王金发细胞生物学课件 第6章AVIP

CHAPTER6

RibosomeandRibozyme1OUTLINE6.1Ribosomestructure6.2RibosomeBiogenesis6.3RibosomeFunction6.4RibozymeandAntisenseRNA2核糖体的形态结构?36.1Ribosomestructure

◆核糖体(ribosome)是细胞内一种核糖核蛋白颗粒(ribonucleoprotein

partical),是细胞内合成蛋白质的细胞器。◆核糖体的主要成分是核糖体RNA(rRNA),占60%,蛋白质(r蛋白质),占40%。46.1.1核糖体的类型细胞有两种主要类型的核糖体:◆原核细胞的核糖体:沉降系数为70S，分子量为2.5x106,由50S和30S两个亚基组成。◆真核细胞的核糖体:沉降系数是80S，分子量为2.5x106,由60S和40S两个亚基组成。5核糖体的大小亚基6Mg2+

浓度对大小亚基的聚合和解离的影响:◆70S核糖体在Mg2+的浓度小于1mm/L的溶液中易解离;◆当Mg2+

浓度大于10mm/L,两个核糖体通常形成100S的二聚体。

7镁离子浓度对核糖体的影响8各种来源的核糖体亚基组成

来源完整核糖体核糖体亚基核糖体RNAs

细胞质80S60S(大亚基)28S(真核生物)40S(小亚基)18S，5.8S,5S

细胞质70S50S(大亚基)23S(原核生物)30S(小亚基)16S，5S

线粒体55-60S45S(大亚基)16S(哺乳动物)35S(小亚基)12S

线粒体75S53S(大亚基)21S (酵母)35S(小亚基)14S线粒体78S60S(大亚基)26S(高等植物)45S(小亚基)18S，5S

叶绿体70S50S(大亚基)23S30S(小亚基)16S，5S 9核糖体的化学组成106.2核糖体的生物发生

(Biogenesis)◆在细胞内,核糖体是自我装配的。◆真核细胞和原核细胞的核糖体合成和装配过程各不相同。

◆核糖体的生物发生包括蛋白质和rRNA的合成、核糖体亚基的组装。

?11

6.2.1核糖体基因rRNA基因的扩增◆在染色体上增加rRNA基因的拷贝数:●细菌的E.coli的基因组中有七套rRNA基因;●典型的真核生物细胞含有几百到几千个18S、5.8S和28SrRNA基因的拷贝;●5SrRNA基因的拷贝数多达50000个。12◆TheselectiveamplificationofrDNA

●概念:●Amphibianoocytes

rRNAgeneamplification

基因扩增是通过形成几千个核进行的，每个核里含有几百拷贝的编码18S、5.8S和28S的rRNA基因，最后卵母细胞中的这些rRNA基因的拷贝数几乎达到50万个。13

●卵母细胞中rRNA基因扩增机制

滚环复制(rollingcirclereplication)

卵母细胞中rRNA基因扩增的机制，有人认为归因于从染色体上分离出来的环状DNA分子，这种环状DNA中含有rRNA基因。由于环状DNA能够通过滚环复制的方式进行复制，因而能够产生大量的rRNA基因。14rRNA基因扩增1518S、5.8S和28SrRNA基因的转录和加工◆组织:●18S、5.8S和28SrRNA基因为一组串联在一起,●5S的rRNA基因则位于另一条染色体上。◆人的rRNA基因●每组rRNA基因有200个拷贝串联在一起。每一拷贝为一rDNA转录单位。●人的13、14、15、21、22等5条染色体上均有rRNA基因。在间期核中,所有这5条染色体rRNA基因附着的区域,集合在一起,形成一个核仁。16◆转录●45Sprimarytranscript;●不同种的生物，pre-rRNA的长度范围在34S～45S之间;●在转录单位中除了三个rRNA基因外，还包括一些间隔区；●RNApolymeraseIisspecificallydevotedtotranscriptionofthethreelargestspeciesofrRNAs;17不同种生物的前体rRNA

生物pre-rRNA的沉降系数

果蝇34S

裂殖酵母37S

烟草38S

蛙40S

鸡45S

鼠45S

人45S 18rRNA的前体转录物19前体rRNA的加工与修饰：◆将45S的前体rRNA加工成成熟的18S、5.8S和28SrRNA；◆甲基化修饰：甲基化的主要部位在核糖第二位羟基上。2045SrRNA前体的加工21rRNA的

甲

基

化22◆在前体rRNA加工过程中，rRNA的甲基化可能起指导作用：●实验证明在前体rRNA被甲基化的部位在加工过程中并未被切除，而是一直保持到成熟的rRNA中;●另外还发现如果人为地阻断前体rRNA的甲基化，前体rRNA的加工也被阻断;●推测前体rRNA的甲基化对rRNA的加工具有指导作用。23SynthesisandProcessingofthe5SrRNA

◆Ineukaryotes,the5SrRNAmoleculesareencodedbyalargenumberofidenticalgenesthatareseparatefromtheotherrRNAgenesandarelocatedoutsidethenudeolus.

◆The5SrRNAgenesaretranscribedbyRNApolymeraseIII.The5’endoftheprimarytranscriptisidenticalwiththatofthemature5SrRNA,butthe3’endusuallycontainsextranucleotidesthatareremovedduringprocessing.

245SrRNA基因25◆RNApolymeraseIIIisunusualamongthethreepolymerasesinthatitbindstoapromotersitelocatedwithinthetranscribedportionofthegeneratherthanasiteupstreamfromthegene's5'flank.

内部启动子的实验证明:?26确定内部启动子的实验27原核生物rRNA基因◆原核与真核生物的rRNA基因在组织结构上的差异:●重复频率：如E.coli，只重复了7次；●细菌的5SrRNA与16SrRNA、23SrRNA基因组成一个转录单位，在染色体上的排列顺序是∶16S-23S-5S。28◆核酸酶RNaseⅢ将16S-23S-5SrRNA前体切割成单体;◆细菌中的rRNA转录单位除了三种rRNA外，同时有几种tRNA分子。29原核生物rRNA前体的加工306.2.2核糖体的装配原核生物核糖体的装配◆小亚基的rRNA和蛋白质的装配关系:

组成核糖体的蛋白质和rRNA在大小亚基中均有一定的空间排布。31核糖体RNA的位置关系32

核糖体在组装过程中,某些蛋白质必须首先结合到rRNA上,其他蛋白才能组长上去即表现出先后层次。根据同rRNA结合的顺序,将核糖体蛋白分为两种:33◆初级结合蛋白(primarybindingprotein)

这些蛋白质直接同rRNA结合,其中同16SrRNA结合的初级蛋白有14种,它们是