2009年10月7日，諾貝爾化學獎揭曉。來自美國、以色列的3位科學家因“對核糖體結構和功能的研究”而獲獎。三位科學家采用X射線蛋白質晶體學技術，標識出了構成核糖體的成千上萬個原子。這不僅畫出了核糖體的“外貌”，而且在原子層面上揭示了核糖體功能的機理。至此，科學家們終于能一探核糖體的工作機制，為遺傳信息的傳遞、蛋白質翻譯等重大問題提供強有力的證據，并借此弄清一些細菌的抗藥機制，研發新的抗生素，幫助人體抵抗頑固疾病。本文中筆者對有關核糖體的知識與應用進行了歸納。
1 核糖體有關的基本知識
1．1 核糖體的大小
例1．下列細胞結構中，在普通光學顯微鏡下分辨不出的是（C）
A．染色體 B．液泡 C．核糖體 D．葉綠體
解析：核糖體是最小的細胞器，只有23nm左右，在光學顯微鏡下分辨不清。在用差速離心技術分離細胞器時最后分離得到的細胞器是核糖體。
1．2 核糖體的化學組成
例2．細胞質中含RNA最多的是 （C）
A．線粒體 B．細胞質基質 C．核糖體 D．葉綠體
解析：核糖體的主要成分為蛋白質和RNA，二者各占一半。rRNA可占細胞中RNA總量的80%以上。
1．3 核糖體的結構
例3．下列細胞結構中，不參與細胞生物膜系統組成的是（B）
A．線粒體 B．核糖體 C．高爾基體 D．葉綠體
解析：在核糖體中不含磷脂，也沒有膜結構，不屬于生物膜系統。一個核糖體大分子通常由兩部分構成：大亞基和小亞基。大亞基是結合轉運RNA的亞基，小亞基在蛋白質合成中負責信息識別。
1．4 核糖體的分布
例4．葉綠體的DNA能指導自身小部分蛋白質在葉綠體內的合成。下列敘述中錯誤的是（D）
A．葉綠體DNA能夠轉錄 B．葉綠體DNA是遺傳物質
C．葉綠體內存在核糖體 D．葉綠體功能不受細胞核調控
解析：細胞中的核糖體可以游離在細胞質基質中，可以附著在粗面內質網上，在線粒體
和葉綠體中也有。不同的細胞中核糖體數量不同，在分裂旺盛的細胞和癌細胞中核糖體的數量很多。
1．5 核糖體的裝配
真核生物核糖體的形成與 有關，rRNA基因組主要存在于核仁組織區中，核糖體蛋白在細胞質中合成后經 進入核仁區參加裝配。
答案：核仁 核孔
2 核糖體與蛋白質的合成
2．1 蛋白質合成過程
例5．下圖所示是蛋白質合成過程示意圖。請據圖回答：
（1）生物體合成蛋白質的場所是 ，它主要是由 和 兩種主要成分組成的。
（2）合成蛋白質的第一步是主要在細胞核內合成的 [ ] 進入細胞質與 結合，同時攜帶氨基酸的轉運 RNA 進入 位與起始密碼子互補配對。
（3）第二步是與第二個密碼子互補配對的轉運RNA攜帶氨基酸進入 位。
（4）第三步在轉肽酶的作用下， 位的氨基酸通過肽鍵的形成而轉移到 位的 上。
（5）第四步是核糖體沿mRNA分子移動 的距離，使 位的“肽鏈一tRNA ”進入 位。于是循環進行三、四步，直到遇到 為止。
答案：(1)核糖體 RNA 蛋白質 (2) 3 mRNA 核糖體 P (3)A
(4)P A tRNA上 一個密碼子 A P 終止密碼子
解析：翻譯過程是在核糖體、mRNA、 tRNA 三者的密切配合下完成的，通過mRNA上的密碼子和tRNA上的反密碼子的互補配對，使mRNA 上的信息最終體現在特定的蛋白質結構上。
2．2 多聚核糖體
例6．右圖為原核細胞中轉錄、翻譯的示意圖。據圖判斷，下列描述中正確的是（BD）
A．圖中表示4條多肽鏈正在合成
B．轉錄尚未結束，翻譯即已開始
C．多個核糖體共同完成一條多肽鏈的翻譯
D．一個基因在短時間內可表達出多條多肽鏈
解析：在蛋白質合成過程中，同一條mRNA分子可以相繼結合多個核糖體，同時合成若干條相同的多肽鏈，因此，少量的mRNA 分子就可以迅速合成出大量的蛋白質，對mRNA的利用及對其濃度的調控更為經濟和有效。
2．3 分泌蛋白的加工機制
例7．已知分泌蛋白的新生肽鏈上有一段可以引導其進人內質網的特殊序列（圖中P 肽段）。若P 肽段功能缺失，則該蛋白（D）
A．無法繼續合成 B．可以進人高爾基體
C．可以被加工成熟 D．無法被分泌到細胞外
解析：該題所說的特殊序列即為信號肽。從起始密碼子開始首先翻譯產生信號肽，信號肽從核糖體上露出后立即被信號肽識別體（SRP）識別并與之相結合，翻譯暫時停止，SRP牽引這條帶核糖體的mRNA到達粗面內質網的表面，這時，暫時被抑制的翻譯過程恢復進行，翻譯出的肽鏈通過孔道進入內質網腔內。信號肽在穿越膜后被內質網腔內的信號肽酶水解切除。因此信號肽的缺失不影響蛋白質的合成，但使蛋白質不能進入內質網加工，進而也無法進入高爾基體和分泌到細胞外。
2．4 分泌蛋白合成過程中核糖體與其它細胞器之間的聯系
例8． 下圖表示用3H—亮氨酸標記細胞內的分泌蛋白，追蹤不同時間具有放射性的分泌蛋白顆粒在細胞內分布情況和運輸過程。其中正確的是（C）
解析：在分泌蛋白合成和分泌過程中，核糖體合成的蛋白質進入內質網加工，再由囊泡運至高爾基體最后到達細胞膜，整個過程需要多種細胞結構共同配合才能完成。
3 核糖體知識的應用
基于核糖體研究的有關成果，可以很容易理解，如果細菌的核糖體功能得到抑制，那么細菌就無法存活。在醫學上，人們正是利用抗生素來抑制細菌的核糖體從而治療疾病的。評委會說，三位科學家構筑了三維模型來顯示不同的抗生素是如何抑制核糖體功能的，“這些模型已被用于研發新的抗生素，直接幫助減輕人類的病痛，拯救生命”。
例9．人們通過對青霉素、鏈霉素等抗生素研究發現，抗生素之所以能夠殺死細菌等病原體而對人體無害，其原因是抗生素能夠有效地阻斷細菌細胞內的蛋白質合成。于是人們對此現象提出了許多假設，其中有如下三點：①抗生素能阻斷細菌DNA的轉錄過程而不影響人體內DNA的轉錄過程；②抗生素能阻斷細菌轉運RNA的功能而不影響人體內轉運RNA的功能；③抗生素能阻斷細菌內核糖體的功能而不影響人體內核糖體的功能。
請設計一個模擬實驗探究某種抗生素能否阻斷細菌DNA和人體DNA的轉錄過程。
實驗步驟：
第一步：取A、B、C、D4支試管，各加入足量的ATP、核糖核苷酸、相關的酶的混合溶液；
第二步：
第三步：
預期實驗結果并得出實驗結論：
該實驗有可能會出現 種實驗結果，如果出現 ，則說明該抗生素只阻斷細菌DNA的轉錄，不阻斷人體DNA的轉錄。
答案:
第二步：向A試管滴加適量一定濃度的抗生素水溶液，B試管中滴加等量的蒸餾水，同時A、B試管中加入等量相同的細菌DNA；向C試管滴加適量一定濃度的抗生素水溶液，D組滴加等量的蒸餾水，同時C、D試管中加入等量相同的人體DNA；
第三步：把A、B、C、D個4個試管在相同且適宜的條件下培養一段時間后，檢測4支試管中有無RNA的生成。
4 A試管中無RNA生成，B試管中有RNA生成，C、D試管中均有RNA生成
解析：該實驗模擬的是轉錄過程，試管中要加入模板DNA、足量的ATP、核糖核苷酸、相關的酶等；本實驗既要分別觀察抗生素對細菌DNA和對人體DNA轉錄過程的影響又要設置加抗生素和加蒸餾水的空白對照，所以實驗分為四組。
本文來自：逍遙右腦記憶 /gaozhong/133593.html
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