核糖體、內質網(wǎng)、內膜系統(tǒng)
核糖體的類型:原核細胞核糖體、真核細胞核糖體、真核細胞器核糖體、葉綠體核糖體、線粒體核糖體(葉綠體和線粒體具有半自主性,可以自己合成蛋白質)
核糖體的化學組成:
核糖體是顆粒狀結構,直徑為25nm,由rRNA和r蛋白質組成

大亞基沉降系數(shù)大于小亞基,原核細胞核糖體的沉降系數(shù)小于真核細胞的沉降系數(shù)
rRNA(60%)構成核糖體的內部核心,決定其形態(tài)、結構和功能
r蛋白質(40%),位于核糖體的表面或填充rRNA之間的空隙,r蛋白質并不參與合成多肽鏈 ,只起到穩(wěn)定rRNA的三維空間結構,對RNA催化蛋白質合成的改變起到微調作用
即核糖體 兩個組成部分。大亞基即核糖體上的結合tRNA的亞基,為蛋白質合成提供場所。?小亞基即核糖體上提供mRNA結合部位的亞基之一,當核糖體“閱讀”密碼子合成完蛋白質后,小亞基就會在“終止密碼”的作用下與大亞基分離。大亞基和小亞基共同組成核糖體。

小亞基rRNA的二級結構:
臂、環(huán)結構(二者相間排列)
臂:環(huán)狀、配對區(qū)、雙螺旋區(qū)
環(huán):環(huán)狀或泡狀,非配對區(qū)
E.coli16SrRNA(E.coli為大腸桿菌;S代表沉降系數(shù))
核糖體的功能位點:

mRNA結合位:小亞基
A位(氨酰tRNA結合位點):主要位于大亞基
P位(肽酰tRNA結合位點):主要位于大亞基
E位點(肽酰轉移后與即將釋放的tRNA結合):大、小亞基
肽酰轉移酶催化位點:催化肽鍵形成,大亞基
核糖體中的最主要的活化部位是肽酰轉移酶催化位點
中心管和出口:大亞基

1、附著核糖體(主要附著在粗面內質網(wǎng)上):合成分泌蛋白、膜融合蛋白、駐留蛋白
2、游離核糖體:合成結構蛋白、血紅蛋白、酶蛋白,肌動蛋白、肌球蛋白、腫瘤細胞因內質網(wǎng)減少所以游離核糖體增加
1、附著核糖體合成的蛋白質:
1)膜整合蛋白:內質網(wǎng)、高爾基體、溶酶體上的膜蛋白質、膜抗原蛋白、膜受體蛋白
2)分泌性蛋白:抗體蛋白、激素、消化酶
3)細胞器中可溶性駐留蛋白:酸性磷酸酶
2、多核糖體:結合在一條mRNA分子上的核糖體
在蛋白質合成的過程中,一條mRNA分子與多個核糖體結合,同時合成若干條蛋白質多肽鏈
多核糖體的形式使mRNA分子的利用率提高,在一定時間內能夠合成更多的蛋白質

從左到右進行翻譯
核糖體在mRNA上的移動方向為“短肽鏈→長肽鏈”
遺傳密碼的特征:
1)方向性:
2)簡并性:遺傳密碼的簡并性是指編碼同一氨基酸的幾個三聯(lián)體遺傳密碼中,一、二位堿基大多是相同的,只是第三位不同。(利用高中知識就是一種氨基酸有多種密碼子)
3)通用性:密碼表是生物界通用的
人體必需氨基酸有八種:甲硫氨酸、賴氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸(甲來攜一本亮色書)
蛋白質合成(翻譯)的基本過程
? ? ? ? ? 脫水縮合? ? ? ? ? ? 盤曲折疊
氨基酸→→→→多肽鏈→→→? ? 蛋白質
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
翻譯是在核糖體上進行的,核糖體以mRNA為模板合成蛋白質
翻譯可以理解為tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子不斷結合、移動直至終止密碼子出現(xiàn)的過程
第一步:結合
mRNA的起始密碼子首先結合核糖體(P區(qū))上的tRNA結合

1)氨基酸的活化:不斷轉運過來的tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子結合,在核糖體的A位點

2)肽鍵的形成
(肽鍵是將氨基酸分子間的氨基和羧基脫水縮合而形成的化學鍵)
P位tRNA上的氨基酸與A位tRNA上的氨基酸間的氨基和羧基脫水縮合而形成肽鍵

3)移位:該復合體向右滑動一個密碼子,即A位的tRNA挪到P位,P位的tRNA挪到E位

4)肽鏈的延長:P位的tRNA上的氨基酸留給A位后,它本身已不攜帶氨基酸,就從E位脫落。以此類推,多個氨基酸脫水縮合在P位形成多肽鏈


5)肽鏈合成的終止與釋放:釋放因子結合在A位點的終止密碼子上,然后多肽從P位點上脫落,翻譯結束。


紅霉素藥理作用:阻斷tRNA結合至P位上,同時也阻斷多肽鏈A位向P位的移動

內膜系統(tǒng)是真核細胞所特有的
內膜系統(tǒng)是細胞內蛋白質、脂質、酶類和糖類合成的場所,具有包裝、運輸合成物與分泌產物的功能
內膜系統(tǒng)的最大特點:動態(tài)平衡網(wǎng)絡
1)各細胞器是一個個封閉的區(qū)室,并具有一套獨特的酶系,有著各自的空間
2)極大地擴大了細胞內膜的表面積,為多種酶提供附著位點,有利于代謝反應的進行
3)各種膜結構是處于不斷流動狀態(tài)
內質網(wǎng)

1945年,Porter KP在小鼠成纖維細胞中發(fā)現(xiàn)、命名為內質網(wǎng)
內質網(wǎng)是一層單位膜形成的膜性細胞器
內質網(wǎng)是細胞中分布在廣的細胞器。
內質網(wǎng)與細胞膜和核膜直接相連;與高爾基體通過囊泡間接相連
(內質網(wǎng)的內腔相互連通)

內質網(wǎng)的化學組
1、蛋白質:蛋白質含量比質膜高。標志酶:葡萄糖-6-磷酸酶(2/3)
2、脂質:磷脂含量最高,但是很少有膽固醇(1/3)
(一)粗面內質網(wǎng)
形態(tài):多呈囊狀、少數(shù)為小管與小泡
內含物:新合成的蛋白質
分布:分泌旺盛或分化高的細胞分布多;膜表面附著核糖體
功能:進行蛋白質的合成、分類和加工
(二)滑面內質網(wǎng)
形態(tài):多為分枝小管或小泡
分布:在一些特化的細胞中;膜表面無核糖體附著
功能:合成糖類(纖維素)和脂質

粗面內質網(wǎng):蛋白質共翻譯轉運的機制
核糖體是如何附著在內質網(wǎng)上?粗面內質網(wǎng)是如何合成蛋白質的?

信號肽:引導新合成的蛋白質向分泌道路轉移的一段特殊的氨基酸序列
信號肽是編碼分泌蛋白的mRNA翻譯時合成的,是一段-N端帶有特殊氨基酸序列的多肽鏈
(不一定是分泌蛋白)
信號肽要發(fā)揮作用,必須要細胞中的信號識別顆粒(SRP)、內質網(wǎng)上的SRP受體和轉運體蛋白
翻譯過程需要核糖體、mRNA、tRNA、rRNA的參與
信號肽假說的主要過程:


①信號肽的合成:細胞質中的核糖體與分泌蛋白的mRNA結合,開始翻譯。tRNA攜帶相應的氨基酸進入核糖體,翻譯出一段由特殊氨基酸形成的多肽鏈,稱為信號肽
②SRP-核糖體復合體的形成:細胞中的信息識別顆粒會與信號肽結合,形成SRP-核糖體復合體,SRP-核糖體復合體的形成使翻譯過程暫時停止

③核糖體與內質網(wǎng)膜結合:SRP-核糖體復合體上的SRP能夠識別內質網(wǎng)膜上的SRP受體,并與之結合,同時引導核糖體向內質網(wǎng)方向轉移。內質網(wǎng)上的轉運體蛋白相互結合,形成親水性的通道,與核糖體的中央管(核糖體的大亞基上)形成對接,使核糖體結合到內質網(wǎng)膜上;當核糖體附著到內質網(wǎng)膜上之后,SRP與SRP受體脫離。翻譯過程重新開始。
④多肽鏈進入內質網(wǎng)腔:多肽合成后,被釋放到內質網(wǎng)腔;核糖體從內質網(wǎng)膜上脫落
所以說核糖體在內質網(wǎng)上的結合是臨時性和功能性的;在酶的作用下,把信號肽切除,多肽鏈通過加工、囊泡轉運,輸送到高爾基體上,最后核糖體被分泌到細胞外
信號肽假說的內容:
①游離核糖體上合成信號肽
②細胞質基質中SRP識別信號肽,形成SRP-核糖體復合體,翻譯暫停
③核糖體與粗面內質網(wǎng)結合 ,形成SRP-SRP受體-核糖體復合體
④SRP脫離核糖體,再參加到SRP循環(huán),核糖體上的多肽鏈繼續(xù)合成,并向內質網(wǎng)腔轉運
⑤信號肽被信號肽酶切除,在內質網(wǎng)腔內降解
⑥蛋白質合成結束,附著核糖體脫離內質網(wǎng),大小亞基分離,參與核糖體再循環(huán)