核糖体的结构

第11章核糖体● 核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒(ribonucleoprotein particle), 其惟一功能是按照mRNA的指令将氨基酸高效且准确地合成蛋白质多肽链，所以核糖体是细胞内蛋白质合成的分子机器。

● 按核糖体存在的部位可分为三种类型：细胞质核糖体、线粒体核糖体、叶绿体核糖体。

按存在的生物类型可分为两种类型：真核生物核糖体和原核生物核糖体。

原核细胞的核糖体较小, 沉降系数为70S，相对分子质量为2.5×103 kDa，由50S和30S两个亚基组成；而真核细胞的核糖体体积较大，沉降系数是80S，相对分子质量为3.9～4.5×103 kDa, 由60S和40S两个亚基组成。

● 在真核细胞中，核糖体进行蛋白质合成时，既可以游离在细胞质中，称为游离核糖体，也可以附着在内质网的表面，称为膜旁核糖体或附着核糖体。

真核细胞含有较多的核糖体，每个细胞平均有106 ～107 个，而原核细胞中核糖体较少每个细胞平均只有15×102 ～18×103 个。

● 典型的原核生物大肠杆菌核糖体是由50S大亚基和30S小亚基组成的。

在完整的核糖体中，rRNA约占2/3, 蛋白质约为1/3。

50S大亚基含有34种不同的蛋白质和两种RNA分子，相对分子质量大的rRNA的沉降系数为23S，相对分子质量小的rRNA为5S。

30S小亚基含有21种蛋白质和一个16S的rRNA分子。

● 真核细胞核糖体的沉降系数为80S，大亚基为60S，小亚基为40S。

在大亚基中，有大约49种蛋白质，另外有三种rRNA：28S rRNA、5S rRNA和5.8S rRNA。

小亚基含有大约33种蛋白质，一种18S的rRNA。

关键词：核糖核蛋白颗粒；游离核糖体；附着核糖体；第一节核糖体的类型与结构核糖体 (ribosome)是合成蛋白质的细胞器，其惟一功能是按照mRNA的指令将氨基酸高效且准确地合成蛋白质多肽链。

核糖体结构和功能的分子机制核糖体是生命进化过程中极为重要的分子机制之一，它由蛋白质和RNA组成，参与到了生命的DNA转录和蛋白质合成等过程中，是一个极为复杂而纷繁的系统。

在本文中，我们将针对核糖体的结构和功能进行分析，探究其分子机制背后的奥秘。

一、核糖体的基本结构核糖体可以分为70S和80S两种类型，其中70S类核糖体存在于原核生物中，而80S类核糖体则存在于真核生物中。

无论是哪一种核糖体，其基本结构都由rRNA和蛋白质两部分组成，其中rRNA是核糖体中最重要的成分之一。

在70S核糖体中，rRNA通过互补配对的方式线性排列组成了两个结构域，即小亚基和大亚基，在大亚基的中央部位即为核糖体的活性中心。

而在80S核糖体中，rRNA则更为复杂，它们线性排列形成了四个结构域，即5S、18S、28S和5.8S，其中5S和5.8S为小亚基，18S和28S则为大亚基，同样在大亚基的中央部位即为核糖体的活性中心。

除了rRNA之外，核糖体中还拥有一个重要的蛋白质组份，即核糖体蛋白质。

在70S核糖体中，核糖体蛋白质在总蛋白质中占比高达65%，而在80S核糖体中，它们则占比约30%。

核糖体蛋白质具有各种不同的功能，它们可以将rRNA组装成稳定的三维结构，同时还可以与mRNA、tRNA等其它核糖体配件进行相互作用发挥协同作用。

二、核糖体的功能机制核糖体可以参与到生命的DNA转录以及蛋白质的合成过程中。

在DNA转录过程中，核糖体扮演了重要的角色，它们通过与mRNA上的密码子进行配对，识别并招募相应的tRNA，随后将氨基酸依次加入到新合成的蛋白质链中，直到mRNA上的密码子被完全识别结束。

而在蛋白质合成过程中，核糖体则担任着“蛋白质合成工厂”的角色，通过一系列复杂的化学反应过程，将原本分散在细胞质中的蛋白质配件进行组装，生长成完整的蛋白质分子。

核糖体的功能机制复杂而多样，它们不仅需要与mRNA和tRNA等分子配件进行配对，也需要通过自身的分子机制来精确地控制蛋白质的生长和转录过程。

真核细胞核糖体的结构和生物学功能随着生物学领域的不断深入，对细胞核糖体的研究也越来越深入。

细胞核糖体是真核细胞中一个关键的细胞器，其具有多种生物学功能。

本文将会详细介绍真核细胞核糖体的结构和生物学功能，帮助读者更好地理解这一细胞器在细胞生命中的作用。

1、核糖体的结构核糖体是蛋白质合成中心的关键组成部分，由核糖核酸和多种蛋白质组成。

真核细胞包括原核生物和真核生物两大类，它们的核糖体结构存在差异。

在真核生物中，核糖体分为大和小两个亚基，分别叫做60S和40S亚基。

60S 亚基由28S、5.8S和5S三种rRNA以及约50种蛋白质组成，而40S亚基由18S rRNA以及少量蛋白质组成。

当40S亚基和60S亚基结合后，形成80S的核糖体。

2、核糖体的生物学功能整个生物体的生命活动过程都与核糖体有着密切的关系。

核糖体通过将蛋白质合成所需的氨基酸按照一定的顺序连接起来，从而实现了蛋白质的合成。

蛋白质是细胞中许多重要生物分子的基础，包括酶、结构蛋白和调节蛋白等。

在真核生物中，核糖体的生物学功能非常复杂，其参与的生物过程也具有多样性。

首先，核糖体对基因表达起着关键作用。

核糖体按照基因的序列信息，将氨基酸连接成蛋白质，并将其折叠成功能形态。

这一过程被称为翻译。

此外，核糖体还通过多种途径参与到其他细胞生命活动中。

例如，核糖体可以参与细胞的自噬过程，这是一种细胞的自我清洗方式，它对细胞内的废弃物质、病毒和细菌等有害物质进行清除，保证了细胞的正常代谢活动。

此外，核糖体还参与到细胞的编码和非编码RNA合成、代谢调节以及细胞生长等过程中。

3、核糖体的抗生素作用在生物医学领域，核糖体还具有重要的抗生素作用。

抗生素是一种可以杀死细菌或阻止其生长的药物。

这些药物多数是用于治疗人类或家畜的细菌感染疾病。

大多数抗生素可以抑制细菌细胞内的核糖体活动，例如青霉素、四环素和利福霉素等药物，它们可以干扰核糖体与氨基酸的结合，从而阻止蛋白质的合成过程，达到杀菌或抑制菌株生长的目的。

第十一章核糖体核糖体是一种核糖核蛋白颗粒（ribonucleoprotein particle），是细胞内合成蛋白质、没由膜包被的细胞器，其功能是按照mRNA的信息将氨基酸高效精确地合成蛋白质多肽链。

因为富含核苷酸，1958年Roberts建议把这种颗粒命名为核糖蛋白体，简称核糖体（ribosome）第一节核糖体的类型与结构一、核糖体的基本类型与化学组成：生物界有两种基本类型的核糖体：一种是原核细胞核糖体；另一种是真核细胞核糖体。

两种核糖体都有两个大小不同的亚基（subunit）组成，每个亚基都含有rRNA和蛋白质。

原核细胞核糖体沉降系数为70S，相对分子质量为2.5*106，易解离为50S与30S的大小亚基。

真核细胞核糖体沉降系数为80S，相对分子质量为4.8*106，易解离为60S与40S的大小亚基。

rRNA中的某些核苷酸残基被甲基化修饰，甲基化常发生在rRNA序列较为保守的区域。

核糖体大小亚基常常游离于细胞基质中，只有当小亚基与mRNA结合后打牙祭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，又游离于细胞质基质中。

二、核糖体的结构结构与功能的分析方法表明：（1）离子交换树脂可分离纯化各种r蛋白。

（2）核糖体中r蛋白与rRNA的结构关系：纯化的r蛋白与纯化的rRNA进行核糖体的重组装的过程中，某些蛋白质必须首先结合到rRNA上，其他蛋白才能装配上去，即表现出现后层次。

（3）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。

（4）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。

（5）对rRNA，特别是对16S rRNA结构的研究已十分成熟：①16SrRNA的一级结构是非常保守的②16SrRNA的二级结构具有更高的保守性③16SrRNA可以分为四个结构域：中心结构域，5'端结构域，3'端结构域和主结构域。

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：（1）依赖延伸因子Tu(EF-Tu)的氨酰tRNA的结合；（2）延伸因子G(EF-G)介导的转位作用；（3）依赖于起始因子2的fMet-tRNA的结合；（4）依赖于释放因子的蛋白合成终止作用；（5）应急因子与核糖体结合产生阻断蛋白合成等。