《细胞生物学》110核糖体

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,RobinsonBrown 1953发现于植物细胞，Palacle 1955发现于动物细胞。Roberts 1958 建议命名为核糖核蛋白（ribosome），简称核糖体。,在一个旺盛生长的细菌中，大约有20000个核糖体，其蛋白占细胞总蛋白的10%，RNA占细胞总RNA的80%。,核糖体类型与结构,第十一章 核糖体,第一节,真核生物细胞质中,细菌、线粒体和叶绿体中,70S核糖体,80S核糖体,1 类型,第十一章 核糖体,2 成分,蛋白按照一定的顺序与RNA结合，组成两个核糖体亚单体，其中RNAs是骨架结构。,约40%蛋白质,约60%RNA,28S,18S,5S+5.8S,第十一章 核糖体,讨论1 提取细胞总RNA，电泳后带型是怎样的？为什么？,核糖体组成,第十一章 核糖体,由rRNA和核糖体蛋白组成的亚细胞颗粒，位于细胞质内。,3 结构,核糖体模型视频,16S类（包括18S）中最大的大于1800nt，哺乳动物的18S rRNA却只有12S，大约950nt。,rRNA,不同生物rRNA分子大小相差悬殊,28S rRNA,鼠4718nt,锥虫1152nt,nt：nucleotide,分子大小,讨论2 怎样理解“16S类（包括18S）”，“18S rRNA却只有12S”？,rRNA二级结构相似，螺旋区碱基保守。,单股rRNA链自行折叠形成螺旋区和环区，螺旋区的碱基保守性较强。,第十一章 核糖体,rRNA二级结构,讨论3 rRNA二级结构相似，螺旋区碱基保守。,酵母,古细菌,牛,16S（18S）rRNA,第十一章 核糖体,23S rRNA有6个结构域。其中的中心环对转肽酶活性十分重要,核糖体的位点,peptidyl-tRNA site,肽酰基位点,Aminoacyl-tRNA site,氨酰基位点,exit site,释放位点,E位点,P位点,A位点,A位点,结合新进入的AA-tRNA的位置。即AA-tRNA位。大部分位于大亚基而小部分位于小亚基。,P位点,结合起始tRNA并向A位给出氨基酸的位置。称肽酰-tRNA位。大部分位于小亚基，小部分位于大亚基。,E位点,脱酰基tRNA释放位点。,mRNA结合位点,位于大、小亚基的结合面上。此处无蛋白质。,核糖体功能,第十一章 核糖体,第二节,多个基至几十个串连在一条m RNA分子，称多聚核糖体（polyribosome），这样越长的mRNA可以结合更多的核糖体。大大提高合成的速度。,1 多聚核糖体与蛋白质的合成,第十一章 核糖体,蛋白质合成视频,2 23S rRNA催化功能,Ribozyme,具有催化功能的RNA,肽酰转移酶,mRNA剪接,RNA聚合、RNA磷酸化、氨酰化、烷基化,3 RNA在生命起源中地位,第十一章 核糖体,讨论4 RNA催化功能的发现对生命起源的研究有什么启示？,RNA古界,肽酰转移酶,peptidyl transferase,催化肽键形成的酶。在蛋白质合成过程中，它催化核糖体A位tRNA上末端氨基酸的氨基与P位肽酰-tRNA上氨基酸的羧基间形成肽键。,mRNA剪接与,Ribozyme发现,1981年，Thomas Cech和他同事研究四膜虫26S rRNA前体加工时发现，内含子切除是由26S rRNA前体自身催化，而不是蛋白质。,Splicing 视频,练习与思考题,1 两类核糖体区别。,2 核糖体自我装配特点。,3 核糖体蛋白质（一级结构）特点，rRNA一级结构和二级结构特点。,4 rRNA的催化功能。,5 ribosome,ribozyme,第十一章 核糖体,THE END,第十一章 核糖体,THANK YOU,30S亚基为扁平不对称颗粒。,大小为5.52222nm。,由头(占1/3)和体(占2/3)组成，头和体间的部分是颈，并有1-2个突起称为叶或平台。,第十一章 核糖体,50S亚基呈三叶半球形。,大小为11.52323nm。,大亚基由半球形主体和三个突起组成。中间突起（鼻）是5SrRNA结合之处，两侧突起分别称为柄(stalk)和脊(ridge)。柄含L7和L12；脊含L1，脊又称L1肩(L1 shoulder)。,第十一章 核糖体,70S核糖体直径约22nm。,小亚基斜(45角)卧在50S亚基的L1肩和中心突之间。,第十一章 核糖体,30S小亚基与大亚基结合面观,第十一章 核糖体,核糖体的体外人工重建,核糖体亚基的,自我装配,(self-assembly)过程不需其它任何因子参与，只要把rRNA和相应的蛋白质加入反应系统即可自动装配。,第十一章 核糖体,电子显微镜术,免疫学方法,中子衍射技术,双功能试剂交联法,不同染料间单态-单态能量转移测定,活性核糖体颗粒重建等方法。,完成对E.coli核糖体52种蛋白质氨基酸序列及三种rRNA一级和二级结构的测定。,核糖体RNA暴露在亚基表面,核糖体蛋白的功能至今仍知之甚少。,核糖体蛋白和rRNA的许多位点相互作用，决定了核糖体的结构和性质。,核糖体蛋白对所要翻译的mRNA有选择性。,核糖体蛋白参加核糖体蛋白基因表达的自我调节。,第十一章 核糖体,将编码26S rRNA前体DNA克隆到细菌中，并在无细胞系统中转录成26S rRNA前体分子。结果发现这种人工制备的26S rRNA前体分子在没有任何蛋白质催化剂存在的情况下，切除了前体分子中的内含子。这种现象称为,自我剪接,（self-,splicing,），这是人类第一次发现RNA具有催化化学反应的活性，具有这种催化活性的RNA称为,核酶,。,Thomas Cech 因发现了核酶而获得1989年诺贝尔化学奖。,核酶的证实实验,美国著名的洛斯阿莫斯科学实验室的专家率先在世界上模拟生命中的一个基本遗传过程活细胞中有超过100万个原子参与的,蛋白质“组装”,，为此科学家动用了一台全球最大功率的计算机。,模拟生命,第十一章 核糖体,洛斯阿莫斯科学实验室研究人员借助于Q machine超级计算机再现生命诞生过程。在此过程中，核糖体-生命细胞中最神秘要素之一通过原子“构建”成蛋白质分子，在模拟时总共有264万个原子参与，超过以前类似的计算机模拟规模的6倍。,核糖体是生命的特殊基础，是传送保存在DNA、蛋白质中信息的特殊媒介，也是我们今天可以研究的从诞生生命以来最古老的证据。,第十一章 核糖体,为了模拟构建蛋白质的作用过程，动用了一台安装有9000个微处理机的超级计算机，并连续工作了260天。目前科学家对超短曝光时间拍摄的照片感到满意，照片只是抓拍了过程的片段。问题在于，促使蛋白质产生的核糖体工作时间仅为2纳秒，即使把它看作“瞬间”也实在太短。,拍摄的短片由2000万个镜头组成，对于药理学家，特别是研制抗菌素的药理学家非常有用，短片能演示核糖体的工作机理，远比看图片要详细得多。,第十一章 核糖体,