Met-tRNAiMet
（ 4）没有 SD序列。帽子结合蛋白结合 mRNA上
的帽子结构。
（ 5）至少 9 种起始因子。
eIF-2,GTP结合蛋白，与 GTP结合后携带起始
Met-tRNAiMet进入 40S小亚基。
eIF-4A,ATPase，
eIF-4B：解链酶，松解 mRNA二级结构
eIF-4E：帽结合蛋白（ cap-binding protein,CBP)
eIF-4F:通过 eIF-4E与 mRNA的 5`帽结构结合,eIF-
3参与寻找 AUG。
延长、终止阶段
? 延长：仅延长因子不同
eEF-1α相当于 EF-Tu
eEF-1β 相当于 EF-Ts
eEF-2相当于 EF-G。
终止：仅一种释放因子,可识别 3 种密码
子（ UAA,UAG,UGA），并需 GTP。
肽链的翻译后加工
? 新生肽链的折叠
? 肽链中氨基酸的共价修饰
糖苷共价修饰（ covalent modification)
脂质共价修饰
其它共价修饰
? 新生肽链的水解修饰
? 亚单位聚合
新生肽链的折叠
? 折叠酶 (foldase)或分子伴侣 (molecular
chaperone)
分子伴侣,是一个结构上互不相同的蛋白质
家族,可识别肽链的非天然构象,促进蛋白
质正确折叠。如热休克蛋白（ heat shock
protein,HSP)70与 60。
肽链中氨基酸的共价修饰
糖苷共价修饰（ covalent modification)：多
肽链的糖苷化与肽链的合成同时进行。
脂质共价修饰,脂肪酸与多肽链中的丝、
苏氨酸的羟基以酯键结合，影响蛋白质
的生物功能。
其它共价修饰,羟基化、磷酸化、甲基化、
乙酰化等。
新生肽链的水解修饰
蛋白质生物合成的抑制
? 利福霉素及其衍生物利福平：与原核细
胞 RNA聚合酶的亚基结合抑制转录。抗
菌药。
白喉毒素（ diphtheria toxin)
? 对真核生物剧毒，实质是一种修饰酶，
对真核生物的 EF-2起共价修饰作用，使
其失活。
? 由于肿瘤细胞对白喉毒素比正常细胞更
敏感，故用它与抗肿瘤细胞的特异抗原
结合以消灭肿瘤细胞。
干扰素（ interferon)
? 由真核生物细胞感染病毒后分泌的具有
抗病毒作用的蛋白质。可抑制病毒繁殖，
保护宿主。
? 干扰素在双链 RNA（某些 RNA病毒）存
在时，作用于蛋白质合成的启动阶段，
使蛋白质合成受抑制。
? 干扰素还可诱导生成一种寡核苷酸，活
化 RNaseL，由 RNaseL降解病毒 RNA。
作业
? 核酶
? 反义 RNA
? HIV病毒基因组的结构与功能
? 端粒与端粒酶
? RFLP
? 人类基因组多样性计划
? 常用抗生素的作用机制
? 谈谈你对, 分子生物学, 的认识
Translation in prokaryotes
? 蛋白质生物合成体系
? 氨基酸的活化与搬运
? 核糖体循环
? 多聚核糖体
Translation in eukaryotes
Posttranslational processing
蛋白质生物合成体系
? 1,mRNA
? 2、核糖体
? 3,tRNA
? 4、起始因子、延长因子和终止因子
? 5、氨基酰 -tRNA 合成酶
mRNA：模板
? 遗传密码 (genetic codon),三联体密码 （ triplet
code)
? 遗传密码的破译：遗传密码表
? 遗传密码的特点：
* 连续性 (commaless)
* 有起始密码 (AUG)和终止密码 (UAA,UAG,UGA)
* 简并性 (degeneracy)
* 摆动性 (wobble)
* 通用性 (universal)
mRNA(messenger RNA)是翻译的直
接模板
实验 1：系统中加入 RNase,蛋白质合成 立刻 终止；
实验 2：系统中加入 DNase,蛋白质合成在 30分钟后 终止。
说明,蛋白质 合成是以 RNA为模板；而 RNA合成又是以 DNA
为模板的。
DNA
RNA前体
成熟 mRNA
mRNA
蛋白质
转录
加工
运输
翻译
细胞核
细胞质
三联体密码 （ triplet code)
mRNA 5′ AUCGACCUGAGC 3′
4 20 (× )
42=16 20 (× )
43=64 20 (√)
mRNA 5′ AUCGACCUGAGC 3′
mRNA 5′ AUCGACCUGAGC 3′
mRNA 5‘ UUUUUUUUUUUU 3‘
多肽 N Phe-Phe-Phe-Phe C
密码子与反密码子配对的 摆动
现象
tRNA反密码子碱基 I U C
mRNA密码子碱基 A,C,U A,G C,G,U
m R N A 5' A U U A U C A U A 3'
U A I
I l e
5'
U A I
I l e
5'
U A I
I l e
5'
t R N A
3' 3' 3'
5'
3'
t R N A
核糖体（ ribosome)：场所
? 1、有容纳 mRNA的通道
? 2、能结合起始、延长及终止因子等。
? 3、有 A位（ acceptor site)和 P位 (donor site).
? 4、有转肽酶活性，催化肽键形成
? 5、大亚基上有延长因子依赖的 GTP酶活
性，可为转肽提供能量。
tRNA：接合器
? 一种 tRNA只能与一种氨基酸结合，一种
氨基酸可与几种 tRNA结合。
? 结合位点为,3`端 CCA-OH。
? Ala-tRNAala;
met-tRNAemet;携带延长中的肽链上的蛋氨酸
? fmet-tRNAfmet,起始 tRNA(原核生物）
? Met-tRNAimet
t R N A
3'
5'
A位P位
大亚基
小亚基
m R N A
接头假说：
起始因子（ initiation factor)
? 参与蛋白质起始复合物的形成。
IF-1：促进 IF-2和 IF-3的活化。
IF-2：促进 fmet-tRNAfmet与 30S小亚基结合
的作用，并有依赖核糖体的 GTP酶活。
IF-3：使 30S亚基释放，辅助 mRNA与小亚
基结合，并阻止大小亚基重新聚合。
延长因子 (elongation factor)
? EF-Tu:与氨酰 -tRNA及 GTP结合形成 EF-
Tu.GTP.AA-tRNA，将氨酰 tRNA转入 A位。
? EF-Ts：在 GTP供能时，使 EF-Tu.GDP转
变为 EF-Tu.GTP.
? EF-G：依赖于核糖体的 GTPase，使 GTP
水解，并有移位酶作用。
终止因子 (termination factor
? 又称为释放因子 (release factor,RF)
? 功能是识别 mRNA上的终止密码子,终止
肽链的合成并释放出肽链。
? RF-1:识别密码子 UAA及 UAG
? RF-2:UAA及 UGA
? RF-3:结合 GTP,并促进 RF-1及 RF-2与核糖
体的结合。
氨基酰 -tRNA合成酶
? 既能识别特定的氨基酸，又能识别转运该
氨基酸的 tRNA。
? 氨基酸 +ATP+tRNA 氨基酰 -tRNA +AMP
+PPi
? 氨基酰 -tRNA合成酶可发挥较对功能，使误
载的氨基酰 -tRNA从 tRNA上释下，保证遗
传信息翻译的准确性。
核糖体循环（ ribosome
cycle)
? 起始（ initiation)
? 延长 (elongation)
? 终止（ termination)
起始（ initiation)
? 1、核糖体大小亚基的解离,IF-3,IF-1
? 2,mRNA与小亚基结合。 AUG上游 8~13
个碱基处存在 SD序列（ Shine-Dalgarno
sequence),能与小亚基中 16SrRNA3`端序
列互补。
? 3,fmet-tRNA的结合,IF-2,GTP,IF-1
? 4、大亚基结合,IF-2有 GTP酶活，各 IF
释放。
延长 (elongation)
? 进位 （注册）：
先形成 EF-Tu.GTP.AA-tRNA复合物
? 转肽
肽酰转移酶，不需 GTP，位于大亚基，中
心含 23SrRNA。
? 移位
EF-G,GTP供能。
终止（ termination)
? RF
? 核糖体转肽酶变为水解酶活性 。
多聚核糖体（ polyribosome)
? 在一条 mRNA链上常结合有多个核糖体，
呈串珠状排列，同时进行多肽链的合成。
? 每个独立的核糖体都能合成一条完整的
多肽链，因此从同一模板上同时能合成
多条多肽链。可提高 mRNA的利用率和
蛋白质生物合成的速度。
真核生物蛋白质合成的特点
? 起始阶段
（ 1）在核内合成 mRNA前体，加工并与多种蛋
白质结合成核蛋白颗粒，转入胞浆。起始时其
二级结构需要松解，并放出多余的蛋白质。
（ 2） Met-tRNAiMet
（ 3） 起始复合物,40S-mRNA-Met-tRNAiMet
（ 4）没有 SD序列。帽子结合蛋白结合 mRNA上
的帽子结构。
（ 5）至少 9 种起始因子。
eIF-2,GTP结合蛋白，与 GTP结合后携带起始
Met-tRNAiMet进入 40S小亚基。
eIF-4A,ATPase，
eIF-4B：解链酶，松解 mRNA二级结构
eIF-4E：帽结合蛋白（ cap-binding protein,CBP)
eIF-4F:通过 eIF-4E与 mRNA的 5`帽结构结合,eIF-
3参与寻找 AUG。
延长、终止阶段
? 延长：仅延长因子不同
eEF-1α相当于 EF-Tu
eEF-1β 相当于 EF-Ts
eEF-2相当于 EF-G。
终止：仅一种释放因子,可识别 3 种密码
子（ UAA,UAG,UGA），并需 GTP。
肽链的翻译后加工
? 新生肽链的折叠
? 肽链中氨基酸的共价修饰
糖苷共价修饰（ covalent modification)
脂质共价修饰
其它共价修饰
? 新生肽链的水解修饰
? 亚单位聚合
新生肽链的折叠
? 折叠酶 (foldase)或分子伴侣 (molecular
chaperone)
分子伴侣,是一个结构上互不相同的蛋白质
家族,可识别肽链的非天然构象,促进蛋白
质正确折叠。如热休克蛋白（ heat shock
protein,HSP)70与 60。
肽链中氨基酸的共价修饰
糖苷共价修饰（ covalent modification)：多
肽链的糖苷化与肽链的合成同时进行。
脂质共价修饰,脂肪酸与多肽链中的丝、
苏氨酸的羟基以酯键结合，影响蛋白质
的生物功能。
其它共价修饰,羟基化、磷酸化、甲基化、
乙酰化等。
新生肽链的水解修饰
蛋白质生物合成的抑制
? 利福霉素及其衍生物利福平：与原核细
胞 RNA聚合酶的亚基结合抑制转录。抗
菌药。
白喉毒素（ diphtheria toxin)
? 对真核生物剧毒，实质是一种修饰酶，
对真核生物的 EF-2起共价修饰作用，使
其失活。
? 由于肿瘤细胞对白喉毒素比正常细胞更
敏感，故用它与抗肿瘤细胞的特异抗原
结合以消灭肿瘤细胞。
干扰素（ interferon)
? 由真核生物细胞感染病毒后分泌的具有
抗病毒作用的蛋白质。可抑制病毒繁殖，
保护宿主。
? 干扰素在双链 RNA（某些 RNA病毒）存
在时，作用于蛋白质合成的启动阶段，
使蛋白质合成受抑制。
? 干扰素还可诱导生成一种寡核苷酸，活
化 RNaseL，由 RNaseL降解病毒 RNA。
作业
? 核酶
? 反义 RNA
? HIV病毒基因组的结构与功能
? 端粒与端粒酶
? RFLP
? 人类基因组多样性计划
? 常用抗生素的作用机制
? 谈谈你对, 分子生物学, 的认识
