核糖體細胞生物學

關于核糖體細胞生物學一、核糖體的化學組成二、核糖體的形態(tài)結構三、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)學內容一、核糖體的化學組成化學組成原核細胞真核細胞質真核細胞器總核糖體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31種21種50種33種S(Svedbergunits,sedimentationrate):ameasureofthesedimentationrateofsuspendedparticlescentrifugedunderstandardconditions.relatedtotheirrespectivesizes.核糖體由蛋白質和rRNA組成。二、核糖體的形態(tài)結構小亞基大亞基不規(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（藍色）及兩種rRNA（桔黃色）結合形成。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大部分都位于該亞基的表面而離活性位點較遠。mRNA結合在大亞基中央的溝內。形態(tài)結構30S核糖體小亞基由多種核糖體蛋白質（藍色）及一種rRNA（桔黃色）結合形成。

30S小亞基結構靈活，使核糖體移位，從一個密碼子轉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的準確識別，因此掌握了蛋白質翻譯過程的信息。形態(tài)結構核糖體上有五個重要的功能活性部位:①.

A位點

氨?；?tRNA結合位點②.

P位點

肽酰基-tRNA結合位點③.

T因子

肽?；D移酶位點④.

G因子

GTPase位點⑤.

E位點

空載tRNA離開核糖體前暫時停留的位點形態(tài)結構三、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:

合成細胞本身所需要的蛋白質，如特定的酶或結構蛋白等。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。1.mRNA攜帶遺傳信息，在蛋白質合成時充當模板的RNA。信使RNA從脫氧核糖核酸（DNA）轉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轉運RNA（transferribonucleicacid，tRNA）是具有攜帶并轉運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的起始部位結合。甲硫氨酰（UAC）tRNA的反密碼子與mRNA上的起始密碼AUG互補結合，形成起始復合物。引發(fā)大亞基結合。蛋白質合成過程核糖體的功能結合：氨基酰tRNA和mRNA上密碼子識別，結合于核糖體的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轉移到P位，A位空出。新的氨基酰tRNA結合到A位，轉肽、移位，往復循環(huán)使肽鏈延伸。轉肽：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，同時結合于P位上的tRNA脫落，P位空出。核糖體的功能結合核糖體移位肽鏈形成核糖體的功能當核糖體移動到mRNA鏈上的終止密碼（UGA,

UAA或UGA）時，無對應的氨基酸運入核糖體，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起始密碼處結合，也可游離于胞質中或被降解。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質網(wǎng)的脫粒都可看作是蛋白質合成降低或停止的一個形態(tài)指標。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中或附在粗面內質網(wǎng)膜上。六、核糖體與醫(yī)學在急性藥物中毒性（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.藥物直接抑制細菌蛋白質合成的不同階段，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，能直接抑制細菌核糖體上蛋白質的合成作用。四環(huán)素類抗生素:四環(huán)素類抗生素能進入70S核糖體封閉A位點，使氨基酰-tRNA上的反密碼子不再能在該位點內與mRNA結合，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)學酰胺醇類抗生素：酰胺醇類抗生素能選擇性與原核細胞內70S核糖體的50S核糖體亞基或真核細胞線粒體核糖體核糖體亞基結合，抑制其中肽酰轉移酶的活性，從而阻斷肽鍵的形成。但這類抗生素不會抑制真核細胞線粒體外的蛋白質合成。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)內酯類抗生素：大環(huán)內酯類抗生素也能與50S亞基結合，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.氨基酸的活化和轉運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位核糖體移位肽鏈的形成密碼子及其特性無標點、不重疊簡并(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)研究歷史GeorgePalade,Romaniancellbiologist1958年,RichardB.Roberts,將此微粒命名為“核糖體”。1936年，AlbertClaude用暗視野顯微鏡觀察細胞的勻漿物時發(fā)現(xiàn)的，當時稱為微體(Microsomes)。1955年，GeorgePalade在電子顯微鏡下觀察到細胞質中這種顆粒的存在，尤其在進行蛋白質合成的細胞中特別多，次年證明微粒體富含核糖核酸（RNA）

。(1974NobelPrizeformedicine,

LaskerAward,theGairdnerSpecialAward,theHurwitzPrize.)Prof.GeorgePalade1912.11---2008.10電鏡下的核糖體1953年Ribinson和Broun用電鏡觀察植物細胞時發(fā)現(xiàn)胞質中存在一種顆粒物質。1955年Palade在動物細胞中也看到同樣的顆粒,進一步研究了這些顆粒的化學成份和結構。1958年Roberts根據(jù)化學成份命名為核糖核蛋白體,簡稱核糖體Ribosome。2009Nobelprize

forstudiesofthestructureandfunctionoftheribosomeAdaE.Yonath

WeizmannInstituteofScience,Rehovot,Israel

VenkatramanRamakrishnan

MRCLaboratoryofMolecularBiology,Cambridge,UnitedKingdomThomasA.Steitz

YaleUniversity&

HowardHughesMedicalInstituteSTRUCTURE---ThefundamentalroleoflifescienceX射線晶體學技術測定核糖體的高分辨率分