06 第六章 细胞质基质与细胞内膜系统.ppt

第1页：第六章细胞质基质与细胞内膜系统

第六章细胞质基质与细胞内膜系统

第2页：第一节、细胞质基质

• 第一节、细胞质基质
• 第二节、内质网
• 第三节、高尔基体
• 第四节、溶酶体与过氧化物酶体
• 第五节、细胞内蛋白质的分选与细胞结构组装

第3页：第一节细胞质基质

• 第一节细胞质基质
• 一、细胞质基质(cytoplasmic matrix )
• 二、细胞内膜系统(endomembrane system)

第4页：第二节内质网

• 第二节内质网(endoplasmic reticulum,ER)
• 一、内质网的形态结构
• 二、ER的功能

第5页：第三节高尔基体

• 第三节高尔基体
• 一、高尔基体的发现
• 二、高尔基体的形态结构
• 三、高尔基体的功能
• 四、高尔基体与细胞内的膜泡运输

第6页：第四节溶酶体与过氧化物酶体溶酶

• 第四节溶酶体与过氧化物酶体溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中
• 溶酶体是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器
• 其主要功能是进行细胞内的消化作用
• 一、溶酶体的结构类型
• 二、溶酶体的功能
• 三、溶酶体的发生
• 四、溶酶体与过氧化物酶体

第7页：第五节细胞内蛋白质的分选与细胞

• 第五节细胞内蛋白质的分选与细胞结构的组装
• 一、分泌蛋白合成的模型---信号假说
• 二、蛋白质分选与分选信号
• 三、膜泡运输
• 四、细胞结构体系的组装

第8页：一、细胞质基质

• 一、细胞质基质（cytoplasmic matrix ）细胞质基质是细胞的重要的结构成分，其体积约占细胞质的一半
• 细胞质基质的涵义细胞质基质的功能

第9页：肝细胞中细胞质基质及其它组分

肝细胞中细胞质基质及其它组分的数目及所占体积比细胞组分数目体积比细胞质基质细胞核内质网高尔基体溶酶体胞内体过氧化物酶体线粒体1111300200400170054612311122

第10页：用差速离心法分离细胞匀浆物组分

• 用差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分
• 生物化学家多称之为胞质溶胶
• 主要成分：中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构
• 主要特点：细胞质基质是一个高度有序的体系
• 通过弱键的相互作用处于动态平衡的结构体系
• 细胞质基质的涵义

第11页：

第12页：完成各种中间代谢过程如糖酵解过程

• 完成各种中间代谢过程如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等与细胞质骨架相关的功能维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等蛋白质的修饰和蛋白质选择性降解
• 蛋白质的修饰
• 控制蛋白质的寿命（泛素依赖的降解途径）
• 降解变性和错误折叠的蛋白质（泛素依赖的降解途径）
• 帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象（分子伴侣）细胞质基质的功能

第13页：辅酶或辅基与酶的共价修饰磷酸化与去磷酸化

• 辅酶或辅基与酶的共价修饰磷酸化与去磷酸化：调节蛋白质的生物学活性
• 糖基化对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰——不易被细胞内的蛋白水解酶水解，使蛋白质在细胞中维持较长的寿命
• 酰基化：一类是内质网上合成的跨膜蛋白在通过内质网和高尔基体的转运过程中发生的
• 一类是在诸如src基因和ras基因这类细胞癌基因的产物上

第14页：泛素依赖的降解途径

• 泛素依赖的降解途径（ubiquitin –dependent pathway）泛素是一个由76个氨基酸残基组成的小肽，它的作用主要是识别要被降解的蛋白质
• 蛋白酶体主要降解两种类型的蛋白质：一类是错误折叠的蛋白质，另一类就是需要进行数量调节的蛋白质

第15页：

第16页：在ATP供能的情况下泛素的C端与非

• 在ATP供能的情况下泛素的C端与非特异性泛素激活酶E1的半胱氨酸残基共价结合，形成E1-泛素复合物
• E1-泛素复合物再将泛素转移给另一个泛素结合酶E2
• E2则可以直接将泛素转移到靶蛋白赖氨酸残基上，但在通常情况下靶蛋白泛素化需要一个特异的泛素蛋白连接酶E3

第17页：分子伴侣

• 分子伴侣（molecular chaperones）细胞中的某些蛋白质分子可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽转运、折叠或装配，这一类分子本身并不参与最终产物的形成，因此称为分子伴侣。
• Molecular chaperones：which bind and stabilize unfold or partly fold proteins，thereby preventing these proteins from aggregating and being degraded。
• Chaperonins：which directly facilitate the folding of proteins。

第18页：

第19页：二、细胞内膜系统

二、细胞内膜系统（endomembrane system）细胞内膜系统概述细胞内膜系统的研究方法

第20页：细胞内膜系统概述细胞内膜系统

• 细胞内膜系统概述细胞内膜系统是指细胞内在结构、功能及发生上相关的、由膜围绕细胞器或细胞结构，主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等
• 从系统发生来看内膜系统起源于质膜的内陷和内共生
• 从个体发生来看新细胞的内膜系统来源于原有内膜系统的分裂，具有核外遗传的特性
• 真核细胞细胞内的区域化：
• 增加细胞的内表面积，提高了代谢和调节能力；
• 细胞内的膜相结构----细胞器。内膜系统的动态性质

第21页：内膜系统将细胞中的生化合成

• 内膜系统将细胞中的生化合成、分泌和内吞作用连接形成动态的、相互作用的网络
• 在内质网合成的蛋白和脂通过分泌活动进入分泌小泡运送到工作部位
• 细胞通过内吞途径将细胞外的物质送到溶酶体降解

第22页：细胞内膜系统的研究方法DeDuve,A

• 细胞内膜系统的研究方法DeDuve,A.ClaudeandG.Palade，1974Nobel医学和生理学奖
• 放射自显影（Autoradiography）;
• 生化分析（Biochemicalanalysis）;
• 遗传突变分析（Geneticmutants）

第23页：一、内质网的形态结构内质网的特

一、内质网的形态结构内质网的特性内质网的两种基本类型：粗面内质网和光面内质网微粒体（microsome）

第24页：内质网是典型的异质性细胞器,在细胞分裂时

• 内质网是典型的异质性细胞器,在细胞分裂时，内质网要经历解体和重建的过程
• 内质网的存在增大的细胞内膜的表面积，为酶反应提供了结合位点
• 内质网形成的封闭体系，将内质网上合成的物质与细胞质基质中合成的物质分隔开来，更有利于它们的加工和运输
• 内质网是细胞内除核酸以外的生物大分子如蛋白质、脂质和糖类的合成基地

第25页：

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第27页：二、ER的功能ER是细胞内除核酸以

• 二、ER的功能ER是细胞内除核酸以外的生物大分子，如蛋白质与脂类合成的基地
• 几乎全部脂类和多种重要蛋白质都是在内质网合成的
• rER的功能sER的功能

第28页：rER的功能蛋白质合成脂类的合成

rER的功能蛋白质合成脂类的合成蛋白质的修饰与加工新生肽的折叠与组装

第29页：sER的功能

• sER的功能
• 类固醇激素的合成（生殖腺内分泌细胞和肾上腺皮质）
• 肝细胞的解毒作用（Detoxification）：肝细胞中存在细胞色素P450家族酶系，在这些酶的作用下，可以将不溶于水的有毒物质和代谢产物处理为溶于水的物质，通过尿液排出体外。
• 储存钙离子：肌质网膜上的Ca2+-ATP酶将细胞质基质中Ca2+泵入肌质网腔中
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第30页：蛋白质合成在粗面内质网上合成

• 蛋白质合成在粗面内质网上合成的蛋白包括分泌蛋白，整合膜蛋白,内膜系统各种细胞器内的可溶性蛋白（需要隔离或修饰）
• 其它的多肽是在细胞质基质中“游离”核糖体上合成的
• 包括:细胞质基质中的驻留蛋白、质膜外周蛋白、核输入蛋白、转运到线粒体、叶绿体和过氧物酶体的蛋白
• 注意：细胞中蛋白质都是在核糖体上合成的，并都是起始于细胞质基质中“游离”核糖体

第31页：蛋白质的修饰与加工细胞对蛋白质

• 蛋白质的修饰与加工细胞对蛋白质的修饰加工主要包括糖基化、羟基化、酰基化和形成二硫键等
• 糖基化在糖基转移酶的作用下发生在ER腔面糖基化主要有两种方式N-linkedglycosylation（Asn）O-linkedglycosylation（Ser/ThrorHylys/Hypro）

第32页：

第33页：新生肽的折叠与组装内质网腔是非还原性的内

• 新生肽的折叠与组装内质网腔是非还原性的内腔，易于二硫键形成；
• 正确折叠涉及驻留蛋白：具有KDEL或HDEL信号蛋白二硫键异构酶（proteindisulfideisomerase，PDI）切断二硫键，帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并处于正确折叠的状态。
• 结合蛋白（Bindingprotein，Bip，chaperone）识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位，并促进重新折叠与装配。

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第36页：脂类的合成ER合成细胞所需绝大多

• 脂类的合成ER合成细胞所需绝大多数膜脂（包括磷脂和胆固醇）两种例外：鞘磷脂和糖脂（ER开始→Golgicomplex完成）Mit/Chl某些单一脂类是在它们的膜上合成的磷脂合成酶是ER膜整合蛋白，活性位点朝向cytosol磷脂转位因子：在磷脂转位因子的作用下，新合成的脂类分子会由细胞质基质侧转向内质网腔面
• 它对于脂类的识别具有特异性，它对于头部为胆碱的脂类（鞘磷脂和磷脂酰胆碱）转位能力最强，因此导致了脂类分子在膜上分布成分的不对称性
• 磷脂的转运:出芽
• 磷脂转换蛋白

第37页：

第38页：

第39页：SM：鞘磷脂；PC磷脂酰胆碱；PS磷

• SM：鞘磷脂
• PC磷脂酰胆碱
• PS磷脂酰丝氨酸
• PE：磷脂酰乙醇胺
• PI：磷脂酰肌醇
• CI：胆固醇

第40页：一、高尔基体的形态结构

• 一、高尔基体的形态结构
• 电镜下高尔基体结构是由扁平膜囊和大小不等的囊泡构成的
• 高尔基体是有极性的细胞器：位置、方向、物质转运与生化极性
• 高尔基体各部膜囊的４种标志细胞化学反应：
• 高尔基体至少由互相联系的4个部分组成，每一部分又可能划分出更精细的间隔
• 高尔基体与细胞骨架关系密切，在非极性细胞中，高尔基体分布在MTOC(负端)

第41页：高尔基体是有极性的细胞器

• 高尔基体是有极性的细胞器
• 它与细胞骨架的关系十分密切，在没有极性的细胞中，高尔基体分布在微管组织中心处
• 扁囊弯曲成凸面又称形成面（formingface）或顺面（cisface）
• 面向质膜的凹面（concave）又称成熟面（mature face）或反面（trans face）

第42页：高尔基体各部膜囊的４种标志细胞

• 高尔基体各部膜囊的４种标志细胞化学反应嗜锇反应的高尔基体cis面膜囊；
• 焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）细胞化学反应，显示trans面1～2层膜囊
• 胞嘧啶单核苷酸酶（CMP酶）细胞化学反应，显示靠近trans面膜囊状和管状结构GERL结构：60年代初，Novikoff发现CMP和酸性磷酸酶存在于高尔基体的一侧，称这种结构为GERL，意为与高尔基体（G）密切相关，但它是内质网（ER）的一部分，参与溶酶体（L）的生成
• 烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶（NADP酶）的细胞化学反应，显示中间扁平囊

第43页：高尔基体顺面网状结构

• 高尔基体顺面网状结构（cis-Golginetwork，CGN）
• 高尔基体中间膜囊（medialGolgi）
• 多数糖基修饰；糖脂的形成；与高尔基体有关的多糖的合成
• 高尔基体反面网状结构（transGolginetwork，TGN）
• 周围大小不等的囊泡顺面囊泡称ERGIC/VTC----ERGIC53/58蛋白（结合Mn）反面体积较大的分泌泡与分泌颗粒高尔基体的4个组成部分

第44页：高尔基体顺面网状结构

• 高尔基体顺面网状结构
• RER（蛋白质和脂类）—
• （蛋白质KDEL或HDEL）CGN；
• 蛋白丝氨酸残基发生O--连接糖基化；
• 跨膜蛋白在细胞质基质一侧结构域的酰基化；

第45页：高尔基体反面网状结构

• 高尔基体反面网状结构
• TGN中的低pH值；标志酶CMP酶阳性
• TGN的主要功能：
• 参与蛋白质的分类与包装、运输；
• 某些“晚期”的蛋白质修饰（如唾液酸化、蛋白质酪氨酸残基的硫酸化及蛋白原的水解加工）在蛋白质与脂类的转运过程中的“瓣膜”作用，保证单向转运。

第46页：二、高尔基体的功能高尔基体的主

• 二、高尔基体的功能高尔基体的主要功能是将内质网合成的多种蛋白质进行加工、分类与包装，然后分门别类地运送到细胞特定的部位或分泌到细胞外
• 高尔基体与细胞的分泌活动蛋白质的糖基化及其修饰蛋白酶的水解和其它加工过程

第47页：高尔基体与细胞的分泌活动

• 高尔基体与细胞的分泌活动
• 参与细胞分泌活动：RER上合成的蛋白质
• 进入ER腔
• COPⅡ运输泡
• 进入CGN
• 在medialGolgi中加工
• 在TGN形成分泌泡
• 运输与质膜融合、排出。
• 蛋白质的分选及其转运的信息仅存在于编码该蛋白质的基因本身
• 溶酶体酶的分选：M6P
• 反面膜囊M6P受体在肝细胞中溶酶体酶还存在不依赖于M6P的另一种分选途径。

第48页：蛋白质的糖基化及其修饰蛋白质

蛋白质的糖基化及其修饰蛋白质的糖基化类型两种糖基化形式的比较蛋白质糖基化的特点及其生物学意义蛋白聚糖的合成参与植物细胞壁的形成，合成纤维素和果胶质

第49页：

第50页：蛋白质糖基化的两种类型比较特征

蛋白质糖基化的两种类型比较特征N-连接O-连接合成部位粗面内质网主要在高尔基体合成方式来自同一个寡糖前体一个个单糖加上去与之结合的氨基酸残基天冬酰氨丝氨酸、苏氨酸、羟脯、羟赖最终长度至少5个糖残基1-4个糖残基第一个糖残基N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰半乳糖胺

第51页：蛋白质糖基化的特点及其生物学意

• 蛋白质糖基化的特点及其生物学意义溶酶体中的水解酶类、多数细胞膜上的膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白，而在细胞质基质和细胞核中绝大多数蛋白质都没有糖基化修饰
• 糖蛋白寡糖链的合成与加工都没有模板，靠不同的酶在细胞不同间隔中经历复杂的加工过程才能完成
• 糖基化的主要作用是蛋白质在成熟过程中折叠成正确构象和增加蛋白质的稳定性
• 多羟基糖侧链影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质
• 对多数分选的蛋白质来说，糖基化并非作为蛋白质的分选信号
• 进化上的意义：寡糖链具有一定的刚性，从而限制了其它大分子接近细胞表面的膜蛋白，这就可能使真核细胞的祖先具有一个保护性的外被，同时又不象细胞壁那样限制细胞的形状与运动

第52页：蛋白质在高尔基体中酶解加工的几

• 蛋白质在高尔基体中酶解加工的几种类型
• 无生物活性的蛋白质
• 高尔基体
• 切除N-端或两端的序列
• 成熟的多肽。
• 蛋白质前体
• 高尔基体
• 水解
• 同种有活性的多肽，如神经肽等。
• 含有不同信号序列的蛋白质前体
• 高尔基体
• 加工成不同的产物。
• 同一种蛋白质前体
• 不同细胞以不同的方式加工
• 不同的多肽。加工方式多样性的可能原因：
• 确保小肽分子的有效合成；
• 弥补缺少包装并转运到分泌泡中的必要信号；
• 有效地防止这些活性物质在合成它的细胞内起作用。

第53页：三、高尔基体与细胞内的膜泡运输

三、高尔基体与细胞内的膜泡运输

第54页：一、溶酶体的结构类型溶酶体的类

• 一、溶酶体的结构类型溶酶体的类型溶酶体膜的特征：
• 嵌有质子泵，形成和维持溶酶体中酸性的内环境；
• 具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运；
• 膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解
• 溶酶体的标志酶：酸性磷酸酶（acidphosphatase）

第55页：

第56页：溶酶体的类型溶酶体是以含有大量

• 溶酶体的类型溶酶体是以含有大量酸性水解酶为共同特征、不同形态大小，执行不同生理功能的一类异质性（heterogenous）的细胞器
• 初级溶酶体（primarylysosome）次级溶酶体（secondarylysosome）
• 自噬溶酶体（autophagolysosome）
• 异噬溶酶体（phagolysosome）残余小体（residual body），又称后溶酶体。

第57页：二、溶酶体的功能清除无用的大分子

二、溶酶体的功能清除无用的大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞防御功能其它重要的生理功能溶酶体与疾病马厩治感冒

第58页：

第59页：其它重要的生理功能作为细胞内

• 其它重要的生理功能作为细胞内的消化“器官”为细胞提供营养
• 分泌腺细胞中，溶酶体摄入分泌颗粒参与分泌过程的调节参与清除赘生组织或退行性变化的细胞
• 受精过程中的精子的顶体（acrosome）反应

第60页：

第61页：溶酶体与疾病溶酶体酶缺失或溶酶

• 溶酶体与疾病溶酶体酶缺失或溶酶体酶的代谢环节故障，影响细胞代谢，引起疾病
• 如台-萨氏（Tay-Sachs）等各种储积症溶酶体吞入了不能消化的成分，从而造成溶酶体膜破裂，释放出其中的水解酶，最终导致细胞死亡
• 如肺部细胞吞噬二氧化硅所引起的矽肺和石棉肺
• 某些病原体（麻疯杆菌、利什曼原虫或病毒）被细胞摄入，进入吞噬泡但并未被杀死而繁殖（抑制吞噬泡的酸化或利用胞内体中的酸性环境）

第62页：三、溶酶体的发生发生途径分选途

三、溶酶体的发生发生途径分选途径多样化酶的加工方式多样化

第63页：溶酶体酶的合成及N-连接的糖基化

溶酶体酶的合成及N-连接的糖基化修饰（RER）高尔基体cis膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化M6PN-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶高尔基体trans-膜囊和TGN膜（M6P受体）溶酶体酶分选与局部浓缩以出芽的方式转运到前溶酶体磷酸葡萄糖苷酶磷酸化识别信号：信号斑发生途径

第64页：

第65页：

第66页：

第67页：依赖于M6P的分选途径的效率不高

• 依赖于M6P的分选途径的效率不高，部分溶酶体酶通过运输小泡直接分泌到细胞外
• 在细胞质膜上也存在依赖于钙离子的M6P受体，同样可与胞外的溶酶体酶结合，通过受体介导的内吞作用，将酶送至前溶酶体中，M6P受体返回细胞质膜，反复使用
• 还存在不依赖于M6P的分选途径（如酸性磷酸酶、分泌溶酶体的perforin和granzyme）溶酶体膜上的跨膜蛋白的分选不涉及M6P途径，它是依赖于自身的氨基酸残基信号进行分选的
• 分选途径多样化

第68页：四、溶酶体与过氧化物酶体过氧化

• 四、溶酶体与过氧化物酶体过氧化物酶体(peroxisome)又称微体(microbody)，是由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器
• 过氧化物酶体与溶酶体的区别过氧化物酶体的功能过氧化物酶体的发生

第69页：过氧化物酶体和溶酶体的区别过氧

• 过氧化物酶体和溶酶体的区别过氧化物酶体和溶酶体的差别过氧化物酶体和初级溶酶体的形态与大小类似，但过氧化物酶体中的尿酸氧化酶等常形成晶格状结构，可作为电镜下识别的主要特征
• 通过离心可分离过氧化物酶体和溶酶体

第70页：溶酶体与过氧化物酶体比较

第71页：过氧化物酶体的功能动物细胞

• 过氧化物酶体的功能动物细胞（肝细胞或肾细胞）中的过氧化物酶体过氧化物酶体可氧化分解血液中的有毒成分，起到解毒的作用
• 过氧化物酶体分解脂肪酸等高能分子向细胞直接提供热量
• 在植物细胞中过氧化物酶体的功能：
• 在绿色植物叶肉细胞中，它催化CO2固定反应副产物的氧化，即所谓光呼吸反应；
• 乙醛酸循环的反应，在种子萌发过程中，过氧化物酶体降解储存的脂肪酸
• 乙酰辅酶A
• 琥珀酸
• 葡萄糖。

第72页：过氧化物酶体的发生过氧化物酶体

• 过氧化物酶体的发生过氧化物酶体经分裂后形成子代的细胞器，子代的过氧化物酶体还需要进一步装配形成成熟的细胞器
• 组成过氧化物酶体的蛋白均由核基因编码，主要在细胞质基质中合成，然后转运到过氧化物酶体中
• 过氧化物酶体蛋白分选的信号序列（Peroxisomal-targetingsignal，PTS）：
• PTS1为Ser-lys-leu，多存在于基质蛋白的C端。
• PTS2为Arg/Lys-Leu/lle-5X-His/Gln-leu，存在于某些基质蛋白N-端
• 过氧化物酶体膜上存在几种可与信号序列相识别的可能的受体过氧化物酶体的膜脂可能在内质网上合成后转运而来。

第73页：

第74页：一、分泌蛋白合成的模型---信号

一、分泌蛋白合成的模型---信号假说信号假说(Signalhypothesis)G．Blobeletal：Signalhypothesis,1975信号肽与共转移导肽与后转移

第75页：信号假说：信号序列的发现和证实

• 信号假说
• 信号序列的发现和证实
• 指导因子：蛋白质N-端的信号肽（signal peptide）
• 信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP）
• 信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白docking protein，DP）
• 转位因子
• 信号假说内容
• 加与不加RER小泡，产物不同

第76页：1972年Milstein和他同事用分离

• 1972年Milstein和他同事用分离纯化的核糖体在无细胞体系中用编码免疫球蛋白轻链的mRNA指导合成多肽，发现合成的多肽比分泌到细胞外的成熟的免疫球蛋白在N端有一段多出的肽链，推测这段肽链具有信号作用
• Blobel、Dobberstein和Walter在上述发现的基础上用分离的微粒体和无细胞体系进行了大量的实验，进一步证实了信号序列的存在及其作用

第77页：信号识别颗粒（SRP

• 信号识别颗粒（SRP），由6种结构不同的多肽和一个7S RNA（长约300bp）组成的复合物，分子量325KD
• SRP上有3个功能部位：翻译暂停结构域（P9/P14）、信号肽识别结合位点（P54）、SRP受体蛋白结合位点（P68/P72）
• SRP受体（SPR receptor），又称停泊蛋白（docking protein,DP）是膜的整合蛋白，为异二聚体蛋白，一个亚基是暴露于细胞质的亲水部分，由640个氨基酸组成
• 另一个亚基是嵌入膜内的疏水部分，由300个氨基酸组成
• 存在于内质网上，可与SRP特异结合
• 转位因子（translocator，translocon），由3-4个Sec61蛋白复合体构成的一个类似于炸面圈的结构，每个Sec61蛋白由三条肽链组成

第78页：

第79页：

第80页：信号肽与共转移

• 信号肽与共转移
• 肽链边合成边转移至内质网腔中的方式称为共转移。
• 跨膜蛋白的起始转移序列和终止转移序列起始转移序列：蛋白质氨基末端的信号序列除作为信号被SRP识别外，还具有起始穿膜转移的作用
• 停止转移序列：肽链中还有某些序列与内质网膜具有很强的亲合力而结合在脂双层之中，能阻止肽链续进入内质网腔，使其成为跨膜蛋白质，称为停止转移序列内部信号序列
• 跨膜蛋白的类型及其取向
• 起始转移序列和终止转移序列的数目决定多肽跨膜次数

第81页：导肽与后转移基本的特征

• 导肽与后转移基本的特征：线粒体、叶绿体中的绝大多数蛋白质和过氧化物酶体中的蛋白质也是在某种信号序列的指导下进入这些细胞器中，这些序列称为导肽
• 这些蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到这些细胞器中，称后转移（post translocation）
• 蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还需要一些蛋白质的帮助（如热休克蛋白Hsp70）使其能够正确地折叠成有功能的蛋白

第82页：二、蛋白质分选与分选信号细胞内

二、蛋白质分选与分选信号细胞内合成的蛋白质之所以能够定向的转运到特定的细胞器取决于两个方面：其一是蛋白质中包含特殊的信号序列其二是细胞器上特定的信号识别装置分选受体分选途径分选信号

第83页：信号功能举例蛋白进入ER+H3N-Met

信号功能举例蛋白进入ER+H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Ler-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln-滞留在ER中-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-蛋白进入线粒体+H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu-进入细胞核-Pro-Pro-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-进入过氧化物酶体-Ser-Lys-Leu-不同部位蛋白质的分选信号

第84页：在细胞不同部位合成的蛋白质具

• 在细胞不同部位合成的蛋白质具有不同的分选途径
• 在细胞质基质中完成多肽链合成，然后转运至膜围绕的细胞器，如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核及细胞质基质的特定部位；
• 蛋白质合成起始后转移至粗面内质网，新生肽边合成边转入粗面内质网腔中，随后经高尔基体转运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外，内质网与高尔基体本身的蛋白也是通过这条途径分选的
• 分选途径
• 门控运输（gatedtransport）；
• 跨膜运输（transmembranetransport）；
• 膜泡运输（vesiculartransport）
• 拓扑学等价性（Topologically equivalent）的维持

第85页：

第86页：三．膜泡运输膜泡运输是蛋白运输

• 三．膜泡运输膜泡运输是蛋白运输的一种特有的方式，普遍存在于真核细胞中
• 在转运过程中不仅涉及蛋白本身的修饰、加工和组装，还涉及到多种不同膜泡定向运输及其复杂的调控过程
• 三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用膜泡运输是特异性过程，涉及多种蛋白识别、组装、去组装的复杂调控

第87页：三种不同类型的包被小泡具有不同

• 三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用网格蛋白包被小泡介导从高尔基体TGN
• 质膜和胞内体及溶酶体的运输；COPII包被小泡介导从内质网
• 高尔基体的运输COPI包被小泡负责将蛋白从高尔基体
• 内质网在从内质网
• 高尔基体和/或从高尔基体的cis面
• trans面的物质转运中也可能涉及到COPI包被小泡。
• 三种不同小泡虽然有很多差异，但在小泡形成的方式和所需的成分基本一致

第88页：网格蛋白包被小泡

• 网格蛋白包被小泡
• 负责蛋白质从高尔基体TGN
• 质膜、胞内体或溶酶体和植物液泡运输
• 在受体介导的细胞内吞途径也负责将物质从质膜
• 内吞泡(细胞质)
• 胞内体
• 溶酶体运输
• 高尔基体TGN是网格蛋白包被小泡形成的发源地

第89页：COPII包被小泡负责从内质网

• COPII包被小泡负责从内质网
• 高尔基体的物质运输
• COPII包被蛋白由5种蛋白亚基组成
• 包被蛋白的装配是受控的
• COPII包被小泡具有对转运物质的选择性并使之浓缩

第90页：COPI包被小泡COPI包被含有8种蛋

• COPI包被小泡COPI包被含有8种蛋白亚基，包被蛋白复合物的装配与去装配依赖于ARF(GTP-bindingprotein)
• 负责回收、转运内质网逃逸蛋白(escapedproteins）
• ER。细胞器中保留及回收蛋白质的两种机制：
• 转运泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外，防止出芽转运；
• 通过识别驻留蛋白C-端的回收信号(lys-asp-glu-leu,KDEL)的特异性受体，以COPI-包被小泡的形式捕获逃逸蛋白
• COPI-包被小泡在非选择性的批量运输(bulkflow)中行使功能,负责rER
• Golgi
• SV
• PM
• COPI-包被小泡除行使Golgi→ER逆行转运外，也可行使顺行转运功能,从ER→ER-GolgiIC→Golgi

第91页：膜泡运输是特异性过程

• 膜泡运输是特异性过程，涉及多种蛋白识别、组装-去组装的复杂调控膜泡融合是特异性的选择性融合,从而指导细胞内膜流的方向选择性融合基于供体膜蛋白与受体膜蛋白的特异性相互作用
• 运输小泡寻靶：SNARE假说
• Rab蛋白在小泡运输与融合中的调节作用
• 小泡融合模型

第92页：四、细胞结构体系的组装

• 四、细胞结构体系的组装
• 生物大分子的组装方式：
• 有些装配过程需ATP或GTP提供能量或其它成份的介入或对装配亚基的修饰
• 自我装配的信息存在于装配亚基的自身，细胞提供的装配环境
• 装配具有重要的生物学意义：
• 分子“伴侣”（molecularchaperones）

第93页：生物大分子的组装方式

• 生物大分子的组装方式
• 自我装配（self-assembly）
• 协助装配（aided-assembly）
• 直接装配（direct-assembly）
• 复合物与细胞结构体系的组装

第94页：装配具有重要的生物学意义

• 装配具有重要的生物学意义
• 减少和校正蛋白质合成中出现的错误
• 减少所需的遗传物质信息量
• 通过装配与去装配更容易调节与控制多种生物学过程

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第103页：内质网膜小泡细胞质膜

内质网膜小泡细胞质膜

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第110页：分泌性蛋白N端序列为信号肽

• 分泌性蛋白N端序列为信号肽，指导分泌蛋白到内质网上合成，在蛋白合成结束之前信号肽被切除
• 信号识别颗粒和内质网膜上的信号识别颗粒的受体（停泊蛋白）等因子协助完成这一过程

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第112页：动物细胞中的过氧化物酶体植物细

动物细胞中的过氧化物酶体植物细胞中的过氧化物酶体

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第115页：信号肽的一级序列信号肽一级序列

• 信号肽的一级序列信号肽一级序列由疏水核心（h）、C端（c）和N端（n）三个区域构成
• 多肽链的走向与信号序列氨基端与羧基端哪个所带的正电荷相对较多有关
• 一般说来，带正电荷较多的一侧朝向细胞质一侧

第116页：信号序列（signal sequence

• 信号序列（signal sequence）：存在于蛋白质一级结构上的线性序列，通常由15-60个氨基酸残基组成，有些信号序列在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶（signal peptidase）切除
• 通常信号序列对所引导的蛋白质没有特异性要求
• 信号斑（signal patch）：存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号
• 每一种信号序列决定特殊的蛋白质转运方向

第117页：信号肽（signal peptide）引

• 信号肽（signal peptide）引导新合成的肽链转移到内质网上合成的信号序列称为信号肽，位于新合成肽链的N端，一般16-26个氨基酸残基，含有6-15个连续排列的带正电荷的非极性氨基酸，包括疏水核心区、信号肽的C端和N端三部分
• 由于信号肽又是引导肽链进入内质网腔的一段序列，又称开始转移序列（start transfer sequence）
• 信号肽没有严格的专一性，目前尚未发现共同的信号序列

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第122页：在高尔基体TGN区笼形蛋白有被小

在高尔基体TGN区笼形蛋白有被小泡的形成示意图

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第126页：运输小泡寻靶

• 运输小泡寻靶：SRNRE假说Rothman 和他的同事发现动物细胞融合需要一种可溶的细胞质蛋白，叫做N-乙基马来酰亚胺敏感融合蛋白（N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein，NSF）以及其他几种可溶性NSF附着蛋白（solube NSF attachment protein，SNAP），NSF/SNAP能够介导不同类型小泡的融合，说明它没有特异性
• 膜融合的特异性是由另外的膜蛋白提供的，这种蛋白称为SNAP受体（SNAP receptor）蛋白，或称为SNARE，它可以作为膜融合时SNAP的附着点
• 每一种运输小泡都有一个特殊的V-SNARE（vesicle-SNAP receptor）标志，能够同适当的靶膜上的T-SNARE（target-SNAP receptor）标志相互作用

第127页：Rab在小泡运输与融合中的调节作

• Rab在小泡运输与融合中的调节作用供体膜上的GNRP识别胞质溶胶中特异Rab 蛋白，诱导GDP的释放并和GTP结合，进而改变Rab 蛋白的构型，使其暴露出脂基团，从而将Rab 蛋白锚定到膜上
• 运输小泡形成后，在V-SNARE的引导下，到达受体膜的T-SNARE部位，Rab 帮助小泡与受体膜结合，Rab 蛋白上的GTP水解后从膜中释放出来，而小泡却锁定在受体膜上

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