真核生物的翻译过程ppt课件

肽链的延伸
• 原核生物肽链的延伸需要有70S的起始复合物，氨酰tRNA，三种延伸因子，以及GTP和MG.三种延伸因子是; 热不稳定的EF-Tu，热稳定的ET-Ts,和依赖于GTP的EF-G. 在多肽链上每增加一个氨基酸都需要经过进位，转肽，和 移位三步。 • 1进位 在70S起始复合物形成过程中，核糖核蛋白体的 P位上已结合了起始型甲酰蛋氨酸tRNA,起始复合物形成 以后，EF-Tu先与GTP结合，然后再与氨基酰-tRNA结合 成三元复合物，这样三元复合物才能进入A位。此时GTP 水解成GDP，EF-Tu-GDP与结合在A位上的氨基酰tRNA 分离。释放的EF-Tu-GDP再与EF-Ts和GTP反应重新生成 EF-Tu-GTP,并参与下一轮反应。
移位
• 移位的机制不清，但延伸和移位是两个分 离的独立过程。 • 真核和原核肽链的延长，主要是延长因子 体系部同（图）
肽链合成的终止于释放
无论原核还是真核都有三种终止密码：UAG UAA和UGA。当核糖体移动到终止密码处 时，没有相应的氨酰-tRNA能结合在A位， 因为细胞中没有一个tRNA能够与终止密码 作用，而是靠特殊的蛋白质因子促成终止 作用，这类因子称为终止因子，原核生物 油三种：RF1，RF2,RF3.RF1可以识别终 止密码UAA和UAG,并结合。RF2可以识别 终止密码UAA和UGA,并结合。真核只有一 种：eRF,可以识别三种终止密码。
• 不管是真核还是原核，释放因子都作用于A 位，由于他们作用使P位上的肽基转移酶发 生变构作用，催化活性变为水解酶活性。 从而使肽基，不再转移到氨基-tRNA上，而 转给谁分子，以合成的多肽链由于肽基tRNA的水解,而从核糖体上释放出来。然后 mRNA与核糖体分离，最后一个tRNA脱落， 核糖体在IF3作用下，解离出大，小亚基。 解离后大小亚基又重新 参加薪肽链的合成， 循环，所一多肽链在核糖体上的合成过程 又称为核糖体循环。（图）

12.02.2020
1
第一节 概述
在进行人的特定基因表达时，真核 细胞表达系统是首要的选择，尤其 是对于功能性膜蛋白、需要翻译后 修饰蛋白、分泌型蛋白和多蛋白复 合体中的蛋白组分等，这些蛋白质
往往只能在真核细胞表达系统中才 能获得有活性的表达产物。其原因
有：
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2
1、真核蛋白在原核宿主中不稳定
2、通过突变研究基因表达产物功能区 及关键位点
3、制备过量表达产物用于结构分析
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5
外源基因导入真核细胞的基本方法
病毒感染 化学法 转染
物理法
DEAE葡聚糖法 磷Байду номын сангаас钙共沉淀法 脂质体介导法 醋酸锂法 电穿孔法
显微注射法
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6
三、外源基因在真核细胞中表达的主 要方式
18
哺乳动物细胞表达载体中常用的多腺苷酸化区
Poly A区
BGH SV40 late
TK SV40 early Hep B
来
源
牛生长激素 猿猴病毒40晚期基因 单纯疱疹病毒腺激酶 猿猴病毒40早期基因
乙肝表面抗原
效率
3 2 1.5 1 1
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（3）选择标记
1)药物选择标记基因
a、APH或neor基因：新霉素、庆大霉
素及卡那霉素的结构类似物氨基糖苷G418可以干扰真核细胞核糖体的功能而 阻止蛋白质的合成。APH或neor基因编 码氨基糖苷磷酸转移酶，使G-418灭活。
转染细胞由于表达氨基糖苷磷酸转移酶， 因此可以在含G-418的培养基中生长。
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20
b、ADA基因：ADA基因编码腺苷酸 脱氨酶，Xyl-A经磷酸化转化为XylATP并结合到核酸分子中而导致细胞 死亡。ADA可以使之转变为肌苷衍生 物而解毒。

核酸外切酶活性
?
5’ A G C T T C A G G A T A
3’
||||||| ||| |
3’ T C G A A G T C C T A G C G A C 5’
3 5 外切酶活性
辨认错配的碱基对，将其水解－校对
5 3 外切酶活性
切除引物或突变的DNA片段
真核生物的DNA聚合酶
DNA - pol 后随链合成 DNA - pol DNA修复
35 ’’
dCTP
DNA-pol DNA-poDl NA-pDolNA-pol
5
’
dGTP
dTTP
dATP
dATP dGTP
dCTP dTTP
（二）复制的 半不连续性
5
3
解链方向 ’
3
3
5 ’
5
领头链 ( leading strand )
顺着解链方向生成的子链，其复制是连续 进行的，所得到一条连续片段的子链。
引发体（primosome）
引物酶与其他和复制有关的蛋白质形成的复合 物。
DNA连接酶 ( DNA ligase )
连接DNA链 3- OH末端和相邻DNA链5- P 末端，使二者生成磷酸酯键 ，从而把两段相 邻的DNA链连接成完整的链。
ATP
OH P
DNA连接酶在DNA修复、重组、剪接中也起 连接缺口的作用。
功能：
复制终止时，染色体线性DNA末端确有 可能缩短，但通过端粒酶的作用，可以补 偿这种由除去引物引起的末端缩短。
telomerase
端粒酶与药物
hTR和hTERT 核酶 逆转录酶抑制剂 3-叠氮胸苷（AZT）
四、其他复制方式

，三种聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助 下才能进行RNA的转录，其RNA聚合酶对转录
启动子的识别也比原核生物要复杂得多。原核 生物的RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA 。
原核与真核生物 翻译的特点
1、翻译的相同点 2、翻译的不同点
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1、转录的相同点
RNA合成方向都是从5’到3’，以DNA双链中 的反义链为模版，在RNA聚合酶催化下，以4 种三磷酸腺苷为原料，根据碱基互补配对原则 ，各核苷酸之间通过形成磷酸二酯键，不需要 引物的参与，合成的RNA带有与DNA编码链相 同的序列。转录的基本过程包括模版识别、转 录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。
2、DNA复制的不同点
1）真核生物DNA的合成只是在细胞周期 的S期进行，而原核生物则在整个细胞生长 过程中都可进行DNA合成 ； 2）真核生物每条染色质上有多处复制起始 点，而原核生物只有一个起始点；且真核 生物DNA复制的起始需要起始点复合物（ ORC）的参与，而原核生物是由多种蛋白 质有序地作用与复制起始点来引发DNA的 复制过程； 3）真核生物DNA的合成所需的RNA引物 及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核 生物要短。
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在转录水平上的基因表达调控
真核生物的蛋白质基因的转录除了启动子、RNA聚合酶II和基础转录因 子以外，还需要其它顺式作用元件和反式作用因子的参与。 参与基因表达调控的主要顺式作用元件有：增强子、沉默子、绝缘 子和各种反应元件；参与基因表达调控的反式作用因子也称为转录 因子，它们包括激活蛋白、辅激活蛋白、阻遏蛋白和辅阻遏蛋白。 激活蛋白与增强子结合激活基因的表达，而阻遏蛋白与沉默子结合 ，抑制基因的表达，某些转录因子既可以作为激活蛋白也可以作为 阻遏蛋白其作用，究竟是起何种作用取决于被调节的基因。辅激活 蛋白缺乏DNA结合位点，但它们能够通过蛋白质与蛋白质的相互作 用而行使功能，作用方式包括：招募其它转录因子和携带修饰酶（ 如激酶或乙酰基转移酶）到转录复合物而刺激激活蛋白的活性；辅 阻遏蛋白也缺乏DNA结合位点，但同样通过蛋白质与蛋白质的相互 作用而起作用，作用机理包括：掩盖激活蛋白的激活位点、作为负 别构效应物和携带去修饰酶去中和修饰酶（如磷酸酶或组蛋白去乙 酰基酶）的活性。
真核生物与原核生物在 调控机制上的主要差异
调控的原因：原核生物基因表达调节的目的是为了更有效 和更经济地对环境的变化做出反应，而多细胞真核生物基 因表达调节的主要目的是细胞分化，它需要在不同的生长 时期和不同的发育阶段具有不同的基因表达样式； 调控的层次：原核生物基因表达调控主要集中在转录水平 ，但真核生物基因表达的转录后水平调节与其在转录水平 上的调节各占“半壁江山”，而某些调控层次是真核生物特有 的，比如染色质水平、RNA后加工水平和mRNA运输等；
调控的手段：原核生物绝大多数的基因组织成操纵子，但真核 生物一般无操纵子结构。
在染色质水平上的基因调控
原核生物的DNA绝大多数处于完全暴露和可接近的状态，而真核生物 DNA大部分被遮挡并组织成染色质。因此，原核生物DNA转录的“默认 状态”是开放，其调控机制主要是通过阻遏蛋白进行的负调控，而真核生 物DNA转录的“默认状态”是关闭，其调控机制主要是通过激活蛋白进行 的正调控。 染色质的结构是一种动态可变的结构，其结构的变化能直接影响到基因 的表达。已有众多证据表明，一个基因在表达前后，其所在位置的染色 质结构会发生重塑或重建。由于染色质的组成单位是核小体，因此，染 色质结构的改变是从核小体的变化开始的，而核小体的变化是从组蛋白 的共价修饰和去修饰开始的。

目录
翻译过程从阅读框架的5´-AUG开始，按 mRNA 模 板 三 联 体 密 码 的 顺 序 延 长 肽 链 ， 直 至终止密码出现。
整个翻译过程可分为 ： 翻译的起始(initiation) 翻译的延长(elongation) 翻译的终止(termination )
目录
一、肽链合成起始
第十二章
蛋白质的生物合成 （翻译）
Protein Biosynthesis，Translation
目录
目录
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 。——这是基因表达的最终目的。
目录
第一节 蛋白质合成体系
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
目录
（一）进位
又称注册(registration)
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。
目录
延长因子EF-T催化 进位（原核生物）
二、肽链合成延长
指根据mRNA密码序列的指导，次序添加 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) – 转肽(peptide bond formation) – 移位(translocation)
目录
目录
目录
Tu TGsTP

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录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。 2）真核生物mRNA分子一般只编码一个基因，原核生物的一个mRNA分子通常含多个基因。
2、转录的不同点
1）真核生物的转录在细胞核内进行，原核生物 则在拟核区进行。
2）真核生物mRNA分子一般只编码一个基因， 原核生物的一个mRNA分子通常含多个基因。
真核中起始tRNA是 Met-tRNAMet，40s小亚基 首先与Met-tRNAMet 相结合，再与模板mRNA
③肽链的终止：原核含有三种释放因子RF1 ，RF2，RF3。真核只有eRF1和eRF3。
④蛋白质前体的加工，蛋白质的折叠，蛋 白质的合成抑制这三步过程过于复杂，因 具体物种而异
原核与真核生物 翻译的特点
1、翻译的相同点 2、翻译的不同点
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1、翻译的相同点
原料都是氨基酸，tRNA，都需要消耗能量，都 需要氨基酰—tRNA聚合酶，都是从5’到3’端 翻译，氨基酸翻译完成后都需要进行加工。
3）真核生物DNA的合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核生物要短。 原核生物的RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA。
引物的参与，合成的RNA带有与DNA编码链相 PPT模板下载：行业PPT模板：
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同的序列。转录的基本过程包括模版识别、转 真核生物中有α、β、γ、ε、δ五种聚合酶。
蛋白质翻译是一个循环进行的过称，每一个循 环包括大、小亚基之间及其与mRNA的结合， 翻译mRNA，然后各自分离。

第20页
生物 必修二 遗传与进化
解析 根据碱基互补配对原则，从题图中②的碱基组成可以 确定 β 链是转录模板；蓝藻属于原核生物，没有细胞核，A 项错 误。RNA 包括 mRNA(题图中②)、tRNA(题图中③)和 rRNA(核 糖体 RNA)，B 项错误。题图中②→③是翻译过程，在核糖体上 进行，CtRNA，D 项错误。
第15页
生物 必修二 遗传与进化
一个 mRNA 分子有 m 个碱基，其中 G＋C 有 n 个；由
该 mRNA 合成的蛋白质有两条肽链。则其模板 DNA 分子的 A＋
T 数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是( D )
A．m、m/3－1
B．m、m/3－2
C．2(m－n)、m/3－1
D．2(m－n)、m/3－2
生物 必修二 遗传与进化
重难点专项突破5 DNA的复制、 转录与翻译
第1页
生物 必修二 遗传与进化
1．DNA 复制、转录和翻译的比较(以真核生物为例)
(1)区别
项目 时间 场所 模板 原料
条件
DNA 复制
转录
翻译
有丝分裂前的间期和减 个体生长发育的整个过程
数分裂前的间期
主要在细胞核
主要在细胞核
核糖体
【解析】 由题图可知，物质 1 是翻译的模板，即 mRNA； 物质 2 为核糖体上合成的多肽链；结构 1 为核糖体。mRNA 上决 定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫作一个密码子，反密码子是位 于 tRNA 上相邻的三个碱基，A 项错误；翻译过程需要 mRNA 作为模板，tRNA 作为转运氨基酸的工具，rRNA 是核糖体的组 成成分，核糖体是翻译的场所，B 项正确；从题图可以看出，每 个核糖体都能独立完成一条多肽链的合成，C 项错误；从肽链的 长度可知，翻译的方向是从左向右，最后在 UAA(终止密码子) 处停止翻译，D 项错误。

和eRF 3.
eRF 1能够识别3个终止密码子
eRF 3 释放因子在多肽链释放后刺激 I类（eRF 1 ）释放因子从核糖体中解离出来。
谢谢！
eIF -4B
结合mRNA,促进mRNA扫描定位起始AUG
eIF -4E
eIF -4G eIF -5 eIF -6
eIF -4F复合物的成分，结合mRNA5’帽子
eIF -4F复合物的成分，结合eIF -4E和PAB 促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基 促进核糖体分离成大小亚基
40S
elF-2
二、肽链合成延长
真核生物延伸因子：eEF-1 、eEF-2 eEF-1（相对于原核的EF-Tu、 EF-Ts）
能够促进AA-tRNA进入A位点
eEF-2（相当于EF-G）
促进卸载tRNA的释放
真核细胞核糖体没有E位，转位时卸载的tRNA直 接从P位脱落。
三、肽链合成的终止
mRNA上终止密码子出现在A位 真核细胞的I类和II类释放因子各有一种： eRF1
② met Met Met-tRNAiMet-elF-2 -GTP 60S Met ①
eIF-2B、eIF-3、 eIF-6 elF-5
③ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ATP elF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PAB ADP+Pi
mRNA
④
各种elF释放 GDP+Pi
40S
60S Met 真核生物翻译起始 复合物形成过程
第4章
生物信息的传递(下)
--从mRNA到蛋白质
真核生物的翻译
（注意与原核生物的各个过程进行对比）
一、翻译的起始
1.起始氨基酸： Met-tRNAiMet 2. 起始复合物结合顺序：

裂殖
有丝分裂，无丝分裂
细胞组织
主要是单细胞生物体， 大多数是多细胞生物
不形成细胞组织
体并形成细胞组织
真核生物和原核生物的区别比较
2
细胞结构图表 :
真核生物和原核生物的区别比较
3
真核生物和原核生物的区别比较：特征 细胞膜核膜
染色体
DNA量 基因数 转录和翻译的 时空关系
核仁 线粒体 内质网
原核生物
真核生物
有（多功能性）
有
无（拟核）
有（2层膜）
由一个环形DNA分子构成，二个染色体以上，线性
DNA不与或很少与蛋白质 DNA与蛋白质结合形成
结合
染色体
少
多
几千
大于几万、十万
同时进行
核内转录，细胞质中翻 译
无
有
无
有
无
有
无
有
真核生物和原核生物的区别比较
1
核糖体 光合作用结构
核外DNA 细胞壁
细胞分裂
有
有
蓝藻有含叶绿素a的膜 植物叶绿体含有叶绿素 层结构，细菌具有菌色 a和b 素
细菌有裸露的质粒DNA 线粒体DNA和叶绿体 DNA
细菌由糖类和蛋白质结 植物细胞的细胞壁有纤 合而成的化合物-肽聚糖 维素和果胶质构成

2)转录起始和延伸(Initiation & Extension)
酶与启动基因的结合 原 DNA局部解螺旋(10-20bp) 核 全酶至转录起始位点，σ释放，转录开始,第一个磷酸二 生 脂键形成（原核） 物 核心酶覆盖双链DNA和RNA复合物，向前推进，边解螺
旋，边释放RNA链，已转录区重螺旋（原核）。
2）连接冈崎片段
在DNA连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎 片段连接起来，形成完整的DNA长链
原核生物和真核生物DNA复制区别
区别 DNA合成的时期
原核生物 整个细胞生长过程
复制起点数
单个
RNA引物长度 冈崎片段长度
10~16核苷酸 1000~2000核苷酸
前导链与后随链的合成 聚合酶Ⅲ同时控制
真核生物：过程相似，但由RNA聚合酶Ⅱ起始，且需转录因子， 如TBP, CTF等。
3)转录终止（Termination)
原 核 生 物
终止信号（终止子）：AA/UGA, UAG 依赖ρ因子的终止子:ρ附着在新生RNA链上，随全 酶至终止子
不依赖ρ因子的终止子:终止序列中富含G·C碱基对 ，其下游6-8个A(PolyA).RNA上的茎环(发夹)结构
mRNA不加工tRNA、rRNA需加工 mRNA、tRNA、rRNA均 加工
3、DNA序列翻译
翻译(Translation)：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，合成多肽的过程。
mRNA: 5’- AUG.GUG. UUU…-3’
密码子
氨基酸: 3’- Try – Val – Phe –.-5’
单肽链的大分子蛋白质，可被特异的蛋白酶水解为两个片段， 其中的大片段称为Klenow fragment，具有5'→3'聚合酶活性和 3'→5'外切酶的活性。

RNA 聚合酶
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
转录
产物
加工
45SrRNA
18SrRNA 28SrRNA
hnRNA tRNA 5SRNA
snRNA
mRNA
利福平
抑制原核生物的RNA聚合酶
鹅膏蕈碱
抑制真核生物的RNA聚合酶
利福平 主要用于治疗结核病、麻风病等
鹅膏蕈碱 鬼笔鹅膏
三、真核生物的转录产物为单顺
反子
与原核生物不同，真核生物一个转 录单位仅生成一个mRNA分子，经翻 译生成一条多肽链
（三）都形成3’, 5’-磷酸二酯键
二、复制与转录的不同点
模板
原料
酶
校读
复制 两条链 dNTP DNA聚合酶
有
转录 一条链
NTP RNA聚合酶
无
配对
产物
引物
复制
A=T GC
子代双
链DNA
需要
转录
A=U T=A
GC
mRNA tRNA rRNA
不需要
第一节 原核生物的转录
一、转录模板 二、RNA聚合酶 三、模板和酶的辨认结合
第 11 章
RNA的生物合成（转录）
DNA DNA DNA
RNA
蛋白质
中心法则
目录
前 言 复制与转录的异同 第1节 原核生物的转录
第2节 真核生物的转录特点
第3节 真核生物转录后加工
前言 复制与转录的异同
一、相同点 二、不同点
一、复制与转录的相同点
（一）服从碱基配对规则
（二）合成方向都是5’-3’
DNA-dependent RNA polymerase （二）合成方向都是5’-3’ （四）腺嘌呤脱氨成为次黄嘌呤 σ亚基从三元起始复合物上脱落后，核心酶的构象随之发生改变，并沿着模板链的3’→5’方向滑行，进入延长阶段 第1节 原核生物的转录 原核生物的RNA聚合酶仅1种，合成全部RNA 主要用于治疗结核病、麻风病等 真核生物rRNA转录后加工 α2 β β’ ω σ称为全酶

SD序列与核糖体小亚基中16S rRNA的3’ 端互补结合有利于30S起始复合物的形成。
SD 序列
A purine-rich Shine-Dalgarno sequence and a AUG codon marks the start site of polypeptide synthesis on bacterial mRNA molecules.
AMP ＋ E
氨基酰-tRNA表示方法：Ser-tRNASer
tRNA与酶结合的模型
tRNA
ATP 氨基酰-tRNA合成酶
氨基酰-tRNA合成酶的特点
氨基酰-tRNA合成酶具有高度特异性， 能够专一识别底物氨基酸和tRNA，保 证了翻译的准确无误。
催化氨基酰-tRNA脱酰基，具有校正活 化过程中可能发生的错误 。
第三步：核糖体大亚基结 合，起始复合物形成
30S复合物释放IF3后，与大亚基结合; IF2结合的GTP被水解，IF1、IF2均脱离。 50S大亚基与30S小亚基、模板mRNA以及
起始fMet-tRNAfMet构成起始复合体。
E
IF-1 IF-1
E
真核细胞的合成起始
起始氨基酸是Met，由特殊的tRNA携带 为Met-tRNAi
P位
A位
二肽酰-tRNA
(fMet成为N末端)
A位
A位成肽后，P位留下空载tRNA
③ 移位
无负荷的tRNA由E位点释放； 肽酰tRNA从A位移到P位； EF-G有转位酶活性，可结合并水解 1
分子GTP，促进核糖体向mRNA的3' 侧移动。
进 位
转肽 移 位
4. 肽链合成的终止
氨基酸进位，肽链形成和延伸，核糖体沿着mRNA的 5’——3’ 方向移位，循环往复，新合成的肽链由N端向 着C端不断延长，直至mRNA上出现终止密码，就没有 氨基酰-tRNA再进入A位点，肽链的合成终止。