-核糖体 细胞生物学

合，也可游离于胞质中或被降解。
mRNA可被降解。
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核糖体的功能
核糖体的功能
以多聚核糖体（polyribosome）的形式存在。
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六、核糖体与医学
1. 电镜下，多聚核糖体的解聚和粗面内质网的脱粒都可看作 是蛋白质合成降低或停止的一个形态指标。 多聚核糖体的解聚：是指多聚核糖体分散为单体，失去正 常规律，排列孤立地分散在胞质中或附在粗面内质网膜上。
2.游离核糖体: 合成细胞本身所需
要的蛋白质，如特定 的酶或结构蛋白等。
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Some sorting signals
Function
Signal sequence
Nuclear localization signal (NLS) -Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-
Nuclear export signal (NES) To mitochondria
研究历史
George Palade, Romanian cell biologist
1936年，Albert Claude用暗视野显微镜观察 细胞的匀浆物时发现的，当时称为微体 (Microsomes)。
1955年，George Palade在电子显微镜下观察 到细胞质中这种颗粒的存在，尤其在进行蛋 白质合成的细胞中特别多，次年证明微粒体 富含核糖核酸（RNA） 。(1974 Nobel Prize for medicine, Lasker Award, the Gairdner Special Award, the Hurwitz Prize.)
mRNA在起始因子和Mg 的作用下，小亚基与 mRNA的起始部位结合。
甲硫氨酰（UAC）tRNA 的反密码子与mRNA上 的起始密码AUG互补结 合，形成起始复合物。
引发大亚基结合。 .
核糖体的功能
肽链延长（Elongation）
核糖体的功能
结合：氨基酰tRNA和mRNA上密码子识别，结合于核糖体的A位。
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合成蛋白质。
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蛋白合成所需RNA
核糖体的功能
1. mRNA
携带遗传信息，在蛋白质合成时充当模板的 RNA。信使RNA从脱氧核糖核酸（DNA）转录 合成的带有遗传信息的一类单链核糖核酸 （RNA）。它在核糖体上作为蛋白质合成的模 板，决定肽链的氨基酸排列顺序。
3 nucleotides.= 1 amino acid of a protein
To perioxisome ER resident
-Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-LeuAsp-Ile-
+H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-GlnSer-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-AlaThr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-ArgTyr-Leu-Leu-Ser-Lys-Leu-Coo-
✓ 1958年Roberts根据化学成份命名为 核糖核蛋白体,简称核糖体Ribosome。
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2009 Nobel prize for studies of the structure and function of the ribosome
Venkatraman Ramakrishnan MRC Laboratory of
二、核糖体的形态结构
小亚基
不规则颗粒， 直径~25nm。
大亚基
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50S核糖体大亚基
• 50S核糖体亚基是70S核糖体中较大的 亚基，由多种核糖体蛋白质（蓝色）及 两种rRNA（桔黄色）结合形成。
• 在大亚基中央包含“中央管”，为新生 多肽链释放的通道。
• 50S核糖体亚基中的蛋白质大部分都位 于该亚基的表面而离活性位点较远。
RNAs are required for the process. mRNA, tRNA, rRNA; Synthesis of a polypeptide chain is divided into three distinct activities: initiation, elongation, and termination of the chain;
Molecular Biology , Cambridge, United
Kingdom
Thomas A. Steitz
Yale University & Howard Hughes Medical Institute
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Ada E. Yonath
Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel
核糖体的功能
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肽链延长
核糖体的功能
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肽链合成终 止
核糖体的功能
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核糖体的功能
进位
肽链的形成
核糖体移 位
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密码子及其特性
起始密码子——AUG；
终止密码子——UAA(ochre 赭石密码子) UAG(amber 琥珀密码子) UGA(opal 蛋白石密码子)
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✓ 无标点、不重叠 ✓ 简并(degeneracy) ✓ 通用性 ✓ 兼职性
真核细胞器
总核糖体
70s
亚单位
大亚基 小亚基 （50s） （30s）
80s
55s

大亚基 （60s）
小亚基 大亚基 小亚基 （40s） （35s） （25s）
rRNA 23s、5s 16s 28s、5.8s、5s 18s
蛋白质
31种 21种
50种
33种
S (Svedberg units, sedimentation rate): a measure of the sedimentation rate of susp. ended particles centrifuged under standard conditions. related to their respective sizes.
四环素类抗生素: 四环素类抗生素能进入70S核糖体封闭A位点，使
氨基酰-tRNA上的反密码子不再能在该位点内与mRNA结合，令肽链延伸 受阻。这类抗生素包括四环素、氯四环素、氧四环素及吡甲四环素等。
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核糖体与医学
• 酰胺醇类抗生素：酰胺醇类抗生素能选择性与原核细胞内70S 核糖体的50S核糖体亚基或真核细胞线粒体核糖体核糖体亚基 结合，抑制其中肽酰转移酶的活性，从而阻断肽键的形成。 但这类抗生素不会抑制真核细胞线粒体外的蛋白质合成。这 类抗生素包括氯霉素、叠氮氯霉素、甲砜霉素及氟甲砜霉素 等。
-Lys-Asp-Glu-Leu-COO- (KDEL)
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四、核糖体的形成与自我组装
Nucleolar organizing region, NOR
rDNA
45s rRNA
18s rRNA ＋ 32s rRNA
28s rRNA ＋ 5.8s .rRNA
形成与自我组装
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形成与自我组装
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五、核糖体的功能
• 大环内酯类抗生素：大环内酯类抗生素也能与50S亚基结合， 但它抑制的是翻译中的移位过程。这类抗生素包括红霉素、 麦迪霉素、螺旋霉素及梭链孢酸。
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To summarize…
Ribosome: protein synthesizer consisting of two subunits, 50S and 30S (prokaryocyte), 50S and 30S made primarily of RNA and protein. 50S has rather rigid structure, while 30S has fairly flexible one; Each ribosome has five active sites for association with transfer RNA (tRNA); Ribosome translates nucleotide triplets on mRNA into proteins;
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形态结构
核糖体上有五个重要的功能活性部位:
①. A位点 氨酰基-tRNA结合位点
②. P位点 肽酰基-tRNA结合位点
③. T因子 肽酰基转移酶位点
④. G因子 GTPase位点
⑤. E位点 空载tRNA离开核糖体前暂时停留的位点
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形态结构
三、核糖体的类型
1.附着核糖体:
合成外输性蛋白， 如分泌蛋白；以及膜 蛋白、溶酶体酶及驻 留蛋白等。
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肽链合成的终止（Termination）
当核糖体移动到mRNA链上的终 止密码（UGA, UAA或UGA）时， 无对应的氨基酸运入核糖体，肽 链合成停止。
释放因子使多肽链与tRNA之间 水解，多肽链顺着大亚基中央管 释放，离开核糖体。
大、小亚基解离。mRNA从核糖
体小亚基上脱落。核糖体大、小
亚基可再与mRNA起始密码处结
• mRNA 结合在大亚基中央的沟内。
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形态结构
30S核糖体小亚基
• 由多种核糖体蛋白质（蓝色）及 一种rRNA（桔黄色）结合形成。
• 30S小亚基结构灵活，使核糖体 移位，从一个密码子转移到另一 个密码子上。
• 从mRNA上识别翻译信息（三联 密码），保证tRNA和mRNA 的 准确识别，因此掌握了蛋白质翻 译过程的信息。
STRUCTURE
---The fundamental role of life science
X 射线晶体学技术测定核糖体的高分辨率分子结构并研究其结构功能。核糖体原子分辨率的晶体结构使我们对蛋白质合成这个最 重要的生命过程之一有了分子水平上的了解。这个过程中的一些 重要概念，现在都在核糖体结构中得到完美的解释。