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核糖体与核酶引言：1.核糖体（ribosome）是细胞内的一种核糖蛋白颗粒，其唯一的功能是按照mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链，所以核糖体是细胞内蛋白质合成的分子机器。
6.1 核糖体的形态结构1.核酶是具有催化活性的反义RNA6.1.1 核糖体的类型和化学组成6.1.1.1 核糖体的类型和大小1.核糖体有种类型：细胞质核糖体、线粒体核糖体、叶绿体核糖体2.核糖体分为：真核生物核糖体和原核生物核糖体3.核糖体由大小两个不同的亚基组成，在不进行蛋白质合成时是分开的，各自游离在细胞质中，在进行蛋白质合成时结合在一起4.在真核细胞中，核糖体在进行蛋白质合成时：1.游离在细胞质中称游离核糖体2.附着在内质网的表面，称膜旁核糖体或附着核糖体。
6.1.1.2 核糖体的化学组成1.核糖体的大小两个亚基都是由核糖体RNA（rRNA）和核糖体蛋白质组成。
6.1.2核糖体的蛋白质与rRNA6.1.2.1 核糖体蛋白1. E.coli核糖体21个小亚基，为S1~S21,大亚基的核糖体蛋白命名为L1~L336.1.2.2 核糖体rRNA1.30S核糖体亚基的形态主要是由16S rRNA决定的6.1.3细菌核糖体的结构模型1.S4、S5、S8、S12等4个蛋白定位在核糖体的小亚基上，并且是背向大亚基。
2.小亚基中确定了与信使RNA（mRNA）和转移RNA（tRNA）结合位点3.催化肽键形成的位点位于大亚基，和GTP水解的功能区6.2核糖体的生物发生1.在细胞内，核糖体是自我装配的。
2.核糖体的生物发生包括蛋白质和rRNA的合成、核糖体亚基的组装等。
6.2.1 核糖体rRNA基因的转录与加工1.编码核糖体的基因分为两类：一类是编码蛋白质的基因，另一类是rRNA基因6.2.1.1 编码rRNA基因的过量扩增1.细胞为了满足大量需求的rRNA，在进化的过程中形成了一种机制：增加编码rRNA基因的拷贝数。
2.增加拷贝数有两种方法：1.在染色体上增加rRNA基因的拷贝数2.通过基因扩增6.2.1.2 真核生物18S、5.8S、28S rRNA和5S rRNA基因1.在真核生物的染色体中，18S、5.8S、28S rRNA和5S rRNA基因是串联在一起的，每个基因被间隔区隔开，5S rRNA基因位于不同的染色体上。
1. 核糖体(riboso me)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2.5x103 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3.9～4.5x103 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。
2. 基因扩增(gene a mp li f ica tion)细胞内选择性复制DNA, 产生大量的拷贝。
如两栖类卵母细胞在发育的早期，rRNA基因的数量扩增到1000多倍。
基因扩增是通过形成几千个核进行的，每个核里含有几百拷贝的编码28S、18S和5.8S的rRNA基因，最后卵母细胞中的这些rRNA基因的拷贝数几乎达到50万个，而在相同生物的其它类型细胞中，这些rRNA基因的拷贝数只有几百个。
第六章核糖体与核酶核糖体(ribosome)，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。
核糖体最早是Albert Claude 于20 世纪30 年代后期发现的, 其后又证明了其蛋白质合成功能。
随着分子生物学的发展，核糖体概念的涵意有了进一步的发展。
细胞内除了从事蛋白质合成的核糖体外，还有许多其它功能的核糖核蛋白体颗粒，通常是一些小分子的RNA 同蛋白质组成的颗粒，它们参与RNA 的加工、RNA 的编辑、基因表达的调控等。
6.1核糖体的形态结构核糖体是细胞内数量最多的细胞器，原核细胞和真核细胞都有核糖体，功能也相同，但是结构组成却有很大差别。
6.1.1核糖体的类型和化学组成■核糖体的类型●按存在的部位:有三种类型核糖体，细胞质核糖体、线粒体核糖体、叶绿体核糖体。
1●按存在的生物类型: 分为两种类型，即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2.5x103 kDa，由50S 和30S 两个亚基组成(图6-1)；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3.9～4.5x103kDa，由60S 和40S 两个亚基组成。
图6-1 从两个不同角度观察的 E.coli 核糖体的三维结构●Mg2+的浓度对于大小亚基的聚合和解离有很大的影响，体外实验表明:70S 核糖体在Mg2+的浓度小于1mmol/L 的溶液中易解离; 当Mg2+浓度大于10mmol/L，两个核糖体通常形成100S 的二聚体(图6-2)。
图6-2 通过区带离心鉴定核糖体的亚基在低浓度的Mg2+时，完整的核糖体将分成大小两个亚基。
●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(表6-1)。
表6-1 不同类型核糖体的大小比较。
第六章.核糖体与核酶核糖体(r i b o s o me)，是细胞内一种核糖核蛋白颗粒(r i b o n u c l e o p r o t e i n p a r t i c l e),其惟一功能是按照mR N A的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链,所以核糖体是细胞内蛋白质合成的分子机器。
核糖体最早是Al b e r t C l a u d e于20世纪30年代后期发现的,其后又证明了其蛋白质合成功能。
随着分子生物学的发展，核糖体概念的涵意有了进一步的发展。
细胞内除了从事蛋白质合成的核糖体外，还有许多其它功能的核糖核蛋白体颗粒，通常是一些小分子的R N A同蛋白质组成的颗粒，它们参与R N A的加工、R N A的编辑、基因表达的调控等。
发现核糖体及核糖体功能鉴定的两个关键技术是什么?（答案）答:核糖体最早是Al b e r t C l a u d e于1930s后期用暗视野显微镜观察细胞的匀浆物时发现的，当时称为微体(M i c r o s o me s)，直到1950s中期，Ge o r g e P a l a d e在电子显微镜下观察到这种颗粒的存在。
当时G e o r g e P a l a d e和他的同事研究了多种生物的细胞，发现细胞质中有类似的颗粒存在，尤其在进行蛋白质合成的细胞中特别多。
后来P h i l i p S i ek e v i t z用亚细胞组份分离技术分离了这种颗粒，并发现这些颗粒总是伴随内质网微粒体一起沉积。
化学分析揭示，这种微粒富含核苷酸，随之命名为r i b o so me，主要成分是核糖体R N A(r R N A)，约占60%、蛋白质(r蛋白质)约占40%。
核糖体的蛋白质合成功能是通过放射性标记实验发现的。
将细胞与放射性标记的氨基酸短暂接触后进行匀浆，然后分级分离，发现在微粒体部分有大量新合成的放射性标记的蛋白质。
后将微粒体部分进一步分离，得到核糖体和膜微粒，这一实验结果表明核糖体与蛋白质合成有关。
第六章核糖体与核酶姓名：李淼学号：09352044 班级：生科一班日期：11.17核糖体是细胞内一种核糖蛋白颗粒，含有rRNA和r蛋白质。
核糖体可分为真核生物核糖体和原核生物核糖体，前者有细胞质核糖体、线粒体核糖体和叶绿体核糖体之分。
核糖体均有大小两个亚基组成，进行蛋白质合成时才结合在一起。
原核生物核糖体沉降系数为70S，由50S大亚基（含33种不同的蛋白质以及23S和5S rRNA）和30S小亚基（含21种蛋白质以及16S rRNA）组成；真核生物核糖体沉降系数为80S，由60S大亚基（含大约49种蛋白质以及28S、5S和5.8S rRNA）和40S 小亚基（含大约33种蛋白质以及18S rRNA）组成。
核糖体的组成成分是蛋白质和rRNA，所以编码核糖体的基因分为两类，一类是编码蛋白质的基因，另一类是rRNA基因。
细胞为了满足大量需求的rRNA，有两种方法扩大rRNA 的拷贝数。
第一是在染色体上增加rRNA基因的拷贝数，第二是通过基因扩增来实现。
真核生物的18S、5.8S和28S rRNA基因首先转录成一个45S的前rRNA，能够转录这3个前rRNA的DNA区域称为一个转录单位。
参与rRNA基因转录的酶是RNA聚合酶I，合成地点是核仁，转录间隔区被讲解掉。
原核生物的16S、23S、5S 3种rRNA基因组成一个转录单位。
5S rRNA是核糖体大亚基的一个组分，原核生物和真核生物都有，并且结构相似。
5SrRNA基因是由RNA聚合酶III 在核仁外转录的，只需要进行简单的加工或者不需要加工。
RNA聚合酶III通常是与位于转录部分内的启动子结合，而不是与转录起始位点上游的启动子结合。
核糖体的功能是进行蛋白质多肽链的合成。
核糖体的中有一个mRNA结合位点和3个tRNA结合位点：A、P、E位点。
A位点是氨酰基位点，是与新掺入的氨酰tRNA结合位点，又叫受位。
主要位于大亚基。
P位点是肽酰tRNA位点，又叫供位。
跨考专业课学824细胞生物学讲义-第6章跨考专业课-2022年考研北京大学824细胞生物学讲义-第6章考研全程辅导专家跨考教育专业课全力助你备考2022年第六章细胞质基质与细胞内膜系统第一节细胞质基质概念经典细胞学：光镜下，细胞除去可见的细胞器和内含颗粒的透明部分――细胞液细胞生物学：1、电镜下，除去可见的细胞器及亚微结构以外的细胞质部分――细胞质基质；（观察角度）2、分级离心后，除去所有的细胞器和颗粒剩下的清液部分――胞质溶胶（生化角度）这个概念是存在以下争议：有人认为细胞骨架不属于细胞质基质，是细胞器；有人认为细胞骨架是细胞质基质的主要结构体系，是其他成分锚定的骨架，经常处于装配和解聚的动态平衡中，解聚的亚单位仍保持在液相中。
（观点占多数）细胞质基质是高度有序的体系(p160)细胞质骨架纤维贯穿于蛋白质胶体中；蛋白质与骨架直（间）接结合，或与生物膜结合，完成特定的生物学功能；功能相关的酶通过弱键结合在一起形成多酶复合物，定位在特定部位，催化一系列反应；大分子之间通过弱键相互作用，并处于动态平衡之中。
细胞内膜系统内膜：电镜下可见的细胞质内的膜相结构，区分于质膜（细胞质膜）。
内膜系统（endomembrane system）是、高尔基体、细胞核、溶酶体和液泡（含内体和分泌泡）5类细胞器，它们的膜是相互流动的，处于动态平衡之中，功能上也相互协同。
内膜系统的共同结构特点：都是单位膜结构；仅存在于真核细胞中；处于动态平衡中，膜之间有转化现象。
内膜系统和质膜的结构区别：单位膜的层次不如质膜明显；厚度稍薄，6~7nm；膜上的抗原不同。
第二节内质网endoplasmic reticulum，ER概述(P164)K. R. Porter(1945)发现于培养的小鼠成纤维细胞，是位于细胞质内部的网状结构，故名内质网。
ER是由封闭的膜系统及其围成的腔形成的互相沟通的网状结构。
存在于真核细胞中，占细胞膜系统总面积的一半左右。
第六章核糖体和核酶章节提要唐浩能生命科学大学院生命科学大类 13335155核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒，其唯一功能是按照mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链。
所以又被称为蛋白质合成的机器。
核糖体由60%的核糖体RNA（rRNA）和40%的核糖体蛋白质组成。
本章内容包括：核糖体的形态结构、核糖体的生物发生、核糖体的功能——蛋白质的合成、反义RNA与核酶。
一、核糖体的形态结构核糖体由三种类型：细胞质核糖体、线粒体核糖体和叶绿体核糖体。
根据在不同生物体内的大小和组成的不同又可以分为真核生物核糖体和原核生物核糖体。
核糖体都是由两个大小不同的亚基组成。
核糖体的化学组成为核糖体RNA 和核糖体蛋白质。
原核生物核糖体沉降系数为70S，由50S大亚基（含33种不同的蛋白质以及23S和5S两种rRNA）和30S小亚基（含21种蛋白质以及16S rRNA）组成；真核生物核糖体沉降系数为80S，由60S大亚基（含大约49种蛋白质以及28S、5S和5.8S rRNA）和40S小亚基（含大约33种蛋白质以及18S rRNA）组成。
二、核糖体的生物发生核糖体的生物发生包括蛋白质和rRNA的合成、核糖体亚基的组装等。
因为细胞需要大量的rRNA，因此在进化过程中形成了一种机制：增加编码rRNA基因的拷贝数。
真核生物的18S、5.8S和28SrRNA基因首先转录成一个45S前rRNA，能够转录该前rRNA的DNA区域称为一个转录单位，意指他们有一个共同的转录起点和终点。
接着45SrRNA转变成32SrRNA，然后变成28S和18S rRNA。
真核生物合成前rRNA之后需要进行加工。
细菌等原核生物的rRNA基因的转录首先是形成16S-23S-5S前体RNA。
然后进行剪切分开。
核糖体的装配是自发进行的，但是其组装部位，在真核生物是在细胞核的核仁部位，在原核生物是在细胞质中。
三、核糖体的功能——蛋白质的合成在原核生物中有4种与RNA分子结合的位点，其中一个是与mRNA结合的位点，另外三个是tRNA结合的位点。
一、核糖体的形态结构
⏹ 核糖体唯一的功能是按照m R N A 的指令将氨
基酸合成蛋白质多肽链。
使细胞内蛋白质合成
的分子机器，是细胞内数量最多的细胞器。
1、 核糖体的类型和化学组成
⏹
大小两个亚基都是由核糖体R N A 和核糖体蛋白组 成的。
（M g 2+的浓度）
⏹ 原核生物（大肠杆菌）的核糖体：
⏹ 大亚基50S ：33种蛋白质；23S r R N A ,5S r R N A ⏹ 小亚基30S ：21种16S r
R
N A （
小亚基 主要由16S r R N A 决定）
⏹ 真核细胞核糖体： ⏹ 大亚基60S ：49种蛋白质；28S r R N A ，5 S r R N A ， 5.8 S r R N A ⏹ 小亚基40S ：33种蛋白质；18S r R N A 二、核糖体的生物发生
⏹ 1、 核糖体r R N A 基因的转录与加工
⏹ 真核生物核糖体由18S 、5.8S 、28S r R N A 和5S r R N A 基因 ⏹ 真核生物有
四种r R N A 基因,⏹ 真核生物前r R N A 的修饰：两个特征1. 2以及修饰的意义。
⏹
真题再现：03选择前体r R N A 甲基化的重要作用是： A ．保证最后的r R N A 能够装配成正确的三级结构B ．防止前体r R N A 被加工（x 对加工起引导作用） C ．防止成熟r R N A 部分被降解。
二、核糖体的生物发生 ---真核生物的核糖体生物发生 ⏹ 2 5S r R N A 基因的转录与加工 ⏹ 由R N A 聚合酶3转录,使用的是内部启动子。
⏹ 学习重点
⏹ １.关于核糖体的形态结构, 主要学习掌握真
核细胞和原核细胞核糖体的化学组成、细菌核糖体的结构模型。
⏹ 2. 核糖体的生物发生是本章的重点内容之一
⏹ ３.
核糖体的蛋白质合成作用,反义R N A 与核
酶
⏹ 本章考题近年来主要以小题为主。
第六章 核糖体与核酶
2.1原核生物核糖体重组实验：
⏹ （1）30S 亚基的蛋白质只和16S
R N A 结合，5
0S
亚基质只和23S r R N A 结合
⏹ （2）不同种之间提取的30S 亚基的r R N A 和蛋白质可以装 配成有功能的30S 亚基，即不存在种间的差异
⏹ （3）原核生物核糖体与真核生物核糖体的亚基彼此不 同，由二者的r R N A 和蛋白质装配成的核糖体没有活性 ⏹ （4）大肠杆菌的核糖体与玉米叶绿素核糖体亚基重组后 具有功能 ⏹
（5）线粒体的核糖体亚基同原核生物核糖体亚基之间形 成的杂合核糖体没有功能 真核生物核糖体重组
⏹ 边合成边装配，18S r R N A ,5.8r R N A ,28S r R N A
在核仁中，边转录边装配，5S r R N A 在细胞核中转录后在运送到核仁里参与装配
三、核糖体的功能—蛋白质的合成
⏹ 1、 核糖体的功能位点 ⏹ ●A 位点（受位）：接收氨酰t R N A 的部位 ⏹ ●P 位点（供位）：肽酰t R N A 位点 ⏹ ●E 位点：中间停靠点，而且当E 位点被占
据后，A 位点同氨酰t R N A 的亲和力降低，防止氨酰t R N A 的结合，直到核糖体准备就绪 ⏹ ● m R N A 结合位点
2、 蛋白质合成的基本过程
⏹ 2.1 肽链的起始：
⏹ （1）30S 亚基与m R N A 的结合 ⏹ （2）第一个a a —t R N A 进入核糖体(P 位) ⏹ （3）完整起始复合物的装配
2、 核糖体的装配
⏹ 核糖体是自组装的结构，没有样板或亲体
结构所组成的结构。
但是在组装过程中，某些蛋白质必须先组装到r R N A 上，其他的蛋白才能组装上去，即组装有先后层次。
二、核糖体的生物发生 ---原核生物的核糖体生物发生
⏹ r R N A 的基因也是多拷贝的，
⏹ 差异在于：A 原核生物的r R N A 重复次数
少，B 细菌的5S r R N A 基因和另外两种r R N A 基
因组成一个转录单位C r R N A 也有甲基化，但是甲基化的程度要低
5、蛋白质的寿命与降解
⏹5.1蛋白质的寿命信号
N-端规则(N-e n d r u l e):研究发现多肽链N-端特异的氨基酸与半衰期相关，称为N-端规
则。
⏹5.2蛋白酶体对蛋白质的降解：遍在蛋白降解途径（12章有详细过程）四、小分子R N A，反义R N A与核酶
⏹小分子R N A的类型
⏹合成：R N A聚合酶ⅡⅢ或者R N A聚合酶Ⅲ，其中某些可以被加帽
⏹类型：（1）s n R N A，存在于细胞核中（2）
s c R N A，存在于细胞质中
⏹它们可以与蛋白质形成核糖核蛋白体s n R N P s ⏹作用：s n R N P s与剪接作用密切相关；细胞质小分子R N A参与蛋白质的合成和运输由于s n R N A富含尿嘧啶核苷，分类时把它分为U1、U2、……等
⏹反义R N A
⏹反义R N A(a n t i s e n s e R N A)是指与m R N A互补
的R N A分子,也包括与其它R N A互补的R N A分子。
可以抑制m R N A的翻译
⏹s n R N A在p r e-r R N A加工中的作用：s n R N A与r R N A前体通过互补形成的R N A-R N A双链部分可作为p e-r R N A进行加工修饰的标志。
2、核酶
1
9
8
1
年
，
T
h
o
m
a
s
C
核酶的发现
⏹50S核糖体中23S r R N A的核酶活性
23S r R N A分子的肽酰转移酶活性证实
真题再现：03选择：支持原始生命的形成无需D N A和酶的存在的证据是：R N A可以编码遗传信息，并且具有催化的作用。
⏹3、多聚核糖体（发现）
⏹4、蛋白质合成抑制剂
⏹不同抗生素的作用机制不同。
（课本P246）嘌呤霉素嘌呤素素有与氨酰t R N A末端相似的结构，能与A位点结合，掺入新生长的肽链中，因此不能进行下一步的反应，导致合成终止，释放不成熟的肽链。
⏹另外通过嘌呤毒素的抑制试验证实核糖体的A 位点和P位点是两个独立的功能位点。
2.2多肽链的延伸
⏹（1）氨酰t R N A进入A位点
⏹（2）氨基酸同生长中的肽链相连
⏹（3）m R N A让下一个密码子进入，即转位。
⏹（4）脱氨酰t R N A的释放
⏹2.3蛋白质合成的终止：
4、 R N A 编辑
⏹
R N A 编辑是指在m R N A 水平上改变遗传信息的过
程。
例如: 载脂蛋白(a p o l i p o p r o t e i n B )的编辑
⏹ R N A 编辑扩大了遗传信息，使生物更好的适应生存环境 ⏹ 向导R N A 在编辑时,形成一个编辑体(e d i t o s o m e ),以g R N A s 内部的序列作为模板进行转录物的校正,同 时产生编辑的m R N A
⏹ R N A 编辑的意义：生化课本下册有很详细的介绍。
3、 内含子的切除: 核酶的作用机理
⏹ 3.1 核剪接(n u c l e a r s p l i c i n g )
⏹ R N A 剪接(R N A s p l i c i n g )
⏹ 核剪接是指发生在细胞核中，对h n R N A 中内含子的剪接
⏹ （1）G T -A G 规则： ⏹ （2）剪接体：
⏹ （3）套索的形成和释放
⏹
︳型‖型内含子的剪接（每年都会有考题涉及）
核酶的组成分类
⏹
根据核酶的结构和催化反应可分为三种类型: ⏹ ● R N A 和蛋白质复合物如核糖核酸酶 P (r i b o n u c l e a s e P )。
⏹ ● 小分子的R N A 各种具有催化作用的小分子
R N A ，能够进行分子内自我切割反应，且不需蛋白质参与。
这些R N A 分子可以分为两个部分，一部分是底物，另一部分是酶。
⏹ ● Ⅰ、Ⅱ型内含子这两种核酶具有将自身从前体m R N A 中剪接出去的作用。
在体内，需要有辅助 蛋白的参与。
⏹ 上述三种类型的核酶都有一个共同的特点 ？？？
S e e Y o u。
