核糖体蛋白质在细胞生物学中的作用

1.细胞生物学：从细胞整体水平、亚细胞水平和分子水平三个层次研究细胞的结构、功能及生命活动本质与规律的科学。

2.生物大分子：细胞内由若干小分子亚单位相连组成的具有复杂结构和独特性质的多聚体，能够执行细胞内生命活动的所有功能。

包括蛋白质，核酸，多糖。

3.蛋白质分子的α-螺旋：肽链以右手螺旋盘绕而成空心桶装构象，是蛋白质二级结构的一种。

它每3.6个氨基酸盘旋一周，整个结构借相邻两圈螺旋肽键的=N-H基的氢原子与=C=O基的氧原子之间形成的氢键维系。

4.β-片层结构：一条肽链回折而成的平行排列构象，是蛋白质二级结构的一种，这时多肽链的各段走向都与其相邻肽段的走向相反。

相邻肽段之间形成的氢键使彼此牢固结合。

5.蛋白质的亚单位：组成蛋白质四级结构的两条或两条以上呈独立三级结构的肽链中的每条肽链称为蛋白质亚单位。

6.碱基互补配对原则：组成DNA的两条多核苷酸链的碱基之间通过氢键有规律地互不配对的原则，即A和T配对，G和C配对。

7．内膜系统（endomembrane system）：通过细胞膜内陷而形成的膜细胞器的总称，是真核细胞特有的结构，包括内质网，高尔基体，溶酶体，过氧化物酶体，内体等，它们共同完成细胞多种重要的生命活动过程。

8.信号肽(signal peptide)：核糖体合成蛋白质时，在新合成的蛋白质的N末端有一段由信号密码翻译出的由16~26个疏水氨基酸组成的序列，它引导核糖体与内质网膜结合，并使多肽链穿过内质网膜进入内质网腔，最后被信号肽酶水解掉。

9.信号识别颗粒（signal recognition partical，SRP）：存在于胞质内，是一核糖核酸蛋白质复合体，由6个多肽亚单位和1个RNA分子组成。

可识别并结合信号肽和SPR受体，对蛋白质多肽穿过内质网膜进入内质网腔的过程起重要作用。

10．信号识别颗粒受体(SRP receptor):存在于内质网膜中的整合蛋白，为异二聚体。

SRP受体能与SRP-核糖体复合体结合，并把它们引导至内质网膜上被称为移位子的通道蛋白处。

第一章大题（细胞基本知识）1、试论述当前细胞生物学研究最集中的领域。

答：当前细胞生物学研究主要集中在以下四个领域：⑴细胞信号转导；⑵细胞增殖调控；⑶细胞衰老、凋亡及其调控；⑷基因组与后基因组学研究。

人类亟待通过以上四个方面的研究，阐明当今主要威胁人类的四大疾病：癌症、心血管疾病、艾滋病和肝炎等传染病的发病机制，并采取有效措施达到治疗的目的。

2、细胞生物学的概念和研究内容答：概念：细胞生物学是以细胞为研究对象, 从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次，以动态的观点, 研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。

细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一，主要是从细胞的不同结构层次来研究细胞的生命活动的基本规律。

从生命结构层次看，细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间，同它们相互衔接，互相渗透。

研究内容：细胞生物学的主要研究内容主要包括两个大方面：细胞结构与功能、细胞重要生命活动。

涵盖九个方面的内容：⑴细胞核、染色体以及基因表达的研究；⑵生物膜与细胞器的研究；⑶细胞骨架体系的研究；⑷细胞增殖及其调控；⑸细胞分化及其调控；⑹细胞的衰老与凋亡；⑺细胞的起源与进化；⑻细胞工程；⑼细胞信号转导。

3、细胞的基本共性答：所有的细胞都有相似的化学组成；脂-蛋白体系的生物膜；DNA-RNA的遗传装置；蛋白质合成的机器—核糖体；一分为二的分裂方式。

4、细胞生存所需的最基本的细胞结构和功能。

答：细胞的生存必须具备细胞膜、核糖体、一套完整的遗传信息物质和结构。

功能：①细胞膜为细胞生命活动提供了相对稳定的环境；为DNA、RNA、蛋白质的复制、转录翻译提供了结合位点，使代谢反映高效而有序的进行；又为代谢底物的输入与代谢产物的排除提供了选择性物质运输的通道，其中伴随能量的传递。

②细胞核是遗传信息储存和表达的重要场所和指挥部，细胞的分裂、生长、分化、增值等一切生命活动均受细胞核遗传信息的指导调控。

细胞生物学中的细胞器功能细胞生物学是研究细胞的结构、功能和生命活动的学科。

细胞器是细胞内的各种结构体，它们拥有特定的功能，是细胞正常运行所必需的。

细胞器功能的了解对于理解细胞的工作机制和生物学过程至关重要。

本文将深入探讨细胞生物学中的细胞器功能。

一、细胞膜细胞膜是细胞的外包层，具有保护细胞内环境、控制物质进出的作用。

它由磷脂双层和一些特定的蛋白质组成。

细胞膜具有半透性，在维持细胞内外物质浓度差异方面起着重要作用。

此外，细胞膜还参与细胞间的相互作用和信号传导，通过特定的受体和信号分子相互作用，实现细胞间的信息传递和调控。

二、细胞核细胞核是细胞中最重要的细胞器之一，它储存了细胞的遗传信息，控制着细胞的生长、分裂和差异化。

细胞核内含有染色体，染色体上编码了细胞合成蛋白质所需的遗传信息。

此外，细胞核中还包含有核仁，核仁参与核糖体的合成，是蛋白质合成的重要场所。

三、线粒体线粒体是细胞的能量工厂，它参与细胞的呼吸作用，产生细胞所需的能量物质——三磷酸腺苷（ATP）。

线粒体含有自身的DNA，可以自主复制。

它具有自主调节细胞能量供应的功能，并参与钙离子的调节和细胞信号传导过程。

四、内质网内质网是存在于细胞质内的一个复杂系统，主要分为粗面内质网和平滑内质网。

粗面内质网上附着有许多核糖体，参与蛋白质的合成和修饰。

平滑内质网参与合成和分解脂类，调节细胞内钙离子浓度，并参与细胞对外界信号的感受和传递。

五、高尔基体高尔基体是细胞质内的一组膜状结构，主要参与蛋白质和脂类的修饰、组装和分泌。

高尔基体通过囊泡运输，将合成好的分泌蛋白质运输至细胞膜，进行细胞外分泌。

此外，高尔基体还参与细胞中某些酶的合成、修饰和运输。

六、溶酶体溶酶体是一种细胞的“垃圾桶”，主要参与细胞中物质的降解和分解。

它含有丰富的水解酶和糖苷酶，可以降解各种蛋白质、脂类和核酸等分子。

溶酶体还具有杀伤病原体的能力，在细胞保护和免疫应答中起到重要作用。

七、微小管和中心粒微小管和中心粒是细胞骨架的组成部分，参与细胞的形态塑造和细胞器的定位。

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。

核糖体结构核糖体是一种复杂的细胞结构，它是细胞的核心组成部分。

它的结构可以分为三个基本部分：核膜、核质和核仁。

核糖体的结构和功能对于细胞的正常运作至关重要，因此，它的结构和功能的研究一直是细胞生物学家们的研究热点。

一、核膜核膜是核糖体的外壳，它主要由膜蛋白和脂质组成，其厚度约为5-10nm。

它主要由两层膜组成，外层膜和内层膜，两层膜之间有一个由膜蛋白和脂质组成的间隙。

核膜起着保护核质的作用，同时，它还可以调节核质内的反应，以及控制细胞内外的物质流动。

二、核质核质是核糖体中最重要的结构，它主要由多种核酸、核糖核酸和蛋白质组成。

核质中的核酸主要是DNA和RNA，它们是细胞遗传物质的载体，负责细胞的基因表达和遗传传递。

核糖核酸是核质中的重要组分，它负责细胞的生长和分裂，以及细胞的新陈代谢。

核质中的蛋白质主要是核糖体蛋白，它们负责核糖体的结构稳定，以及核糖体的功能调节。

三、核仁核仁是核糖体的中心组成部分，它是一种由核酸和蛋白质组成的结构。

它位于核质的中心，主要由核仁蛋白和核仁核酸组成，它们负责核糖体的膜质和核质的形成。

核仁还可以调节核糖体内部的反应，以及细胞内外的物质流动。

总结核糖体是细胞核心组成部分，它由核膜、核质和核仁三个基本部分组成。

核膜是核糖体的外壳，主要由膜蛋白和脂质组成，起着保护核质的作用；核质是核糖体中最重要的结构，它主要由多种核酸、核糖核酸和蛋白质组成，负责细胞的基因表达和遗传传递；核仁是核糖体的中心组成部分，它是一种由核酸和蛋白质组成的结构，负责核糖体的膜质和核质的形成，以及核糖体内部反应和细胞内外物质流动的调节。

核仁的主要功能核仁是细胞核中的一个部分，它是细胞核内最明显的结构之一。

核仁在细胞生物学中扮演着重要的角色，它具有多种功能，包括转录、组装核糖体和调控细胞周期等。

下面将详细介绍核仁的主要功能。

1. 转录功能核仁参与了转录过程中的前期和后期活动。

在转录前期，核仁通过聚集与RNA聚合酶I（Pol I）和RNA聚合酶III（Pol III）结合，形成转录前复合物。

这些复合物负责合成rRNA和tRNA等非编码RNA。

在转录后期，已经合成出来的rRNA会在核仁内进一步加工和修饰。

这些修饰包括切割、甲基化和修饰某些碱基等。

这些加工过程对于rRNA的功能起到了重要作用。

2. 核糖体组装另一个核仁的重要功能是组装核糖体。

核糖体是蛋白质合成过程中必不可少的组成部分，它由rRNA和蛋白质组成。

在细胞周期的G1期，核仁内会形成一些颗粒状结构，这些结构被称为核仁糖体前体。

核仁糖体前体是由rRNA和蛋白质组装而成的。

随着细胞周期的进行，核仁糖体前体会进一步发育成为成熟的核糖体。

这个过程需要依赖于核仁中的多种蛋白质因子和酶。

通过这种组装过程，细胞能够合成出足够数量的核糖体，以满足蛋白质合成的需要。

3. 细胞周期调控核仁在细胞周期调控中也发挥着重要作用。

在细胞周期的G1期和G2期，核仁会增大并分裂成多个小块。

这个过程被称为“核仁分裂”。

通过对核仁分裂情况的调控，细胞可以准确地控制细胞周期的进行。

此外，在某些情况下，如DNA损伤修复、DNA复制等过程中，细胞需要暂时停止转录活动以确保正确完成其他重要任务。

在这种情况下，核仁可以通过改变其形态和功能来参与到细胞周期调控中，以确保细胞的正常运作。

4. 调控基因表达核仁中还存在许多与基因表达调控相关的蛋白质。

这些蛋白质可以通过与DNA和RNA相互作用，调节基因的转录和翻译过程。

核仁中的这些蛋白质可以通过改变某些基因的转录速率或稳定性，来影响细胞内特定蛋白的合成量。

此外，核仁中一些特定的rRNA片段也被发现具有调控基因表达水平的功能。

细胞⽣物学复习总结Chapter 2 Cell membrane1.简述细胞膜的特性。

1）不对称性：细胞膜的两侧具有不同的组成，包括三种成分的不对称性和维持膜功能的⽅向性。

膜脂分布不对称：脂质双分⼦层两边组成不同；膜蛋⽩不对称：膜蛋⽩不对称分布，膜蛋⽩的不同定向；膜糖的不对称：膜糖分布朝向胞外。

2）膜的流动性：膜成分处于不断运动中，是保证膜功能的重要条件，包括膜脂流动性与膜蛋⽩流动性.2.试述不同类型膜蛋⽩的特点。

1）膜内在蛋⽩：部分或全部镶嵌在细胞膜中或内外两侧；以⾮极性、疏⽔性氨基酸与脂双分⼦层的⾮极性疏⽔区相互作⽤⽽结合在质膜上；分⼦中具有⼀个或多个富含疏⽔性氨基酸的疏⽔区，多呈α螺旋；在膜上可单次穿膜或多次穿膜。

2）膜周边蛋⽩质：分布于膜的外表⾯；通过⾮共价键与膜脂极性头部结合；通过与膜内在蛋⽩亲⽔部分相互作⽤间接与膜结合。

3.何为离⼦通道蛋⽩？在胞膜物质运输中该类蛋⽩有何作⽤？概念：⼤多都与离⼦的转运有关，通道蛋⽩也称为离⼦通道。

作⽤：具有离⼦选择性，只允许⼀定体积和电荷的离⼦通过；转运速率⾼，离⼦通道转运离⼦的速率极快，⽐载体蛋⽩所介导的最快转运速率⾼1 000倍；介导的物质跨膜运输是被动运输，使物质从⾼浓度向低浓度运输,不需要细胞提供能量. 4.举例说明离⼦泵在主动运输中的作⽤。

(答题要点：什么是离⼦泵，钠钾泵的组成及作⽤过程)离⼦泵实际上就是膜上的⼀种ATP酶，实现离⼦或⼩分⼦逆浓度或电化学梯度的跨膜运动，是直接利⽤⽔解ATP提供能量的主动运输。

Na+-K+-ATP酶由⼤⼩两个亚基组成，⼤亚基是⼀个多次跨膜的膜整合蛋⽩，具有ATP酶活性，为催化亚单位。

其中，⼤亚基在其胞质⾯有⼀个ATP结合点和三个⾼亲和的Na+结合点，在膜的外表⾯有两个⾼亲和K+结合点和⼀个K+结合点。

钠钾泵的作⽤是通过ATP驱动的泵构型改变来完成的。

⾸先由Na+结合到胞质⾯的结合点，刺激ATP⽔解，使泵磷酸化，引起蛋⽩质构型改变，暴露Na+结合点⾯向细胞外，使Na+释放到细胞外；于此同时也将K+结合点朝向细胞外表⾯，结合胞外K+后引起泵去磷酸化，导致蛋⽩质的构型再次发⽣变化，将K+结合点朝向细胞质⾯，然后释放K+⾄胞质溶胶内，蛋⽩构型恢复原状。

第一章1. 细胞生物学在生命科学中所处的地位，以及它与其他学科的关系1）地位：以细胞作为生命活动的基本单位，探索生命活动规律，核心问题是将遗传与发育在细胞水平上的结合。

2）关系：应用现代物理学与化学的技术成就和分子生物学的概念与方法，研究生命现象及其规律。

1．根据细胞生物学研究的内容与你所掌握的生命科学知识，客观、恰当地评价细胞生物学在生命科学中所处的地位，以及它与其他学科的关系。

答细胞生物学是一门从细胞的显微结构、超微结构和分子结构的各级水平研究细胞的结构与功能的关系，从而探索细胞生长、发育、分化、繁殖、遗传、变异、代谢、衰亡及进化等各种生命现象规律的科学。

生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位，有了细胞才有完整的生命，一切生命现象的奥秘都要从细胞中寻找答案。

许多高等学校在生命科学的教学中，将细胞生物学确定为基础课程。

细胞生物学、分子生物学、神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科。

细胞生物学与其他学科之间的交叉渗透日益明显。

2．通过学习细胞学发展简史，你如何认识细胞学说的重要性？答1838-1839年，德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺提出一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；每个细胞作为相对独立的单位，但也与其他细胞相互影响。

1858年Virchow对细胞学说做了重要的补充，强调细胞只能来自细胞。

细胞学说的提出对于生物科学的发展具有重大意义。

细胞学说、进化论、孟德尔遗传学称为现代生物学的三大基石，而细胞学说又是后二者的基石。

对细胞结构的了解是生物科学和医学分支进一步发展所不可缺少的。

3．试简明扼要地分析细胞生物学学科形成的客观条件，以及它今后发展的主要趋势。

答（1）细胞生物学学科形成的客观条件细胞的发现（1665-1674）1665年，胡克发表了《显微图谱》（《Micrographia》）一书，描述了用自制的显微镜（30倍）观察栎树软木塞切片时发现其中有许多小室，状如蜂窝，称为“cellar”。

4.13. 核糖体4.13.1.掌握核糖体的形态结构、类别和构成分子及解离和重组装等研究结果。

附：自主装概念（1）形态结构：核糖体是一种不规则的颗粒状结构，没有生物膜包裹，直径为25-30nm，主要成分是RNA和蛋白质。

核糖体RNA称为rRNA，蛋白质称为r蛋白，RNA约占2/3，蛋白质约占1/3，r蛋白分子主要分布在核糖体表面，而rRNA则主要位于内部，两者靠非共价键结合在一起。

（3）糖体解离和重组装核糖体大小亚基常常游离于细胞质基质中，只有当小亚基与mRNA结合后大亚基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。

体外实验表明，70S核糖体在镁离子浓度小于1,mmol/L的溶液中，易解离为50S和30S的大小亚基，在镁离子浓度大于10 mmolL时，两个核糖体常常形成100S的二聚体,。

随着溶液中镁离子的浓度的降低，80S核糖体可解离为60S和40S的大小亚基，当镁离子浓度增高时，80S核糖体又可形成120S的二聚体。

（4）自主装为了研究核糖体中蛋白质和rRNA的关系及装配机制，1968年,Nomura把拆开的大肠杆菌核糖体的30S小亚基的21种蛋白质与16SrRNA在体外混合后重新装配成30S小亚基,然后把重建的小亚基同50S大亚基以及其他辅助因子混合后，进行蛋白质合成实验，发现重建的核糖体具有生物活性，能催化氨基酸掺入到蛋白质多肽链中。

这一实验表明，核糖体是一种自组装(self-assembly)的结构，即没有样板或亲体结构所组成的结构。

但是在组装过程中;某些蛋白质必须首先结合到rRNA上,其他蛋白才能组装上去，即组装过程有先后顺序。

4.13.2.掌握核糖体的功能部位及其在蛋白质合成中的作用：mRNA 结合部位、P 位、A 位、肽酰基转移酶部位、G 因子部位、E 位。

附：核酶概念与mRNA结合的位点：原核生物中，16SRNA的3‘端与mRNA的起始密码子上游的SD序列结合；真核生物中，核糖体小亚基准确识别mRNA5‘端的帽子结构A位点：与新掺入的氨酰tRNA结合的位点——氨酰基位点P位点：与延伸中的肽酰-tRNA结合的位点——肽酰基位点E位点：脱氨酰tRNA的离开A位点到完全释放的一个位点与肽酰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催化位点核酶：具有催化活性的RNA核糖体的本质是核酶，在催化蛋白质合成的过程中，起到催化肽键形成的肽酰转移酶是23SRNA4.13.3了解作用于核糖体的蛋白质合成的抑制剂细菌翻译系统的抑制剂：大多数是人们熟悉的抗生素类药物。

细胞的基本概念分子细胞生物学：以细胞为研究对象，从分子水平上研究细胞的结构和生命活动规律的科学。

细胞学说：由德国植物学家施莱登和动物学家施旺创立的，该学说主张细胞是多细胞生物的基本结构单位，对于原生生物来说一个细胞就是一个整体；多细胞生物的每一个细胞就是一个活动单位，执行特定功能；细胞只能通过细胞分裂而来。

明确了动植物之间的统一性。

单位膜模型：电镜下的质膜呈三层式结构，两侧为暗线(蛋白质与磷脂分子极性头），中央为明线（磷脂分子非极性尾）。

单位膜模型的不足之处在于把膜的动态结构描写成静止不变的。

重要性在于将膜的分子结构同膜的电镜图像联系起来，对膜的一些属性做出了合理的解释。

单位膜：指在电镜下呈现暗—明—暗三层式结构，由脂、蛋白组成的任何一层生物膜。

冷冻蚀刻／冷冻断裂技术：通过速冻和切成断裂面为电镜观察制备标本的方法。

在观察前采用物理法将暴露出来的切断面制成复膜，制备复膜前也要将断裂面进行真空升华蚀刻，故此法又称冷冻蚀刻。

用此法可制备供观察膜表面或膜内部结构的标本。

生物膜：主要由磷脂双分子层和蛋白质构成的细胞膜，是细胞表面和细胞器外表的通透屏障。

膜蛋白：构成细胞膜的蛋白质，以不同方式与磷脂双分子层结合，或不同深度地镶嵌其中（整合蛋白），或与细胞表面结合（外周蛋白），或通过与脂锚形成共价键结合到膜上（脂锚定蛋白）。

整合蛋白／膜内在蛋白：以不同深度镶嵌在磷脂双分子层中的膜蛋白。

外周蛋白／膜外在蛋白：附着在膜表层的膜蛋白。

成帽反应：用荧光标记的抗体，同淋巴细胞的表面抗原相互作用，开始结合时，抗原在细胞表面均匀分布，几分钟后，抗原抗体复合物的分布由均匀状态变为簇集分布，随后又集中成帽，最后抗原抗体复合物全部集中到细胞的尾端，形成一帽状结构，这步变化成为成帽反应。

相变温度：膜脂随温度的不同而有所变化，或处于液相，或处于固相，处于固相的膜脂随着温度的缓慢提高，脂双层可由晶态熔融为流动性较大的液态，发生相态转变的温度即为相变温度。