真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸教輔_第1頁(yè)
真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸教輔_第2頁(yè)
真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸教輔_第3頁(yè)
真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸教輔_第4頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

真核細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)區(qū)室化(compartmentalization):

細(xì)胞內(nèi)區(qū)室化是真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的基本特征之一.

細(xì)胞內(nèi)膜被分為三類(lèi)結(jié)構(gòu):細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)、膜包被的各種細(xì)胞器1.Plasmamembrane2.Cytoplasmicmatrix3.Pinocytoticvesicle4.Mitochondria5.Endoplasmicreticulum6.Ribosomes7.Lysosomes8.Vacuoles9.Golgiapparatus10.Centrioles11.Nuclearmembrane12.Nucleus13.Nucleolus第1頁(yè)/共120頁(yè)第一頁(yè),共121頁(yè)。

第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義與功能一、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義二、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的組成

三、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能

第2頁(yè)/共120頁(yè)第二頁(yè),共121頁(yè)。一、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(cytoplasmicmatrix):在真核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中,除去可分辨的細(xì)胞器外的膠狀物質(zhì)。用差速離心法分離細(xì)胞勻漿物組分,先后除去細(xì)胞核、線粒體、溶酶體、高爾基體和細(xì)胞質(zhì)膜等細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)后,存留在上清液中的主要是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的成分。生物化學(xué)家多稱(chēng)之為胞質(zhì)溶膠。

第3頁(yè)/共120頁(yè)第三頁(yè),共121頁(yè)。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的體積占細(xì)胞的一半。第4頁(yè)/共120頁(yè)第四頁(yè),共121頁(yè)。第5頁(yè)/共120頁(yè)第五頁(yè),共121頁(yè)。1、完成各種中間代謝過(guò)程

如糖酵解過(guò)程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等2、蛋白質(zhì)的分選與運(yùn)輸3、與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能

維持細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸及能量傳遞等

4、蛋白質(zhì)的修飾、蛋白質(zhì)選擇性的降解

(1)蛋白質(zhì)的修飾

(2)控制蛋白質(zhì)的壽命

(3)降解變性和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)

(4)幫助變性或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊,形成正確的分子構(gòu)象三、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能第6頁(yè)/共120頁(yè)第六頁(yè),共121頁(yè)。第7頁(yè)/共120頁(yè)第七頁(yè),共121頁(yè)。第8頁(yè)/共120頁(yè)第八頁(yè),共121頁(yè)。第9頁(yè)/共120頁(yè)第九頁(yè),共121頁(yè)。第10頁(yè)/共120頁(yè)第十頁(yè),共121頁(yè)。第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)及其功能一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能二、高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能三、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能第11頁(yè)/共120頁(yè)第十一頁(yè),共121頁(yè)。

與原核細(xì)胞不同的是真核細(xì)胞具有復(fù)雜的由內(nèi)膜構(gòu)成的功能區(qū)隔。

細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)是指在結(jié)構(gòu),功能乃至發(fā)生上相互關(guān)聯(lián)、由膜包被的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu),主要包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、胞內(nèi)體和分泌泡等。內(nèi)膜系統(tǒng)形成了一種胞內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),其功能主要在于兩個(gè)方面:①擴(kuò)大膜的總面積,為酶提供附著的支架,如脂肪代謝、氧化磷酸化相關(guān)的酶都結(jié)合在細(xì)胞膜上;②是將細(xì)胞內(nèi)部區(qū)分為不同的功能區(qū)域,保證各種生化反應(yīng)所需的獨(dú)特的環(huán)境。第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)及其功能第12頁(yè)/共120頁(yè)第十二頁(yè),共121頁(yè)。內(nèi)膜系統(tǒng)將細(xì)胞中的生化合成、分泌和內(nèi)吞作用連接形成動(dòng)態(tài)的、相互作用的網(wǎng)絡(luò)。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白和脂質(zhì)通過(guò)分泌活動(dòng)進(jìn)入分泌小泡運(yùn)送到工作部位;細(xì)胞通過(guò)內(nèi)吞途徑將細(xì)胞外的物質(zhì)送到溶酶體降解。胞外分泌RegulatedSecretory分泌調(diào)節(jié)示意圖調(diào)節(jié)分泌途徑組成分泌途徑膜泡運(yùn)輸途徑第13頁(yè)/共120頁(yè)第十三頁(yè),共121頁(yè)。一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmicreticulum,ER)

由封閉的管狀或扁平囊狀膜系統(tǒng)及其包被的空腔形成互相溝通的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。第14頁(yè)/共120頁(yè)第十四頁(yè),共121頁(yè)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)第15頁(yè)/共120頁(yè)第十五頁(yè),共121頁(yè)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成第16頁(yè)/共120頁(yè)第十六頁(yè),共121頁(yè)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類(lèi)型第17頁(yè)/共120頁(yè)第十七頁(yè),共121頁(yè)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)第18頁(yè)/共120頁(yè)第十八頁(yè),共121頁(yè)。微粒體第19頁(yè)/共120頁(yè)第十九頁(yè),共121頁(yè)。第20頁(yè)/共120頁(yè)第二十頁(yè),共121頁(yè)。一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的兩種基本類(lèi)型

根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可以分為兩種基本結(jié)構(gòu)類(lèi)型:1、糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(roughendoplasmicreticulum,rER)多呈扁囊狀,排列較為整齊,因在其膜表面分布著大量的顆粒(核糖體)是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與核糖體共同形成的復(fù)合功能結(jié)構(gòu)。主要功能:合成分泌性的蛋白和多種膜蛋白。在分泌細(xì)胞和分泌抗體的漿細(xì)胞中,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)非常發(fā)達(dá)。第21頁(yè)/共120頁(yè)第二十一頁(yè),共121頁(yè)。

2.光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(smoothendoplasmicreticulum,sER)表面沒(méi)有核糖體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)稱(chēng)光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng),常呈分支管狀或小泡狀。是脂質(zhì)合成的重要場(chǎng)所,廣泛存在于能合成類(lèi)固醇的細(xì)胞中。第22頁(yè)/共120頁(yè)第二十二頁(yè),共121頁(yè)。(二)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

ER是細(xì)胞內(nèi)除核酸以外的生物大分子,是蛋白質(zhì)與脂類(lèi)合成的基地。幾乎全部脂類(lèi)和多種重要蛋白質(zhì)都是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的。

蛋白質(zhì)合成

脂類(lèi)的合成

蛋白質(zhì)的修飾與加工

新生肽的折疊與組裝

sER的功能第23頁(yè)/共120頁(yè)第二十三頁(yè),共121頁(yè)。

1.蛋白質(zhì)的合成

細(xì)胞中的蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的,并都是起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。有些蛋白質(zhì)剛合成不久便轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上,繼續(xù)進(jìn)行蛋白質(zhì)合成,這些蛋白質(zhì)包括:⑴向細(xì)胞外分泌的蛋白質(zhì):酶、抗體、多肽類(lèi)激素、胞外基質(zhì)成分等;⑵膜的整合蛋白:細(xì)胞質(zhì)膜以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體膜上的膜蛋白;⑶構(gòu)成內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞器中的可溶性駐留蛋白:溶酶體和植物液泡中的酸性水解酶、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體中固有的蛋白。

第24頁(yè)/共120頁(yè)第二十四頁(yè),共121頁(yè)。

2.脂質(zhì)的合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的構(gòu)成細(xì)胞所需要的包括磷脂和膽固醇在內(nèi)的幾乎全部的膜脂,其中最主要的是磷脂酰膽堿(卵磷脂)。合成磷脂所需要的三種酶(?;D(zhuǎn)移酶、磷酸酶、膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶)都定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成的磷脂幾分鐘后,就由細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)轉(zhuǎn)向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面,這種轉(zhuǎn)運(yùn)可能借助一種磷脂轉(zhuǎn)位因子(phospholipidtranslocator)或稱(chēng)轉(zhuǎn)位酶(flippase)來(lái)完成。膽堿磷酸酯轉(zhuǎn)移酶甘油磷脂磷脂酰膽堿甘油磷脂磷脂酸鹽二磷酸甘油酯?;D(zhuǎn)移酶磷脂轉(zhuǎn)位因子第25頁(yè)/共120頁(yè)第二十五頁(yè),共121頁(yè)。合成的磷脂由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向其它膜轉(zhuǎn)運(yùn)主要有兩種方式:⑴以出芽的方式轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體、溶酶體和細(xì)胞膜上;⑵憑借水溶性的載體蛋白-磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(phospholipidexchangeproteins,PEP)在膜之間轉(zhuǎn)運(yùn)磷脂。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜小泡細(xì)胞質(zhì)膜第26頁(yè)/共120頁(yè)第二十六頁(yè),共121頁(yè)。3.蛋白質(zhì)的修飾與加工

進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)發(fā)生的主要化學(xué)修飾作用有糖基化、羥基化、?;投蜴I的形成等,其中最主要的是糖基化,幾乎所有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)最終被糖基化。糖基化的作用:1.使蛋白質(zhì)能夠抵抗消化酶的作用;2.賦予蛋白質(zhì)傳導(dǎo)信號(hào)的功能;3.某些蛋白只有在糖基化之后才才能正確折疊.第27頁(yè)/共120頁(yè)第二十七頁(yè),共121頁(yè)。糖基化伴隨多肽合成同時(shí)進(jìn)行,是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中最常見(jiàn)的蛋白質(zhì)修飾。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面,寡糖鏈連接在插入膜內(nèi)的磷酸多萜醇上,當(dāng)與糖基化有關(guān)的氨基酸殘基出現(xiàn)后,通過(guò)在膜上的糖基轉(zhuǎn)移酶(glycosyltranferase)的作用,將寡糖基由磷酸多萜醇轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的天冬酰胺殘基上。第28頁(yè)/共120頁(yè)第二十八頁(yè),共121頁(yè)。第29頁(yè)/共120頁(yè)第二十九頁(yè),共121頁(yè)。第30頁(yè)/共120頁(yè)第三十頁(yè),共121頁(yè)。儲(chǔ)藏方式活動(dòng)方式脂類(lèi)耦聯(lián)的寡聚糖第31頁(yè)/共120頁(yè)第三十一頁(yè),共121頁(yè)。4.新生肽的折疊與裝配不同的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)停留的時(shí)間長(zhǎng)短不一。不能正確折疊的畸形肽鏈或未裝配成寡聚體的蛋白質(zhì)亞單位,一般不能進(jìn)入高爾基體。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔是非還原性的內(nèi)腔,易于二硫鍵形成;正確折疊涉及駐留蛋白:具有KDEL(賴(lài)天谷亮)或HDEL(組天谷亮)信號(hào)蛋白二硫鍵異構(gòu)酶(proteindisulfideisomerase,PDI)切斷二硫鍵,幫助新合成的蛋白重新形成二硫鍵并處于正確折疊的狀態(tài)。結(jié)合蛋白(Bindingprotein,Bip,chaperone)識(shí)別錯(cuò)誤折疊的蛋白或未裝配好的蛋白亞單位,并促進(jìn)重新折疊與裝配。第32頁(yè)/共120頁(yè)第三十二頁(yè),共121頁(yè)。二硫鍵形成氧化脫氫非正確折疊帶型重新整理帶型第33頁(yè)/共120頁(yè)第三十三頁(yè),共121頁(yè)。5.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的其它功能類(lèi)固醇激素的合成:生殖腺內(nèi)分泌細(xì)胞和腎上腺皮質(zhì);

肝細(xì)胞的解毒作用(Detoxification):肝細(xì)胞中存在細(xì)胞色素P450家族酶系,在這些酶的作用下,可以將不溶于水的有毒物質(zhì)和代謝產(chǎn)物處理為溶于水的物質(zhì),通過(guò)尿液排出體外;儲(chǔ)存鈣離子:肌質(zhì)網(wǎng)膜上的Ca2+-ATP酶將細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2+泵入肌質(zhì)網(wǎng)腔中。第34頁(yè)/共120頁(yè)第三十四頁(yè),共121頁(yè)。電鏡下觀察高爾基體是由一些(常常為4~8個(gè))排列較為整齊的扁平膜囊堆疊在一起,扁囊多呈弓形、半球形或球形,膜囊周?chē)写罅康拇笮〔坏鹊哪遗萁Y(jié)構(gòu);高爾基體多分布在細(xì)胞核的附近趨于細(xì)胞的一個(gè)極;高爾基體一般顯示有極性,可區(qū)分出靠近細(xì)胞中心的順面(cisface)或形成面(formingface)或凸面(convexity);遠(yuǎn)細(xì)胞中心的另一面,稱(chēng)之為反面(transface)或成熟面(maturingface)或凹面(concave)。囊腔二、高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能第35頁(yè)/共120頁(yè)第三十五頁(yè),共121頁(yè)。第36頁(yè)/共120頁(yè)第三十六頁(yè),共121頁(yè)。第37頁(yè)/共120頁(yè)第三十七頁(yè),共121頁(yè)。

高爾基體是有極性的細(xì)胞器:位置、方向、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)與生化極性;高爾基體至少由互相聯(lián)系的4個(gè)部分組成,每一部分又可能劃分出更精細(xì)的間隔1、高爾基體順面膜囊(cis)或順面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(CGN)順面膜囊是中間多孔而呈連續(xù)分支狀的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)。RER(蛋白質(zhì)和脂類(lèi))(蛋白質(zhì)KDEL或HDEL)CGN;蛋白絲氨酸殘基發(fā)生O--連接糖基化;跨膜蛋白在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)結(jié)構(gòu)域的?;?;2、高爾基體中間膜囊(medialGolgi)由扁平膜囊與管道組成,形成不同間隔,但功能上是連續(xù)的、完整的膜囊體系。多數(shù)糖基修飾;糖脂的形成;與高爾基體有關(guān)的多糖的合成。第38頁(yè)/共120頁(yè)第三十八頁(yè),共121頁(yè)。3、高爾基體反面的膜囊(trans)及反面高爾基體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(TGN)TGN中的低pH值;標(biāo)志酶CMP酶陽(yáng)性。TGN的主要功能:①參與蛋白質(zhì)的分類(lèi)與包裝、運(yùn)輸;②某些“晚期”的蛋白質(zhì)修飾(如唾液酸化、蛋白質(zhì)酪氨酸殘基的硫酸化及蛋白原的水解加工)在蛋白質(zhì)與脂類(lèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的“瓣膜”作用,保證單向轉(zhuǎn)運(yùn)。4、周?chē)笮〔坏鹊哪遗莞郀柣w周?chē)R?jiàn)大小不等的囊泡。其順面一側(cè)的囊泡可能是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體之間的物質(zhì)運(yùn)輸小泡,稱(chēng)之為或稱(chēng)管狀小泡叢VTCs。反面可見(jiàn)到體積較大的分泌泡與分泌顆粒,將經(jīng)過(guò)高爾基分類(lèi)與包裝的物質(zhì)運(yùn)送到細(xì)胞特定的部位.第39頁(yè)/共120頁(yè)第三十九頁(yè),共121頁(yè)。第40頁(yè)/共120頁(yè)第四十頁(yè),共121頁(yè)。第41頁(yè)/共120頁(yè)第四十一頁(yè),共121頁(yè)?;厥仗右莸鞍椎紼R定位于ER的逃逸的蛋白第42頁(yè)/共120頁(yè)第四十二頁(yè),共121頁(yè)。(二)高爾基體的功能

高爾基體的主要功能是將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的多種蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類(lèi)與包裝,然后分門(mén)別類(lèi)地運(yùn)送到細(xì)胞特定的部位或分泌到細(xì)胞外。高爾基體與細(xì)胞的分泌活動(dòng)蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾蛋白酶的水解和其它加工過(guò)程第43頁(yè)/共120頁(yè)第四十三頁(yè),共121頁(yè)。1.高爾基體與細(xì)胞的分泌活動(dòng)參與細(xì)胞分泌活動(dòng):rER上合成的蛋白質(zhì)進(jìn)入ER腔COPⅡ運(yùn)輸泡進(jìn)入CGN在medialGolgi中加工在TGN形成分泌泡運(yùn)輸與質(zhì)膜融合、排出。蛋白質(zhì)的分選及其轉(zhuǎn)運(yùn)的信息僅存在于編碼該蛋白質(zhì)的基因本身溶酶體酶的分選:M6P高爾基體反面膜囊的M6P受體。在肝細(xì)胞中溶酶體酶還存在不依賴(lài)于M6P的另一種分選途徑。第44頁(yè)/共120頁(yè)第四十四頁(yè),共121頁(yè)。參與細(xì)胞分泌活動(dòng)第45頁(yè)/共120頁(yè)第四十五頁(yè),共121頁(yè)。2.蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾

蛋白質(zhì)的糖基化類(lèi)型

兩種糖基化形式的比較

蛋白質(zhì)糖基化的特點(diǎn)及其生物學(xué)意義

蛋白聚糖的合成參與植物細(xì)胞壁的形成,合成纖維素和果膠質(zhì)第46頁(yè)/共120頁(yè)第四十六頁(yè),共121頁(yè)。N-連接寡糖與O-連接寡糖的區(qū)別N-連接寡糖O-連接寡糖連接的基團(tuán)-NH2-OH連接的氨基酸殘基天冬酰胺絲氨酸,蘇氨酸,羥賴(lài)氨酸第一個(gè)糖殘基N-乙酰葡糖胺N-乙酰半乳糖胺,半乳糖糖鏈長(zhǎng)度5~25個(gè)糖殘基1-4個(gè)寡糖基,最多5~6個(gè)合成部位糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體糖基化方式合成好的寡糖鏈一次性連接糖殘基單個(gè)添加第47頁(yè)/共120頁(yè)第四十七頁(yè),共121頁(yè)。溶酶體中的水解酶類(lèi)、多數(shù)細(xì)胞膜上的膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白,而在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞核中絕大多數(shù)蛋白質(zhì)都沒(méi)有糖基化修飾。糖蛋白寡糖鏈的合成與加工都沒(méi)有模板,靠不同的酶在細(xì)胞不同間隔中經(jīng)歷復(fù)雜的加工過(guò)程才能完成。糖基化的主要作用是蛋白質(zhì)在成熟過(guò)程中折疊成正確構(gòu)象和增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性;多羥基糖側(cè)鏈影響蛋白質(zhì)的水溶性及蛋白質(zhì)所帶電荷的性質(zhì)。對(duì)多數(shù)分選的蛋白質(zhì)來(lái)說(shuō),糖基化并非作為蛋白質(zhì)的分選信號(hào)。進(jìn)化上的意義:寡糖鏈具有一定的剛性,從而限制了其它大分子接近細(xì)胞表面的膜蛋白,這就可能使真核細(xì)胞的祖先具有一個(gè)保護(hù)性的外被,同時(shí)又不象細(xì)胞壁那樣限制細(xì)胞的形狀與運(yùn)動(dòng)。蛋白質(zhì)糖基化的特點(diǎn)及其生物學(xué)意義第48頁(yè)/共120頁(yè)第四十八頁(yè),共121頁(yè)。3.蛋白酶的水解和其它加工過(guò)程無(wú)生物活性的蛋白質(zhì)高爾基體切除N-端或兩端的序列成熟的多肽;蛋白質(zhì)前體高爾基體水解同種有活性的多肽,如神經(jīng)肽等;含有不同信號(hào)序列的蛋白質(zhì)前體高爾基體加工成不同的產(chǎn)物;同一種蛋白質(zhì)前體不同細(xì)胞以不同的方式加工不同的多肽;加工方式多樣性的可能原因: ①確保小肽分子的有效合成; ②彌補(bǔ)缺少包裝并轉(zhuǎn)運(yùn)到分泌泡中的必要信號(hào); ③有效地防止這些活性物質(zhì)在合成它的細(xì)胞內(nèi)起作用。第49頁(yè)/共120頁(yè)第四十九頁(yè),共121頁(yè)。第50頁(yè)/共120頁(yè)第五十頁(yè),共121頁(yè)。三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體Lysosome為deDuve與Novikoff1955年發(fā)現(xiàn)。Peroxisome由Rhodin1954在鼠腎小管上皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)。第51頁(yè)/共120頁(yè)第五十一頁(yè),共121頁(yè)。

溶酶體幾乎存在于所有的動(dòng)物細(xì)胞中。溶酶體是單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類(lèi)的囊泡狀細(xì)胞器。其主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化作用。(一)溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與類(lèi)型(二)溶酶體的功能(三)溶酶體的發(fā)生(四)溶酶體與過(guò)氧化物酶體第52頁(yè)/共120頁(yè)第五十二頁(yè),共121頁(yè)。溶酶體(lysosome)是單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類(lèi)的囊狀細(xì)胞器,其主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化作用。溶酶體是一種異質(zhì)性細(xì)胞器,根據(jù)溶酶體的不同生理階段,可分為初級(jí)溶酶體(primarylysosome)、次級(jí)溶酶體(secondarylysosome)和殘余體(residualbody)。

(一)溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與類(lèi)型第53頁(yè)/共120頁(yè)第五十三頁(yè),共121頁(yè)。初級(jí)溶酶體呈球形不含明顯的顆粒物質(zhì),外面由一層脂蛋白膜圍繞。其中含有多種水解酶類(lèi),如蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、酯酶、磷脂酶、磷酸酶和磷酸脂酶等,酶的最適pH值為5左右。溶酶體膜在成分上也與其它生物膜不同:⑴嵌有質(zhì)子泵,借助水解ATP釋放出的能量將H+泵入溶酶體內(nèi),以形成和維持酸性的內(nèi)環(huán)境;⑵具有多種載體蛋白用于水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運(yùn);⑶膜蛋白高度糖基化,可能有利于防止自身膜蛋白的降解。

第54頁(yè)/共120頁(yè)第五十四頁(yè),共121頁(yè)。次級(jí)溶酶體是初級(jí)溶酶體與細(xì)胞內(nèi)的自噬泡或異噬泡、胞飲泡或吞噬泡融合形成的復(fù)合體,分別稱(chēng)之為自噬溶酶體(autophagolysosome)和異噬溶酶體(phagolysosome),二者都是進(jìn)行消化作用的溶酶體。進(jìn)入次級(jí)溶酶體的物質(zhì)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的消化后,小分子物質(zhì)可通過(guò)其膜上的載體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,供細(xì)胞代謝利用。未被消化的物質(zhì)殘存在溶酶體中形成殘余小體或后溶酶體。殘余小體可通過(guò)類(lèi)似胞吐的方式將內(nèi)容物排除細(xì)胞。

第55頁(yè)/共120頁(yè)第五十五頁(yè),共121頁(yè)。動(dòng)物細(xì)胞溶酶體系統(tǒng)示意圖第56頁(yè)/共120頁(yè)第五十六頁(yè),共121頁(yè)。

1.清除無(wú)用的生物大分子、衰老的細(xì)胞器及衰老損傷和死亡的細(xì)胞

2.防御功能3.其它重要的生理功能⑴作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官”為細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng);⑵在分泌腺細(xì)胞中,溶酶體常常含有攝入的分泌顆粒,可能參與分泌過(guò)程的調(diào)節(jié);⑶某些特定細(xì)胞編程性死亡及周?chē)罴?xì)胞對(duì)其清除;⑷精子的頂體(acrosome)相當(dāng)于特化的溶酶體,在受精過(guò)程中的能溶解卵細(xì)胞膜。

二、溶酶體的功能第57頁(yè)/共120頁(yè)第五十七頁(yè),共121頁(yè)。溶酶體酶是在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成并經(jīng)N-連接的糖基化修飾,然后轉(zhuǎn)至高爾基體,在高爾基體的順面膜囊中寡糖鏈的甘露糖殘基發(fā)生磷酸化形成M6P,在高爾基體的反面膜囊和TGN膜上存在M6P受體,將溶酶體的酶與其它蛋白區(qū)分開(kāi)來(lái),并得以濃縮,最后以出芽的方式轉(zhuǎn)運(yùn)至溶酶體中。

(三)溶酶體的發(fā)生

第58頁(yè)/共120頁(yè)第五十八頁(yè),共121頁(yè)。1、溶酶體酶蛋白的M6P(mannose6-phosphate,M6P)標(biāo)記

糖基化

進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)后進(jìn)行N-連接糖基化,經(jīng)加工后形成帶有8個(gè)甘露糖殘基和2個(gè)N-乙酰葡萄糖胺殘基的糖蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體。

信號(hào)斑(signalpatch)

溶酶體酶蛋白多肽形成的一個(gè)特殊的三維結(jié)構(gòu),它是由三段信號(hào)序列構(gòu)成的,可被磷酸轉(zhuǎn)移酶特異性識(shí)別。

第59頁(yè)/共120頁(yè)第五十九頁(yè),共121頁(yè)。第60頁(yè)/共120頁(yè)第六十頁(yè),共121頁(yè)。●甘露糖磷酸化的酶

將磷酸基團(tuán)添加到溶酶體酶的甘露糖的第六位碳上的反應(yīng)是由兩種酶催化的:

N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶(N-acetyglucosaminephosphotransferase);

N-乙酰葡萄糖苷酶,功能是切除N-乙酰葡萄糖胺。

第61頁(yè)/共120頁(yè)第六十一頁(yè),共121頁(yè)。TherecognitionofalysosomalhydrolaseinGolgiandmannosephosphorylation第62頁(yè)/共120頁(yè)第六十二頁(yè),共121頁(yè)。●磷酸化反應(yīng)

反應(yīng)中磷酸基的供體是UDP-N-乙酰葡萄糖胺(N-acetyglucosamine,GlcNAc),甘露糖殘基磷酸化的位點(diǎn)是第六位碳原子。每個(gè)溶酶體酶蛋白至少有一個(gè)甘露糖殘基被磷酸化。

第63頁(yè)/共120頁(yè)第六十三頁(yè),共121頁(yè)。2、溶酶體酶的M6P分選途徑

M6P受體蛋白(M6Preceptorprotein)

M6P受體蛋白是高爾基反面網(wǎng)絡(luò)上的膜整合蛋白,能夠識(shí)別溶酶體水解酶上的M6P信號(hào)并與之結(jié)合,從而將溶酶體的酶蛋白分選出來(lái)。

第64頁(yè)/共120頁(yè)第六十四頁(yè),共121頁(yè)。Transportofnewlysynthesizedhydrolasestolysosomes第65頁(yè)/共120頁(yè)第六十五頁(yè),共121頁(yè)。溶酶體酶的合成及N-連接的糖基化修飾(RER)高爾基體cis膜囊寡糖鏈上的甘露糖殘基磷酸化M6PN-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶高爾基體trans-膜囊和TGN膜(M6P受體)溶酶體酶分選與局部濃縮以出芽的方式轉(zhuǎn)運(yùn)到前溶酶體N-乙酰葡萄糖苷酶磷酸化識(shí)別信號(hào):信號(hào)斑溶酶體形成的M6P途徑

第66頁(yè)/共120頁(yè)第六十六頁(yè),共121頁(yè)。

依賴(lài)于M6P的分選途徑的效率不高,部分溶酶體酶通過(guò)運(yùn)輸小泡直接分泌到細(xì)胞外。

在細(xì)胞質(zhì)膜上也存在依賴(lài)于鈣離子的M6P受體,同樣可與胞外的溶酶體酶結(jié)合,通過(guò)受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用,將酶送至前溶酶體中,M6P受體返回細(xì)胞質(zhì)膜,反復(fù)使用。

還存在不依賴(lài)于M6P的分選途徑(如酸性磷酸酶、分泌溶酶體的perforin和granzyme)

3、分選途徑多樣化第67頁(yè)/共120頁(yè)第六十七頁(yè),共121頁(yè)。第68頁(yè)/共120頁(yè)第六十八頁(yè),共121頁(yè)。(四)溶酶體與過(guò)氧化物酶體

過(guò)氧化物酶體(peroxisome)又稱(chēng)微體(microbody),是由單層膜圍繞的、內(nèi)含一種或幾種氧化酶類(lèi)的細(xì)胞器。動(dòng)物細(xì)胞中的過(guò)氧化物酶體

植物細(xì)胞中的過(guò)氧化物酶體結(jié)晶狀的核心第69頁(yè)/共120頁(yè)第六十九頁(yè),共121頁(yè)。Rhodin1954年發(fā)現(xiàn)于鼠腎小管上皮細(xì)胞。具有異質(zhì)性,由單層膜圍繞而成。特點(diǎn):含過(guò)氧化氫酶(標(biāo)志酶)和一至多種依賴(lài)黃素(FAD)的氧化酶,已發(fā)現(xiàn)40多種氧化酶。氧化酶特點(diǎn)是將底物氧化后生成過(guò)氧化氫,而過(guò)氧化氫酶又利用H2O2去氧化其它底物。RH2+O2→R+H2O2

H2+H2O2→R+2H2O第70頁(yè)/共120頁(yè)第七十頁(yè),共121頁(yè)。1、過(guò)氧化物酶體與溶酶體的區(qū)別過(guò)氧化物酶體的特征:⑴和溶酶體形態(tài)大小類(lèi)似,所含尿酸氧化酶等呈晶格狀結(jié)構(gòu);⑵含有氧化酶類(lèi);⑶內(nèi)環(huán)境pH值為7左右;⑷酶在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成,經(jīng)分選與裝配形成;⑸識(shí)別的標(biāo)志酶為過(guò)氧化氫酶。第71頁(yè)/共120頁(yè)第七十一頁(yè),共121頁(yè)。過(guò)氧化物酶體與初級(jí)溶酶體的特征比較第72頁(yè)/共120頁(yè)第七十二頁(yè),共121頁(yè)。過(guò)氧化物酶體的功能在動(dòng)物中:①參與脂肪酸的β-氧化;②具有解毒作用,過(guò)氧化氫酶氧化有害物質(zhì),飲入的酒精1/2是在過(guò)氧化物酶體中氧化為乙醛。在植物中:①參與光呼吸,將光合作用的副產(chǎn)物乙醇酸氧化為乙醛酸和過(guò)氧化氫。②在萌發(fā)的種子中,進(jìn)行脂肪的β-氧化,產(chǎn)生乙酰輔酶A,經(jīng)乙醛酸循環(huán),由異檸檬酸裂解為乙醛酸和琥珀酸,加入三羧酸循環(huán)。因涉及乙醛酸循環(huán),又稱(chēng)乙醛酸循環(huán)體。第73頁(yè)/共120頁(yè)第七十三頁(yè),共121頁(yè)。過(guò)氧化物酶體的發(fā)生

過(guò)氧化物酶體經(jīng)分裂后形成子代的細(xì)胞器,子代的過(guò)氧化物酶體 還需要進(jìn)一步裝配形成成熟的細(xì)胞器。

組成過(guò)氧化物酶體的蛋白均由核基因編碼,主要在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成,然后轉(zhuǎn)運(yùn)到過(guò)氧化物酶體中。

過(guò)氧化物酶體蛋白分選的信號(hào)序列(Peroxisomal-targetingsignal,PTS):

PTS1為Ser-lys-leu,多存在于基質(zhì)蛋白的C端。

PTS2為Arg/Lys-Leu/lle-5X-His/Gln-leu,存在于某些基質(zhì)蛋白N-端。

過(guò)氧化物酶體膜上存在幾種可與信號(hào)序列相識(shí)別的可能的受體蛋白。

過(guò)氧化物酶體的膜脂可能在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成后轉(zhuǎn)運(yùn)而來(lái)。

第74頁(yè)/共120頁(yè)第七十四頁(yè),共121頁(yè)。一、信號(hào)假說(shuō)與蛋白質(zhì)分選信號(hào)二、蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類(lèi)型三、膜泡運(yùn)輸

第三節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與膜泡運(yùn)輸?shù)?5頁(yè)/共120頁(yè)第七十五頁(yè),共121頁(yè)。一、信號(hào)假說(shuō)與蛋白質(zhì)分選信號(hào)1975年Blobel和sabatini等提出了信號(hào)假說(shuō)(signalhypothesis),即分泌性蛋白N端作為序列信號(hào)肽(signalsequence或signalpeptide),指導(dǎo)分泌性蛋白到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成,在蛋白合成結(jié)束前信號(hào)肽被切除。信號(hào)識(shí)別顆粒(SRP)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的信號(hào)識(shí)別顆粒的受體(停泊蛋白,DP)等因子協(xié)助完成這一過(guò)程。第76頁(yè)/共120頁(yè)第七十六頁(yè),共121頁(yè)。BlobelwithmembersofhislaboratoryGünterBlobelBlobel等(1975)提出信號(hào)假說(shuō),認(rèn)為蛋白質(zhì)N端的信號(hào)肽,指導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成,獲1999年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。第77頁(yè)/共120頁(yè)第七十七頁(yè),共121頁(yè)。蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成涉及以下成分:1、信號(hào)肽:

一般位于新合成肽鏈的N端,有的可位于中部。一般15~35個(gè)氨基酸殘基:N端含有至少1個(gè)帶正電荷的氨基酸;中部含有6-12個(gè)疏水氨基酸;C端具有可被信號(hào)肽酶識(shí)別的位點(diǎn)。

作用:①通過(guò)與SRP的識(shí)別和結(jié)合,引導(dǎo)核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合;②通過(guò)信號(hào)序列的疏水性,引導(dǎo)新生肽跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。

又稱(chēng)開(kāi)始轉(zhuǎn)移序列(starttransfersequence)。第78頁(yè)/共120頁(yè)第七十八頁(yè),共121頁(yè)。

信號(hào)肽(signalpeptide):引導(dǎo)新合成的肽鏈轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的信號(hào)序列稱(chēng)為信號(hào)肽,位于新合成肽鏈的N端,一般16-26個(gè)氨基酸殘基,含有6-15個(gè)連續(xù)排列的帶正電荷的非極性氨基酸,包括疏水核心區(qū)、信號(hào)肽的C端和N端三部分。由于信號(hào)肽又是引導(dǎo)肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的一段序列,又稱(chēng)開(kāi)始轉(zhuǎn)移序列(starttransfersequence);信號(hào)肽沒(méi)有嚴(yán)格的專(zhuān)一性,目前尚未發(fā)現(xiàn)共同的信號(hào)序列。旦賴(lài)--------色纈蘇笨異絲絲亮亮笨亮笨----絲絲丙絡(luò)絲------蛋白質(zhì)N-端的信號(hào)肽第79頁(yè)/共120頁(yè)第七十九頁(yè),共121頁(yè)。第80頁(yè)/共120頁(yè)第八十頁(yè),共121頁(yè)。3、SRP受體(停泊蛋白,dockingprotein)ER膜的整合蛋白,異二聚體:α亞基親水性位于細(xì)胞質(zhì)面;β亞基疏水性嵌入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)。可使SRP-信號(hào)肽-新生肽鏈-核糖體的復(fù)合體連接到ER膜上,使正在合成蛋白質(zhì)的核糖體停泊在ER上。第81頁(yè)/共120頁(yè)第八十一頁(yè),共121頁(yè)。

分泌性蛋白N端序列為信號(hào)肽,指導(dǎo)分泌蛋白到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成,在蛋白合成結(jié)束之前信號(hào)肽被切除。信號(hào)識(shí)別顆粒和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的信號(hào)識(shí)別顆粒的受體(停泊蛋白)等因子協(xié)助完成這一過(guò)程。信號(hào)識(shí)別顆粒的受體信號(hào)識(shí)別顆粒第82頁(yè)/共120頁(yè)第八十二頁(yè),共121頁(yè)。

4.轉(zhuǎn)位因子(

translocon),由3-4個(gè)Sec61蛋白構(gòu)成的通道,直徑2nm。哺乳動(dòng)物細(xì)胞中有三種類(lèi)型的Sec61,即α、β和γ。

5.停止轉(zhuǎn)移序列(stoptransfersequence),又稱(chēng)終止轉(zhuǎn)移肽,與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的親合力很高,阻止肽鏈繼續(xù)進(jìn)入網(wǎng)腔,成為跨膜蛋白。新生蛋白鏈接子因子第83頁(yè)/共120頁(yè)第八十三頁(yè),共121頁(yè)。第84頁(yè)/共120頁(yè)第八十四頁(yè),共121頁(yè)。第85頁(yè)/共120頁(yè)第八十五頁(yè),共121頁(yè)。第86頁(yè)/共120頁(yè)第八十六頁(yè),共121頁(yè)。三、跨膜蛋白的形成單次跨膜蛋白:由內(nèi)部信號(hào)序列或停止轉(zhuǎn)移序列+N-信號(hào)肽產(chǎn)生內(nèi)含信號(hào)序列(internalsignalsequence)

它不位于N-末端,但具信號(hào)序列的作用。它可作為蛋白質(zhì)共翻譯轉(zhuǎn)移的信號(hào)被SRP識(shí)別,同時(shí)它也是起始轉(zhuǎn)移信號(hào)。第87頁(yè)/共120頁(yè)第八十七頁(yè),共121頁(yè)。內(nèi)部信號(hào)序列在膜蛋白穿膜時(shí),總保持信號(hào)序列中含正電荷多的一端朝向細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)面,導(dǎo)致膜蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上取向的不對(duì)稱(chēng)性。第88頁(yè)/共120頁(yè)第八十八頁(yè),共121頁(yè)。二次跨膜蛋白:含有一個(gè)內(nèi)部信號(hào)序列和一個(gè)停止轉(zhuǎn)移序列;多次跨膜蛋白:含多個(gè)內(nèi)部信號(hào)序列和停止轉(zhuǎn)移序列。

第89頁(yè)/共120頁(yè)第八十九頁(yè),共121頁(yè)。一些典型的分選信號(hào)功能信號(hào)序列輸入細(xì)胞核-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-脯-脯-賴(lài)-賴(lài)-賴(lài)-精-賴(lài)-纈輸出細(xì)胞核-Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-Asp-Ile-輸入線粒體+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-輸入質(zhì)體+H3N-Met-Val-Ala-Met-Ala-Met-Ala-Ser-Leu-Gln-Ser-Ser-Met-Ser-Ser-Leu-Ser-Leu-Ser-Ser-Asn-Ser-Phe-Leu-Gly-Gln-Pro-Leu-Ser-Pro-Ile-Thr-Leu-Ser-Pro-Phe-Leu-Gln-Gly-輸入過(guò)氧化物酶體-Ser-Lys-Leu-COO-輸入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)+H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln-返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL)由質(zhì)膜到內(nèi)體Tyr-X-X-Φ第90頁(yè)/共120頁(yè)第九十頁(yè),共121頁(yè)。二、蛋白質(zhì)分選途徑與類(lèi)型

蛋白質(zhì)分選的途徑:

1、翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)途徑:在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上完成多肽鏈的合成,然后轉(zhuǎn)運(yùn)至膜圍繞的細(xì)胞器,如線粒體、葉綠體、過(guò)氧化物酶體及細(xì)胞核,或者成為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的可溶性駐留蛋白和支架蛋白

2、共轉(zhuǎn)運(yùn)翻譯途徑:蛋白質(zhì)合成在游離核糖體上起始之后由信號(hào)肽引導(dǎo)轉(zhuǎn)移至糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),然后新生肽邊合成邊轉(zhuǎn)入糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中,再經(jīng)高爾基體加工包裝并有其膜泡運(yùn)送至溶酶體、細(xì)胞質(zhì)膜或分泌到胞外。第91頁(yè)/共120頁(yè)第九十一頁(yè),共121頁(yè)。翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)非分泌途徑共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)分泌途徑途徑1表示核基因編碼的mRNA在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上完成多肽鏈的合成。途徑2表示合成的蛋白質(zhì)不含信號(hào)序列,并留在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。途徑3.4.5分別表示通過(guò)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體、葉綠體和過(guò)氧化物酶體。途徑6.表示通過(guò)門(mén)控轉(zhuǎn)運(yùn)方式轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核。途徑7表示核基因編碼的mRNA在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上起始合成,然后在信號(hào)肽引導(dǎo)下與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合并完成蛋白質(zhì)合成(途徑8)。途徑9表示以膜泡運(yùn)輸方式從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體。途徑12、11、10表示以膜泡運(yùn)輸方式分選至質(zhì)膜、溶酶體和分泌到細(xì)胞表面。第92頁(yè)/共120頁(yè)第九十二頁(yè),共121頁(yè)。(二)信號(hào)肽與共翻譯

肽鏈邊合成邊轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的方式稱(chēng)為共轉(zhuǎn)移??缒さ鞍椎钠鹗嫁D(zhuǎn)移序列和終止轉(zhuǎn)移序列

起始轉(zhuǎn)移序列:蛋白質(zhì)氨基末端的信號(hào)序列除作為信號(hào)被SRP識(shí)別外,還具有起始穿膜轉(zhuǎn)移的作用。

停止轉(zhuǎn)移序列:肽鏈中還有某些序列與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜具有很強(qiáng)的親合力而結(jié)合在脂雙層之中,能阻止肽鏈繼續(xù)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔,使其成為跨膜蛋白質(zhì),稱(chēng)為停止轉(zhuǎn)移序列。

內(nèi)部信號(hào)序列:跨膜蛋白的類(lèi)型及其取向起始轉(zhuǎn)移序列和終止轉(zhuǎn)移序列的數(shù)目決定多肽跨膜次數(shù)第93頁(yè)/共120頁(yè)第九十三頁(yè),共121頁(yè)??缒さ鞍椎念?lèi)型及其取向血型蛋白LDL受體流感病毒HA胰島素受體生長(zhǎng)因子激素受體唾液酸糖蛋白受體轉(zhuǎn)鐵蛋白受體蔗糖神經(jīng)源蛋白高爾基體半乳糖轉(zhuǎn)移酶高爾基體硅鋁酸轉(zhuǎn)移酶流感HN蛋白細(xì)胞色素P450G蛋白連接因子受體葡萄糖轉(zhuǎn)座子電壓門(mén)Ga2+通道第94頁(yè)/共120頁(yè)第九十四頁(yè),共121頁(yè)??缒さ鞍椎念?lèi)型及其取向peptidase初生肽鏈開(kāi)啟易位子第95頁(yè)/共120頁(yè)第九十五頁(yè),共121頁(yè)??缒さ鞍椎念?lèi)型及其取向易位子第96頁(yè)/共120頁(yè)第九十六頁(yè),共121頁(yè)??缒さ鞍椎念?lèi)型及其取向第97頁(yè)/共120頁(yè)第九十七頁(yè),共121頁(yè)。

肽鏈中的某些序列與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜有很強(qiáng)的親和力。而結(jié)合在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的脂質(zhì)雙層中且不再轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的肽鏈序列,稱(chēng)為停止轉(zhuǎn)移序列(stoptransfersequence)。

跨膜蛋白的類(lèi)型及其取向第98頁(yè)/共120頁(yè)第九十八頁(yè),共121頁(yè)。(三)導(dǎo)肽與后轉(zhuǎn)移基本的特征: 指導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)入線粒體、葉綠體和過(guò)氧化物酶體中的信號(hào)序列稱(chēng)為導(dǎo)肽。某些蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成以后再轉(zhuǎn)移至線粒體、葉綠體和過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器中稱(chēng)后轉(zhuǎn)移(posttranslocation)。蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)移過(guò)程需要ATP使多肽去折疊,還需要一些蛋白質(zhì)的幫助(如熱休克蛋白Hsp70)使其能夠正確地折疊成有功能的蛋白。

第99頁(yè)/共120頁(yè)第九十九頁(yè),共121頁(yè)。precursor前體蛋白定位于線粒體基質(zhì)中的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)圖示第100頁(yè)/共120頁(yè)第一百頁(yè),共121頁(yè)。進(jìn)入線粒體基質(zhì)的蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的蛋白質(zhì)第101頁(yè)/共120頁(yè)第一百零一頁(yè),共121頁(yè)。蛋白質(zhì)分選的類(lèi)型:

1、蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn):在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、質(zhì)體和過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器;2、膜泡運(yùn)輸:通過(guò)不同類(lèi)型的轉(zhuǎn)運(yùn)小泡從糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體,進(jìn)而分選轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞的不同部位;3、選擇性的門(mén)控轉(zhuǎn)運(yùn):通過(guò)核孔復(fù)合體選擇性的核輸入和輸出;4、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。門(mén)控轉(zhuǎn)運(yùn)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)第102頁(yè)/共120頁(yè)第一百零二頁(yè),共121頁(yè)。第103頁(yè)/共120頁(yè)第一百零三頁(yè),共121頁(yè)。

三.膜泡運(yùn)輸

膜泡運(yùn)輸是蛋白運(yùn)輸?shù)囊环N特有的方式,普遍存在于真核細(xì)胞中。在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中不僅涉及蛋白本身的修飾、加工和組裝,還涉及到多種不同膜泡定向運(yùn)輸及其復(fù)雜的調(diào)控過(guò)程。1、COPII包被小泡介導(dǎo)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體的運(yùn)輸,順向運(yùn)輸;2、COPI包被小泡負(fù)責(zé)將蛋白從高爾基體內(nèi)質(zhì)網(wǎng),逆向運(yùn)輸;3、網(wǎng)格蛋白有被小泡介導(dǎo)從高爾基體TGN質(zhì)膜、胞內(nèi)體、溶酶體或植物液泡等的運(yùn)輸;在受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞途徑也負(fù)責(zé)將物質(zhì)從質(zhì)膜內(nèi)吞泡(細(xì)胞質(zhì))

胞內(nèi)體溶酶體運(yùn)輸。網(wǎng)格蛋白胞內(nèi)體配體的受體包被出牙第104頁(yè)/共120頁(yè)第一百零四頁(yè),共121頁(yè)。在細(xì)胞的膜泡運(yùn)輸中,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相當(dāng)于重要的物質(zhì)供應(yīng)站,而高爾基體是重要集散中心。由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的駐留蛋白具有回收信號(hào),即使有的蛋白發(fā)生逃逸,也會(huì)保留或回收回來(lái),所以有人將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)比喻成“開(kāi)放的監(jiān)獄”(openprison)。高爾基體在細(xì)胞的膜泡運(yùn)輸及其隨之而形成的膜流中起樞紐作用,因此高爾基體聚集在微管組織中心(MTOC)附近并在高爾基體膜囊上結(jié)合有類(lèi)似動(dòng)力蛋白的蛋白質(zhì),從而使高爾基體維持其極性。同樣,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、分泌泡和細(xì)胞質(zhì)膜及胞內(nèi)體也都具有各自特異的成分,這是行使復(fù)雜的膜泡運(yùn)輸功能的物質(zhì)基礎(chǔ),但是在膜泡中又必須保證各細(xì)胞器和細(xì)胞間隔本身成分特別是膜成分的相對(duì)恒定。第105頁(yè)/共120頁(yè)第一百零五頁(yè),共121頁(yè)。膜泡運(yùn)輸是特異性過(guò)程,涉及多種

蛋白識(shí)別、組裝-去組裝的復(fù)雜調(diào)控膜泡融合是特異性的選擇性融合,從而指導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)膜流的方向選擇性融合基于供體膜蛋白與受體膜蛋白的特異性相互作用

運(yùn)輸小泡尋靶:SNARE假說(shuō)Rab蛋白在小泡運(yùn)輸與融合中的調(diào)節(jié)作用小泡融合模型

第106頁(yè)/共120頁(yè)第一百零六頁(yè),共121頁(yè)。運(yùn)輸小泡尋靶:SRNRE假說(shuō)

Rothman和他的同事發(fā)現(xiàn)動(dòng)物細(xì)胞融合需要一種可溶的細(xì)胞質(zhì)蛋白,叫做N-乙基馬來(lái)酰亞胺敏感融合蛋白(N-ethylmaleimide-sensitivefusionprotein,NSF)以及其他幾種可溶性NSF附著蛋白(solubeNSFattachmentprotein,SNAP),NSF/SNAP能夠介導(dǎo)不同類(lèi)型小泡的融合,說(shuō)明它沒(méi)有特異性。膜融合的特異性是由另外的膜蛋白提供的,這種蛋白稱(chēng)為SNAP受體(SNAPreceptor)蛋白,或稱(chēng)為SNARE,它可以作為膜融合時(shí)SNAP的附著點(diǎn)。每一種運(yùn)輸小泡都有一個(gè)特殊的v-SNARE(vesicle-SNAPreceptor)標(biāo)志,能夠同適當(dāng)?shù)陌心ど系膖-SNARE(target-SNAPreceptor)標(biāo)志相互作用。第107頁(yè)/共120頁(yè)第一百零七頁(yè),共121頁(yè)。膜泡錨定與融合的特異性是通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)泡膜上的蛋白和靶膜上的蛋白相互作用獲得的第108頁(yè)/共120頁(yè)第一百零

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