细胞生物学-核糖体思维导图

细胞生物学（翟中和）第十章 核糖体思维导图，核糖体的类型与结构、多核糖体与蛋白质的合成等。

核糖体

• 核糖体是一种核糖核蛋白颗粒，是细胞内合成蛋白质的细胞器，其功能是依照mRNA上携带的遗传信息，高效精确的将氨基酸合成为多肽链。 核糖体几乎存在于一切细胞内，仅发现在哺乳动物成熟的红细胞等极个别高度分化的细胞内没有核糖体 核糖体是一种不规则的颗粒状结构，主要成分是RNA与蛋白质 核糖体RNA称为rRNA，蛋白质称为核糖体蛋白。原核生物核糖体中，RNA质量约占核糖体整体的2/3，而蛋白质约占1/3；而在真核生物中，胞质成熟核糖体rRNA与蛋白质质量比约为1:1.核糖体蛋白分子主要分布在核糖体的表面，而rRNA则主要位于内部，二者依靠非共价键结合在一起。 附着核糖体：真核细胞中很多核糖体附着在内质网得膜表面 游离核糖体：不附着在膜上，呈游离状态，分布在细胞质基质中。 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旺盛程度有关。 核糖体本质是核酶。
• 核糖体的类型与结构
  • 1、核糖体的基本类型与化学组成
    • （1）两种基本类型
      • ①原核细胞核糖体
      • ②真核细胞核糖体
    • （2）两种核糖体的比较
  • 2、核糖体的结构
    • （1）rRNA
      • 构成核糖体的核心。决定核糖体形态，催化蛋白肽键形成。
    • （2）蛋白质
      • 定位于核糖体的表面或填充于rRNA间的缝隙，稳定rRNA。
    • （3）核糖体结构的特点
      • ①每个核糖体含有4个RNA分子的结合位点，其中1个结合位点供mRNA结合，3个位点供tRNA分子结合
      • ②在核糖体大小亚基结合面，特别是mRNA和tRNA结合处，无核糖体分布
      • ③催化肽键形成的活性位点由RNA组成
      • ④大多数核糖体蛋白有一个球形结构域和伸展的尾部，球形结构域分布于核糖体表面，多肽链尾部深伸入核糖体内折叠的rRNA分子中。
  • 3、核糖体蛋白质与rRNA的功能
    • （1）核糖体上重要位点
      • ①mRNA结合位点：蛋白质的起始合成首先需要mRNA与小亚基结合
      • ②A位点：与新掺入的氨酰-tRNA结合的位点——氨酰基位点
      • ③P位点：与延伸中的肽酰-tRNA结合的位点——肽酰基位点
      • ④E位点：脱氨酰tRNA离开A位点到完全释放的一个位点
      • ⑤延伸因子结合位点：与肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的·1转移酶（即延伸因子EF-G）的结合位点。
      • ⑥肽酰转移酶催化位点
    • （2）rRNA主要功能
      • ①具有肽酰转移酶活性
      • ②为tRNA提供结合位点（A位点、P位点、E位点）
      • ③为多种蛋白质因子提供结合位点
      • ④在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结合及在肽链的延伸中与mRNA结合
    • （3）r蛋白的功能的推测
      • ①对rRNA折叠有功能的三维结构是十分重要的
      • ②在蛋白质合成中，某些r蛋白可能对核糖体地构象起微调作用
• 多核糖体与蛋白质的合成
  • 1、多核糖体
    • （1）定义
      • 多核糖体是指细胞内由多个甚至几十个核糖体串联在一条mRNA分子上高效地进行肽链合成时所形成的核糖体与mRNA的聚合物。
    • （2）优点
      • 以多核糖体的形式进行多肽合成，对mRNA的利用及对其数量的调控更为经济和有效
  • 2、蛋白质的合成（以原核为例）
    • （1）肽链合成的起始
      • ①30S小亚基与mRNA的结合
      • ②第一个氨酰-tRNA进入核糖体
      • ③完整起始复合物的装配
    • （2）肽链的延伸
      • ①氨酰-tRNA进入核糖体A位点的选择
      • ②肽键的形成
      • ③转位
      • ④脱氨酰-tRNA的释放
    • （3）肽链的终止
      • ①终止过程
        • 当A位点mRNA是终止密码子（UAA、UGA、UAG）时，由于没有与之匹配的反密码子，氨酰-tRNA不能结合到核糖体上，于是蛋白质合成终止。
      • ②释放因子
        • 释放因子（RF）识别终止密码子催化蛋白质合成的终止，RF1可识别UAA或UAG，RF2可识别UAA或UGA。
  • 3、核糖体与RNA世界
    • （1）核糖体的本质是核酶
      • ①核酶是指一类具有催化活性的RNA分子
      • ②肽键形成的催化反应是由rRNA执行，肽酰转移酶即23SrRNA
    • （2）RNA世界与生命起源
      • ①RNA具有遗传信息载体功能以及催化能力，而DNA只具有遗传信息载体功能，蛋白质只具有催化能力，因此推断出最早出现的生物大分子可能是RNA
      • ②遗传信息的储存让位于DNA，是因为双链DNA比单链DNA稳定，且DNA链中胸腺嘧啶代替了RNA链中的尿嘧啶，使之易于修复，DNA作为遗传物质载体可储存大量的信息并能更稳定的遗传，对进化更为有利。