核糖體細(xì)胞生物學(xué)

關(guān)于核糖體細(xì)胞生物學(xué)第1頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五一、核糖體的化學(xué)組成二、核糖體的形態(tài)結(jié)構(gòu)三、核糖體的類(lèi)型四、核糖體的形成與組裝五、核糖體的功能六、核糖體與醫(yī)學(xué)內(nèi)容第2頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五一、核糖體的化學(xué)組成第3頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五化學(xué)組成原核細(xì)胞真核細(xì)胞質(zhì)真核細(xì)胞器總核糖體70s80s55s亞單位大亞基（50s）小亞基（30s）大亞基（60s）小亞基（40s）大亞基（35s）小亞基（25s）rRNA23s、5s16s28s、5.8s、5s18s蛋白質(zhì)31種21種50種33種S(Svedbergunits,sedimentationrate):ameasureofthesedimentationrateofsuspendedparticlescentrifugedunderstandardconditions.relatedtotheirrespectivesizes.核糖體由蛋白質(zhì)和rRNA組成。第4頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五二、核糖體的形態(tài)結(jié)構(gòu)小亞基大亞基不規(guī)則顆粒，直徑~25nm。第5頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五50S核糖體大亞基50S核糖體亞基是70S核糖體中較大的亞基，由多種核糖體蛋白質(zhì)（藍(lán)色）及兩種rRNA（桔黃色）結(jié)合形成。在大亞基中央包含“中央管”，為新生多肽鏈釋放的通道。50S核糖體亞基中的蛋白質(zhì)大部分都位于該亞基的表面而離活性位點(diǎn)較遠(yuǎn)。mRNA結(jié)合在大亞基中央的溝內(nèi)。形態(tài)結(jié)構(gòu)第6頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五30S核糖體小亞基由多種核糖體蛋白質(zhì)（藍(lán)色）及一種rRNA（桔黃色）結(jié)合形成。

30S小亞基結(jié)構(gòu)靈活，使核糖體移位，從一個(gè)密碼子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)密碼子上。從mRNA上識(shí)別翻譯信息（三聯(lián)密碼），保證tRNA和mRNA的準(zhǔn)確識(shí)別，因此掌握了蛋白質(zhì)翻譯過(guò)程的信息。形態(tài)結(jié)構(gòu)第7頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五核糖體上有五個(gè)重要的功能活性部位:①.

A位點(diǎn)

氨?；?tRNA結(jié)合位點(diǎn)②.

P位點(diǎn)

肽?；?tRNA結(jié)合位點(diǎn)③.

T因子

肽?；D(zhuǎn)移酶位點(diǎn)④.

G因子

GTPase位點(diǎn)⑤.

E位點(diǎn)

空載tRNA離開(kāi)核糖體前暫時(shí)停留的位點(diǎn)形態(tài)結(jié)構(gòu)第8頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五三、核糖體的類(lèi)型1.附著核糖體:

合成外輸性蛋白，如分泌蛋白；以及膜蛋白、溶酶體酶及駐留蛋白等。2.游離核糖體:

合成細(xì)胞本身所需要的蛋白質(zhì)，如特定的酶或結(jié)構(gòu)蛋白等。第9頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五SomesortingsignalsFunctionSignalsequenceNuclearlocalizationsignal(NLS)-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-Nuclearexportsignal(NES)-Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-Asp-Ile-Tomitochondria+H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu-Toperioxisome-Ser-Lys-Leu-Coo-ERresident-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL)第10頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五Nucleolarorganizingregion,NOR四、核糖體的形成與自我組裝28srRNA＋5.8srRNArDNA45srRNA18srRNA＋32srRNA第11頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五形成與自我組裝第12頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五形成與自我組裝第13頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五五、核糖體的功能合成蛋白質(zhì)。第14頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五1.mRNA攜帶遺傳信息，在蛋白質(zhì)合成時(shí)充當(dāng)模板的RNA。信使RNA從脫氧核糖核酸（DNA）轉(zhuǎn)錄合成的帶有遺傳信息的一類(lèi)單鏈核糖核酸（RNA）。它在核糖體上作為蛋白質(zhì)合成的模板，決定肽鏈的氨基酸排列順序。3nucleotides=1aminoacidofaprotein蛋白合成所需RNA核糖體的功能第15頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五2.tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（transferribonucleicacid，tRNA）是具有攜帶并轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸功能的一類(lèi)小分子核糖核酸。一種tRNA只能攜帶一種氨基酸，如丙氨酸t(yī)RNA只攜帶丙氨酸。但一種氨基酸可被不止一種tRNA攜帶。3.rRNA核糖體的功能第16頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五肽鏈合成的起始（Initiation）mRNA在起始因子和Mg的作用下，小亞基與mRNA的起始部位結(jié)合。甲硫氨酰（UAC）tRNA的反密碼子與mRNA上的起始密碼AUG互補(bǔ)結(jié)合，形成起始復(fù)合物。引發(fā)大亞基結(jié)合。蛋白質(zhì)合成過(guò)程核糖體的功能第17頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五結(jié)合：氨基酰tRNA和mRNA上密碼子識(shí)別，結(jié)合于核糖體的A位。肽鏈延長(zhǎng)（Elongation）移位：核糖體沿mRNA鏈5’→3’移動(dòng)一個(gè)密碼子的距離，使

A位上的肽?；鵷RNA轉(zhuǎn)移到P位，A位空出。新的氨基酰tRNA結(jié)合到A位，轉(zhuǎn)肽、移位，往復(fù)循環(huán)使肽鏈延伸。轉(zhuǎn)肽：P位和A位的兩個(gè)氨基酰tRNA所攜帶的氨基酸之間形成肽鍵，同時(shí)結(jié)合于P位上的tRNA脫落，P位空出。核糖體的功能第18頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五結(jié)合核糖體移位肽鏈形成核糖體的功能第19頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五當(dāng)核糖體移動(dòng)到mRNA鏈上的終止密碼（UGA,

UAA或UGA）時(shí)，無(wú)對(duì)應(yīng)的氨基酸運(yùn)入核糖體，肽鏈合成停止。釋放因子使多肽鏈與tRNA之間水解，多肽鏈順著大亞基中央管釋放，離開(kāi)核糖體。大、小亞基解離。mRNA從核糖體小亞基上脫落。核糖體大、小亞基可再與mRNA起始密碼處結(jié)合，也可游離于胞質(zhì)中或被降解。mRNA可被降解。

肽鏈合成的終止（Termination）核糖體的功能第20頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五以多聚核糖體（polyribosome）的形式存在。核糖體的功能第21頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五1.電鏡下，多聚核糖體的解聚和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的脫粒都可看作是蛋白質(zhì)合成降低或停止的一個(gè)形態(tài)指標(biāo)。多聚核糖體的解聚：是指多聚核糖體分散為單體，失去正常規(guī)律，排列孤立地分散在胞質(zhì)中或附在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。六、核糖體與醫(yī)學(xué)在急性藥物中毒性（四氯化碳）肝炎和病毒性肝炎后,以及肝硬化病人的肝細(xì)胞中，經(jīng)?？梢?jiàn)到大量多聚核糖體解聚呈離散單體狀，固著多聚核糖體脫落，分布稀疏、導(dǎo)致分泌蛋白合成下降。所以病人血漿白蛋白含量下降。第22頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五2.藥物直接抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成的不同階段，有些抗生素，如鏈霉素、氯霉素、紅霉素等對(duì)原核與真核生物的敏感性不同，能直接抑制細(xì)菌核糖體上蛋白質(zhì)的合成作用。四環(huán)素類(lèi)抗生素:四環(huán)素類(lèi)抗生素能進(jìn)入70S核糖體封閉A位點(diǎn)，使氨基酰-tRNA上的反密碼子不再能在該位點(diǎn)內(nèi)與mRNA結(jié)合，令肽鏈延伸受阻。這類(lèi)抗生素包括四環(huán)素、氯四環(huán)素、氧四環(huán)素及吡甲四環(huán)素等。核糖體與醫(yī)學(xué)第23頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五酰胺醇類(lèi)抗生素：酰胺醇類(lèi)抗生素能選擇性與原核細(xì)胞內(nèi)70S核糖體的50S核糖體亞基或真核細(xì)胞線(xiàn)粒體核糖體核糖體亞基結(jié)合，抑制其中肽酰轉(zhuǎn)移酶的活性，從而阻斷肽鍵的形成。但這類(lèi)抗生素不會(huì)抑制真核細(xì)胞線(xiàn)粒體外的蛋白質(zhì)合成。這類(lèi)抗生素包括氯霉素、疊氮氯霉素、甲砜霉素及氟甲砜霉素等。大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素：大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素也能與50S亞基結(jié)合，但它抑制的是翻譯中的移位過(guò)程。這類(lèi)抗生素包括紅霉素、麥迪霉素、螺旋霉素及梭鏈孢酸。核糖體與醫(yī)學(xué)第24頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五第25頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五Tosummarize…Ribosome:proteinsynthesizerconsistingoftwosubunits,50Sand30S(prokaryocyte),50Sand30SmadeprimarilyofRNAandprotein.50Shasratherrigidstructure,while30Shasfairlyflexibleone;EachribosomehasfiveactivesitesforassociationwithtransferRNA(tRNA);RibosometranslatesnucleotidetripletsonmRNAintoproteins;RNAsarerequiredfortheprocess.mRNA,tRNA,rRNA;Synthesisofapolypeptidechainisdividedintothreedistinctactivities:initiation,elongation,andterminationofthechain;Polyribosome;proteinscotranslationalorposttranslational;Notallaboutthemhasbeendiscoveredyet,butsignificantprogresshasbeenmadeinthatrespect.第26頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五第27頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五氨基酸的活化和轉(zhuǎn)運(yùn)第28頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五核糖體的功能肽鏈合成起始第29頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五肽鏈延長(zhǎng)核糖體的功能第30頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五核糖體的功能肽鏈合成終止第31頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五核糖體的功能進(jìn)位核糖體移位肽鏈的形成第32頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五密碼子及其特性無(wú)標(biāo)點(diǎn)、不重疊簡(jiǎn)并(degeneracy)通用性兼職性起始密碼子——AUG；終止密碼子——UAA(ochre赭石密碼子)UAG(amber琥珀密碼子)

UGA(opal蛋白石密碼子)第33頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五研究歷史GeorgePalade,Romaniancellbiologist1958年,RichardB.Roberts,將此微粒命名為“核糖體”。1936年，AlbertClaude用暗視野顯微鏡觀(guān)察細(xì)胞的勻漿物時(shí)發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)稱(chēng)為微體(Microsomes)。1955年，GeorgePalade在電子顯微鏡下觀(guān)察到細(xì)胞質(zhì)中這種顆粒的存在，尤其在進(jìn)行蛋白質(zhì)合成的細(xì)胞中特別多，次年證明微粒體富含核糖核酸（RNA）

。(1974NobelPrizeformedicine,

LaskerAward,theGairdnerSpecialAward,theHurwitzPrize.)Prof.GeorgePalade1912.11---2008.10第34頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五電鏡下的核糖體1953年Ribinson和Broun用電鏡觀(guān)察植物細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)胞質(zhì)中存在一種顆粒物質(zhì)。1955年P(guān)alade在動(dòng)物細(xì)胞中也看到同樣的顆粒,進(jìn)一步研究了這些顆粒的化學(xué)成份和結(jié)構(gòu)。1958年Roberts根據(jù)化學(xué)成份命名為核糖核蛋白體,簡(jiǎn)稱(chēng)核糖體Ribosome。第35頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期五2009Nobelprize

forstudiesofthestructureandfunctionoftheribosomeAdaE.Yonath

WeizmannInstituteof