核糖體和核酶詳解演示文稿當(dāng)前1頁，總共58頁。優(yōu)選核糖體和核酶當(dāng)前2頁，總共58頁。3OUTLINERibosomestructureRibosomeFunctionPolyribosomeandProteinsynthesis當(dāng)前3頁，總共58頁。4BackgroundaboutRibosome1953Robinsin,Brown(Plantcell)1955Palade(Animalcell)1958RobertsnameitasRIBOSOMERibosomesexistinalmostallkindsofcells.EukaryoticcellProkaryoticcellMycoplast(支原體）ChloroplastMitochondrionNomembranearoundit當(dāng)前4頁，總共58頁。5Ribosomestructure

◆核糖體(ribosome)是細(xì)胞內(nèi)一種核糖核蛋白顆粒(ribonucleoproteinpartical),是細(xì)胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞器。◆核糖體的主要成分是核糖體RNA(rRNA),占60%,蛋白質(zhì)(r蛋白質(zhì)),占40%。當(dāng)前5頁，總共58頁。660S結(jié)構(gòu)大亞基小亞基柄中心突嵴平臺(tái)頭部裂溝基部50S30SmRNA40SmRNAtRNA多肽中央管5，3，mRNAA部位

P部位G因子T因子核糖體的四個(gè)活性部位當(dāng)前6頁，總共58頁。7Structureofribosome?/v/b/20860082-1402872485.html#20860082當(dāng)前7頁，總共58頁。8核糖體的類型細(xì)胞有兩種主要類型的核糖體:◆原核細(xì)胞的核糖體:

沉降系數(shù)為70S，分子量為2.5x106,由50S和30S兩個(gè)亞基組成?！粽婧思?xì)胞的核糖體:

沉降系數(shù)是80S，分子量為2.5x106,由60S和40S兩個(gè)亞基組成。當(dāng)前8頁，總共58頁。9Mg2+

濃度對(duì)大小亞基的聚合和解離的影響:◆70S核糖體在Mg2+的濃度小于1mmol/L的溶液中易解離;◆當(dāng)Mg2+

濃度大于10mmol/L,兩個(gè)核糖體通常形成100S的二聚體。

當(dāng)前9頁，總共58頁。10鎂離子濃度對(duì)核糖體的影響當(dāng)前10頁，總共58頁。11各種來源的核糖體亞基組成

來源完整核糖體核糖體亞基核糖體RNAs

細(xì)胞質(zhì)(真核生物)80S60S(大亞基)28S40S(小亞基)18S，5.8S,5S細(xì)胞質(zhì)(原核生物)70S50S(大亞基)23S30S(小亞基)16S，5S線粒體(哺乳動(dòng)物)55-60S45S(大亞基)16S35S(小亞基)12S線粒體(酵母)75S53S(大亞基)21S 35S(小亞基)14S線粒體(高等植物)78S60S(大亞基)26S45S(小亞基)18S，5S葉綠體70S50S(大亞基)23S30S(小亞基)16S，5S 當(dāng)前11頁，總共58頁。12核糖體的化學(xué)組成rRNA蛋白質(zhì)原核細(xì)胞核糖體(70S)：1.5:1

真核細(xì)胞核糖體(80S):1:1化學(xué)組成70S核糖體50S30S80S核糖體60S40S23SRNA16SRNA5SRNA28SRNA5.8SRNA5SRNA18SRNA~34種蛋白質(zhì)~21種蛋白質(zhì)~45種蛋白質(zhì)~33種蛋白質(zhì)當(dāng)前12頁，總共58頁。13當(dāng)前13頁，總共58頁。14核糖體的裝配原核生物核糖體的裝配◆小亞基的rRNA和蛋白質(zhì)的裝配關(guān)系:

組成核糖體的蛋白質(zhì)和rRNA在大小亞基中均有一定的空間排布。當(dāng)前14頁，總共58頁。15原核生物rRNA前體的加工當(dāng)前15頁，總共58頁。16核糖體結(jié)合蛋白當(dāng)前16頁，總共58頁。17核糖體的合成與裝配當(dāng)前17頁，總共58頁。18當(dāng)前18頁，總共58頁。19RibosomeFunction

核糖體的功能

--蛋白質(zhì)的合成當(dāng)前19頁，總共58頁。20ThreebindingsitefortRNAsAsite:氨酰基-tRNA結(jié)合位點(diǎn)P-site:

肽?；?tRNA結(jié)合位點(diǎn)E-site:

釋放位點(diǎn)當(dāng)前20頁，總共58頁。21當(dāng)前21頁，總共58頁。22肽鏈合成的起始三元復(fù)合物的生成：起始因子(IF3)30S小亞基+mRNA（起始信號(hào)部位）+IF3

—IF3-mRNA-30S三元復(fù)合物30S前起始復(fù)合物的形成：起始因子(IF2)IF3-mRNA-30S三元復(fù)合物+IF2+fMet-tRNAf—IF2-30S-mRNA-fMet-tRNAf70S起始復(fù)合物的形成：GTP——GDP+PiIF2-30S-mRNA-fMet-tRNAf+50S大亞基

—30S-mRNA-50S-fMet-tRNAf+IF2當(dāng)前22頁，總共58頁。235,3,AUG小亞基肽鏈合成的起始小亞基5,3,AUGIF3IF3IF3-mRNA-30S三元復(fù)合物IF2-30S-mRNA-fMet-tRNAf30S-mRNA-50S-fMet-tRNAfIF2IF3UACfMet大亞基小亞基5,3,AUGUACfMetIF2GTPGDP+PiIF2大亞基小亞基5,3,AUGUACfMetA位當(dāng)前23頁，總共58頁。24原核和真核生物蛋白質(zhì)合成起始的區(qū)別內(nèi)容原核生物真核生物完整核糖體70S80S核糖體亞基50S，30S60S，40S起始tRNAfMet-tRNAfMetMet-tRNAiMet起始因子三種至少七種起始復(fù)合物1.30S-mRNA1.40S-Met-tRNAiMet主要順序2.30S-mRNA-fMet-tRNAfMe2.40S-mRNA-Met-tRNAiMet3.70S-mRNA-fMet-tRNAfMe3.80S-mRNA-Met-tRNAiMet當(dāng)前24頁，總共58頁。25

肽鏈的延長(zhǎng)1.氨?；?tRNA進(jìn)入A位肽鏈的延長(zhǎng)2.肽鍵的形成3.移位循環(huán)重復(fù)過程參與的因子延長(zhǎng)因子（EF)EF-T(EF-1):與氨基酰-tRNA和GTP結(jié)合形成一種復(fù)合物，并將其帶到核糖體上。EF-G(EF-2):幫助肽酰基-tRNA由核糖體A位移向P位。GTP:提供能量當(dāng)前25頁，總共58頁。26P位A位P位A位fMetCGG丙

肽鏈的延長(zhǎng)UACfMetP位A位3,AUGGCCUCUGGAACG5,CGG丙1.氨?；?tRNA進(jìn)入A位2.肽鍵的形成UAC肽基轉(zhuǎn)移酶形成肽鍵P位A位CGG丙3,AUGGCCUCUGGAACG5,UACfMet3.移位(由A位轉(zhuǎn)移至P位）CGG丙fMet3,AUGGCCUCUGGAACG5,EF-G易位酶G因子GTPGDP+PiUACfMetP位A位3,AUGGCCUCUGGAACG5,ACUUAGACUUAGACUUAGACUUAGEF-TGTP密當(dāng)前26頁，總共58頁。27P位A位CGG丙EF-TGTPUACfMetCGG丙fMetUAC肽基轉(zhuǎn)移酶形成肽鍵ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,EF-G易位酶G因子GTPGDP+PiAGA絲CGG

肽鏈合成的終止與釋放P位A位RF釋放因子UGA絲fMet丙甘蘇ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,RFUGA30S50SRF

肽鏈的延長(zhǎng)密P位A位CGG丙3,AUGGCCUCUGGAACG5,P位A位fMetCGG丙ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,P位A位ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,P位A位ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,fMet丙AGA絲當(dāng)前27頁，總共58頁。28IF3-mRNA-30S三元復(fù)合物IF3IF2-30S-mRNA-fMet-tRNAfIF230S-mRNA-50S-fMet-tRNAf大亞基IF2GTP小亞基IF3UACfMetIF2IF3小亞基A位UACfMet大亞基GTPGDP+PiACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,P位A位ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,UACfMetCGG丙EF-TGTPCGG丙肽基轉(zhuǎn)移酶形成肽鍵fMetP位A位CGG丙3,AUGGCCUCUGGAACG5,UACEF-G易位酶G因子GTPGDP+PiP位A位fMetCGG丙ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,AGA絲P位A位ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,CGGP位A位ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,AGA絲fMet丙P位A位UGARF釋放因子UGA30S50SRFRF絲fMet丙甘蘇ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,肽鏈合成的起始肽鏈的延長(zhǎng)肽鏈合成的終止與釋放多肽鏈的合成當(dāng)前28頁，總共58頁。29核糖體合成的蛋白質(zhì)

外輸?shù)鞍祝ǚ置诘鞍祝河筛街颂求w合成，大多從細(xì)胞分泌出去。

結(jié)構(gòu)蛋白：由游離核糖體合成，多分布細(xì)胞基質(zhì)中。某些結(jié)構(gòu)蛋白（膜鑲嵌蛋白、溶酶體酶蛋白、等）是由附著核糖體合成的。完當(dāng)前29頁，總共58頁。30核糖體蛋白與rRNA的功能

核糖體上具有一系列與蛋白質(zhì)

合成有關(guān)的結(jié)合位點(diǎn)與催化位點(diǎn)當(dāng)前30頁，總共58頁。31與mRNA的結(jié)合位點(diǎn)與新?lián)饺氲陌滨?tRNA的結(jié)合位點(diǎn)——氨酰基位點(diǎn)，又稱A位點(diǎn)與延伸中的肽酰-tRNA的結(jié)合位點(diǎn)——肽?；稽c(diǎn)，又稱P位點(diǎn)肽酰轉(zhuǎn)移后與即將釋放的tRNA的結(jié)合位點(diǎn)——E位點(diǎn)(exitsite)與肽酰tRNA從A位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到P位點(diǎn)有關(guān)的轉(zhuǎn)移酶

(即延伸因子EF-G)的結(jié)合位點(diǎn)肽酰轉(zhuǎn)移酶的催化位點(diǎn)與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的其它起始因子、延伸因子和終止因子的結(jié)合位點(diǎn)核糖體結(jié)合位點(diǎn)當(dāng)前31頁，總共58頁。32在核糖體中rRNA是起主要作用的結(jié)構(gòu)成分具有肽酰轉(zhuǎn)移酶的活性；為tRNA提供結(jié)合位點(diǎn)(A位點(diǎn)、P位點(diǎn)和E位點(diǎn))；為多種蛋白質(zhì)合成因子提供結(jié)合位點(diǎn)；在蛋白質(zhì)合成起始時(shí)參與同mRNA選擇性地結(jié)合以及在肽鏈的延伸中與mRNA結(jié)合；核糖體大小亞單位的結(jié)合、校正閱讀(proofreading)、無意義鏈或框架漂移的校正、以及抗菌素的作用等都與rRNA有關(guān)。當(dāng)前32頁，總共58頁。33r蛋白質(zhì)的主要功能對(duì)rRNA折疊成有功能的三維結(jié)構(gòu)是十分重要的；在蛋白質(zhì)合成中,某些r蛋白可能對(duì)核糖體的構(gòu)象起“微調(diào)”作用；在核糖體的結(jié)合位點(diǎn)上甚至可能在催化作用中,核糖體蛋白與rRNA共同行使功能。

當(dāng)前33頁，總共58頁。34問題如何證明在核糖體合成蛋白質(zhì)過程中起主要功能作用的是RNA，而不是蛋白質(zhì)？？當(dāng)前34頁，總共58頁。35

蛋白質(zhì)合成抑制劑（抑制核糖體與tRNA結(jié)合）☆抗生素☆嘌呤霉素當(dāng)前35頁，總共58頁。36多聚核糖體(polyribosome或polysome)蛋白質(zhì)正在合成時(shí)的一種狀態(tài)。當(dāng)前36頁，總共58頁。37多聚核糖體當(dāng)前37頁，總共58頁。38多聚核糖體(polyribosome或polysome)概念核糖體在細(xì)胞內(nèi)并不是單個(gè)獨(dú)立地執(zhí)行功能，而是由多個(gè)甚至幾十個(gè)核糖體串連在一條mRNA分子上高效地進(jìn)行肽鏈的合成，這種具有特殊功能與形態(tài)結(jié)構(gòu)的核糖體與

mRNA的聚合體稱為多聚核糖體。

多聚核糖體的生物學(xué)意義 細(xì)胞內(nèi)各種多肽的合成，不論其分子量的大小或是mRNA的長(zhǎng)短如何，單位時(shí)間內(nèi)所合成的多肽分子數(shù)目都大體相等。 以多聚核糖體的形式進(jìn)行多肽合成，對(duì)mRNA

的利用及對(duì)其濃度的調(diào)控更為經(jīng)濟(jì)和有效。當(dāng)前38頁，總共58頁。39RNA在生命起源中的地位及其演化過程當(dāng)前39頁，總共58頁。40生命是自我復(fù)制的體系三種生物大分子，只有RNA既具有信息載體功能又具有酶的催化功能。因此，推測(cè)RNA

可能是生命起源中最早的生物大分子。核酶(ribozyme)：具有催化作用的RNA。由RNA催化產(chǎn)生了蛋白質(zhì)當(dāng)前40頁，總共58頁。41DNA代替了RNA的遺傳信息功能

DNA雙鏈比RNA單鏈穩(wěn)定；

DNA鏈中胸腺嘧啶代替了RNA鏈中的尿嘧啶，使之易于修復(fù)。當(dāng)前41頁，總共58頁。42蛋白質(zhì)取代了絕大部分RNA酶的功能蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的多樣性與構(gòu)象的多變性；與RNA相比，蛋白質(zhì)能更為有效地催化多種生化反應(yīng)，并提供更為復(fù)雜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)成分，逐漸演化成今天的細(xì)胞。

當(dāng)前42頁，總共58頁。43核糖體與癌癥蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的最終執(zhí)行者，核糖體擔(dān)負(fù)著細(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成，因此核糖體在整個(gè)生命過程中發(fā)揮重要功能。核糖體的生物合成和轉(zhuǎn)錄控制在細(xì)胞處理過程中多個(gè)水平進(jìn)行。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些腫瘤抑制子和前癌基因可以影響核糖體成熟，通過改變蛋白質(zhì)合成機(jī)器中的某些組分而誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生。當(dāng)前43頁，總共58頁。44單一蛋白質(zhì)突變控制核糖體生物合成

低等生物L(fēng)16：在酵母菌中進(jìn)行的基因靶向試驗(yàn)表明單一一種蛋白質(zhì)的去除如L16，導(dǎo)致60s核糖體大單位減少，這直接與多核糖體減少和細(xì)胞增殖缺陷相關(guān)。因此僅一種核糖體蛋白質(zhì)的表達(dá)被破壞就能夠引起核糖體產(chǎn)生的減少。其它的蛋白質(zhì)：在果蠅中，單一的核糖體蛋白質(zhì)突變就可以導(dǎo)致一組綜合性突變，被稱為minute。Mintue

蒼蠅是以體積減少為特征，失去生育能力和隱性的致死性。許多直接和間接的證據(jù)已經(jīng)證實(shí)minute細(xì)胞核糖體含量降低，因此蛋白質(zhì)合成能力降低。蛋白質(zhì)合成的減少導(dǎo)致了細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的降低。當(dāng)前44頁，總共58頁。45高等生物：S6：小鼠中去除40s核糖體蛋白質(zhì)S6，直接導(dǎo)致了核糖體生物合成的缺陷和細(xì)胞增殖的降低。而S6磷酸化可以被癌細(xì)胞中失調(diào)的細(xì)胞外信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。S6磷酸化與特異的一組被稱為TOP的mRNA翻譯相關(guān)（TOP:aterminaloligopyrimidinebractinthe5’untranslatedregion(UTR)）。由TOP基因編碼的蛋白質(zhì)本身即為一種原癌基因，因此，TOP基因的表達(dá)失調(diào)也許啟動(dòng)了腫瘤的發(fā)生。哺乳動(dòng)物中，S6磷酸化的調(diào)節(jié)是非常復(fù)雜的。這種復(fù)雜性提高歸因于另一種激酶S6K2的存在。當(dāng)前45頁，總共58頁。46S3a：在腫瘤細(xì)胞中過量表達(dá)。顯然單個(gè)核糖體蛋白質(zhì)刪除在許多模型組織中可以直接影響細(xì)胞的生長(zhǎng)，但是對(duì)核糖體蛋白質(zhì)的過量表達(dá)還沒有清晰明朗的認(rèn)識(shí)。核糖體蛋白質(zhì)S3a過量表達(dá)可以誘導(dǎo)NIH3T3細(xì)胞轉(zhuǎn)型突變，并在裸鼠中誘導(dǎo)腫瘤的產(chǎn)生。S3a誘導(dǎo)轉(zhuǎn)型突變的能力依賴于其抑制程序性死亡的作用，因此S3a也許引起了抗凋亡蛋白的上調(diào)。當(dāng)前46頁，總共58頁。47癌癥和核糖體的生物合成先天性角化不良癥

DKC1編碼假尿嘧啶合成酶，通過在特異位點(diǎn)將尿嘧啶轉(zhuǎn)變成假尿嘧啶而介導(dǎo)了rRNA轉(zhuǎn)錄前的調(diào)節(jié)。DKC1基因的突變與DC相關(guān)。在酵母和蒼蠅中，DKC1的缺陷導(dǎo)致了rRNA修飾的損傷與核糖體生物合成過渡有關(guān)

DKC1也與端粒酶中的RNA合成相關(guān)，是否核糖體功能障礙引起了DC的病理過程仍需在動(dòng)物模型中進(jìn)一步驗(yàn)證。當(dāng)前47頁，總共58頁。48先天性障礙性貧血：這種疾病已經(jīng)被確定與核糖體蛋白質(zhì)S19突變相關(guān)，一種由于核糖體合成缺陷而使機(jī)體具有癌癥易感性的疾病。在Drosophila中，僅一個(gè)核糖體蛋白質(zhì)的突變既可以造成minutue表型。先天性障礙性貧血病人，在出生時(shí)有一個(gè)生長(zhǎng)不足，表現(xiàn)為嚴(yán)重的生長(zhǎng)遲緩現(xiàn)象。兩這是否具有相同的發(fā)生機(jī)制還需要進(jìn)一步闡明。當(dāng)前48頁，總共58頁。49AproteinboundtoaspecificDNAsequencewillinterferewiththedigestionofthatregionbyDNaseI.Anend-labelledDNAprobeisincubatedwithaproteinextractorapurifiedDNA-bindingfactor.TheunprotectedDNAisthenpartiallydigestedwithDNaseIsuchthatonaverageeveryDNAmoleculeiscutonce.Digestionproductsarethenresolvedbyelectrophoresis.ComparisonoftheDNaseIdigestionpatterninthepresenceandabsenceofproteinwillallowtheidentificationofafootprint(protectedregion)****DenaturingPAGEFootprintExp.IdentificationofTFbindingsite:DNase1Footprinti