第11章 核糖体09.ppt

1、第11章 核糖体,细胞生物学课件,核糖体 颗粒状，无被膜，直径25nm。主要成分是蛋白质与RNA。Pr占40%，分布在核糖体的表面；rRNA占60%，位于内部。二者靠非共价键结合在一起。真核细胞中，核糖体本身在核仁内合成。 核糖体是细胞中合成蛋白质的场所，由大小两个亚基组成。在细胞内，大小亚基常游离在细胞质基质中，只有当小亚基与mRNA结合后大亚基才与小亚基结合形成完整的核糖体。肽链合成终止后，大小亚基解离，又呈游离状态。,从两个不同角度观察的E.coli 核糖体的三维结构,Mg2+ 的浓度对于大小亚基的聚合和解离有很大的影响, 在组成上，叶绿体中的核糖体与原核生物核糖体相同，但线粒体中核糖体

2、的大小变化较大, 核糖体的化学组成 核糖体的大小两个亚基都是由核糖体RNAs(rRNAs)和核糖体蛋白(ribosomal proteins)组成的， 原核生物和真核生物细胞质核糖体的大小亚基在蛋白质和RNA的组成上都有较大的差别,典型的原核细胞和真核细胞质核糖体的化学组成,E.coli小亚基21种蛋白质的排列, 核糖体蛋白 通过电泳和层析等技术，已经鉴定了E.coli核糖体小亚基的21种蛋白质和大亚基的34种蛋白质。小亚基的蛋白分别命名为S1S21，大亚基的核糖体蛋白命名为L1L33。核糖体中的蛋白质除了一种具有四个拷贝外，其余都是一个拷贝。,核糖体rRNA Harry Holler测定了E

3、.coli 16S rRNA序列，一共有1542个核苷酸。 通过计算机分析，发现不同生物来源的16S rRNA的序列组成具有进化上的保守性。 推测16S rRNA结构有四个结构域， 每个结构域都有46%的碱基配对，形成螺旋的柄状结构(图)。每一个柄状结构都很短，不到8 bp，且并不都是完全配对的。 16S rRNA的电子显微照片的形态与30S核糖体亚基相似，因此认为30S核糖体亚基的形态主要是由16S rRNA决定的。 折叠主要是由序列中互补碱基配对引起的。,E.coli中16S rRNA分子折叠的二级结构,核糖体结构及功能位点,在该模型中确定了一些重要的功能区和RNA的结合位点,原核生物核糖

4、体中与RNA结合的位点,A位点(A site) ：氨酰基位点，是与新掺入的氨酰tRNA结合的位点, 又叫受位(entry site)，主要位于大亚基，是接受氨酰tRNA的部位。 P位点(P site)：即肽酰tRNA位点, 又叫供位(donor site), 或肽酰基位点, 主要位于大亚基, 是肽基tRNA移交肽链后肽酰tRNA所占据的位置, 即与延伸中的肽酰tRNA结合位点。 E 位点(exit site, E site)：E位点是脱氨酰tRNA离开A位点到完全从核糖体释放出来的一个中间停靠点,只是作暂时的停留。当E位点被占据之后,A位点同氨酰tRNA的亲和力降低,防止了氨酰tRNA的结合,

5、直到核糖体准备就绪,E位点腾空,才会接受下一个氨酰tRNA。 mRNA结合位点 ：真核生物的mRNA同核糖体的结合主要靠5端的帽子结构， 有时也通过IRES同核糖体结合。,RNA在蛋白质合成中的三种作用,在核糖体上合成多肽链，分为三个完全不同的过程: 链的起始、链的延伸、链的终止,多聚核糖体(polyribosomes) 在蛋白质合成过程中，同一条mRNA分子能够同多个核糖体结合，同时合成若干条蛋白质多肽链，结合在同一条mRNA上的核糖体就称为多聚核糖体(polysome 或polyribosomes，图。,电子显微镜观察的多聚核糖体 图中所示是蚕的丝心蛋白mRNA3端多聚核糖体，箭头所示是丝

6、心蛋白多肽。,核酶(ribozyme) 核酶一词用于描述具有催化活性的RNA， 即化学本质是核糖核酸(RNA)， 却具有酶的催化功能。 核酶的发现 内含子(intron) 内含子是基因内的间隔序列，它不出现在成熟的RNA分子中，也就是说在转录后要通过加工被切除。 外显子(exon) 最后出现在成熟RNA中的基因序列。 核酶的发现: 1981年，Thomas Cech和他的同事在研究四膜虫的26S rRNA前体加工去除基因内含子时获得一个惊奇的发现内含子的切除反应发生在仅含有核苷酸和纯化的26S rRNA前体而不含有任何蛋白质催化剂的溶液中，可能的解释只能是:内含子切除是由26S rRNA前体自

7、身催化的，而不是蛋白质。 核酶的证实: 为了证明这一发现，他们将编码26S rRNA前体DNA克隆到细菌中并在无细胞系统中转录成26S rRNA前体分子。结果发现这种人工制备的26S rRNA前体分子在没有任何蛋白质催化剂存在的情况下，切除了前体分子中的内含子。这种现象称为自我剪接(self-splicing)，这是人类第一次发现RNA具有催化化学反应的活性，具有这种催化活性的RNA称为核酶。Thomas Cech 因发现了核酶而获得1989年诺贝尔化学奖。,I型内含子的剪接与型内含子的剪接机制完全不同，I型需要游离的鸟苷或其磷酸化的衍生物的参与，剪接过程中，内含子先以线性形式被释放，然后再转变成一个片段和一个环状分子(图左)。而型内含子的切除要形成套索结构，以套索的形式释放内含子(图右)。,图中的pG可以是GTP、GDP或是GMP。,核糖体 基本类型与成分 结构（自学） 要点：1.研究方法 2.核糖体在进化上是高度保守的。 rP与rRNA的功能（自学） 要点：1.在核糖体中，rRNA是起主要作用的结构成分。2.如何用实验证明rP与rRNA的功