核 糖 体
细胞 | |
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动物细胞 | |
概 述
[编辑]大小
数量
- 组成
- 结构
功 能
分 类
根 据 沉降系 数 的 大小 分 类:55S核 糖 体 、70S核 糖 体 及80S核 糖 体 等 。根 据 在 细胞中 的 位置 分 类:细胞质核糖 体 、线粒体 核 糖 体 、叶 绿体核 糖 体 等 。根 据 在 细胞中 的 分布 分 类:游 离核糖 体 、膜 结合核 糖 体 [來 源 請求 ]。
- 单位
沉降
历史事件
[编辑]基 础研究
[编辑]虽然
“ | ” | |
—— |
从此,
20
精 细结构研究
[编辑]21
2000
两份关于
合成
[编辑]核 糖 体 自 组装
[编辑]大小 亚基的 聚合与 解 聚
[编辑]分布 及分布 状 态
[编辑]游 离核糖 体
[编辑]约70%
状 态转换
[编辑]膜 结合核 糖 体
[编辑]另一些粘
聚核糖 体
[编辑]组成
[编辑]原核 细胞拥有沉降系 数 为70S的 70S核 糖 体 ,它由沉降系 数 为30S的 小 次 單元 的 和 沉降系 数 50S的 大 次 單元 组成。70S核 糖 体 包含 3种沉降系 数 不同 的 rRNA和大 约55种RP,其中小 亚基由 16S rRNA(重 约0.6MDa、长约1540nt[48])和 21种RP构成,大 亚基由 5S rRNA(重 约40kDa,长约120nt[49])、23S rRNA(重 约1.2MDa,长约2900nt[50])和 34种RP构成。[51][52]
真 核 细胞拥有沉降系 数 为80S的 80S核 糖 体 ,它由沉降系 数 为40S的 小 次 單元 和 沉降系 数 为60S的 大 次 單元 组成。80S核 糖 体 包含 4种沉降系 数 不同 的 rRNA及逾80种RP。其中,小 亚基由 18S rRNA(重 约0.7MDa,长约1900nt)和 约33种RP构成,而大亚基则由5S rRNA(性 质与70S核 糖 体内 的 基本 相 同 )、5.8S rRNA(重 约40kDa,长约160nt)、28S rRNA(重 约1.7MDa,长约4700nt)和 约49种RP构成。[50][51][52]一 些真核 生物 的 线粒体 或 叶 绿体中也 包 含有 一大一小两个以蛋白质相连的亚基的70S核 糖 体 。根 据 “内 共生 学 说”,真 核 细胞中 的 线粒体 及叶绿体都 是 由 被 其他细胞吞噬的 细菌演 化 而来的 ,所以 这两种细胞器中 存在 的 核 糖 体 与 细菌细胞中 的 相似 [53]。
線 粒 体 核 糖 体 (mitoribosome),或 55S核 糖 体 ,由 沉降系 数 为28S的 小 次 單元 和 沉降系 数 为39S的 大 次 單元 组成[54]。线粒体 核 糖 体 中 含有 2-3种rRNA和 60-80种RP,作 为比较人类线粒 体 核 糖 体 含有 78种RP[55],其中小 亚基中 含有 长度约为950nt的 12S MT-RNR1,而大亚基中 则含有 长度约为1560nt的 16S MT-RNR2[50]。高等 植物 的 线粒体 中 另外含有 一种沉降系数也为5S,但 与 细胞质基质中的 核 糖 体 的 5S rRNA不同 的 rRNA[來 源 請求 ]。
相 关组分
[编辑]结构
[编辑]核 糖 体 大 亚基
[编辑]核 糖 体 小 亚基
[编辑]核 糖 体位 点
[编辑]核 糖 体 A位 点 (amino acyl-tRNA site,简称“A位 ”),也称“受位”,是 核 糖 体内 接受 新 氨酰-tRNA的 位 点 ,主要 部分 位 于大亚基中 。在 A位 处5S rRNA有 一段序列能与氨酰-tRNA的 T29C环的保守 序列 互补,便 于新氨酰-tRNA移入 A位 。起 始 用 的 tRNA没 有 该段序列 ,故 它只能 直接 进入核 糖 体 P位 。[57]
核 糖 体 P位 点 (peptidyl-tRNA site,简称“P位 ”),也称“供 位 ”,是 核 糖 体内 前 一 个tRNA将 其肽基 或 甲 酰甲硫氨酰基转移至 后 一 个tRNA上 的 位 点 。该位点在 大 亚基中 的 区域 含有 肽酰转移酶。在 对核糖 体 结晶学 的 研究 中 人 们发现,核 糖 体 该位点 内的 肽酰转移酶附近 1.8nm的 范围内 并没有 核 糖 体 蛋白 质[59](一般认为细胞中的主要催化剂的 化学 本 质是蛋白 质)。该发现表明 ,核 糖 体 中 的 蛋白 质组份本身 可能 并不直接 作 为催化 剂,而是充当 rRNA依 附 的 架 构,并起到 增强 rRNA催化能力 的 作用 (参 见:核 酶)。
工作 过程
[编辑]翻 译起始
[编辑]在原 核 翻 译中,待 翻 译mRNA5'端 上 游 的 夏 因 -达尔加 诺序列 (S-D序列 )可 通 与 核 糖 体 小 亚基16S rRNA3'端 的 反 夏 因 -达尔加 诺序列 的 互补而结合 [65]。紧接S-D序列 的 短 核 苷酸序列 可 被 小 亚基核 糖 体 蛋白 识别结合,mRNA在 这两方面 作用 下 小 亚基上 定位 。在 mRNA与 小 亚基结合后 ,fMet-tRNAfMet结合于mRNA-小 亚基复合体 的 起 始 密 码子上 ,形成 30S翻 译起始 复合物 ,大 亚基再 与 该复合体 结合,形成 70S翻 译起始 复合物 [66]。左 图是原核 翻 译起始 过程的 图解。
在 真 核 翻 译中,已 发现的 起 始 方式 有 4种:帽 依 赖性起 始 (cap-dependent initiation)、重 新 起 始 (reinitiation)、核 糖 体 支 路 (ribosome shunting)及内部 起 始 (interal initiation)[67],其中,帽 依 赖性起 始 为主要 的 起 始 方式 。在 帽 依 赖性起 始 中 ,mRNA5'端 帽 上 结合的 帽 结合蛋白 (cap-binding protein,CBP)异源二 聚体能 促进mRNA分子 在 核 糖 体 上 的 定位 [68],在 这个过程中 ,如果检测到mRNA上 提 前出 现无义终止密 码子,无义介 导的mRNA降 解 机 制 (nonsense-mediated mRNA decay,NMD)便 会 将 错误的 mRNA降 解 [69]。在 真 核 翻 译起始 过程中 ,mRNA依 靠 科 扎克共有 序列 与 核 糖 体 小 亚基识别结合[70][71]。
肽链延伸
[编辑]肽链
进位
[编辑]原核 翻 译中,结合了 GTP的 延伸 因子 EF-Tu(EF-Tu·GTP)与 氨基酰-tRNA形成 氨基酰-tRNA·EF-Tu·GTP三元复合物并进入核糖体A位 。EF-Ts催化水 解 复合物 携带的 GTP产生能 量 完成 进位。之 后 ,EF-Tu·GDP脱 离核糖 体 ,EF-Tu则释放出 GDP并与EF-Ts重 新 复合形成 EF-T,以待再 次 被 利用 。
真 核 翻 译中,氨基酰-tRNA由 eEF-1以复合成 氨基酰-tRNA·eEF-1·GTP三元复合物的形式带入核糖体的A位 [73]。GTP水 解 后 ,eEF-1·GDP离开核 糖 体 。在 真 菌 细胞中 ,延伸 步 骤还需要 第 三 种真核 延伸 因子 (eEF-3)参加 ,其作用 是 维持翻 译的准 确性[72]。
转肽
[编辑]转肽
移 位
[编辑]EF-G
EF-G
翻 译终止
[编辑]原核 翻 译中,终止密 码子由 Ⅰ类释放因子 能 识别[78]。其中,RF-1能 识别终止密 码子UAA、UAG;而RF-2能 识别UAA、UGA[79]。RF-1或 RF-2进入核 糖 体 A位 与 终止密 码子互补配 对后使 翻 译停止 。RF-3可 使 核 糖 体内 部 的 肽酰转移酶改变构象 ,从而发挥酯酶活性 水 解 多 肽与tRNA之 间的化学 键。在 RR作用 下 ,空 载tRNA、mRNA和 RF都 与 核 糖 体 分 离,核 糖 体 的 大 、小 亚基也发生 解 聚[來 源 請求 ]。
联读翻 译
[编辑]核 糖 体 再 循环
[编辑]功 能 抑制
[编辑]参 见
[编辑]注 释
[编辑]- ^
因 为在某 些场合 “细胞器 ”一词也会被用于专指具有磷脂双 分子 层膜 结构的 亚细胞结构,而核糖 体 虽然已 是 一种公认的细胞器,却是没 有 被膜 包 裹、完全 裸 露 的 大分 子 ,所以 核 糖 体 有 时会被 严格地 定 义为“无膜细胞器 ”(non-membranous organelles)。 - ^ 70S
核 糖 体 、80S核 糖 体 或 线粒体 核 糖 体 各自 拥有的 rRNA与 RP的 数量 是 相 对固定 的 ,但 三者组分之间的数量差异较大。文中 给出的 范围是 指 不同 类核糖 体 所 含rRNA与 RP的 数量 的 范围,而不是 某 单独一类核糖体各组分的范围。参 见本条目 组成一 节。 - ^ 需
注意 的 是 ,沉降系 数 代表 的 并不是 物 质的大小 或 数量 ,所以 核 糖 体 各 组分名称 中 的 数字 相 加 并不等 于原核 糖 体 名称 中 的 数字 。例 如,70S核 糖 体 实际上 由 30S核 糖 体 亚基及50S核 糖 体 亚基组成,而30+50≠70。 - ^ 其中,
ω 代表 离心转子的 角速度 (单位为rad/s),r代表 物 质到旋转中心 的 距离(单位为m),代表 沉降速度 (单位为m/s)。 - ^
蛋白 质、核酸 及核糖 核 蛋白 等 生物 大分 子 的 沉降系 数 往往 在 10-13s左右 ,为方便 起 见,沉降系 数 中 10-13s可 换算为一个斯维德伯格单位,量 纲为秒。 - ^
原文 :“ During the course of the symposium a semantic difficulty became apparent. To some of the participants, 'microsomes' mean the ribonucleoprotein particles of the microsome fraction contaminated by other protein and lipid material; to others, the microsomes consist of protein and lipid contaminated by particles. The phrase 'microsomal particles' does not seem adequate, and 'ribonucleoprotein particles of the microsome fraction' is much too awkward. During the meeting, the word 'ribosome' was suggested, which has a very satisfactory name and a pleasant sound. The present confusion would be eliminated if 'ribosome' were adopted to designate ribonucleoprotein particles in sizes ranging from 35 to 100S. ” ——Roberts, R. B,Microsomal Particles and Protein Synthesis - ^
翻 译时未 在 mRNA上 读取到 上述 信号 序列 的 核 糖 体 则仍将 保持 游 离状态。核 糖 体 转变为膜结合态只是 为了合成 能 导入内 质网腔并分 泌到细胞外的 蛋白 质,合成 非 分泌 蛋白 的 游 离态核 糖 体 不 需要 转换至 膜 结合态。 - ^
易 位 子 是 一 种蛋白 质偶联通道 ,糙面内 质网膜 中 存在 能 与 SRP受体结合的 易 位 子 ,故 核 糖 体 可 以粘附 在 糙面内 质网上 。 - ^
粘 附 了 核 糖 体 的 内 质网被 称 为“粗 面 内 质网”(或 “糙面内 质网”),这种内 质网因 其表面 附 有 核 糖 体 所以 比 光 面 内 质网显得更 粗 糙而得 名 。 - ^ 终止
密 码子有 三 种,分 别为UAA(赭石密 码子)、UAG(琥珀 密 码子)和 UGA(蛋白石 密 码子)。三种终止密码子都不对应任何氨基酰-tRNA,所以 不能 被 任 何 氨基酰-tRNA识别。 - ^
原核 释放因子 分 为RF、RR两类,其中RF可 再 细分为RF1与 RF2(Ⅰ类)及RF3(Ⅱ类)。真 核 释放因子 仅有RF,也可细分为两类:eRF1(Ⅰ类)与 eRF3(Ⅱ类)。
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外部 链接
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核 糖 体 翻 译动态演示 .需要 安 装 此处的 插件观看(需要 注 册 ) - 实验
室 计算机 模 拟运动中的 核 糖 体 核 糖 体 在 细胞中 扮 演 的 角 色 ,Gwen V. Childs,复制于此蛋白 百科 (Proteopedia) (页面存 档备份,存 于互联网档案 馆)中 的 Ribosome (页面存 档备份,存 于互联网档案 馆)——关于蛋白 质及其他分子 的 自由 的 、合作 性 的 3D百科 全 书- ExPASy
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