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1、第十一章核糖体篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第一节、核糖体的类型与结构第二节、多聚核糖体与蛋白质的合成 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第一节 核糖体的类型与结构核糖体是合成蛋白质的细胞器，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。 一、核糖体的基本类型与成分 二、核糖体的结构 三、核糖体蛋白质与rRNA的功能分析 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的
2、系统一、核糖体的基本类型与成分核糖核蛋白体,简称核糖体(ribosome) 基本类型70S的核糖体80S的核糖体主要成分r蛋白质：40%，核糖体表面 rRNA:60%,，核糖体内部篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、核糖体的结构二、核糖体的结构结构与功能的分析方法 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 核糖体的结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时
3、计分系统是一种得分类型的系统结构与功能的分析方法离子交换树脂可分离纯化各种r蛋白；纯化的r蛋白与纯化的rRNA进行核糖体的重组装， 显示核糖体中r蛋白与rRNA的结构关系双向电泳技术可显示出E.coli核糖体在装配各阶段中， 与rRNA结合的蛋白质的类型双功能的交联剂和双向电泳分离可用于研究r蛋白在 结构上的相互关系 电镜负染色与免疫标记技术结合，研究r蛋白在核糖 体的亚单位上的定位。 对rRNA，特别是对16S rRNA结构的研究 70S核糖体的小亚单位中rRNA与全部的r蛋白关系 的空间模型 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分
4、类型的系统同一生物中不同种类的r蛋白的一级结构 均不相同，在免疫学上几乎没有同源性。不同生物同一种类r蛋白之间具有很高 的同源性， 并在进化上非常保守。 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 蛋白质结合到rRNA上具有先后层次性。 核糖体的重组装是自我装配过程 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统16SrRNA的一级结构是非常保守的16SrRNA的二级结构具有更高的保守性： 臂环结构(stem-loop structure) rRNA臂环结构的三级结构
5、模型 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统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。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。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统核糖体的结构每个核糖体有供tRNA分子结合的3个位点：A位点，P位点，E位点大小亚基结合面，mRNA和tRNA结合处无r蛋白分布催化肽键的活性位点由RNA
6、组成r蛋白有一个分布于核糖体表面的球形结构域和伸入rRNA中的多肽链尾部篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、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 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 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位点与延伸中的肽酰-tRNA的结合位点肽酰基位点，
7、又称P位点肽酰转移后与即将释放的tRNA的结合位点E位点(exit site)与肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶 (即延伸因子EF-G)的结合位点肽酰转移酶的催化位点与蛋白质合成有关的其它起始因子、延伸因子和 终止因子的结合位点 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统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 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统核糖体蛋白很难确定哪一种蛋白具有催
8、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 于r蛋白的基因突变而往往是 rRNA基因突变。 在整个进化过程中rRNA的结构比核糖体蛋白 的结构具有更高的保守性。 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统在核糖体中rRNA是起主要作用的结构成分具有肽酰转移酶的活性；为tRNA提供结合位点(A位点、P位点和E位点)；为多种蛋白质合成因子提供结合位点；在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结 合以及在肽链的延伸中与mRNA结合；核糖体大小亚
9、单位的结合、校正阅读(proofreading)、 无意义链或框架漂移的校正、以及抗菌素的作用等 都与rRNA有关。 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统r蛋白质的主要功能对rRNA 折叠成有功能的三维结构是十分重要的；在蛋白质合成中, 某些r蛋白可能对核糖体的构象 起“微调”作用； 在核糖体的结合位点上甚至可能在催化作用中, 核 糖体蛋白与rRNA共同行使功能。 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二节 聚核糖体与蛋白质的合成多聚核糖体多聚核糖体(
10、polyribosome或或polysome) 蛋白质的合成蛋白质的合成RNA在生命起源中的在生命起源中的地位及其演化过程地位及其演化过程 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统一、多聚核糖体 (polyribosome或polysome) 概念 核糖体在细胞内并不是单个独立地执行功能，而是由多个 甚至几十个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽 链的合成，这种具有特殊功能与形态结构的核糖体与 mRNA的聚合体称为多聚核糖体。多聚核糖体的生物学意义细胞内各种多肽的合成，不论其分子量的大小 或是mRNA的长短如何，单位时间
11、内所合成的 多肽分子数目都大体相等。以多聚核糖体的形式进行多肽合成，对mRNA 的利用及对其浓度的调控更为经济和有效。 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、RNA在生命起源中的地位及其演化过程生命是自我复制的体系 DNA代替了RNA的遗传信息功能蛋白质取代了绝大部分RNA酶的功能 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统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
12、子。核酶(ribosome)：具有催化作用的RNA。由RNA催化产生了蛋白质 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统DNA代替了RNA的遗传信息功能DNA双链比RNA单链稳定；DNA链中胸腺嘧啶代替了RNA链中的尿嘧啶，使之易于修复。 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统蛋白质取代了绝大部分RNA酶的功能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。 篮球比赛是
13、根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1）核糖体）核糖体RNA原核生物的核糖体含有三种大小不同的 rRNA，在小亚单位中的为 16s rRNA，在大亚单位中的为23S rRNA和 5S rRNA。真核生物的核糖体含有4种rRNA，在小亚单位中的为18S rRNA，在大亚单位中的为 28S、5S和 5.8S rRNA。rRNA具有高度复杂的二级结构，线性rRNA分子内部有70的区段形成了双链螺旋。各种蛋白质则结合到折叠的rRNA分子上。（2）核糖体蛋白）核糖体蛋白大肠杆菌核糖体中共含有50多种蛋白质，其中小亚单位约有21种，大亚单位含有
14、30余种，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。真核生物的核糖体所含有蛋白质的种类比原核生物的要多一些，大亚单位含有49种，小亚单位含有33种，共计约80余种。原核生物与真核生物核糖体成分的比较原核生物与真核生物核糖体成分的比较 E.coli （a）核糖体小亚单位中的部分r蛋白与rRNA的结合位点） （b）及其在小亚单位上的部位 （引自Albert et al.，1989，图a; Lewin,1997,图b）L11-rRNA复合物的三维结构复合物的三维结构(引自Porse et.al.,1999)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计
15、分系统是一种得分类型的系统 可以分为三个阶段：起始、延伸、终止，分别由不同的可以分为三个阶段：起始、延伸、终止，分别由不同的起始因子、延伸因子和终止因子（释放因子）参与。起始因子、延伸因子和终止因子（释放因子）参与。(一一)、翻译起始翻译起始（1）小亚基与mRNA结合（2）起始氨酰tRNA进入P位点，它的反密码子与mRNA上的起始密码子AUG碱基配对。（3）大亚基与小亚基结合形成起始复合物。蛋白质的合成蛋白质的合成篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(二二)、延伸延伸方向：方向：mRNA5/3/新生肽：新生肽：N/C/（1
16、）就就位位：第第二二个个氨氨酰酰tRNA通通过过密密码码子子反反密密码码子子的配对作用进入核糖体的的配对作用进入核糖体的A位点（氨基位点）。位点（氨基位点）。（ 2） 转转 肽肽 ： 在在 大大 亚亚 基基 上上 肽肽 酰酰 转转 移移 酶酶 （ peptidyltransferase）的的作作用用下下，A位位点点氨氨基基酸酸的的A-氨氨基基亲亲核核攻攻击击P位位点点氨氨基基酸酸的的羧羧基基基基团团并并形形成成肽肽键键，结结果果两两个个氨氨基基酸酸均均连连到到了了A位位点点的的tRNA上上，该该过过程程称称为为转转肽肽作作用用（transpeptidation），此此时时，P位位点点上上卸卸载
17、载的的tRNA从核糖体上离开。从核糖体上离开。（3）移移位位（translocation，也也可可称称转转位位）：核核糖糖体体沿沿着着mRNA移移动动1个个密密码码子子位位置置，携携带带肽肽链链的的tRNA转转位到位到P位点，位点，A位点空出以便接纳下一个氨基酸。位点空出以便接纳下一个氨基酸。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(三三)、终止终止由由于于终终止止密密码码子子不不能能结结合合任任何何氨氨酰酰tRNA，于于是是肽肽链链合合成成的的终终止止因因子子（又又称称释释放放因因子子）识识别别并并结结合合到到终终止止密密码
18、码子子上上，接接着着肽肽转转移移酶酶的的酯酯化化酶酶功功能能转转变变成成水水解解功功能能，将将肽肽链链从从P位位点点tRNA上上水水解解掉掉，核核糖糖体体释释放放掉掉mRNA并解体成大小亚基，翻译结束。并解体成大小亚基，翻译结束。在在翻翻译译过过程程中中除除了了核核糖糖体体大大小小亚亚基基、mRNA和和氨氨酰酰tRNA外外，还还需需要要GTP和和许许多多蛋蛋白白辅辅助助因因子子。这这些些辅辅助助因因子子有有的的起起催催化化作作用用，有有的的起起改改变变和和稳稳定定构构象象作作用。用。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统原核
19、生物的蛋白质合成原核生物的蛋白质合成原核生物（大肠杆菌）每秒钟可翻译20个氨基酸，比真核生物快得多，而真核生物每分钟才大约50个氨基酸。(一一)、翻译起始翻译起始 翻译是从形成起始复合物开始的，在原核生物中该过程需要三个起始因子参与：IF1，IF2，和IF3。（IF1的功能尚不清楚）。（1）IF3首先结合在30S亚基上，防止它过早地与50S亚基结合。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（2 2）mRNAmRNA结合到结合到30S30S亚基上。亚基上。 原原核核mRNAmRNA上上在在距距起起始始密密码码子子上上游游约约10
20、bp10bp处处有有一一段段很很短短的的（约约10bp10bp）富富含含嘌嘌呤呤的的区区域域称称为为SDSD序序列列，它它能能与与30S30S亚亚基基上上的的16S 16S rRNA rRNA 3 3端端的的一一段段互互补补序序列列（不不妨妨称称反反SDSD序序列列）配配对对结结合合，mRNAmRNA正正是是通通过过其其SDSD序序列列与与16S 16S rRNArRNA的的配配对对结结合合而而使使它它处处于于核核糖糖体体上上的的恰恰当当的的位位置置，并并使使起起始始密密码码子子AUGAUG处处于于P P位位点点。SDSD序序列列与与16S 16S rRNArRNA的的配配对对还还为为识识别别
21、起起始始密密码码子子和和MetMet密密码码子子提提供供了了一一种机制。种机制。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（3 3）IFIF2 2 、fMet-tRNAfMet-tRNAfmetfmet结合到结合到30S30S亚基上亚基上 IFIF2 2是是一一个个GTPGTP结结合合蛋蛋白白，它它先先与与30S30S亚亚基基结结合合并并促促使使起起始始氨氨酰酰tRNAtRNA的的密密码码子子与与mRNA mRNA 上上的的AUGAUG结结合合（P P位位点点）。原原核核生生物物的的起起始始氨氨酰酰tRNAtRNA是是NN甲甲酰
22、酰甲甲硫硫氨氨酰酰tRNAtRNA（fMet-tRNAfMet-tRNAfmetfmet ）。）。（4 4）50S50S大亚基结合到大亚基结合到30S30S小亚基上，形成起始复合物。小亚基上，形成起始复合物。 GTPGTP水水解解成成GDPGDP释释放放的的能能量量引引起起30S30S亚亚基基构构象象变变化化，50S50S亚基结合到亚基结合到30S30S亚基上，同时亚基上，同时IF2IF2和和IF3IF3释放。释放。 因因此此，原原核核生生物物肽肽链链合合成成的的起起始始复复合合体体由由mRNAmRNA、70S70S核糖体、核糖体、fMet-tRNAfMet-tRNAfMetfMet组成。组成
23、。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（1）IF3首先结合在首先结合在30S亚基上，亚基上，防止它过早地与防止它过早地与50S亚基结合。亚基结合。（2）mRNA结合到结合到30S亚基上。亚基上。（3）IF2、fMet-tRNAfmet结结合合到到30S亚基上亚基上（4）50S大大亚亚基基结结合合到到30S小小亚亚基基上，形成起始复合物。上，形成起始复合物。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因
24、此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(二二)、延伸延伸肽链延伸分三步进行：（1）新的氨酰tRNA进入核糖体的A位点；（2）肽键形成（转肽）；（3）核糖体移位（转位）。这三步构成了肽链延伸的一个循环。1、新氨酰新氨酰tRNA入位入位 首先，在进入A位点之前，新氨酰tRNA必须与延伸因子EFTUGTP结合。延伸因子EFTU是一个GTP结合蛋白，参与氨酰RNA的就位。氨酰RNA就位后，EFTUGTP水解，EFTUGDP从核糖体上释放下来，在第二个延伸因子EFTs帮助下EFTuGDP释放掉GDP并重新结合一分子GTP再生成EFTuGTP。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜
25、负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2、肽键形成（转肽）肽键形成（转肽） 肽键是在肽酰转移酶催化下形成的，现在认为肽酰转移酶活性存在于50S亚基23S rRNA上。驱动肽键形成的能量由P位点上的氨基酸与它的tRNA的高能肽酰酯键提供。新肽键形成后P位点卸载的tRNA就离开核糖体。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3、核糖体移位。核糖体移位。移移位位需需要要另另一一个个GTP结结合合蛋蛋白白EFG（延延伸伸因因子子，又又叫叫移移位位酶酶）的的参参与与。现现在在认认为为，GTP水水解解成成GDP时时释释放放
26、出出的的能能量量促促使使核核糖糖体体构构象象发发生生变变化化，驱驱动动肽肽酰酰tRNA从从位位点点移移动动到到位位点点。空空下下的的位位点点等等待待接接纳下一个氨酰纳下一个氨酰tRNA。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(三三)、终止终止当终止密码子（UAA, UAG,UGA）进入位点时肽链合成就进入终止期。原核生物有三个释放因子（RF-1, RF-2, RF-3）参与终止。RF1识别UAA和UAG，RF2识别UAA与UGA,RF3作用尚不清楚，可能促进RF1与RF2结合。这种识别过程需要GTP并改变了核糖体的构象，肽酰转移酶的功能发生瞬时变化，转变成酯酶功能，将连接肽链与P位点tRNA的肽酰酯键水解开，肽链从核糖体上释放，mRNA与tRNA解离，核糖体解体。
