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第九章核糖体(ribosome)ppt课件下载

素材编号:
418466
素材软件:
PowerPoint
素材格式:
.ppt
素材上传:
yangyiner
上传时间:
2020-06-28
素材大小:
11 MB
素材类别:
生物课件PPT
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第九章核糖体(ribosome)ppt课件

第九章核糖体(ribosome)ppt课件免费下载是由PPT宝藏(www.guywsmith.com)会员yangyiner上传推荐的生物课件PPT, 更新时间为2020-06-28,素材编号418466。

这是第九章核糖体(ribosome)ppt课件,包括了核糖体的类型与结构,多聚核糖体与蛋白质的合成,反义RNA与核酶,核糖体的基本类型与成分,核糖体的结构,核糖体蛋白质与rRNA的功能分析等内容,欢迎点击下载。

第九章 核糖体
第九章      核糖体(ribosome)
核糖体是合成蛋白质的细胞器;核糖体几乎存在于一切细胞内,不论是原核细胞还是真核细胞。
核糖体的类型与结构
 多聚核糖体与蛋白质的合成
 反义RNA与核酶
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。
核糖体的基本类型与成分
核糖体的结构
核糖体蛋白质与rRNA的功能分析
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
   附着核糖体
   游离核糖体
   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
            发现核糖体的两个关键技术
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
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
 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。
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
    二十世纪六十年代初期Robert Perry用紫外微光束破坏活细胞的核仁,发现破坏了核仁的细胞丧失合成rRNA的能力,这一发现提示核仁与核糖体的形成有关。后来Perry又发现低浓度的放线菌素D能够抑制3H-尿嘧啶掺入rRNA中,而不影响其他种类的RNA合成。显微放射自显影也显示放线菌素D能够选择性阻止核仁RNA的合成,表明核仁与rRNA的合成有关。
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模型
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。
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
   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,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
   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,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
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
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
   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。
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。
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。
第二节    聚核糖体与蛋白质的合成
多聚核糖体(polyribosome或polysome)
蛋白质的合成
蛋白质合成的起始(initiation)、多肽链的延伸(elongation)、终止
(termination)
RNA在生命起源中的地位及其演化过程
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。
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
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。
核酶(ribosome):具有催化作用的RNA。
由RNA催化产生了蛋白质
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。
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。
发现核糖体及核糖体功能鉴定的两个关键技术
核糖体最早是Albert Claude于1930s后期用暗视野显微镜观察细胞的匀浆物时发现的,当时称为微体(Microsomes),直到1950s中期,George Palade在电子显微镜下观察到这种颗粒的存在。并进一步研究发现多种生物的细胞质中有类似的颗粒存在,尤其在进行蛋白质合成的细胞中特别多;
Philip Siekevitz用亚细胞组份分离技术分离了这种颗粒,并发现这些颗粒总是伴随内质网微粒体一起沉积。化学分析揭示,这种微粒富含核苷酸,随之命名为ribosome,主要成分是核糖体RNA(rRNA), 约占60%、蛋白质(r蛋白质)约占40%。
核糖体的蛋白质合成功能是通过放射性标记实验发现的。将细胞与放射性标记的氨基酸短暂接触后进行匀浆,然后分级分离,发现在微粒体部分有大量新合成的放射性标记的蛋白质。后将微粒体部分进一步分离,得到核糖体和膜微粒,这一实验结果表明核糖体与蛋白质合成有关。
两个关键技术是亚细胞组份分离技术和放射性标记技术。
附录:反义RNA与核酶
小分子RNA与反义RNA
核酶   
内含子的切除: 核酶的作用机理   
RNA编辑
小分子RNA与反义RNA
小分子RNA的类型
真核生物中, 除了mRNA,rRNA和tRNA外, 细胞核和细胞质中含有
许多其它类型的小分子RNA(small RNA),虽然它们的相对分子质量很小,
但却有非常重要的作用;
反义RNA与蛋白质合成的抑制
反义RNA(antisense RNA)是指与mRNA互补的RNA分子, 也包括与其它
RNA互补的RNA分子,原核细胞中反义RNA作用方式的不同分为三类:
I类反义RNA直接作用于其靶mRNA的SD序列和/或编码区;Ⅱ类反义
RNA 与mRNA的SD序列的上游非编码区结合, 从而抑制靶mRNA的翻
译功能;Ⅲ类反义RNA可直接抑制靶mRNA的转录。
sn RNA在pre-rRNA加工中的作用
转录后的加工中,由这种RNP将5'端的转录物切除。
反义sn RNA
长度为10~21个核苷酸,并且能够与rRNA转录物的特定序列互补,所
以属于反义snRNA。
核酶
核酶的发现
内含子切除是由26S rRNA前体自身催化的,而不是蛋白质。
50S核糖体中23S rRNA的核酶活性
肽酰转移酶是催化肽键形成的酶。
核酶的组成分类
RNA和蛋白质复合物的核糖核酸P(ribonuclease P);小分子的RNA 各
种具有催化作用的小分子RNA,能够进行分子内自我切割反应,且不
需蛋白质参与;Ⅰ、Ⅱ型内含子
内含子的切除: 核酶的作用机理
内含子的切除: 核酶的作用机理
除了rRNA前体中有内含子,tRNA和mRNA前体中都有内含子的存在,这些内含子都要通过加工被切除,才能得到成熟的rRNA、tRNA或mRNA。虽然这些RNA中内含子切除的机理各不相同,但都涉及到核酶的作用。
外显子重新连接成一个成熟的mRNA的过程称为RNA剪接(RNA splicing)
I型内含子(group I intron) 和II型内含子(group II introns)的剪接
RNA编辑
RNA编辑的意义
RNA编辑是基因转录后在mRNA中插入、缺失或核苷酸的替换而改变DNA模板来源的遗传信息,翻译出多种氨基酸序列不同的蛋白质,RNA编辑的结果不仅扩大了遗传信息,而且使生物更好地适应生存环境。
向导RNA(guide RNA,gRNAs)在编辑中的作用
在编辑时,形成一个编辑体(editosome),以gRNAs内部的序列作为模板进行转录物的校正, 同时产生编辑的mRNA。gRNA3‘端的oligo(U)尾可作为被添加的U的供体。
 

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