核糖體-細(xì)胞生物學(xué)

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)容一、核糖體的化學(xué)組成化學(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。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。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)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，從一個密碼子轉(zhuǎn)移到另一個密碼子上。從mRNA上識別翻譯信息（三聯(lián)密碼），保證tRNA和mRNA的準(zhǔn)確識別，因此掌握了蛋白質(zhì)翻譯過程的信息。形態(tài)結(jié)構(gòu)核糖體上有五個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離開核糖體前暫時(shí)停留的位點(diǎn)形態(tài)結(jié)構(gòu)三、核糖體的類型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。ameasureofthesedimentationrateofsuspendedparticlescentrifugedunderstandardconditions.攜帶遺傳信息，在蛋白質(zhì)合成時(shí)充當(dāng)模板的RNA。VenkatramanRamakrishnan

MRCLaboratoryofMolecularmRNA在起始因子和Mg的作用下，小亞基與mRNA的起始部位結(jié)合。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。---Thefundamentalroleoflifescience核糖體由蛋白質(zhì)和rRNA組成。轉(zhuǎn)肽：P位和A位的兩個氨基酰tRNA所攜帶的氨基酸之間形成肽鍵，1953年Ribinson和Broun用電鏡觀察30S小亞基結(jié)構(gòu)靈活，使核糖體移位，從一個密碼子轉(zhuǎn)移到另一個密碼子上。四環(huán)素類抗生素:四環(huán)素類抗生素能進(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。在大亞基中央包含“中央管”，為新生多肽鏈釋放的通道。以及膜蛋白、溶酶體酶及駐留蛋白等。樣的顆粒,進(jìn)一步研究了這些顆粒的簡并(degeneracy)Ｘ射線蛋白質(zhì)晶體學(xué)的技術(shù)，標(biāo)識出了構(gòu)成核糖體的成千上萬個原子。1955年P(guān)alade在動物細(xì)胞中也看到同以及膜蛋白、溶酶體酶及駐留蛋白等。四、核糖體的形成與組裝四、核糖體的形成與組裝多聚核糖體的解聚：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。Notallaboutthemhasbeendiscoveredyet,butsignificantprogresshasbeenmadeinthatrespect.以及膜蛋白、溶酶體酶及駐留蛋白等。---Thefundamentalroleoflifescience28srRNA＋5.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。肽酰基-tRNA結(jié)合位點(diǎn)Nuclearlocalizationsignal(NLS)四環(huán)素類抗生素:四環(huán)素類抗生素能進(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。-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL)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)Nucleolarorganizingregion,NOR四、核糖體的形成與自我組裝28srRNA＋5.8srRNArDNA45srRNA18srRNA＋32srRNA形成與自我組裝形成與自我組裝五、核糖體的功能合成蛋白質(zhì)。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)合成過程核糖體的功能結(jié)合：氨基酰tRNA和mRNA上密碼子識別，結(jié)合于核糖體的A位。肽鏈延長（Elongation）移位：核糖體沿mRNA鏈5’→3’移動一個密碼子的距離，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。核糖體的功能結(jié)合核糖體移位肽鏈形成核糖體的功能當(dāng)核糖體移動到mRNA鏈上的終止密碼（UGA,

UAA或UGA）時(shí)，無對應(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）核糖體的功能以多聚核糖體（polyribosome）的形式存在。核糖體的功能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)?？梢姷酱罅慷嗑酆颂求w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。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)素類抗生素:四環(huán)素類抗生素能進(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)酰胺醇類抗生素：酰胺醇類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。但這類抗生素不會抑制真核細(xì)胞線粒體外的蛋白質(zhì)合成。這類抗生素包括氯霉素、疊氮氯霉素、甲砜霉素及氟甲砜霉素等。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素：大環(huán)內(nèi)酯類抗生素也能與50S亞基結(jié)合，但它抑制的是翻譯中的移位過程。這類抗生素包括紅霉素、麥迪霉素、螺旋霉素及梭鏈孢酸。核糖體與醫(yī)學(xué)Tosummarize…Ribosome:proteinsynthesizerconsistingoftwosubunits,50Sand30S(prokaryocyte),50Sand30SmadeprimarilyofRNAandprotein.50Shasratherrigidstructure,while30Shasfairlyflexibleone;EachribosomehasfiveactivesitesforassociationwithtransferRNA(tRNA);RibosometranslatesnucleotidetripletsonmRNAintoproteins;RNAsarerequiredfortheprocess.mRNA,tRNA,rRNA;Synthesisofapolypeptidechainisdividedintothreedistinctactivities:initiation,elongation,andterminationofthechain;Polyribosome;proteinscotranslationalorposttranslational;Notallaboutthemhasbeendiscoveredyet,butsignificantprogresshasbeenmadeinthatrespect.氨基酸的活化和轉(zhuǎn)運(yùn)核糖體的功能肽鏈合成起始肽鏈延長核糖體的功能核糖體的功能肽鏈合成終止核糖體的功能進(jìn)位核糖體移位肽鏈的形成密碼子及其特性無標(biāo)點(diǎn)、不重疊簡并(degeneracy)通用性性起始密碼子——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)研究GeorgePalade,Romaniancellbiologist

1958年,RichardB.Roberts,將此微粒命名為“核糖體”。1936年，AlbertClaude用暗視野顯微鏡觀察細(xì)胞的勻漿物時(shí)發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)稱為微體(Microsomes)。1955年，GeorgePalade在電子顯微鏡下觀察到細(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---.10電鏡下的核糖體1953年Ribinson和Broun用電鏡觀察植物細(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,簡稱核糖體Ribosome。Nobelprize

forstudiesofthestructureandfunctionoftheribosomeAdaE.Yonath

WeizmannInstituteofScience,Rehovot,Israel

VenkatramanRamakrishnan

MRCLaboratoryofMolecularBiology,Cambridge,UnitedKingdomThomasA.Steitz

YaleUniversity&

HowardHughesMedicalInstituteSTRUCTURE---ThefundamentalroleoflifescienceX射線晶體學(xué)技術(shù)測定核糖體的高分辨率分子結(jié)構(gòu)并研究其結(jié)構(gòu)-功能。核糖體原子分辨率的晶體結(jié)構(gòu)使我們對蛋白質(zhì)合成這個最重要