第六章 核糖体与核酶
核糖体，是细胞内一种核糖核蛋白颗粒, 其惟一功能是按照mRNA 的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链, 所以核糖体是细胞内蛋白质合成的分子机器。 核糖体最早是Albert Claude于20世纪30年代后期发现的, 其后又证明了其蛋白质合成功能。
随着分子生物学的发展，核糖体概念的涵意有了进一步的发展。细胞内除了从事蛋白质合成的核糖体外， 还有许多其它功能的核糖核蛋白体颗粒， 通常是一些小分子的RNA 同蛋白质组成的颗粒， 它们参与RNA 的加工、RNA 的编辑、基因表达的调控等。
核糖体的生物发生包括蛋白质和rRNA 的合成、核糖体亚基的组装等。在活跃进行蛋白质合成的生物中，需要大量的核糖体，意味着需要合成大量rRNA 和蛋白质，可通过增加染色体上的基因拷贝数及基因扩增实现，基因扩增主要形成较多的核。真核生物的18S 、5.8S 、28SrRNA 基因组成一个转录单位，转录成一个45S 的前体，它具有两个独特的特点，先是具有大量的甲基化核苷，再是有很多假尿苷。原核生物的16S 、23S 、5S3种rRNA 基因组成一个转录单位。原核生物基因的重复次数较少，真核生物中编码5SrRNA 的基因位于不同的染色体上，而在原核生物中它与另外基因排列在同一染色体上。真核生物核糖体亚基在核仁中装配，首先要合成参与核糖体装配的蛋白质，包括核糖体结构蛋白和前rRNA 加工有关的酶，他们在细胞质游离的核糖体上合成被运输到细胞核中参与装配；原核生物核糖体亚基在细胞质中装配。
核糖体的蛋白质合成功能是通过放射性标记实验发现的。将细胞与放射性标记的氨基酸短暂接触后进行匀浆，然后分级分离，发现在微粒体部分有大量新合成的放射性标记的蛋白质。后将微粒体部分进一步分离，得到核糖体和膜微粒，这一实验结果表明核糖体与蛋白质合成有关。在其上合成的是蛋白质的一级结构， N 端开始、C 端结束。核糖体中有一个mRNA 结合位点和3个tRNA 结合位点（A 位点、P 位点、E 位点，主要位于大亚基）。多肽链的合成分为起始（30S 亚基与mRNA 的结合；第一个氨酰-tRNA 进入核糖体；完整起始复合物的装配）、延伸（氨酰tRNA 进入核糖体的A 位点、肽键形成、转位、脱氨酰tRNA 的释放）和终止（如果进入A 位点的是终止密码子，则没有反密码子与之相配，合成终止）3个阶段。原核生物mRNA 通过5’端的SD 序列与核糖体16SrRNA 结合，真核生物则依赖于mRNA5’端甲基化帽子结构将mRNA 与核糖体小亚基结合，此过程需要起始因子的帮助。蛋白质的合成过程中可以形成多聚体核糖，同时合成若干条蛋白质多肽链，提高了翻译效率。
不同的蛋白质合成抑制剂具有不同的作用机制，对于研究蛋白质合成机制来说是一种有效的工具。抗生素是主要的蛋白质合成抑制剂，如氯霉素、链霉素，链霉素主要是抑制起始tRNA 和非起始tRNA 与核糖体的结合，导致肽链合成的提前终止。此外链霉素也可引起遗传密码子的错读。嘌呤霉素是一种蛋白质合成
抑制剂，它具有与tRNA 分子末端类似的结构，能与氨基酸结合，代替氨酰化的tRNA 同核糖体的A 位点结合，并掺入到生长的肽链中。这也验证了蛋白质合成过程中A 位点和P 位点是两个非常重要的位点。
小分子RNA 可分为snRNA （某些与间接作用密切相关）和scRNA （与蛋白质的合成运输有关），前者存在于细胞核中，后者存在于细胞质中。反义RNA 是与mRNA 或其它RNA 互补的RNA 分子，来源于反向转录的产物或是不同基团的产物，它与MRNA 结合抑制了mRNA 的翻译，通过反义RNA 控制mRNA 的翻译是原核生物基因表达调控的一种方式，其来源为反向转录的产物和不同的基因产物。可分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类反义RNA 。反义snRNA 与前rRNA 的修饰加工有关。
核酶是具有催化活性的RNA ，分为RNA 和蛋白质复合物、小分子的RNA 和I 、II 组内含子三种类型。核剪切涉及核酶的作用，具有GU-AG 规则，装配成剪切体、形成套索结构等三个特点。I 、II 组的内含子剪切机制完全不同。其功能有切割RNA 、DNA ，有的有RNA 连接酶、磷酸酶等活性。与蛋白质酶相比，其催化效率低。
RNA 编辑是指在mRNA 水平上改变遗传信息的过程，RNA 编辑扩大了遗传信息，且使得生物更好地适应环境，因此它是基因表达的一种重要的调控机制。
第六章 核糖体与核酶
核糖体，是细胞内一种核糖核蛋白颗粒, 其惟一功能是按照mRNA 的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链, 所以核糖体是细胞内蛋白质合成的分子机器。 核糖体最早是Albert Claude于20世纪30年代后期发现的, 其后又证明了其蛋白质合成功能。
随着分子生物学的发展，核糖体概念的涵意有了进一步的发展。细胞内除了从事蛋白质合成的核糖体外， 还有许多其它功能的核糖核蛋白体颗粒， 通常是一些小分子的RNA 同蛋白质组成的颗粒， 它们参与RNA 的加工、RNA 的编辑、基因表达的调控等。
核糖体的生物发生包括蛋白质和rRNA 的合成、核糖体亚基的组装等。在活跃进行蛋白质合成的生物中，需要大量的核糖体，意味着需要合成大量rRNA 和蛋白质，可通过增加染色体上的基因拷贝数及基因扩增实现，基因扩增主要形成较多的核。真核生物的18S 、5.8S 、28SrRNA 基因组成一个转录单位，转录成一个45S 的前体，它具有两个独特的特点，先是具有大量的甲基化核苷，再是有很多假尿苷。原核生物的16S 、23S 、5S3种rRNA 基因组成一个转录单位。原核生物基因的重复次数较少，真核生物中编码5SrRNA 的基因位于不同的染色体上，而在原核生物中它与另外基因排列在同一染色体上。真核生物核糖体亚基在核仁中装配，首先要合成参与核糖体装配的蛋白质，包括核糖体结构蛋白和前rRNA 加工有关的酶，他们在细胞质游离的核糖体上合成被运输到细胞核中参与装配；原核生物核糖体亚基在细胞质中装配。
核糖体的蛋白质合成功能是通过放射性标记实验发现的。将细胞与放射性标记的氨基酸短暂接触后进行匀浆，然后分级分离，发现在微粒体部分有大量新合成的放射性标记的蛋白质。后将微粒体部分进一步分离，得到核糖体和膜微粒，这一实验结果表明核糖体与蛋白质合成有关。在其上合成的是蛋白质的一级结构， N 端开始、C 端结束。核糖体中有一个mRNA 结合位点和3个tRNA 结合位点（A 位点、P 位点、E 位点，主要位于大亚基）。多肽链的合成分为起始（30S 亚基与mRNA 的结合；第一个氨酰-tRNA 进入核糖体；完整起始复合物的装配）、延伸（氨酰tRNA 进入核糖体的A 位点、肽键形成、转位、脱氨酰tRNA 的释放）和终止（如果进入A 位点的是终止密码子，则没有反密码子与之相配，合成终止）3个阶段。原核生物mRNA 通过5’端的SD 序列与核糖体16SrRNA 结合，真核生物则依赖于mRNA5’端甲基化帽子结构将mRNA 与核糖体小亚基结合，此过程需要起始因子的帮助。蛋白质的合成过程中可以形成多聚体核糖，同时合成若干条蛋白质多肽链，提高了翻译效率。
不同的蛋白质合成抑制剂具有不同的作用机制，对于研究蛋白质合成机制来说是一种有效的工具。抗生素是主要的蛋白质合成抑制剂，如氯霉素、链霉素，链霉素主要是抑制起始tRNA 和非起始tRNA 与核糖体的结合，导致肽链合成的提前终止。此外链霉素也可引起遗传密码子的错读。嘌呤霉素是一种蛋白质合成
抑制剂，它具有与tRNA 分子末端类似的结构，能与氨基酸结合，代替氨酰化的tRNA 同核糖体的A 位点结合，并掺入到生长的肽链中。这也验证了蛋白质合成过程中A 位点和P 位点是两个非常重要的位点。
小分子RNA 可分为snRNA （某些与间接作用密切相关）和scRNA （与蛋白质的合成运输有关），前者存在于细胞核中，后者存在于细胞质中。反义RNA 是与mRNA 或其它RNA 互补的RNA 分子，来源于反向转录的产物或是不同基团的产物，它与MRNA 结合抑制了mRNA 的翻译，通过反义RNA 控制mRNA 的翻译是原核生物基因表达调控的一种方式，其来源为反向转录的产物和不同的基因产物。可分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类反义RNA 。反义snRNA 与前rRNA 的修饰加工有关。
核酶是具有催化活性的RNA ，分为RNA 和蛋白质复合物、小分子的RNA 和I 、II 组内含子三种类型。核剪切涉及核酶的作用，具有GU-AG 规则，装配成剪切体、形成套索结构等三个特点。I 、II 组的内含子剪切机制完全不同。其功能有切割RNA 、DNA ，有的有RNA 连接酶、磷酸酶等活性。与蛋白质酶相比，其催化效率低。
RNA 编辑是指在mRNA 水平上改变遗传信息的过程，RNA 编辑扩大了遗传信息，且使得生物更好地适应环境，因此它是基因表达的一种重要的调控机制。