1、 第一節 核糖體的類型與結構附著核糖體/游離核糖體70S核糖體/80S核糖體大亞基/小亞基 第一節 核糖體的類型與結構附著核糖體/游離核糖1.1 核糖體的基本類型與成分基本成分r蛋白質：40%，核糖體表面rRNA：60%，核糖體內部核糖體大小亞單位在細胞內常常游離于細胞質基質中，只有當小亞單位與mRNA結合后，大小亞單位才與小亞單位結合形成完整的核糖體。由大亞基和小亞基按照1：1比例結合而成。1.1 核糖體的基本類型與成分基本成分核糖體醫學宣教課件1.1.1 70S核糖體分布原核細胞的核糖體為70S核糖體線粒體和葉綠體中的核糖體也近似于70S。50S大亞基23SrRNA、5SrRNA31種蛋白

2、質；30S小亞基16 SrRNA21種蛋白質； 1.1.1 70S核糖體分布核糖體醫學宣教課件1.1.2 80S核糖體分布：真核細胞的核糖體為80S核糖體。60S大亞基28SrRNA、5SrRNA、5.8SrRNA49種蛋白質；40S小亞基18 SrRNA33種蛋白質；體外實驗當Mg2濃度降低時，80S核糖體解離為大、小亞基；當Mg2濃度增高時，則常常形成120S的二聚體。 1.1.2 80S核糖體分布：真核細胞的核糖體為80S核糖原核生物與真核生物核糖體成分的比較 原核生物與真核生物核糖體成分的比較 1.1.3 游離核糖體和附著核糖體在真核細胞中很多核糖體附著在內質網的膜表面，稱為附著核糖體

3、糙面內質網；核外膜表面；原核細胞的質膜內側。一些核糖體不附著在膜上，呈游離狀態，分布在細胞質基質內，稱游離核糖體。附著核糖體與游離核糖體所合成的蛋白質種類不同，但核糖體的結構與化學組成是完全相同的。 1.1.3 游離核糖體和附著核糖體在真核細胞中很多核糖體附1.2 核糖體的結構 是同一生物中不同種類的r蛋白的一級結構均不相同，在免疫學上幾乎沒有同源性。不同生物同一種類r蛋白之間具有很高的同源性， 并在進化上非常保守。核糖體的重裝配不需要其它大分子的參與，是一個自我裝配的過程。裝配過程表現出先后次序性。1.2 核糖體的結構 是同一生物中不同種類的r蛋白的一級結構1.2.1 核糖體結構與功能的分析

4、離子交換樹脂可分離純化各種r蛋白；純化的r蛋白與純化的rRNA進行核糖體的重組裝， 顯示核糖體中r蛋白與rRNA的結構關系雙向電泳技術可顯示出E.coli核糖體在裝配各階段中， 與rRNA結合的蛋白質的類型雙功能的交聯劑和雙向電泳分離可用于研究r蛋白在 結構上的相互關系 電鏡負染色與免疫標記技術結合，研究r蛋白在核糖 體的亞單位上的定位。1.2.1 核糖體結構與功能的分析離子交換樹脂可分離純化各對rRNA，特別是對16S rRNA結構的研究 16SrRNA的二級結構具有更高的保守性：臂環結構(stem-loop structure) rRNA臂環結構的三級結構模型 70S核糖體的小亞單位中rR

5、NA與全部的r蛋白關系的空間模型 16SrRNA的一級結構是非常保守的對rRNA，特別是對16S rRNA結構的研究 1.2.2 蛋白質合成過程中很多重要步驟與50S核糖體大亞單位相關依賴延伸因子Tu（EFTu）的氨酰tRNA的結合；延伸因子G（EFG）介導的轉位作用；依賴于起始因子2的fMettRNA的結合；依賴于釋放因子的蛋白合成終止作用；應急因子與核糖體結合產生ppGpp（p）阻斷蛋白合成等。上述過程中的多數因子為G蛋白，具有GTPase活性，故將核糖體上與之相關位點稱為GTPase相關位點。 1.2.2 蛋白質合成過程中很多重要步驟與50S核糖體大1.3 核糖體蛋白質與rRNA的功能核

6、糖體上具有一系列與蛋白質合成有關的結合位點與催化位點與mRNA的結合位點；氨酰基位點（A位） 與新摻入氨酰tRNA的結合位點肽酰基位點（P位） 與延伸中的肽酰tRNA的結合位點E位點肽酰轉移后與即將釋放的tRNA的結合位點與肽酰tRNA從A位點轉移到P位點有關的轉移酶（即延伸因子EFG）的結合位點；肽酰轉移酶的催化位點。與tRNA結合的P位點、A位點或E位點各自都涉及一套rRNA上不同的區域。1.3 核糖體蛋白質與rRNA的功能核糖體上具有一系列與蛋核糖體醫學宣教課件E.coli核糖體小亞單位中rRNA與r蛋白的相互關系示意圖線條表示相互作用及作用力的強（粗線）與弱（細線）（引自Alberts

7、 et al，1989） E.coli核糖體小亞單位中rRNA與r蛋白的相互關系示意圖在核糖體中rRNA是起主要作用的結構成分具有肽酰轉移酶的活性；為tRNA提供結合位點（A位點、P位點、E位點）；為多種蛋白質合成因子提供結合位點；在蛋白質合成起始時參與同mRNA選擇性地結合以及在肽鏈的延伸中與mRNA結合。核糖體大小亞單位的結合、校正閱讀、無意義鏈或框架漂移的校正、以及抗生素的作用等。在核糖體中rRNA是起主要作用的結構成分 E.coli （a）核糖體小亞單位中的部分r蛋白與rRNA的結合位點（b）核糖體小亞單位中的部分r蛋白在小亞單位上的部位 （引自Albert et al.，1989，圖

8、a; Lewin,1997,圖b） E.coli 核糖體小亞單位rRNA的二級結構(a) E.coli 16S rRNA；（紅色為高度保守區）(b) 酵母菌18S rRNA，它們都具有類似的40個臂環結構(圖中140)，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胞中存在的rRNA的二級結構。(Darnell et al.，1990) 核糖體小亞單位rRNAL11-rRNA復合物的三維結構(引自Porse et.al.,1999)L11-rRNA復合物的三維結構r蛋白在翻譯過程中也起著重要的作用；對rRNA折疊成有功能的三維結構是十分重要的；在蛋白質合成中，核糖體的空間構象發生一系

9、列的變化，某些r蛋白可能對核糖體的構象起“微調”作用；在核糖體的結合位點上甚至可能在催化作用中，r蛋白與rRNA共同行使功能。 r蛋白在翻譯過程中也起著重要的作用； 第二節 多聚核糖體與蛋白質的合成 第二節 多聚核糖體2.1 多聚核糖體由mRNA分子將許多核糖體串聯而成的結構每種多聚核糖體的數目取決于mRNA的長度2.1 多聚核糖體由mRNA分子將許多核糖體串聯而成的結構無論是附著核糖體還是游離核糖體，都常常以多聚核糖體形式存在多聚核糖體的意義大大提高多肽合成速度，特別是對于相對分子質量較大的多肽。以多聚核糖體的形式進行多肽的合成，對mRNA的利用及對其數量的調控更為經濟和有效。多聚核糖體的意

10、義2.2 蛋白質的合成 起始階段延伸階段釋放階段2.2 蛋白質的合成 2.2.1 起始階段70S起始復合物小亞基對mRNA的識別16SrRNA與mRNA上起始密碼AUG上游6個核苷酸結合序列配對并結合；30S起始復合物甲酰甲硫氨酸tRNA的反密碼子識別mRNA上的AUG并配對結合；70S起始復合物 50S大亞單位與30S起始復合物中小亞單位結合，GTP水解、IF1、IF2、IF3釋放，甲酰甲硫氨酸tRNA占據P位，確定閱讀框架。 2.2.1 起始階段70S起始復合物小亞基對mRNA的識別進位：氨酰tRNA與延伸因子EFTu和GTP形成復合物；氨酰tRNA進入A位點；肽鍵生成：肽酰轉移酶催化；移

11、位：延伸因子EFG（移位酶），結合在EFG上的GTP水解。肽酰tRNA從A位轉移到P位，mRNA移動3個核苷酸的距離。原P位點無負載的tRNA移到E位點后脫落，A位點空出。 2.2.2 延伸階段2.2.2 延伸階段2.2.3 蛋白質合成的終止釋放如A位是UAA、UAG、UGA，氨基酰tRNA通常不能結合到核糖體上A位點的終止密碼與釋放因子結合釋放因子RF1可識別UAA或UAG釋放因子RF2可識別UAA或UGA釋放因子活化肽鏈轉移酶，水解P位點的多肽與tRNA之間的連鍵，多肽脫離核糖體核糖體隨即解離為大小亞單位。 2.2.3 蛋白質合成的終止釋放2.3 RNA在生命起源中的地位在蛋白質的合成過程中，rRNA表現出肽酰轉移酶活性；生命是自我復制的體系，原始生命體中的大分子，應兼具遺傳信息載體功能和酶的催化功能；在DNA、RNA和蛋白質三種大分子中，只有RNA分子既具有遺傳信息載體功能又具有酶的催化功能；結論：RNA可能是生命起源中最早的生物大分子。2.3 RNA在生命起源中的地位在蛋白質的合成過程中，rR核酶 具有自我催化能力的RNA分子核酶2.3.1 DNA代替了RNA的遺傳信息功能DNA雙鏈比RNA單鏈穩定DNA鏈中胸腺嘧啶代替了