2009年10月7日，諾貝爾化學(xué)獎揭曉。來自美國、以色列的3位科學(xué)家因“對核糖體結(jié)構(gòu)和功能的研究”而獲獎。三位科學(xué)家采用X射線蛋白質(zhì)晶體學(xué)技術(shù)，標(biāo)識出了構(gòu)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(jī)理。至此，科學(xué)家們終于能一探核糖體的工作機(jī)制，為遺傳信息的傳遞、蛋白質(zhì)翻譯等重大問題提供強(qiáng)有力的證據(jù)，并借此弄清一些細(xì)菌的抗藥機(jī)制，研發(fā)新的抗生素，幫助人體抵抗頑固疾病。本文中筆者對有關(guān)核糖體的知識與應(yīng)用進(jìn)行了歸納。
1 核糖體有關(guān)的基本知識
1．1 核糖體的大小
例1．下列細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，在普通光學(xué)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(xì)胞器，只有23nm左右，在光學(xué)顯微鏡下分辨不清。在用差速離心技術(shù)分離細(xì)胞器時最后分離得到的細(xì)胞器是核糖體。
1．2 核糖體的化學(xué)組成
例2．細(xì)胞質(zhì)中含RNA最多的是 （C）
A．線粒體 B．細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) C．核糖體 D．葉綠體
解析：核糖體的主要成分為蛋白質(zhì)和RNA，二者各占一半。rRNA可占細(xì)胞中RNA總量的80%以上。
1．3 核糖體的結(jié)構(gòu)
例3．下列細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，不參與細(xì)胞生物膜系統(tǒng)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(jié)構(gòu)，不屬于生物膜系統(tǒng)。一個核糖體大分子通常由兩部分構(gòu)成：大亞基和小亞基。大亞基是結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的亞基，小亞基在蛋白質(zhì)合成中負(fù)責(zé)信息識別。
1．4 核糖體的分布
例4．葉綠體的DNA能指導(dǎo)自身小部分蛋白質(zhì)在葉綠體內(nèi)的合成。下列敘述中錯誤的是（D）
A．葉綠體DNA能夠轉(zhuǎn)錄 B．葉綠體DNA是遺傳物質(zhì)
C．葉綠體內(nèi)存在核糖體 D．葉綠體功能不受細(xì)胞核調(diào)控
解析：細(xì)胞中的核糖體可以游離在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，可以附著在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，在線粒體
和葉綠體中也有。不同的細(xì)胞中核糖體數(shù)量不同，在分裂旺盛的細(xì)胞和癌細(xì)胞中核糖體的數(shù)量很多。
1．5 核糖體的裝配
真核生物核糖體的形成與 有關(guān)，rRNA基因組主要存在于核仁組織區(qū)中，核糖體蛋白在細(xì)胞質(zhì)中合成后經(jīng) 進(jìn)入核仁區(qū)參加裝配。
答案：核仁 核孔
2 核糖體與蛋白質(zhì)的合成
2．1 蛋白質(zhì)合成過程
例5．下圖所示是蛋白質(zhì)合成過程示意圖。請據(jù)圖回答：
（1）生物體合成蛋白質(zhì)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(zhì)的第一步是主要在細(xì)胞核內(nèi)合成的 [ ] 進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)與 結(jié)合，同時攜帶氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn) RNA 進(jìn)入 位與起始密碼子互補(bǔ)配對。
（3）第二步是與第二個密碼子互補(bǔ)配對的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA攜帶氨基酸進(jìn)入 位。
（4）第三步在轉(zhuǎn)肽酶的作用下， 位的氨基酸通過肽鍵的形成而轉(zhuǎn)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(jìn)入 位。于是循環(huán)進(jìn)行三、四步，直到遇到 為止。
答案：(1)核糖體 RNA 蛋白質(zhì) (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(bǔ)配對，使mRNA 上的信息最終體現(xiàn)在特定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上。
2．2 多聚核糖體
例6．右圖為原核細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄、翻譯的示意圖。據(jù)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(zhuǎn)錄尚未結(jié)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(nèi)可表達(dá)出多條多肽鏈
解析：在蛋白質(zhì)合成過程中，同一條mRNA分子可以相繼結(jié)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(zhì)，對mRNA的利用及對其濃度的調(diào)控更為經(jīng)濟(jì)和有效。
2．3 分泌蛋白的加工機(jī)制
例7．已知分泌蛋白的新生肽鏈上有一段可以引導(dǎo)其進(jìn)人內(nèi)質(zhì)網(wǎng)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(xù)合成 B．可以進(jìn)人高爾基體
C．可以被加工成熟 D．無法被分泌到細(xì)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(chǎn)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(jié)合，翻譯暫時停止，SRP牽引這條帶核糖體的mRNA到達(dá)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的表面，這時，暫時被抑制的翻譯過程恢復(fù)進(jìn)行，翻譯出的肽鏈通過孔道進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)。信號肽在穿越膜后被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的信號肽酶水解切除。因此信號肽的缺失不影響蛋白質(zhì)的合成，但使蛋白質(zhì)不能進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工，進(jìn)而也無法進(jìn)入高爾基體和分泌到細(xì)胞外。
2．4 分泌蛋白合成過程中核糖體與其它細(xì)胞器之間的聯(lián)系
例8． 下圖表示用3H—亮氨酸標(biāo)記細(xì)胞內(nèi)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(xì)胞內(nèi)分布情況和運(yùn)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(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工，再由囊泡運(yùn)至高爾基體最后到達(dá)細(xì)胞膜，整個過程需要多種細(xì)胞結(jié)構(gòu)共同配合才能完成。
3 核糖體知識的應(yīng)用
基于核糖體研究的有關(guān)成果，可以很容易理解，如果細(xì)菌的核糖體功能得到抑制，那么細(xì)菌就無法存活。在醫(yī)學(xué)上，人們正是利用抗生素來抑制細(xì)菌的核糖體從而治療疾病的。評委會說，三位科學(xué)家構(gòu)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(fā)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(fā)現(xiàn)，抗生素之所以能夠殺死細(xì)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(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)合成。于是人們對此現(xiàn)象提出了許多假設(shè)，其中有如下三點(diǎn)：①抗生素能阻斷細(xì)菌DNA的轉(zhuǎn)錄過程而不影響人體內(nèi)DNA的轉(zhuǎn)錄過程；②抗生素能阻斷細(xì)菌轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的功能而不影響人體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的功能；③抗生素能阻斷細(xì)菌內(nèi)核糖體的功能而不影響人體內(nèi)核糖體的功能。
請?jiān)O(shè)計一個模擬實(shí)驗(yàn)探究某種抗生素能否阻斷細(xì)菌DNA和人體DNA的轉(zhuǎn)錄過程。
實(shí)驗(yàn)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(guān)的酶的混合溶液；
第二步：
第三步：
預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
該實(shí)驗(yàn)有可能會出現(xiàn) 種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如果出現(xiàn) ，則說明該抗生素只阻斷細(xì)菌DNA的轉(zhuǎn)錄，不阻斷人體DNA的轉(zhuǎn)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(xì)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(yǎng)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(shí)驗(yàn)?zāi)M的是轉(zhuǎn)錄過程，試管中要加入模板DNA、足量的ATP、核糖核苷酸、相關(guān)的酶等；本實(shí)驗(yàn)既要分別觀察抗生素對細(xì)菌DNA和對人體DNA轉(zhuǎn)錄過程的影響又要設(shè)置加抗生素和加蒸餾水的空白對照，所以實(shí)驗(yàn)分為四組。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaozhong/133593.html
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