内膜系统和核糖体-课件.ppt
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- 内膜 系统 核糖体 课件
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1、 核糖体:核糖体:蛋白质合成场所,蛋白质合成场所,mRNA、tRNA和其和其他众多因子集中在核糖体,快速、有序、高效进他众多因子集中在核糖体,快速、有序、高效进行蛋白合成。行蛋白合成。RobinsonBrown(1953)发现于植物细胞。)发现于植物细胞。Palade(1955)发现于动物细胞。)发现于动物细胞。Roberts(1958)建议命名为核糖核蛋白体)建议命名为核糖核蛋白体(ribosome),简称核糖体。),简称核糖体。核糖核蛋白体核糖核蛋白体,简称核糖体简称核糖体(ribosome)存在方式:存在方式:附着核糖体:附着核糖体:游离核糖体:细胞质基质、线粒体、叶绿体基质游离核糖体:
2、细胞质基质、线粒体、叶绿体基质 性质性质:70S的核糖体的核糖体(50 S、30 S):原核细胞、叶绿体、线粒体:原核细胞、叶绿体、线粒体 80S的核糖体的核糖体(60 S、40 S):真核细胞的细胞质:真核细胞的细胞质 主要成分主要成分r蛋白质:蛋白质:40%,核糖体表面,核糖体表面 rRNA:60%,,核糖体内部,核糖体内部,rRNA都具有甲基化现象都具有甲基化现象 50 核糖体由大、小两个亚单位构成核糖体由大、小两个亚单位构成,结合时,凹陷部位彼此结合时,凹陷部位彼此对应,形成一隧道,对应,形成一隧道,mRNA通过。大亚基上还有一隧道与其垂通过。大亚基上还有一隧道与其垂直(中央管出口),
3、新生成的肽链通过。在不进行蛋白质合成直(中央管出口),新生成的肽链通过。在不进行蛋白质合成时,大小亚基呈游离状态,只有当小亚基和时,大小亚基呈游离状态,只有当小亚基和mRNA结合后大亚结合后大亚基才与小亚基结合形成完整的核糖体。基才与小亚基结合形成完整的核糖体。氨基酸活化氨基酸活化肽链的起始肽链的起始肽链的延伸肽链的延伸肽链的终止肽链的终止 氨基酸羧基与氨基酸羧基与tRNA3端端CCA-OH在氨酰在氨酰-tRNA合成合成酶作用下,缩合成氨酰酶作用下,缩合成氨酰tRNA。除起始氨酰。除起始氨酰tRNA与核糖体与核糖体P位点结合外,其它延伸中新加入的氨酰位点结合外,其它延伸中新加入的氨酰tRNA与
4、核糖体与核糖体A位点结合。位点结合。核糖体大亚基与核糖体大亚基与30S起始复合物结合,形起始复合物结合,形成完整的成完整的70S 起始复合物起始复合物 进位进位-成肽成肽-移位移位-释放释放(P71图图7-4)肽酰转移酶(核糖体大亚基肽酰转移酶(核糖体大亚基23SrRNA)催化)催化,A位点氨位点氨酰酰-tRNA氨基酸的氨基与氨基酸的氨基与P位点肽酰位点肽酰-tRNA上与上与tRNA直直接相连的氨基酸的羧基形成肽键。接相连的氨基酸的羧基形成肽键。A位点位点mRNA上的终止密码子上的终止密码子UAA、UGA或或UAG,没有与之匹配的反密码子,氨酰,没有与之匹配的反密码子,氨酰-tRNA不不能结合
5、到核糖体上,于是蛋白质合成终止并释放。能结合到核糖体上,于是蛋白质合成终止并释放。由多个甚至几十个核糖体串连在一条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有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚的聚合体称为多聚核糖体。合体称为多聚核糖体。K.R.Porter等于等于1945年发现于培养的小鼠成纤维年发现于培养的小鼠成纤维细胞,因最初看到的是位于细胞质内部的网状结细胞,因最初看到的是位于细胞质内部的网状结构,故名内质网(构,故名内质网(endoplasmic reticulum,ER)。)。内质网
6、内质网(endoplasmic reticulumendoplasmic reticulum,ERER):在细胞核附近):在细胞核附近的细胞质内部区域的一些小管和小泡连接形成的网状结构。的细胞质内部区域的一些小管和小泡连接形成的网状结构。单位结构:由单位膜围成的小管、小泡和扁囊。单位结构:由单位膜围成的小管、小泡和扁囊。用整装细胞电镜技术(宋金丹)用整装细胞电镜技术(宋金丹)发现:发现:1.1.以核为中心向周围扩展;以核为中心向周围扩展;2.2.核膜周围较稠密,形成复杂的立体结构;核膜周围较稠密,形成复杂的立体结构;3.3.远离核处较稀疏,延伸。远离核处较稀疏,延伸。形态结构差异与不同的细胞有
7、关:形态结构差异与不同的细胞有关:分布状态、多少与生理功能有关:分布状态、多少与生理功能有关:滨州医学院滨州医学院 细胞生物学教研室细胞生物学教研室糙面内质网糙面内质网(rER):):附有核糖体。多呈扁囊状,少数为附有核糖体。多呈扁囊状,少数为管状或泡状管状或泡状分布:分布:与细胞类型、分化程度及功能状态密切相关。高分与细胞类型、分化程度及功能状态密切相关。高分化肿瘤细胞,分泌蛋白旺盛的细胞中糙面内质网丰富。化肿瘤细胞,分泌蛋白旺盛的细胞中糙面内质网丰富。光面内质网光面内质网(sER):):无核糖体附着,由分枝小管,小泡无核糖体附着,由分枝小管,小泡组成。组成。分布:分布:显示细胞种类特征,分
8、泌类固醇激素的细胞的显示细胞种类特征,分泌类固醇激素的细胞的sER比较发达;肌肉细胞的光面内质网特化为肌质网。比较发达;肌肉细胞的光面内质网特化为肌质网。滨州医学院滨州医学院 细胞生物学教研室细胞生物学教研室rER滨州医学院滨州医学院 细胞生物学教研室细胞生物学教研室sER微粒体微粒体:应用蔗糖密度梯度离心方法,从组织:应用蔗糖密度梯度离心方法,从组织细胞匀浆中分离出的,直径细胞匀浆中分离出的,直径20100纳米的亚纳米的亚微颗粒。为内质网碎片,经离心后断裂而成的微颗粒。为内质网碎片,经离心后断裂而成的封闭小泡。封闭小泡。糙面微粒体:来自糙面内质网。糙面微粒体:来自糙面内质网。光面微粒体:来自
9、光面内质网。光面微粒体:来自光面内质网。部分来自膜、高尔基复合体等部分来自膜、高尔基复合体等蛋白质合成蛋白质合成蛋白质折叠蛋白质折叠蛋白质糖基化蛋白质糖基化蛋白质运输蛋白质运输 蛋白质都是在核糖体上合成的,并且起始于细蛋白质都是在核糖体上合成的,并且起始于细胞质基质,有些蛋白质在合成开始不久后便转在胞质基质,有些蛋白质在合成开始不久后便转在内内质网上合成。质网上合成。分泌性蛋白分泌性蛋白:如抗体、激素;:如抗体、激素;穿膜蛋白穿膜蛋白:内膜系统驻留蛋白内膜系统驻留蛋白:如溶酶体的各种水解酶;:如溶酶体的各种水解酶;G.Blobel等等1975年提出了信号假说:认为蛋白质年提出了信号假说:认为蛋
10、白质N端的信端的信号肽,指导蛋白质转至内质网上合成,蛋白质合成结束之号肽,指导蛋白质转至内质网上合成,蛋白质合成结束之前信号肽被切除。因此获前信号肽被切除。因此获1999年诺贝尔生理医学奖年诺贝尔生理医学奖 信号肽信号肽(signal peptide),位于新合成肽链的),位于新合成肽链的N端,一般端,一般2030个氨基酸残基,含有个氨基酸残基,含有6-12个疏水氨基酸,个疏水氨基酸,N-端通常含端通常含有有1个或多个带正电荷的氨基酸。个或多个带正电荷的氨基酸。信号识别颗粒信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP),细胞质),细胞质基质中由基质中由6个蛋白质
11、多肽亚基和个蛋白质多肽亚基和1个个7S分子组成的核糖核蛋分子组成的核糖核蛋白复合体。白复合体。SRP一端与信号肽结合,另一端与核糖体结合,一端与信号肽结合,另一端与核糖体结合,形成信号肽形成信号肽-SRP-核糖体复合物,导致蛋白质合成暂停。核糖体复合物,导致蛋白质合成暂停。SRP受体受体(SRP receptor),内质网膜的整合蛋白,异二聚),内质网膜的整合蛋白,异二聚体,可与体,可与SRP特异结合。特异结合。易位子易位子(translocator,translocon),也称转运体,为糙面),也称转运体,为糙面内质网的多蛋白复合体,形成直径内质网的多蛋白复合体,形成直径8.5nm、中央孔内
12、径、中央孔内径2nm的亲水性通道。的亲水性通道。滨州医学院滨州医学院 细胞生物学教研室细胞生物学教研室 帮助正在合成肽链的核糖体和帮助正在合成肽链的核糖体和ER结合。结合。当信号肽在核糖体合成后当信号肽在核糖体合成后SRP即与之结合形成即与之结合形成SRP-信号肽信号肽-核糖体复合物核糖体复合物由由SRP介导将复合物与内介导将复合物与内质网上的质网上的SRP受体(停泊蛋白)相结合。受体(停泊蛋白)相结合。SRP与信号肽链结合使肽链合成暂停与信号肽链结合使肽链合成暂停SRP阻遏肽链合成的生理意义可能是:阻遏肽链合成的生理意义可能是:(1)在多肽链合成前,给予核糖体足够时间与内质网膜结在多肽链合成
13、前,给予核糖体足够时间与内质网膜结合,以保证蛋白质不于释放胞液。合,以保证蛋白质不于释放胞液。(2)以免肽链过长而产生不成熟的卷曲。以免肽链过长而产生不成熟的卷曲。信号肽与信号肽与SRPSRP结合结合肽链延伸终止肽链延伸终止SRPSRP与受体结合与受体结合SRPSRP脱脱离信号肽离信号肽肽链在内质网上继续合成,同时信号肽引导新生肽链在内质网上继续合成,同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔肽链进入内质网腔信号肽切除信号肽切除肽链延伸至终止。肽链延伸至终止。这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式,称为这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式,称为共转移共转移。后转移:后转移:蛋白质合成以后,在蛋白质合成以
14、后,在前导肽前导肽的作用转移进入的作用转移进入 过氧化物酶体、线粒体、叶绿体等的蛋白质过氧化物酶体、线粒体、叶绿体等的蛋白质 分子伴侣分子伴侣:识别折叠错误的多肽和尚未组装的蛋:识别折叠错误的多肽和尚未组装的蛋白质并与之结合,促使其重新折叠、组装,但其白质并与之结合,促使其重新折叠、组装,但其本身并不参与最终产物的形成,只起陪伴作用。本身并不参与最终产物的形成,只起陪伴作用。泛素泛素-蛋白酶体途径:降解非正确折叠蛋白蛋白酶体途径:降解非正确折叠蛋白 糖基化的作用:糖基化的作用:使蛋白质能够抵抗消化酶的作用;使蛋白质能够抵抗消化酶的作用;赋予蛋白质传导信号的功能;赋予蛋白质传导信号的功能;某些蛋
15、白只有在糖基化之后才能正确折叠。某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。N-N-糖基化糖基化(N-N-glycosylationglycosylation):糖链与天冬):糖链与天冬酰胺残基的氨基连接,糖为酰胺残基的氨基连接,糖为N-N-乙酰葡糖胺。开乙酰葡糖胺。开始于内质网,在高尔基体进一步加工。始于内质网,在高尔基体进一步加工。O-O-糖基化糖基化(O-O-glycosylationglycosylation):糖链与):糖链与SerSer、ThrThr和和TyrTyr以及羟脯(赖)氨酸的以及羟脯(赖)氨酸的OHOH连接,主要连接,主要在高尔基体上进行。在高尔基体上进行。脂质合成与转运脂质合
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