第七章_内质网与核糖体

1、第七章 内质网和核糖体掌握内膜系统有关概念，熟悉内质网和核糖体的结构和功能。细胞： 细胞膜、细胞质、 细胞核 细胞器： 无膜包围：核糖体、中心粒 有膜包围：线粒体、叶绿体 内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、液泡等细胞质溶质 细胞质基质 (cytosol)细胞质溶质的成分 水、无机离子、大分子的单体等小分子 脂类、糖类、氨基酸、核苷酸及其衍生物等中等分子 蛋白质、脂蛋白、多糖和RNA等大分子 糖原等一些处于贮存状态的重要化合物基本属性 酸度稳定 结构有序细胞质溶质的功能 中间代谢反应的进行 细胞的形态与运动、胞内物质运输以及各种大分子的定位 蛋白质的修饰与选择性降解 维持细胞内环境（p

2、H、离子环境）的稳定性 维持细胞内信号转导通路内膜系统（endomembrane system） 核膜、内质网、高尔基复合体 溶酶体、分泌泡膜分化（membrane diffrentiation） 腔面、细胞质（原生质）面内膜系统的动态特性一、内质网(endoplasmic reticulum，ER)1897年，Garnier光镜下发现胰腺(pancreas)、唾液腺(salivary gland) 嗜碱性特化区 动质（ergastoplasm）1945年， Porter 电镜下观察发现 小鼠成纤维细胞里管状囊、小囊构成 网状结构 内质区域 内质网（一）形态结构 相互连通的膜性管腔道系统 交织

3、成网状 小管、小囊、扁囊 单位膜 5-6nm厚 生活周期、生理状态不同可发生变化 成熟细胞内质网 8-10层平行扁囊 横纹肌 肌质网 贮积钙离子 同一类型细胞的内质网形态相似 间期细胞中常与微管走向一致 驱动蛋白（kinesin) 对外界因素敏感内质网与核膜的关系（二）分类 粗糙型内质网（rough ER) 光滑型内质网(smooth ER)（三）化学组成 微粒体（microsome） 真核细胞匀浆在差速离心过程中分离出的膜泡，由内膜系统中各组分的膜断片卷曲而成，其上往往结合有核糖体，也能进行蛋白质的合成。 内质网膜 脂类 1/3 :磷脂、中性脂肪、磷脂酰肌醇等 蛋白质 2/3 : 整合蛋白、

4、边周蛋白 分布不对称 细胞色素P-450 信号识别颗粒的受体（四）内质网的功能 糙面内质网 1蛋白质的合成蛋白质运输 2合成蛋白质的修饰与加工 糖基化（N-linked glycosylation） O-linked glycosylation Addition of glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchors 二硫键的形成 The formation of disulfide bonds between the side chains of cysteine residues:protein disulfide isomerase 糖蛋白与脂锚定蛋白

5、N-linked glycosylation 糙面内质网新生蛋白质上加接N连接14个糖基 Protein Folding and Processing in the ER Protein folding in the ERBip蛋白 Bip是一类分子伴侣，是重链结合蛋白的简称(heavy-chain binding protein)BiP is thought to bind to the unfolded polypeptide chain as it crosses the membrane and then mediates protein folding and the assembl

6、y of multisubunit proteins within the ER 3. 膜的生成4. 物质运输内质网中错误折叠的蛋白质被运往细胞质溶质降解 光面内质网功能 1.合成脂类 专一载脂蛋白-磷脂交换蛋白（phospholipid exchange proteins)2.解毒作用(detoxification) 3.糖原(glycogen)分解 4.贮积钙离子肌质网(sarcoplasmic reticulum) 特化的内质网二 、核糖体（ribosome） 核糖核蛋白体（一）形态结构和类型 直径约25nm，有大小两个亚基组成 与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点 与mRNA结合的位点

7、 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结合的位点E位点 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 在活细胞中，核糖体的亚基、核糖体的单体及多聚核糖体处于一个不断的解聚和组合的动态平衡之中，受镁离子的影响 多聚核糖体，细胞正进行蛋白质合成的标志 一般真核细胞细胞质中核糖体80S，原核细胞的70S，真核细胞线粒体中的为55S，植物细胞叶绿体中的近似70S类型Mg2+ 浓度对大小亚基的聚合和解离的影响: 70S核糖体在Mg2+的浓度小于1

8、mm/L的溶液中易解离; 当Mg2+ 浓度大于10mm/L, 两个核糖体通常形成100S的二聚体。 （二） 化学组成 蛋白质40 带正电荷 rRNA 60 磷酸基带负电荷 占细胞总量RNA的80真核细胞核糖体80S： 60S 40S 蛋白质49种 33种 r RNA 28S， 5S， 5.8S 18S原核细胞核糖体70S： 50S 30S 蛋白质 34种 21种 rRNA 23S，5S 16S 适当条件下，利用CsCl离心，可将核糖体亚单位中的 rRNA与蛋白质分离。各种来源的核糖体亚基组成来源 完整核糖体 核糖体亚基 核糖体RNAs细胞质 80S 60S(大亚基) 28S，5.8S,5S(真

9、核生物) 40S(小亚基) 18S细胞质 70S 50S(大亚基) 23S，5S(原核生物) 30S(小亚基) 16S线粒体 55-60S 45S(大亚基) 16S (哺乳动物) 35S(小亚基) 12S线粒体 75S 53S(大亚基) 21S(酵母) 35S(小亚基) 14S线粒体 78S 60S(大亚基) 26S，5S(高等植物) 45S(小亚基) 18S叶绿体 70S 50S(大亚基) 23S，5S30S(小亚基) 16S核糖体的化学组成不同种生物的前体rRNA生物 pre-rRNA的沉降系数果蝇 34S裂殖酵母 37S烟草 38S蛙 40S 鸡 45S鼠 45S人 45S前体rRNA的

10、加工与修饰：将45S的前体rRNA加工成成熟的18S、5.8S和28S rRNA； 甲基化修饰：甲基化的主要部位在核糖第二位羟基上。Synthesis and Processing of the 5S rRNAIn eukaryotes, the 5S rRNA molecules are encoded by a large number of identical genes that are separate from the other rRNA genes and are located outside the nudeolus. The 5S rRNA genes are trans

11、cribed by RNA polymerase III. The 5end of the primary transcript is identical with that of the mature 5S rRNA, but the 3 end usually contains extra nucleotides that are removed during processing. 原核生物rRNA基因 原核与真核生物的rRNA基因在组织结构上的差异:重复频率：如E.coli，只重复了7次；细菌的16S rRNA 、23S rRNA 、5S rRNA基因组成一个转录单位，在染色体上的排列

12、顺序是16S-23S-5S。原核生物核糖体的装配 小亚基的rRNA和蛋白质的装配关系: 组成核糖体的蛋白质和rRNA在大小亚基中均有一定的空间排布。核糖体在组装过程中,某些蛋白质必须首先结合到rRNA上,其他蛋白才能组装上去即表现出先后层次。根据同rRNA结合的顺序,将核糖体蛋白分为两种: 初级结合蛋白(primary binding protein)：这些蛋白质直接同rRNA结合, 其中同16S rRNA结合的初级蛋白有14种: S3, S4, S17, S20, S6, S15, S8, S18, S9, S11, S12, S13, S7, S1。同5S rRNA结合的有11种。次级结合

13、蛋白(secondary binding protein)这些蛋白质不直接同rRNA结合, 而是同初级结合蛋白结合:S10, S16, S2, S6, S21, S14, S19。真核生物核糖体装配模型80S前体颗粒形成45S rRNA+5S rRNA+蛋白质45S rRNA41S rRNA 大小亚基前体形成:大:32S rRNA和5S rRNA小:20S的前体rRNA小亚基成熟与运送: 20S rRNA18S rRNA大亚基成熟与运送：32S rRNA28S rRNA+5.8S rRNA三.功能蛋白质合成mRNA与小亚基结合 S-D序列 起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )与

14、小亚基结合核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成1.进位 又称注册(registration)指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。 2.成肽 是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。3.转位释放因子的功能 识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。 诱导转肽酶改变为酯酶活性，使肽链从核蛋白体上释放。 嘌呤霉素作用抗菌素作用位点rRNA和r-蛋白质的功能 rRNA的功能 具有肽基转移酶活性 为tRNA提供结合位点 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选择性的结合以及在 肽链的延伸中与mRNA结合 在核糖体亚单位联合中起作用 与抗菌素之间相互作用 蛋白质合成中校正阅读、无意义链或框架漂移的校正等都与rRNA有关r-蛋白质的功能 对rRNA折叠成有