第九章 核糖体(ribosome)

第九章 核糖体1第 节 第一节 核糖体的类型与结构核糖体的基本类型与成分 核糖体的结构 核糖体蛋白质与rRNA的功能分析2发现史： Robinson＆Brown（1953）发现于植物细胞， Palacle（1955）发现于动物细胞 Roberts（1958）建议命名为核糖核蛋白体（ribosome）， 简称核糖体。

简称核糖体 核糖体功能：是合成蛋白质的细胞器，其唯一的功能是按照 mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多肽链。

mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多肽链 形态：颗粒状，无被膜，25 nm 化学成分：rRNA（60%）和r蛋白（40%） 存在：真核，原核，线粒体，叶绿体 存在：真核 原核 线粒体 叶绿体 类别：附着核糖体，游离核糖体 数量：不定3Free and membrane-bound ribosomes4一、核糖体的基本类型与成分两种基本类型的核糖体：5核糖体聚合与解聚 聚 解聚大,小亚基 单核糖体 二聚体1 mMMg2+浓度10 mM核糖体大小亚基常游离于细胞基质 中，当小亚基结合mRNA后，大亚 基才与其结合，形成完整的核糖体。

6二、核糖体的结构7研究方法核糖体的重组装 - 离子交换树脂可分离纯化各种r蛋白 - 纯化的r蛋白与纯化的rRNA进行重组装，显示其结构关系 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 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816S rRNA结构 16S rRNA的一级结构是非常保守的；  16S rRNA的二级结构具有更高的保 守性： 臂环结构 (stem-loop structure)  rRNA臂环结构的三级结构模型。

3’ Minor 5’ Central 3 3’ Major9核糖体蛋白质与rRNA的功能核糖体上有一系列与蛋白质合 成有关的结合位点与催化位 点 ①mRNA的结合位点 ②新掺入的氨酰-tRNA的结合 位点——氨酰基位点(A位点) ③延伸中的肽酰-tRNA的结合 位点——肽酰基位点(P位点) ④肽酰转移后即将释放的 tRNA的结合位点 ——E位点(exit site)10③ ④②①如何判断核糖体中的A、P是两个分开的独立位点？的独立位点核糖体蛋白质与rRNA的功能⑤肽酰tRNA从A位点转移到肽酰P位点相关转移酶(即延伸因子EF-G)的结合位点⑥肽酰转移酶的催化位点肽酰转移酶的催化位点r蛋白or rRNA?实验证据：①无法确定哪一种蛋白具有催化功能，在E. coli中核糖体蛋白突变甚至缺失对①无法确定哪一种蛋白具有催化功能在E coli蛋白质合成并没有表现出“全”或“无”的影响②多数抗蛋白质合成抑制剂的突变株，并非由于r蛋白的基因突变而往往是②多数抗蛋白质合成抑制剂的突变株并非由于rRNA基因突变③在整个进化过程中rRNA的结构比核糖体蛋白的结构具有更高的保守性肽酰转移酶的催化位点Noller用蛋白酶和SDS处理E.Coli的50S亚单位，23S rRNA rRNA的主要功能：①具有肽酰转移酶的活性②为tRNA提供结合位点(A位点、P位点和E位点)③为多种蛋白质合成因子提供结合位点④在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结合以及在肽链的延伸中与mRNA结合p g⑤核糖体大小亚单位的结合、校正阅读(proofreading)、无意义链或框架漂移的校正以及抗菌素的作用等都与rRNA有关r蛋白质的主要功能关于r蛋白功能有多种推测，主要有：有多种推测主要有①对rRNA 折叠成有功能的三维结构是十分重要的②在蛋白质合成中某些r蛋白可能对核糖体的构象起“微调”作用③在核糖体的结合位点上甚至可能在催化作用中, r蛋白与rRNA共同行使功能第二节多聚核糖体与蛋白质的合成定义：多个核糖体串连在一条mRNA分子上定义多个核糖体串连在一条二、蛋白质的合成的基本过程链的起始⏹⏹链的延伸⏹链的终止消耗2ATP 第一步反应第二步反应3’-CCA-OHE = 氨酰-tRNA合成酶SD序列(SD sequence)(q)IRES进入位点（一）肽链的起始基与①30S小亚基与mRNA的结合起始因子（initiation factors,IF）：IF1, IF2, IF3②第一个氨酰-tRNA进入核糖体第个氨酰大亚基小亚基组合③大基小基合（二）肽链延伸①氨酰位点tRNA进入A②形成肽键③转位④脱氨酰-tRNA的释放tRNA（三）肽链的终止核糖体沿着☐mRNA移动，如果进入A位的是终止密码子(UAA、UAG、UGA)，终止合成☐终止需要释放因子(release factor, RF)，与tRNA非常相似，能进入A位。

可编辑修改精选全文完整版第9章核糖体第一节核糖体的类型和结构核糖体的模式图核糖体是合成蛋白质的细胞器，几乎存在于一切细胞内。

核糖体是一个颗粒状的结构，主要成分是蛋白质和RNA。

核糖体RNA成为rRNA，蛋白质称为r蛋白，蛋白质含量约占40％，RNA约占60％，r蛋白分子主要分布在核糖体的表面，而rRNA则位于内部，二者靠非共价键结合在一起。

电镜下，是无包膜的电子致密颗粒，略呈圆形或椭圆形，平均直径在150～250A。

核糖体由大、小两个亚单位组成。

大亚基略呈梨形，中心有一条中央管。

直径为230A，沉降系数为60S。

其上有与氨酰-tRNA 结合的位置，还含有转肽酶活性部位。

小亚基呈碟盘状，大小为230A×120A，沉降系数为40S，其上有蛋白质合成启动因子结合位点、起始氨酰-tRNA结合部位和mRNA结合位点。

电镜下，核糖体常成群呈丛状或螺旋状存在，与mRNA结合，构成多聚核糖体（polyribosome）。

附着于内质网上的称附着核糖体（bound ribosome），主要合成输送到细胞外的分泌性蛋白、膜嵌入糖蛋白、可溶性驻留蛋白和溶酶体蛋白等。

散在于胞质中的称游离核糖体（free ribosome），主要合成组成细胞本身所需的结构性蛋白质。

糖核体的大小两个不同的亚基，在不进行蛋白质合成时，它们是分开的，游离存在于细胞质中。

只是在进行蛋白质合成时才结合在一起。

原核生物和真核生物的核糖体成分的比较原核细胞的核糖体为70S，真核细胞线粒体和叶绿体内的核糖体也近似于70S，但除了这两个细胞器，真核细胞内的核糖体均为80S。

原核生物核糖体由约2/3的RNA及1/3的蛋白质组成。

真核生物核糖体中RNA占3/5，蛋白质占2/5。

真核细胞糖核体的沉降系数为80S。

大亚基为60S，小亚基为40S。

小亚基含有由一种18S的 rRNA 和33种蛋白质；大亚基含有5S、5.8S及 28S 三种rRNA 和约49种蛋白质。

第九章核糖体(ribosome)主要内容：第一节核糖体的类型与结构第二节多聚核糖体与蛋白质的合成第一节核糖体的类型与结构一、核糖体的功能：核糖体是合成蛋白质的细胞器，其唯一的功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多肽链。

二、核糖体的形状、分布与化学组成1、形状：颗粒状结构，没有膜结构包围；2、分布：真核细胞、原核细胞以及叶绿体和线粒体；3、化学成分：rRNA 60%，位于内部；r蛋白质40%，位于表面Ribosome is extremely small grain-like organelle that provides the sites for protein synthesisRibosomes are located on the endoplasmic reticulum (ER) of eukaryotic cells, and are made of proteins and a special type of RNA, ribosomal RNA. They receive messenger RNA (copied from the DNA) and amino acids, and ‘translate’ the messenger RNA by using its chemically coded instructions to link amino acids in a specific order, to make a strand of a particular protein.三、基本类型与成分1、基本类型1）70S的核糖体：原核细胞，真核细胞的叶绿体和线粒体2）80S的核糖体：真核细胞中2、主要成分1）r蛋白质：40%，核糖体表面2）rRNA:60%,，核糖体内部3、结构组成：核糖体大亚基、核糖体小亚基。

四、核糖体的结构1、结构与功能的分析方法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。

第九章核糖体第九章核糖体⼀、核糖体的结构及功能核糖体是体积较⼩的⽆膜包围的细胞器，在光镜下看不到。

1958年才把这种含有⼤量RNA的合成蛋⽩质的关键装置定名为核糖核蛋⽩体ribosome，简称为核糖体。

(⼀)核糖体的⼀般性质。

1.存在与分布核糖体存在⼀切⽣物的细胞中，包括真核细胞和原核细胞。

这是有别于其它细胞器的特点。

在真核细胞中，有些核糖体是游离分布在细胞质基质中，也有许多是附着在rER膜及核膜外表。

此外，还有核糖体是分布在线粒体和叶绿体的基质中。

在原核细胞内，⼤量核糖体游离在细胞质中，也有的附着在质膜内侧⾯。

细菌的核糖体占总重量的25—30%。

2.形态和⼤⼩⼀般直径12—30nm，由⼤、⼩两亚单位构成，通常是以⼤亚单位附在内质⽹膜或核膜外表。

当进⾏蛋⽩质合成时，⼩亚单位先接触mRNA才与⼤亚单位结合，⽽合成完毕后⼜⾃⾏解离分开。

另外，多个核糖体还可由mRNA串联成多聚核糖体polyribosome(=polysome)，每个多聚核糖体往往由5-6个核糖体串成，但也有多⾄50个以上的(例如肌细胞中合成肌球蛋⽩的多聚核糖体是由60—80个串联⽽成)。

3.数量和分类细胞中的核糖体数量多少不⼀。

⼀般来说，增殖速度快的细胞中偏多，分泌蛋⽩质的分泌细胞中也较多。

例如分泌胆汁的肝细胞中为6×106个，⼤肠杆菌为1500—15000个。

在不同类型⽣物细胞之中，核糖体⼤⼩及组分都有⼀定差异。

⼀般可分为两⼤类：80s型和70s型。

⼤亚单位 60s 真核⽣物核糖体 80s⼩亚单位 40s⼤亚单位 50s 原核⽣物核糖体 70s⼩亚单位 30s （“s”是沉降系数衡量单位。

⼤、⼩亚单位组成核糖体，并⾮由s值直接相加，这是因为s值的变化与颗粒体积及形状相关）叶绿体中的核糖体与原核⽣物的相似，⽽线粒体中的核糖体较⼩且多变，如哺乳动物的线粒体核糖体是55s.⼀般将它们都划分到原核⽣物的70s型。

(⼆)核糖体的化学组成主要组分是蛋⽩质和rRNA，极少或⽆脂类。