核糖体

核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒,是一种非膜性颗粒状的细胞器。是蛋白质合成的中心场所，存在于几乎所有类型的活细胞中，是细胞最基本的不可缺少的重要结构，被称为生命活动的基本粒子。

核糖体

• 核糖体(ribosome)是细胞内一种核糖核蛋白颗粒(ribonucleoprotein particle), 是一种非膜性颗粒状的细胞器。是蛋白质合成的中心场所,存在于几乎所有类型的活细胞中,是细胞最基本的不可缺少的重要结构,被称为生命活动的基本粒子。
• 核糖体的形态结构与存在形式 (Morphological structure and existence form of Ribosome)
  • 电镜结构:核糖体由大、小两个亚基组成。
    • 大亚基:略呈圆锥形，中央部位有一条管道(中央管道),是新合成的多肽链释放的通道。
    • 小亚基:长条状,呈略微弯曲的葫芦。
    • 大小亚基结合时在其结合面上形成一条隧道,这是mRNA穿过的通道。
  • 核糖体的存在形式
    • 不合成蛋白质时 合成蛋白质时 完成合成任务 ↓ ↓ ↓ 游离大、小亚基 → 核糖体单体 → 解聚、脱离 ↓ 多聚核糖体 ↙ ↘ 附着核糖体 游离核糖体
    • 多核糖体(polyribosome):蛋白质合成过程中,多个核糖体单体被mRNA串联在一起
    • Mg²⁺浓度对大小亚基的聚合和解离的影响: 70S核糖体在Mg²⁺的浓度小于1mm/L的溶液中易解离， 当Mg²⁺浓度大于10mm/L,两个核糖体通常形成100S的二聚体。
• 核糖体的基本类型与化学成分 (The type and chemical composition of Ribosome)
  • 核糖体的基本类型
    • 根据核糖体来源的生物类群的不同分类
      • 原核生物核糖体
      • 真核生物核糖体
        • 细胞质核糖体
        • 细胞器核糖体
          • 线粒体核糖体(动物)
          • 叶绿体核糖体(植物)
  • 核糖体的化学组成
    • 核糖体的化学成分是:rRNA和核糖体蛋白质(ribosome protein,rP)。
    • rRNA位于核糖体内部,而蛋白质则主要分布在核糖体表面,二者靠非共价键结合。
    • 不同类型的核糖体在大小及化学成分上有差异。
  • 两种基本类型
    • 70S的核糖体(50S+30S),主要存在于原核细胞。 大亚基(50S):23S、5SrRNA+34种蛋白质 小亚基(30S):16SrRNA+21种蛋白质
    • 80S的核糖体(60S+40S),存在于所有真核细胞细胞质。 大亚基(60S):5S、5.8S、28SrRNA+49种蛋白质 小亚基(40S):18SrRNA+33种蛋白质
• 核糖体的功能 (The Function of the Ribosome)
  • 核糖体是蛋白质合成的中心场所,在核糖体上形成蛋白质的一级结构(多肽链)。 蛋白质的合成过程很复杂,涉及核糖体功能部位的协同作用及多种因素的参与。
  • 一、核糖体的功能位点
    • 核糖体上有多个与蛋白质合成相关的活性部位,分别或联合存在于核糖体的大、小亚基上, 包括与mRNA和tRNA结合相关的位点、以及与蛋白质合成反应相关的催化位点。
      • mRNA结合位点:位于小亚基上,在原核生物核糖体小亚基16SrRNA的3′端的一段序列 能与mRNA上的SD序列互补结合,这是小亚基与mRNA结合的结构基础。
      • 氨酰基结合位点,又称A位(A site)或受位(entry site):主要位于大亚基上,是与新掺入的 氨酰–tRNA相结合的部位。
      • 肽酰基结合位点,又称P位(P site)或供位(donor site):主要位于大亚基上,是与延伸中的 肽酰基–tRNA结合的部位。
      • t–RNA结合位点,又称E位(exit site):位于大亚基上,是肽酰–tRNA移交肽链后tRNA的暂时停靠点。
      • 肽酰基转移酶位:位于大亚基上,是与肽酰–tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶(即延伸因子EF-G)的结合位点。与催化氨基酸之间形成肽键和水解GTP为肽酰–tRNA的转移提供能量有关。
  • 二、蛋白质合成的基本过程
    • 多聚核糖体:由mRNA分子和多个核糖体形成的聚合体,是蛋白质合成的功能基团。 多聚核糖体所含核糖体的数量是由mRNA分子的长度决定的。 一般情况下,mRNA分子越长,核糖体的个数就越多。
  • 三、核糖体合成蛋白质的类型
    • 结构性蛋白质(内源性蛋白质):主要由游离于细胞质中的游离核糖体(free ribosome)负责合成。
    • 输出性蛋白质(分泌蛋白质):主要由附着于RER和核膜的附着核糖体(fixed ribosome)负责合成。
    • 也有实验证明: ①附着核糖体也能产生结构蛋白质,游离核糖体也可产生输出蛋白质; ②游离核糖体和附着核糖体可共同合成同一类蛋白质。