第七章第七章 核糖体核糖体 l Robinson和和Brown1953用电镜察看植物细用电镜察看植物细 l 胞时发现胞质中存在一种颗粒物质胞时发现胞质中存在一种颗粒物质l Palade1955在动物细胞中也看到同样的颗粒在动物细胞中也看到同样的颗粒,l 进一步研讨了这些颗粒的化学成份和构造进一步研讨了这些颗粒的化学成份和构造 l Roberts1958根据化学成份命名为核糖核蛋根据化学成份命名为核糖核蛋l 白体白体,简称核糖体简称核糖体Ribosome。又称核蛋白体。又称核蛋白体核糖体是合成蛋白核糖体是合成蛋白核糖体是合成蛋白核糖体是合成蛋白质质的的的的细细胞器，其独一胞器，其独一胞器，其独一胞器，其独一的功能是按照的功能是按照的功能是按照的功能是按照mRNAmRNA的指令由氨基酸高的指令由氨基酸高的指令由氨基酸高的指令由氨基酸高效且准确地合成多效且准确地合成多效且准确地合成多效且准确地合成多肽链肽链。一、核糖体一、核糖体功能功能功能功能发现发现核糖体除哺乳类成熟的红细胞外核糖体除哺乳类成熟的红细胞外,一切活细一切活细胞胞(真核细胞、原核细胞真核细胞、原核细胞)中均有中均有,它是进展它是进展蛋白质合成的重要细胞器蛋白质合成的重要细胞器,在快速增殖、分在快速增殖、分泌功能旺盛的细胞中尤其多。泌功能旺盛的细胞中尤其多。 分布分布分布分布超微构造超微构造超微构造超微构造 非膜相构造非膜相构造,直径为直径为25nm,可单个或成群分布于细胞可单个或成群分布于细胞质中质中,也可附着在核外膜、内质网上也可附着在核外膜、内质网上,或存在于线粒体、或存在于线粒体、叶绿体中叶绿体中,用负染色高分辨电镜察看用负染色高分辨电镜察看,核糖体不是圆形核糖体不是圆形颗粒颗粒,而是由大、小二个亚基组成的不规那么颗粒。而是由大、小二个亚基组成的不规那么颗粒。 大、小两个亚单位结合时，凹陷部位构成一隧道，大、小两个亚单位结合时，凹陷部位构成一隧道，mRNA经过。大亚基上还有一隧道与其垂直，新生成的经过。大亚基上还有一隧道与其垂直，新生成的肽链经过。肽链经过。柄柄柄柄中央突起中央突起中央突起中央突起脊脊脊脊头头缝缝70S核糖体核糖体 l 大亚基侧面观是低面向上的倒圆锥形大亚基侧面观是低面向上的倒圆锥形,底面不是平的底面不是平的,l 边缘有三个突起边缘有三个突起,中央为一凹陷中央为一凹陷,似沙发的靠背和扶手。似沙发的靠背和扶手。l 小亚基是略带弧形的长条小亚基是略带弧形的长条,一面稍凹陷一面稍凹陷,一面稍外突一面稍外突,约约l 1/3处有一细缢痕处有一细缢痕,将其分成大小两个不等部份。将其分成大小两个不等部份。 l 小亚基趴在大亚基上小亚基趴在大亚基上,似沙发上趴了一只小猴。似沙发上趴了一只小猴。l 大小亚基凹陷部位彼此对应相结合大小亚基凹陷部位彼此对应相结合,就构成了一个内部就构成了一个内部l 空间。此部位可包容空间。此部位可包容mRNA、tRNA及进展氨基酸结及进展氨基酸结l 合等反响。合等反响。l 此外此外,在大亚基内有一在大亚基内有一l 垂直的通道为中央管垂直的通道为中央管,所所l 合成的多肽链由此排放合成的多肽链由此排放,l 以免受蛋白酶的分解。以免受蛋白酶的分解。 凡是幼稚的、未分化的凡是幼稚的、未分化的细胞、胚胎胞、胚胎细胞、培育胞、培育细胞、胞、肿瘤瘤细胞胞, ,它它们生生长迅速迅速, ,在胞在胞质中普通具有大量游离核中普通具有大量游离核糖体。糖体。 真核真核细胞含有胞含有较多的核糖体多的核糖体, , 每个每个细胞平均有胞平均有106 106 107 107 个个, , 而原核而原核细胞中核糖体胞中核糖体较少每个少每个细胞平均胞平均只需只需15102 15102 18103 18103 个，蛋白个，蛋白质合成旺盛的合成旺盛的细胞可胞可达达1101211012个个/ /细胞。胞。 核糖体的构成核糖体的构成 真核细胞的大小亚基是在核中构成的真核细胞的大小亚基是在核中构成的, 在核仁部在核仁部位位rDNA转录出转录出45S rRNA,是是rRNA的前体分子的前体分子,与胞质与胞质运来的蛋白质结合运来的蛋白质结合,再进展加工再进展加工,经酶裂解成经酶裂解成28S,18S和和5.8S的的rRNA,而而5S rRNA那么在核仁外合成那么在核仁外合成28S,5.8S及及5S rRNA与蛋白质结合与蛋白质结合,构成构成RNP分子团。分子团。为大亚基前体为大亚基前体,分散在核仁颗粒区分散在核仁颗粒区,再加工成熟后再加工成熟后,经核经核孔入胞质为大亚基孔入胞质为大亚基,18S rRNA也与蛋白质结合也与蛋白质结合,经核孔经核孔入胞质为小亚基。大小亚基在胞质中可解离存在入胞质为小亚基。大小亚基在胞质中可解离存在,在需在需求时也可在求时也可在0.001M Mg 存在时存在时,但合成完好单核糖体但合成完好单核糖体,才具有合胜利能才具有合胜利能,当当Mg4 0.001M时那么又重新解离。时那么又重新解离。 核糖体分类核糖体分类 按存在的部位分为细胞质核糖体、线粒体核糖体、叶绿按存在的部位分为细胞质核糖体、线粒体核糖体、叶绿体核糖体。体核糖体。按存在的生物类型分为真核生物核糖体和原核生物核糖按存在的生物类型分为真核生物核糖体和原核生物核糖体。体。 原核细胞的核糖体较小原核细胞的核糖体较小, , 沉降系数为沉降系数为70S70S，相对分子，相对分子质量为质量为2.5x103 kDa,2.5x103 kDa,由由50S50S和和30S30S两个亚基组成两个亚基组成; ; 而真核而真核细胞的核糖体体积较大细胞的核糖体体积较大, , 沉降系数是沉降系数是80S80S，相对分子质量，相对分子质量为为3.93.94.5x103 kDa, 4.5x103 kDa, 由由60S60S和和40S40S两个亚基组成。典型两个亚基组成。典型的原核生物大肠杆菌核糖体是由的原核生物大肠杆菌核糖体是由50S50S大亚基和大亚基和30S30S小亚基小亚基组成的。组成的。原核生物与真核生物核糖体成分的比原核生物与真核生物核糖体成分的比较 无论哪种核糖体无论哪种核糖体, ,在执行功能时在执行功能时, ,即进展蛋白质合即进展蛋白质合成时成时, ,常常3-53-5个或几十个甚至更多聚集并与个或几十个甚至更多聚集并与mRNAmRNA结合在结合在一同一同, ,由由mRNAmRNA分子与小亚基凹沟处结合分子与小亚基凹沟处结合, ,再与大亚基结再与大亚基结合合, ,构成一串构成一串, ,称为多聚核糖体称为多聚核糖体( (游离多聚核糖体及固游离多聚核糖体及固着多聚核糖体着多聚核糖体),Polyribosome),Polyribosome或或PolysomePolysome。mRNAmRNA的长的长短短, ,决议多聚核糖体的多少决议多聚核糖体的多少, ,可陈列成螺纹状可陈列成螺纹状, ,念珠状念珠状等等, ,多聚核糖体是合成蛋白质的功能团。此时多聚核糖体是合成蛋白质的功能团。此时, ,每一核每一核糖体上均在以糖体上均在以mRNAmRNA的密码为模板的密码为模板, ,翻译成蛋白质的氨翻译成蛋白质的氨基酸顺序。基酸顺序。 在活细胞中在活细胞中, ,核糖体的大小亚基核糖体的大小亚基, ,单核糖单核糖体和多聚核糖体是处于一种不断解聚与聚合的动态平体和多聚核糖体是处于一种不断解聚与聚合的动态平衡中衡中, ,随功能而变化随功能而变化, ,执行功能量为多聚核糖体、功能执行功能量为多聚核糖体、功能完成后解聚为大、小亚基。完成后解聚为大、小亚基。 核糖体是在各类细胞中普遍存在的颗粒状构造，核糖体是在各类细胞中普遍存在的颗粒状构造，是一种非常重要的细胞器。核糖体是无膜的细胞器，是一种非常重要的细胞器。核糖体是无膜的细胞器，主要成分是蛋白质与主要成分是蛋白质与RNARNA。核糖体的。核糖体的RNARNA称为称为rRNArRNA，约占约占60%60%，蛋白质称，蛋白质称r r蛋白质，约占蛋白质，约占40%40%，蛋白质分子，蛋白质分子主要分布在核糖体的外表，而主要分布在核糖体的外表，而rRNArRNA那么位于内部，那么位于内部，二者靠非共价键结合在一同。二者靠非共价键结合在一同。 在真核细胞中很多核糖体附着在内质网的膜，在真核细胞中很多核糖体附着在内质网的膜，称为附着核糖体，它与内质同构成复合细胞器，即称为附着核糖体，它与内质同构成复合细胞器，即粗面内质网。在原核细胞质膜内侧也常有核糖体着粗面内质网。在原核细胞质膜内侧也常有核糖体着附。还有一些核糖体不附着在跟上，呈游离形状，附。还有一些核糖体不附着在跟上，呈游离形状，分布在细胞质基质内，称游离核糖体。附着在内质分布在细胞质基质内，称游离核糖体。附着在内质网膜上的核糖体与游离核糖体所合成的蛋白质种类网膜上的核糖体与游离核糖体所合成的蛋白质种类不同，但核糖体的构造与化学组成是完全一样的。不同，但核糖体的构造与化学组成是完全一样的。 在核糖体中在核糖体中rRNA是起主要作用的构呵斥分和功能成分是起主要作用的构呵斥分和功能成分具有具有具有具有肽酰转肽酰转移移移移酶酶的活性的活性的活性的活性:70S:70S:70S:70S核糖体的大核糖体的大核糖体的大核糖体的大亚亚基基基基23S rRNA 23S rRNA 23S rRNA 23S rRNA 为为tRNAtRNAtRNAtRNA提供提供提供提供结结合位点；合位点；合位点；合位点；为为多种蛋白多种蛋白多种蛋白多种蛋白质质合成因子提供合成因子提供合成因子提供合成因子提供结结合位点；合位点；合位点；合位点；在在在在蛋蛋蛋蛋白白白白质质合合合合成成成成起起起起始始始始时时参参参参与与与与同同同同mRNAmRNAmRNAmRNA选选择择性性性性地地地地结结合合合合以以以以及及及及在在在在肽链肽链的延伸中与的延伸中与的延伸中与的延伸中与mRNAmRNAmRNAmRNA结结合；合；合；合；核核核核糖糖糖糖体体体体大大大大小小小小亚亚单单位位位位的的的的结结合合合合、校校校校正正正正阅阅读读、无无无无意意意意义义链链或或或或框框框框架漂移的校正、以及抗菌素的作用等都与架漂移的校正、以及抗菌素的作用等都与架漂移的校正、以及抗菌素的作用等都与架漂移的校正、以及抗菌素的作用等都与rRNArRNArRNArRNA有关。有关。有关。有关。 对rRNA 折叠成有功能的三维构造是非常重要的；在蛋白质合成中, 某些r蛋白能够对核糖体的构象 起“微调作用；在核糖体的结合位点上甚至能够在催化作用中, 核 糖体蛋白与rRNA共同行使功能。r蛋白质的主要功能蛋白质的主要功能