细胞生物学核糖体
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。
(细胞生物学基础)第七章核糖体
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核糖体的结构
核糖体由大、小两个亚基组成，每个亚基都由RNA 和蛋白质构成。
大亚基含有28S、5S和5.8S三种RNA，而小亚基含有 18S RNA。
这些RNA与约60种不同蛋白质结合，形成稳定的复 合物。
核糖体的功能
核糖体是合成蛋白质的场所， 通过mRNA的翻译合成蛋白质 。
它具有起始、延长和终止三个 功能部位，分别对应于mRNA 上的起始密码子、终止密码子 以及多肽链的释放因子。
信号转导调控
核糖体可以感知细胞内的营养 和能量状态，通过信号转导途 径将信息传递给其他细胞器或 细胞核，进而调控细胞代谢和 生长。
核糖体与疾病的关系
核糖体与癌症
研究表明，核糖体的合成和功能异常可以影响肿瘤细胞的 增殖和分化，与癌症的发生和发展密切相关。
核糖体与神经退行性疾病
一些神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病等与核糖 体功能异常有关，这些疾病的发生和发展过程中会出现核 糖体蛋白的聚集和神经元死亡。
核糖体与感染性疾病
病毒和细菌等微生物感染细胞后，会利用细胞内的核糖体 合成自身的蛋白质，因此核糖体也是抗感染免疫的重要靶 点。
05
核糖体的研究方法
核糖体的分离和纯化
分离
利用核糖体与其他细胞成分的密 度差异，通过离心技术将其从细 胞中分离出来。
纯化
通过一系列层析和电泳技术进一 步去除杂质，获得较为纯净的核 糖体样品。
核糖体的电镜观察
负染色
将核糖体样品置于负染色液中，使其 附着在载网上，然后进行电镜观察。
冷冻电镜
采用冷冻固定技术，将核糖体样品快 速冷冻并置于电镜下观察，以获得高 分辨率的图像。
核糖体的生物信息学分析
细胞生物学 第十章核糖体
§1 核糖体的类型与结构
三、rRNA和r蛋白质的功能 • 核糖体上有许多与蛋白质
合成有关的结合位点与催 化位点：
功能 1、与mRNA结合的位点：与mRNA结合; 2、A位点：与新渗入的氨酰-tRNA结合; 3、P位点：与延伸中的肽酰-tRNA结合; 4、E位点：肽酰转移后与即将释放的
第十章 核糖体
§1 核糖体的类型与结构 （§2 多核糖体与蛋白质的合成）
§1 核糖体的类型与结构
• 核糖体（ribosome）是细 胞内合成蛋白质的细胞 器，它几乎存在于一切 细胞之中。
s 原核细胞； s 真核细胞的细胞质中； s 真核细胞的线粒体与叶
绿体中。 • 核糖体在细胞内的数量
与蛋白质合成程度相关。 • 核糖体的实质是核酶。
s 核糖体蛋白质（r蛋白质）： 约占1/3，主要位于核糖体表 面；
s 核糖体RNA（rRNA）：约占 2/3，主要位于核糖体内部。
• 两者靠非共价键结合在一起。
一、核糖体的基本类型与化学组成
• 原核细胞和真核细胞核糖体 的详细化学组成：
s 原核细胞的核糖体：70S
大亚基(50S) rRNA：23S,5S r蛋白质：34种
tRNA结合; 5、与转位酶结合的位点：转位酶将肽酰
tRNA从A位点转移到P位点; 6、肽酰转移酶的催化位点：肽酰转移酶
催化形成肽键; 7、其他位点：起始因子：IF1,IF2,IF3
结合 延伸因子：EF-Tu,EF-Ts 释放因子：RF1,RF2
三、rRNA和r蛋白质的功能
• 这些活性位点既涉及 rRNA的不同区域，又涉 及不同的r蛋白质。
细胞生物学-核糖体
核糖体(ribosome)
Robinson＆Brown（1953）发现于植物细胞。 Palacle（1955）发现于动物细胞。 Roberts （ 1958 ）建议命名为核糖核蛋白（ ribosome ）， 简称核糖体。
核糖体是细胞内合成蛋白质的工厂，在一个旺盛生长的
细菌中，大约有20000个核糖体，其蛋白占细胞总蛋白的 10%，RNA占细胞总RNA的80%。
E.coli
（a）核糖体小亚单位中的部分r蛋白与rRNA的结合位点） （b）核糖体小亚单位中的部分r蛋白在小亚单位上的部位 （引自Albert et al.，1989，图a; Lewin,1997,图b）
（二）蛋白质合成过程中很多重要步 骤与50S核糖体大亚单位相关
涉及的多数因子为G蛋白(具有GTPase活性)，核糖体上与之相关位点
第一节
核糖体的类型与结构
一、核糖体的基本类型与成分
根据沉降系数的不同分为70S和80S两种类型。 70S核糖体存在于细菌， 线粒体和叶绿体中，80S 核糖体存在于真核生物的细胞质中。
40% 的蛋白质、60% 的RNA。
由大小两个亚基构成，只在以 mRNA 为模板合成蛋白质时才结合在一 起，肽链合成终止后，大小亚单位又解离。
（一）结构与功能的分析方法
1、离子交换树脂可分离纯化各种r蛋白； 2 、纯化的 r 蛋白与纯化的 rRNA 进行核糖体的重组装，显示核糖体中 r 蛋白与 rRNA的结构关系：
蛋白质结合到 rRNA 上具有先后层次性。
核糖体的重组装是自我装配过程 3、双功能的交联剂和双向电泳分离可用于研究 r 蛋白在结构上的相互关系
同一生物中不同种类的 r 蛋白的一级结构均不相同，在免疫学上几乎没有同源性。 不同生物同一种类 r 蛋白之间具有很高的同源性， 并在进化上非常保守。
《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。
细胞生物学(翟中和版)——第9章 核糖体和核酶
?
19
20
¡与mRNA的结合位点 ¡与新掺入的氨酰-tRNA的结合位点——氨酰基位点，又称A位
点 ¡与延伸中的肽酰-tRNA的结合位点——肽酰基位点，又称P位
点 ¡肽酰转移后与即将释放的tRNA的结合位点——E位点(exit site) ¡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 ¡肽酰转移酶的催化位点 ¡与蛋白质合成有关的其它起始因子、延伸因子和
细胞质 80S
60S(大亚基)
28S
(真核生物)
40S(小亚基) 18S，5.8S,5S
细胞质 70S
50S(大亚基)
23S
(原核生物)
30S(小亚基)
16S，5S
线粒体 55-60S 45S(大亚基)
16S
(哺乳动物)
35S(小亚基)
12S
线粒体 75S
53S(大亚基)
21S
(酵母)
35S(小亚基)
¡多聚核糖体的生物学意义细胞内 Nhomakorabea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。
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。
26
27
RNA在生命起源 中的地位及其演 化过程
28
生命是自我复制的体系
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。
CHAPTER 9
核糖体
Ribosome
1
OUTLINE
• Ribosome structure
医学细胞生物学-第六章核糖体
核糖体是细胞内负责蛋白质合成的重要器官，由RNA和蛋白质组成。了解核 糖体的结构和功能对于理解细胞活动和生命过程至关重要。
核糖体的定义和功能
1 定义
核糖体是细胞内的蛋白质合成机器，位于细 胞质中，由核糖体RNA（rRNA）和蛋白质组 成。
2 功能
核糖体负责将蛋白质合成所需的mRNA模板 与适当的氨基酸相结合，以构建多肽链。
影响生理过程
核糖体在细胞分化、增殖和死亡等生理 过程中发挥重要作用。
核糖体与生物医学应用的潜力
了解核糖体的结构和功能有助于开发药物和治疗，例如靶向核糖体的抗生素 和抗癌药物的研发。
核糖体的结构和组成成分
结构
核糖体由大亚基和小亚基组成，两者之间有大量 rRNA和蛋白质部分组成的结构。
组成成分
核糖体的主要组成成分包括核糖体RNA（rRNA）和 蛋白质，它们相互作用形成核糖体的结构。
核糖体的合成过程
1
转录
核糖体RNA在细胞核中由DNA转录而来。
2
修饰
核糖体RNA经过修饰，形成成熟的核糖体RNA。
3
组装
成熟的核糖体RNA与蛋白质组装在一起，形成可功能的核糖体。
核糖体的生物学功能和作用
1 生物学功能
核糖体是蛋白质合成的关键，参与生物学过程和调控细胞功能。
2 作用
核糖体通过读取mRNA的编码信息，将其翻译成蛋白质，实现基因表达。
核糖体与蛋白质合成的关系
密切相关
核糖体是细胞中蛋白质合成的主要场所，直接参与蛋白质的合成过程。
协同作用
核糖体与tRNA、mRNA等分子相互作用，共同实现蛋白质的合成。
速度决定
核糖体的活性和数量直接影响蛋白质合成的速度和效率。
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肽链合成起始
• 起始因子（initiation factor IF）和GTP • 小亚基与mRNA 链的AUG结合 • 第一个氨基酰-tRNA结合，形成30s复合体 • 大亚基与小亚基结合，形成70s复合体
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核糖体的结构
• 不规则颗粒状 • 大亚基和小亚基
2020/8/15 6
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核糖体的结构
2020/8/15 7
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2020/8/15 8
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40% 60% 70s 3rRNA+52蛋白质 真核细胞： 50% 50% 80s 4rRNA+82蛋白质
2020/8/15 14
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核糖体的化学组成
2020/8/15 15
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2020/8/15 18
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遗传密码表
2020/8/15 19
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遗传密码的特点
• 阅读方向 5’
3’。
• 兼并性与兼职
• 通用性
• 不重叠的、无标点
核糖体的种类、形态和大小
• 根据其来源和沉降系数分为三类：
• 种类
沉降系数 大亚单位 小亚单位
原核细胞
70s
50s
30s
真核细胞
80s
60s
40s
真核细胞器
叶绿体 70s
50s
30s
线粒体 55s-80s*
2020/8/15 5
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核糖体的活性部位
肽基转移酶
肽基部位或供位，肽基tRNA移 交肽链后，tRNA被释放的部位
2020/8/15
GTP酶，催化 tRNA从A位 →P位
氨基酸部位或受位，接受氨 酰基tRNA
16
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细胞内的蛋白质合成
• 蛋白质合成中mRNA、tRNA及核糖核蛋白 体都起着重要的作用。
核糖体的结构
• 大、小亚基的结 合与分离，Mg2+ 为结合的粘聚物.
2020/8/15 9
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多聚核糖体（polyribosome）
• 多个核糖体由一条mRNA链将它们串在一起， 组成合成蛋白质的功能团。
2020/8/15 10
• 有起始密码AUG和终止密码UAA、UAG、UGA
2020/8/15 20
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蛋白质合成的氨基酸运载工具—tRNA
2020/8/15 21
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氨基酰-tRNA的形成
2020/8/15 3
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核糖核蛋白体（ribosome）
• 1955年Palade在腺细 胞（电镜）发现 Palade颗粒。
• 1958年Roberts命名。
2020/8/15 4
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• 氨基aaAMP]+PPi
• 氨基酰-tRNA（aa-tRNA）的生成： [酶aaAMP] +tRNA aa-tRNA+AMP+酶
• 连接方式：tRNA3’端CCA中的腺苷残基2’或3’ 羟基与氨基酸的羧基结合形成酯键。
2020/8/15 22
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polyribosome
2020/8/15 11
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核糖体的存在形式
• 附着核糖体：主要合成分泌性蛋白质
• 游离核糖体：主要合成结构性蛋白质 • 功能状态都为多聚核糖体，非功能状
态为大、小亚基分开。
2020/8/15 12
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核糖体的存在形式
2020/8/15 13
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核糖体的化学组成
• rRNA和蛋白质 原核细胞：rRNA 蛋白质 大小
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• mRNA蛋白质合成模板 • tRNA 选择和运输相应的氨基酸 • 核糖核蛋白体 装配机
2020/8/15 17
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mRNA中的核苷酸顺序与遗传密码
• mRNA分子中，每3个相邻的核苷酸碱基 组成一个三联体（triplet），即一个 密码子（codon）。一个密码子对应一 个氨基酸。
2020/8/15 23
参与蛋白质合成的生物分子
• mRNA • tRNA • 核糖体 • 蛋白质因子 •酶 • GTP • 离子
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蛋白质的生物合成过程
• 肽链合成起始 • 肽链的延长 • 肽链合成的终止
2020/8/15 24
第五章 核糖核蛋白体
Chapter 5 Ribosome
[本章要求]
• 了解核糖核蛋白体的理化性质、种类、形 态和大小及化学组成
• 初步掌握细胞内蛋白质合成的基本过程
2020/8/15 2
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[教学内容]
• 种类 • 形态和大小 • 化学组成 • 遗传密码 • 蛋白质的生物合成过程