第十一章核糖體核糖體是細胞最基本不可缺乏結構其唯一功效是按照mRNA指令由氨基酸合成多肽鏈核糖體醫學宣教專家講座第1頁

第一節

核糖體類型與結構附著核糖體/游離核糖體70S核糖體/80S核糖體大亞基/小亞基核糖體醫學宣教專家講座第2頁1.1核糖體基本類型與成份基本成份r蛋白質：40%，核糖體表面rRNA：60%，核糖體內部核糖體大小亞單位在細胞內經常游離于細胞質基質中，只有當小亞單位與mRNA結合后，大小亞單位才與小亞單位結合形成完整核糖體。由大亞基和小亞基按照1：1百分比結合而成。核糖體醫學宣教專家講座第3頁核糖體醫學宣教專家講座第4頁1.1.170S核糖體分布原核細胞核糖體為70S核糖體線粒體和葉綠體中核糖體也近似于70S。50S大亞基23SrRNA、5SrRNA31種蛋白質；30S小亞基16SrRNA21種蛋白質；

核糖體醫學宣教專家講座第5頁核糖體醫學宣教專家講座第6頁1.1.280S核糖體分布：真核細胞核糖體為80S核糖體。60S大亞基28SrRNA、5SrRNA、5.8SrRNA49種蛋白質；40S小亞基18SrRNA33種蛋白質；體外試驗當Mg2＋濃度降低時，80S核糖體解離為大、小亞基；當Mg2＋濃度增高時，則經常形成120S二聚體。

核糖體醫學宣教專家講座第7頁原核生物與真核生物核糖體成份比較

核糖體醫學宣教專家講座第8頁1.1.3游離核糖體和附著核糖體在真核細胞中很多核糖體附著在內質網膜表面，稱為附著核糖體糙面內質網；核外膜表面；原核細胞質膜內側。一些核糖體不附著在膜上，呈游離狀態，分布在細胞質基質內，稱游離核糖體。附著核糖體與游離核糖體所合成蛋白質種類不一樣，但核糖體結構與化學組成是完全相同。

核糖體醫學宣教專家講座第9頁1.2核糖體結構

是同一生物中不一樣種類r蛋白一級結構均不相同，在免疫學上幾乎沒有同源性。不一樣生物同一個類r蛋白之間含有很高同源性，并在進化上非常保守。核糖體重裝配不需要其它大分子參加，是一個自我裝配過程。裝配過程表現出先后次序性。核糖體醫學宣教專家講座第10頁1.2.1核糖體結構與功效分析離子交換樹脂可分離純化各種r蛋白；純化r蛋白與純化rRNA進行核糖體重組裝，顯示核糖體中r蛋白與rRNA結構關系雙向電泳技術可顯示出E.coli核糖體在裝配各階段中，與rRNA結合蛋白質類型雙功效交聯劑和雙向電泳分離可用于研究r蛋白在結構上相互關系

電鏡負染色與免疫標識技術結合，研究r蛋白在核糖體亞單位上定位。核糖體醫學宣教專家講座第11頁對rRNA，尤其是對16SrRNA結構研究16SrRNA二級結構含有更高保守性：臂環結構(stem-loopstructure)rRNA臂環結構三級結構模型

70S核糖體小亞單位中rRNA與全部r蛋白關系空間模型16SrRNA一級結構是非常保守核糖體醫學宣教專家講座第12頁1.2.2蛋白質合成過程中很多重

要步驟與50S核糖體大亞單位相關依賴延伸因子Tu（EF－Tu）氨酰tRNA結合；延伸因子G（EF－G）介導轉位作用；依賴于起始因子2fMet－tRNA結合；依賴于釋放因子蛋白合成終止作用；應急因子與核糖體結合產生ppGpp（p）阻斷蛋白合成等。上述過程中多數因子為G蛋白，含有GTPase活性，故將核糖體上與之相關位點稱為GTPase相關位點。核糖體醫學宣教專家講座第13頁1.3核糖體蛋白質與rRNA功效核糖體上含有一系列與蛋白質合成相關結合位點與催化位點與mRNA結合位點；氨酰基位點（A位）——與新摻入氨酰tRNA結合位點肽酰基位點（P位）——與延伸中肽酰tRNA結合位點E位點——肽酰轉移后與即將釋放tRNA結合位點與肽酰tRNA從A位點轉移到P位點相關轉移酶（即延伸因子EF－G）結合位點；肽酰轉移酶催化位點。與tRNA結合P位點、A位點或E位點各自都包括一套rRNA上不一樣區域。核糖體醫學宣教專家講座第14頁核糖體醫學宣教專家講座第15頁E.coli核糖體小亞單位中rRNA與r蛋白相互關系示意圖線條表示相互作用及作用力強（粗線）與弱（細線）（引自Albertsetal，1989）核糖體醫學宣教專家講座第16頁在核糖體中rRNA是起主要作用結組成份含有肽酰轉移酶活性；為tRNA提供結合位點（A位點、P位點、E位點）；為各種蛋白質合成因子提供結合位點；在蛋白質合成起始時參加同mRNA選擇性地結合以及在肽鏈延伸中與mRNA結合。核糖體大小亞單位結合、校正閱讀、無意義鏈或框架漂移校正、以及抗生素作用等。核糖體醫學宣教專家講座第17頁

E.coli（a）核糖體小亞單位中部分r蛋白與rRNA結合位點（b）核糖體小亞單位中部分r蛋白在小亞單位上部位（引自Albertetal.，1989，圖a;Lewin,1997,圖b）核糖體醫學宣教專家講座第18頁

核糖體小亞單位rRNA二級結構(a)E.coli16SrRNA；（紅色為高度保守區）(b)酵母菌18SrRNA，它們都含有類似40個臂環結構(圖中1～40)，其長度和位置往往非常保守；P、E分別代表僅在原核或真核細胞中存在rRNA二級結構。(Darnelletal.，1990)核糖體醫學宣教專家講座第19頁L11-rRNA復合物三維結構(引自Porseet.al.,1999)核糖體醫學宣教專家講座第20頁r蛋白在翻譯過程中也起著主要作用；對rRNA折疊成有功效三維結構是十分主要；在蛋白質合成中，核糖體空間構象發生一系列改變，一些r蛋白可能對核糖體構象起“微調”作用；在核糖體結合位點上甚至可能在催化作用中，r蛋白與rRNA共同行使功效。核糖體醫學宣教專家講座第21頁

第二節

多聚核糖體與蛋白質合成核糖體醫學宣教專家講座第22頁2.1多聚核糖體由mRNA分子將許多核糖體串聯而成結構每種多聚核糖體數目取決于mRNA長度核糖體醫學宣教專家講座第23頁不論是附著核糖體還是游離核糖體，都經常以多聚核糖體形式存在多聚核糖體意義大大提升多肽合成速度，尤其是對于相對分子質量較大多肽。以多聚核糖體形式進行多肽合成，對mRNA利用及對其數量調控更為經濟和有效。核糖體醫學宣教專家講座第24頁2.2蛋白質合成

起始階段延伸階段釋放階段核糖體醫學宣教專家講座第25頁2.2.1起始階段70S起始復合物小亞基對mRNA識別16SrRNA與mRNA上起始密碼AUG上游6個核苷酸結合序列配對并結合；30S起始復合物甲酰甲硫氨酸tRNA反密碼子識別mRNA上AUG并配對結合；70S起始復合物

50S大亞單位與30S起始復合物中小亞單位結合，GTP水解、IF1、IF2、IF3釋放，甲酰甲硫氨酸tRNA占據P位，確定閱讀框架。核糖體醫學宣教專家講座第26頁進位：氨酰tRNA與延伸因子EF－Tu和GTP形成復合物；氨酰tRNA進入A位點；肽鍵生成：肽酰轉移酶催化；移位：延伸因子EF－G（移位酶），結合在EF－G上GTP水解。肽酰tRNA從A位轉移到P位，mRNA移動3個核苷酸距離。原P位點無負載tRNA移到E位點后脫落，A位點空出。

2.2.2延伸階段核糖體醫學宣教專家講座第27頁2.2.3蛋白質合成終止釋放如A位是UAA、UAG、UGA，氨基酰tRNA通常不能結合到核糖體上A位點終止密碼與釋放因子結合釋放因子RF－1可識別UAA或UAG釋放因子RF－2可識別UAA或UGA釋放因子活化肽鏈轉移酶，水解P位點多肽與tRNA之間連鍵，多肽脫離核糖體核糖體隨即解離為大小亞單位。

核糖體醫學宣教專家講座第28頁2.3RNA在生命起源中地位在蛋白質合成過程中，rRNA表現出肽酰轉移酶活性；生命是自我復制體系，原始生命體中大分子，應兼具遺傳信息載體功效和酶催化功效；在DNA、RNA和蛋白質三種大分子中，只有RNA分子既含有遺傳信