2010秋CB第05章_核糖体与蛋白质的合成

发布于:2021-10-24 20:49:22

只要我们面向太阳,黑暗永远在后面。 ——海伦.凯勒

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第5章
核糖体与蛋白质的生物合成

概 述
*全称:核糖核蛋白体(核蛋白体) 全称:核糖核蛋白体(核蛋白体) 几种rRNA 几十种蛋白构成 构成。 *由几种rRNA 和几十种蛋白构成。 主成分rRNA 60%) rRNA( %)和 蛋白(40%) *主成分rRNA(60%)和 r蛋白(40%) 非膜性的颗粒状结构(游离or附着) or附着 *非膜性的颗粒状结构(游离or附着) 直径12~30nm,存在所有细胞。 *直径 ,存在所有细胞。 1958年 Robinsin和Brown发现 发现。 *1958年,Robinsin和Brown发现。
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正在工作的核糖体(电镜观) 正在工作的核糖体(电镜观)

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核糖体的大小亚基

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5.1 核糖体化学组成与形态结构 5.1.1 化学组成

线粒体(哺乳类): 55S核糖体(35S + 25S) 核糖体( ) 线粒体(哺乳类) 核糖体

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核糖体的化学组成—rRNA、 核糖体的化学组成—rRNA、r蛋白
* 真核细胞:80S核糖体(60S+40S) 真核细胞: 核糖体( 核糖体 + ) 60S ---3种rRNA(28S、5.8S、5S) 种 ( 、 、 ) + 49种蛋白。 种蛋白。 种蛋白 40S ---1种rRNA(18S)+ 33种蛋白。 种蛋白。 种 ( )+ 种蛋白 * 原核细胞:70S核糖体(50S+30S) 原核细胞: 核糖体( 核糖体 + ) 50S----2种rRNA(23S、5S)+ 种蛋白。 )+34种蛋白 种 ( 、 )+ 种蛋白。 30S----1种rRNA (16S) + 21种蛋白。 种蛋白。 种 ) 种蛋白 7

5.1.2 核糖体的超微结构

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核糖体主要功能部位
P位--供位--肽酰基位 --供位--肽酰基位 供位---受位 受位A位--受位--氨酰基位 --肽基转移酶 T位--肽基转移酶 因子)位置。 (T因子)位置。 --GTP GTP酶 G位--GTP酶 移位酶)位置。 (移位酶)位置。 即将离开的tRNA tRNA所 E 位 — 即将离开的 tRNA 所 暂时停留的位点。 暂时停留的位点。
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核 糖 体
G

的 功 能 部 位
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核糖体的功能部位
40S

60S

中央管 多肽
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核糖体结构特点
*由大小两个亚单位组成的小体。 由大小两个亚单位组成的小体。 由大小两个亚单位组成的小体 *有左右贯通隧道 有左右贯通隧道---mRNA通道。 通道。 有左右贯通隧道 通道 *大亚基有中央管 大亚基有中央管----多肽链出口。 多肽链出口。 大亚基有中央管 多肽链出口 *核糖体上存在几个重要功能部位。 核糖体上存在几个重要功能部位。 核糖体上存在几个重要功能部位

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5.2 蛋白质的生物合成

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中心法则图解

中心法则:DNA会将信息传递给RNA,而RNA再将信息传递给蛋白质

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蛋白合成装置——核糖体复合物 核糖体复合物

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5.2.1 遗传密码与密码子
遗传密码( 遗传密码(genetic code) )
mRNA 三个核苷酸一组的特定排列所构成的 一套aa的代码。 64个密码子组成 aa的代码 一套aa的代码。由64个密码子组成 。

密码子( 密码子(codon) )
---mRNA分子上每3 ---mRNA分子上每3个相邻的核苷酸所组成的 mRNA分子上每 含特定信息的三联体。 含特定信息的三联体。
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遗 传 密 码 表

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翻译过程所需模板——mRNA

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遗传密码的特性
方向性------ 读码方向:5’→3’ 读码方向: ① 方向性 简并性------ 除蛋aa & 色aa,其余 ② 简并性 ,其余aa 均由2 6 密码子编码。 均由2-6个 密码子编码。
( 多个密码子决定同一 aa)。 )。

同义密码子 ------前2碱基大多相同。 前 碱基大多相同。 密码子间无间隔( ③ 连续性 ------密码子间无间隔(连续排列 )。 摆动性-------密码与反密码结合有时不严格。 密码与反密码结合有时不严格。 ④ 摆动性 细菌到人类, ⑤ 通用性 -------细菌到人类,遗传密码相同。 细菌到人类 遗传密码相同。
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反密码环---反密码子 反密码环 反密码子
反密码子 ——
反密码环上的三 联体。其第1 联体。其第1 碱 基(5’)与密码 ) 子的第3 子的第3 碱基 (3’)配对不严 ) 可摆动) 格(可摆动)。

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5.2.2 tRNA与 反密码子 与

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20种aa与 tRNA 的关系 种 与
种编码一种aa)。 密码子有简并性(2-6种编码一种 )。 - 种编码一种 理论上, 理论上, 如果一种密码子对应一种 tRNA, , 那么一种aa可由 可由2- 转运。 那么一种 可由 -6 种 tRNA转运。 转运

密码子有摆动性
使得61种密码子不需 种 使得 种密码子不需61种tRNA来配合 种密码子不需 来配合

原核细胞: - 种 原核细胞:30-40种 tRNA 真核细胞: 余种 真核细胞:50余种 tRNA
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5.2.3 蛋白质合成的基本过程 1、AA 的活化与转运 、 2、肽链合成的起始 、 3、肽链的延伸 、 4、肽链的终止与释放 、
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蛋白合成的过程

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转录和翻译的偶联

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蛋白合成基本步骤
1、aa活化与转运(氨酰 、 活化与转运 氨酰tRNA 合成) 合成)
① aa、ATP、氨酰 、 、氨酰tRNA合成酶 → 复合体 合成酶 ② 复合体 + t RNA → 氨酰 tRNA、 酶、AMP 、

2、肽链合成起始:3种 起始因子(IF)协助 、肽链合成起始: 起始因子( )
30S起始复合物(小亚基-mRNA- MetS起始复合物(小亚基- RNA- RNA-f tRNA) + 50S亚基 → 70S 核糖体复合物 ) S S
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合成的基本步骤
3、肽链的延伸:延伸因子(EF)。 、肽链的延伸:延伸因子( )。
入位→ 入位→转肽 →移位

4、肽链终止与释放 :释放因子(RF) 、 释放因子( )
A位出现终止码,RF进入,激活肽基转 位出现终止码, 进入 进入, 位出现终止码 移酶, 间的酯键。 移酶,水解肽链与 t RNA间的酯键。 间的酯键
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肽链的延伸(入位、转肽) 肽链的延伸(入位、转肽)

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肽链的延伸(第二循环) 肽链的延伸(第二循环)

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肽链合成的终止

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多聚核糖体同时工作

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多聚核糖体在内质网上

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核糖体合成蛋白的速度
真核细胞: 加到多肽链。 真核细胞:每秒2个AA加到多肽链。 个 加到多肽链 原核细胞: 原核细胞:每秒20个AA加到多肽链 个 加到多肽链 所以, 所以,合成一条完整肽链*均需要 20秒——几分钟。 几分钟。 秒 几分钟

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5.2.4 蛋白合成后的加工修饰
刚合成的蛋白往往无活性(蛋白前体、 刚合成的蛋白往往无活性(蛋白前体、 酶原),需要进行加工、修饰才有活性。 ),需要进行加工 酶原),需要进行加工、修饰才有活性。

eg: 胰岛素合成: 胰岛素合成:
胰岛素原(分子较大),要切去一 胰岛素原(分子较大),要切去一 ), 部分肽段,成为胰岛素。 部分肽段,成为胰岛素。
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加工好的人胰岛素(51 aa) ) 21个AA, 30个 A链:21个AA, B链30个AA

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核糖体的分工
游离核糖体: 游离核糖体:
合成结构性蛋白(内源性蛋白) 合成结构性蛋白(内源性蛋白)

附着核糖体: 附着核糖体:
合成分泌性蛋白(输出性蛋白) 合成分泌性蛋白(输出性蛋白)

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核糖体的2种工作状态 核糖体的 种工作状态

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5.2.5 细菌蛋白合成与抗生素
而杀菌: 很多抗生素通过 干扰核糖体 而杀菌: 可与30S亚基结合,阻止氨酰 亚基结合, 四环素——可与 可与 亚基结合 tRNA的进入。 的进入。 的进入 可与50S亚基结合,抑制该亚 亚基结合, 氯霉素——可与 可与 亚基结合 基中转肽酶的活性。 基中转肽酶的活性。

链霉素——可结合 可结合30S亚基,改变其构象, 亚基,改变其构象, 可结合 亚基
引起读码错误。 引起读码错误。
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本章小结
核糖体的化学组成与结构特点。 核糖体的化学组成与结构特点。 核糖体装配多肽链的基本过程。 核糖体装配多肽链的基本过程。 遗传密码的基本特性。 遗传密码的基本特性。 一些抗生素的抗菌原理。 一些抗生素的抗菌原理。 名词:遗传密码、密码子、反密码子、 名词:遗传密码、密码子、反密码子、 简并性、摆动性、多聚核糖体。 简并性、摆动性、多聚核糖体。
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第5章 完


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