细胞生物学[第十一章核糖体]课程预习
细胞生物学(11 核糖体)
3 多聚核糖体(polyribosomes)
在蛋白质合成过程中，同一条mRNA分子能够同多个核糖 体结合，同时合成若干条蛋白质多肽链，结合在同一 条mRNA上的核糖体就称为多聚核糖体(polysome 或 polyribosomes
起始复合物形成，蛋白 质的合成随即开始，此 过程称为蛋白质合成的 延伸。延伸涉及四个重 复的步骤∶①氨酰tRNA 进入核糖体的A位点； ②肽键形成；③转位;④ 脱氨酰tRNA释放。上述 四步的循环，使肽链不 断延长。在整个过程中， 需要GTP和一些延长因 子的参与
■ 终止(termination)
■ 原核生物rRNA基因及转录
2 核糖体的装配
人细胞中核糖体装配的主要过程
第三节、核糖体的功能-蛋白质的合成
1、 核糖体的功能位点
A、新掺入的氨酰tRNA (aminoacyl-tRNA )结合的位点 P、肽酰tRNA位点(peptidyl-tRNA site) E、脱氨酰tRNA(deaminoacyl-tRNA) 离开P位点到完全从核糖体释放 出来的一个中间停靠点
NORs in human chromosomes: 13\14\15\21\22
Code for (in eukaryotes): 18s, 28s, 5.8s rRNA
■ 真核生物18S、5.8S、28S rRNA和5SrRNA基因
真核生物有四种rRNA基因, 其中18S、5.8S和28S rRNA 基因是串联在一起的,每个基因被间隔区隔开, 5S rRNA 基因则位于不同染色体上。
细胞生物学翟中和名词解释及课后练习题及答案
细胞生物学名词解释目录第一章细胞基本知识第二章细胞生物研究方法第三章细胞质膜第四章物质的跨膜运输第五章线粒体和叶绿体第六章真核细胞内膜系统第七章细胞信号转导第八章细胞骨架第九章细胞核与染色体第十章核糖体第十一章细胞增殖及其调控第十二章程序性细胞死亡与衰老第十三章细胞分化与基因表达调控第十四章细胞社会的联系十五、细胞生物学课后练习题及答案第一章细胞基本知识1．cell theory (细胞学说) 细胞学说是1838～1839年间由德国的植物学家施莱登和动物学家施旺所提出,直到1858年才较完善。
它是关于生物有机体组成的学说，主要内容有：① 细胞是有机体，一切动植物都是由单细胞发育而来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；② 所有细胞在结构和组成上基本相似；③ 新细胞是由已存在的细胞分裂而来；④ 生物的疾病是因为其细胞机能失常。
2．prokaryotic cell (原核细胞) 组成原核生物的细胞。
这类细胞主要特征是没有明显可见的细胞核, 同时也没有核膜和核仁, 只有拟核，进化地位较低。
由原核细胞构成的生物称为原核生物3．eukaryotic cell（真核细胞）构成真核生物的细胞称为真核细胞，具有典型的细胞结构, 有明显的细胞核、核膜、核仁和核基质; 遗传信息量大，并且有特化的膜相结构。
真核细胞的种类繁多, 既包括大量的单细胞生物和原生生物(如原生动物和一些藻类细胞), 又包括全部的多细胞生物(一切动植物)的细胞。
4．cell plasma (细胞质) 是细胞内除核以外的原生质, 即细胞中细胞核以外和细胞膜以内的原生质部分, 包括透明的粘液状的胞质溶胶及悬浮于其中的细胞器。
5. protoplasm (原生质) 生活细胞中所有的生活物质, 包括细胞核和细胞质。
6. protoplast (原生质体) 脱去细胞壁的细胞叫原生质体, 是一生物工程学的概念。
如植物细胞和细菌(或其它有细胞壁的细胞)通过酶解使细胞壁溶解而得到的具有质膜的原生质球状体。
细胞生物学习题集
讨论题
1．何谓细胞分化?为什么说细胞分化是基因选择性表达的结果?
第十五章细胞的社会联系
简答题
1．细胞连接有哪些类型，各有什么功能？
讨论题
1．细胞通过哪些方式产生社会联系？细胞的社会联系有何生物学意义？
4．蛋白质糖基化的基本类型、特征及生物学意义是什么?
5．溶酶体是怎样发生的?它有哪些基本功能?
6．图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。
第八章细胞信号转导
简答题
1．细胞有哪几种方式通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯?
思考题
1．简要说明G蛋白偶联受体介导的信号通路有何特点。
讨论题
1．细胞以哪些方式进行通讯?各种方式之间有何不同?
2．总结细胞信号传递的主要特点并举例说明
第九章细胞骨架
简答题
1．细胞中同时存在几种骨架体系有什么意义?是否是物质和能量的一种浪费?
思考题
1．除支持和运动外，细胞骨架还有什么功能?怎样理解“骨架”的概念?
讨论题
1．通过细胞骨架一章的学习，你对生命体的自装配原则有何认识?
第十章细胞核与染色体
简答题
1．试述核孔复合体的结构及其功能。
3．请你在阅读了本章以后对原核细胞与真核细胞的比较提出新的补充。
第三章细胞生物学研究方法
简答题
1.为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本技术之一?
讨论题
1．举2—3例说明电子显微镜技术与细胞分子生物学技术的结合在现代细胞生物学研究中的应用。
2．光学显微镜技术有哪些新发展?它们各有哪些突出优点?为什么电子显微镜不能完全代替光学显微镜?
第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输
《细胞生物学》核糖体与核酶自习报告
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。
细胞生物学核糖体
细胞生物学核糖体在生物学中，细胞是最基本的生命单位。
细胞内有许多复杂的机制和器官，其中一个很重要的是核糖体。
核糖体是一种生物大分子，它存在于细胞质内，是蛋白质合成的重要器官。
细胞生物学核糖体的研究已经进行了很多年，至今仍在不断深化和发展。
核糖体是由RNA和蛋白质组成的，它们相互协作，完成了蛋白质的合成。
目前已知两种主要类型的核糖体：大核糖体和小核糖体。
大核糖体主要在真核生物细胞中存在，而小核糖体则是在细菌和原核生物细胞中发现。
核糖体有几个部分组成。
其中，大核糖体由四个RNA分子和80多个蛋白质分子组成，而小核糖体则由一个RNA分子和20多个蛋白质分子组成。
这些RNA分子被称为核糖体RNA（rRNA），它们是由核糖体DNA（rDNA）转录和后转录修饰所得。
蛋白质合成是细胞中一个非常重要的过程。
在核糖体中，rRNA起到主要的结构和催化作用，而蛋白质分子则能够辅助rRNA将氨基酸序列转化为蛋白质序列。
核糖体可以识别mRNA上的指定区域，并将其翻译为真正的蛋白质序列。
当然，这个过程还需要一些辅助的分子来协助完成。
如，tRNA（转运RNA）可将正确的氨基酸带进核糖体中，而调节因子（translation factors）则能够加速或阻止蛋白质合成。
在真核细胞中，核糖体很大并且复杂。
它们通常会形成一些明显的结构化体系，如核糖体核小体和核糖体生长点。
这些结构化部分非常重要，在研究核糖体结构和功能方面发挥了重要作用。
这些结构化部分也有助于我们研究如何抑制核糖体，从而控制疾病。
在细菌细胞中，核糖体通常用于合成细菌所需的蛋白质。
因此，抗生素就是通过抑制细菌核糖体的功能，从而导致细菌死亡。
这也是为什么抗生素是如此有效但又非常危险的原因。
总之，细胞生物学核糖体是细胞中生命的重要机制之一，具有不可忽视的重要意义，它们参与和推动了蛋白质合成的各个环节。
同时，它们的研究也有助于我们更好地理解生命的起源和发展，以及探索如何应对一些疾病。
第十一章 细胞核与染色体-细胞生物学
（ 二 ） 染 色 体 的 骨 架 放 射 环 结 构 模 型
——
五、染色质的类型
1、常染色质（euchromatin） ：
结构异染色质
2、异染色质（heterochromatin）
异染色质的特点：
中表现为晚复制、早凝缩。
③分为两类：结构异染色质、兼性异染色质
一起形成。
体细胞中同源染色体紧密配对。
横带纹，染色后呈现出明暗相间的带纹 。
胀泡和环，在幼虫发育的某个阶段，多线染色体的某些带区
疏松膨大，形成胀泡（puff）或巴氏环（Balbiani ring）。
果 蝇 幼 虫 唾 液 腺 多 线 染 色 体
多线染色体的带、间带与胀泡
（二）、灯刷染色体 (lampbrush chromosome)
巴氏小体（barr body）
• 在哺乳动物体细胞核中，除一条X染色体外， 其余的X染色体常浓缩成染色较深的染色质体 ，此即为巴氏小体。又称X小体，通常位于间 期核膜边缘。1949年，美国学者M.L.Barr等发 现雌猫的神经细胞间期核中有一个深染的小 体而雄猫却没有。在人类，男性细胞核中没 有巴氏小体，而女性则有1个。
一、核基质(nuclear matrix)：又称核骨架(nucleoskeleton)， 主要是作为骨架, 提供附着或支撑点 •是指除核被膜、染色质、核纤层及核仁以外的核内网架体 系。
核基质
目前对核骨架的认识
• P261
核骨架的功能 • 1. DNA复制：提供DNA聚合酶结合位点 。 • 2. RNA转录：提供RNA聚合酶结合位点。
2、核孔复合体成分的研究 核孔蛋白： gp210 ： p62 ： 3、核孔复合体的功能 亲水性核质交换通道 双功能性、双向性
最新第十一章 核糖体(精要部分).PPT课件
二、蛋白质的合成
蛋白质的合成过程比较复杂，由核糖体、mRNA和携 带各种氨基酸的tRNA、多种蛋白质因子、以及GTP 等的共同完成，一般要经过：
起始 延伸 终止 三个阶段的反应，才能转译出多肽产物。
32
翻译的起始
第一步，mRNA只能与细胞质中游离的核糖体30S小亚 基结合，此时的结合部位是mRNA的起始密码子AUG（如何 识别第一个AUG是起始密码子。
60S：28S、5.8S、5S rRNA； 40S：18SrRNA。 》尽管原核生物与真核生物核糖体的蛋白质和rRNA差异
很大，但结构总体相似，特别是负责与mRNA结合的小亚 基。 》原核和真核细胞的rRNA都具有甲基化现象，这种甲基 化与RNA的转录后加工过程的酶识别有关。 》另外原核5S、16S rRNA和真核5.8S、18S rRNA结构高 度保守，常用于研究生物进化。
第十一章 核糖体(精要部分).
第十一章 核糖体和蛋白质合成
核糖体(ribosome)是合成蛋白质的无膜包被细胞器，其唯 一的功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多 肽链。 核糖体几乎存在于一切细胞内，游离于细胞质基质中，或 附着于内质网膜及核膜上（真核细胞）。
第一节 核糖体的类型与结构
蛋白质化学结构的多样性与构象的多变性； 与RNA相比，蛋白质能更为有效地催化多种生化反应，并提供
更为复杂的细胞结构成分，逐渐演化成今天的细胞。
36
基于原始RNA的 自我复制体系
目前的细胞系统
原始RNA 原始RNA进化 RNA进化后指导蛋白质合成
基于RNA和蛋白质的自我复制体系 新酶的出现能够催化DNA的复 制和RNA转录
15
6SrRNA基因的常用途径
细菌的rRNA具有高度的保守性，又具有高度
细胞生物学课程第11章(细胞外基质)
1.分子结构
• • 纤粘连蛋白分子的不同肽链结构亚单位具有极为相似的氨基酸序列，每一肽链亚单位构成多个具 有特定功能的球形结构域。 不同的球形结构域可分别与不同的生物大分子或细胞表面受体结合，是一种多功能分子。
2.RGD序列
• RGD（Arg-Gly-Asp）序列，整合素识别与结合的部位。 • 化学合成的RGD三肽可抑制细胞在纤粘连蛋白基质上粘附。
1.分子结构
• 一条重链（α ）和二条轻链（β 、 γ ）二硫键交联而成的异三聚体， 外形呈十字形，三条短臂各由三条 肽链N端序列构成。 多个结构域可和多种物质结合
•
2.功能
基底膜的主要组分，在基底 膜的基本框架的构建和组装 中起了关键作用。 有RGD序列，使细胞黏附在 基底膜上，促进细胞的生长 并使细胞铺展而保持一定的 形态。 通过与细胞间的相互作用， 可直接或间接控制细胞的活 动。
胶原有刺激上皮细胞增殖的作用，是细胞贴附的重要基质成分。 胶原可诱导细胞分化，如干细胞在不同类型胶原诱导下可向不 同的细胞进行分化。
哺乳动物发育的不同阶段表达不同的胶原
胎儿皮肤中含有大量III型胶原，成人皮肤中被I型胶原所代替
5.胶原与疾病
• 坏血病：
• 皮肤过度松弛症 (Ehlers-Danlos): 胶原纤维不能正常装配，皮肤和其他结缔 组织降低强度而变得非常松弛。
一方面细胞通过控制基质成分的合成和降解决定 细胞外基质的组成； 另一方面细胞外基质影响细胞的各种生命活动。
细胞对细胞外基质的影响
（一）细胞外基质是由其所在组织细胞分泌的
各种组织的细胞外基质的成分、含量和存在形式不同，都是由该组织 的细胞合成与分泌的。 同一个体的不同组织，不同的发育阶段，所产生的细胞外基质也有所 不同。
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第十一章核糖体
核糖体(ribosome)又称核蛋白体或核糖核蛋白体。
它是所有细胞必定具备的一种细胞器。
原核细胞比较原始，没有其他的细胞器，但是必须具有核糖体，因为核糖体是合成蛋白质的场所，是细胞中合成蛋白质的细胞器。
一、核糖体的类型与结构
(一)核糖体的基本类型与化学组成
核糖体几乎存在于一切细胞内，不论是原核细胞，还是真核细胞，均含有大量的核糖体。
核糖体是一种颗粒状的结构，没有被膜包裹，主要成分是蛋白质与RNA，核糖体RNA称为rRNA(约60％，主要位于内部)，蛋白质称为r蛋白(约占40％，主要分布在核糖体的表面)，二者以非共价键形式结合在一起。
生物有机体细胞内有两种基本类型的核糖体：一种是70S(S为Sverdberg沉降系数单位)的核糖体，其相对分子量为2．5×106，原核细胞的核糖体为70S，真核细胞线粒体与叶绿体内的核糖体也近似于70S；另一种是80S的核糖体，相对分子量为4．8×106，真核细胞的核糖体(除线粒体与叶绿体核糖体外)均为80S。
不论70S或80S的核糖体，均由大小不同的两个亚单位(subunit)构成。
核糖体大小亚单位在细胞内常常游离于细胞质基质中，只有当小亚单位与mRNA结合后大亚单位才与小亚单位结合形成完整的核糖体。
肽链合成终止后，大小亚单位解离，又游离存在于细胞质基质中。
(二)核糖体的结构
核糖体是核糖体RNA(rRNA)和核糖体蛋白(r蛋白)复合物，分子量又大，因此它的空间结构相当复杂。
目前对于核糖体三维精细结构的研究仍然在继续中。
(三)核糖体蛋白质与rRNA的功能
核糖体中更关键的部分是rRNA，它是蛋白质合成的催化机器，而核糖体蛋白更多地是作为一种骨架帮助rRNA维持正确的构想，以及在蛋白质合成中起微
调作用。
核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点：
(1)与mRNA的结合位点。
(2)与新掺入的氨酰-tRNA的结合位点——氨酰基位点，又称A位点。
(3)与延伸中的肽酰-tRNA的结合位点——肽酰基位点，又称P位点。
(4)肽酰转移后与即将释放的tRNA的结合位点——E位点(exit site)。
(5)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。
(6)肽酰转移酶的催化位点。
此外还有与蛋白质合成有关的其他起始因子、延伸因子和终止因子的结合位点。
二、多聚核糖体与蛋白质合成
(一)多聚核糖体
核糖体(polyribosome或polysome)在细胞内并不是单个独立地执行功能，而是由多个甚至几十个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽链的合成，这种具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体。
多聚核糖体的生物学意义：
(1)细胞内各种多肽的合成，不论其分子量的大小或是mRNA的长短如何，单位时间内所合成的多肽分子数目都大体相等。
(2)以多聚核糖体的形式进行多肽合成，对mRNA的利用及对其浓度的调控更为经济和有效。
(二)蛋白质的合成
蛋白质合成的过程是以核糖体为基地并被其催化完成的。
以原核细胞为例，肽链合成的基本环节与主要步骤如下：
(1)在mRNA起始密码AUG上游有长达6个碱基的核糖体结合序列可与核糖体小亚单位中的16s rRNA的3’端碱基配对，使mRNA与30S的核糖体小亚单位结合，接着甲酰甲硫氨酸-tRNA的反密码子识别并与mRNA的AUG配对形成起始复合物。
形成起始复合物还需要GTP和三种蛋白起始因子即IF1、IF2和IF3。
IF3参与mRNA同30S小亚单位的结合并阻止50S大亚单位与30S小亚单位结合。
起始因子IF1和IF2促使tRNA结合到mRNA的30S小亚单位复合物上。
(2)50S的核糖体亚单位与起始复合物中的30S亚单位结合，形成70S的完整的核糖体与mRNA的起始复合物。
GTP水解，IF1、IF2和IF3释放，甲酰甲硫氨酸分子占据核糖体的P位点(肽酰位)并通过其反密码子和mRNA上的起始密码配对，确定读码框架。
(3)肽链延伸主要包括三个步骤：
1)氨酰-tRNA与延伸因子EF-Tu和GTP形成的复合物相结合。
2)延伸因子EF-Tu将氨酰-tRNA安置到A位点，由mRNA上的密码子决定氨酰-tRNA的种类，到位后，结合在EF-Tu上的GTP水解，EF-Tu连同结合在一起的GDP离开核糖体。
EF-Tu不与甲酰甲硫氨酸反应，因此起始的tRNA不能送到A 位，而甲硫氨酸-tRNA和其他的氨酰-tRNA都可与EF-Tu结合，这就解释了为什么中间的AUG不能被起始的tRNA识读。
3)肽链生成与移位，由肽酰转移酶催化形成二肽酰-RNA，移位需要第三个延伸因子EF-G (移位酶)及结合在EF-G上的GTP水解。
肽酰-tRNA从A位转移到P 位，mRNA移动3个核苷酸的距离。
原P位点无负载的tRNA移到E位点后脱落，A位点空出。
肽链以同样的方式不断延伸。
(4)蛋白质合成的终止。
如A位是UAA、UGA、UAG，氨基酰-tRNA通常不能结合到核糖体上，释放因子RF-1可识别UAA或UAG，RF-2识别UAA或UGA。
A位点的终止密码与释放因子结合，活化肽链转移酶，水解P位点的多肽与tRNA之间的连键，水代替了氨基成为活化肽酰基的受体，多肽脱离核糖体，核糖体随即离解成30S和50S亚单位。
真核细胞中核糖体小亚单位与mRNA 5’一端的cap识别并结合在一起，然后沿mRNA移动直至遇到起始密码AUG，其蛋白质合成与原核细胞的基本相同。
(三)RNA与生命起源
“RNA世界”假说：该假说认为RNA是生命起源中最早的大分子。
生命是自我复制的体系，而三种生物大分子，只有RNA既具有信息载体功能又具有酶的催化功能。
因此，推测RNA可能是生命起源中最早的生物大分子。
直至现在，仍然有很多RNA具有催化功能，具有催化作用的RNA又称为核酶(ribosome)。
生命进化后期DNA代替了RNA作为遗传信息载体的原因是：①DNA双链比RNA 单链稳定；②DNA链中胸腺嘧啶代替了RNA链中的尿嘧啶，使之易于修复。
而蛋白质也取代了绝大部分RNA酶的功能，这是因为：①蛋白质化学结构的多样性与构象的多变性；②与RNA相比，蛋白质能更为有效地催化多种生化反应，并提供更为复杂的细胞结构成分，逐渐演化成今天的细胞。