细胞生物学基础 教学课件 作者 员冬梅 主编 李晓文 主审第七章.ppt

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1、细胞生物学基础第七章核糖体第一节核糖体的类型及结构一、核糖体的形态、数目与分布核糖体呈不规则的颗粒状，其表面没有被膜包裹，直径为l5~30nm，平均直径约为25nm（图7-1）。图7-1不同侧面观的核糖体第一节核糖体的类型及结构核糖体常常分布在细胞内蛋白质合成旺盛的区域，其数量与蛋白质合成的程度有关。处在指数生长期的细菌中，每个细胞内大约有数以万计的核糖体，其含量可达细胞干重的40%。而在培养的饥饿状态的细胞内，仅有几百个核糖体。般情况下，原核细胞约有1610个核糖体，真核细胞约有110个核糖体，蛋内质合成旺盛

2、的细胞可以高达110个。真核细胞细胞质内的核糖体一般以两种形式存在：一种游离在细胞质基质内，称游离核糖体；而另一种附着于内质网的膜表面，称附着核糖体。原核细胞的核糖体除游离于细胞质基质外，还常常附着于细胞膜内侧。附着核糖体与游离核糖体所合成的蛋白质种类不同，但核糖体的结构与化学组成是完全相同的，它们在细胞中所占数目的多少与细胞的类型、发育阶段及生理状态有关。在合成分泌蛋白质的细胞，如胰腺细胞和浆细胞中，大多数核糖体附着在内质网膜上，肝细胞内75%的核糖体附着在内质网膜上，其余25%则游离于细胞质中；在迅速生长的

3、胚胎细胞或肿瘤细胞内，大部分是游离核糖体，Hela细胞仅有15%的核糖体附着在内质网膜上。第一节核糖体的类型及结构二、核糖体的基本类型与成分1.核糖体的基本类型根据核糖体在蔗糖密度梯度离心时沉降系数不同，将核糖体分为70S核糖体和80S核糖体两类。原核细胞核糖体的沉降系数为70S，为70S核糖体，其相对分子质量为250010，真核细胞线粒体和叶绿体内的核糖体近似于70S,也属于70S；真核细胞胞质中核糖体的沉降系数为80S，为80S核糖体，相对分子质量为480010。不论70S或80S的核糖体，均由大小不同的两

4、个亚单位构成。体外实验表明70S的核糖体在浓度小于1mmol/L的溶液中，易离解为50S与30S的大小亚单位，当溶液中浓度大于10mmol/L时，两个核糖体常常形成100S的二聚体。80S核糖体具有类似的特征，随着溶液中浓度的降低，80S的核糖体可离解为60S和40S的大小亚单位，当浓度增高时，80S的核糖体又可形成120S的二聚体。第一节核糖体的类型及结构2.核糖体的化学组成核糖体的主要成分是蛋白质与RNA。核糖体RNA称为rRNA，蛋白质称r蛋白。r蛋白分子主要分布在核糖体的表面，而rRNA则位于内部，二者

5、靠非共价键结合在一起。在核糖体中rRNA约占60%，蛋白质约占40%。对核糖体的成分分析结果如表7-1所示表7-1原核生物与真核生物核糖体成分的比较第一节核糖体的类型及结构三、核糖体的结构在电镜下，核糖体具有一定的三维结构（图7-2）图7-2核糖体的立体结构第一节核糖体的类型及结构有人认为大亚单位上尚有一垂直于隧道的通道，在蛋白质合成时，新合成的多肽链中有30~40个氨基酸受到保护，不受蛋白水解酶的分解（图7-3）。图7-3真核细胞核糖体剖面图性部位第一节核糖体的类型及结构核糖体具有复杂的三维结构，含有与蛋白质

6、合成密切相关的四个功能活性部位（图7-4）图7-4核糖体的4个活性部位第二节核糖体与蛋白质的生物合成一、mRNA与遗传密码真核细胞的遗传信息蕴藏于DNA双链的核苷酸排列顺序中。通过转录（以DNA为模板合成mRNA的过程），遗传信息传递到mRNA分子中。mRNA是由四种碱基（U、C、A、G）组合而成的核苷酸单链。mRNA分子中三个相邻的核苷酸碱基组成一个三联体，特定的三个碱基顺序构成一个密码子,每个密码子决定相应的氨基酸，如AAA决定赖氨酸、GCU决定丙氨酸。此外，还有一些密码子是起始密码（AUG）和终止密码（U

7、AA、UAG、UGA），启动和终止肽链的合成。mRNA分子中的所有密码子统称为遗传密码。生物体内的20种氨基酸均有对应的遗传密码，因此mRNA分子中核苷酸的排列顺序决定了多肽链中氨基酸的排列顺序，进而决定了蛋白质的种类。第二节核糖体与蛋白质的生物合成二、tRNA与氨基酸转运由于mRNA的密码子不能直接识别氨基酸，所以氨基酸必须先与相应的tRNA结合形成氨基酰-tRNA，才能运到核糖体上。tRNA分子是由单链RNA折叠形成的类似于一种三叶草的叶型结构。在这个结构上与蛋白质合成关系最密切的有两个区域：一个是氨基酸臂

8、区，它可以特异性地与氨基酸连接；另一个重要区域是与mRNA密码子互相配对的三个碱基即反密码子。tRNA以其反密码子来辨认mRNA的密码子，通过碱基互补形成氢键连接，将相应的氨基酸转运到核糖体上，进行蛋白质的合成。因此，某一特定的氨基酰-tRNA能否进入核糖体，取决于氨基酰-tRNA的反密码子与mRNA密码子是否互相识别(互相配对)。例如丙氨酸-tRNA的反密码子为CGC，就可以和mRN