第四章 核糖体.ppt

1、第五章 核糖体 (ribosome),第一节 核糖体的理化性质 第二节 蛋白质的合成,本章要求,了解核糖核蛋白体的理化性质、种类、形态和大小及化学组成 初步掌握细胞内蛋白质合成的基本过程,第一节 核糖体的理化性质,一、核糖体的种类 二、形态结构和大小 三、核糖体的解聚和聚合 四、核糖体的化学组成 五、核糖体的重要活性部位,核糖核蛋白体（ribosome）,1955年Palade在腺细胞（电镜）发现Palade颗粒。 1958年Roberts命名。 核糖体普遍存在于原核细胞和真核细胞，是细胞内蛋白质合成的场所。,一. 核糖体（ribosome）的种类,原核细胞核糖体 70s 真核细胞细胞质核糖体

2、 80s 游离核糖体 附着核糖体 真核细胞细胞器核糖体 线粒体 5580s 叶绿体 70s,二. 形态结构和大小,不规则颗粒状，直径1530nm 结构 大亚基侧面为圆锥形，有中央突，柄和嵴。 小亚基侧面为圆弧形，可分为头部，基部和平台三部分。,mRNA,在大亚基中央还有一与其底面垂直的中央管，新生的多肽链经中央管通过ER膜进入ER腔中,三. 核糖体的解聚和聚合,Mg2+10mM时，两个单体聚合成二聚体。,40S,60S,80S,120S,多聚核糖体（polyribosome）,在蛋白质合成过程中，多个呈单体状态的核糖体由一条RNA链将它们串在一起，组成合成蛋白质的功能团。,mRNA,80S,4

3、0S,60S,多聚核糖体（polyribosome）,功能状态都为多聚核糖体，非功能状态为大、小亚基分开。,核糖体的存在形式,核糖体的存在形式,游离核糖体：主要合成可溶性蛋白质如代谢所需酶、组蛋白、肌球蛋白、及核糖体蛋白 附着核糖体：主要合成分泌蛋白质（如免疫球蛋白、蛋白类激素等）、膜嵌入蛋白、溶酶体蛋白等。,四. 核糖体的化学组成,五.核糖体的功能定位： A位：氨酰基位（aminoacyl site） P位：肽基位（peptidyl site） 肽基转移酶位又称为T因子 GTP酶位又称为G因子,核糖体的活性部位,氨基酸部位或受位，接受氨酰基tRNA,肽基部位或供位，肽基tRNA移交肽链后，t

4、RNA被释放的部位,肽基转移酶,GTP酶，催化tRNA从A位P位,第二节、蛋白质的合成,一、mRNA中的核苷酸顺序与遗传密码 二、蛋白质合成的氨基酸运载工具tRNA 三、蛋白质的生物合成过程,RNA分子的结构和功能,1）结构 基本以单链形式存在，呈“发卡”式结构 2）分类 信使RNA(messenger RNA) 转运RNA(transfer RNA) 核糖体RNA(ribosamal RNA),细胞内的蛋白质合成,蛋白质合成中mRNA、tRNA及核糖核蛋白体都起着重要的作用。 mRNA蛋白质合成模板 tRNA 选择和运输相应的氨基酸 核糖核蛋白体 装配机,一. mRNA中的核苷酸顺序与遗传密

5、码, 遗传密码的概念 遗传密码（genetic code） 在mRNA分子中，每三个相邻核苷酸组成的能代表机体全部遗传信息，决定所有氨基酸的一套三联体密码。 其中，每个三联体密码称作一个密码子（codon），共64种。,起始密码和终止密码,起始密码：AUG 终止密码：UAA UAG UGA, 遗传密码的特征, 密码子的阅读方向 53mRNA的合成或编码方向一致 例：5UUG3 亮氨酸 3UUG5 缬氨酸 （ 5GUU3 ）,2、兼并性和兼职性,兼并性两种或两种以上的密码子决定同一种氨基酸。 同义密码子决定同一种氨基酸的密码子互称为同义密码子。 64种密码子中，除三种终止密码子（UAA，UAG，

6、UGA）外，其余61种密码子编码20种氨基酸。 例：GCU，GCC，GCA，GCG丙氨酸,兼职性一种密码子兼具两种作用。 AUG 起始密码 编码甲硫氨酸 3、 通用性 所有生物的细胞使用统一的氨基酸编码方法。 4、不重叠，无标点,二、蛋白质合成的氨基酸运载工具tRNA,1.氨基酰-tRNA的合成 （1）AA的激活 AA + ATP +酶 酶-AA-AMP + PPi （2) 氨基酰tRNA复合物的形成 酶-AA-AMP + tRNA AA-tRNA + AMP + 酶 *酶：氨基酰-tRNA合成酶 AA:氨基酸,连接方式：tRNA3端CCA中的腺苷残基2或3羟基与氨基酸的羧基结合形成酯键。,2

7、.tRNA反密码子与mRNA密码子的识别,-C,-A,-C,氨基酸臂,mRNA,3,5,3,5,AA,AA,UUC,AAG,反密码环,（Glu）,摇摆学说,反密码子与密码子的配对不十分严格，特别是反密码子5端的第三位碱基 例：反密码子5端G G 或 密码子3端C U 再例：反密码子5端U U 或 密码子3端A G,校正tRNA,如果编码蛋白质的基因发生了点突变，tRNA 基因也发生突变以矫正上述基因的突变，并合成一条正常的多肽链，这种tRNA称为校正tRNA。 例：甘氨酸密码子GGG GGGG 携带甘氨酸tRNA基因也发生突变，以校正移码突变 反密码子CCC CCCC,参与蛋白质合成的生物分子

8、,mRNA tRNA 核糖体 蛋白质因子 酶 GTP 离子,核糖体、 mRNA 、tRNA、蛋白质因子和酶,参与蛋白质合成的生物大分子,蛋白质的生物合成过程（图） 肽链合成的开始（IF、GTP） 肽链的延长（EF、GTP） 1）进位 2）转肽（T因子） 3）移位脱落（G因子） 肽链合成的终止（RF）,三.蛋白质的生物合成过程,肽链合成起始,起始因子（initiation factor IF）和GTP 小亚基与mRNA 链的AUG结合 第一个氨基酰-tRNA结合，形成30s复合体 大亚基与小亚基结合，形成70s复合体,肽链的延长,进位：按mRNA所暴露的密码子决定相应的氨基酰-tRNA进入A位

9、转肽：在肽基转移酶和延长因子（elongation factor，EF）作用下P位氨基酸与A位氨基酸形成肽键，P位的tRNA空载 移位：由移位酶水解GTP提供动力，核糖体沿53 移动一个密码子，P位tRNA释放，A位肽基-tRNA移到P位，A位空出，接纳下一个氨基酰-tRNA。,肽链合成的终止,核糖体移至mRNA的UAA、UAG、UGA 氨基酰-tRNA不能识别，肽链合成终止 释放因子（release factor，RF）作用 多肽链释放 大、小亚基解离,蛋白质合成过程,蛋白质合成的主要蛋白质因子,起始因子IF（initiation factor） 延伸因子EF（elongation factor） 释放因子RF（release factor） G因子 T因子,蛋白质合成效率高,一个核糖体一秒钟可翻译40个密码子，形成一条40个氨基酸残基组成的多肽链,合成蛋白质种类,游离核糖体:可溶性蛋白 （酶、组蛋白、核糖体蛋白等） 附着核糖体:、膜嵌入蛋白