细胞生物学-核糖体 PPT课件

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核糖体的结构
核糖体由大、小两个亚基组成，每个亚基都由RNA 和蛋白质构成。
大亚基含有28S、5S和5.8S三种RNA，而小亚基含有 18S RNA。
这些RNA与约60种不同蛋白质结合，形成稳定的复 合物。
核糖体的功能
核糖体是合成蛋白质的场所， 通过mRNA的翻译合成蛋白质 。
它具有起始、延长和终止三个 功能部位，分别对应于mRNA 上的起始密码子、终止密码子 以及多肽链的释放因子。
信号转导调控
核糖体可以感知细胞内的营养 和能量状态，通过信号转导途 径将信息传递给其他细胞器或 细胞核，进而调控细胞代谢和 生长。
核糖体与疾病的关系
核糖体与癌症
研究表明，核糖体的合成和功能异常可以影响肿瘤细胞的 增殖和分化，与癌症的发生和发展密切相关。
核糖体与神经退行性疾病
一些神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病等与核糖 体功能异常有关，这些疾病的发生和发展过程中会出现核 糖体蛋白的聚集和神经元死亡。
核糖体与感染性疾病
病毒和细菌等微生物感染细胞后，会利用细胞内的核糖体 合成自身的蛋白质，因此核糖体也是抗感染免疫的重要靶 点。
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核糖体的研究方法
核糖体的分离和纯化
分离
利用核糖体与其他细胞成分的密 度差异，通过离心技术将其从细 胞中分离出来。
纯化
通过一系列层析和电泳技术进一 步去除杂质，获得较为纯净的核 糖体样品。
核糖体的电镜观察
负染色
将核糖体样品置于负染色液中，使其 附着在载网上，然后进行电镜观察。
冷冻电镜
采用冷冻固定技术，将核糖体样品快 速冷冻并置于电镜下观察，以获得高 分辨率的图像。
核糖体的生物信息学分析

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在蛋白质合成中肽酰转移酶的活性研究
核糖体蛋白 在核糖体中rRNA是起主要作用的结构成分 r蛋白质的主要功能
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核糖体蛋白
很难确定哪一种蛋白具有催化功能：
在E.coli中核糖体蛋白突变甚至缺失对蛋白
质合成并没有表现出“全”或“无”的影响。 多数抗蛋白质合成抑制剂的突变株，并非由
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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
涉及的多数因子为G蛋白(具有GTPase活性)，核糖体上 与之相关位点称为GTPase相关位点。
最近人们成功地制备L11-rRNA复合物的晶体，获得了 其空间结构高分辨率的三维图象。 这一结果证实了前人用各种实验技术所获得的种种结论 提出直观、可靠且比人们的预料更为精巧复杂和可能的 作用机制，从而为揭开核糖体这一具有30多亿年历史的 古老的高度复杂的分子机器的运转奥秘迈出了极重要的 一步。
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三、核糖体蛋白质与rRNA的功能分析
核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合 位点与催化位点
在蛋白质合成中肽酰转移酶的活性研究
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核糖体上具有一系列与蛋白质 合成有关的结合位点与催化位点
与mRNA的结合位点 与新掺入的氨酰-tRNA的结合位点——氨酰基位点，又称A位
在某些动植物细胞中某些短的双链RNA 分子或以作用于mRNA，使之发生降解， 从而起到关闭相应基因活性的目的。
这一发现目前被广泛地用于特异性基因 功能的研究上。
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生命是自我复制的体系
三种生物大分子，只有RNA既具有信息载体 功能又具有酶的催化功能。因此，推测RNA 可能是生命起源中最早的生物大分子。

二、核糖体的化学组成
核糖体蛋白：
适当条件下，CsCL离心，可将核糖体各成分分离出来
蛋白质成分按照一定的顺序一组一组地被分离出来 大部分蛋白质均含有丰富的碱性氨基酸 组成核糖体的蛋白质， 在大小亚单位中均有一定的空间分布 利用专一性抗体， 在电镜下可对各种蛋白质做定位测定
三、核糖体的功能
合成蛋白质的场所 由核糖体、mRNA和tRNA三者密切配合共同完成 肽链合成的起始、延伸和终止三个阶段的反应 (一)核糖体与tRNA相互识别的分子机制 Paul Schimmel等(2019)提出一个模型，该模型认为： 1.带有反密码子的呈”L”型的tRNA具有两个不同的臂： 一个臂：其3’端的通用CCA单链序列为氨基酸的结合 位点 氨基酸通过酯化作用可连接到末端的A上；
三、粗面内质网的功能
RER合成的蛋白质：主要为分泌蛋白 及装配内膜系统和质膜所需要的蛋白质 当活跃合成蛋白质：内质网扁平囊扩大， 里面充满了浓密的大分子物质 当细胞内必需营养物缺乏、能源不足或受毒素刺激： ER具有降低蛋白质合成起始速率的调控作用
三、粗面内质网的功能
2．合成蛋白质的修饰与加工
修饰、加工：多肽链的糖基化和羟基化等
酰基化、羟化、二硫键的形成等修饰， 使新生多肽链折叠成正确的三维结构
三、粗面内质网的功能
3．膜的生成 RER能不断地进行自身装配和生成
实验：蛋白质和脂类前体物用14C-亮氨酸和14C-甘油标记 发现：标记前体物掺入到RER数量要比掺入到SER大得多 表明：膜的生成方向由RER到SER
膜的生成： 首先合成基本膜脂和整合膜蛋白 然后按顺序依次添加酶、专一性糖和脂类 膜分化过程： 膜的生成要经过化学和结构上的改造， 逐步转变为内膜系统中各种膜，以至质膜

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二、蛋白质的合成
蛋白质的合成过程比较复杂，由核糖体、mRNA和携 带各种氨基酸的tRNA、多种蛋白质因子、以及GTP 等的共同完成，一般要经过：
起始 延伸 终止 三个阶段的反应，才能转译出多肽产物。
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翻译的起始
第一步，mRNA只能与细胞质中游离的核糖体30S小亚 基结合，此时的结合部位是mRNA的起始密码子AUG（如何 识别第一个AUG是起始密码子。
60S：28S、5.8S、5S rRNA； 40S：18SrRNA。 》尽管原核生物与真核生物核糖体的蛋白质和rRNA差异
很大，但结构总体相似，特别是负责与mRNA结合的小亚 基。 》原核和真核细胞的rRNA都具有甲基化现象，这种甲基 化与RNA的转录后加工过程的酶识别有关。 》另外原核5S、16S rRNA和真核5.8S、18S rRNA结构高 度保守，常用于研究生物进化。
第十一章 核糖体(精要部分).
第十一章 核糖体和蛋白质合成
核糖体(ribosome)是合成蛋白质的无膜包被细胞器，其唯 一的功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多 肽链。 核糖体几乎存在于一切细胞内，游离于细胞质基质中，或 附着于内质网膜及核膜上（真核细胞）。
第一节 核糖体的类型与结构
蛋白质化学结构的多样性与构象的多变性； 与RNA相比，蛋白质能更为有效地催化多种生化反应，并提供
更为复杂的细胞结构成分，逐渐演化成今天的细胞。
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基于原始RNA的 自我复制体系
目前的细胞系统
原始RNA 原始RNA进化 RNA进化后指导蛋白质合成
基于RNA和蛋白质的自我复制体系 新酶的出现能够催化DNA的复 制和RNA转录
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6SrRNA基因的常用途径
细菌的rRNA具有高度的保守性，又具有高度