核糖体

核糖体的结构： 核糖体蛋白：位于外表面，具有高度同运行，进化保守 rRNA：位于内部，以16srRNA结构来说明。（P168）
三、核糖体蛋白质与rRNA的功能
核糖体上的位点： ⑴与mRNA的结合有关 ⑵与新掺入的氨酰tRNA的结合位点－－A位点 ⑶与延伸中的肽酰tRNA的结合位点－－P位点 ⑷肽酰转移后与即将释放的tRNA的结合位点－E位点 ⑸与肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶的结合 位点 ⑹肽酰转移酶的催化位点。
3
,
肽链的延长
丙
fMet fMet fMet
丝
CGG
UAC
CGG
EF-G 易位酶G因子 肽基转移酶 形成肽键 EF-T GTP 丙 fMet 丝 丙 A A GTP A P P A P P 位 位 位 位 位 位
丙
AGA
位
位
5
,
UAC C G G AGA CGG AU G G C C U C U G GA AC G
型的转录后基因调控方法，又称转录后基因沉默（ posttranscriptional gene
silencing PTGS）。 PTGS 早在1990年，Jorgensen等将带有紫色色素的基因通过转基因导入矮牵牛花 ( Petunia)中 ,以期牵牛花的颜色更加艳丽。结果花的颜色非但没有加深,而且呈 现出部分甚至全部的白色,这表明导入基因和植物中内源性基因的表达同时受抑。 由于这种由于外源基因的导入而造成的抑制作用最初被确认是发生在转录后水 平，所以被称为“转录后基因沉寂”（posttranscriptional gene silencing）或共 抑制（cosuppression）。
Nature News October 2, 2006
RNA干扰（ RNA interference， RNAi）是由双链RNA分子（dsRNA）在 mRNA水平关闭相应序列基因的表达或使其沉默的过程。dsRNA可以抑制不同 类型细胞的靶向基因的表达，用特异的抗体几乎检测不到靶向基因表达的蛋白 质。因此RNAi技术又被形象的称为基因敲低（knock－down）。RNAi是一种典
反密码子与mRNA中的互补密码子结合
RNA的特点： 1. 单链状，但许多区域可自身进行碱基配对，形成回折。 2. 碱基配对规则：A-U，G-C，不能配对区域形成突起。 3. RNA分子比DNA分子小得多，一般含几十至几千个核苷酸
核苷酸之间的连结 方式：3',5'-磷酸二 酯键
tRNA分子 功能：转运RNA，负责运送氨基酸
RNAi scoops medical Nobel

Two US geneticists who discovered one of the fundamental mechanisms by which gene expression is controlled have received a Nobel prize for their achievement. Andrew Fire and Craig Mello, who revealed the process of RNA interference (RNAi) in 1998, will share the US$1.4-million award.
2 GTP IF3
IF2
GDP+Pi
5
,
UAC AU G
A IF2 位3
fMet
GTP
GDP+Pi , 3
大 亚 基
IF3 2
5
IF2 -30S-mRNA-fMet-tRNAf
,
小 亚 基
UAC AU G
A 位
3
,
30S-mRNA-50S-fMet-tRNAf
⑶肽链的延伸 ①氨酰tRNA与延伸因子EF－Tu和GTP形成起始复合物相结合； ②延伸因子EF－Tu将氨酰tRNA安置到A位点。由mRNA上的密码子决定 氨酰tRNA的种类，到位后，结合在EF－Tu上的GTP水解，EF－Tu连同 结合在一起的GDP离开核糖体。 ③肽链的合成和移位 条件：肽酰转移酶催化，延伸因子EF－G，GTP水解 结果：肽酰tRNA从A位转移到P位，mRNA移动3个核苷酸的距离。 原P位点无负载的tRNA移到E位点后脱落，A位点空出。 肽链以同种方式不断延伸。 ⑷蛋白质合成的终止 如A位是UAA、UAG、UGA，氨酰tRNA通常不能结合到核糖体上，释放因子 RF－1、RF－2与A位点的终止密码结合，活化肽链转移酶，水解P位点的多 肽与tRNA之间的连键，多肽脱离核糖体，核糖体离解。
设想与推测：rRNA在蛋白质合成中具有重要作用。 目前的认识： 核糖体rRNA的主要功能： ⑴具有肽酰转移酶的活性； ⑵为tRNA提供结合位点； ⑶为多种蛋白质合成因子提供位点； ⑷在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结合以及 在肽链的延伸中与mRNA结合。 核糖体中r蛋白的功能： ①对rRNA折叠成有功能的三维结构十分重要； ②在蛋白质合成中，核糖体的空间构象发生一系列的变化， 某些r蛋白可能对核糖体的构象起“微调”作用。 ③在核糖体的结合位点上甚至可能在催化作用中，r蛋白与 rRNA共同执行功能。
第二节 多聚核糖体与蛋白质合成
核糖体发挥功能的条件？ 一、多聚核糖体 核糖体是细胞内合成蛋白质的机器，但核糖体不是 单个独立地执行功能，而是由多个甚至几十个核糖 体串连在一条mRNA分子上高效地进行多肽的合成。 本质：多个核糖体与mRNA组成的复合物。 核糖体的数量决定于mRNA的长度。 意义：1。大大提高多肽合成速度。 2。核糖体处于一个动态的残基，是分子量最小的RNA，占RNA总量的16%，现已发 现有100多种。tRNA的主要生物学功能是转运活化了的氨基酸，参与蛋白质的生物合 成。 各种tRNA的一级结构互不相同，但它们的二级结构都呈三叶草形。这种三叶草形结构 的主要特征是，含有四个螺旋区、三个环和一个附加叉。四个螺旋区构成四个臂，其 中含有3′末端的螺旋区称为氨基酸臂，因为此臂的3′-末端都是C-C-A-OH序列，可与氨 基酸连接。三个环分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示。环Ⅰ含有5，6二氢尿嘧啶，称为二氢尿嘧 啶环（DHU环）。环Ⅱ顶端含有由三个碱基组成的反密码子，称为反密码环；反密码 子可识别mRNA分子上的密码子，在蛋白质生物合成中起重要的翻译作用。环Ⅲ含有 胸苷（T）、假尿苷（ψ）、胞苷（C），称为TψC环；此环可能与结合核糖体有关。 tRNA在二级结构的基础上进一步折叠成为倒“L”字母形的三级结构（图3-2-6）。
核糖体上最主要的活性部位是肽酰转移酶的催化位点 肽酰转移酶：在蛋白质合成期间负责转移肽酰基和催化 肽键形成的酶. 在核糖体结构中，哪种组分可以具有这一功能？ R蛋白 or rRNA？ 先看看r蛋白： 疑问: ⑴很难确定哪一种r蛋白具有催化功能。 ⑵多数抗蛋白合成抑制剂的突变株，往往是不是r蛋白的 基因突变引起。 ⑶rRNA的结构比r蛋白的结构在进化中具有更高保守性。
fMet fMet
3
肽基转移酶 形成肽键
,
丙
UAC
P 位
,
A 位
UAC C G G AU G G C C U C U G GA AC G
AC U UAG
3.移位(由A位转移至P位）
5
3
EF-G 易位酶G因子 GTP GDP+Pi
AC U UAG
,
fMet
丙
P 位
P 位
A 位
A 位
5
,
CGG AU G G C C U C U G GA AC G
GDP+Pi
AC U UAG
3
,
释放因子 肽链合成的终止与释放
RF
苏
30S 5
,
AU G G C C U C U G GA AC G
UGA
P 位
RF
A 位
50S
,
UGA AC U UAG
3
三、RNA在生命起源中的地位
补充： 遗传密码 三联体密码（密码子）：mRNA分子中每三个相邻的碱基决定 了合成的多肽链中的一种氨基酸。 反密码子:tRNA分子的反密码子环上的三联体核苷酸残基序列。在翻译期间，
肽链合成的起始
小 亚 基
fMet
fMet
IF3
AU G
5
,
3
,
5
,
小 亚 基
AU G
IF3
3
,
UAC
IF2 5
,
小 亚 基
UAC AU G
IF2
3
,
IF3 -mRNA-30S 三元复合物
IF3
大 亚 基
IF2 -30S-mRNA-fMet-tRNAf
GTP
大 亚 基 小 亚 基
fMet fMet 大 亚 U A基 C 小 亚 基
对于RNA功能的认识： ⑴信息功能：mRNA ⑵基因载体：RNA病毒（逆转录病毒）如艾滋病病毒和流感病毒 ⑶核酶：催化RNA和DNA水解、连接、mRNA的剪接等。 推测：在进化早期，遗传物质的载体是RNA。 理由： 1。DNA代替了RNA的遗传信息功能 DNA双链比RNA单链稳定； DNA链中胸腺嘧啶代替了RNA链中的尿嘧啶，使之易于修复。 2。蛋白质取代了绝大部分RNA酶的功能 蛋白质化学结构的多样性与构象的多变性； 与RNA相比，蛋白质能更为有效地催化多种生化反应，并提供更为 复杂的细胞结构成分，逐渐演化成今天的细胞。 进展：
fMet
肽链的延长 1.氨酰基-tRNA 进入A位
丙
P 位 5
,
A 位
AC U UAG
UAC AU G G C C U C U G GA AC G
fMet
3
EF-T GTP
AC U UAG
,
丙
P 位
CGG
A 位
2.肽键的形成