细胞生物学专业知识讲座

第一节

核糖体类型与结构附着核糖体/游离核糖体70S核糖体/80S核糖体大亚基/小亚基细胞生物学专业知识讲座第1页1.1核糖体基本类型与成份基本成份r蛋白质：40%，核糖体表面rRNA：60%，核糖体内部核糖体大小亚单位在细胞内经常游离于细胞质基质中，只有当小亚单位与mRNA结合后，大小亚单位才与小亚单位结合形成完整核糖体。由大亚基和小亚基按照1：1百分比结合而成。细胞生物学专业知识讲座第2页细胞生物学专业知识讲座第3页1.1.170S核糖体分布原核细胞核糖体为70S核糖体线粒体和叶绿体中核糖体也近似于70S。50S大亚基23SrRNA、5SrRNA31种蛋白质；30S小亚基16SrRNA21种蛋白质；

细胞生物学专业知识讲座第4页细胞生物学专业知识讲座第5页1.1.280S核糖体分布：真核细胞核糖体为80S核糖体。60S大亚基28SrRNA、5SrRNA、5.8SrRNA49种蛋白质；40S小亚基18SrRNA33种蛋白质；体外试验当Mg2＋浓度降低时，80S核糖体解离为大、小亚基；当Mg2＋浓度增高时，则经常形成120S二聚体。

细胞生物学专业知识讲座第6页原核生物与真核生物核糖体成份比较

细胞生物学专业知识讲座第7页1.1.3游离核糖体和附着核糖体在真核细胞中很多核糖体附着在内质网膜表面，称为附着核糖体糙面内质网；核外膜表面；原核细胞质膜内侧。一些核糖体不附着在膜上，呈游离状态，分布在细胞质基质内，称游离核糖体。附着核糖体与游离核糖体所合成蛋白质种类不一样，但核糖体结构与化学组成是完全相同。

细胞生物学专业知识讲座第8页1.2核糖体结构

是同一生物中不一样种类r蛋白一级结构均不相同，在免疫学上几乎没有同源性。不一样生物同一个类r蛋白之间含有很高同源性，并在进化上非常保守。核糖体重装配不需要其它大分子参加，是一个自我装配过程。装配过程表现出先后次序性。细胞生物学专业知识讲座第9页1.2.1核糖体结构与功效分析

离子交换树脂可分离纯化各种r蛋白；

纯化r蛋白与纯化rRNA进行核糖体重组装，显示核糖体中r蛋白与rRNA结构关系

双向电泳技术可显示出E.coli核糖体在装配各阶段中，与rRNA结合蛋白质类型

双功效交联剂和双向电泳分离可用于研究r蛋白在结构上相互关系

电镜负染色与免疫标识技术结合，研究r蛋白在核糖体亚单位上定位。细胞生物学专业知识讲座第10页对rRNA，尤其是对16SrRNA结构研究16SrRNA二级结构含有更高保守性：臂环结构(stem-loopstructure)rRNA臂环结构三级结构模型

70S核糖体小亚单位中rRNA与全部r蛋白关系空间模型16SrRNA一级结构是非常保守细胞生物学专业知识讲座第11页1.2.2蛋白质合成过程中很多重

要步骤与50S核糖体大亚单位相关依赖延伸因子Tu（EF－Tu）氨酰tRNA结合；延伸因子G（EF－G）介导转位作用；依赖于起始因子2fMet－tRNA结合；依赖于释放因子蛋白合成终止作用；应急因子与核糖体结合产生ppGpp（p）阻断蛋白合成等。上述过程中多数因子为G蛋白，含有GTPase活性，故将核糖体上与之相关位点称为GTPase相关位点。细胞生物学专业知识讲座第12页1.3核糖体蛋白质与rRNA功效核糖体上含有一系列与蛋白质合成相关结合位点与催化位点与mRNA结合位点；氨酰基位点（A位）——与新掺入氨酰tRNA结合位点肽酰基位点（P位）——与延伸中肽酰tRNA结合位点E位点——肽酰转移后与即将释放tRNA结合位点与肽酰tRNA从A位点转移到P位点相关转移酶（即延伸因子EF－G）结合位点；肽酰转移酶催化位点。与tRNA结合P位点、A位点或E位点各自都包括一套rRNA上不一样区域。细胞生物学专业知识讲座第13页细胞生物学专业知识讲座第14页E.coli核糖体小亚单位中rRNA与r蛋白相互关系示意图线条表示相互作用及作用力强（粗线）与弱（细线）（引自Albertsetal，1989）细胞生物学专业知识讲座第15页在核糖体中rRNA是起主要作用结组成份含有肽酰转移酶活性；为tRNA提供结合位点（A位点、P位点、E位点）；为各种蛋白质合成因子提供结合位点；在蛋白质合成起始时参加同mRNA选择性地结合以及在肽链延伸中与mRNA结合。核糖体大小亚单位结合、校正阅读、无意义链或框架漂移校正、以及抗生素作用等。细胞生物学专业知识讲座第16页

E.coli（a）核糖体小亚单位中部分r蛋白与rRNA结合位点（b）核糖体小亚单位中部分r蛋白在小亚单位上部位

（引自Albertetal.，1989，图a;Lewin,1997,图b）

细胞生物学专业知识讲座第17页

核糖体小亚单位rRNA二级结构(a)E.coli16SrRNA；（红色为高度保守区）(b)酵母菌18SrRNA，它们都含有类似40个臂环结构(图中1～40)，其长度和位置往往非常保守；P、E分别代表仅在原核或真核细胞中存在rRNA二级结构。(Darnelletal.，1990)细胞生物学专业知识讲座第18页L11-rRNA复合物三维结构(引自Porseet.al.,1999)细胞生物学专业知识讲座第19页r蛋白在翻译过程中也起着主要作用；对rRNA折叠成有功效三维结构是十分主要；在蛋白质合成中，核糖体空间构象发生一系列改变，一些r蛋白可能对核糖体构象起“微调”作用；在核糖体结合位点上甚至可能在催化作用中，r蛋白与rRNA共同行使功效。细胞生物学专业知识讲座第20页

第二节

多聚核糖体与蛋白质合成细胞生物学专业知识讲座第21页2.1多聚核糖体由mRNA分子将许多核糖体串联而成结构每种多聚核糖体数目取决于mRNA长度细胞生物学专业知识讲座第22页不论是附着核糖体还是游离核糖体，都经常以多聚核糖体形式存在多聚核糖体意义大大提升多肽合成速度，尤其是对于相对分子质量较大多肽。以多聚核糖体形式进行多肽合成，对mRNA利用及对其数量调控更为经济和有效。细胞生物学专业知识讲座第23页2.2蛋白质合成

起始阶段延伸阶段释放阶段细胞生物学专业知识讲座第24页2.2.1起始阶段70S起始复合物小亚基对mRNA识别16SrRNA与mRNA上起始密码AUG上游6个核苷酸结合序列配对并结合；30S起始复合物甲酰甲硫氨酸tRNA反密码子识别mRNA上AUG并配对结合；70S起始复合物

50S大亚单位与30S起始复合物中小亚单位结合，GTP水解、IF1、IF2、IF3释放，甲酰甲硫氨酸tRNA占据P位，确定阅读框架。细胞生物学专业知识讲座第25页进位：氨酰tRNA与延伸因子EF－Tu和GTP形成复合物；氨酰tRNA进入A位点；肽键生成：肽酰转移酶催化；移位：延伸因子EF－G（移位酶），结合在EF－G上GTP水解。肽酰tRNA从A位转移到P位，mRNA移动3个核苷酸距离。原P位点无负载tRNA移到E位点后脱落，A位点空出。

2.2.2延伸阶段细胞生物学专业知识讲座第26页2.2.3蛋白质合成终止释放如A位是UAA、UAG、UGA，氨基酰tRNA通常不能结合到核糖体上A位点终止密码与释放因子结合释放因子RF－1可识别UAA或UAG释放因子RF－2可识别UAA或UGA释放因子活化肽链转移酶，水解P位点多肽与tRNA之间连键，多肽脱离核糖体核糖体随即解离为大小亚单位。

细胞生物学专业知识讲座第27页2.3RNA在生命起源中地位在蛋白质合成过程中，rRNA表现出肽酰转移酶活性；生命是自我复制体系，原始生命体中大分子，应兼具遗传信息载体功效和酶催化功效；在DNA、RNA和蛋白质三种大分子中，只有RNA分子既含有遗传信息载体功