第12章核糖体
多核糖体 蛋白质的合成
核糖体与RNA世界
一、多核糖体
(polyribosome或polysome)
概念 核糖体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的聚合体称为多核糖体。
多核糖体模式图
在核糖体中rRNA是起主要作用的结构成分
具有肽酰转移酶的活性； 为tRNA提供结合位点(A位点、P位点和E位点) 在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结 合以及在肽链的延伸中与mRNA结合； 核糖体大小亚单位的结合、校正阅读 (proofreading) 、 无意义链或框架漂移的校正、以及抗菌素的作用等 都与rRNA有关。
核糖体与RNA世界
核糖体的本质是核酶 RNA世界与生命起源
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编
细胞生物学（第4版）
Thank you!
Copyright © 高等教育出版社 2011
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编
细胞生物学（第4版）
第12章 核糖体
本章主要内容
核糖体的类型与结构 微丝与细胞运动
多核糖体与蛋白质合成
核糖体的类型与结构
核糖体是合成蛋白质的细胞器，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。
核糖体的基本类型与化学组成
核糖体的结构
核糖体蛋白质与rRNA的功能
一、核糖体的基本类型与化学组成
核糖核蛋白体,简称核糖体(ribosome) 基本类型 70S的核糖体
80S的核糖体
主要化学组成
r蛋白质：40%，核糖体表面
rRNA:60%,，核糖体内部
原核细胞核糖体结构模式图
二、核糖体的结构
大肠杆菌70S完整核糖体X射线晶体学结构
三、核糖体蛋白质与rRNA的功能分析
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
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、延伸因子和终止 因子的结合位点
核糖体主要活性部位示意图
在蛋白质合成中肽酰转移酶的活性研究
核糖体蛋白 在核糖体中rRNA是起主要作用的结构成分 r蛋白质的主要功能
核糖体蛋白Leabharlann 很难确定哪一种蛋白具有催化功能： 在E.coli中核糖体蛋白突变甚至缺失对蛋白 质合成并没有表现出“全”或“无”的影响。 多数抗蛋白质合成抑制剂的突变株，并非由 于r蛋白的基因突变而往往是 rRNA基因突变。 在整个进化过程中rRNA的结构比核糖体蛋白 的结构具有更高的保守性。
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
在蛋白质合成中肽酰转移酶的活性研究
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
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、延伸因子和终止 因子的结合位点
多核糖体的生物学意义
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。 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。
蛋白质的合成
蛋白质合成的三个阶段：
起始(initiation) 多肽链的延伸(elongation) 终止(termination)
r蛋白质的主要功能
对rRNA 折叠成有功能的三维结构是十分重要的； 在蛋白质合成中, 某些r蛋白可能对核糖体的构象 起“微调”作用； 在核糖体的结合位点上甚至可能在催化作用中, 核 糖体蛋白与rRNA共同行使功能。
本章主要内容
核糖体的类型与结构 微丝与细胞运动 多核糖体与蛋白质合成
多核糖体与蛋白质的合成
细胞生物学：第一章 绪论
论约20年，它、进化论及1866年孟德尔确立
的遗传学一起，奠定了现代生物学的基础，同
时也孕育细胞学的产生。细胞学说也可以认为
是两者的“基石”。
19
细胞学的经典时期
1、原生质理论的提出 • 19世纪30年代后发现活细胞并不是空的而是 充满粘稠的液体。 • F. Dujardin（1835）将之称为 “sarcode”； • JE. Purkinje（1839）和von Mohl （1846）首次将动物、植物细胞的内含物称 作原生质“protoplasm” 。 • Max Schultze(1861)提出原生质理论，认 为有机体的组织单位是一小团原生质，这种物 质在一般机体中是相似的。 • 如今“原生质”一词已从生物学文献中消失了， 但在当时具有十分重要的意义。
• Schwann提出了“细胞学说”（Cell Theory) ； 1839年发表了“关于动植物结构和生长一致性的显 微研究”。指出动植物都是细胞的集合物。
• 二人共同提出：一切植物、动物都是由细胞组成的， 细胞是一切动植物体的基本单位———著名的细胞学 说。
• 1855 德国人R. Virchow 提出“一切细胞来源于 细胞”（omnis cellula e cellula）的著名论断； 进一步完善了细胞学说。
• 1830s消色差显微镜出现，人们才对细胞的结构 和功能有了新的认识。
• 1831年Robert. Brown在兰科植物和其它几 种植物表皮细胞中发现了细胞核。
• 1836年GG. Valentin在动物神经细胞中发现 了细胞核与核仁。这些工作对于细胞学说的诞生 具有重要意义。
15
• 通常认为施莱登（MJ. Schleiden）和施旺（T. Schwann）正式提出了细胞学说。
第12章蛋白质生物合成1知识分享
读码方向
5′
3′
N
C
肽链延伸方向
目录
2. 连续性(non-punctuated) 编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密
码连续阅读，密码子及密码子的各碱基之间 既无间隔也无交叉。
5’…….A U G G C A G U A C A U …… U A A 3’
Met Ala Val His
终止密码
目录
基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发 生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshift mutation)。
目录
1.核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
目录
2.mRNA在小亚基定位结合
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
目录
原核生物mRNA在核蛋白体小亚基上的准确定位 和结合涉及两种机制：
➢ 在各种mRNA起始AUG上游约8～13核苷酸部位， 存在一段由4～9个核苷酸组成的一致序列，富 含嘌呤碱基，如-AGGAGG-，称为ShineDalgarno序列(S-D序列)，又称核蛋白体结合位 点(ribosomal binding site, RBS)。一条多顺反子 mRNA序列上的每个基因编码序列均拥有各自 的S-D序列和起始AUG。
核蛋白体的组成 核蛋白体又称核糖体，是由rRNA和多种蛋
白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，是 蛋白质生物合成的场所。
目录
不同细胞核蛋白体的组成
目录
核蛋白体 的组成
原核生物核蛋白体结构模式
目录
三、tRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质 生物合成的适配器
tRNA的作用 ➢ 运载氨基酸：氨基酸各由其特异的tRNA携带， 一种氨基酸可有几种对应的tRNA，氨基酸结合 在tRNA 3ˊ-CCA的位置，结合需要ATP供能； ➢ 充当“适配器”：每种tRNA的反密码子决定了 所携带的氨基酸能准确地在mRNA上对号入座。
12章_细菌的形态结构
（四）核质（nucleoid）
细菌为原核细胞，其遗传物质处于细胞浆 中，没有核膜，称为核体/核质/拟核。
核体
核体即细菌细胞中的DNA，是由闭合环状 的，长约1000nm的双链DNA细丝折叠或盘 绕而成，散布于整个细胞浆中，呈球状、 卵状、哑铃状、带状等。
分离自大肠 杆菌的核体
电镜图像
二、细菌的特殊结构
免疫应答。 ⑤胞壁上的某些成分与细菌的致病性有关。
细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）
细菌细胞壁缺陷型或L型(bacterial L form)：细
胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中不 能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。在高渗环 境下，仍可存活。 革兰阳性菌细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包 住——原生质体(protoplast)。 革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护——原生质 球(spheroplast)。 某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。
一、细菌的大小
测量细菌大小的单位是微米(μm)
细菌的大小，是以生长在适宜的温度和培养基中 的幼龄培养物为标准，虽然同一个菌落中的个体， 其大小也不完全相同，但在一定范围内，各种细 菌的大小是相对稳定，而且具有明显特征。
二、细菌的形态
细菌的外部形态比较简 单，仅有三种基本类型， 即球状、杆状和螺形状。
荚膜 鞭毛 菌毛 芽胞
与细菌的基本生命活动 没有多大关系
（一）荚 膜 (Capsule)
一部分细菌，在其生活过程中，可以在细胞壁的 外面产生一种粘液样的物质，包围整个菌体，称 为荚膜。
荚膜：与细菌壁结合牢固，厚度﹥0.2μm， 普通光镜下可见，边界分明。
微荚膜：厚度﹤ 0.2μm，不能在光镜下直接 看到。
并据此而将细菌分为：
2022年医学院生化课知识点汇总-12章 蛋白质的生物合成
第12章蛋白质的生物合成学习要求1．掌握参与蛋白质生物合成的体系；原核生物蛋白质生物合成的基本过程及重要概念。
2．熟悉真核生物蛋白质合成过程；蛋白质合成后的加工修饰；蛋白质合成所需的各种因子；信号肽的概念及组成特点。
3．了解抗生素对翻译的抑制；干扰蛋白质生物合成的生物活性物质。
基本知识点蛋白质的生物合成即翻译，是以20种编码氨基酸为原料，mRNA为模板，tRNA为运载工具，核糖体提供场所，酶、蛋白质因子、能源物质及无机离子参与的反应过程。
蛋白质生物合成分三个阶段，即氨基酸的活化、肽链形成和肽链形成后的加工和靶向输送。
氨基酸的活化是氨基酸与特异tRNA结合形成氨基酰-tRNA的过程，由氨基酰-tRNA 合成酶催化。
原核生物起始的氨基酰tRNA是fMet-tRNA fMet，真核生物是Met-tRNAi Met。
肽链的生物合成过程也称核糖体循环，分起始、延长和终止三个阶段。
原核生物蛋白质生物合成起始阶段由mRNA与核糖体小亚基先结合，之后fMet-tRNA fMet与核糖体小亚基结合，最后结合了mRNA、fMet-tRNA fMet的小亚基再与核糖体大亚基结合共同组装成翻译起始复合物，需要IF-1、2和3参与。
真核生物翻译起始与原核生物相似，区别在于核糖体小亚基先结合Met-tRNAi Met，再结合mRNA。
原核生物肽链延长过程经进位、成肽、转位三个步骤不断反复，使肽链从N端到C端不断延长。
当核糖体A位上出现终止密码时，原核生物由RF-1、2和3，真核生物由eRF识别并与之结合，肽链合成终止。
翻译后加工是使新生多肽链经加工后转变为具有天然构象的功能蛋白质。
翻译后修饰包括多肽链折叠、一级结构和空间结构的修饰等。
蛋白质的靶向输送使合成的蛋白质前体定向输送到相应细胞部位发挥作用。
在真核细胞胞液合成的分泌型蛋白、溶酶体蛋白、内质网蛋白、线粒体蛋白、质膜蛋白和细胞核蛋白等前体肽链中特有的信号序列引导蛋白通过不同机制而被靶向输送。
细胞生物学第四版课后题答案全
细胞生物学（第四版）课后思考题答案仅供参考目录第一章绪论 (1)1、根据细胞生物学研究的内容与你掌握的生命科学知识，恰当的评价细胞生物学在生命科学中所处的地位，以及它与其他学科的关系。
(1)2、如何认识细胞学说在细胞学乃至生物学发展简史中的重要意义？ (1)3、试简明扼要地分析细胞生物学学科形成的客观条件，以及它今后发展的主要趋势。
..14、当前细胞生物学研究的热点课题中你最感兴趣的是哪些？为什么？ (1)第二章细胞的统一性和多样性 (1)1、如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一概念？ (1)2、为什么说支原体可能是最小最简单的细胞存在形式？ (2)3、怎样理解“病毒是非细胞形态的生命体”？试比较病毒与细胞的区别并讨论其相互的关系。
(2)4、试从进化的角度比较原核细胞。
古核细胞及真核细胞的异同。
(2)第三章细胞生物学研究方法 (3)1、举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。
(3)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? (3)3、为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本的技术之一？ (3)4、研究细胞内大分子之间的相互作用与动态变化涉及哪些实验技术？他们各有哪些优缺点？ (3)5、什么是模式生物？举例说明模式生物的使用在细胞生物学研究中的作用。
(3)6、功能基因组学的基本研究思路与基本方法是什么？为什么说它与细胞生物学的发展密切相关？ (4)第四章细胞质膜 (4)1、从生物膜结构模型的演化，谈谈人们对生物膜的认识过程。
(4)2、膜脂有哪几种基本类型？他们各自的结构特征和功能是什么？ (4)3、何谓内在膜蛋白? 内在膜蛋白以什么方式与膜脂相结合? (4)4、生物膜的基本结构特征是什么？这些特征与它的生理功能有什么联系？ (4)膜的流动性：生物膜的基本特征之一，细胞进行生命活动的必要条件。
生物化学(简单清晰)第12章 翻译
IF-2：促进起始tRNA与小亚基结合。
IF-3：促进大小亚基分离，提高P位 对结合起始tRNA敏感性。
（一）原核生物翻译起始复合物形成
• 核蛋白体大小亚基分离； • mRNA在小亚基定位结合； • 起始氨基酰-tRNA的结合； • 核蛋白体大亚基结合。
1. 核蛋白体大小亚基分离
tRNA在翻译过程 中起接合体（adaptor） 作用，又是氨基酸的运 载体。
氨基酸臂
反密码环
l 氨基酸的活化
（一）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP AMP＋PPi
第一步反应
氨基酸＋ATP＋E —→氨基酰-AMP-E＋AMP ＋ PPi
30S小亚基：有mRNA结合位点
50S大亚基： E位：排出位（Exit site）
转肽酶活性
大小亚基共同组成：
A位：氨基酰位 (aminoacyl site) P位：肽酰位 (peptidyl site)
三、tRNA与氨基酸的活化
原 核 肽 链 合 成 终 止 过 程
COO-
RF
5'
UAG
3'
原核生物蛋白质合成的能量计算
氨基酸活化：2个~P
ATP
起始： 1个
GTP
延长： 2个
GTP
终止： 1个
GTP
结论：每合成一个肽键至少消耗4个~P。
多聚核蛋白体
（polysome) 一个mRNA分子可
同时有多个核蛋白体在 进行同一种蛋白质的合 成，这种mRNA和多个 核蛋白体的聚合物称为 多聚核蛋mRNA在小亚基定位结合
第十一、二章细胞核与染色质、核糖体
细胞生物学章节习题-第十一、十二章一、选择题1、以下哪个特征是活性染色质的标志？（D ）A. H3 N端第9个赖氨酸的甲基化B. H3 N端第27个赖氨酸的甲基化C. 有大量的组蛋白H1结合D. 具有DNase I超敏感位点2、每个核小体基本单位包括多少个碱基（B ）。
A. 100bpB. 200bpC. 300bpD. 400bp3、关于核孔复合体的运输错误的是（ B ）A. 分为主动运输和被动运输B. 主动运输和被动运输都需要核定位序列C. 主动运输的有效孔径比被动运输大D. 小GTP酶Ran在核质间穿梭4、下面那个有关核仁的描述是错误的？（C ）。
A. 核仁的主要功能之一是参与核糖体的生物合成B. rDNA定位于核仁区内C. 在细胞内的位置通常是固定的D. 核仁中的核酸部分主要是rRNA基因及其转录产物。
5、核纤层蛋白（lamin）是（A ）A. 一个具有多成员的蛋白家族B. 核纤层蛋白表达并不具有组织特异性C. 核纤层蛋白具有激酶活性，可以直接磷酸化MPFD. 核纤层蛋白参与细胞凋亡过程E. 以上答案都不对6、下面哪些关于核仁的描述是错误的？（CD ）（多选）A. 核仁的主要功能之一是参与核糖体的生物合成B. rDNA定位于核仁区C. 细胞在G2期，核仁消失D. 细胞在M期末和S期重新组织核仁7、下列特性使端粒酶不同于其他的DNA聚合酶？（AD ）A. 该酶带有自身的模板B. 从5’到3’方向合成DNAC. 端粒酶对热稳定D. 端粒酶的一个亚基是RNA分子8、以下哪种RNA转录产物的加工方式可导致翻译后产生氨基酸序列不同的蛋白质（C ）A. RNA 5’端加帽B. RNA 3’端聚腺苷酸化C. RNA的可变剪切D. RNA 的细胞质定位9、在核糖体中执行催化功能的生物大分子是（C ）A. 蛋白质B. DNAC. RNAD. 糖类10、维持细胞核正常形状与大小的结构是（C ）A. 核膜B. 核孔复合体C. 核纤层D. 核小体11、利用染色体的功能元件可构建人造染色体。
第12章+细菌的形态与结构
重要作用.
周浆 间隙
细胞膜
脂多糖
微孔蛋白
外膜 脂质双层 脂蛋白
营养结合蛋白 肽聚糖
细菌细胞壁缺陷型（L型细菌）
概念：细胞壁受损的细菌能够生长和分裂者称为细菌细
胞壁缺陷型或L型
致病特征:
有一定的致病力，通常引起慢性感染，常在使用了作用于细 胞壁的抗菌药物后发生，尿路感染、骨髓炎、心内膜炎较多 见，具有抗药性。
赖 丙
甘甘甘甘G 甘
丙
N-乙酰葡糖胺
谷
M
丙
G
赖
谷
M
丙
N-乙酰胞壁酸
丙甘甘甘G甘甘 赖
谷
M
丙
M
谷
丙
赖
谷
丙甘甘甘甘G甘 赖
丙
丙M
M
丙甘甘甘G甘甘 赖
谷
丙
丙 甘甘甘甘甘 赖Fra bibliotek谷M丙
G
丙
G
赖
谷
丙甘甘G甘甘甘 赖
M
丙
青霉素作用点
谷
M
丙甘甘甘甘G 甘
赖 丙甘甘甘甘G甘
丙 谷 赖
丙
G+ 菌——由聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥三部分组成
（三）细胞质
1、核糖体（ribosome）
概念：细菌唯一的细胞器 功能：合成蛋白质的场所。 结构：
30S
50S
链霉素
红霉素的杀菌机理
红霉素
mRNA
链霉素的杀菌机理
红霉素
结局：蛋白质合成中断
细菌通过性菌毛接合
F 质粒（fertility plasmid） R 质粒（resistance plasmid） Vi质粒（virulence plasmid） Col 质粒
西北师范大学019生命科学学院2020年硕士研究生招生专业科目考试大纲
西北师范大学生命科学学院2020年硕士研究生招生考试专业科目参考书目及考试大纲生命科学学院硕士研究生初试、复试专业科目参考书《分子生物学623》考试大纲（生物学专业初试科目）一、参考书目《现代分子生物学》，朱玉贤主编，高等教育出版社，第四版，2013年。
二、主要涉及题型及分值（一）可能题型：名词解释、选择题、判断题、填空题、问答题、论述题。
（二）分值：满分150分。
三、考试大纲第1章绪论考核要点：分子生物学简史及分子生物学的研究内容考核内容：一、引言二、分子生物学简史三、分子生物学的研究内容四、分子生物学展望第2章染色体与DNA考核要点：染色体组成、DNA结构与复制考核内容：第一节染色体一、染色体概述二、真核生物染色体三、原核生物染色体四、原核生物和真核生物基因组的特点及比较第二节DNA的结构一、DNA的一级结构二、DNA的二级结构三、染色体的形成过程第三节DNA的复制本章重点：掌握原核生物和真核生物的染色体构成特点；DNA一级结构和二级结构；DNA复制的基本概念和半保留复制的机制；原核生物真核生物DNA复制的比较。
第3章转录考核要点：转录的基本过程、转录机器的主要成分、RNA加工的方式考核内容：第一节RNA的转录一、转录的基本过程二、转录机器的主要成分第二节启动子与转录起始一、启动子的基本结构二、启动子的区的识别三、酶与启动子区的结合四、增强子及其功能五、真核与原核启动子对转录的影响第三节原核生物和真核生物mRNA的特征比较一、原核生物mRNA的特征二、真核生物mRNA的特征第四节终止和抗终止一、不依赖于ρ因子的终止二、依赖于ρ因子的终止三、抗终止第五节RNA拼接一、RNA中的内含子二、RNA的剪接本章重点：掌握转录与复制的区别，转录的不对称性，原核生物的RNA聚合酶的组成及各亚基的功能，真核生物RNA聚合酶的分类、性质及功能，原核生物与真核生物启动子的结构特点，了解真核生物RNA聚合酶的组成，研究转录起始区的方法。
细胞生物学-第1章-绪论(翟中和第四版)
二、细胞学说的建立及其意义
Matthias Jakob Schleiden
Theodor Schwann
Rudolph Carl Virchow
细胞学说（Cell theory）
• 1838年，德国植物学家施来登
– 发表论文指出∶植物是由细胞构成的
• 1839年，德国动物学家施旺首次提出细胞学这个 名称，并提出了
一、现代生命科学中重要的基础前沿学科
2015年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，我国科学家屠呦 呦获奖！获奖理由是“有关疟疾新疗法的发现”。另 外两名获奖科学家为爱尔兰的William C. Campbell和 日本的Satoshi ōmura，获奖理由是“有关蛔虫寄生 虫感染新疗法的发现”。
一、现代生命科学中重要的基础前沿学科
◆所有的生物都是由一个或多个细胞组成的 ◆细胞是生命的基本单位
• 1858年，德国医生和病理学家魏尔肖
– 对细胞学说进行了重要补充：一切细胞来源于细胞。
细胞学说是人类在19世纪的三大发现之一
Cell theory
三、细胞学的经典时期
1. 原生质理论的提出
– 原生质(protoplasm)(普金耶1840，冯·莫尔1846)；原生 质理论(舒尔策1861)；原生质体(protoplast) (Hanstein 1880)
教材
教学安排与考核方式
• 讲课：32学时
• 考核方式： • 平时成绩 30%（考勤、课堂表现、提问或
回答问题、课堂作业） • 理论课考试成绩70% （闭卷）
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
绪论
第十章 细胞骨架