第七章_内质网与核糖体
(细胞生物学基础)第七章核糖体
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核糖体的结构
核糖体由大、小两个亚基组成，每个亚基都由RNA 和蛋白质构成。
大亚基含有28S、5S和5.8S三种RNA，而小亚基含有 18S RNA。
这些RNA与约60种不同蛋白质结合，形成稳定的复 合物。
核糖体的功能
核糖体是合成蛋白质的场所， 通过mRNA的翻译合成蛋白质 。
它具有起始、延长和终止三个 功能部位，分别对应于mRNA 上的起始密码子、终止密码子 以及多肽链的释放因子。
信号转导调控
核糖体可以感知细胞内的营养 和能量状态，通过信号转导途 径将信息传递给其他细胞器或 细胞核，进而调控细胞代谢和 生长。
核糖体与疾病的关系
核糖体与癌症
研究表明，核糖体的合成和功能异常可以影响肿瘤细胞的 增殖和分化，与癌症的发生和发展密切相关。
核糖体与神经退行性疾病
一些神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病等与核糖 体功能异常有关，这些疾病的发生和发展过程中会出现核 糖体蛋白的聚集和神经元死亡。
核糖体与感染性疾病
病毒和细菌等微生物感染细胞后，会利用细胞内的核糖体 合成自身的蛋白质，因此核糖体也是抗感染免疫的重要靶 点。
05
核糖体的研究方法
核糖体的分离和纯化
分离
利用核糖体与其他细胞成分的密 度差异，通过离心技术将其从细 胞中分离出来。
纯化
通过一系列层析和电泳技术进一 步去除杂质，获得较为纯净的核 糖体样品。
核糖体的电镜观察
负染色
将核糖体样品置于负染色液中，使其 附着在载网上，然后进行电镜观察。
冷冻电镜
采用冷冻固定技术，将核糖体样品快 速冷冻并置于电镜下观察，以获得高 分辨率的图像。
核糖体的生物信息学分析
细胞生物学(第三版)复习课后题答案总结
第一章大题（细胞基本知识）1、试论述当前细胞生物学研究最集中的领域。
答：当前细胞生物学研究主要集中在以下四个领域：⑴细胞信号转导；⑵细胞增殖调控；⑶细胞衰老、凋亡及其调控；⑷基因组与后基因组学研究。
人类亟待通过以上四个方面的研究，阐明当今主要威胁人类的四大疾病：癌症、心血管疾病、艾滋病和肝炎等传染病的发病机制，并采取有效措施达到治疗的目的。
2、细胞生物学的概念和研究内容答：概念：细胞生物学是以细胞为研究对象, 从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次，以动态的观点, 研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。
细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一，主要是从细胞的不同结构层次来研究细胞的生命活动的基本规律。
从生命结构层次看，细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间，同它们相互衔接，互相渗透。
研究内容：细胞生物学的主要研究内容主要包括两个大方面：细胞结构与功能、细胞重要生命活动。
涵盖九个方面的内容：⑴细胞核、染色体以及基因表达的研究；⑵生物膜与细胞器的研究；⑶细胞骨架体系的研究；⑷细胞增殖及其调控；⑸细胞分化及其调控；⑹细胞的衰老与凋亡；⑺细胞的起源与进化；⑻细胞工程；⑼细胞信号转导。
3、细胞的基本共性答：所有的细胞都有相似的化学组成；脂-蛋白体系的生物膜；DNA-RNA的遗传装置；蛋白质合成的机器—核糖体；一分为二的分裂方式。
4、细胞生存所需的最基本的细胞结构和功能。
答：细胞的生存必须具备细胞膜、核糖体、一套完整的遗传信息物质和结构。
功能：①细胞膜为细胞生命活动提供了相对稳定的环境；为DNA、RNA、蛋白质的复制、转录翻译提供了结合位点，使代谢反映高效而有序的进行；又为代谢底物的输入与代谢产物的排除提供了选择性物质运输的通道，其中伴随能量的传递。
②细胞核是遗传信息储存和表达的重要场所和指挥部，细胞的分裂、生长、分化、增值等一切生命活动均受细胞核遗传信息的指导调控。
细胞生物学第七章第一节
（三）内质网的功能
（1）蛋白质的合成
1核糖体与内质网的结合 2肽链的跨膜转运
糙面内质网合成的蛋白质
分泌蛋白 膜蛋白 可溶性驻 留蛋白
（2）脂质的合成与转运
1.合成磷脂、胆固醇2、磷脂转移到内质网腔 中 3、内质网腔中的磷脂的 运出：
（1）出芽 （2）磷脂转换蛋白（PEP）
N-linked: 天冬酰胺Asn——N-乙酰葡糖胺—— (ER) O-linked: 丝氨酸Ser、苏氨酸Thr——N-半乳糖胺—— (in Golgi)
（4）新生多肽的折叠与装配
1、蛋白二硫键异构酶 2、结合蛋白（binding protein, Bip ） 四肽信号（KDEL或HDEL）
（5）其他功能
（3）蛋白质的修饰与加工
糖基化 羟基化 酰基化 二硫键的形成
rER的糖基化
磷酸 多萜 醇
The precursor of 14 residues is the same in plants, animals, and single-celled eukaryotes
糖基转移酶
细胞质
线粒体叶绿体 微体和细胞核 细胞质基质
第一节
细胞质基质
一、细胞质基质的涵义
1、概念：又称胞质溶胶 2、组成：数千种酶类、细胞质骨架、核酸等（蛋白质）
高度有序
3、细胞质基质
弱键连接 分布不均一 细胞骨架 细胞特定的环境
二、细胞质基质的功能
（一）中间代谢反应的进行 （二）细胞骨架 （三）蛋白质的修饰 （四）控制蛋白质的寿命 （五）降解变性和错误折叠的蛋白质或重新折叠 （六）维持细胞内环境的稳定性
蛋白质的修饰
核糖体和蛋白质合成
❖在电镜下，核糖体具有一定的三维形态，且每一核糖体均由 大、小两个亚单位构成。
❖大亚单位略呈半圆形，直径约为23纳米，在一侧伸出三个突 起，中央为一凹陷；
❖小亚单位呈长条形，在约 1／3长度处有一细的缢痕，将小亚 单位分为大小两个区域。
❖当大小亚单位结合在一起成核糖体时，其凹陷部位彼此对应， 从而形成一个隧道，为蛋白质翻译时mRNA的穿行通路。
13
肽链的延伸
❖ 生成起始复合物，第一个氨基酸（fMet/Met-tRNA）与核糖 体结合以后，肽链开始伸长。按照mRNA模板密码子的排列， 氨基酸通过新生肽键的方式被有序地结合上去。肽链延伸由 许多循环组成，每加一个氨基酸就是一个循环，每个循环包 括AA-tRNA与核糖体结合、肽键的生成和移位。
6
核糖体上具有一系列与蛋白质 合成有关的结合位点与催化位点
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 肽酰转移后与即将释放的tRNA的结合位点——E位点(exit site) 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 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
7
在核糖体中rRNA是起主要作用的结构成分
具有肽酰转移酶的活性； 为tRNA提供结合位点(A位点、P位点和E位点)；
在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结合
以及在肽链的延伸中与mRNA结合； 核糖体大小亚单位的结合、校正阅读(proofreading)、
第七章 核糖体和蛋白质合成
核糖体(ribosome)是合成蛋白质的细胞器，其唯一的功能 是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多肽链。
高中生物核糖体、内质网、高尔基体、线粒体及其协调配合学案
核糖体、内质网、高尔基体、线粒体及其协调配合一、核糖体、内质网、高尔基体、线粒体1．细胞质(1)含义：由________包被的细胞内的大部分物质。
(2)组成⎩⎪⎨⎪⎧细胞溶胶：透明、黏稠，可流动细胞器⎩⎨⎧有膜包被： 、线粒体、叶绿体、、液泡等无膜包被：、(3)细胞溶胶细胞质中的__________部分，细胞中的______________有25%～50%存在于其中，特别是含有多种__________，是多种________的场所。
2．内质网和核糖体(1)内质网⎩⎪⎨⎪⎧类型： 内质网和 内质网结构：由 和细管组成，向内与 相连，向外与功能：可运送蛋白质到高尔基体及细胞的 其他部分；有些光面内质网还有合成 和氧化 的酶(2)核糖体⎩⎨⎧组成： 和蛋白质形态： 状分布：游离在细胞溶胶中，或连接在 上功能：合成 的场所3. 高尔基体⎩⎨⎧组成：由单位膜构成的和功能：真核细胞中的物质系统，可分拣4．线粒体⎩⎪⎨⎪⎧形态：颗粒状或短杆状结构：由内、外两层膜构成，内膜向内折叠而形 成 ，含少量 和核糖体功能：是 和 的中心，能合成部 分自身需要的下图是几种细胞器的结构示意图，请据图分析：1．细胞内膜面积最大的细胞器是哪种？它又是和其他膜联系最广的膜，为什么？2．植物细胞中的甲能合成纤维素等多糖，推测其可能与细胞中哪种结构的形成有关？3．丙是细胞的能量代谢中心，被称为“动力工厂”，它的哪些结构特点与之相适应？4．有研究表明，马拉松运动员腿部肌肉细胞中丙的数量比一般人多出一倍以上，为什么？5．没有膜包被的是哪一种细胞器？它的功能是什么？知识整合内质网是细胞内面积最大，联系最广的细胞器；高尔基体与植物细胞的细胞壁的形成有关；线粒体有广阔的膜面积，能进行能量转换，为细胞的代谢提供能量；核糖体无膜结构，是蛋白质合成的场所。
1．下表是关于各种细胞器的结构和功能的比较，其中正确的是( )2. 下列关于真核细胞结构的叙述，错误的是( )A．细胞器在细胞质中的分布与细胞的功能相适应B．线粒体是细胞内物质氧化和能量代谢的主要场所C．核糖体具有特定空间结构D．高尔基体是细胞内蛋白质合成、加工和运输的场所知识拓展有关内质网、核糖体、高尔基体的3点归纳(1)内质网有两种：粗面内质网主要参与分泌蛋白的合成与加工；光面内质网主要与某些糖类和磷脂的合成有关。
第七章 核糖体
第二节 多聚核糖体与蛋白质合成
一、多聚核糖体 (一)概念 ► 核糖体在细胞内并不是单个独立地执行功能， 而是由多个甚至几十个核糖体串连在一条 mRNA分子上高效地进行肽链的合成，这种 具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA 的聚合体称为多聚核糖体。
第二节 多聚核糖体与蛋白质合成
一、多聚核糖体 (二)多聚核糖体的生物学意义 ► ①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。 ► ②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。
第一节 核糖体的类型与结构
一、核糖体的基本类型与化学组成
第一节 核糖体的类型与结构
一、核糖体的基本类型与化学组成 ► 真核细胞含有较多的核糖体。 ► 真核细胞核糖体体积较大，沉降系数为80S， 相对分子质量为3.9-4.5x103 kDa，大亚基为 60S，小亚基为40S。 ► 在大亚基中，有大约49种蛋白质，另外有三 种rRNA；小亚基含有大约33种蛋白质，一种 18S的rRNA。
三、核糖体蛋白质与rRNA的功能 (三)rRNA的功能 ► ①具有肽酰转移酶的活性； ► ②为tRNA提供结合位点； ► ③为多种蛋白质合成因子提供结合位点； ► ④在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性 地结合以及在肽链的延伸中与mRNA结合； ► ⑤核糖体亚单位的结合、校正阅读、无意义 链或框架漂移的校正、以及抗菌素的作用。
第二节 多聚核糖体与蛋白质合成
三、RNA在生命起源中的地位
2、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； ► 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。
细胞生物学-3内质网和核糖体
(三)核糖体在肽键形成中的催化活性
多肽合成起始： tRNAMet结合到P部位，A部位空着 接纳的种类要依A部位上mRNA所暴露的密码子决定 A部位一旦被占据，在肽基转移酶的催化下，P部位上 tRNA所携带的甲酰甲硫氨酸(或肽链)与A部位上氨基酸 之间形成肽键 肽基转移酶：大肠杆菌研究结果表明是23S rRNA 实验：为了去除蛋白质对实验结果的干扰，人工合成了 大肠杆菌的23S rRNA，在无核糖体蛋白存在的情况下， 23S rRNA 仍具有催化氨基酸之间形成肽键的能力
两亚单位常游离于细胞质溶质中 当小亚单位与mRNA结合后，大亚单位才与小亚单位结 合成完整的核糖体 肽链翻译结束后，大小亚单位解离，重新游离细胞质
两亚单位的结合与分离受Mg2+影响 [Mg2+]>lmmol／L时，两亚单位结合成单核糖体； [Mg2+]<lmmol／L时，核糖体的两亚单位分离； [Mg+]>10mmol／L时，两个核糖体则结合成二聚体 细胞进行蛋白质合成时： 常多个核糖体同时结合在一条mRNA链上， 卷曲成蜗牛壳状的结构，称为多核糖体， 为细胞正在合成蛋白质的标志。
二、核糖体的化学组成
核糖体蛋白：
适当条件下，CsCL离心，可将核糖体各成分分离出来
蛋白质成分按照一定的顺序一组一组地被分离出来 大部分蛋白质均含有丰富的碱性氨基酸 组成核糖体的蛋白质， 在大小亚单位中均有一定的空间分布 利用专一性抗体， 在电镜下可对各种蛋白质做定位测定
三、核糖体的功能
合成蛋白质的场所 由核糖体、mRNA和tRNA三者密切配合共同完成 肽链合成的起始、延伸和终止三个阶段的反应 (一)核糖体与tRNA相互识别的分子机制 Paul Schimmel等(1998)提出一个模型，该模型认为： 1.带有反密码子的呈”L”型的tRNA具有两个不同的臂： 一个臂：其3’端的通用CCA单链序列为氨基酸的结合位 点 氨基酸通过酯化作用可连接到末端的A上；
细胞生物第七章
1）. 脂类的合成
sER的功能
雌性激素）
合成 胆固醇 转化 类固醇激素 (肾上腺激素，雄、 脂肪的合成：在肝，小肠细胞中合成 2）.糖原的合成与分解 如：肝中小鼠尽食后，糖原 减少，sER增多。 3）.其他功能 肝中有解毒酶系；如细胞色素P450通过 羟基化而使脂溶性废物或代谢产物失活并溶解于水， 使一些农药或其它药物失活，排出细胞后送入尿液。 肌质网的作用； 盐酸的分泌和渗透压调节
滨州医学院 细胞生物学教研室
• 内质网上进行N-连接的糖基化。糖的供体为核苷糖，如 CMP-唾液酸、GDP-甘露糖、UDP-N-乙酰葡糖胺。 • 糖分子首先被糖基转移酶转移到膜上的磷酸长醇 （dolichol phosphate）分子上，装配成寡糖链。 • 再被寡糖转移酶转到新合成肽链特定序列（Asn-X-Ser或 Asn-X-Thr）的天冬酰胺残基上。
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三、高尔基复合体的功能 高尔基复合体的功能
• 蛋白质的加工、分选发送；内膜交通。 • （一）分泌蛋白的加工与修饰 • １.糖蛋白的合成和修饰 O-连接寡糖链：酪氨酸、丝氨酸、苏氨酸 残基侧链的OH基 团与寡糖共价结合，糖基化，形成O-连接的寡糖糖蛋白。 加工修饰N-连接寡糖糖蛋白 N-连接与 连接的寡糖比较 连接与O-连接的寡糖比较 连接与 ２.蛋白质的加工改造 酶原 酶 胰岛素原（ABC段） 胰岛素（AB链） 无活性 切除C段 有活性
• • • •
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三、内质网的类型和功能
1.粗面内质网（rER）：附有核糖体。 • 核糖体有信号肽者，附着到内质网，合成分泌蛋白。 如抗体，酶等。 • 核糖体无信号肽者，游离在胞质中，合成结构蛋白。 • 多者，分泌蛋白旺盛的细胞；如：胰腺细胞，浆细胞。 • 少者，未分化、低分化的细胞。胚胎、干、肿瘤细胞。 rER功能：蛋白质的合成、修饰加工、分选 和转运。
内质网与核糖体的结构与功能
3.2.2内质网与核糖体真核细胞中的内膜系统(endomembrane system )与许多细胞器( organelle)相关联，它们或是直接连在起，或是通过形成小的囊泡(vesicle)而相关。
即内膜的一个片段形成小“囊泡”，小囊泡再形成某种细胞器。
虽然许多种细胞器是内膜系统的一部分,但这些膜却在结构上和功能上各有不同。
而且膜的厚度分子组成和代谢功能也不是固定不变的，在膜存在的时间内这些都可能发生变化。
内膜系统包括核被膜、内质网、高尔基体、溶酶体、液泡、质膜等(图3.8)。
质膜虽然不应该算是细胞的内膜,但它与内质网和其他内膜却有着密切的联系。
下面先讨论内质网和核糖体。
内质网(endoplasmic reticulum,ER)是由膜组成的网,在许多真核细胞中，内质网占全部膜的一半以上。
内质网由膜形成的小管与少囊状的潴泡(cisterma)组成,内质网膜把这些潴泡与细胞溶胶分隔开。
由于核被膜与内质网膜相连,所以两层核被膜之间的空隙与内质网潴泡之间的空隙是相连通的。
内质网有两个区域,它们互相连通，但结构上和功能上却不同。
一个是处面内质网Xsmooth ER,sER)，个是糙面内质网X rough ER,rER)。
粒面内质网的细胞质的一面上有核糖体,故电镜照片显得粗糙，光面内质网上无核糖体。
核糖体(ribosome)(图3.9)是由rRNA(核糖体RNA)和蛋白质组成的颗粒，是进行蛋白质合成的细胞器。
每个核糖体均由大、小2个亚基组成。
蛋白质合成速率高的细胞中，核糖体特别多。
份如，人的胰腺细胞中就有几百万个核糖体。
蛋白质合成活跃的细胞中核仁也特别大(核仁和核糖体都是没有膜包被的细胞器)核糖体在细胞中有两种存在形式，一种是悬浮于细胞溶胶中，另一种是连在内质网膜或核被膜上。
游离核糖体合成的蛋白质就在细胞溶胶中起作用,例如催化糖酵解的蛋白质(见第4章)就是如此。
结合的核糖体所合成的蛋白质一般要运到指定的地点起作用,例如在某种细胞器(如溶酶体,见下文)中起作用，或是用于向细胞外输出即分泌到细胞外。
医学细胞生物学最完整的课件第七章核糖体
二 C
丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸
丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸
碱 A
酪氨酸 酪氨酸 终止密码 终止密码 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸
天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸
基 第三碱基（3，） G
半胱氨酸
U
半胱氨酸
C
终止密码
A
色氨酸
G
精氨酸
U
பைடு நூலகம்精氨酸
C
精氨酸
A
精氨酸
G
丝氨酸
U
丝氨酸
C
精氨酸
A
精氨酸
G
甘氨酸
U
甘氨酸
C
甘氨酸
A
甘氨酸
G
遗传密码的特征
方向性：5， 3， 5，-UUG- 3，亮氨酸 5，-GUU- 3，缬氨酸
简并性：同义密码
特 简并性和兼职
征 通用性
兼职
不重叠 无标点
D基因的阅读方式 缬 酪 甘 苏 亮
IF2
基
3,
IF3 -mRNA-30S 三元复合 物
大 亚 基
fMet 小 亚 基
fMet
GTP IF32
U A C大
亚
A 基 UAC
5,
小 亚
AUG
I位F23
基
GTPGD3,P+Pi
IF3
IF3 -mRNA-30S三元复合物
IF2 -30S-mRNA-fMet3t0RSN-mARf NA-50S-fMet-tRNAf
位位
EF-G 易位酶G因子
GTP GDP+Pi
核糖体、内质网、高尔基体和分泌蛋白的关系
核糖体、内质网、高尔基体和分泌蛋白的关系核糖体（ribosome ）：是蛋白质合成的细胞器。
按在细胞中的分布可分为游离核糖体和附着核糖体。
游离核糖体位于细胞质基质中，主要合成胞内蛋白，参与细胞内生命活动；附着核糖体主要附着在粗面内质网上，负责合成分泌蛋白，分泌到细胞外。
内质网（endoplasmic reticulum缩写ER）：真核细胞细胞质内广泛分布的由膜构成的扁囊、小管或小泡连接形成的连续的三维网状膜系统。
它是真核细胞含量最多的生物膜。
分为粗面内质网（RER）和滑面内质网（SER）两种。
粗面内质网由扁囊和附着在其外表面的核糖体构成，表面粗糙。
它的主要功能是将核糖体合成的分泌蛋白加工修饰并产生囊泡，利用囊泡将分泌蛋白运输到高尔基体。
滑面内质网表面光滑无核糖体附着，主要参与脂肪和类固醇（如性激素）的合成与运输。
高尔基体（Golgi apparatus）：为意大利细胞学家高尔基Golgi于1898年首次用银染方法在神经细胞中发现。
是由光面膜组成的囊泡系统，它由扁平膜囊（saccules）、大囊泡（vacuoles）、小囊泡（vesicles）三个基本成分组成。
高尔基体普遍存在于植物细胞和动物细胞中，动物细胞中的高尔基体与细胞分泌物（如分泌蛋白）形成有关，高尔基体本身没有合成蛋白质的功能，但可以对蛋白质进行加工和转运，因此有人把它比喻成蛋白质的“加工厂”。
高尔基体的主要功能将粗面内质网合成的分泌蛋白进行加工、分类、包装，然后分门别类地转运到细胞特定的部位或分泌到细胞外。
分泌蛋白是指细胞合成的专门分泌到细胞外发挥作用的蛋白质，如消化酶、抗体和某些蛋白质类激素（胰岛素、生长激素等）。
分泌蛋白最初在RER上的核糖体上合成肽链（不成熟的蛋白质），然后进入RER初步加工得到较成熟的蛋白质，接着RER以出芽的方式产生囊泡包裹着蛋白质运输到高尔基体，在高尔基体内进一步加工修饰，高尔基体是完成分泌蛋白最后加工和包装的场所。
第七章核糖体
4.核糖体六个活性部位：
mRNA 结合部位：小亚 基上，与mRNA结合
A部位 ：大亚基上，接 受氨基酸―tRNA位
P部位： 小亚基上，释 放tRNA位
肽基转移酶部位：大亚 基上，催化肽键形成
GTP酶位：大亚基上， 移位A 到P
E部位：大亚基上，新 生肽链出口位
二、核糖体的聚合和解离
1.当Mg2+ 为1～10mmol/L时，大、小亚基 聚合成单核糖体。
一、核糖体的形态结构和类型
1.核糖体的形态大小
颗粒状,无膜包被(非 膜性细胞器)。
大小：15-25nm
游离于细胞质基质或 附着于内质网上。
是细胞中合成蛋白质 的场所。
Hale Waihona Puke 示核糖体分布附着核糖体 核仁 游离核糖体
附着核糖体
2.核糖体的类型：游离核糖体（合成细胞结构蛋白， 分化低细胞内发达 ）和附着核糖体（合成分泌蛋白、 膜受体、溶酶体蛋白，分泌功能旺盛，分化程度高的 细胞内发达 ）。
2.密码子： mRNA分 子中三个相邻的碱基 决定一种氨基酸，故 称其为三联体密码或 密码子。
3.遗传密码的特征
（1）密码子 的方向性： 5′→3′
（2）密码子 的简并性与 “兼职”
（3）密码子 的通用性
（4）密码子 是不重叠的、 无标点的
二、核糖体与多肽链的合成
氨基酰-tRNA 合成 酶具有高度的专一性。 每一种氨基酰tRNA 合成酶只能识 别一种相应的 tRNA。
2.当Mg2+ 小于1mmol/L时，单核糖体解离 为大、小亚基。 3.当Mg2+ 大于10mmol/L时，两个单核糖 体结合成二聚体。
三.原核细胞（Prokaryotic ）和真核细胞 （Eukaryotic)核糖体 化学组成比较
细胞内质体的结构与功能
细胞内质体的结构与功能1. 内质网（Endoplasmic Reticulum，ER）：内质网是一个包裹着膜的细胞器，主要分为粗面内质网和平滑内质网两种形态。
粗面内质网上有许多附着着核糖体的颗粒，参与蛋白质合成；平滑内质网不附着核糖体，主要负责合成脂类、调节钙离子浓度和解毒等功能。
2. 核糖体（Ribosome）：核糖体是一类非常小的细胞结构，由RNA和蛋白质构成。
它们可以在细胞质中自由漂浮，也可以附在内质网的粗面上。
核糖体是蛋白质合成的主要位置，通过翻译mRNA上的密码子来合成蛋白质。
3. 高尔基体（Golgi Apparatus）：高尔基体是由一组被膜包围的平板状腔室构成，通常分为邻近内侧和远离内侧两个面。
它参与蛋白质的加工、运输和分泌。
高尔基体通过囊泡运输将合成的蛋白质或其他物质从一个腔室运输到另一个腔室，最终将它们包装进囊泡，以便在细胞内或细胞外分泌。
4. 溶酶体（Lysosome）：溶酶体是由液泡膜包围的细胞器，其内部有许多水解酶。
溶酶体参与细胞内各种物质的降解和消化。
它能够分解各种细胞代谢产物、损坏的细胞器和细胞外进入的物质等，以提供细胞所需的原料和能量。
5. 素质体（Peroxisome）：素质体是包裹着膜的细胞器，其中含有一些特殊的酶，如过氧化氢酶和催化酶等。
素质体主要参与许多氧化反应的進行，特別是氢氧化物的代谢。
它能够产生过氧化氢、分解脂肪酸，从而提供细胞所需要的能量。
6. 线粒体（Mitochondria）：线粒体是一个双膜包裹的细胞器，分为内膜和外膜。
线粒体是细胞中的“能量工厂”，参与细胞的呼吸作用，产生大量的ATP分子。
它通过氧化糖类和脂类来产生ATP，并且是氧化磷酸化反应的主要场所。
这些细胞内质体在细胞的正常生理功能中发挥着重要的作用。
它们协同工作，形成了一个复杂的细胞内系统，确保细胞正常运作。
通过更深入地了解细胞内质体的结构和功能，有助于进一步理解细胞的生物学过程，也有助于揭示一些与疾病相关的异常情况，为疾病的预防、诊断和治疗提供新思路。
细胞生物学 第七章 核糖体
L11-rRNA复合物的三维结构 复合物的三维结构 (引自Porse et.al.,1999)
三、 细菌核糖体的分离和重组
1.分离 细菌的70s核糖体，含有二个亚单位，它们的漂浮 单位分别为50s和30s，都含有RNA和蛋白质。这些 RNA和蛋白质都可分离，其步骤如下： （1）在离心的溶液中Mg2＋的浓度降低到1mmol/L以 下就可把70s核糖体（单体）分裂成50s和30s大小 两个亚单位； （2）将收集的亚单位在氯化铯溶液中离心，就可分 裂为分裂蛋白质和核心（由RNA和蛋白质组成）， 核心的漂浮单位分别为40s和23s。这些核心没有合 成蛋白质的能力，但还可进一步分离；
第七章 核糖核蛋白体 （ribosome） ）
核糖体颗粒存在于所有类型的活细胞中，游离在 细胞质中或附着在粗糙型内质网上，特别在快速增殖 的细胞中含量更多。也存在于细胞核、线粒体和叶绿 体内。 在真核细胞中很多核糖体附着在内质网的膜上， 称为附着核糖体，它与内质网形成复合细胞器，即粗 面内质网。在原核细胞质膜内侧也常有核糖体着附。 还有一些核糖体不附着在膜上，呈游离状态，分 布在细胞质基质内，称游离核糖体。附着在内质网膜 上的核糖体与游离核糖体所合成的蛋白质种类不同， 但核糖体的结构与化学组成是完全相同的。
在正常生长的细胞中，大多数的核糖体 担负着蛋白质的合成任务，它们经常丛集或 串联在一起，由一条宽度为1nm的mRNA 细 线贯通着。这些聚集的核糖体叫做多核糖体。 一个多核糖体由5－6个核糖体串联而成，也 可多至50个以上。
二、
核糖体的结构与组成
核糖体是无膜的细胞器，主要成分是蛋白 质与RNA。核糖体的RNA称为rRNA，约占 60%，蛋白质约占40%，蛋白质分子主要分布 在核糖体的表面，而rRNA则位于内部，二者靠 非共价键结合在一起。
核糖体和内质网概述
5S RNA
核糖体的结构
非膜性细胞器；电镜：高电子密度的圆形或椭圆形致密小颗粒。 15-30nm
核糖体在细胞内的分布与蛋白质合成
游离核糖体：游离在细胞质中。 附着核糖体（膜旁核糖体）：附着在内质网表面。
➢二者主要的区别是所合成的蛋白质的种类不同，如游离
核糖体主要合成细胞内的某些基础性蛋白，附着核糖体主要 合成细胞的分泌蛋白和膜蛋白。
糖与蛋白质的连接方式 O-连接的寡糖蛋白：发生在高尔基复合体内。
3.粗面内质网与蛋白质的运输 滑面内质网的功能 1.脂类的合成
2.糖原的合成与分解
滑面内质网的功能
3.解毒作用 在病理条件下，内质网受到损伤或某些因素作用时，会发生 内肿质胀网、的肥异大常改和变某些物质的累积。
二聚体 120S
多聚核糖体
内质网的形态结构与类型
内质网是由一层单位膜围成的 形状大小不同的小管，小泡， 扁囊状结构，相互连接形成一 个连续的网状膜系统。
扁囊状
小管 细胞膜
内质网
细胞膜
内质网
核膜外层 小泡
核膜
➢内质网的内腔相互连通。
内质网的类型
粗面内质网 粗面内质网（RER):①膜表面附着核糖体；②形态多为板层状排列的扁囊； ③多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。
粗面内质网的功能 1.粗面内质网与蛋白质的合成 此乃粗面内质网最重要的功能，即合成外输性蛋白质（分泌 蛋白）。由粗面内质网所合成的蛋白质包括： 分泌蛋白：如分泌到细胞外的基质蛋白、消化酶、抗体等。
膜嵌入蛋白：如膜受体蛋白，膜抗原蛋白。
溶酶体蛋白：即溶酶体酶。
驻留蛋白：某些可溶性蛋白质，合成后进入细胞质中。
滑面内质网 滑面内质网（SER):①膜表面无核糖体附着；②形态多为分枝小管或小泡； ③多分布在一些特化的细胞中。
文档;内质网和核糖体
内质网粗面型内质网又叫做颗粒型内质网，常见于蛋白质合成旺盛的细胞中。
粗面型内质网大多为扁平的囊，少数为球形或管泡状的囊。
在靠近核的部分，囊泡可以与核的外膜连接。
粗面型内质网的表面所附着的核糖体(也叫核糖核蛋白体)是合成蛋白质的场所，新合成的蛋白质就进入内质网的囊腔内。
粗面型内质网既是新合成的蛋白质的运输通道，又是核糖体附着的支架。
滑面型内质网又称为非颗粒性内质网。
滑面型内质网的囊壁表面光滑，没有核糖体附着。
滑面型内质网的形状基本上都是分支小管及小囊，有时小管排列得非常紧密，以同心圆形式围绕在分泌颗粒和线粒体的周围。
因此，滑面型内质网在切面中所看到的形态，与粗面型内质网有明显的不同。
滑面型内质网与蛋白质的合成无关，可是它的功能却更为复杂，它可能参与糖元和脂类的合成、固醇类激素的合成以及具有分泌等功能。
在胃组织的某些细胞的滑面型内质网上曾发现有C1-的积累，这说明它与HCl的分泌有关。
在小肠上皮细胞中，可以观察到它与运输脂肪有关。
在心肌细胞和骨胳肌细胞内的滑面型内质网，可能与传导兴奋的作用有关；在平滑肌细胞内，却发现它与Ca2+的摄取和释放有关。
核糖体核糖体是由核糖体的核糖核酸(符号为rRNA)和蛋白质构成的椭圆形的粒状小体，其中rRNA和蛋白质的比例为1：1。
蛋白质分子基本上排列于核糖体的表面上，rRNA分子被包围于中央。
细胞内有的核糖体附着于内质网的外面，称为固着核糖体，即形成上面所谈到的粗面型内质网；有的不附着于内质网上，称为游离核糖体，常见于未分化的细胞中。
附着于内质网上的核糖体，附着的情况也不相同。
在某些细胞中，核糖体均匀地附着于细胞质中某一部分的内质网上；有的却集中地附着于细胞质中某一部分的内质网上。
核糖体是细胞内合成蛋白质的场所。
现在已知，附着于内质网上的核糖体所合成的蛋白质，与游离于细胞基质中的核糖体所合成的蛋白质有所不同。
附着于内质网上的核糖体，主要是合成某些专供输送到细胞外面的分泌物质，如抗体、酶原或蛋白质类的激素等；游离核糖体所合成的蛋白质，多半是分布在细胞基质中或供细胞本身生长所需要的蛋白质分子(包括酶分子)。
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第七章内质网和核糖体掌握内膜系统有关概念，熟悉内质网和核糖体的结构和功能。
细胞：细胞膜、细胞质、细胞核细胞器：无膜包围：核糖体、中心粒有膜包围：线粒体、叶绿体内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、液泡等细胞质溶质细胞质基质 (cytosol)细胞质溶质的成分水、无机离子、大分子的单体等小分子脂类、糖类、氨基酸、核苷酸及其衍生物等中等分子蛋白质、脂蛋白、多糖和RNA等大分子糖原等一些处于贮存状态的重要化合物基本属性酸度稳定结构有序细胞质溶质的功能中间代谢反应的进行细胞的形态与运动、胞内物质运输以及各种大分子的定位蛋白质的修饰与选择性降解维持细胞内环境（pH、离子环境）的稳定性维持细胞内信号转导通路内膜系统（endomembrane system）核膜、内质网、高尔基复合体溶酶体、分泌泡膜分化（membrane diffrentiation）腔面、细胞质（原生质）面内膜系统的动态特性一、内质网(endoplasmic reticulum，ER)1897年，Garnier光镜下发现胰腺(pancreas)、唾液腺(salivary gland) 嗜碱性特化区动质（ergastoplasm）1945年， Porter 电镜下观察发现小鼠成纤维细胞里管状囊、小囊构成网状结构内质区域内质网（一）形态结构相互连通的膜性管腔道系统交织成网状小管、小囊、扁囊单位膜 5-6nm厚生活周期、生理状态不同可发生变化成熟细胞内质网 8--10层平行扁囊横纹肌肌质网贮积钙离子同一类型细胞的内质网形态相似间期细胞中常与微管走向一致驱动蛋白（kinesin)对外界因素敏感内质网与核膜的关系（二）分类粗糙型内质网（rough ER)光滑型内质网(smooth ER)（三）化学组成微粒体（microsome）真核细胞匀浆在差速离心过程中分离出的膜泡，由内膜系统中各组分的膜断片卷曲而成，其上往往结合有核糖体，也能进行蛋白质的合成。
内质网膜脂类 1/3 :磷脂、中性脂肪、磷脂酰肌醇等蛋白质 2/3 : 整合蛋白、边周蛋白分布不对称细胞色素P-450 信号识别颗粒的受体（四）内质网的功能糙面内质网1．蛋白质的合成蛋白质运输2．合成蛋白质的修饰与加工糖基化（N-linked glycosylation） O-linked glycosylationAddition of glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchors二硫键的形成The formation of disulfide bonds between the side chains of cysteine residues:protein disulfide isomerase糖蛋白与脂锚定蛋白N-linked glycosylation 糙面内质网新生蛋白质上加接N－连接14个糖基★Protein Folding and Processing in the ER◆Protein folding in the ER●Bip蛋白∶ Bip是一类分子伴侣，是重链结合蛋白的简称(heavy-chain binding protein) ●BiP is thought to bind to the unfolded polypeptide chain as it crosses the membrane and then mediates protein folding and the assembly of multisubunit proteins within the ER3. 膜的生成4. 物质运输内质网中错误折叠的蛋白质被运往细胞质溶质降解光面内质网功能1.合成脂类专一载脂蛋白--磷脂交换蛋白（phospholipid exchange proteins)2.解毒作用(detoxification)3.糖原(glycogen)分解4.贮积钙离子肌质网(sarcoplasmic reticulum)特化的内质网二、核糖体（ribosome）核糖核蛋白体（一）形态结构和类型直径约25nm，有大小两个亚基组成与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点与mRNA结合的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结合位点－肽酰基位点，又称P位点肽酰转移后与即将释放的tRNA结合的位点－E位点与肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶(即延伸因子EF-G）的结合位点肽酰转移酶的催化位点在活细胞中，核糖体的亚基、核糖体的单体及多聚核糖体处于一个不断的解聚和组合的动态平衡之中，受镁离子的影响多聚核糖体，细胞正进行蛋白质合成的标志一般真核细胞细胞质中核糖体80S，原核细胞的70S，真核细胞线粒体中的为55S，植物细胞叶绿体中的近似70S类型★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。
（二）化学组成蛋白质40﹪带正电荷rRNA 60﹪磷酸基带负电荷占细胞总量RNA的80﹪真核细胞核糖体80S： 60S 40S蛋白质49种 33种r RNA 28S， 5S， 5.8S 18S原核细胞核糖体70S： 50S 30S蛋白质 34种 21种rRNA 23S，5S 16S适当条件下，利用CsCl离心，可将核糖体亚单位中的 rRNA与蛋白质分离。
★各种来源的核糖体亚基组成来源完整核糖体核糖体亚基核糖体RNAs细胞质 80S 60S(大亚基) 28S，5.8S,5S(真核生物) 40S(小亚基) 18S细胞质 70S 50S(大亚基) 23S，5S(原核生物) 30S(小亚基) 16S线粒体 55-60S 45S(大亚基) 16S(哺乳动物) 35S(小亚基) 12S线粒体 75S 53S(大亚基) 21S(酵母) 35S(小亚基) 14S线粒体 78S 60S(大亚基) 26S，5S(高等植物) 45S(小亚基) 18S叶绿体 70S 50S(大亚基) 23S，5S30S(小亚基) 16S★核糖体的化学组成不同种生物的前体rRNA生物 pre-rRNA的沉降系数果蝇 34S裂殖酵母 37S烟草 38S蛙 40S鸡 45S鼠 45S人 45S★前体rRNA的加工与修饰：◆将45S的前体rRNA加工成成熟的18S、5.8S和28S rRNA；◆甲基化修饰：甲基化的主要部位在核糖第二位羟基上。
Synthesis and Processing of the 5S rRNA◆In eukaryotes, the 5S rRNA molecules are encoded by a large number of identical genes that are separate from the other rRNA genes and are located outside the nudeolus.◆The 5S rRNA genes are transcribed by RNA polymerase III. The 5’end of the primary transcript is identical with that of the mature 5S rRNA, but the 3’ end usually contains extra nucleotides that are removed during processing.★原核生物rRNA基因◆原核与真核生物的rRNA基因在组织结构上的差异:●重复频率：如E.coli，只重复了7次；●细菌的16S rRNA 、23S rRNA 、5S rRNA基因组成一个转录单位，在染色体上的排列顺序是∶16S-23S-5S。
★原核生物核糖体的装配◆小亚基的rRNA和蛋白质的装配关系:组成核糖体的蛋白质和rRNA在大小亚基中均有一定的空间排布。
核糖体在组装过程中,某些蛋白质必须首先结合到rRNA上,其他蛋白才能组装上去即表现出先后层次。
根据同rRNA结合的顺序,将核糖体蛋白分为两种:◆初级结合蛋白(primary binding protein)：这些蛋白质直接同rRNA结合, 其中同16S rRNA 结合的初级蛋白有14种: S3, S4, S17, S20, S6, S15, S8, S18, S9, S11, S12, S13, S7, S1。
同5S rRNA结合的有11种。
◆次级结合蛋白(secondary binding protein)这些蛋白质不直接同rRNA结合, 而是同初级结合蛋白结合:S10, S16, S2, S6, S21, S14, S19。
★真核生物核糖体装配模型◆80S前体颗粒形成●45S rRNA+5S rRNA+蛋白质●45S rRNA→41S rRNA◆大小亚基前体形成:●大:32S rRNA和5S rRNA●小:20S的前体rRNA◆小亚基成熟与运送: 20S rRNA→18S rRNA◆大亚基成熟与运送：32S rRNA→28S rRNA+5.8S rRNA三.功能蛋白质合成mRNA与小亚基结合 S-D序列起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )与小亚基结合核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成1.进位又称注册(registration)指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。
2.成肽是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。
3.转位释放因子的功能识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。
诱导转肽酶改变为酯酶活性，使肽链从核蛋白体上释放。
嘌呤霉素作用抗菌素作用位点１．rRNA和r-蛋白质的功能rRNA的功能具有肽基转移酶活性为tRNA提供结合位点为多种蛋白质合成因子提供结合位点在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性的结合以及在肽链的延伸中与mRNA结合在核糖体亚单位联合中起作用与抗菌素之间相互作用蛋白质合成中校正阅读、无意义链或框架漂移的校正等都与rRNA有关r-蛋白质的功能对rRNA折叠成有功能的三维结构是十分重要的在蛋白质合成中，核糖体的空间构象发生一系列的变化，某些核糖体蛋白可能对核糖体的构象起“微调”作用在核糖体的结合位点上甚至可能在催化作用中，核糖体蛋白与rRNA共同行使功能细菌核糖体大亚单位蛋白质成分的定位细菌肽链合成第二步的肽键形成示意图2．多聚核糖体(polyribosome)及蛋白质的合成思考题细胞质基质的功能有哪些？何谓内膜系统、膜分化、多聚核糖体？内质网的形态结构如何？可分为哪几类？有何功能？。