細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座

第一節(jié)

核糖體類型與結(jié)構(gòu)附著核糖體/游離核糖體70S核糖體/80S核糖體大亞基/小亞基細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第1頁1.1核糖體基本類型與成份基本成份r蛋白質(zhì)：40%，核糖體表面rRNA：60%，核糖體內(nèi)部核糖體大小亞單位在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)常游離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，只有當(dāng)小亞單位與mRNA結(jié)合后，大小亞單位才與小亞單位結(jié)合形成完整核糖體。由大亞基和小亞基按照1：1百分比結(jié)合而成。細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第2頁細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第3頁1.1.170S核糖體分布原核細(xì)胞核糖體為70S核糖體線粒體和葉綠體中核糖體也近似于70S。50S大亞基23SrRNA、5SrRNA31種蛋白質(zhì)；30S小亞基16SrRNA21種蛋白質(zhì)；

細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第4頁細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第5頁1.1.280S核糖體分布：真核細(xì)胞核糖體為80S核糖體。60S大亞基28SrRNA、5SrRNA、5.8SrRNA49種蛋白質(zhì)；40S小亞基18SrRNA33種蛋白質(zhì)；體外試驗當(dāng)Mg2＋濃度降低時，80S核糖體解離為大、小亞基；當(dāng)Mg2＋濃度增高時，則經(jīng)常形成120S二聚體。

細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第6頁原核生物與真核生物核糖體成份比較

細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第7頁1.1.3游離核糖體和附著核糖體在真核細(xì)胞中很多核糖體附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表面，稱為附著核糖體糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；核外膜表面；原核細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)。一些核糖體不附著在膜上，呈游離狀態(tài)，分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)，稱游離核糖體。附著核糖體與游離核糖體所合成蛋白質(zhì)種類不一樣，但核糖體結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成是完全相同。

細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第8頁1.2核糖體結(jié)構(gòu)

是同一生物中不一樣種類r蛋白一級結(jié)構(gòu)均不相同，在免疫學(xué)上幾乎沒有同源性。不一樣生物同一個類r蛋白之間含有很高同源性，并在進(jìn)化上非常保守。核糖體重裝配不需要其它大分子參加，是一個自我裝配過程。裝配過程表現(xiàn)出先后次序性。細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第9頁1.2.1核糖體結(jié)構(gòu)與功效分析

離子交換樹脂可分離純化各種r蛋白；

純化r蛋白與純化rRNA進(jìn)行核糖體重組裝，顯示核糖體中r蛋白與rRNA結(jié)構(gòu)關(guān)系

雙向電泳技術(shù)可顯示出E.coli核糖體在裝配各階段中，與rRNA結(jié)合蛋白質(zhì)類型

雙功效交聯(lián)劑和雙向電泳分離可用于研究r蛋白在結(jié)構(gòu)上相互關(guān)系

電鏡負(fù)染色與免疫標(biāo)識技術(shù)結(jié)合，研究r蛋白在核糖體亞單位上定位。細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第10頁對rRNA，尤其是對16SrRNA結(jié)構(gòu)研究16SrRNA二級結(jié)構(gòu)含有更高保守性：臂環(huán)結(jié)構(gòu)(stem-loopstructure)rRNA臂環(huán)結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)模型

70S核糖體小亞單位中rRNA與全部r蛋白關(guān)系空間模型16SrRNA一級結(jié)構(gòu)是非常保守細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第11頁1.2.2蛋白質(zhì)合成過程中很多重

要步驟與50S核糖體大亞單位相關(guān)依賴延伸因子Tu（EF－Tu）氨酰tRNA結(jié)合；延伸因子G（EF－G）介導(dǎo)轉(zhuǎn)位作用；依賴于起始因子2fMet－tRNA結(jié)合；依賴于釋放因子蛋白合成終止作用；應(yīng)急因子與核糖體結(jié)合產(chǎn)生ppGpp（p）阻斷蛋白合成等。上述過程中多數(shù)因子為G蛋白，含有GTPase活性，故將核糖體上與之相關(guān)位點稱為GTPase相關(guān)位點。細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第12頁1.3核糖體蛋白質(zhì)與rRNA功效核糖體上含有一系列與蛋白質(zhì)合成相關(guān)結(jié)合位點與催化位點與mRNA結(jié)合位點；氨酰基位點（A位）——與新?lián)饺氚滨RNA結(jié)合位點肽?；稽c（P位）——與延伸中肽酰tRNA結(jié)合位點E位點——肽酰轉(zhuǎn)移后與即將釋放tRNA結(jié)合位點與肽酰tRNA從A位點轉(zhuǎn)移到P位點相關(guān)轉(zhuǎn)移酶（即延伸因子EF－G）結(jié)合位點；肽酰轉(zhuǎn)移酶催化位點。與tRNA結(jié)合P位點、A位點或E位點各自都包括一套rRNA上不一樣區(qū)域。細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第13頁細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第14頁E.coli核糖體小亞單位中rRNA與r蛋白相互關(guān)系示意圖線條表示相互作用及作用力強(qiáng)（粗線）與弱（細(xì)線）（引自Albertsetal，1989）細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第15頁在核糖體中rRNA是起主要作用結(jié)組成份含有肽酰轉(zhuǎn)移酶活性；為tRNA提供結(jié)合位點（A位點、P位點、E位點）；為各種蛋白質(zhì)合成因子提供結(jié)合位點；在蛋白質(zhì)合成起始時參加同mRNA選擇性地結(jié)合以及在肽鏈延伸中與mRNA結(jié)合。核糖體大小亞單位結(jié)合、校正閱讀、無意義鏈或框架漂移校正、以及抗生素作用等。細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第16頁

E.coli（a）核糖體小亞單位中部分r蛋白與rRNA結(jié)合位點（b）核糖體小亞單位中部分r蛋白在小亞單位上部位

（引自Albertetal.，1989，圖a;Lewin,1997,圖b）

細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第17頁

核糖體小亞單位rRNA二級結(jié)構(gòu)(a)E.coli16SrRNA；（紅色為高度保守區(qū)）(b)酵母菌18SrRNA，它們都含有類似40個臂環(huán)結(jié)構(gòu)(圖中1～40)，其長度和位置往往非常保守；P、E分別代表僅在原核或真核細(xì)胞中存在rRNA二級結(jié)構(gòu)。(Darnelletal.，1990)細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第18頁L11-rRNA復(fù)合物三維結(jié)構(gòu)(引自Porseet.al.,1999)細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第19頁r蛋白在翻譯過程中也起著主要作用；對rRNA折疊成有功效三維結(jié)構(gòu)是十分主要；在蛋白質(zhì)合成中，核糖體空間構(gòu)象發(fā)生一系列改變，一些r蛋白可能對核糖體構(gòu)象起“微調(diào)”作用；在核糖體結(jié)合位點上甚至可能在催化作用中，r蛋白與rRNA共同行使功效。細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第20頁

第二節(jié)

多聚核糖體與蛋白質(zhì)合成細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第21頁2.1多聚核糖體由mRNA分子將許多核糖體串聯(lián)而成結(jié)構(gòu)每種多聚核糖體數(shù)目取決于mRNA長度細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第22頁不論是附著核糖體還是游離核糖體，都經(jīng)常以多聚核糖體形式存在多聚核糖體意義大大提升多肽合成速度，尤其是對于相對分子質(zhì)量較大多肽。以多聚核糖體形式進(jìn)行多肽合成，對mRNA利用及對其數(shù)量調(diào)控更為經(jīng)濟(jì)和有效。細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第23頁2.2蛋白質(zhì)合成

起始階段延伸階段釋放階段細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第24頁2.2.1起始階段70S起始復(fù)合物小亞基對mRNA識別16SrRNA與mRNA上起始密碼AUG上游6個核苷酸結(jié)合序列配對并結(jié)合；30S起始復(fù)合物甲酰甲硫氨酸t(yī)RNA反密碼子識別mRNA上AUG并配對結(jié)合；70S起始復(fù)合物

50S大亞單位與30S起始復(fù)合物中小亞單位結(jié)合，GTP水解、IF1、IF2、IF3釋放，甲酰甲硫氨酸t(yī)RNA占據(jù)P位，確定閱讀框架。細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第25頁進(jìn)位：氨酰tRNA與延伸因子EF－Tu和GTP形成復(fù)合物；氨酰tRNA進(jìn)入A位點；肽鍵生成：肽酰轉(zhuǎn)移酶催化；移位：延伸因子EF－G（移位酶），結(jié)合在EF－G上GTP水解。肽酰tRNA從A位轉(zhuǎn)移到P位，mRNA移動3個核苷酸距離。原P位點無負(fù)載tRNA移到E位點后脫落，A位點空出。

2.2.2延伸階段細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第26頁2.2.3蛋白質(zhì)合成終止釋放如A位是UAA、UAG、UGA，氨基酰tRNA通常不能結(jié)合到核糖體上A位點終止密碼與釋放因子結(jié)合釋放因子RF－1可識別UAA或UAG釋放因子RF－2可識別UAA或UGA釋放因子活化肽鏈轉(zhuǎn)移酶，水解P位點多肽與tRNA之間連鍵，多肽脫離核糖體核糖體隨即解離為大小亞單位。

細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)知識講座第27頁2.3RNA在生命起源中地位在蛋白質(zhì)合成過程中，rRNA表現(xiàn)出肽酰轉(zhuǎn)移酶活性；生命是自我復(fù)制體系，原始生命體中大分子，應(yīng)兼具遺傳信息載體功效和酶催化功效；在DNA、RNA和蛋白質(zhì)三種大分子中，只有RNA分子既含有遺傳信息載體功