核糖体医学宣教专家讲座.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章 核糖体,核糖体是细胞最基本不可缺乏结构,其唯一功效是按照,mRNA,指令由氨基酸合成多肽链,核糖体医学宣教专家讲座,第1页,第一节 核糖体类型与结构,附着核糖体,/,游离核糖体,70S,核糖体,/80S,核糖体,大亚基,/,小亚基,核糖体医学宣教专家讲座,第2页,1.1,核糖体基本类型与成份,基本成份,r,蛋白质,：,40%,，核糖体表面,rRNA,：,60%,，核糖体内部,核糖体大小亚单位在细胞内经常游离于细胞质基质中，只有当,小亚单位与,mRNA,结合,后，大小亚单位才与小亚单位结合形成完整核糖体。由大亚基和小亚基按照,1,：,1,百分比,结合而成。,核糖体医学宣教专家讲座,第3页,核糖体医学宣教专家讲座,第4页,1.1.1 70S,核糖体,分布,原核细胞核糖体为,70S,核糖体,线粒体和叶绿体中核糖体也近似于,70S,。,50S,大亚基,23SrRNA,、,5SrRNA,31,种蛋白质；,30S,小亚基,16 SrRNA,21,种蛋白质；,核糖体医学宣教专家讲座,第5页,核糖体医学宣教专家讲座,第6页,1.1.2 80S,核糖体,分布：真核细胞核糖体为,80S,核糖体。,60S,大亚基,28SrRNA,、,5SrRNA,、,5.8SrRNA,49,种蛋白质；,40S,小亚基,18 SrRNA,33,种蛋白质；,体外试验,当,Mg2,浓度降低时，,80S,核糖体解离为大、小亚基；,当,Mg2,浓度增高时，则经常形成,120S,二聚体。,核糖体医学宣教专家讲座,第7页,原核生物与真核生物核糖体成份比较,核糖体医学宣教专家讲座,第8页,1.1.3,游离核糖体和附着核糖体,在真核细胞中很多核糖体附着在内质网膜表面，称为,附着核糖体,糙面内质网；,核外膜表面；,原核细胞质膜内侧。,一些核糖体不附着在膜上，呈游离状态，分布在细胞质基质内，称,游离核糖体,。,附着核糖体与游离核糖体所合成蛋白质种类不一样，但核糖体结构与化学组成是完全相同。,核糖体医学宣教专家讲座,第9页,1.2,核糖体结构,是同一生物中不一样种类,r,蛋白一级结构均不相同，在免疫学上几乎没有同源性。,不一样生物同一个类,r,蛋白之间含有很高同源性，并在进化上非常保守。,核糖体重装配不需要其它大分子参加，是一个,自我装配,过程。,装配过程表现出,先后次序性,。,核糖体医学宣教专家讲座,第10页,1.2.1,核糖体结构与功效分析,离子交换树脂,可分离纯化各种,r,蛋白；,纯化,r,蛋白与纯化,rRNA,进行核糖体,重组装,，,显示核糖体中,r,蛋白与,rRNA,结构关系,双向电泳技术,可显示出,E.coli,核糖体在装配各阶段中，,与,rRNA,结合蛋白质类型,双功效交联剂和双向电泳分离,可用于研究,r,蛋白在,结构上相互关系,电镜负染色与免疫标识技术,结合，研究,r,蛋白在核糖,体亚单位上定位。,核糖体医学宣教专家讲座,第11页,对,rRNA,，尤其是对,16S rRNA,结构研究,16SrRNA,二级结构含有更高保守性：臂环结构,(stem-loop structure),rRNA,臂环结构三级结构模型,70S,核糖体小亚单位中,rRNA,与全部,r,蛋白关系空间模型,16SrRNA,一级结构是非常保守,核糖体医学宣教专家讲座,第12页,1.2.2,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,依赖延伸因子,Tu,（,EF,Tu,）氨酰,tRNA,结合；,延伸因子,G,（,EF,G,）介导转位作用；,依赖于起始因子,2,fMet,tRNA,结合；,依赖于释放因子蛋白合成终止作用；,应急因子与核糖体结合产生,ppGpp,（,p,）阻断蛋白合成等。,上述过程中多数因子为,G,蛋白，含有,GTPase,活性，故将核糖体上与之相关位点称为,GTPase,相关位点。,核糖体医学宣教专家讲座,第13页,1.3,核糖体蛋白质与,rRNA,功效,核糖体上含有一系列与蛋白质合成相关结合位点与催化位点,与,mRNA,结合位点；,氨酰基位点（,A,位,）,与新掺入氨酰,tRNA,结合位点,肽酰基位点（P,位,）,与延伸中肽酰,tRNA,结合位点,E,位点,肽酰转移后与即将释放,tRNA,结合位点,与肽酰,tRNA,从,A,位点转移到,P,位点相关,转移酶,（即延伸因子,EF,G,）结合位点；,肽酰转移酶,催化位点。,与,tRNA,结合,P,位点、,A,位点或,E,位点各自都包括一套,rRNA,上不一样区域。,核糖体医学宣教专家讲座,第14页,核糖体医学宣教专家讲座,第15页,E.coli,核糖体小亚单位中,rRNA,与,r,蛋白相互关系示意图,线条表示相互作用及作用力强（粗线）与弱（细线）（引自,Alberts et al,，,1989,）,核糖体医学宣教专家讲座,第16页,在核糖体中,rRNA,是起主要作用结组成份,含有肽酰转移酶活性；,为,tRNA,提供结合位点（,A,位点、,P,位点、,E,位点）；,为各种蛋白质合成因子提供结合位点；,在蛋白质合成起始时参加同,mRNA,选择性地结合以及在肽链延伸中与,mRNA,结合。,核糖体大小亚单位结合、校正阅读、无意义链或框架漂移校正、以及抗生素作用等。,核糖体医学宣教专家讲座,第17页,E.coli,（,a,）核糖体小亚单位中部分,r,蛋白与,rRNA,结合位点,（,b,）,核糖体小亚单位中部分,r,蛋白,在小亚单位上部位,（引自,Albert et al.,，,1989,，图,a;Lewin,1997,图,b,）,核糖体医学宣教专家讲座,第18页,核糖体小亚单位,rRNA,二级结构,(a),E.coli,16S rRNA,；（红色为高度保守区）,(b),酵母菌,18S rRNA,，它们都含有类似,40,个臂环结构,(,图中,1,40),，,其长度和位置往往非常保守；,P,、,E,分别代表仅在原核或真核细胞中,存在,rRNA,二级结构。,(Darnell et al.,，,1990),核糖体医学宣教专家讲座,第19页,L11-rRNA,复合物三维结构,(,引自,Porse et.al.,1999),核糖体医学宣教专家讲座,第20页,r,蛋白在翻译过程中也起着主要作用；,对,rRNA,折叠成有功效三维结构是十分主要；,在蛋白质合成中，核糖体空间构象发生一系列改变，一些,r,蛋白可能对核糖体构象起“微调”作用；,在核糖体结合位点上甚至可能在催化作用中，,r,蛋白与,rRNA,共同行使功效。,核糖体医学宣教专家讲座,第21页,第二节,多聚核糖体,与蛋白质合成,核糖体医学宣教专家讲座,第22页,2.1,多聚核糖体,由,mRNA,分子将许多核糖体串联而成结构,每种多聚核糖体数目取决于,mRNA,长度,核糖体医学宣教专家讲座,第23页,不论是附着核糖体还是游离核糖体，都经常以多聚核糖体形式存在,多聚核糖体意义,大大提升多肽合成速度，尤其是对于相对分子质量较大多肽。,以多聚核糖体形式进行多肽合成，对,mRNA,利用及对其数量调控更为经济和有效。,核糖体医学宣教专家讲座,第24页,2.2,蛋白质合成,起始阶段,延伸阶段,释放阶段,核糖体医学宣教专家讲座,第25页,2.2.1,起始阶段,70S,起始复合物,小亚基对,mRNA,识别,16SrRNA,与,mRNA,上起始密码,AUG,上游,6,个核苷酸结合序列配对并结合；,30S,起始复合物,甲酰甲硫氨酸,tRNA,反密码子识别,mRNA,上,AUG,并配对结合；,70S,起始复合物,50S,大亚单位与,30S,起始复合物中小亚单位结合，,GTP,水解、,IF1,、,IF2,、,IF3,释放，甲酰甲硫氨酸,tRNA,占据,P,位，确定阅读框架。,核糖体医学宣教专家讲座,第26页,进位,：氨酰,tRNA,与延伸因子,EF,Tu,和,GTP,形成复合物；氨酰,tRNA,进入,A,位点；,肽键生成,：肽酰转移酶催化；,移位,：延伸因子,EF,G,（移位酶），结合在,EF,G,上,GTP,水解。肽酰,tRNA,从,A,位转移到,P,位，,mRNA,移动,3,个核苷酸距离。原,P,位点无负载,tRNA,移到,E,位点后脱落，,A,位点空出。,2.2.2,延伸阶段,核糖体医学宣教专家讲座,第27页,2.2.3,蛋白质合成终止,释放,如,A,位是,UAA,、,UAG,、,UGA,，氨基酰,tRNA,通常不能结合到核糖体上,A,位点终止密码与,释放因子,结合,释放因子RF,1,可识别,UAA,或,UAG,释放因子,RF,2,可识别,UAA,或,UGA,释放因子活化肽链转移酶，水解,P,位点多肽与,tRNA,之间连键，多肽脱离核糖体,核糖体随即解离为大小亚单位。,核糖体医学宣教专家讲座,第28页,2.3 RNA,在生命起源中地位,在蛋白质合成过程中，,rRNA,表现出肽酰转移酶活性；,生命是自我复制体系，原始生命体中大分子，应兼具遗传信息载体功效和酶催化功效；,在,DNA,、,RNA,和蛋白质三种大分子中，只有,RNA,分子既含有遗传信息载体功效又含有酶催化功效；,结论：,RNA,可能是生命起源中最早生物大分子。,核糖体医学宣教专家讲座,第29页,核酶,含有自我催化能力,RNA,分子,核糖体医学宣教专家讲座,第30页,2.3.1 DNA,代替了,RNA,遗传信息功效,DNA,双链比,RNA,单链稳定,DNA,链中胸腺嘧啶代替了,RNA,链中尿嘧啶，使之易于修复,可能储存大量信息并能更稳定地遗传。,核糖体医学宣教专家讲座,第31页,