第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸2023/12/26第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸CYTOPLASMICMATRICANDENDOMEMBRANESYSTEM第七章

真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)谄哒抡婧思?xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)谝还?jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義與功能第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)及其功能第三節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與膜泡運(yùn)輸?shù)谄哒抡婧思?xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸一.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義

基本概念：在真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中,除去可分辨的細(xì)胞器外的膠狀物質(zhì),稱細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。

成分：中間代謝有關(guān)的酶類、細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)。

特點(diǎn)：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是一個(gè)高度有序的體系；通過弱鍵而相互作用處于動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)構(gòu)體系。第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義與功能第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)谄哒抡婧思?xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

許多中間代謝過程在細(xì)胞基質(zhì)中完成：

如糖酵解過程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等.

與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能 細(xì)胞質(zhì)骨架維持細(xì)胞形態(tài)、運(yùn)動(dòng)、胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸及能量傳遞，構(gòu)成細(xì)胞基質(zhì)結(jié)構(gòu)體系。細(xì)胞基質(zhì)與骨架蛋白分子間選擇性結(jié)合，使生物大分子錨定在細(xì)胞骨架的三維空間的特定區(qū)域。

在蛋白質(zhì)的修飾、蛋白質(zhì)選擇性的降解等方面起重要作用：

蛋白質(zhì)的修飾的主要類型：①輔酶或輔基與酶的共價(jià)結(jié)合②糖基化：N－乙酰葡萄糖胺加到蛋白質(zhì)絲氨酸殘基的羥基上。③磷酸化和去磷酸化④N－端甲基化⑤酰基化：脂肪酸+Pro

控制蛋白質(zhì)的壽命：N-Met、Ser，Thr，Ala，Val，Cys，Gly或Pro

降解變性和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)

幫助變性或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊：靠Hsp水解ATP來完成。二.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸定義：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。功能：區(qū)隔化；增加內(nèi)表面積，提高代謝和調(diào)節(jié)能力。從系統(tǒng)發(fā)生來看內(nèi)膜系統(tǒng)起源于質(zhì)膜的內(nèi)陷和內(nèi)共生。從個(gè)體發(fā)生來看新細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)來源于原有內(nèi)膜系統(tǒng)的分裂，具有核外遺傳的特性。第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)及其功能第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)谄哒抡婧思?xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸內(nèi)膜系統(tǒng)第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

內(nèi)膜系統(tǒng)的進(jìn)化◆起因∶

●遺傳信息的擴(kuò)大●體積的增大●表面積與體積比值失調(diào)●物質(zhì)代謝速度受限◆對策:細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)域化◆途徑：

●內(nèi)共生途徑●細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)陷途徑。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

內(nèi)膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與動(dòng)態(tài)性質(zhì)

◆獨(dú)立性

●內(nèi)膜封閉的區(qū)室●執(zhí)行獨(dú)立的功能◆協(xié)作性:動(dòng)態(tài)性質(zhì)●Biosyntheticpathway●Secretorypathway

●Endocyticpathway:materialsmovefromtheoutersurfaceofthecelltocompartments,suchasendosomesandlysosomes,locatedwithinthecytoplasm第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸內(nèi)膜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

內(nèi)膜系統(tǒng)的生物學(xué)意義◆形成了一些特定的功能區(qū)域和微環(huán)境(細(xì)胞內(nèi)功能分化)●合理使用資源●集團(tuán)化管理●提高工作效率◆動(dòng)態(tài)性質(zhì)●保證了膜結(jié)構(gòu)的一致性●使細(xì)胞“青春常在”?第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸一.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能K.R.Porter等于1945年發(fā)現(xiàn)于培養(yǎng)的小鼠成纖維細(xì)胞，因最初看到的是位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故名內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmicreticulum，ER）。后來發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不僅僅存在于細(xì)胞的“內(nèi)質(zhì)”部，通常還與質(zhì)膜和核膜相連，并且與高爾基體關(guān)系密切，并且常伴有許多線粒體。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸ER第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸(一)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的兩種基本類型約占細(xì)胞總膜面積的一半，是封閉的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。分為粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（roughendoplasmicreticulum，RER）和光面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smoothendoplasmicreticulum，SER）。RER呈扁平囊狀，排列整齊，膜圍成的空間稱為ER腔（lumen），有核糖體附著。SER呈分支管狀或小泡狀，無核糖體附著,是脂質(zhì)合成的重要場所。細(xì)胞不含純粹的RER或SER，它們分別是ER連續(xù)結(jié)構(gòu)的一部分。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸ER主要功能是合成蛋白質(zhì)和脂類，分泌性蛋白和跨膜蛋白都是在ER中合成的。ER膜中含大約60%的蛋白和40%的脂類，脂類主要成分為磷脂，磷脂酰膽堿含量較高，鞘磷脂含量較少，沒有或很少含膽固醇。ER約有30多種膜結(jié)合蛋白，另有30多種位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，這些蛋白的分布具有異質(zhì)性，如：葡糖-6-磷酸酶，普遍存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，被認(rèn)為是標(biāo)志酶，核糖體結(jié)合糖蛋白（ribophorin）只分布在RER，P450酶系只分布在SER。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)谄哒抡婧思?xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的模式圖第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與核膜的關(guān)系第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成

◆內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的標(biāo)志酶是葡萄糖-6-磷酸酶。

◆細(xì)胞色素P450在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中最為豐富。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的酶類

◆糖代謝酶類

◆脂代謝酶類

◆藥物脫毒與相關(guān)的氧化酶

◆蛋白質(zhì)的加工酶類第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸糖原分解與游離葡萄糖釋放

脂類的合成與轉(zhuǎn)運(yùn)

解毒作用

Ca2+離子濃度的調(diào)節(jié)作用第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸磷脂的合成第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸磷脂交換蛋白的作用第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

解毒作用◆光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)含有豐富的氧化酶系統(tǒng)(如細(xì)胞色素P450、NADH細(xì)胞色素C還原酶等)能使許多有害物質(zhì)解毒,轉(zhuǎn)化為易于排出的物質(zhì)。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

--信號肽與蛋白質(zhì)運(yùn)輸

第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸核糖體循環(huán)?第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)合成蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，并且起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中“游離”核糖體，但是有些蛋白質(zhì)在合成開始不久后便轉(zhuǎn)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，這些蛋白主要有：向細(xì)胞外分泌的蛋白、如抗體、激素；膜的整合蛋白；需要與其它細(xì)胞組合嚴(yán)格分開的酶，如溶酶體的各種水解酶；需要進(jìn)行修飾的蛋白，如糖蛋白。

其它的多肽是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中“游離”核糖體上合成的。包括：---細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的駐留蛋白、質(zhì)膜外周蛋白、核輸入蛋白、---轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體、葉綠體和過氧物酶體的蛋白。二、ER的功能（RER）第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸ProteinssynthesizedonribosomesofrERinclude:

secretoryproteins,integralmembraneproteins,solubleproteinsoforganelles.第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的修飾與加工包括糖基化、羥基化、酰基化、二硫鍵形成等，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)信號的功能；③某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸糖基一般連接在4種氨基酸上，分為2種：O-連接的糖基化（O-linkedglycosylation）：與Ser、Thr和Hyp的OH連接，連接的糖為半乳糖或N-乙酰半乳糖胺，在高爾基體上進(jìn)行。N-連接的糖基化（N-linkedglycosylation）：與天冬酰胺殘基的NH2連接，糖為N-乙酰葡萄糖胺。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)行N-連接的糖基化。糖的供體為核苷糖，如CMP-唾液酸、GDP-甘露糖、UDP-N-乙酰葡萄糖胺。糖分子首先被糖基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移到膜上的磷酸長醇（dolicholphosphate）分子上，裝配成寡糖鏈。再被寡糖轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)到新合成肽鏈特定序列（Asn-X-Ser或Asn-X-Thr）的天冬酰胺殘基上。X是除Pro以外的任何氨基酸。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸新生肽鏈的折疊、組裝和運(yùn)輸不同的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中停留的時(shí)間不同，這主要取決于蛋白質(zhì)完成正確折疊和組裝的時(shí)間。有些無法完成正確折疊的蛋白質(zhì)被輸出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，轉(zhuǎn)入溶酶體中降解掉。新生肽的折疊組裝：ER內(nèi)腔是非還原性的，易于二硫鍵形成；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。正確折疊涉及駐留蛋白：PDI和Bip具有KDELorHDEL信號；第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的其它作用（SER）合成磷脂、膽固醇等膜脂:合成后以出芽的方式轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體，溶酶體和質(zhì)膜上，或借磷脂轉(zhuǎn)移蛋白（PTP）形成水溶性復(fù)合物，轉(zhuǎn)至其他膜上。解毒：如肝細(xì)胞的細(xì)胞色素P450酶系，通?？蓪⒅苄杂卸疚镔|(zhì)，代謝為水溶性物質(zhì)，使有毒物質(zhì)排出體外。參與甾體類激素的合成：在生殖腺和腎上腺的內(nèi)分泌細(xì)胞中，SER、線粒體，可能還有高爾基體上的一些酶共同參與甾體類激素的合成。調(diào)節(jié)血糖濃度：使葡糖6-磷酸水解為磷酸和葡萄糖，釋放糖至血液中。儲存鈣離子:作為細(xì)胞內(nèi)信號物質(zhì)，如肌質(zhì)網(wǎng)。支撐作用：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的膜，形成了一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提供機(jī)械支撐作用，并成為細(xì)胞質(zhì)中酶附著的支架。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與基因表達(dá)的調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)的合成、加工、折疊、組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)及向高爾基體轉(zhuǎn)運(yùn)的復(fù)雜過程顯然是需要有一個(gè)精確調(diào)控的過程。

影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

細(xì)胞核信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的三種因素：

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)未折疊蛋白的超量積累。

折疊好的膜蛋白的超量積累。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上膜脂成份的變化——主要是固醇缺乏。這些變化通過不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，最終調(diào)節(jié)細(xì)胞核內(nèi)特異基因表達(dá)。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸二.高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能最早發(fā)現(xiàn)于1855年，1889年，Golgi用銀染法，在貓頭鷹的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)觀察到了清晰的結(jié)構(gòu)，因此定名為高爾基體。20世紀(jì)50年代以后才正確認(rèn)識它的存在和結(jié)構(gòu)。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸(一)、形態(tài)與組成是由數(shù)個(gè)扁平囊泡堆在一起形成的高度有極性的細(xì)胞器。常分布于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞膜之間，呈弓形或半球形。凸出的一面對著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)稱為形成面或順面（cisface）。凹進(jìn)的一面對著質(zhì)膜稱為成熟面或反面（transface）。順面和反面都有一些或大或小的運(yùn)輸小泡。扁平囊直徑約1um，單層膜構(gòu)成，中間為囊腔，周緣多呈泡狀，4~8個(gè)扁平囊在一起(某些藻類可達(dá)一二十個(gè))，構(gòu)成高爾基體的主體，即高爾基體堆(Golgistack)。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸高爾基體的結(jié)構(gòu)和極性形態(tài)結(jié)構(gòu)連續(xù)的整體膜結(jié)構(gòu)?！舯馄侥遗?sacuules)◆小囊泡(vesicle)◆大囊泡(vacuoles)第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸TheGolgiApparatus

培養(yǎng)的上皮細(xì)胞中高爾基體的分布（高爾基體為紅色，核為綠色）

培養(yǎng)的上皮細(xì)胞中高爾基體的分布（高爾基體為紅色，核為綠色）第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

高爾基體的極性◆高爾基內(nèi)側(cè)網(wǎng)絡(luò)(cis-Golginetwork,CGN)

順面、形成面◆中間潴泡(medialcisternae)◆高爾基外側(cè)網(wǎng)絡(luò)(transGoljinetwork,TGN)

外側(cè)面、成熟面第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

RegionsoftheGolgiapparatus

第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)谄哒抡婧思?xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

數(shù)量與化學(xué)組成◆數(shù)量分泌功能越旺盛的細(xì)胞,越多?！舻鞍踪|(zhì)和脂質(zhì)膜:蛋白質(zhì)40%,脂60%;內(nèi)質(zhì)網(wǎng):蛋白質(zhì)20%,脂50-60%;高爾基體:蛋白質(zhì)60%,脂40%;◆高爾基復(fù)合體的標(biāo)志酶是糖基轉(zhuǎn)移酶。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸二、功能區(qū)隔高爾基體順面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（cisGolginetwork，CGN）：是高爾基體的入口區(qū)域。接受由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的物質(zhì)并分類后轉(zhuǎn)入中間膜囊。高爾基體中間膜囊（medialGolgi）：多數(shù)糖基修飾、糖脂的形成以及與高爾基體有關(guān)的糖合成均發(fā)生此處。高爾基體反面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（transGolginetwork，TGN）：由反面一側(cè)的囊泡和網(wǎng)管組成，是高爾基體的出口區(qū)域，功能是參與蛋白質(zhì)的分類與包裝，最后輸出。

4.在高爾基體周圍還存在大小不等的囊泡。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸高爾基體各部分膜囊具有不同的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)：

①嗜鋨反應(yīng)：cis面膜囊被鋨酸特異地染色；②焦磷酸硫胺素酶(TPP酶)：可特異顯示高爾基體的trans面的1～2層膜囊；③胞嘧啶單核苷酸酶(CMP酶)：可顯示靠近trans面上的一些膜囊狀和管狀結(jié)構(gòu)，CMP酶也是溶酶體的標(biāo)志酶。 ④煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP酶)：可顯示高爾基體中間幾層扁平囊；第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

高爾基體與細(xì)胞骨架關(guān)系密切，在非極性細(xì)胞中，高爾基體分布在微管的負(fù)端----微管組織中心（MTOC）。高爾基的膜囊上存在馬達(dá)蛋白（cytoplasmicdynein和kinesin）和微絲的馬達(dá)蛋白（myosin）。最近還發(fā)現(xiàn)特異的血影蛋白（spectrin）網(wǎng)架。它們在維持高爾基體動(dòng)態(tài)的空間結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜的膜泡運(yùn)輸中起重要的作用。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸三、高爾基體主要功能1、負(fù)責(zé)對細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工，分類，并運(yùn)出，其過程是RER上合成蛋白質(zhì)→進(jìn)入ER腔→以出芽形成囊泡→進(jìn)入CGN→在medialGdgi中加工→在TGN形成囊泡→囊泡與質(zhì)膜融合、排出。高爾基體對蛋白質(zhì)的分類，依據(jù)的是蛋白質(zhì)上的信號肽或信號斑。2、溶酶體酶的分選：M6P

反面膜囊M6P受體在肝細(xì)胞中溶酶體酶還存在不依賴于M6P的另一種分選途徑。

（一）參與細(xì)胞分泌活動(dòng)第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸參與細(xì)胞分泌活動(dòng)第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸（二）參與蛋白質(zhì)的糖基化

特征

N-連接

O-連接1.合成部位

粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體2.合成方式

來自同一個(gè)寡糖前體一個(gè)個(gè)單糖加上去3.與之結(jié)合的氨基酸殘基

天冬酰胺絲氨酸、蘇氨酸、羥賴氨酸、羥脯氨酸4最終長度

至少5個(gè)糖殘基一般1～4個(gè)糖殘基，但ABO血型抗原較長5.第一個(gè)糖殘基

N—乙酰葡萄糖胺N—乙酰半乳糖胺等N-連接與O-連接的寡糖比較1、蛋白質(zhì)糖基化類型或高爾基體第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸2、蛋白質(zhì)糖基化的特點(diǎn)及其生物學(xué)意義

糖蛋白寡糖鏈的合成與加工都沒有模板，靠不同的酶在細(xì)胞不同間隔中經(jīng)歷復(fù)雜的加工過程才能完成。

糖基化的主要作用是使蛋白質(zhì)在成熟過程中折疊成正確構(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)。對多數(shù)分選的蛋白質(zhì)來說，糖基化并非作為蛋白質(zhì)的分選信號。

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)。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸（四）進(jìn)行膜的轉(zhuǎn)化功能

高爾基體的膜無論是厚度還是在化學(xué)組成上都處于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)膜之間，因此高爾基體在進(jìn)行著膜轉(zhuǎn)化的功能，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的新膜轉(zhuǎn)移至高爾基體后，經(jīng)過修飾和加工，形成運(yùn)輸泡與質(zhì)膜融合，使新形成的膜整合到質(zhì)膜上。（五）參與形成溶酶體。（六）參與植物細(xì)胞壁的形成。（七）合成植物細(xì)胞壁中的纖維素和果膠質(zhì)。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

高爾基體在細(xì)胞內(nèi)膜泡蛋白運(yùn)輸中起重要的樞紐作用膜泡運(yùn)輸?shù)闹饕緩?其中多數(shù)與高爾基體直接相關(guān)三、高爾基體與細(xì)胞內(nèi)的膜泡運(yùn)輸?shù)谄哒抡婧思?xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸三.溶酶體與過氧化物酶體第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸一、溶酶體的結(jié)構(gòu)溶酶體（lysosome）：是單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類的囊泡狀細(xì)胞器，其主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)消化。C.deDuve與B.Novikoff1955年首次發(fā)現(xiàn)。幾乎存在于所有的動(dòng)物細(xì)胞中。具有異質(zhì)性（heterogenous），形態(tài)大小及內(nèi)含的水解酶種類都可能有很大的不同。執(zhí)行不同生理功能。共同特征：含有大量酸性水解酶，酸性磷酸酶是標(biāo)志酶。膜有質(zhì)子泵，將H+泵入溶酶體，使其PH值降低。膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解內(nèi)有多種載體蛋白可將水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運(yùn)。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸電子顯微鏡下的溶酶體第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)

溶酶體的形態(tài)

溶酶體是一種異質(zhì)性(heterogenous)的細(xì)胞器,呈小球狀。大小變化很大，直徑一般0.25～0.8μm，最大的可超過1μm,最小的直徑只有25-50nm。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸二、溶酶體的類型根據(jù)完成其生理功能的不同階段可分為：1、初級溶酶體（primarylysosome）2、次級溶酶體（secondarylysosome）3、殘余體（residualbody）。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸直徑約0.2~0.5um膜厚7.5nm，內(nèi)含物均一，無明顯顆粒，是高爾基體分泌形成的。含有多種水解酶，但沒有活性，只有當(dāng)溶酶體破裂，或其它物質(zhì)進(jìn)入，才有酶活性。水解酶包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酸酶、硫酸酯酶、磷脂酶類，已知60余種，這些酶均屬于酸性水解酶，反應(yīng)的最適PH值為5左右。溶酶體膜雖然與質(zhì)膜厚度相近，但成分不同，主要區(qū)別是：

①膜有質(zhì)子泵，將H+泵入溶酶體，使其PH值降低。②膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解。③具有多種載體蛋白用于水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運(yùn)；1、初級溶酶體（primarylysosome）第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸Figure

13-18

ThelowpHinlysosomesandendosomes.

ProteinslabeledwithapH-sensitivefluorescentprobe(fluorescein)andthenendocytosedbycellscanbeusedtomeasurethepHinendosomesandlysosomes.ThedifferentcolorsreflectthepHthatthefluorescentprobeencountersintheseorganelles.ThepHinlysosomes(red)isabout5,whilethepHinvarioustypesofendosomes(blueandgreen)rangesfrom5.5to6.5.(CourtesyofFredMaxfieldandKennethDunn.)第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸 小鼠脾臟巨噬細(xì)胞中的溶酶體用電鏡細(xì)胞化學(xué)技術(shù)顯示其中含有的酸性磷酸酶，M：線粒體，L：溶酶體（樸英杰）第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸2、次級溶酶體（secondarylysosome）是正在進(jìn)行或完成消化作用的溶酶體，內(nèi)含水解酶和相應(yīng)的底物，可分為異噬溶酶體(hetephagolysosome)和自噬溶酶體（autophagolysosome）。前者消化的物質(zhì)來自外源，后者消化的物質(zhì)來自細(xì)胞本身的各種組分。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸3、殘余體（residualbody）

又稱后溶酶體（post-lysosome）已失去酶活性，僅留未消化的殘?jiān)?，故名。殘余體可通過外排作用排出細(xì)胞，也可能留在細(xì)胞內(nèi)逐年增多，如表皮細(xì)胞的老年斑，肝細(xì)胞的脂褐質(zhì)。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸動(dòng)物細(xì)胞溶酶體系統(tǒng)示意圖第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸二、溶酶體的功能自體吞噬：清除無用的生物大分子，衰老細(xì)胞、細(xì)胞器、個(gè)體發(fā)育中多余的細(xì)胞。許多生物大分子的半衰期只有幾小時(shí)至幾天，肝細(xì)胞中線粒體的平均壽命約10天左右。細(xì)胞內(nèi)消化：如高等動(dòng)物內(nèi)吞低密脂蛋白獲得膽固醇，單細(xì)胞真核生物利用溶酶體的消化食物。防御作用：如巨噬細(xì)胞可吞入病原體，在溶酶體中將病原體殺死和降解。病原體感染刺激單核細(xì)胞分化成巨噬細(xì)胞而吞噬、消化。巨噬細(xì)胞中含有大量溶酶體。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官”為細(xì)胞提供營養(yǎng)；

參與分泌過程的調(diào)節(jié)：如將甲狀腺球蛋白降解成有活性的甲狀腺素。

細(xì)胞凋亡：個(gè)體發(fā)生過程中往往涉及組織或器官的改造或重建，如昆蟲和蛙類的變態(tài)發(fā)育等等。這一過程是在基因控制下實(shí)現(xiàn)的，稱為程序性細(xì)胞死亡，注定要消除的細(xì)胞以出芽的形式形成凋亡小體，被巨噬細(xì)胞吞噬并消化。。形成精子的頂體（acrosome）：受精過程中的精子的頂體相當(dāng)于一個(gè)化學(xué)鉆，可溶穿卵子的皮層，使精子進(jìn)入卵子。三、其它重要的生理功能第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

貯積癥（storagedisease）:是由于遺傳缺陷引起的，由于溶酶體的酶發(fā)生變異，功能喪失，導(dǎo)致底物在溶酶體中大量貯積，進(jìn)而影響細(xì)胞功能。如臺-薩氏綜合征（Tay-Sachsdiesease）：要叫黑蒙性家族癡呆癥，溶酶體缺少氨基已糖酯酶A（β-N-hexosaminidase），導(dǎo)致神經(jīng)節(jié)甘脂GM2積累，影響細(xì)胞功能，造成精神癡呆，2~6歲死亡?；颊弑憩F(xiàn)為漸進(jìn)性失明、病呆和癱瘓，該病主要出現(xiàn)在猶太人群中。

某些病原體（麻瘋桿菌、利什曼原蟲或病毒）被細(xì)胞攝入，進(jìn)入吞噬泡但并未被殺死而繁殖（抑制吞噬泡的酸化或利用胞內(nèi)體中的酸性環(huán)境）。I細(xì)胞疾?。篘－乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶單基因缺陷

溶酶體與疾病

溶酶體的基本功能是對生物大分子的強(qiáng)烈的消化作用，這對于維持細(xì)胞的正常代謝活動(dòng)及防御微生物的侵染都有重要的意義。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸三、溶酶體的發(fā)生初級溶酶體是在高爾基體的trans面以出芽的形式形成，形成過程：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體合成溶酶體蛋白→進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔進(jìn)行N-連接的糖基化修飾→進(jìn)入高爾基體cis面膜囊→磷酸轉(zhuǎn)移酶識別溶酶體水解酶的信號斑→將乙酰葡糖胺磷酸轉(zhuǎn)移在1~2個(gè)甘露糖殘基上→在中間膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配體→與trans膜囊上的受體結(jié)合→通過clathrin衣被包裝成初級溶酶體。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸溶酶體酶的合成及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)到前溶酶體磷酸葡萄糖苷酶磷酸化識別信號：信號斑發(fā)生途徑

第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸溶酶體的發(fā)生過程

第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸Figure6-40.Themannose6-phosphate(M6P)pathway,themajorroutefortargetinglysosomalenzymestolysosomes.

PrecursorsoflysosomalenzymesmigratefromtherERtothecis-Golgiwheremannoseresiduesarephosphorylated.IntheTGN,thephosphorylatedenzymesbindtoM6Preceptors,whichdirecttheenzymesintovesiclescoatedwiththeclathrin.Theclathrinlatticesurroundingthesevesiclesisrapidlydepolymerizedtoitssubunits,andtheuncoatedtransportvesiclesfusewithlateendosomes.Withinthislow-pHcompartment,thephosphorylatedenzymesdissociatefromtheM6Preceptorsandthenaredephosphorylated.ThereceptorsrecyclebacktotheGolgi,andtheenzymesareincorporatedintoadifferenttransportvesiclethatbudsfromthelateendosomeandsoonfuseswithalysosome.ThesortingoflysosomalenzymesfromsecretoryproteinsthusoccursintheTGN,andthesetwoclassesofproteinsareincorporatedintodifferentvesicles,whichtakedifferentroutesaftertheybudfromtheGolgi.[G.Griffithsetal.,Cell

52:329;S.Kornfeld,Annu.Rev.Biochem.

61:307;andG.GriffithsandJ.Gruenberg,TrendsCellBiol.

1:5]第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸內(nèi)吞體rER順面管網(wǎng)反面管網(wǎng)高爾基復(fù)合體

溶酶體水解酶前體加入磷酸基團(tuán)M-6-P溶酶體酶前溶酶體ATPADP+PiH+去除磷酸成熟溶酶體PH=6第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸◆信號斑(signalpatch)

是溶酶體酶形成的一個(gè)特殊的空間結(jié)構(gòu)，信號斑是由幾段信號肽形成的一個(gè)三維結(jié)構(gòu)的表面,這幾段信號肽聚集在一起,形成一個(gè)斑點(diǎn)被磷酸轉(zhuǎn)移酶識別。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸信號斑與信號肽第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

溶酶體酶的分選◆M6P受體蛋白(M6Preceptorprotein)●M6P受體蛋白在pH為6.5～7的條件下與M6P結(jié)合●在酸性條件下(pH=6)脫落●M6P受體蛋白主要存在于高爾基體外側(cè)網(wǎng)絡(luò)●在某些細(xì)胞中M6P受體蛋白也存在于細(xì)胞質(zhì)膜上。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸Mannose6-phosphateresiduestargetproteinstolysosomesTargetingofsolublelysosomalenzymestoendosomesandlysosomesbyM-6-PtagN-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶磷酸葡萄糖苷酶第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

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

在細(xì)胞質(zhì)膜上也存在依賴于鈣離子的M6P受體，同樣可與胞外的溶酶體酶結(jié)合，通過受體介導(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。

還存在不依賴于M6P的分選途徑：如酸性磷酸酶合成后直接經(jīng)高爾基體到細(xì)胞表面，再依賴其細(xì)胞基質(zhì)部分酪氨酸殘基信號，從細(xì)胞表面轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體。

分選途徑多樣化

酶的加工方式多樣化

糖側(cè)鏈的部分水解、膜蛋白等第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸五、過氧化物酶體過氧化物酶體(peroxisom)又稱微體(microbody)Rhodin1954發(fā)現(xiàn)于鼠腎小管上皮細(xì)胞。是由單層膜圍繞而成的內(nèi)含一種或幾種氧化酶類的異質(zhì)性細(xì)胞器。直徑通常0.5um，呈圓形，橢圓形或啞呤形不等。特點(diǎn)：含過氧化氫酶（標(biāo)志酶）和一至多種依賴黃素（flavin）的氧化酶，已發(fā)現(xiàn)40多種氧化酶，其中尿酸氧化酶（urateoxidase）的含量極高，以至于在有些種類形成酶結(jié)晶構(gòu)成的核心。各類氧化酶的共性是將底物氧化后生成H2O2。而過氧化氫酶又利用H2O2去氧化其它底物。RH2+O2→R+H2O2第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸電鏡下的過氧化物酶體第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸鼠肝細(xì)胞超薄切片所顯示的過氧化物酶體（P）和其它細(xì)胞器如線粒體（M）等（Albertetal.，1989）煙草葉肉細(xì)胞的過氧化物酶體（中央具有尿酸氧化酶形成的晶體狀核心）第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)谄哒抡婧思?xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸過氧化物酶體的酶類◆氧化酶(oxidases)

●約占過氧化物酶體酶總量的一半●各種氧化酶作用于不同的底物●將氧還原成過氧化氫。RH2+O2→R+H2O2第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸◆過氧化氫酶(catalase)●是過氧化物酶體的標(biāo)志酶●約占過氧化物酶體酶總量的40%●作用是將過氧化氫還原成水

RH2+H2O2→R+2H2O第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸過氧化物酶體與溶酶體的區(qū)別

過氧化物酶體和初級溶酶體的形態(tài)與大小類似，但過氧化物酶體中的尿酸氧化酶等常形成晶格狀結(jié)構(gòu)，可作為電鏡下識別的主要特征。

通過離心可分離過氧化物酶體和溶酶體：過氧化物酶體沉降先于溶酶體。

過氧化物酶體和溶酶體的差別第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸微體與初級溶酶體的特征比較第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸在動(dòng)物中：①參與脂肪酸的β-氧化向細(xì)胞直接提供熱能；②具有解毒作用，過氧化氫酶利用H2O2將酚、甲醛、甲酸和醇等有害物質(zhì)氧化，飲入的酒精1/4在微體中氧化為乙醛。2、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)，又稱乙醛酸循環(huán)體。2、過氧化物酶體的功能第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

3、過氧化物酶體的發(fā)生

氧化物酶體經(jīng)分裂后形成子代的細(xì)胞器，子代的過氧化物酶體再進(jìn)一步裝配形成成熟的細(xì)胞器。組成過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)到過氧化物酶體中。

過氧化物酶體蛋白分選的信號序列（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。

過氧化物酶體膜上存在幾種可與信號序列相識別的可能的受體蛋白。

過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。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)也參與過氧化物酶體的發(fā)生第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸過氧化物酶體發(fā)生過程的示意圖第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸過氧化物酶體的增殖第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸細(xì)胞內(nèi)合成的蛋白質(zhì)、脂類等物質(zhì)之所以能夠定向的轉(zhuǎn)運(yùn)到特定的細(xì)胞器取決于兩個(gè)方面：其一是蛋白質(zhì)中包含特殊的信號序列（signalsequence）。其二是細(xì)胞器上具特定的信號識別裝置（分選受體，sortingreceptor）。第三節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)谄哒抡婧思?xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸◆信號序列的間接證據(jù)1972年,Milstein和他的同事發(fā)現(xiàn):●從細(xì)胞質(zhì)分離的IgG輕鏈:多20個(gè)氨基酸殘基●釋放到細(xì)胞外的IgG輕鏈:少20個(gè)氨基酸殘基第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸（一）信號假說：G.Blobel等1975年提出了信號假說(Signalhypothesis)，認(rèn)為蛋白質(zhì)N端的信號肽，指導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，因此獲1999年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。一、信號假說與蛋白質(zhì)分選信號第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成涉及以下成分：信號肽（signalpeptide），存在于蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)上的線性序列，位于新合成肽鏈的N端，一般16~30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，由于信號肽又是引導(dǎo)肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的一段序列，又稱開始轉(zhuǎn)移序列（starttransfersequence）；有些在完成蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)移后被信號肽酶（signalpeptidase）切除；通常信號序列對所引導(dǎo)的蛋白質(zhì)沒有特異性要求，每一種信號序列決定特殊的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方向。信號斑（signalpatch）：存在于完成折疊的蛋白質(zhì)中，構(gòu)成信號斑的信號序列之間可以不相鄰，折疊在一起構(gòu)成蛋白質(zhì)分選的信號。（二）蛋白質(zhì)分選信號第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

信號肽的特性◆序列特征15-35個(gè)氨基酸殘基，其中含有4-12個(gè)疏水殘基◆特異性:◆位置:●N-端突出的一段肽●內(nèi)含信號肽。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸信號肽的一級序列：信號肽一級序列由疏水核心（h）、C端（c）和N端（n）三個(gè)區(qū)域構(gòu)成。以血清白蛋白和HIV-1型病毒的糖蛋白gp160信號肽為例，顯示出兩者的n區(qū)長度明顯不同信號肽（Signalpeptides）與信號斑（Signalpatches）signalsequenceandsignalpatch第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸3、信號識別顆粒（signalrecognitionparticle，SRP），由6種多肽組成，結(jié)合一個(gè)7SRNA，屬于一種RNP(ribonucleoprotein)。能與信號序列結(jié)合，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成暫停。4、SRP受體（SRPreceptor），內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的整合蛋白，異二聚體，可與SRP特異結(jié)合。又稱停泊蛋白（DP）。5、停止轉(zhuǎn)移序列（stoptransfersequence），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Pr。6、轉(zhuǎn)位因子（translocator，translocon），由3-4個(gè)Sec61蛋白構(gòu)成的通道，每個(gè)Sec61由3條肽鏈組成。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

信號識別顆粒與停靠蛋白◆signalrecognitionpartical,SRP●SRPisacytosolicribonucleoproteinparticle●Sixdiscretepolypeptides●A300-nucleotideRNA●三個(gè)功能域:▲翻譯暫停結(jié)構(gòu)域(P9/P14)▲信號肽識別結(jié)合位點(diǎn)(P54)▲SRP受體蛋白結(jié)合位點(diǎn)(P68/P72)。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸Signalrecognitionpartical第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸◆Dockingprotein,DP

●是SRP在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的受體蛋白●兩個(gè)亞基:親水的α亞基,疏水的β亞基◆易位子(translocon)●MultiplecopiesoftheSec61complexassembletoformacylindertransloconchannel●5～6nmhighand8.5nmindiameter,withacentralpore,roughly2nmindiameter●哺乳動(dòng)物細(xì)胞中有三種類型的Sec61,即α、β和γ●Sec61α有10個(gè)跨膜α螺旋第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔細(xì)胞質(zhì)SRP受體信號識別顆粒(SRP)核糖體結(jié)合蛋白tRNAAP核糖體mRNA信號肽A信號假說第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸TranslocationofsolubleproteinsacrossER分泌性蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成過程（1～4）圖解顯示信號肽、SRP、SRP受體及移位子之間的相互作用第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸

Signalhypothesis第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸Signalhypothesis第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸體外實(shí)驗(yàn)證明SRP顆粒、SRP受體的作用第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸在非細(xì)胞系統(tǒng)中蛋白質(zhì)的翻譯過程與SRP、DP和微粒體的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)組別含有編碼信號SRPDP微粒體序列的mRNA結(jié)果

1+－－－產(chǎn)生含信號肽的完整多肽2++－－合成70～100氨基酸殘基后，肽鏈停止延伸3+++－產(chǎn)生含信號肽的完整多肽4++++信號肽切除，多肽鏈進(jìn)入微粒體中

*“+”和“-”分別代表反應(yīng)混合物中存在（+）或不存在（－）該物質(zhì)。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)谄哒抡婧思?xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸（三）蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的過程：1、信號肽與共轉(zhuǎn)移：信號肽與SRP結(jié)合→肽鏈延伸終止→SRP與受體結(jié)合→SRP脫離信號肽→肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成，同時(shí)信號肽引導(dǎo)新生肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔→信號肽切除→肽鏈延伸至終止。這種肽鏈邊合成邊向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)移的方式，稱為co-translation。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸信號肽與共轉(zhuǎn)移第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸起始轉(zhuǎn)移序列和終止轉(zhuǎn)移序列第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸起始轉(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)InsertionofaMultipassTransmembraneproteinintotheERmembrane第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸2、導(dǎo)肽與后轉(zhuǎn)移基本的特征：

蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成以后再轉(zhuǎn)移到線粒體、葉綠體、過氧化酶體等細(xì)胞器中的過程，稱后轉(zhuǎn)移（posttranslocation）。蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)移過程需要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。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)谄哒抡婧思?xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)分選主要是指膜結(jié)合核糖體上合成的蛋白質(zhì),通過信號肽,在翻譯的同時(shí)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng),然后經(jīng)過各種加工和修飾,使不同去向的蛋白質(zhì)帶上不同的標(biāo)記,最后經(jīng)過高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分選,包裝到不同類型的小泡,并運(yùn)送到目的地,包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞外和核膜等。廣義的蛋白質(zhì)分選也包括在游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)的定位。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸二、蛋白質(zhì)分選基本途徑與類型1、跨膜運(yùn)輸（transmembranetransport）：蛋白質(zhì)通過跨膜通道進(jìn)入目的地。如細(xì)胞質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)通過線粒體上的轉(zhuǎn)位因子（translocator）進(jìn)入線粒體。2、膜泡運(yùn)輸（vesiculartransport）：被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體中加工成衣被小泡，選擇性地運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞器3、門控運(yùn)輸（gatedtransport）：如通過核孔復(fù)合體的運(yùn)輸。4、細(xì)胞基質(zhì)的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)谄哒抡婧思?xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸三、胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)之間的物質(zhì)傳遞常常通過膜泡運(yùn)輸方式進(jìn)行。各類運(yùn)輸泡之所能夠被準(zhǔn)確地運(yùn)到靶細(xì)胞器，主要取決于膜的表面識別特征。大多數(shù)運(yùn)輸小泡是在膜的特定區(qū)域以出芽的方式產(chǎn)生的。其表面具有一個(gè)籠子狀的由蛋白質(zhì)構(gòu)成的衣被（coat）。這種衣被在運(yùn)輸小泡與靶細(xì)胞器的膜融合之前解體。衣被小泡在細(xì)胞內(nèi)沿微管運(yùn)輸。與膜泡運(yùn)輸有關(guān)的馬達(dá)蛋白有3類，在這些馬達(dá)蛋白的牽引下，可將膜泡運(yùn)到特定的區(qū)域。動(dòng)力蛋白（dynein），趨向微管負(fù)端；驅(qū)動(dòng)蛋白（kinesin），趨向微管正端；肌球蛋白（myosin），趨向微絲的正極。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸ProteinSorting第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸高爾基體進(jìn)行的蛋白質(zhì)的分選第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸衣被類型已知三類：網(wǎng)格蛋白（clathrin）COPICOPII主要作用：選擇性的將特定蛋白聚集在一起，形成運(yùn)輸小泡；如同模具一樣決定運(yùn)輸小泡的外部特征。相同性質(zhì)的運(yùn)輸小泡之所以具有相同的形狀和體積，與衣被蛋白的組成有關(guān)。第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸（一）網(wǎng)格蛋白衣被小泡相關(guān)運(yùn)輸途徑：質(zhì)膜→胞內(nèi)體，高爾基體→胞內(nèi)體，高爾基體→溶酶體、植物液泡。結(jié)構(gòu)：由3個(gè)重鏈和3個(gè)輕鏈組成，形成一個(gè)具有3個(gè)曲臂的形狀。許多籠形蛋白的曲臂部分交織在一起，形成具有5邊形網(wǎng)孔的籠子。銜接蛋白(adaptin)：介于籠形蛋白與配體受體復(fù)合物之間，起連接作用。目前至少發(fā)現(xiàn)4種，分別結(jié)合不同