11-核糖体 细胞生物学.ppt

第二节核糖体 ribosome Protein synthesizingmachines 一 核糖体的化学组成二 核糖体的形态结构三 核糖体的类型四 核糖体的形成与组装五 核糖体的功能六 核糖体与医学 内容 一 核糖体的化学组成 化学组成 S Svedbergunits sedimentationrate ameasureofthesedimentationrateofsuspendedparticlescentrifugedunderstandardconditions relatedtotheirrespectivesizes 核糖体由蛋白质和rRNA组成 二 核糖体的形态结构 小亚基 大亚基 不规则颗粒 直径 25nm 50S核糖体大亚基 50S核糖体亚基是70S核糖体中较大的亚基 由多种核糖体蛋白质 蓝色 及两种rRNA 桔黄色 结合形成 在大亚基中央包含 中央管 为新生多肽链释放的通道 50S核糖体亚基中的蛋白质大部分都位于该亚基的表面而离活性位点较远 mRNA结合在大亚基中央的沟内 形态结构 30S核糖体小亚基 由多种核糖体蛋白质 蓝色 及一种rRNA 桔黄色 结合形成 30S小亚基结构灵活 使核糖体移位 从一个密码子转移到另一个密码子上 从mRNA上识别翻译信息 三联密码 保证tRNA和mRNA的准确识别 因此掌握了蛋白质翻译过程的信息 形态结构 核糖体上有五个重要的功能活性部位 A位点氨酰基 tRNA结合位点 P位点肽酰基 tRNA结合位点 T因子肽酰基转移酶位点 G因子GTPase位点 E位点空载tRNA离开核糖体前暂时停留的位点 形态结构 三 核糖体的类型 1 附着核糖体 合成外输性蛋白 如分泌蛋白 以及膜蛋白 溶酶体酶及驻留蛋白等 2 游离核糖体 合成细胞本身所需要的蛋白质 如特定的酶或结构蛋白等 Nucleolarorganizingregion NOR 四 核糖体的形成与自我组装 形成与自我组装 形成与自我组装 五 核糖体的功能 合成蛋白质 1 mRNA 携带遗传信息 在蛋白质合成时充当模板的RNA 信使RNA从脱氧核糖核酸 DNA 转录合成的带有遗传信息的一类单链核糖核酸 RNA 它在核糖体上作为蛋白质合成的模板 决定肽链的氨基酸排列顺序 3nucleotides 1aminoacidofaprotein 蛋白合成所需RNA 核糖体的功能 2 tRNA 转运RNA transferribonucleicacid tRNA 是具有携带并转运氨基酸功能的一类小分子核糖核酸 一种tRNA只能携带一种氨基酸 如丙氨酸tRNA只携带丙氨酸 但一种氨基酸可被不止一种tRNA携带 3 rRNA 核糖体的功能 肽链合成的起始 Initiation mRNA在起始因子和Mg的作用下 小亚基与mRNA的起始部位结合 甲硫氨酰 UAC tRNA的反密码子与mRNA上的起始密码AUG互补结合 形成起始复合物 引发大亚基结合 蛋白质合成过程 核糖体的功能 结合 氨基酰tRNA和mRNA上密码子识别 结合于核糖体的A位 肽链延长 Elongation 移位 核糖体沿mRNA链5 3 移动一个密码子的距离 使A位上的肽酰基tRNA转移到P位 A位空出 新的氨基酰tRNA结合到A位 转肽 移位 往复循环使肽链延伸 转肽 P位和A位的两个氨基酰tRNA所携带的氨基酸之间形成肽键 同时结合于P位上的tRNA脱落 P位空出 核糖体的功能 核糖体的功能 当核糖体移动到mRNA链上的终止密码 UGA UAA或UGA 时 无对应的氨基酸运入核糖体 肽链合成停止 释放因子使多肽链与tRNA之间水解 多肽链顺着大亚基中央管释放 离开核糖体 大 小亚基解离 mRNA从核糖体小亚基上脱落 核糖体大 小亚基可再与mRNA起始密码处结合 也可游离于胞质中或被降解 mRNA可被降解 肽链合成的终止 Termination 核糖体的功能 以多聚核糖体 polyribosome 的形式存在 核糖体的功能 1 电镜下 多聚核糖体的解聚和粗面内质网的脱粒都可看作是蛋白质合成降低或停止的一个形态指标 多聚核糖体的解聚 是指多聚核糖体分散为单体 失去正常规律 排列孤立地分散在胞质中或附在粗面内质网膜上 六 核糖体与医学 在急性药物中毒性 四氯化碳 肝炎和病毒性肝炎后 以及肝硬化病人的肝细胞中 经常可见到大量多聚核糖体解聚呈离散单体状 固着多聚核糖体脱落 分布稀疏 导致分泌蛋白合成下降 所以病人血浆白蛋白含量下降 2 药物直接抑制细菌蛋白质合成的不同阶段 有些抗生素 如链霉素 氯霉素 红霉素等对原核与真核生物的敏感性不同 能直接抑制细菌核糖体上蛋白质的合成作用 四环素类抗生素 四环素类抗生素能进入70S核糖体封闭A位点 使氨基酰 tRNA上的反密码子不再能在该位点内与mRNA结合 令肽链延伸受阻 这类抗生素包括四环素 氯四环素 氧四环素及吡甲四环素等 核糖体与医学 酰胺醇类抗生素 酰胺醇类抗生素能选择性与原核细胞内70S核糖体的50S核糖体亚基或真核细胞线粒体核糖体核糖体亚基结合 抑制其中肽酰转移酶的活性 从而阻断肽键的形成 但这类抗生素不会抑制真核细胞线粒体外的蛋白质合成 这类抗生素包括氯霉素 叠氮氯霉素 甲砜霉素及氟甲砜霉素等 大环内酯类抗生素 大环内酯类抗生素也能与50S亚基结合 但它抑制的是翻译中的移位过程 这类抗生素包括红霉素 麦迪霉素 螺旋霉素及梭链孢酸 核糖体与医学 Tosummarize Ribosome proteinsynthesizerconsistingoftwosubunits 50Sand30S prokaryocyte 50Sand30SmadeprimarilyofRNAandprotein 50Shasratherrigidstructure while30Shasfairlyflexibleone EachribosomehasfiveactivesitesforassociationwithtransferRNA tRNA RibosometranslatesnucleotidetripletsonmRNAintoproteins RNAsarerequiredfortheprocess mRNA tRNA rRNA Synthesisofapolypeptidechainisdividedintothreedistinctactivities initiation elongation andterminationofthechain Polyribosome proteinscotranslationalorposttranslational Notallaboutthemhasbeendiscoveredyet butsignificantprogresshasbeenmadeinthatrespect 氨基酸的活化和转运 核糖体的功能 肽链合成起始 肽链延长 核糖体的功能 核糖体的功能 肽链合成终止 核糖体的功能 密码子及其特性 无标点 不重叠简并 degeneracy 通用性兼职性 起始密码子 AUG 终止密码子 UAA ochre赭石密码子 UAG amber琥珀密码子 UGA opal蛋白石密码子 研究历史 GeorgePalade Romaniancellbiologist 1958年 RichardB Roberts 将此微粒命名为 核糖体 1936年 AlbertClaude用暗视野显微镜观察细胞的匀浆物时发现的 当时称为微体 Microsomes 1955年 GeorgePalade在电子显微镜下观察到细胞质中这种颗粒的存在 尤其在进行蛋白质合成的细胞中特别多 次年证明微粒体富含核糖核酸 RNA 1974NobelPrizeformedicine LaskerAward theGairdnerSpecialAward theHurwitzPrize Prof GeorgePalade1912 11 2008 10 电镜下的核糖体 1953年Ribinson和Broun用电镜观察植物细胞时发现胞质中存在一种颗粒物质 1955年Palade在动物细胞中也看到同样的颗粒 进一步研究了这些颗粒的化学成份和结构 1958年Roberts根据化学成份命名为核糖核蛋白体 简称核糖体Ribosome 2009Nobelprizeforstudiesofthestructureandfunctionoftheribosome AdaE YonathWeizmannInstituteofScience Rehovot Israel VenkatramanRamakrishnanMRCLaboratoryofMolecularBiology Cambridge UnitedKingdom ThomasA SteitzYaleUniversity HowardHughesMedicalInstitute STRUCTURE Thefundamentalroleoflifescience X射线晶体学技术测定核糖体的高分辨率分子结构并研究其结构 功能 核糖体原子分辨率的晶体结构