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1、基因信息的传递与蛋白质合基因信息的传递与蛋白质合成课件成课件第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis(二二)中心法则中心法则 Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页一、基因及其信息流向一、基因及其信息流向第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成二、基因的结构及特点二、基因的结构及特点(一一)原核细胞的基因结构特点原核细胞的基因结构特点

2、编码区编码区（coding region）：能够转录为相应的能够转录为相应的mRNA，进而指导蛋白质合成的，进而指导蛋白质合成的基因区段在原核细胞中是基因区段在原核细胞中是连续的连续的，功能相关的结构基，功能相关的结构基因串联排列因串联排列。非编码区非编码区（non-coding region）：占整个基因组小部分，占整个基因组小部分，不能转录为不能转录为mRNA、编码蛋编码蛋白质的区段由编码区上游和下游的白质的区段由编码区上游和下游的DNA序列组成。序列组成。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页

3、页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成 启动子（启动子（promoter）：位于结构基因上游，包含转：位于结构基因上游，包含转录起始点和录起始点和RNA聚合酶识别及结合的部位。聚合酶识别及结合的部位。起始点起始点：DNA模板链上开始进行转录作用的位点。模板链上开始进行转录作用的位点。识别部位识别部位：RNA聚合酶的聚合酶的因子识别因子识别DNA分子的部位，中分子的部位，中心位于心位于-35区，共有序列是区，共有序列是5-TTGACA-3。结合部位结合部位：在在DNA分子上与分子上与RNA聚合酶核心酶紧密结合的聚合酶核心酶紧密结合的序列，中心位于序列，中心位于-10

4、区，共同序列为区，共同序列为5-TATAAT-3，又称为，又称为Pribnow盒（盒（pribnow box）。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页二、基因的结构及特点二、基因的结构及特点(一一)原核细胞的基因结构特点原核细胞的基因结构特点第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(二二)真核细胞的基因结构特点真核细胞的基因结构特点 由编码区和非编码区两部分组成，由编码区和非编码区两部分组成，编码区是不连续编码区是不连续的，被非编码区所隔断的，被非编码区所隔断，因而真核细

5、胞基因也称为，因而真核细胞基因也称为断裂基因断裂基因。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页二、基因的结构及特点二、基因的结构及特点第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(二二)真核细胞的基因结构特点真核细胞的基因结构特点 1.断裂基因断裂基因(split gene)：由若干内含子和外显子构成：由若干内含子和外显子构成的不连续镶嵌结构的结构基因。的不连续镶嵌结构的结构基因。内含子内含子(intron)：指插入在结构基因内部能够被转录，指插入在结构基因内部能够被转录，但不

6、能指导蛋白质生物合成的非编码顺序。但不能指导蛋白质生物合成的非编码顺序。GT-AG法则：在内含子的法则：在内含子的5端多以端多以GT开始，开始，3端多端多以以AG结束，是普遍存在于真核细胞基因中结束，是普遍存在于真核细胞基因中RNA剪接剪接的识别信号。的识别信号。外显子外显子(exon)：指在结构基因中能够被转录，并能指导指在结构基因中能够被转录，并能指导蛋白质生物合成的编码顺序。蛋白质生物合成的编码顺序。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页二、基因的结构及特点二、基因的结构及特点第九章第九章

7、基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成 内含子的发现内含子的发现A.电镜图片电镜图片 B.根据电镜结果绘制的模式图根据电镜结果绘制的模式图Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成 启动子启动子真核生物启动子由真核生物启动子由TATA盒及其上游的盒及其上游的CAAT盒和盒和/或或GC盒组成。盒组成。TATA盒（盒（TATA box）：在转录起始位点上游：在转录起始位点上游-25-35 bp区段，是以区段，是以TATA为核心

8、为核心的序列，的序列，RNA聚合酶及其他聚合酶及其他蛋白质因子蛋白质因子的结合位点。的结合位点。CAAT盒（盒（CAAT box）：-70-80bp区含有区含有CCAAT序列序列。GC 盒（盒（GC box）：-80-110bp区区含有含有GGGCGG序列。序列。位于位于TATA盒的上游，盒的上游，蛋白质转录因子的蛋白质转录因子的结合位点结合位点，控制转，控制转录的起始频率录的起始频率 Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页(二二)真核细胞的基因结构特点真核细胞的基因结构特点 二、基因的结构及特点

9、二、基因的结构及特点第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成 终止子（终止子（terminator）存在于基因末端具有存在于基因末端具有转录终止功能转录终止功能的特定顺序。的特定顺序。转录后形成转录后形成发夹结构发夹结构，使，使RNA聚合酶从模板上脱离，聚合酶从模板上脱离，终止转录。终止转录。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页(二二)真核细胞的基因结构特点真核细胞的基因结构特点 二、基因的结构及特点二、基因的结构及特点第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的

10、传递与蛋白质合成2.基因家族基因家族（gene family）真核细胞基因组中真核细胞基因组中来源相同来源相同、结构相似结构相似、功能相功能相关关的一组基因，是由一个祖先基因经重复和变异的一组基因，是由一个祖先基因经重复和变异形成的，是真核细胞基因结构形成的，是真核细胞基因结构最显著的特征最显著的特征之一。之一。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页(二二)真核细胞的基因结构特点真核细胞的基因结构特点 二、基因的结构及特点二、基因的结构及特点第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与

11、蛋白质合成基因家族可分为二类：基因家族可分为二类：基因家族的成员基因家族的成员成簇存在成簇存在，串联排列于特殊的染，串联排列于特殊的染色体区段上，形成色体区段上，形成基因簇（基因簇（gene cluster），），可同可同时转录，合成功能相关或相同的产物，如组蛋白、时转录，合成功能相关或相同的产物，如组蛋白、rRNA基因家族；基因家族；基因家族成员基因家族成员分散存在分散存在，广泛分布于整个染色体，广泛分布于整个染色体，甚至可存在于不同的染色体上，如干扰素、珠蛋甚至可存在于不同的染色体上，如干扰素、珠蛋白等基因家族。白等基因家族。Transmission of Genetic Informat

12、ion and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页(二二)真核细胞的基因结构特点真核细胞的基因结构特点 二、基因的结构及特点二、基因的结构及特点第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成3.DNA重复序列重复序列单一序列（单一序列（unique sequence）：）：基因组中，编码基因组中，编码蛋白质的基因只有蛋白质的基因只有一个或几个拷贝一个或几个拷贝。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页(二二)真核细胞的基因结构特点真核细胞的基因结构特点 二、

13、基因的结构及特点二、基因的结构及特点第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成DNA重复序列（重复序列（repetitive sequence）：）：基因组中，编基因组中，编码蛋白质的基因有码蛋白质的基因有多个拷贝多个拷贝。中度重复序列（中度重复序列（middle repetitive sequence）：）：由由相对较短的序列组成，相对较短的序列组成，重复次数在重复次数在101000之间之间，属非编，属非编码序列，散在分布于基因组中，与基因调控有关。码序列，散在分布于基因组中，与基因调控有关。高度重复序列（高度重复序列（highly repetitive sequen

14、ce）：）：由基由基因组中非常短的序列（一般小于因组中非常短的序列（一般小于100bp）组成，在基因组）组成，在基因组中的中的重复次数在几千次以上重复次数在几千次以上，常成簇分布于染色体着丝粒，常成簇分布于染色体着丝粒区及染色体的端部，可能与基因表达调控及染色体结构维区及染色体的端部，可能与基因表达调控及染色体结构维持有关。持有关。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页(二二)真核细胞的基因结构特点真核细胞的基因结构特点 二、基因的结构及特点二、基因的结构及特点第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质

15、合成基因信息的传递与蛋白质合成第二节第二节 基因转录和转录后加工基因转录和转录后加工一、基因转录的一般特点一、基因转录的一般特点二、原核细胞的基因转录二、原核细胞的基因转录三、真核细胞的基因转录和转录后加工三、真核细胞的基因转录和转录后加工 Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成基因转录：基因转录：是遗传信息是遗传信息从从DNA流向流向RNA的过程，即的过程，即 将将DNA分子上的核苷酸序列转变为分子上的核苷酸序列转变为RNA分子上

16、核苷分子上核苷酸序列的过程。酸序列的过程。转录的本质：转录的本质：是一个以是一个以DNA双螺旋链中双螺旋链中反义链反义链为模为模板，以板，以四种核苷三磷酸四种核苷三磷酸ATP、GTP、CTP、UTP为为原料，在原料，在RNA聚合酶聚合酶作用下，遵循作用下，遵循碱基互补配对原碱基互补配对原则则，合成，合成RNA的过程。的过程。一一基因转录的一般特点基因转录的一般特点Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成模板链（模板链（template

17、 strand）或反义链（）或反义链（antisense strand）：）：在双链在双链DNA中，作为中，作为转录模板的链转录模板的链，与，与mRNA互补。互补。编码链（编码链（coding strand）或有意义链（）或有意义链（sense strand）：）：与模板链互补与模板链互补的另一条链，与转录产物的序列相同。的另一条链，与转录产物的序列相同。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页一一基因转录的一般特点基因转录的一般特点第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成

18、Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页一一基因转录的一般特点基因转录的一般特点第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成二、原核细胞的基因转录二、原核细胞的基因转录(一一)原核细胞基因转录的主要因子原核细胞基因转录的主要因子2.因子因子 是一种蛋白质，识别基因末端终止信号，是一种蛋白质，识别基因末端终止信号，使使转录终止转录终止。1.RNA聚合酶聚合酶 原核细胞只有原核细胞只有一种一种RNA聚合酶聚合酶。决定转录特异性决定转录特异性 与核苷三磷酸结合与核苷三磷酸结合与与DN

19、A模板结合模板结合 识别基因上游启动子，启动基因转录识别基因上游启动子，启动基因转录全酶全酶核心酶核心酶Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(二二)原核细胞基因转录的基本过程原核细胞基因转录的基本过程 1.起始阶段起始阶段 转录起始的关键是转录起始的关键是RNA聚合酶的聚合酶的亚基识别亚基识别基因上游基因上游的的启动子启动子，使全酶与启动子结合形成，使全酶与启动子结合形成复合体复合体。Transmission of Genetic

20、 Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页二、原核细胞的基因转录二、原核细胞的基因转录第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(二二)原核细胞基因转录的基本过程原核细胞基因转录的基本过程 1.起始阶段起始阶段 转录的起始转录的起始Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页二、原核细胞的基因转录二、原核细胞的基因转录第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成2.延长阶段延长阶段 核心酶沿模板链核心酶沿模板链

21、3 5方向移动，方向移动，RNA链以链以53方向方向延长。延长。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页(二二)原核细胞基因转录的基本过程原核细胞基因转录的基本过程 二、原核细胞的基因转录二、原核细胞的基因转录第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成3.终止阶段终止阶段 当当RNA聚合酶移动至聚合酶移动至转录终止序列转录终止序列，转录终止。，转录终止。因子依赖性终止：因子依赖性终止：因子在转录终止点因子在转录终止点与与RNA聚合聚合酶结合酶结合，使，使RNA链脱离。链脱离。

22、因子非依赖性终止：因子非依赖性终止：新合成新合成RNA链形成链形成局部发夹局部发夹结构结构，导致酶，导致酶-模板结合方式的改变，模板结合方式的改变，RNA从模板从模板脱离。脱离。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页(二二)原核细胞基因转录的基本过程原核细胞基因转录的基本过程 二、原核细胞的基因转录二、原核细胞的基因转录第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成4.转录后加工转录后加工mRNA：不需要加工不需要加工，合成后即可作为模板参与蛋白质合成，合成后即可作为模板参与蛋

23、白质合成tRNArRNA需要进一步剪切修饰需要进一步剪切修饰才能成为具有生物功能的成熟分才能成为具有生物功能的成熟分子子Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页(二二)原核细胞基因转录的基本过程原核细胞基因转录的基本过程 二、原核细胞的基因转录二、原核细胞的基因转录第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成三、真核细胞的基因转录和转录后加工三、真核细胞的基因转录和转录后加工真核生物的转录同样可分为起始、延长和终止真核生物的转录同样可分为起始、延长和终止3个阶个阶段。与原核生物

24、相比，段。与原核生物相比，真核生物转录的主要特点真核生物转录的主要特点是：是：有多种有多种RNA聚合酶聚合酶分别合成不同类别的分别合成不同类别的RNA；有多种类型的有多种类型的启动子启动子为不同的为不同的RNA聚合酶所用；聚合酶所用；有多种有多种转录因子（转录因子（transcription factor）；）；真核生物于转录时或转录后有广泛的真核生物于转录时或转录后有广泛的RNA加工。加工。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成真

25、核细胞中含有多种真核细胞中含有多种RNA聚合酶，它们专一性地转聚合酶，它们专一性地转录不同基因而生成各不相同的产物。录不同基因而生成各不相同的产物。真核生物的真核生物的RNA聚合酶聚合酶 Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页三、真核细胞的基因转录和转录后加工三、真核细胞的基因转录和转录后加工第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(一一)真核细胞真核细胞mRNA合成和加工合成和加工1.mRNA合成合成mRNA是是RNA中唯一具有中唯一具有编码蛋白质功能编码蛋白质功能的的

26、RNA分子。分子。由由RNA聚合酶聚合酶催化催化 通用转录因子通用转录因子（general transcription factor）参与）参与 形成转录起始复合物。形成转录起始复合物。mRNA的初级转录本大小各不相同，被称为的初级转录本大小各不相同，被称为不均一核不均一核RNA（heterogeneous nuclear RNA，hnRNA）。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页三、真核细胞的基因转录和转录后加工三、真核细胞的基因转录和转录后加工第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息

27、的传递与蛋白质合成(一一)真核细胞真核细胞mRNA合成和加工合成和加工Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页三、真核细胞的基因三、真核细胞的基因转录和转录后加工转录和转录后加工第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成2.mRNA加工加工 戴帽：戴帽：5末端加上末端加上7-甲基鸟嘌呤三磷酸甲基鸟嘌呤三磷酸（m7Gppp）的帽子结构。）的帽子结构。被核糖体小亚基识别，有利于被核糖体小亚基识别，有利于mRNA最初翻译的最初翻译的 准确性；准确性；防止被核酸酶水解，增强防止被核酸

28、酶水解，增强mRNA的稳定性。的稳定性。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页(一一)真核细胞真核细胞mRNA合成和加工合成和加工三、真核细胞的基因转录和转录后加工三、真核细胞的基因转录和转录后加工第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成2.mRNA加工加工 加尾加尾：3末端加上由末端加上由200250个腺苷酸组成的个腺苷酸组成的多聚腺苷酸多聚腺苷酸（poly-A）的尾巴。）的尾巴。可使可使mRNA 3端稳定，防止被核酸酶水解；端稳定，防止被核酸酶水解；有利于有利于mRN

29、A由细胞核到细胞质的转运。由细胞核到细胞质的转运。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页(一一)真核细胞真核细胞mRNA合成和加工合成和加工三、真核细胞的基因转录和转录后加工三、真核细胞的基因转录和转录后加工第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成2.mRNA加工加工 剪接剪接：是将是将RNA前体分子中内含子切除，将外显前体分子中内含子切除，将外显子拼接的过程。子拼接的过程。完成完成hnRNA剪接需要有三个必需的序列剪接需要有三个必需的序列：5GU 序列，序列，3AG序列

30、和分支点。序列和分支点。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页(一一)真核细胞真核细胞mRNA合成和加工合成和加工三、真核细胞的基因转录和转录后加工三、真核细胞的基因转录和转录后加工第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成2.mRNA加工加工mRNA前体的剪接是通过前体的剪接是通过剪接体（剪接体（spliceosome）完成的。完成的。剪接体组成：剪接体组成：核糖核蛋白颗粒（核糖核蛋白颗粒（small nuclear ribonucleoprotein particle，

31、snRNP）。）。snRNP小核小核RNA（snRNA）蛋白质蛋白质Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页(一一)真核细胞真核细胞mRNA合成和加工合成和加工三、真核细胞的基因转录和转录后加工三、真核细胞的基因转录和转录后加工第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成真核细胞真核细胞mRNA前体的剪接过程前体的剪接过程 Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信

32、息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成真核细胞真核细胞RNA的转录后加工的转录后加工 Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(二二)rRNA分子的合成后加工分子的合成后加工 rRNA基因基因为多拷贝基因，串联排列于特定的核仁为多拷贝基因，串联排列于特定的核仁染色质区段。染色质区段。在在RNA聚合酶聚合酶催化下转录形成原始催化下转录形成原始rRNA前体前体45S rRNA，最终剪切为，最终剪切为28S、18S和和5.8S rR

33、NA。rRNA的剪接不需要任何蛋白质的参与即可发生，的剪接不需要任何蛋白质的参与即可发生，进行的是进行的是自身剪接自身剪接。rRNA前体的加工发生在前体的加工发生在核仁核仁中，最终装配成核糖中，最终装配成核糖体的大、小亚基。体的大、小亚基。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页三、真核细胞的基因录和转录后加工三、真核细胞的基因录和转录后加工第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成45S rRNA的剪接加工的剪接加工 Transmission of Genetic Info

34、rmation and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成真核细胞真核细胞tRNA的基因，成簇存在并被间隔区分开，的基因，成簇存在并被间隔区分开，在在RNA聚合酶聚合酶的作用下被转录为的作用下被转录为tRNA前体。前体。(三三)tRNA的转录后加工的转录后加工 1.tRNA前体的剪接前体的剪接tRNA前体的前体的5末端和反密码环的区域被部分切除并末端和反密码环的区域被部分切除并拼接形成成熟的拼接形成成熟的tRNA。Transmission of Genetic Information and Protein

35、 Synthesis 退退 出出首首 页页三、真核细胞的基因录和转录后加工三、真核细胞的基因录和转录后加工第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(三三)tRNA的转录后加工的转录后加工 2.tRNA前体的化学修饰前体的化学修饰 通过化学修饰形成稀有碱基。通过化学修饰形成稀有碱基。常见的碱基修饰常见的碱基修饰有：有：还原反应；还原反应；转位反应；转位反应；脱氨反应；脱氨反应；甲基化反应。甲基化反应。3.3端加上端加上CCA Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页三、真核细

36、胞的基因录和转录后加工三、真核细胞的基因录和转录后加工第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(四四)5S rRNA的合成加工的合成加工 5S rRNA是一类特殊的是一类特殊的rRNA分子，由核仁外的分子，由核仁外的基因编码；基因编码；5S rDNA为串联排列的多拷贝基因；为串联排列的多拷贝基因；在在RNA聚合酶聚合酶III的作用下，的作用下，5S rDNA转录为转录为5S rRNA，无需剪切加工无需剪切加工，即可转运至核仁，直接，即可转运至核仁，直接参与参与核糖体大亚基核糖体大亚基的组装。的组装。Transmission of Genetic Information

37、 and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页三、真核细胞的基因录和转录后加工三、真核细胞的基因录和转录后加工第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成第三节第三节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一一遗传信息翻译的基本原理遗传信息翻译的基本原理二二蛋白质合成的场所蛋白质合成的场所核糖体核糖体三三蛋白质合成的一般过程蛋白质合成的一般过程四、肽链合成后的加工修饰四、肽链合成后的加工修饰五、蛋白质的降解五、蛋白质的降解Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第

38、九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成第三节第三节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成生物体内蛋白质的合成称为生物体内蛋白质的合成称为翻译，翻译，是以是以mRNA为模为模板，指导特定的氨基酸序列合成的过程。板，指导特定的氨基酸序列合成的过程。参与翻译的生物大分子包括核糖体、参与翻译的生物大分子包括核糖体、mRNA、tRNA及多种蛋白质因子。及多种蛋白质因子。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(一一)mRN

39、A携带指导蛋白质合成的遗传密码携带指导蛋白质合成的遗传密码遗传密码（遗传密码（genetic code）：mRNA上的碱基排列顺序。上的碱基排列顺序。在在mRNA链上链上3个相邻的碱基可以决定一个特定的氨基个相邻的碱基可以决定一个特定的氨基酸，这种核苷酸三联体被称为酸，这种核苷酸三联体被称为密码子（密码子（codon）。一、遗传信息翻译的基本原理一、遗传信息翻译的基本原理Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(一一)mRNA携带指导

40、蛋白质合成的遗传密码携带指导蛋白质合成的遗传密码遗传密码特点：遗传密码特点：一、遗传信息翻译的基本原理一、遗传信息翻译的基本原理 通用性（通用性（universal）：从原核生物到真核生物，几乎所从原核生物到真核生物，几乎所有生物体中的遗传密码都是通用的。有生物体中的遗传密码都是通用的。简并性（简并性（degeneracy）：多个密码子决定同一氨基酸。多个密码子决定同一氨基酸。连续性（连续性（commaless）：在翻译过程中，遗传密码的阅在翻译过程中，遗传密码的阅读是连续的。读是连续的。方向性（方向性（direction）：mRNA中密码子的阅读方向为中密码子的阅读方向为53。Transmi

41、ssion of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成遗传密码表 Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(二二)tRNA既能识别既能识别mRNA上的密码子又能携带特定的上的密码子又能携带特定的氨基酸氨基酸tRNA识别识别mRNA上的密码子：上的密码子：反密码子（反密码子（anticodon）的碱基互补

42、配对作用。的碱基互补配对作用。tRNA携带特定氨基酸：携带特定氨基酸：氨酰氨酰-tRNA合成酶催化。合成酶催化。氨基酸的活化：氨基酸的活化：氨基酸与氨基酸与ATP在氨酰在氨酰-tRNA合成酶合成酶作用下形成氨酰作用下形成氨酰-AMP。氨基酸与氨基酸与tRNA的连接：的连接：活化氨基酸的氨酰基被转活化氨基酸的氨酰基被转移至移至tRNA分子上形成氨酰分子上形成氨酰-tRNA（aminoacyl-tRNA）并释放）并释放AMP。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页一、遗传信息翻译的基本原理一、遗传信息

43、翻译的基本原理第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(二二)tRNA既能识别既能识别mRNA上的密码子又能携带特定的上的密码子又能携带特定的氨基酸氨基酸摆动性（摆动性（wobble）：）：密码子的前两位碱基在和反密码子密码子的前两位碱基在和反密码子配对时，遵循正常的碱基互补配对原则，而第三位碱基配对时，遵循正常的碱基互补配对原则，而第三位碱基的配对具有一定的灵活性。的配对具有一定的灵活性。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页一、遗传信息翻译的基本原理一、遗传信息翻译的

44、基本原理第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成 tRNA转运氨基酸机制示意图转运氨基酸机制示意图 Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成二二蛋白质合成的场所蛋白质合成的场所核糖体核糖体核糖体是合成蛋白质的机器，其功能是按照核糖体是合成蛋白质的机器，其功能是按照mRNA的指令由氨基酸合成蛋白质。的指令由氨基酸合成蛋白质。(一一)核糖体是由核糖体是由rRNA和蛋白质组成的大分子复合物和蛋白质组成的大分子复合物

45、Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成核糖体立体结构模型核糖体立体结构模型 Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(二二)核糖体是蛋白质合成的场所核糖体是蛋白质合成的场所1.mRNA结合位点结合位点 位于核糖体小亚基。位于核糖体小亚基。原核生物原核生物30S小亚基通过小亚

46、基通过16S rRNA 的的3端与端与mRNA 5端起始密码子上游端起始密码子上游SD序列（序列（Shine-Dalgarno sequence）配对结合。配对结合。真核生物中，核糖体真核生物中，核糖体40S小亚基识别小亚基识别mRNA的帽子结的帽子结构，使构，使mRNA与核糖体结合。与核糖体结合。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页二二蛋白质合成的场所蛋白质合成的场所核糖体核糖体第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(二二)核糖体是蛋白质合成的场所核糖体是蛋白质合成

47、的场所2.P位（位（peptidyl-tRNA site）起始氨酰起始氨酰-tRNA和肽酰和肽酰-tRNA结合的位置。结合的位置。3.A位（位（aminoacyl site）氨酰氨酰tRNA结合的位置。结合的位置。4.转肽酶（转肽酶（transpeptidase）活性部位）活性部位 位于位于P位和位和A位的连位的连接处，催化肽键的形成。接处，催化肽键的形成。5.参与蛋白质合成的因子的结合部位参与蛋白质合成的因子的结合部位 Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页二二蛋白质合成的场所蛋白质合成的场所核

48、糖体核糖体第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成核糖体上的主要功能位点核糖体上的主要功能位点Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成三三蛋白质合成的一般过程蛋白质合成的一般过程蛋白质生物合成可分为五个阶段：蛋白质生物合成可分为五个阶段：氨基酸的活化；氨基酸的活化；多肽链合成的起始；多肽链合成的起始；肽链的延长；肽链的延长；肽链的终止和释放；肽链的终止和释放；蛋白质合成后的加工修饰蛋白质合成后的加工修饰。Tr

49、ansmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成(一一)氨基酸活化是蛋白质生物合成的预备阶段氨基酸活化是蛋白质生物合成的预备阶段氨基酸氨基酸+tRNA+ATP 氨基酰氨基酰tRNA+AMP+PPi 氨基酰氨基酰-tRNA 合成酶合成酶Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页三三蛋白质合成的一般过程蛋白质合成的一般过程第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质

50、合成基因信息的传递与蛋白质合成(二二)起始复合物是翻译起始阶段的起始复合物是翻译起始阶段的“蛋白质装配机蛋白质装配机”起始阶段：起始阶段：指大亚基、小亚基、指大亚基、小亚基、mRNA和具有启动和具有启动作用的起始氨基酰作用的起始氨基酰-tRNA装配为起始复合物的过程。装配为起始复合物的过程。Transmission of Genetic Information and Protein Synthesis 退退 出出首首 页页三三蛋白质合成的一般过程蛋白质合成的一般过程第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成 大肠杆菌细胞翻译起始复合物的形成大肠杆菌细胞翻译起始复合物的