细胞生物学06核糖体与核酶

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1、第六章.核糖体与核酶核糖体(ribosome)，是细胞内一种核糖核蛋白颗粒(ribonucleoproteinparticle),其惟一功能是按照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。核糖体最早是AlbertClaude于20世纪30年代后期发现的,其后又证明了其蛋白质合成功能。随着分子生物学的发展，核糖体概念的涵意有了进一步的发展。细胞内除了从事蛋白质合成的核糖体外，还有许多其它功能的核糖核蛋白体颗粒，通常是一些小分子的RNA同蛋白质组成的颗粒，它们参与RNA的加工、RNA的编辑、基因表达的调控等。发现核糖体

2、及核糖体功能鉴定的两个关键技术是什么?(发现核糖体及核糖体功能鉴定的两个关键技术是什么?（答案）答:核糖体最早是AlbertClaude于1930s后期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)，直到1950s中期，GeorgePalade在电子显微镜下观察到这种颗粒的存在。当时GeorgePalade和他的同事研究了多种生物的细胞，发现细胞质中有类似的颗粒存在，尤其在进行蛋白质合成的细胞中特别多。后来PhilipSiekevitz用亚细胞组份分离技术分离了这种颗粒，并发现这些颗粒总是伴随内质网微粒体一起沉积。化学分析

3、揭示，这种微粒富含核苷酸，随之命名为ribosome，主要成分是核糖体RNA(rRNA)，约占60%、蛋白质(r蛋白质)约占40%。核糖体的蛋白质合成功能是通过放射性标记实验发现的。将细胞与放射性标记的氨基酸短暂接触后进行匀浆，然后分级分离，发现在微粒体部分有大量新合成的放射性标记的蛋白质。后将微粒体部分进一步分离，得到核糖体和膜微粒，这一实验结果表明核糖体与蛋白质合成有关。两个关键技术是亚细胞组份分离技术和放射性标记技术。) 6.1核糖体的形态结构核糖体是细胞内数量最多的细胞器，原核细胞和真核细胞都有核糖体，功能也相同，但是结构组成却有很大差别。6.

4、1.1核糖体的类型和化学组成■核糖体的类型●按存在的部位:有三种类型核糖体，细胞质核糖体、线粒体核糖体、叶绿体核糖体。●按存在的生物类型:分为两种类型，即真核生物核糖体和原核生物核糖体。原核细胞的核糖体较小，沉降系数为70S，相对分子质量为2.5x103kDa，由50S和30S两个亚基组成(图6-1)；而真核细胞的核糖体体积较大，沉降系数是80S，相对分子质量为3.9～4.5x103kDa，由60S和40S两个亚基组成。图6-1从两个不同角度观察的E.coli核糖体的三维结构●Mg2+的浓度对于大小亚基的聚合和解离有很大的影响，体外实验表明:70S核糖

5、体在Mg2+的浓度小于1mmol/L的溶液中易解离;当Mg2+浓度大于10mmol/L，两个核糖体通常形成100S的二聚体(图6-2)。图6-2通过区带离心鉴定核糖体的亚基在低浓度的Mg2+时，完整的核糖体将分成大小两个亚基。●在组成上，叶绿体中的核糖体与原核生物核糖体相同，但线粒体中核糖体的大小变化较大(表6-1)。表6-1不同类型核糖体的大小比较来源完整核糖体核糖体亚基核糖体RNAs细胞质80S60S(大亚基)28S，5.8S，5S(真核生物) 40S(小亚基)18S，细胞质70S50S(大亚基)23S，5S(原核生物) 30S(小亚基)16S线粒

6、体55-60S45S(大亚基)16S(哺乳动物) 35S(小亚基)12S线粒体75S53S(大亚基)21S(酵母) 35S(小亚基)14S线粒体78S60S(大亚基)26S，5S(高等植物) 45S(小亚基)18S叶绿体70S50S(大亚基)23S，5S  30S(小亚基)16S ■核糖体的化学组成核糖体的大小两个亚基都是由核糖体RNAs(rRNAs)和核糖体蛋白(ribosomalproteins)组成的，原核生物和真核生物细胞质核糖体的大小亚基在蛋白质和RNA的组成上都有较大的差别(图6-3)图6-3典型的原核细胞和真核细胞质核糖体的化学组成6.1

7、.2核糖体蛋白质与rRNA由于核糖体有着十分重要的生物学功能，所以有关其结构和各种结构域的功能，一直是研究的重点。为了建立一个完整的核糖体分子结构模型，必须了解构成核糖体的每一个蛋白质和rRNA分子在核糖体中的位置。 ■核糖体蛋白通过电泳和层析等技术，已经鉴定了E.coli核糖体小亚基的21种蛋白质和大亚基的34种蛋白质。小亚基的蛋白分别命名为S1～S21，大亚基的核糖体蛋白命名为L1～L33。核糖体中的蛋白质除了一种具有四个拷贝外，其余都是一个拷贝。图6-4是E.coli小亚基21种蛋白质的排列。图6-4E.coli小亚基21种蛋白质的排列 ■核糖体

8、rRNAHarryHoller测定了E.coli16SrRNA序列，一共有1542个核苷酸。通