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什么是核糖体 核糖体的组成

学习啦【百科知识】 编辑:谢君 发布时间:2016-09-06

  核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒,主要由RNA和蛋白质构成,那么你对核糖体了解多少呢?以下是由学习啦小编整理关于什么是核糖体的内容,希望大家喜欢!

  什么是核糖体

  核糖体(Ribosome),旧称“核糖核蛋白体”或“核蛋白体”,普遍被认为是细胞中的一种细胞器,除哺乳动物成熟的红细胞外,细胞中都有核糖体存在。一般而言,原核细胞只有一种核糖体,而真核细胞具有两种核糖体(其中线粒体中的核糖体与细胞质核糖体不相同)。

  需要指出的是,因为核糖体的结构和其他细胞器有显著差异,如没有膜包被、由两个亚基组成、因为功能需要可以附着至内质网或游离于细胞质,核糖体有时不被认为是一类细胞器,而是细胞内大分子。

  核糖体在细胞中负责完成“中心法则”里 由RNA到蛋白质这一过程,此过程在生物学中被称为“翻译”。在进行翻译前,核糖体小亚基会先与从细胞核中转录得到的信使RNA(messenger RNA,简称“mRNA”)结合,再结合核糖体大亚基构成完整的核糖体之后,便可以利用细胞质基质中的转运RNA(transfer RNA,简称“tRNA”)运送的氨基酸分子合成多肽。当核糖体完成对一条mRNA单链的翻译后,大小亚基会再次分离。

  英语中的“核糖体”(ribosome)一词是由“核糖核酸”(“ribo”)和希腊语词根“soma”(意为“体”)组合而成的。

  核糖体的结构

  核糖体无膜结构,主要由蛋白质(40%)和RNA(60%)构成。核糖体按沉降系数分为两类,一类(70S)存在于细菌等原核生物中,另一类(80S)存在于真核细胞的细胞质中。他们有的漂浮在细胞内,有的结集在一起。

  核糖体的组装

  编码rRNA的DNA片段称rRNA基因,它是重复的多拷贝基因,人的一个细胞中约有200个拷贝。rDNA没有组蛋白核心,是裸露的DNA节段,两个相邻基因之间为一段非转录的间隔DNA。转录时,RNA聚合酶沿DNA分子排列,此酶由基因头端向末端移动,转录好的rRNA分子从聚合酶处伸出,愈近末端愈长,并且从左右两侧均可伸出,呈羽毛状。rRNA首先出现在纤维部,而后转向颗粒部(图:rRNA的转录)。

  真核细胞的核糖体的大小亚基是在核中形成的,在核仁部位rDNA经RNA聚合酶Ⅰ转录出45SrRNA(纤维部的纤维状物质),是rRNA的前体分子,与胞质运来的蛋白质结合形成RNP复合体,45SrRNA甲基化以后经RNA酶裂解为2个分子,18SrRNA和32SrRNA,后者再裂解为28SrRNA的5.8SrRNA。成熟的rRNA仅为45SrRNA的一半,丢失的大部分是非甲基化和GC含量较高的区域。5SrRNA的基因并不定位在核仁上,通常定位在常染色体,5SrRNA在核仁外经RNA聚合酶Ⅲ合成后被转运至核仁区参与大亚基的装配。28S,5.8S及5SrRNA与蛋白质结合,形成RNP分子团。为大亚基前体,分散在核仁颗粒区,再加工成熟后,经核孔入胞质为大亚基,18SrRNA也与蛋白质结合,经核孔入胞质为小亚基。(图:核糖体的组装)大小亚基在胞质中可解离存在,但在需要时可在Mg4<0.001M存在时,合成完整单核糖体,此时才具有合成功能,当Mg4<0.001M时则又重新解离。

  构成核糖体的蛋白质

  与rRNA或核糖体亚基结合的蛋白质有二类:一类与rRNA或核糖体亚基紧密连接,需高浓度盐和强解离剂(如3mol/LLiCl或4mol/L尿素)才能将其分离,这类蛋白质称为"真"核糖体蛋白质("realribosomalproteins")或简称为核糖体蛋白质。如E.coli30S亚基上的21种蛋白质及50S亚基上的34种蛋白质(共54种,因为小亚基上的S20与大亚基上的L26是相同);或者在真核细胞40S亚基上的30种蛋白质及60S亚基上的45-50种蛋白质(共约80种),即属此类。而另一类蛋白质则为与有功能的核糖体亚基疏松缔合,能被0.5mol/L单价阳离子(如K+,NH4+)从亚基上洗脱,并对核糖体循环发挥调节作用的蛋白质,如起始因子(IF或eIF)和延长因子(EF)等,称为核糖体相关蛋白质(proteins associated with ribosome;简称PAR)。PAR不是构成核糖体的固有成分。

  核糖体的分类

  存在部位

  可分为三种类型:细胞质核糖体、线粒体核糖体、叶绿体核糖体。

  生物类型

  可分为两种类型:真核生物核糖体和原核生物核糖体。

  原核细胞的核糖体

  原核细胞的核糖体较小,沉降系数为70S,相对分子质量为2.5MDa,由50S和30S两个亚基组成; 而真核细胞的核糖体体积较大,沉降系数是80S,相对分子质量为3.9~4.5MDa,由60S和40S两个亚基组成。典型的原核生物大肠杆菌核糖体是由50S大亚基和30S小亚基组成的。在完整的核糖体中,rRNA约占2/3,蛋白质约为1/3。50S大亚基含有34多肽链和两种RNA分子,相对分子质量大的rRNA的沉降系数为23S,相对分子质量小的rRNA为5S。30S小亚基含有21多肽链和一个16S的rRNA分子。

  真核细胞的核糖体

  真核细胞中,核糖体进行蛋白质合成时,既可以游离在细胞质中,称为游离核糖体(free ribosome)。也可以附着在内质网的表面,称为膜旁核糖体或附着核糖体。参与构成RER,称为固着核糖体或膜旁核糖体,是以大亚基圆锥形部与膜接着游离核糖体(free ribosome)。分布在线粒体中的核糖体,比一般核糖体小,约为55S(35S和25S大、小亚基),称为胞器或线粒体核体。凡是幼稚的、未分化的细胞、胚胎细胞、培养细胞、肿瘤细胞,它们生长迅速,在胞质中一般具有大量游离核糖体。真核细胞含有较多的核糖体,每个细胞平均有106 ~107 个,而原核细胞中核糖体较少每个细胞平均只有15×102~18×103 个。真核细胞核糖体的沉降系数为80S,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∶28S rRNA、5S rRNA和5.8S rRNA。小亚基含有大约33种蛋白质,一种18S的rRNA。

  无论哪种核糖体,在执行功能时,即进行蛋白质合成时,常3-5个或几十个甚至更多聚集并与mRNA结合在一起,由mRNA分子与小亚基凹沟处结合,再与大亚基结合,形成一串,称为多聚核糖体(游离多聚核糖体及固着多聚核糖体),Polyribosome或Polysome。mRNA的长短,决定多聚核糖体的多少,可排列成螺纹状,念珠状等,多聚核糖体是合成蛋白质的功能团。此时,每一核糖体上均在以mRNA的密码为模板,翻译成蛋白质的氨基酸顺序。在活细胞中,核糖体的大小亚基,单核糖体和多聚核糖体是处于一种不断解聚与聚合的动态平衡中,随功能而变化,执行功能量为多聚核糖体、功能完成后解聚为大、小亚基。

  按在细胞中的分布分类

  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,主要合成结构性蛋白(内源性蛋白);

  附着核糖体主要附着在粗面内质网(RER)上,负责合成膜蛋白和水溶性蛋白(分泌蛋白、膜蛋白、溶酶体蛋白、驻留蛋白)。

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