第九章 核糖体 - 大连大学生物工程学院欢迎您的光临!
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核糖体的生物合成和功能研究核糖体是细胞中主要的蛋白质合成工厂。
在此过程中,核糖体通过核糖体RNA的指导将蛋白质的氨基酸链合成为一条完整的多肽链,从而完成蛋白质合成的过程。
核糖体的生物合成和功能一直以来都是生命科学领域的热门研究课题。
核糖体是由多种蛋白质和核糖体RNA组成的复杂蛋白质粒子。
核糖体RNA是核糖体中约60%的组成部分,其中包括小核糖体RNA和大核糖体RNA。
小核糖体RNA的长度为约120nt,由一个由特定序列组成的稳定环和四个可变序列组成。
大核糖体RNA长度约为3000nt,与多种小核糖体蛋白相结合,形成极为复杂的大核糖体复合体。
核糖体的生物合成过程始于核糖体RNA的合成,当彼此比较相似的环形mRNA启动转录时,在转录过程中,RNA聚合酶能够引导核糖体RNA序列的合成。
核糖体RNA通过RNA聚合酶在DNA模板上的反向合成而生成。
细胞内存在多个核糖体RNA基因,这些基因在合成过程中会被剪接成不同的RNA,并且会经历成熟过程。
核糖体RNA的成熟主要是通过切割和化学修饰来实现的。
核糖体RNA分子的切割会在不同的位置发生,最终生成不同的RNA分子。
与此同时,核糖体RNA上的磷酸基团也会被甲基化,这种化学修饰有助于核糖体RNA与其他蛋白质和RNA分子相互作用。
核糖体的功能是将蛋白质编码的信息翻译成多肽链。
在此过程中,核糖体通过将分子组合起来来完成蛋白质的合成。
这种组装过程包括丝氨酸-脱氨酶、形成亚单位、组装和结束释放等步骤。
核糖体的功能由小核糖体RNA和大核糖体RNA共同实现。
核糖体的生物合成和功能研究已经取得了许多重要进展,但仍有很多问题需要进一步解决。
例如,科学家们需要更加深入地了解核糖体RNA的结构和功能,以及核糖体复合物中其他蛋白质的作用机理。
他们还需要探索核糖体在各种生理和病理情况下的应对策略,这将有助于提高人们对疾病的认识,研发新药以及提高蛋白质合成率。
总的来说,核糖体的生物合成和功能是一个复杂而重要的研究领域。
可编辑修改精选全文完整版第9章核糖体第一节核糖体的类型和结构核糖体的模式图核糖体是合成蛋白质的细胞器,几乎存在于一切细胞内。
核糖体是一个颗粒状的结构,主要成分是蛋白质和RNA。
核糖体RNA成为rRNA,蛋白质称为r蛋白,蛋白质含量约占40%,RNA约占60%,r蛋白分子主要分布在核糖体的表面,而rRNA则位于内部,二者靠非共价键结合在一起。
电镜下,是无包膜的电子致密颗粒,略呈圆形或椭圆形,平均直径在150~250A。
核糖体由大、小两个亚单位组成。
大亚基略呈梨形,中心有一条中央管。
直径为230A,沉降系数为60S。
其上有与氨酰-tRNA 结合的位置,还含有转肽酶活性部位。
小亚基呈碟盘状,大小为230A×120A,沉降系数为40S,其上有蛋白质合成启动因子结合位点、起始氨酰-tRNA结合部位和mRNA结合位点。
电镜下,核糖体常成群呈丛状或螺旋状存在,与mRNA结合,构成多聚核糖体(polyribosome)。
附着于内质网上的称附着核糖体(bound ribosome),主要合成输送到细胞外的分泌性蛋白、膜嵌入糖蛋白、可溶性驻留蛋白和溶酶体蛋白等。
散在于胞质中的称游离核糖体(free ribosome),主要合成组成细胞本身所需的结构性蛋白质。
糖核体的大小两个不同的亚基,在不进行蛋白质合成时,它们是分开的,游离存在于细胞质中。
只是在进行蛋白质合成时才结合在一起。
原核生物和真核生物的核糖体成分的比较原核细胞的核糖体为70S,真核细胞线粒体和叶绿体内的核糖体也近似于70S,但除了这两个细胞器,真核细胞内的核糖体均为80S。
原核生物核糖体由约2/3的RNA及1/3的蛋白质组成。
真核生物核糖体中RNA占3/5,蛋白质占2/5。
真核细胞糖核体的沉降系数为80S。
大亚基为60S,小亚基为40S。
小亚基含有由一种18S的 rRNA 和33种蛋白质;大亚基含有5S、5.8S及 28S 三种rRNA 和约49种蛋白质。
第九章核糖体(ribosme)教学目的:掌握核糖体的结构与功能教学重点:核糖体的组成成分及各自功能教学难点:核糖体的功能活性部位讲授法第一节核糖体的类型与结构一、基本类型及化学成分以沉降系数不同划分为三种类型,每种类型均有大、小两个亚单位构成。
单体亚单位原核细胞、叶绿体、线粒体 70 S 50 S 30 S哺乳类线粒体 55 S 35 S 25 S真核细胞 80 S 60 S 40 S二、结构及装配(一)结构目前对细菌的核糖体了解较深,故以70 S核糖体来介绍其结构。
大亚单位呈半圆形,一侧伸出三个突起,中央有一凹陷。
小亚单位呈长条形,约于1/3长度处有一细的缢痕,使小亚单位分为大小两个部分。
二者结合起来时,凹陷部位彼此对应,形成一隧道。
(二)装配核糖体大小亚基与rRNA之间,以及大小亚基之间,rRNA与蛋白质之间可以自行装配,但详细机理尚未查清,根据目前的研究,至少可以肯定以下事实。
(1)30S亚单位的pro 专同 16S rRNA结合,50S亚单位的pro 专同 23S rRNA结合,若将其混合,则装配不成有功能的亚单位。
(2)从不同细菌提取出30S亚单位的蛋白质和16S rRNA,混合后可装配成有功能的30S亚单位,说明无种间差异。
(3)原核细胞与真核细胞的亚单位不能形成有功能的核糖体。
(4)E.coli的核糖体和(玉米中)叶绿体的核糖体相似,相互交换亚单位仍具功能。
(5)E.coli的核糖体和线粒体的核糖体不同,相互交换后不能装配。
三、核糖体蛋白质与rRNA的功能在单个核糖体上,可区分多个功能活性部位,在蛋白质合成过程中各有专一的识别作用和功能。
○1与mRNA结合的位点:在16SrRNA的3`端有一段顺序同多数原核生物的mRNA(AUG上游3-9个碱基)的核糖体结合位点有互补关系,以便使mRNA 结合在小亚基上。
○2A位点(A site,acceptor site,aminoacyl site),氨酰基位点亦称氨基酸部位或受位,是接受氨酰基tRNA的部位,偏于大亚单位(大亚基“座斗”,右侧“扶手”;小亚基“头部”和“颈部”)。
第九章核糖体第九章核糖体⼀、核糖体的结构及功能核糖体是体积较⼩的⽆膜包围的细胞器,在光镜下看不到。
1958年才把这种含有⼤量RNA的合成蛋⽩质的关键装置定名为核糖核蛋⽩体ribosome,简称为核糖体。
(⼀)核糖体的⼀般性质。
1.存在与分布核糖体存在⼀切⽣物的细胞中,包括真核细胞和原核细胞。
这是有别于其它细胞器的特点。
在真核细胞中,有些核糖体是游离分布在细胞质基质中,也有许多是附着在rER膜及核膜外表。
此外,还有核糖体是分布在线粒体和叶绿体的基质中。
在原核细胞内,⼤量核糖体游离在细胞质中,也有的附着在质膜内侧⾯。
细菌的核糖体占总重量的25—30%。
2.形态和⼤⼩⼀般直径12—30nm,由⼤、⼩两亚单位构成,通常是以⼤亚单位附在内质⽹膜或核膜外表。
当进⾏蛋⽩质合成时,⼩亚单位先接触mRNA才与⼤亚单位结合,⽽合成完毕后⼜⾃⾏解离分开。
另外,多个核糖体还可由mRNA串联成多聚核糖体polyribosome(=polysome),每个多聚核糖体往往由5-6个核糖体串成,但也有多⾄50个以上的(例如肌细胞中合成肌球蛋⽩的多聚核糖体是由60—80个串联⽽成)。
3.数量和分类细胞中的核糖体数量多少不⼀。
⼀般来说,增殖速度快的细胞中偏多,分泌蛋⽩质的分泌细胞中也较多。
例如分泌胆汁的肝细胞中为6×106个,⼤肠杆菌为1500—15000个。
在不同类型⽣物细胞之中,核糖体⼤⼩及组分都有⼀定差异。
⼀般可分为两⼤类:80s型和70s型。
⼤亚单位 60s 真核⽣物核糖体 80s⼩亚单位 40s⼤亚单位 50s 原核⽣物核糖体 70s⼩亚单位 30s (“s”是沉降系数衡量单位。
⼤、⼩亚单位组成核糖体,并⾮由s值直接相加,这是因为s值的变化与颗粒体积及形状相关)叶绿体中的核糖体与原核⽣物的相似,⽽线粒体中的核糖体较⼩且多变,如哺乳动物的线粒体核糖体是55s.⼀般将它们都划分到原核⽣物的70s型。
(⼆)核糖体的化学组成主要组分是蛋⽩质和rRNA,极少或⽆脂类。
生命科学中的核糖体研究“生命之树”中的重要支脉——核糖体,是所有生命体的基本建构单位,也是生命活动的关键驱动力。
核糖体的研究可谓是相当重要、更是艰深复杂的领域,广泛影响着遗传信息的传递、代谢反应的进行、药物开发以及生物工程等很多领域。
核糖体的基本结构和生理功能核糖体是由不同大小的RNA和蛋白质组成的复合物,其大小在16S到30S之间不等,其中最为典型的是70S的细菌核糖体和80S的真核生物核糖体。
细菌核糖体的基本结构如下:它由30S和50S亚单位共同组成,其中30S亚单位是由16S rRNA、21种蛋白质组成的,而50S亚单位是由23S rRNA、5S rRNA和34种蛋白质组成的。
细菌核糖体的生理功能是识别mRNA上的密码子序列,在其上合成多肽链,还包括译前和译后的多种机制控制。
真核生物核糖体与细菌核糖体存在很大的差异,其50S亚单位伴随的是5.8S、18S和28S rRNA,而30S亚单位则是由一个丰富多样的蛋白质组成。
真核生物的核糖体常常被认为是重要细胞器的一部分,其生物功能通过大量研究与几乎所有基因表达过程相关。
核糖体的招募和功能生命体中的所有复杂的蛋白质都是由氨基酸序列通过RNA翻译而来的。
而核糖体则是在转录过程中,通过招募不同的配体,参与到多种功能性的复合物中去完成生物反应的控制。
核糖体的招募是由特定的启动序列作为识别码,通过调节mRNA的翻译,来保证蛋白合成的精准度和速度的非常重要的一步。
招募的机制围绕着两个亚基的组合展开,即每个亚单位的rRNA分子与多种蛋白质所组成的复合体之间发生的相互作用。
核糖体从招募到调控mRNA和tRNA的相互作用,再到主导蛋白合成的完整过程,这个过程具有高度的复杂性和动态性。
这也就意味着,多种因素的调节在这些过程中都起着至关重要的作用。
核糖体的结构研究及应用对于核糖体而言,结构生物学是其中一个非常重要的分支领域。
因为它为研究核糖体的形态、特征和机能,提供了一种非常有效且直观的手段。