蛋白质合成细胞器-核糖体共46页文档

核糖体

RNA（1900个核苷酸）和33个蛋白质。60S大亚基由5S RNA（120个核苷酸）、28S RNA（4700个核苷酸）、
5.8S RNA（160个核苷酸）和46个核糖体蛋白组成
。
真核生物中，定位于线粒体中的核糖体称为线粒体核糖体（mitoribosomes），定位于质体的核糖体称为质体核糖体（plastoribosomes），如定位于叶绿体中的叶绿体核糖体（chloroplastic ribosomes）。它们也是由大小亚基与蛋白质结合的一个70S核糖体，与细菌类似。二者中，叶绿体核糖体比线粒体核糖体更接近细菌。线粒体中的许多核糖体RNA被缩短，而其5S rRNA被动物和真菌中的其它结构所取代。
生物合成
细菌细胞通过多个核糖体基因操纵子的转录在细胞质中合成核糖体。在真核生物中，该合成过程发生在细胞质和核仁中，组装过程涉及四种rRNA合成、加工和组装中协调作用的超过200种的蛋白质。
的起源
核糖体可能最初起源于RNA，看起来像一个自我复制的复合体，只是有在氨基酸出现后才进化具有合成蛋白质的能力。将核糖体从古老的自我复制机器演变为其当前形式的翻译机器的驱动力可能是将蛋白质结合到核糖体的自我复制机制中的选择压力，这种转变增加了其自我复制的能力。
药物化学家利用细菌和真核核糖体的差异来制造抗生素如氨基糖苷类抗生素、四环素类抗生素等蛋白质合成抑制剂类抗生素，特异性地破坏细菌感染。由于它们的结构不同，细菌70S核糖体易受这些抗生素的影响，而真核80S核糖体则不然。尽管线粒体具有与细菌相似的核糖体，但线粒体也不受这些抗生素的影响，因为它们被双膜包围，不容易将这些抗生素带入细胞器。叶绿体也是如此。
分类
1
细菌
2
真核生物

第八章核糖体.ppt

细菌核糖体RNA的二级结构细菌核糖体RNA的二级结构 RNA
四、核糖体50S大亚基结构特点 (P.307) 核糖体50S大亚基结构特点 50S 1.具有催化肽键形成的位点。 1.具有催化肽键形成的位点。具有催化肽键形成的位点 2.具有GTPase相关位点(P.308), 包括两部分： 2.具有GTPase相关位点(P.308), 包括两部分：具有GTPase相关位点 ①核糖体蛋白L11-rRNA 区域核糖体蛋白L11L11 ②核糖体毒作用的颈-环区核糖体毒作用的颈-
核糖体蛋白质与rRNA rRNA的功能 9.1.3 核糖体蛋白质与rRNA的功能一、核糖体上具有与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点 1.与mRNA的结合位点 1.与mRNA的结合位点真核生物的mRNA同核糖体的结合主要靠5‘端真核生物的mRNA同核糖体的结合主要靠5 端 mRNA同核糖体的结合主要靠的帽子结构。原核生物mRNA中与核糖体16S mRNA中与核糖体的帽子结构。原核生物mRNA中与核糖体16S rRNA结合的序列称为SD序列结合的序列称为SD序列(SD rRNA结合的序列称为SD序列(SD sequence) 2.与新掺入的氨酰tRNA的结合位点： 2.与新掺入的氨酰tRNA的结合位点：A位点 tRNA的结合位点 3.与延伸中的肽酰tRNA的结合位点： 3.与延伸中的肽酰tRNA的结合位点：P位点中的肽酰tRNA的结合位点
通过X 通过X射线衍射确定的原核细胞核糖体大亚基的模式图
细菌核糖体X-射线衍射模式图细菌核糖体射线衍射模式图结合到两个核糖体亚单位的A体亚单位的
因子结合位点
示三个tRNA上反密码子的大致位置及其上反密码子的大致位置及其示三个与mRNA 上互补密码子的相互作用

第11章核糖体

15
E.coli核糖体小亚单位中rRNA与r蛋白的相互关系示意图线条表示相互作用及作用力的强（粗线）与弱（细线）（引自Alberts et al，1989）
16

16SrRNA的一级结构是非常保守的 16SrRNA的二级结构具有更高的保守性：臂环结构(stemloop structure) rRNA臂环结构的三级结构模型
100s
120s
10
对核糖体结构进行精细分析的必
要手段是：获得高质量的核糖体晶
二、核糖体的结构
体，然后进行X射线衍射分析
1、对核糖体的X射线衍射图谱分析表明：
每个核糖体有供tRNA结合的3个位点（A、P、E），横跨大小亚
单位的结合面；
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1、对核糖体的X射线衍射图谱分析表明：
每个核糖体有供tRNA结合的3个位点（A、P、E），横跨大小亚
化的rRNA进行核糖体的重组装，显示核糖体中r蛋白与 rRNA的结构关系。
₪同一生物中不同种类的r蛋白的一级结构均不相同 ₪不同生物同一种类r蛋白之间具有很高的同源性，并在进化上
非常保守。
₪蛋白质结合到rRNA上具有先后层次性。 ₪核糖体的重组装是自我装配过程
13
70S核糖体的小亚单位中rRNA与全部的r蛋白关系的空间模型对rRNA，特别是对16SrRNA结构的研究
第十一章核糖体
第一节核糖体的类型与结构
第二节
多聚核糖体与蛋白质的合成
1
1953年Robinsin和Brown用电镜在植物细胞中发现； 1955年Palade在动物细胞中观察到；
核糖体是合成蛋白质的细胞器，其唯一的功能是按照mRNA的指令
由氨基酸高效且精确地合成多肽链。

第十一章核糖体

第十一章核糖体核糖体是一种核糖核蛋白颗粒（ribonucleoprotein particle），是细胞内合成蛋白质、没由膜包被的细胞器，其功能是按照mRNA的信息将氨基酸高效精确地合成蛋白质多肽链。

因为富含核苷酸，1958年Roberts建议把这种颗粒命名为核糖蛋白体，简称核糖体（ribosome）第一节核糖体的类型与结构一、核糖体的基本类型与化学组成：生物界有两种基本类型的核糖体：一种是原核细胞核糖体；另一种是真核细胞核糖体。

两种核糖体都有两个大小不同的亚基（subunit）组成，每个亚基都含有rRNA和蛋白质。

原核细胞核糖体沉降系数为70S，相对分子质量为2.5*106，易解离为50S与30S的大小亚基。

真核细胞核糖体沉降系数为80S，相对分子质量为4.8*106，易解离为60S与40S的大小亚基。

rRNA中的某些核苷酸残基被甲基化修饰，甲基化常发生在rRNA序列较为保守的区域。

核糖体大小亚基常常游离于细胞基质中，只有当小亚基与mRNA结合后打牙祭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，又游离于细胞质基质中。

二、核糖体的结构结构与功能的分析方法表明：（1）离子交换树脂可分离纯化各种r蛋白。

（2）核糖体中r蛋白与rRNA的结构关系：纯化的r蛋白与纯化的rRNA进行核糖体的重组装的过程中，某些蛋白质必须首先结合到rRNA上，其他蛋白才能装配上去，即表现出现后层次。

（3）双功能的交联剂和双向电泳分离：可用于研究r蛋白在结构上的相互关系。

（4）电镜负染色与免疫标记技术结合：研究r蛋白在核糖体的亚单位上的定位。

（5）对rRNA，特别是对16S rRNA结构的研究已十分成熟：①16SrRNA的一级结构是非常保守的②16SrRNA的二级结构具有更高的保守性③16SrRNA可以分为四个结构域：中心结构域，5'端结构域，3'端结构域和主结构域。

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：（1）依赖延伸因子Tu(EF-Tu)的氨酰tRNA的结合；（2）延伸因子G(EF-G)介导的转位作用；（3）依赖于起始因子2的fMet-tRNA的结合；（4）依赖于释放因子的蛋白合成终止作用；（5）应急因子与核糖体结合产生阻断蛋白合成等。

生物化学核糖体ppt

在基因治疗和基因组编辑中的应用
基因表达调控
通过调控核糖体的翻译过程，可以实现对特定基因表达的调控，从而达到治疗遗传性疾病或癌症
的目的。
基因组编辑
利用核糖体在蛋白质合成中的重要作用，可以设计基因组编辑工具，实现对人类基因组的精确编
辑。
基因疗法
通过调控核糖体的翻译过程，可以开发出新型的基因疗法，用于治疗各种遗传性疾病和罕见病。
02 核糖体的合成
核糖体RNA的合成
01
02
03
转录
核糖体RNA由RNA聚合酶转录产生，转录过程中需要DNA作为模板。
剪接
转录后的核糖体RNA需要经过剪接，去除内含子，形成成熟的核糖体RNA。
修饰
核糖体RNA中的碱基可能经过甲基化、假尿嘧啶化等修饰，这些修饰对核糖体的功能至关重要。
不同生物的核糖体在结构和功能上存在差异，反映了生物在进化过程中的适应和变异。对核糖体的比较研究有助于深入了解生物多样性的形成和演化机制。
在疾病诊断和治疗中的意义
核糖体与多种疾病的发生和发展密切相关，如癌症、感染性疾病等。通过对核糖体的研究，有助于发现新的疾病标志物和药物靶点，为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
在合成生物学和生物工程中的应用
生物催化剂
核糖体是一种高效的蛋白质合成机器，可以作为生物催化剂用于生产各种高附加值化学品和生物材料。
生物传感器
利用核糖体对特定分子的识别能力，可以开发出新型的生物传感器，用于环境监测、食品安全等领域。
生物制药
通过优化核糖体的翻译效率，可以提高蛋白质药物的产量和质量，加速生物制药产业的发展。
核糖体的结构
核糖体由大、小两个亚基组成，每个亚基都由RNA和蛋白质构成。

生物化学-核糖体ppt课件

r蛋白质的主要功能
对rRNA 折叠成有功能的三维结构是十分重要的；
在蛋白质合成中, 某些r蛋白可能对核糖体的构象起“微调”作用；
在核糖体的结合位点上甚至可能在催化作用中, 核糖体蛋白与rRNA共同行使功能。
第二节聚核糖体与蛋白质的合成
一、多聚核糖体(polyribosome或polysome) 二、蛋白质的合成三、RNA在生命起源中的地位及其演化过程
主与mRNA的结合位点:小亚基(16S rRNA )
要氨酰基位点，又称A位点(受位)
位于
肽酰基位点，又称P位点(供位)
与tRNA结合的位点
大 E位点(exit site)
亚基
与肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶
(即延伸因子EF-G)的结合位点
肽酰转移酶的催化位点:
大亚基(23S rRNA) 与蛋白质合成有关的其它起始因子、延伸因子和
核糖体大、小亚单位r蛋白
核糖体大、小亚基的r蛋白分别记为L蛋白和S蛋白，位于核糖体表面。
r蛋白结合到rRNA具有先后层次性。细菌核糖体
三、糖体蛋白质与rRNA的功能分析
核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点
在蛋白质合成中肽酰转移酶的活性研究
核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点
在进化上非常保守。蛋白质结合到rRNA上具有先后层次性。核糖体的重组装是自我装配过程
核糖体rRNA的结构
E.coli 的16SrRNA的一级结构是非常保守的，二级结构具有更高的保守性——臂环结构。
核糖体小亚单位rRNA (a) E.coli 16S rRNA；（红色为高度保守区） (b) 酵母菌18S rRNA，它们都具有类似的40个臂环结构(图中1～ 40)(Darnell et al.，1990)

蛋白质合成的细胞器-细胞核

核小体的基本结构
连接部
DNA分子：50～60bp
3.染色质的结构与组装染色质核的小一体级链结构：
核小体是染色质的基本结构单位，许多核小体彼此连接形成 11nm 的串珠链，为染色质的一级结构。
（将DNA分子长度压缩1/7）
3.染色质的结构与组装染色质螺的线二管级结构：
核仁内染色质（NOR)
3.核仁的功能 1)rRNA合成、加工 2)核糖体亚基的装配
医学全在线 ( )
4.核仁周期核仁随细胞周期的进行而呈现周期性变化（形成和消失）。
分裂间期：典型的核仁结构分裂前期：核仁消失分裂末期：核仁重现
（三）核基质
在核液中存在着一个主e formed at sites where the inner and outer membranes of the nuclear envelope are joined. The figure to
shows a view of the nuclear pore from the top. It contains 8 subunits that "clamp" over region of the inner and outer membrane where they join. Actually, they form a ring of subunits 15-20 nm in diameter.
直径11nm的核小体串珠链螺旋盘绕，每圈6个核小体，形成外径30nm，
内径10nm，螺距11nm的螺线管，
构成染色质的二级结构。
螺线管即为直径30nm的染色质纤维。
内10nm
组蛋白
3.染色体的结构与组装染色质的高？级结构：

核糖体

结合，使其不再缠结而便于作模板——去螺旋稳定蛋白
（HDP)。
与复制有关的另外两种酶
拓扑异构酶
拓扑异构酶I ：切断DNA双链中的一股,使DNA解链旋转时不致缠结，待张力解除后又把切口封闭。拓扑异构酶II ：稳定螺旋结构；当复制完毕时，使着丝粒处连锁着的两个 DNA分子分离。
：保证真核细胞内线端粒酶（端粒末端转移酶）性DNA的复制进行得彻底和完善。
真核细胞DNA复制特点：

1. 碱基互补配对 2. 半保留复制 3. 复制的方向性 4. 复制是不连续的复制子(replicon) , 复制叉（replication fork) 先行链和后随链冈崎片段 5. 多个复制子双向复制 6.复制的不同步性 7.复制的引物：RNA 片段
DNA复制过程显示复制的不连续性、先行链和后随链
5’ 3’
O O P OOHO
3’ 5’
DNA连接酶
ATP
ADP
5’ 3’
O O P OO-
3’
5’
DNA复制ＤＮＡ连接酶
* rRNA的结构
* rRNA的功能参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。
* rRNA的种类（根据沉降系数）
真核生物
5S rRNA 28S rRNA 5.8S rRNA 18S rRNA
原核生物
5S rRNA 23S rRNA 16S rRNA
逆转录
（二）、遗传信息的翻译

携带某种遗传信息的mRNA转录出来后经加工剪接,从细胞核进入细胞质,再与核糖体大、小亚基以及甲硫氨酸tRNA结合形成起始复合体, 蛋白质合成开始