第十二章 核糖体

一 、成分与类型 核糖核蛋白体,简称核糖体(ribosome) 1.基本类型 附着核糖体 游离核糖体 70S的核糖体 80S的核糖体 2.主要成分 r蛋白质：40%，核糖体表面 rRNA:60%,，核糖体内部

3.核糖体的组成

二 、核糖体蛋白质的结合位点和催化位点 与mRNA的结合位点。 与新掺入的氨酰-tRNA的结合位点—氨酰基位点，又称A位点。 与延伸中的肽酰-tRNA的结合位点—肽酰基位点，又称P位点。 与肽酰tRNA从A位点转移到P肽酰转移后与即将释放的tRNA的结合位点——E位点。 位点有关的转移酶(即延伸因子EF-G)的结合位点。 肽酰转移酶的催化位点。 与蛋白质合成有关的其它起始因子、延伸因子和 终止因子的结合位点。

三、 核糖体与蛋白质的合成 多聚核糖体(polyribosome或polysome) 蛋白质的合成 RNA在生命起源中的地位及其演化过程

(一)、多聚核糖体(polyribosome或polysome) 1.概念:多个核糖体结合在一条mRNA上，称多聚核 糖体。 大亚基 核糖体 mRNA 生长中的肽链 小亚基 合成的肽链

2、多聚核糖体的生物学意义 细胞内各种多肽的合成,不论其分子量的大小或是 mRNA的长短如何,单位时间内所合成的。多肽分子数目都大体相等。 以多聚核糖体的形式进行多肽合成,对mRNA的利用及对其浓度的调控更为经济和有效。

(二)、蛋白质的合成 1.蛋白质合成起始物的形成和氨基酸活化。 fMet—tRNA（原核生物），Met—tRNA （真核生物） 形成前氨基酸需经过活化。 原核生物种30S小亚基首先与mRNA模板相结合，再与fMet—tRNA相结合，最后与50S大亚基结合起始物生成除需要GTP提供能量外，还需Mg2+、NH4+及三个起始因子(IF1、IF2、IF3)。形成完整的70S核糖体mRNA复合物。真核生物需要更多的起始因子。 在蛋白质合成过程中，是由氨酰—tRNA将氨基酸携带到核糖体。

2.肽链的起始 70S核糖体复合物形成后，fMet—tRNA 分子占据在核糖体的P位点上，并利用反密码子与mRNA上的起始密码开始配对，肽链开始延伸。

3.肽链的延伸 fMet—tRNA的复合物的fMet分子占据着P位点,核糖体接受的第二个氨基酰-tRNA占据着A位点（此过程需要EF-Tu延伸因子和GTP参与），只有与A位点密码子相匹配才允许进入。 在肽基转移酶的作用下P位点的氨基酸上的氨基与A位点上的氨基酰-tRNA形成肽键。 第一个肽键形成之后，核糖体沿着5’-3’方向移动一个密码子的单位，结果使A位点上的二肽-tRNA复合物转移到了P位点上，留在P位点上的tRNA转移到E位点上，整个过程需要EF-G转移酶（移位酶）和GTP的水解。

如果终止密码子进入A位点，新的氨基酰不能结合到核糖体上，多肽链最终会从核糖体上释放下来，核糖体解体。这一过程需要RF（释放因子）的存在。 tRNA的释放，位于E位点上的tRNA将从核糖体上脱落离开，P位点上占有二肽-tRNA，而A位点处于空载状态，新进入的氨基酰-tRNA与mRNA上的密码子识别后开始下一个肽键延伸的循环。 4.肽链的终止 如果终止密码子进入A位点，新的氨基酰不能结合到核糖体上，多肽链最终会从核糖体上释放下来，核糖体解体。这一过程需要RF（释放因子）的存在。

(三)、RNA在生命起源中的地位及其演化过程 DNA代替了RNA的遗传信息功能 蛋白质取代了绝大部分RNA酶的功能

1.RNA的功能 三种生物大分子，只有RNA既具有信息载体功能又具有酶的催化功能。因此，推测RNA可能是生命起源中最早的生物大分子。 核酶（ribozyme） ：具有催化作用的RNA。 由RNA催化产生了蛋白质 。 DNA RNA Thomas R. Cech Sidney Altman ribozyme RNase P 1989年诺贝尔化学奖

RNA具有调控功能： Xist基因 巴士小体

RNA interference (RNAi )的发现与证实 重要的意外发现（Su Guo 1995 康乃尔大学） 用 反义RNA技术 抑制 par-1 基因的表达 mRNA (ck) anti-mRNA 秀丽新小杆线虫 injection 该研究小组一直没能给这个意外以合理解释。 秀丽新小杆线虫胚胎对称性基因 Par-1基因表达未被增强反而发生了特异性阻断? ! Par-1基因表达特异性阻断

Named RNA interference (RNA 干涉) Andrew Fire (1998.2 华盛顿卡耐基研究院) 纯化的 S.S mRNA of par-1 c.elegans 极微弱抑制 纯化的 D.S mRNA of par-1 c.elegans 特高效抑制 injection C.elegans Interruption expression of par-1 证明；Dr. Su Guo mRNA of Par-1 mRNA 制备中污染微量D.S RNA 特异性地降解mRNA of par-1 Named RNA interference (RNA 干涉)

RNA干涉(RNA interference，RNAi)： 是指内源性或外源性双链RNA(dsRNA)介导的细胞内mRNA发生特异性降解，从而导致靶基因的表达沉默，产生相应功能表型缺失的现象。

2.DNA代替了RNA的遗传信息功能 DNA双链比RNA单链稳定； DNA链中胸腺嘧啶代替了RNA链中的尿嘧啶，使之易于修复。

3.蛋白质取代了绝大部分RNA酶的功能 蛋白质化学结构的多样性与构象的多变性； 与RNA相比，蛋白质能更为有效地催化多种生化反应，并提供更为复杂的细胞结构成分，逐渐演化成今天的细胞。