第十二章蛋白质的生物合成
Protein Biosynthesis,Translation
授课教师 徐晓翻译是蛋白质生物合成的同义词
翻译的过程就是将核酸中由 4种 碱基序列 组成的遗传信息，通过 遗传密码 破译的方式转变成为蛋白质中的 20种 氨基酸排列顺序 。
第一节蛋白质生物合成体系
20种氨基酸（ AA）作为原料
酶及众多蛋白因子,如 IF,eIF
ATP,GTP、无机离子参与蛋白质生物合成的物质包括：
三种 RNA
– mRNA（ messenger RNA,信使 RNA）
– rRNA（ ribosomal RNA,核蛋白体 RNA）
– tRNA（ transfer RNA,转移 RNA）
一、翻译模板 mRNA及遗传密码
* mRNA是遗传信息的携带者遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为 顺反子 (cistron)。
原核生物的一段 mRNA常常编码几种功能相关的蛋白质，这种 mRNA被称为 多顺反子 （ poly
cistron） 。
真核生物的一段 mRNA常常只能编码一条多肽链，
这种 mRNA被称为 单顺反子 （ single cistron） 。
多顺反子单顺反子真核生物原核生物非编码序列
* mRNA上存在遗传密码
mRNA分子上从 5?至 3?方向,由 AUG开始,每 3个核苷酸为一组,决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始,终止信号,称为 三联体密码
（ triplet code）
起始密码（ initiation coden）,AUG
终止密码（ termination coden）,
UAA,UAG,UGA
遗传密码表从 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 开放阅读框架
(open reading frame,ORF)。
1、连续性（ Commaless）
移码突变（框移突变）
遗传密码的特点：
2、简并性（ Degeneracy）
遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有 2,3,4个或多至 6个三联体为其编码。这称为遗传密码的简并性。
编码同一氨基酸的几组简并密码子上 第一二位碱基多 相同，而 第三位碱基 改变往往不影响氨基酸翻译。
3、摆动性
（ Wobble）
密码子与反密码子配对，
有时会出现不遵从碱基配对规律的情况，
称为遗传密码的摆动现象。 A U C
摆动配对
1 2 3
密码子、反密码子配对的摆动现象反密码子第一位碱基密码子第三位碱基
I U G
A,C,U A,G U,C
4、通用性（ Universal）
从病毒直到人类，细胞核 DNA指导的蛋白质合成都使用同一套遗传密码。
* 研究发现，动物细胞的线粒体 DNA、植物细胞的叶绿体 DNA，在翻译时，其密码阅读方式不同。
二、核蛋白体是肽链合成的装置
（ 1） P位,即肽位 (peptidyl site)，或给位，在延长成肽之后,3′ 端连接肽链的肽酰 tRNA占据的位置，肽链转位至此，延长继续。
（ 2） A位,即氨基酰位 (aminoacyl site)，或称受位，每次延长，氨基酰 tRNA就加入到 A位上，延长成肽中，此位因接受肽酰基链，故名受位。
（ 3） E位,排出位 (exit site)
目 录原核生物 真核生物核蛋白体 小亚基 大亚基核蛋白体 小亚基 大亚基
S 70S 30S 50S 80S 40S 60S
rRNA 16S-rRNA 5S-rRNA23S-rRNA 18S-rRNA
28S-rRNA
5S-rRNA
5.8S-
rRNA
蛋白质
rpS 21
种 rpL 36种
rpS 33
种 rpL 49种不同细胞核蛋白体的组成核蛋白体的组成目 录原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式,
A位：氨基酰位
(aminoacyl site)
P位：肽酰位
(peptidyl site)
E位：排出位
(exit site)
目 录三,tRNA与氨基酸的活化反密码环氨基酸臂
A C
C
1 2 3
tRNA的三级结构示意图
（一）氨基酰 -tRNA合成酶
tRNA分子的反密码环与 mRNA上的密码配对。
tRNA的 3’-末端 -CCA-OH是氨基酸的结合位点。
由 密码 — 反密码 - 氨基酸 之间的,对号入座,,保证了从核酸到蛋白质信息传递的准确性。
氨基酸 + tRNA 氨基酰 - tRNA
ATP AMP＋ PPi
氨基酰 -tRNA合成酶氨基酰 -tRNA合成酶
(aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酸的活化第一步反应氨基酸 ＋ ATP-E — → 氨基酰 -AMP-E ＋ PPi
目 录第二步反应氨基酰 -AMP-E
＋
tRNA
↓
氨基酰 -tRNA
＋
AMP
＋
E
目 录
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 (proofreading
activity) 。
氨基酰 -tRNA的表示方法：
Ala-tRNAAla
Ser-tRNASer
Met-tRNAMet
（二）氨基酰 tRNA的表示方法
氨基酰 -tRNA书写规则,aa-tRNAaa； Arg-tRNAArg；
原核生物：起始密码 （ AUG,GUG,UUG）
—— 编码 N-甲酰甲硫氨酸 fMet,tRNAfMet，
fMet-tRNAfMet；
真核生物,起始密码 （ AUG）
—— 编码 甲硫氨酸 Met,Met-tRNAiMet；
翻译过程,密码 （ AUG）
—— 编码 甲硫氨酸 Met,Met-tRNAeMet。
第二节蛋白质生物合成过程
翻译的起始
翻译的延伸
翻译的终止一、肽链合成起始甲硫氨酰 tRNA与 mRNA结合到核蛋白体上，
生成 翻译起始复合物
（ translational initiation complex）
起始因子 IF 和 eIF
起始步骤 IF eIF
亚基分离 IF3（ IF1） eIF3
mRNA就位 核酸 –核酸，核酸 –蛋白质 eIF3,eIF1,eIF4A
之间的辨认结合 eIF4B,CBP-1
eIF4E （ CBP-2）
起始 tRNA就位 IF2,GTP（ IF1） eIF2,co-eIF2-GTP
eIF3,eIF4C
大亚基结合 各种 IF脱落,GTP水解 eIF5,eIF4D
（一）原核生物翻译起始复合物形成
核蛋白体大小亚基分离；
mRNA在 小亚基 定位结合；
起始氨基酰 -tRNA的结合；
核蛋白体大亚基结合。
1、核蛋白体亚基分离起始因子 IF3 结合到核糖体 (70S) 的小亚基上，使大亚基 (50S) 与小亚基 (30S) 解离；
大小亚基解离核糖体 70S + IF3 + IF1 30S小亚基,IF3.IF1 + 50S大亚基
（ 促解离 ） （ 促 IF3作用 ）
— 利于小亚基与 mRNA,fMet-tRNAfMet结合 。
2,mRNA在小亚基定位结合
（ 1)原核生物 mRNA通过 5’端 S－ D序列 配对结合到核蛋白体小亚基上的 16S-rRNA近 3’-末端处（有一段短序列 …UCCU…）。 IF-3对此有固定作用。
(2)紧接 S－ D序列的小段核苷酸，又可以被核蛋白体小亚基蛋白 (rps-l)辨认结合。
S-D序列,在翻译起始密码子 AUG的上游，相距约 8—
13个核苷酸处，有一段由 4-9个核苷酸组成的 富含嘌呤 的序列。这一序列以 AGGA为核心,因其发现者是 Shine-Dalgarno而得名 。 mRNA上的 S-D序列又称为 核蛋白体结合位点 。
原核生物核蛋白体小亚基上的 16S-rRNA近 3’-末端处，
有一段短序列 …UCCU…是与 S-D序列互补的。
S-D序列
IF-1
IF-1
E
E
3,fMet-tRNA的结合
fmet-tRNA和 IF-2及 GTP形成复合物，只能辨认和结合于 mRNA的起始密码子 AUG上。这个过程和 mRNA在核蛋白体小亚基就位 同时发生,这一结合，推动了
mRNA的前移，也保证了 mRNA就位的准确性。
进入起始密码位置
fMet-tRNA + IF2 + GTP 小亚基上就位
（ IF1协助 ） （ 严格 ）
4．核蛋白体大亚基结合
IF-3脱落，在已有 mRNA和 fMet-tRNA的小亚基上，
加入核蛋白体的大亚基，成为一个已准备好的翻译系统整体，即 翻译起始复合物 。
+50S大亚基
mRNA+fMet-tRNA+小亚基 70S.mRNA,fMet-tRNA
IF3 IF1 IF2 GDP+Pi
起始氨基酰 tRNA
(fMet-tRNAfmet)
结合到小亚基上 IF-1
核蛋白体大亚基结合
E
E
原核：起始因子 —— 三种； IF-l,2和 3
真核：起始因子 —— 十种； eIF
翻译 起始,
1） IF-3结合 —核蛋白体 30S亚基，使大、小亚基拆离；
2） IF-1协助 IF-3结合和亚基拆离；
3）单独的 30S亚基易于与 mRNA及起始 tRNA结合。
4） IF-2促进 fMet-tRNA结合 mRNA及核蛋白体 。
起始因子 IF和 eIF
IF-3
IF-1
1,核蛋白体大小亚基分离
E
A U G5' 3'
IF-3
IF-1
2,mRNA在小亚基定位结合目 录
E
IF-3
IF-1
IF-2 GTP
3,起始氨基酰 tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小亚基
A U G5' 3'
目 录
E
4,核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成
A U G5' 3'
E
（二）真核生物翻译起始复合物形成
核蛋白体大小亚基分离；
起始氨基酰 -tRNA结合；
mRNA在核蛋白体小亚基就位；
核蛋白体大亚基结合。
真核生物翻译的起始
首先，起始因子 eIF3结合到核糖体（ 80S）的小亚基（ 40S）上，使大亚基（ 60S）与小亚基解离
甲硫酰 tRNA（ Met-tRNAimet ）结合
mRNA结合（需 帽结合蛋白 CBP）
met
40S
60S
Met
Met
40S
60S
mRNA
eIF-2B,eIF-3、
eIF-6 ①
elF-3
②
GDP+Pi
各种 elF释放elF-5
④
ATP
ADP+Pi
elF4E,elF4G,elF4A,
elF4B,PAB③Met
Met-tRNAiMet-elF-2 -GTP
真核生物翻译起始复合物形成过程二、肽链合成延长根据 mRNA密码序列的指导,顺序添加的氨基酸从 N端向 C端延伸肽链,直到合成终止的过程 。
肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，
又称为 核蛋白体循环 (ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：
– 进位 (entrance)
– 成肽 (peptide bond formation)
– 转位 (translocation)
延伸过程所需蛋白因子称为延长因子
(elongation factor,EF)
原核生物,EF-T (EF-Tu,EF-Ts)
EF-G
真核生物,EF-1,EF-2
原核延长因子 生物功能对应真核延长因子
EF-Tu 促进氨基酰 -tRNA进入 A位，结合分解 GTP EF-1-α
EF-Ts 调节亚基 EF-1-βγ
EFG
有 转位酶 活性，促进 mRNA-
肽酰 -tRNA由 A位前移到 P位，
促进卸载 tRNA释放
EF-2
肽链合成的延长因子
5′ 3′mRNA小亚基AUG
P位 A位
fMet
翻译起始复合物
E位
5′ 3′mRNA小亚基
AUG
P位 A位
fMet 乙注 册
E位
5′ 3′mRNA小亚基
AUG
P位 A
位
fMet
乙成肽
E位
5′ 小亚基
3′mRNAAUG
P位 A位乙
fMet
转位
E位
3′mRNAAUG
5′
P位 A位乙
fMet
再一轮注册
E位丙又称注册 (registration)
（一）进位指根据 mRNA下一组遗传密码指导，
使相应氨基酰 -tRNA
进入核蛋白体 A位。
延长因子 EF-T催化进位（原核生物）
Tu TsGTP
A U G5' 3'
Tu Ts
GTP
fMet
A U G5' 3'
Tu GTP
转肽酶 催化 —— 核蛋白体 大亚基上的蛋白质 (rpL)
P位 -fMet-tRNAfMet + A位 -aa-tRNA 肽 (fMet成
（ 酰基 ） （ 氨基 ） 为 N—末端 )
（ A位上 ）
A位成肽后,P位留下空载 tRNA
（二）成肽是由转肽酶 (transpeptidase)催化的肽键形成过程。
E位
（三）转位
（ Translocation）
转位酶
（ Translocase）
（活性存在于 EFG中）
E
E
延长因子 EF-G有转位酶 活性，可结合并水解 1分子
GTP，促进核蛋白体向 mRNA的 3'侧移动。
进位转位成肽
核蛋白体阅读 mRNA密码子是从 5’
向 3’方向进行，肽链合成是从 N-端向
C端方向进行的。
真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似,但有不同的反应体系和延长因子 。
另外,真核细胞核蛋白体没有 E位,转位时卸载的 tRNA直接从 P位脱落 。
（四）真核生物延长过程三、肽链合成终止
（ Termination）
终止密码的辨认及肽链从肽酰 -tRNA水解出。
mRNA从核蛋白体中分离及大小亚基的拆开。
终止过程也需蛋白质因子被称为释放因子 (RF）。
终止相关的蛋白因子称为释放因子
(release factor,RF)
一、是识别终止密码，如 RF-1特异识别 UAA、
UAG；而 RF-2可识别 UAA,UGA。
二、是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子 -OH上，使肽链从核蛋白体上释放。
释放因子的功能原核生物释放因子,RF-1,RF-2,RF-3
真核生物释放因子,eRF
原核肽链合成终止过程
U A G5' 3'
RF
COO-
多聚核蛋白体
(polysome)
—— 使蛋白质合成高速、高效进行。
蛋白质合成后加工和输送
Posttranslational Processing &
Protein Transportation
第 三 节从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。
主要包括
多肽链折叠为天然的三维结构
肽链一级结构的修饰
高级结构修饰蛋白质生物合成的干扰和抑制
Interference & Inhibition of Protein
Biosynthesis
第 四 节
抗生素 (antibiotics)
是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。
抗代谢药物指能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞过度生长的药物，如,6-MP。
某些毒素也作用于基因信息传递过程。
一、抗生素类抗生素 作用点 作用原理 应用四环素族（金霉素新霉素、土霉素）
链霉素、卡那霉素、
新霉素氯霉素、林可霉素红霉素梭链孢酸放线菌酮嘌呤霉素原核核蛋白体小亚基原核核蛋白体小亚基原核核蛋白体大亚基原核核蛋白体大亚基原核核蛋白体大亚基真核核蛋白体大亚基真核、原核核蛋白体抑制氨基酰 -tRNA与小亚基结合改变构象引起读码错误、抑制起始抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、妨碍转位与 EFG-GTP结合，抑制肽链延长抑制转肽酶、阻断延长氨基酰 -tRNA类似物，进位后引起未成熟肽链脱落抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药医学研究抗肿瘤药抗生素抑制蛋白质生物合成的原理四环素族氯霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素放线菌酮二、其他干扰蛋白质生物合成的物质
毒素 (toxin)
干扰素 (interferon)
白喉毒素 (diphtheria toxin)的作用机理
N
C
O
N H 2
N
+
O
C H
2
O
O HO H
A D P
C
O
N H
2
白喉毒素
+
+
延长因子 -2
（ 有活性 ）
O
C H 2O
O HO H
A D P 延长因子 -2
（ 无活性 ）
干扰素的作用机理干扰素诱导的蛋白激酶
dsRNA
1,干扰素诱导 eIF2磷酸化而失活
ATP
eIF2
ADP
eIF2-P（失活）
Pi 磷酸酶
2,干扰素诱导病毒 RNA降解降解 mRNA
dsRNA
干扰素
A A
P
A
PPPP
2?
5?
2?
5? 5?2?- 5?A
A
PPP
ATP
2-5A合成酶
RNaseL RNaseL
活化
Protein Biosynthesis,Translation
授课教师 徐晓翻译是蛋白质生物合成的同义词
翻译的过程就是将核酸中由 4种 碱基序列 组成的遗传信息，通过 遗传密码 破译的方式转变成为蛋白质中的 20种 氨基酸排列顺序 。
第一节蛋白质生物合成体系
20种氨基酸（ AA）作为原料
酶及众多蛋白因子,如 IF,eIF
ATP,GTP、无机离子参与蛋白质生物合成的物质包括：
三种 RNA
– mRNA（ messenger RNA,信使 RNA）
– rRNA（ ribosomal RNA,核蛋白体 RNA）
– tRNA（ transfer RNA,转移 RNA）
一、翻译模板 mRNA及遗传密码
* mRNA是遗传信息的携带者遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为 顺反子 (cistron)。
原核生物的一段 mRNA常常编码几种功能相关的蛋白质，这种 mRNA被称为 多顺反子 （ poly
cistron） 。
真核生物的一段 mRNA常常只能编码一条多肽链，
这种 mRNA被称为 单顺反子 （ single cistron） 。
多顺反子单顺反子真核生物原核生物非编码序列
* mRNA上存在遗传密码
mRNA分子上从 5?至 3?方向,由 AUG开始,每 3个核苷酸为一组,决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始,终止信号,称为 三联体密码
（ triplet code）
起始密码（ initiation coden）,AUG
终止密码（ termination coden）,
UAA,UAG,UGA
遗传密码表从 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 开放阅读框架
(open reading frame,ORF)。
1、连续性（ Commaless）
移码突变（框移突变）
遗传密码的特点：
2、简并性（ Degeneracy）
遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有 2,3,4个或多至 6个三联体为其编码。这称为遗传密码的简并性。
编码同一氨基酸的几组简并密码子上 第一二位碱基多 相同，而 第三位碱基 改变往往不影响氨基酸翻译。
3、摆动性
（ Wobble）
密码子与反密码子配对，
有时会出现不遵从碱基配对规律的情况，
称为遗传密码的摆动现象。 A U C
摆动配对
1 2 3
密码子、反密码子配对的摆动现象反密码子第一位碱基密码子第三位碱基
I U G
A,C,U A,G U,C
4、通用性（ Universal）
从病毒直到人类，细胞核 DNA指导的蛋白质合成都使用同一套遗传密码。
* 研究发现，动物细胞的线粒体 DNA、植物细胞的叶绿体 DNA，在翻译时，其密码阅读方式不同。
二、核蛋白体是肽链合成的装置
（ 1） P位,即肽位 (peptidyl site)，或给位，在延长成肽之后,3′ 端连接肽链的肽酰 tRNA占据的位置，肽链转位至此，延长继续。
（ 2） A位,即氨基酰位 (aminoacyl site)，或称受位，每次延长，氨基酰 tRNA就加入到 A位上，延长成肽中，此位因接受肽酰基链，故名受位。
（ 3） E位,排出位 (exit site)
目 录原核生物 真核生物核蛋白体 小亚基 大亚基核蛋白体 小亚基 大亚基
S 70S 30S 50S 80S 40S 60S
rRNA 16S-rRNA 5S-rRNA23S-rRNA 18S-rRNA
28S-rRNA
5S-rRNA
5.8S-
rRNA
蛋白质
rpS 21
种 rpL 36种
rpS 33
种 rpL 49种不同细胞核蛋白体的组成核蛋白体的组成目 录原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式,
A位：氨基酰位
(aminoacyl site)
P位：肽酰位
(peptidyl site)
E位：排出位
(exit site)
目 录三,tRNA与氨基酸的活化反密码环氨基酸臂
A C
C
1 2 3
tRNA的三级结构示意图
（一）氨基酰 -tRNA合成酶
tRNA分子的反密码环与 mRNA上的密码配对。
tRNA的 3’-末端 -CCA-OH是氨基酸的结合位点。
由 密码 — 反密码 - 氨基酸 之间的,对号入座,,保证了从核酸到蛋白质信息传递的准确性。
氨基酸 + tRNA 氨基酰 - tRNA
ATP AMP＋ PPi
氨基酰 -tRNA合成酶氨基酰 -tRNA合成酶
(aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酸的活化第一步反应氨基酸 ＋ ATP-E — → 氨基酰 -AMP-E ＋ PPi
目 录第二步反应氨基酰 -AMP-E
＋
tRNA
↓
氨基酰 -tRNA
＋
AMP
＋
E
目 录
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 (proofreading
activity) 。
氨基酰 -tRNA的表示方法：
Ala-tRNAAla
Ser-tRNASer
Met-tRNAMet
（二）氨基酰 tRNA的表示方法
氨基酰 -tRNA书写规则,aa-tRNAaa； Arg-tRNAArg；
原核生物：起始密码 （ AUG,GUG,UUG）
—— 编码 N-甲酰甲硫氨酸 fMet,tRNAfMet，
fMet-tRNAfMet；
真核生物,起始密码 （ AUG）
—— 编码 甲硫氨酸 Met,Met-tRNAiMet；
翻译过程,密码 （ AUG）
—— 编码 甲硫氨酸 Met,Met-tRNAeMet。
第二节蛋白质生物合成过程
翻译的起始
翻译的延伸
翻译的终止一、肽链合成起始甲硫氨酰 tRNA与 mRNA结合到核蛋白体上，
生成 翻译起始复合物
（ translational initiation complex）
起始因子 IF 和 eIF
起始步骤 IF eIF
亚基分离 IF3（ IF1） eIF3
mRNA就位 核酸 –核酸，核酸 –蛋白质 eIF3,eIF1,eIF4A
之间的辨认结合 eIF4B,CBP-1
eIF4E （ CBP-2）
起始 tRNA就位 IF2,GTP（ IF1） eIF2,co-eIF2-GTP
eIF3,eIF4C
大亚基结合 各种 IF脱落,GTP水解 eIF5,eIF4D
（一）原核生物翻译起始复合物形成
核蛋白体大小亚基分离；
mRNA在 小亚基 定位结合；
起始氨基酰 -tRNA的结合；
核蛋白体大亚基结合。
1、核蛋白体亚基分离起始因子 IF3 结合到核糖体 (70S) 的小亚基上，使大亚基 (50S) 与小亚基 (30S) 解离；
大小亚基解离核糖体 70S + IF3 + IF1 30S小亚基,IF3.IF1 + 50S大亚基
（ 促解离 ） （ 促 IF3作用 ）
— 利于小亚基与 mRNA,fMet-tRNAfMet结合 。
2,mRNA在小亚基定位结合
（ 1)原核生物 mRNA通过 5’端 S－ D序列 配对结合到核蛋白体小亚基上的 16S-rRNA近 3’-末端处（有一段短序列 …UCCU…）。 IF-3对此有固定作用。
(2)紧接 S－ D序列的小段核苷酸，又可以被核蛋白体小亚基蛋白 (rps-l)辨认结合。
S-D序列,在翻译起始密码子 AUG的上游，相距约 8—
13个核苷酸处，有一段由 4-9个核苷酸组成的 富含嘌呤 的序列。这一序列以 AGGA为核心,因其发现者是 Shine-Dalgarno而得名 。 mRNA上的 S-D序列又称为 核蛋白体结合位点 。
原核生物核蛋白体小亚基上的 16S-rRNA近 3’-末端处，
有一段短序列 …UCCU…是与 S-D序列互补的。
S-D序列
IF-1
IF-1
E
E
3,fMet-tRNA的结合
fmet-tRNA和 IF-2及 GTP形成复合物，只能辨认和结合于 mRNA的起始密码子 AUG上。这个过程和 mRNA在核蛋白体小亚基就位 同时发生,这一结合，推动了
mRNA的前移，也保证了 mRNA就位的准确性。
进入起始密码位置
fMet-tRNA + IF2 + GTP 小亚基上就位
（ IF1协助 ） （ 严格 ）
4．核蛋白体大亚基结合
IF-3脱落，在已有 mRNA和 fMet-tRNA的小亚基上，
加入核蛋白体的大亚基，成为一个已准备好的翻译系统整体，即 翻译起始复合物 。
+50S大亚基
mRNA+fMet-tRNA+小亚基 70S.mRNA,fMet-tRNA
IF3 IF1 IF2 GDP+Pi
起始氨基酰 tRNA
(fMet-tRNAfmet)
结合到小亚基上 IF-1
核蛋白体大亚基结合
E
E
原核：起始因子 —— 三种； IF-l,2和 3
真核：起始因子 —— 十种； eIF
翻译 起始,
1） IF-3结合 —核蛋白体 30S亚基，使大、小亚基拆离；
2） IF-1协助 IF-3结合和亚基拆离；
3）单独的 30S亚基易于与 mRNA及起始 tRNA结合。
4） IF-2促进 fMet-tRNA结合 mRNA及核蛋白体 。
起始因子 IF和 eIF
IF-3
IF-1
1,核蛋白体大小亚基分离
E
A U G5' 3'
IF-3
IF-1
2,mRNA在小亚基定位结合目 录
E
IF-3
IF-1
IF-2 GTP
3,起始氨基酰 tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小亚基
A U G5' 3'
目 录
E
4,核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成
A U G5' 3'
E
（二）真核生物翻译起始复合物形成
核蛋白体大小亚基分离；
起始氨基酰 -tRNA结合；
mRNA在核蛋白体小亚基就位；
核蛋白体大亚基结合。
真核生物翻译的起始
首先，起始因子 eIF3结合到核糖体（ 80S）的小亚基（ 40S）上，使大亚基（ 60S）与小亚基解离
甲硫酰 tRNA（ Met-tRNAimet ）结合
mRNA结合（需 帽结合蛋白 CBP）
met
40S
60S
Met
Met
40S
60S
mRNA
eIF-2B,eIF-3、
eIF-6 ①
elF-3
②
GDP+Pi
各种 elF释放elF-5
④
ATP
ADP+Pi
elF4E,elF4G,elF4A,
elF4B,PAB③Met
Met-tRNAiMet-elF-2 -GTP
真核生物翻译起始复合物形成过程二、肽链合成延长根据 mRNA密码序列的指导,顺序添加的氨基酸从 N端向 C端延伸肽链,直到合成终止的过程 。
肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，
又称为 核蛋白体循环 (ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：
– 进位 (entrance)
– 成肽 (peptide bond formation)
– 转位 (translocation)
延伸过程所需蛋白因子称为延长因子
(elongation factor,EF)
原核生物,EF-T (EF-Tu,EF-Ts)
EF-G
真核生物,EF-1,EF-2
原核延长因子 生物功能对应真核延长因子
EF-Tu 促进氨基酰 -tRNA进入 A位，结合分解 GTP EF-1-α
EF-Ts 调节亚基 EF-1-βγ
EFG
有 转位酶 活性，促进 mRNA-
肽酰 -tRNA由 A位前移到 P位，
促进卸载 tRNA释放
EF-2
肽链合成的延长因子
5′ 3′mRNA小亚基AUG
P位 A位
fMet
翻译起始复合物
E位
5′ 3′mRNA小亚基
AUG
P位 A位
fMet 乙注 册
E位
5′ 3′mRNA小亚基
AUG
P位 A
位
fMet
乙成肽
E位
5′ 小亚基
3′mRNAAUG
P位 A位乙
fMet
转位
E位
3′mRNAAUG
5′
P位 A位乙
fMet
再一轮注册
E位丙又称注册 (registration)
（一）进位指根据 mRNA下一组遗传密码指导，
使相应氨基酰 -tRNA
进入核蛋白体 A位。
延长因子 EF-T催化进位（原核生物）
Tu TsGTP
A U G5' 3'
Tu Ts
GTP
fMet
A U G5' 3'
Tu GTP
转肽酶 催化 —— 核蛋白体 大亚基上的蛋白质 (rpL)
P位 -fMet-tRNAfMet + A位 -aa-tRNA 肽 (fMet成
（ 酰基 ） （ 氨基 ） 为 N—末端 )
（ A位上 ）
A位成肽后,P位留下空载 tRNA
（二）成肽是由转肽酶 (transpeptidase)催化的肽键形成过程。
E位
（三）转位
（ Translocation）
转位酶
（ Translocase）
（活性存在于 EFG中）
E
E
延长因子 EF-G有转位酶 活性，可结合并水解 1分子
GTP，促进核蛋白体向 mRNA的 3'侧移动。
进位转位成肽
核蛋白体阅读 mRNA密码子是从 5’
向 3’方向进行，肽链合成是从 N-端向
C端方向进行的。
真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似,但有不同的反应体系和延长因子 。
另外,真核细胞核蛋白体没有 E位,转位时卸载的 tRNA直接从 P位脱落 。
（四）真核生物延长过程三、肽链合成终止
（ Termination）
终止密码的辨认及肽链从肽酰 -tRNA水解出。
mRNA从核蛋白体中分离及大小亚基的拆开。
终止过程也需蛋白质因子被称为释放因子 (RF）。
终止相关的蛋白因子称为释放因子
(release factor,RF)
一、是识别终止密码，如 RF-1特异识别 UAA、
UAG；而 RF-2可识别 UAA,UGA。
二、是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子 -OH上，使肽链从核蛋白体上释放。
释放因子的功能原核生物释放因子,RF-1,RF-2,RF-3
真核生物释放因子,eRF
原核肽链合成终止过程
U A G5' 3'
RF
COO-
多聚核蛋白体
(polysome)
—— 使蛋白质合成高速、高效进行。
蛋白质合成后加工和输送
Posttranslational Processing &
Protein Transportation
第 三 节从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。
主要包括
多肽链折叠为天然的三维结构
肽链一级结构的修饰
高级结构修饰蛋白质生物合成的干扰和抑制
Interference & Inhibition of Protein
Biosynthesis
第 四 节
抗生素 (antibiotics)
是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。
抗代谢药物指能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞过度生长的药物，如,6-MP。
某些毒素也作用于基因信息传递过程。
一、抗生素类抗生素 作用点 作用原理 应用四环素族（金霉素新霉素、土霉素）
链霉素、卡那霉素、
新霉素氯霉素、林可霉素红霉素梭链孢酸放线菌酮嘌呤霉素原核核蛋白体小亚基原核核蛋白体小亚基原核核蛋白体大亚基原核核蛋白体大亚基原核核蛋白体大亚基真核核蛋白体大亚基真核、原核核蛋白体抑制氨基酰 -tRNA与小亚基结合改变构象引起读码错误、抑制起始抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、妨碍转位与 EFG-GTP结合，抑制肽链延长抑制转肽酶、阻断延长氨基酰 -tRNA类似物，进位后引起未成熟肽链脱落抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药医学研究抗肿瘤药抗生素抑制蛋白质生物合成的原理四环素族氯霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素放线菌酮二、其他干扰蛋白质生物合成的物质
毒素 (toxin)
干扰素 (interferon)
白喉毒素 (diphtheria toxin)的作用机理
N
C
O
N H 2
N
+
O
C H
2
O
O HO H
A D P
C
O
N H
2
白喉毒素
+
+
延长因子 -2
（ 有活性 ）
O
C H 2O
O HO H
A D P 延长因子 -2
（ 无活性 ）
干扰素的作用机理干扰素诱导的蛋白激酶
dsRNA
1,干扰素诱导 eIF2磷酸化而失活
ATP
eIF2
ADP
eIF2-P（失活）
Pi 磷酸酶
2,干扰素诱导病毒 RNA降解降解 mRNA
dsRNA
干扰素
A A
P
A
PPPP
2?
5?
2?
5? 5?2?- 5?A
A
PPP
ATP
2-5A合成酶
RNaseL RNaseL
活化
