第四章 核糖體

第五章核糖體(ribosome)第一節(jié)核糖體的理化性質(zhì)第二節(jié)蛋白質(zhì)的合成

[本章要求]

了解核糖核蛋白體的理化性質(zhì)、種類、形態(tài)和大小及化學(xué)組成初步掌握細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成的基本過程第一節(jié)核糖體的理化性質(zhì)一、核糖體的種類二、形態(tài)結(jié)構(gòu)和大小三、核糖體的解聚和聚合四、核糖體的化學(xué)組成五、核糖體的重要活性部位核糖核蛋白體（ribosome）1955年P(guān)alade在腺細(xì)胞（電鏡）發(fā)現(xiàn)Palade顆粒。1958年Roberts命名。核糖體普遍存在于原核細(xì)胞和真核細(xì)胞，是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成的場所。一.

核糖體（ribosome）的種類原核細(xì)胞核糖體70s

真核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)核糖體80s游離核糖體附著核糖體

真核細(xì)胞細(xì)胞器核糖體線粒體55~80s

葉綠體70s二.形態(tài)結(jié)構(gòu)和大小不規(guī)則顆粒狀，直徑15~30nm

結(jié)構(gòu)

大亞基——側(cè)面為圓錐形，有中央突，柄和嵴。

小亞基——側(cè)面為圓弧形，可分為頭部，基部和平臺三部分。中央突柄嵴谷大亞基頭部基部平臺小亞基頭部基部平臺中央突嵴mRNAaa40S60StRNAmRNA中央管在大亞基中央還有一與其底面垂直的中央管，新生的多肽鏈經(jīng)中央管通過ER膜進(jìn)入ER腔中三.核糖體的解聚和聚合［Mg2+］<2mM時(shí)，大小亞基分開［Mg2+］介于2~10mM之間，大小亞基聚合成單體［Mg2+］>10mM時(shí)，兩個(gè)單體聚合成二聚體。

40S60S80S120S多聚核糖體（polyribosome）

——在蛋白質(zhì)合成過程中，多個(gè)呈單體狀態(tài)的核糖體由一條RNA鏈將它們串在一起，組成合成蛋白質(zhì)的功能團(tuán)。

mRNA80S40S60S多聚核糖體（polyribosome）功能狀態(tài)都為多聚核糖體，非功能狀態(tài)為大、小亞基分開。核糖體的存在形式核糖體的存在形式游離核糖體：主要合成可溶性蛋白質(zhì)如代謝所需酶、組蛋白、肌球蛋白、及核糖體蛋白

附著核糖體：主要合成分泌蛋白質(zhì)（如免疫球蛋白、蛋白類激素等）、膜嵌入蛋白、溶酶體蛋白等。

四.核糖體的化學(xué)組成

rRNA蛋白質(zhì)原核細(xì)胞60%40%真核細(xì)胞50%50%五.核糖體的功能定位：

A位：氨?；唬╝minoacylsite）

P位：肽基位（peptidylsite）

肽基轉(zhuǎn)移酶位又稱為T因子

GTP酶位又稱為G因子mRNA5'3'PAGT因子核糖體的活性部位

氨基酸部位或受位，接受氨?；鵷RNA肽基部位或供位，肽基tRNA移交肽鏈后，tRNA被釋放的部位肽基轉(zhuǎn)移酶GTP酶，催化tRNA從A位→P位第二節(jié)、蛋白質(zhì)的合成一、mRNA中的核苷酸順序與遺傳密碼二、蛋白質(zhì)合成的氨基酸運(yùn)載工具—tRNA三、蛋白質(zhì)的生物合成過程DNARNA堿基A、T、C、GA、U、C、G戊糖脫氧核糖核糖核苷酸種類dAMP、dTMPdCMP、dGMPAMP、UMPCMP、GMP結(jié)構(gòu)雙鏈單鏈存在部位主要在細(xì)胞核中主要在細(xì)胞質(zhì)中功能貯存、復(fù)制、傳遞遺傳信息與遺傳信息的表達(dá)有關(guān)RNA分子的結(jié)構(gòu)和功能1）結(jié)構(gòu)基本以單鏈形式存在，呈“發(fā)卡”式結(jié)構(gòu)2）分類信使RNA(messengerRNA)

轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(transferRNA)

核糖體RNA(ribosamalRNA)mRNAtRNArRNAC中含量5-10%5-10%80-90%結(jié)構(gòu)特征基本呈線形，局部呈雙鏈，形成發(fā)卡式結(jié)構(gòu)三葉草形結(jié)構(gòu)線形，某些節(jié)段可能呈雙螺旋結(jié)構(gòu)功能轉(zhuǎn)錄DNA中的遺傳信息，并帶到核糖體上，作為蛋白質(zhì)合成的模板特定的tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)特定的AA至核糖體上的mRNA的特定位點(diǎn)核糖體（蛋白質(zhì)的合成場所）的組成成分分布細(xì)胞質(zhì)或核糖體細(xì)胞質(zhì)或核糖體核糖體

細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)合成

蛋白質(zhì)合成中mRNA、tRNA及核糖核蛋白體都起著重要的作用。mRNA蛋白質(zhì)合成模板tRNA

選擇和運(yùn)輸相應(yīng)的氨基酸核糖核蛋白體裝配機(jī)一.mRNA中的核苷酸順序與遺傳密碼㈠遺傳密碼的概念

遺傳密碼（geneticcode）——在mRNA分子中，每三個(gè)相鄰核苷酸組成的能代表機(jī)體全部遺傳信息，決定所有氨基酸的一套三聯(lián)體密碼。其中，每個(gè)三聯(lián)體密碼稱作一個(gè)密碼子（codon），共64種。起始密碼和終止密碼起始密碼：AUG終止密碼：UAAUAGUGA㈡遺傳密碼的特征

⒈密碼子的閱讀方向5’→3’——mRNA的合成或編碼方向一致例：5’—UUG—3’亮氨酸3’—UUG—5’纈氨酸（5’—GUU—3’）2、兼并性和兼職性兼并性—兩種或兩種以上的密碼子決定同一種氨基酸。同義密碼子—決定同一種氨基酸的密碼子互稱為同義密碼子。64種密碼子中，除三種終止密碼子（UAA，UAG，UGA）外，其余61種密碼子編碼20種氨基酸。例：GCU，GCC，GCA，GCG——丙氨酸兼職性——一種密碼子兼具兩種作用。

AUG起始密碼編碼甲硫氨酸3、通用性——所有生物的細(xì)胞使用統(tǒng)一的氨基酸編碼方法。4、不重疊，無標(biāo)點(diǎn)二、蛋白質(zhì)合成的氨基酸運(yùn)載工具—tRNA

1.氨基酰-tRNA的合成（1）AA的激活

AA+ATP+酶酶-AA-AMP+PPi（2)氨基酰tRNA復(fù)合物的形成

酶-AA-AMP+tRNAAA-tRNA+AMP+酶

*酶：氨基酰-tRNA合成酶

AA:氨基酸

連接方式：tRNA3’端CCA中的腺苷殘基2’或3’羥基與氨基酸的羧基結(jié)合形成酯鍵。2.tRNA反密碼子與mRNA密碼子的識別-C-A-C氨基酸臂mRNA3’5’3’5’AAAAUUC││││││AAG反密碼環(huán)（Glu）搖擺學(xué)說反密碼子與密碼子的配對不十分嚴(yán)格，特別是反密碼子5‘端的第三位堿基例：反密碼子5’端GG

或

密碼子3’端CU再例：反密碼子5’端UU

或

密碼子3’端AG校正tRNA如果編碼蛋白質(zhì)的基因發(fā)生了點(diǎn)突變，tRNA

基因也發(fā)生突變以矯正上述基因的突變，并合成一條正常的多肽鏈，這種tRNA稱為校正tRNA。例：甘氨酸密碼子GGGGGGG攜帶甘氨酸t(yī)RNA基因也發(fā)生突變，以校正移碼突變

反密碼子CCCCCCC參與蛋白質(zhì)合成的生物分子mRNAtRNA核糖體蛋白質(zhì)因子酶GTP離子核糖體、mRNA、tRNA、蛋白質(zhì)因子和酶參與蛋白質(zhì)合成的生物大分子蛋白質(zhì)的生物合成過程（圖）⑴肽鏈合成的開始（IF、GTP）⑵肽鏈的延長（EF、GTP）1）進(jìn)位

2）轉(zhuǎn)肽（T因子）

3）移位脫落（G因子）⑶肽鏈合成的終止（RF）三.蛋白質(zhì)的生物合成過程肽鏈合成起始起始因子（initiationfactorIF）和GTP小亞基與mRNA鏈的AUG結(jié)合第一個(gè)氨基酰-tRNA結(jié)合，形成30s復(fù)合體大亞基與小亞基結(jié)合，形成70s復(fù)合體肽鏈的延長進(jìn)位：按mRNA所暴露的密碼子決定相應(yīng)的氨基酰-tRNA進(jìn)入A位轉(zhuǎn)肽：在肽基轉(zhuǎn)移酶和延長因子（elongationfactor，EF）作用下P位氨基酸與A位氨基酸形成肽鍵，P位的tRNA空載移位：由移位酶水解GTP提供動(dòng)力，核糖體沿5’3’移動(dòng)一個(gè)密碼子，P位tRNA釋放，A位肽基-tRNA移到P位，A位空出，接納下一個(gè)氨基酰-tRNA。肽鏈合成的終止核糖體移至mRNA的UAA、UAG、UGA氨基酰-tRNA不能識別，肽鏈合成終止釋放因子（releasefactor，RF）作用多肽鏈釋放大、小亞基解離蛋白質(zhì)合成過程蛋白質(zhì)合成的主要蛋白質(zhì)因子起始因子IF（initiationfactor）

延伸因子EF（elongationfactor）

釋放因子RF（releasefactor）G因子T因子蛋白質(zhì)合成效率高一個(gè)核糖體一秒鐘可翻譯40個(gè)密碼子，形成一條40個(gè)氨