细胞生物学第七章核糖体课件

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1、第七章第七章 核糖体核糖体Ribosome 第一节第一节 核糖体的基本特征核糖体的基本特征 第二节第二节 核糖体的结构与功能核糖体的结构与功能 1955年年Palade电镜电镜腺细胞腺细胞1958年年Roberts命名命名ribosome一一.核糖体的种类、分布及形态核糖体的种类、分布及形态 非膜性细胞器；电镜：高电子密度的圆形或椭圆形致密小颗粒。非膜性细胞器；电镜：高电子密度的圆形或椭圆形致密小颗粒。种种类类和和沉沉降降系系数数原核细胞核糖体原核细胞核糖体真核细胞质核糖体真核细胞质核糖体真核细胞器核糖体真核细胞器核糖体叶绿体核糖体叶绿体核糖体线粒体核糖体线粒体核糖体与与内内质质网网的的关关系

2、系游离核糖体游离核糖体游离在细胞质中游离在细胞质中附着核糖体（膜旁核糖体）附着核糖体（膜旁核糖体）附着在内质网表面附着在内质网表面第一节第一节 核糖体的基本特征核糖体的基本特征15nm30nm。核糖体的种类和沉降系数 核糖体的类型核糖体的类型 单体单体 大亚基大亚基 小亚基小亚基 原核细胞核糖体原核细胞核糖体 70S 50S 30S 真核细胞核糖体真核细胞核糖体 80S 60S 40S 真核细胞器核糖体真核细胞器核糖体叶绿体核糖体叶绿体核糖体 70S 50S 30S线粒体核糖体线粒体核糖体 5580S(因种类而异）因种类而异）50S 30S60S结结 构构大亚基大亚基小亚基小亚基柄柄中心突中心

3、突嵴嵴平台平台头部头部裂沟裂沟基部基部50S30SmRNA40SmRNAtRNA多肽多肽中央管中央管形态结构形态结构rRNA蛋白质蛋白质原核细胞核糖体原核细胞核糖体(70S)：1.5:1 真核细胞核糖体真核细胞核糖体(80S):1:1化学组成化学组成70S核糖体核糖体50S30S80S核糖体核糖体60S40S23S RNA16S RNA5S RNA 28S RNA5.8S RNA5S RNA18S RNA34种蛋白质种蛋白质21种蛋白质种蛋白质45种蛋白质种蛋白质33种蛋白质种蛋白质 二、核糖体的化学组成二、核糖体的化学组成 三三、核糖体的聚合和解离核糖体的聚合和解离Mg+单体单体 80S60

4、S40S+Mg+Mg+Mg+二聚体二聚体 120S多聚核糖体多聚核糖体一、核糖体的结构一、核糖体的结构一、核糖体的结构一、核糖体的结构rRNA的三维结构第二节第二节 核糖体的结构与功能核糖体的结构与功能mRNA A部部位位 P部部位位G因因子子T因子因子核核糖糖体体的的四四个个活活性性部部位位5，3，核糖体的重要活性部位 功能：功能：参与蛋白质的生物合成。参与蛋白质的生物合成。翻译：翻译：由由mRNA分子中的核苷酸顺序转变为多肽链中氨分子中的核苷酸顺序转变为多肽链中氨基酸顺序的过程。基酸顺序的过程。（一）遗传密码（一）遗传密码遗传密码的发现遗传密码的发现1961年年Nirenberg实验实验

5、三三联联体体密密码码（密密码码子子）：mRNA分分子子中中每每三三个个相相邻邻的的碱基决定了合成的碱基决定了合成的多肽链中的一种氨基酸。多肽链中的一种氨基酸。1966年年20种氨基酸种氨基酸64种密码子种密码子所有所有64种密码子总称种密码子总称遗传密码遗传密码。二、核糖体的功能二、核糖体的功能U C A G遗遗 传传 密密 码码 表表第一碱基第一碱基(5,)UCAG第第 二二 碱碱 基基第三碱基（第三碱基（3，）UCAGUCAGUCAGUCAG苯丙氨酸苯丙氨酸 丝氨酸丝氨酸 酪酪 氨氨 酸酸 半胱氨酸半胱氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸 丝氨酸丝氨酸 酪酪 氨氨 酸酸 半胱氨酸半胱氨酸亮亮 氨氨 酸酸

6、丝氨酸丝氨酸 终止密码终止密码 终止密码终止密码亮亮 氨氨 酸酸 丝氨酸丝氨酸 终止密码终止密码 色色 氨氨 酸酸亮亮 氨氨 酸酸 脯氨酸脯氨酸 组组 氨氨 酸酸 精精 氨氨 酸酸亮亮 氨氨 酸酸 脯氨酸脯氨酸 组组 氨氨 酸酸 精精 氨氨 酸酸亮亮 氨氨 酸酸 脯氨酸脯氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 精精 氨氨 酸酸亮亮 氨氨 酸酸 脯氨酸脯氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 精精 氨氨 酸酸异亮氨酸异亮氨酸 苏氨酸苏氨酸 天冬酰胺天冬酰胺 丝丝 氨氨 酸酸异亮氨酸异亮氨酸 苏氨酸苏氨酸 天冬酰胺天冬酰胺 丝丝 氨氨 酸酸异亮氨酸异亮氨酸 苏氨酸苏氨酸 赖赖 氨氨 酸酸 精精 氨氨 酸酸 甲硫氨酸甲硫氨酸*+合

7、成起步信号合成起步信号 苏氨酸苏氨酸 赖赖 氨氨 酸酸 精精 氨氨 酸酸 缬缬 氨氨 酸酸 丙氨酸丙氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 甘甘 氨氨 酸酸缬缬 氨氨 酸酸 丙氨酸丙氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 甘甘 氨氨 酸酸缬缬 氨氨 酸酸 丙氨酸丙氨酸 谷谷 氨氨 酸酸 甘甘 氨氨 酸酸缬缬 氨氨 酸酸 丙氨酸丙氨酸 谷谷 氨氨 酸酸 甘甘 氨氨 酸酸遗传密码的特征遗传密码的特征特特 征征 方向性：方向性：5，3，5，-UUG-3，亮氨酸亮氨酸 5，-GUU-3，缬氨酸缬氨酸 简并性和兼职简并性和兼职简并性：简并性：同义密码同义密码兼职兼职通用性通用性不重叠不重叠 无标点无标点5，-GTT TAT GGT A

8、CG CTG-3，D基因的阅读方式基因的阅读方式 缬缬 酪酪 甘甘 苏苏 亮亮 5，-GTT TAT GGT ACG CTG-3，E基因的阅读方式基因的阅读方式 苯丙苯丙 甲硫甲硫 缬缬 精精（二）核糖体与（二）核糖体与蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成氨基酰氨基酰tRNA的合成的合成氨基酸的活化：氨基酸的活化：氨基酸（氨基酸（aa)+ATP+酶酶氨基酰氨基酰-腺苷酸腺苷酸酶酶aaAMP+PP氨基酰氨基酰-tRNA的生成的生成:酶酶aaAMP+tRNA氨基酰氨基酰-tRNA(aatRNA)+AMP+酶酶蛋蛋+蛋蛋蛋蛋+UAC蛋蛋+肽链合成的起始肽链合成的起始三元复合物的生成：三元复合物的生成：起

9、始因子起始因子(IF3)UAC30S前前起始复合物的形成：起始复合物的形成：起始因子起始因子(IF2)70S起始复合物的形成：起始复合物的形成：GTPGDP+Pi30S小亚基小亚基+mRNA（起始信号部位）（起始信号部位）+IF3IF3-mRNA-30S三元复合物三元复合物IF3-mRNA-30S三元复合物三元复合物+IF2+fMet-tRNAfIF2-30S-mRNA-fMet-tRNAf+IF3IF2-30S-mRNA-fMet-tRNAf+50S大亚基大亚基30S-mRNA-50S-fMet-tRNAf+IF2小小亚亚基基小小亚亚基基5,3,A U G小小亚亚基基IF3IF3-mRNA-

10、30S三元复合物三元复合物IF2-30S-mRNA-fMet-tRNAf30S-mRNA-50S-fMet-tRNAf大大亚亚基基IF2 GTP大大亚亚基基IF3IF2IF3小小亚亚基基5,3,A U GA位位U A CfMet5,3,A U G肽链合成的起始肽链合成的起始小小亚亚基基5,3,A U GIF3IF3IF3-mRNA-30S 三元复合物三元复合物IF2-30S-mRNA-fMet-tRNAf30S-mRNA-50S-fMet-tRNAfIF2IF3U A CfMet大大亚亚基基U A CfMetIF2GTPGDP+PiIF2大大亚亚基基小小亚亚基基5,3,A U GU A CfM

11、etA位位GTPGDP+PiU A CfMet 肽肽 链链 的的 延延 长长1.氨酰基氨酰基-tRNA 进入进入A位位肽链的延长肽链的延长2.肽键的形成肽键的形成3.移位移位循环重复过程循环重复过程参与的因子参与的因子延长因子延长因子（EF)EF-T(EF-1):与氨基酰与氨基酰-tRNA和和GTP结合形成一种复合结合形成一种复合物，物，并将其带到核糖体上。并将其带到核糖体上。EF-G(EF-2):帮助肽酰基帮助肽酰基-tRNA由核糖体由核糖体A位移向位移向P位。位。GTP:提供能量提供能量P位位A位位P位位A位位fMetC G G丙丙 肽肽 链链 的的 延延 长长U A CfMetP位位A位

12、位3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,C G G丙丙1.氨酰基氨酰基-tRNA 进入进入A位位2.肽键的形成肽键的形成U A C肽基转移酶肽基转移酶 形成肽键形成肽键P位位A位位C G G丙丙3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,U A CfMet3.移位移位(由由A位转移至位转移至P位）位）C G G丙丙fMet3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,EF-G易位酶易位酶G因子因子GTPGDP+PiU A CfMetP位位A位位3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,A C

13、U U A GA C U U A GA C U U A GA C U U A GEF-T GTPP位位A位位 肽肽 链链 的的 延延 长长C G G丙丙EF-T GTPU A CfMetC G G丙丙fMetU A C肽基转移酶肽基转移酶 形成肽键形成肽键P位位A位位C G G丙丙3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,A C U U A G3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,EF-G 易位酶易位酶G因子因子GTPGDP+PiP位位A位位fMetC G G丙丙A C U U A G3,A U G G C C U C U G G A A

14、 C G 5,A G A丝丝C G GP位位A位位A C U U A G3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,P位位A位位A C U U A G3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,A G A丝丝fMet丙丙 肽链合成的终止与释放肽链合成的终止与释放P位位A位位RF释放因子释放因子U G A丝丝fMet丙丙甘甘苏苏A C U U A G3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,RFU G A30S50SIF3IF2IF3-mRNA-30S三元复合物三元复合物IF2-30S-mRNA-fMet-tRNAf30S

15、-mRNA-50S-fMet-tRNAf大亚基IF2 GTPU A CfMet大亚基小亚基IF3IF2IF3小亚基A位位U A CfMetGTPGDP+PiA C U U A G3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,C G G丙丙C G G丙丙肽基转移酶肽基转移酶 形成肽键形成肽键fMetP位位A位位C G G丙丙3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,EF-G 易位酶易位酶G因子因子GTPGDP+PiP位位A位位fMetC G G丙丙A C U U A G3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,A G A丝

16、丝EF-T GTP氨酰基氨酰基-tRNA 进入进入A位位肽键的形成肽键的形成移位移位(由由A位转移至位转移至P位）位）P位位A位位A C U U A G3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,A G A丝丝fMet丙丙P位位A位位U G A释放因子释放因子RF丝丝fMet丙丙甘甘苏苏RF30S50SC G GU A C 肽链合成的终止与释放肽链合成的终止与释放A C U U A G3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,U A CfMetC G G丙丙U G AIF3A位位A位位P位位A位位U G A丝丝fMet丙丙甘甘苏苏A C U U

17、 A G3,A U G G C C U C U G G A A C G 5,RFU A CfMetC G G丙丙U G C苏苏丝丝fMet丙丙甘甘核糖体合成的蛋白质核糖体合成的蛋白质结构蛋白：结构蛋白：外输蛋白（分泌蛋白）：外输蛋白（分泌蛋白）：由游离核糖体合成，多分布细胞基质中。某些由游离核糖体合成，多分布细胞基质中。某些结构蛋白（膜镶嵌蛋白、溶酶体酶蛋白、等）结构蛋白（膜镶嵌蛋白、溶酶体酶蛋白、等）是由附着核糖体合成的是由附着核糖体合成的由附着核糖体合成，大多从细胞由附着核糖体合成，大多从细胞分泌出去分泌出去丝丝fMet丙丙甘甘苏苏多肽链的合成多肽链的合成 （三）（三）（三）（三）rRNA

18、rRNA在核糖体功能执行中的主导地位在核糖体功能执行中的主导地位在核糖体功能执行中的主导地位在核糖体功能执行中的主导地位 rRNArRNA参与催化肽链形成的证据，证明核参与催化肽链形成的证据，证明核参与催化肽链形成的证据，证明核参与催化肽链形成的证据，证明核酶能水解和形成磷酸二酯键，也能水解酰胺键。酶能水解和形成磷酸二酯键，也能水解酰胺键。酶能水解和形成磷酸二酯键，也能水解酰胺键。酶能水解和形成磷酸二酯键，也能水解酰胺键。因此称为核酶（因此称为核酶（因此称为核酶（因此称为核酶（ribozymeribozyme）。有学者强调）。有学者强调）。有学者强调）。有学者强调rRNArRNA在核糖体功能执行中的主导地位。在核糖体功能执行中的主导地位。在核糖体功能执行中的主导地位。在核糖体功能执行中的主导地位。1.rRNA1.rRNA在核糖体构建中的主导作用在核糖体构建中的主导作用在核糖体构建中的主导作用在核糖体构建中的主导作用 2.rRNA2.rRNA在蛋白质合成中的主导作用在蛋白质合成中的主导作用在蛋白质合成中的主导作用在蛋白质合成中的主导作用