西北农林科技大学：《细胞生物学》课程教学资源（课件讲稿）第11章 核糖体

细胞生物学课件 第11章核糖体 小亚基 大亚基 完整核糖体 5SRNA的3末端 mRNA S19 s1910 S1 5SRNA的5'末端 S14 L2 S6 -23SRNA3'端 16S RNA 的5端 16S RNA L19 小亚基 的3'端 肽酰转移酶 大亚基 正在延伸的多肽链

第11章 核糖体 细胞生物学课件

核糖体 颗粒状，无被膜，直径25nm。主要成分是 蛋白质与RNA。Pr占40%，分布在核糖体 的表面；rRNA占60%，位于内部。二者靠 非共价键结合在一起。真核细胞中，核糖 体本身在核仁内合成。 。1 核糖体是细胞中合成蛋白质的场所，由大 小两个亚基组成。在细胞内，大小亚基常 游离在细胞质基质中，只有当小亚基与 mRNA结合后大亚基才与小亚基结合形成 完整的核糖体。肽链合成终止后，大小亚 基解离，又呈游离状态

• 核糖体 • 颗粒状，无被膜，直径25nm。主要成分是 蛋白质与RNA。Pr占40%，分布在核糖体 的表面；rRNA占60%，位于内部。二者靠 非共价键结合在一起。真核细胞中，核糖 体本身在核仁内合成。 • 核糖体是细胞中合成蛋白质的场所，由大 小两个亚基组成。在细胞内，大小亚基常 游离在细胞质基质中，只有当小亚基与 mRNA结合后大亚基才与小亚基结合形成 完整的核糖体。肽链合成终止后，大小亚 基解离，又呈游离状态

平台 缝 中央突起 碱基 小亚基 大亚基 完整的核糖体 (30S) (50S) (70S) 从两个不同角度观察的E.coli核糖体的三维结构

从两个不同角度观察的E.coli 核糖体的三维结构

完整核糖体 大亚基 小亚基 Mg2+的浓度对于大小亚 基的聚合和解离有很大的 高Mg+ 影响 低Mg2+ 体积减小

Mg2+ 的浓度对于大小亚 基的聚合和解离有很大的 影响

·在组成上，叶绿体中的核糖体与原核生物核糖体相同，但线粒体中核糖 体的大小变化较大 来源 完整核糖体 核糖体亚基 核糖体RNAs 细胞质（真核生物） 80S 60S(大亚基) 28S,5.8S,5S 40S(小亚基) 18S, 细胞质（原核生物） 70S 50S(大亚基) 23S,5S 30S(小亚基) 16S (哺乳动物)线粒体 55-60S 45S(大亚基) 16S 35S(小亚基) 12S (酵母)线粒体 75S 53S(大亚基) 21S 35S(小亚基) 14S (高等植物)线粒体 78S 60S(大亚基) 26S,5S 45S(小亚基) 18S 叶绿体 70S 50S(大亚基) 23S,5S 30S(小亚基) 16S

来源 完整核糖体 核糖体亚基 核糖体 RNAs 细胞质(真核生物) 80S 60S(大亚基) 28S，5.8S，5S 40S(小亚基) 18S， 细胞质(原核生物) 70S 50S(大亚基) 23S，5S 30S(小亚基) 16S (哺乳动物)线粒体 55-60S 45S(大亚基) 16S 35S(小亚基) 12S (酵母)线粒体 75S 53S(大亚基) 21S 35S(小亚基) 14S (高等植物)线粒体 78S 60S(大亚基) 26S，5S 45S(小亚基) 18S 叶绿体 70S 50S(大亚基) 23S，5S 30S(小亚基) 16S ● 在组成上，叶绿体中的核糖体与原核生物核糖体相同，但线粒体中核糖 体的大小变化较大

■核糖体的化学组成 核糖体的大小两个亚基都是由核糖体RNAs(rRNAs)和核糖体蛋白 (ribosomal proteins)组成的，原核生物和真核生物细胞质核糖体的大小亚 基在蛋白质和RNA的组成上都有较大的差别 80S 1W2.500.000 MW4,200,000 30S MW 1.600.000 MW900.000 MW2B00,000 6S rRNA RNA 5.8S rRNA RNA 10 10 核苷酸 1540 核苷酸 核苷酸 核苷酸 核苷酸 核苷酸 4700 核苷酸 33蛋白 1蛋白质 49覆白 33蛋白质 原核细胞核糖体 真核细胞核糖体 典型的原核细胞和真核细胞质核糖体的化学组成

■ 核糖体的化学组成 核糖体的大小两个亚基都是由核糖体RNAs(rRNAs)和核糖体蛋白 (ribosomal proteins)组成的， 原核生物和真核生物细胞质核糖体的大小亚 基在蛋白质和RNA的组成上都有较大的差别 典型的原核细胞和真核细胞质核糖体的化学组成

3 9 3 11 16 2 6 5 正面 背面 E.coli小亚基21种蛋白质的排列 ■核糖体蛋白 通过电泳和层析等技术，已经鉴定了E.co核糖体小亚基的21种蛋白质和大亚基的34 种蛋白质。小亚基的蛋白分别命名为S1~S21,大亚基的核糖体蛋白命名为1~ L33。核糖体中的蛋白质除了一种具有四个拷贝外，其余都是一个拷贝

E.coli小亚基21种蛋白质的排列 ■ 核糖体蛋白 通过电泳和层析等技术，已经鉴定了E.coli核糖体小亚基的21种蛋白质和大亚基的34 种蛋白质。小亚基的蛋白分别命名为S1～S21，大亚基的核糖体蛋白命名为L1～ L33。核糖体中的蛋白质除了一种具有四个拷贝外，其余都是一个拷贝

核糖体rRNA Harry Holleri测定了E.coli 16 S rRNA序列， 一共有1542个核苷酸。 通过计算机分析，发现不同生物来源的 16 S rRNA的序列组成具有进化上的保守 性。 推测16 S rRNA结构有四个结构域，每个 结构域都有46%的碱基配对，形成螺旋的 柄状结构（图）。每一个柄状结构都很短， 不到8bp,且并不都是完全配对的。 16 S rRNA的电子显微照片的形态与30S核 5端 糖体亚基相似，因此认为30$核糖体亚基 的形态主要是由16 S rRNA决定的。 与SD结合序列 折叠主要是由序列中互补碱基配对引起 3端 的。 E.coli中16 S rRNA分子折叠的二级结构

核糖体rRNA Harry Holler测定了E.coli 16S rRNA序列， 一共有1542个核苷酸。 通过计算机分析，发现不同生物来源的 16S rRNA的序列组成具有进化上的保守 性。 推测16S rRNA结构有四个结构域， 每个 结构域都有46%的碱基配对，形成螺旋的 柄状结构(图)。每一个柄状结构都很短， 不到8 bp，且并不都是完全配对的。 16S rRNA的电子显微照片的形态与30S核 糖体亚基相似，因此认为30S核糖体亚基 的形态主要是由16S rRNA决定的。 折叠主要是由序列中互补碱基配对引起 的。 E.coli中16S rRNA分子折叠的二级结构

核糖体结构及功能位点 E位点P位点A位点 核糖体 大亚基 核糖体 小亚基 mRNA连接位点 (A) (B) 在该模型中确定了一些重要的功能区和RNA的结合位点

核糖体结构及功能位点 在该模型中确定了一些重要的功能区和RNA的结合位点

P位、 50s亚基 A位A位点(A site)):氨酰基位点，是与新 掺入的氨酰tRNA结合的位点，又叫受 E位 位(entry site),主要位于大亚基，是 接受氨酰tRNA的部位。 P位点(P site):即肽酰tRNA位点，又叫 mRNA结 供位(donor site),或肽酰基位点，主要 合位点 30s亚基 位于大亚基，是肽基RNA移交肽链后 肽酰tRNA所占据的位置，即与延伸中 的肽酰tRNA结合位点。 (a) E位点(exit site,E site):E位点是脱氨 酰tRNA离开A位点到完全从核糖体释 A位 放出来的一个中间停靠点，只是作暂时 P位 的停留。当E位点被占据之后，A位点 E位 同氨酰tRNA的亲和力降低，防止了氨 50S 酰tRNA的结合，直到核糖体准备就 绪，E位点腾空，才会接受下一个氨酰 tRNA。 mRNA结 mRNA结合位点：真核生物的mRNA 合位点 同核糖体的结合主要靠5端的帽子结 30S 构，有时也通过IRES同核糖体结合。 3 mRNA (b) 原核生物核糖体中与RNA结合的位点

原核生物核糖体中与RNA结合的位点 A位点(A site) ：氨酰基位点，是与新 掺入的氨酰tRNA结合的位点, 又叫受 位(entry site)，主要位于大亚基，是 接受氨酰tRNA的部位。 P位点(P site)：即肽酰tRNA位点, 又叫 供位(donor site), 或肽酰基位点, 主要 位于大亚基, 是肽基tRNA移交肽链后 肽酰tRNA所占据的位置, 即与延伸中 的肽酰tRNA结合位点。 E 位点(exit site, E site)：E位点是脱氨 酰tRNA离开A位点到完全从核糖体释 放出来的一个中间停靠点,只是作暂时 的停留。当E位点被占据之后,A位点 同氨酰tRNA的亲和力降低,防止了氨 酰tRNA的结合,直到核糖体准备就 绪,E位点腾空,才会接受下一个氨酰 tRNA。 mRNA结合位点 ：真核生物的mRNA 同核糖体的结合主要靠5‘端的帽子结 构， 有时也通过IRES同核糖体结合