細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)

1、第七章 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng),? 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) ? 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) ? 高爾基體? 溶酶體與過氧化物酶體 ? 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選,主要內(nèi)容,第一節(jié) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) cytoplasmic matrix,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)胞器以外的膠狀物質(zhì)，稱細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。,,? 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與胞質(zhì)溶膠：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)

2、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。稱之為胞質(zhì)溶膠。? 主要成分：中間代謝有關(guān)的數(shù)千種酶類、細(xì)胞質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)。,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是一個(gè)高度有序的體系，其中細(xì)胞質(zhì)骨架纖維貫穿在粘稠的蛋白質(zhì)膠體中，多數(shù)的蛋白質(zhì)直接或間接地與骨架結(jié)合從而完成特定的生物學(xué)功能。,? 特點(diǎn) ：,1 完成各種中間代謝過程 如糖酵解過程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等 蛋白質(zhì)的合成與脂肪酸的合成2 與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能 維持細(xì)胞形

3、態(tài)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸及能量傳遞等,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能,3 蛋白質(zhì)修飾和選擇性降解,1） 輔酶或輔基與酶的共價(jià)結(jié)合。2） 磷酸化與去磷酸化。 3） 糖基化。,1. 蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾,O-linked oligosaccharide,N-linked oligosaccharides,4） 對(duì)某些蛋白質(zhì)的N-端進(jìn)行甲基化修飾。5）?；?。,src 基因編碼的酪氨酸激酶與豆蔻酸的共價(jià)結(jié)合，促使激酶轉(zhuǎn)移并靠豆蔻酸鏈結(jié)合到細(xì)胞質(zhì)膜上

4、，只有這樣，細(xì)胞才能被轉(zhuǎn)化。,2. 蛋白質(zhì)的選擇性降解,決定蛋白質(zhì)壽命的信號(hào)為存在于N端的第一個(gè)氨基酸:N端第一個(gè)是：Gly、Pro、Ser、Met、Thr、Ala、Val、Cys，穩(wěn)定N端第一個(gè)是其他12種不穩(wěn)定，能被泛素降解途徑（ubiquitin-dependent pathway）所識(shí)別，目的蛋白的Lys被泛素化后送往蛋白酶復(fù)合體（proteosome）降解.泛素降解途徑(ubiquitin-dependent pathw

5、ay)： 泛素是一種由76個(gè)氨基酸殘基組成的小分子蛋白，具有蛋白質(zhì)降解和細(xì)胞周期調(diào)控等多種生物學(xué)功能。,3. 降解變性和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì),分子伴侶(chaperones) 是一種引導(dǎo)蛋白質(zhì)正確折疊的蛋白質(zhì)。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)折疊時(shí)，它們能保護(hù)蛋白質(zhì)分子 免受其它蛋白質(zhì)的干擾。很多分子伴侶屬于熱休克蛋白（heat shock protein， Hsp）.,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,4. 對(duì)蛋白質(zhì)

6、結(jié)構(gòu)的修飾：,1. molecular chaperone：與未折疊或部分折疊的蛋白質(zhì)結(jié)合，防止蛋白質(zhì)降解。2. Chaperonin：陪伴蛋白。多個(gè)分子伴侶蛋白形成的復(fù)合體，能直接推動(dòng)蛋白質(zhì)的折疊。,4. 對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的修飾：,分子伴侶(chaperones),細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)(endomembrane systems),概念：細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)是在結(jié)構(gòu)、功能、乃至發(fā)生上相關(guān)的，由膜圍繞的細(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

7、內(nèi)體和分泌泡等。,內(nèi)膜系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)的,這些膜是相互流動(dòng)的，處于動(dòng)態(tài)平衡，功能上相互協(xié)調(diào),,●ER 是真核細(xì)胞中最大的細(xì)胞器 ● ER的膜占細(xì)胞膜系統(tǒng)的一半 ●所包圍的體積占細(xì)胞總體積的10%,ER,,一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum,ER),,微粒體----細(xì)胞勻漿等人工過程，破碎的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成的近似球形的囊泡,,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成,主要為蛋白質(zhì)、脂類。磷脂占50%-60%, 蛋白質(zhì)約占20

8、%?！魞?nèi)質(zhì)網(wǎng)的標(biāo)志酶是葡萄糖-6-磷酸酶和 CytP-450?！艏?xì)胞色素P450在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中最為豐富P4,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成,三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型,核糖體,,,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),,滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),分為粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（rough endoplasmic reticulum，RER）和光面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smooth endoplasmic reticulum，SER）。RER呈扁平囊狀，排列整齊，有核糖體附著。SER呈分支管狀或小泡狀，無核糖體附著。分

9、別是ER連續(xù)結(jié)構(gòu)的一部分。,A 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,脂的合成與轉(zhuǎn)運(yùn),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,,磷脂轉(zhuǎn)位因子 磷脂的轉(zhuǎn)位是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中磷脂轉(zhuǎn)位因子或稱翻轉(zhuǎn)酶幫助的。有選擇性的, 保證了膜中磷脂分布的不對(duì)稱。,合成包括磷脂和膽固醇幾乎全部的膜脂。其中最主要的磷脂是磷脂酰膽堿（卵磷脂）。3種酶都在ER上。,磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)有兩種方式。一種是憑借一種水溶性蛋白, 叫磷脂交換蛋白(phospholipid exchange protein,PEP)的作用

10、另一種是以出芽的方式轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體、溶酶體和細(xì)胞質(zhì)膜上,磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)：,糖原分解釋放葡萄糖,解毒作用 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)含有一些酶用于清除一些脂溶性廢物以及代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì).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)。,Ca2+離子濃度的調(diào)節(jié)作用 肌質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)特化的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng), 是貯存Ca2+的細(xì)胞器。,Proteins synthesized on ribosome

11、s of RER include: 向細(xì)胞外分泌的蛋白質(zhì)膜的整合蛋白構(gòu)成細(xì)胞器中的可溶性駐留蛋白,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,◆,蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn),包括糖基化、羥基化、?；?、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。,蛋白質(zhì)的修飾與加工,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)行N-連接的糖基化。 糖分子首先被糖基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移到膜上的磷酸長醇分子上，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

12、-Ser或Asn-X-Thr）的天冬酰胺殘基上。,RER腔中豐富的蛋白二硫健異構(gòu)酶（PDI）和分子伴侶系統(tǒng)，為蛋白質(zhì)多肽鏈的折疊提供了極為有利的環(huán)境。,2.粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白質(zhì)的折疊,蛋白二硫異構(gòu)酶（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Bip蛋白是一類分子伴侶,屬于Hsp70家族。,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。,Bip在ER蛋白質(zhì)的折疊作用,一、高爾基復(fù)合

13、體的形態(tài)結(jié)構(gòu),高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu),,高爾基體是一種有極性的細(xì)胞器位置恒定,結(jié)構(gòu)極性,功能極性：,電鏡,,扁平囊/中間高爾基網(wǎng)(包括順面、中間和反面扁囊)/高爾基堆,,,,成熟面(mature face),小囊泡/順面高爾基網(wǎng)/形成面/未成熟面/凸面,,大囊泡/反面高爾基網(wǎng)/分泌面/凹面,,,形成面(forming face),光鏡：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),? 高爾基體順面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（CGN） 又稱cis膜囊 ? 高爾基體中間膜囊

14、 多數(shù)糖基修飾； 糖脂的形成； 多糖的合成 高爾基體反面膜囊以及反面高爾基體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（trans Golgi network，TGN）,,高爾基體的4個(gè)組成部分,? 嗜鋨反應(yīng)：cis面膜囊被特異地染色；? 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；? 煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP酶)或甘露糖酶：可顯示高爾基體中間幾層扁平囊；? 胞嘧啶單核苷酸酶(CMP酶)或核苷酸二磷酸酶：可顯示

15、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。,高爾基體各部膜囊的４種標(biāo)志細(xì)胞化學(xué)反應(yīng),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、分類與包裝，然后分門別類地運(yùn)送到細(xì)胞特定的部位或分泌到細(xì)胞外。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的脂類一部分也要通過高爾基體向細(xì)胞質(zhì)膜和溶酶體膜等部位運(yùn)輸，因此可以說，高爾基體是細(xì)胞內(nèi)大分子運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)主要交通樞紐。此外高爾基體還是細(xì)胞內(nèi)糖類合成的工廠，在細(xì)胞生命活動(dòng)中起多種重要的作用。,二、 高

16、爾基體的功能,◆O-連接的糖基化 將糖鏈轉(zhuǎn)移到多肽鏈的絲氨酸、蘇氨酸或羥賴氨酸的羥基上，稱為O-連接的糖基化。◆N-連接的寡聚糖進(jìn)一步加工： 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上：磷酸多萜醇上的糖基轉(zhuǎn)移到多肽的天冬酰胺（Asn）上 高爾基體：加工，切除葡萄糖和部分甘露糖分子，添加特定的單糖，形成成熟的糖蛋白,高爾基體中蛋白質(zhì)的糖基化,高甘露糖側(cè)鏈的修飾,成熟的N-連接的寡糖鏈,哺乳動(dòng)物高爾基體中進(jìn)行的修飾過程,復(fù)雜的N-連接糖基化,,N-連接

17、與O-連接的寡糖比較,蛋白質(zhì)的糖基化生物學(xué)意義,不同的蛋白質(zhì)的糖基化具有不同的功能,糖基化的主要作用是蛋白質(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(duì)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(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)。,◆無

18、生物活性的蛋白原（proprotein）?高爾基體?切除N-端或兩端的序列?成熟的多肽。如胰島素、胰高血糖素及血清白蛋白等。,蛋白質(zhì)在高爾基體中酶解加工類型,◆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。(泛素分子)◆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。(腦啡肽原 、ACTH/內(nèi)啡肽原和強(qiáng)啡肽原)不同的肽的不同加工方式： 1. 有些多肽分子太小，在核糖體上難以有效地合成，如只有5個(gè)aa的神經(jīng)肽

19、。 2. 有些可能缺少包裝并轉(zhuǎn)運(yùn)到分泌泡中的必要信號(hào)。 3. 防止活性物質(zhì)在合成部位發(fā)揮活性。◆ 硫酸化作用也在高爾基中進(jìn)行，供體3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸，PAPS,蛋白質(zhì)在高爾基體中酶解加工類型,1949年，de Duve將大鼠肝組織勻漿，并對(duì)其中各種細(xì)胞器進(jìn)行分級(jí)分離，以期找出哪些細(xì)胞器與糖代謝的酶有關(guān)。在測(cè)定作為對(duì)照的酸性磷酸酶活性時(shí)，發(fā)現(xiàn)酶的活性主要在線粒體的組分中。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻出現(xiàn)了一些反常的現(xiàn)象，如蒸餾水提

20、取物中酶的活性比在蔗糖滲透平衡液抽提物中酶的活性高。放置一段時(shí)間的抽提物比新鮮制品中的酶活性高，而且其酶的活性卻與沉淀物線粒體無關(guān)。隨后又發(fā)現(xiàn)其它幾種水解酶也有類似的現(xiàn)象，從而推測(cè)在線粒體組分中還存在一種新的細(xì)胞器。1955年，de Duve與Novikoff合作首次用電子顯微鏡證明了溶酶體的存在。,溶酶體 (lysosome),溶酶體（lysosome）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的囊泡狀細(xì)胞器

21、。其主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化作用。,溶酶體 (lysosome),溶酶體的特點(diǎn)：,1、溶酶體是一種異質(zhì)性的細(xì)胞器,溶酶體的類型,◆初級(jí)溶酶體(primary lysosome)◆次級(jí)溶酶體(secondary lysosome) ▲自噬性溶酶體(aotolysosome) ▲異噬性溶酶體(heterolysosome)◆后溶酶體(post lysosome),初級(jí)溶酶體（primary lysosome）,

22、此類溶酶體是含有有多種酸性水解酶，但無作用底物，外面只有一層單位膜，其中的酶處于非活性狀態(tài)。,次級(jí)溶酶體（secondary lysosome）,此類溶酶體中含有水解酶和相應(yīng)的底物，是正在進(jìn)行或完成消化作用的溶酶體，可分為自噬溶酶體和異噬溶酶體 。,肝細(xì)胞脂褐質(zhì),后溶酶體（殘?bào)w）Residual body,已失去酶活性，僅留未消化的殘?jiān)拭瑲報(bào)w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，如肝細(xì)胞中的脂褐質(zhì)。,2、溶酶體內(nèi)含有50

23、多種酸性水解酶,---the principal sites of intracellular digestion.,Lysosomes can digest every kind of biological molecule.,酸性磷酸酶是溶酶體的標(biāo)志酶，,◆溶酶體的膜上具有多種載體蛋白用于水解產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運(yùn)◆溶酶體的膜上嵌有質(zhì)子泵◆溶酶體的膜蛋白高度糖基化◆溶酶體的膜含有能促進(jìn)膜穩(wěn)定性的膽固醇,3、溶酶體膜穩(wěn)定性,溶酶體的主

24、要功能是消化作用，根據(jù)其消化的物質(zhì)又可將他的作用分為以下3種：1.清除無用的生物大分子、衰老的細(xì)胞器及衰老損傷和死亡的細(xì)胞,二、溶酶體的功能,溶酶體和蛋白酶體：（1）很多生物大分子的半壽期只有幾個(gè)小時(shí)至幾天，（2）肝細(xì)胞中線粒體的平均壽命約10天（3） 細(xì)胞質(zhì)膜不斷更新，（4） ¼成人的紅細(xì)胞僅能存活120天，每天要清除1011個(gè)紅細(xì)胞，（5） 發(fā)育中和成體凋亡的細(xì)胞,2．防御作用,（1）吞噬細(xì)胞位于肝、脾及血管中

25、，清除抗原-抗體復(fù)合物 單核細(xì)胞→巨噬細(xì)胞（過氧化物及超氧過物）（2）麻瘋桿菌、利什曼原蟲、某些病毒利用吞噬細(xì)胞的吞噬作用進(jìn)入細(xì)胞抑制溶酶體酶的活性，在細(xì)胞內(nèi)釋放核殼進(jìn)行增殖。,3.其它重要的生理功能 （1）作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官”為細(xì)胞提供營養(yǎng)。,,（2）在分泌腺細(xì)胞中，溶酶體常常攝入分泌顆粒，可能參與分泌過程的調(diào)節(jié)。 甲狀腺球蛋白（腺體內(nèi)腔）→溶酶體→水解成甲狀腺素，然后分泌到細(xì)胞外毛細(xì)血管中。免疫應(yīng)答

26、的抗原遞呈過程。（3）兩棲類發(fā)育過程中蝌蚪尾巴的退化，哺乳動(dòng)物斷奶后乳腺的退行性變化等都涉及某些特定細(xì)胞程序性死亡及周圍活細(xì)胞將其清除，這些過程都與溶酶體有關(guān)。 ,（4）在受精過程中的作用，精子的頂體相當(dāng)于特化的溶酶體，其中含多種水解酶類，如透明質(zhì)酸酶、酸性磷酸酶及蛋白水解酶等，它能溶解卵細(xì)胞的外被及濾泡細(xì)胞，產(chǎn)生孔道，使精子進(jìn)入卵細(xì)胞。,在細(xì)胞凋亡過程中以出芽的形式形成凋亡小體，被巨噬細(xì)胞吞噬并消化。,自噬作用清除無用的生物

27、大分子、衰老的細(xì)胞器及衰老損傷和死亡的細(xì)胞,溶酶體的生物發(fā)生,溶酶體的形成是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程, 涉及的細(xì)胞器有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和內(nèi)體.,,一、過氧化物酶體(peroxisome)的形態(tài)結(jié)構(gòu),電鏡：由一層單位膜包圍、高電子密度、圓形或卵圓形的細(xì)胞器。,過氧化物酶體(peroxisome),過氧化物酶體(peroxisom)又稱微體(microbody)，是由單層膜圍繞的內(nèi)含一種或幾種氧化酶類的異質(zhì)性細(xì)胞器。,二、過氧化物酶體所含的酶,酶

28、,,氧化酶：50%，特征：氧化底物的同時(shí)，將氧還原成過氧化氫。如尿酸氧化酶，D／L-氨基酸氧化酶等,過氧化氫酶：40%, 作用：對(duì)氧化酶作用底物后形成的過氧化氫還原成水。,標(biāo)志酶：過氧化氫酶。,,微體與初級(jí)溶酶體的特征比較,新的過氧化物酶體的發(fā)生,蛋白質(zhì)的分選,蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)中起始合成后,或是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,或是轉(zhuǎn)移到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成,然后通過不同的途徑轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞的特定部位的過程稱為蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)運(yùn)或蛋白質(zhì)分選。,第五節(jié) 細(xì)胞內(nèi)蛋

29、白質(zhì)的分選,后轉(zhuǎn)移(翻譯后運(yùn)輸):,,共轉(zhuǎn)移 (共翻譯運(yùn)輸),1、門控運(yùn)輸（gated transport）：如核孔可以選擇性的主 動(dòng)運(yùn)輸大分子物質(zhì)和RNP復(fù)合體，并且允許小分子物質(zhì)自由 進(jìn)出細(xì)胞核。2、跨膜運(yùn)輸（transmembrane transport）：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)在信號(hào)序列 的引導(dǎo)下，通過線粒體上的轉(zhuǎn)位因子，以解折疊的線性分 子進(jìn)入線粒體。3、膜泡運(yùn)輸（ves

30、icular transport）：蛋白質(zhì)被選擇性地 包裝成運(yùn)輸小泡，定向轉(zhuǎn)運(yùn)到靶細(xì)胞器。如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾 基體的物質(zhì)運(yùn)輸、高爾基體分泌形成溶酶體、細(xì)胞攝入某 些營養(yǎng)物質(zhì)或激素，都屬于這種運(yùn)輸方式。4、蛋白質(zhì)在細(xì)胞基質(zhì)中的運(yùn)輸（細(xì)胞骨架體系）。,從蛋白質(zhì)分選的類型或機(jī)制的角度看，可以分為以下途徑,細(xì)胞內(nèi)合成的蛋白質(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(hào)序列（signal sequen

31、ce）。其二是細(xì)胞器上具特定的信號(hào)識(shí)別裝置（分選受體，sorting receptor）。,蛋白質(zhì)分選的基本原理,靠新生肽上的特殊的信號(hào)序列以及加工后形成的標(biāo)記與特定的受體相互作用而完成的.,信號(hào)序列的作用,靶向輸送蛋白的信號(hào)序列,信號(hào)斑（Signal patch）,共轉(zhuǎn)移：在細(xì)胞質(zhì)中起始合成后轉(zhuǎn)移到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)，肽鏈在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上邊合成邊轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中稱為共轉(zhuǎn)移。,合成后蛋白的去向,1. 進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中,2. 跨膜蛋

32、白的合成,信號(hào)-錨定序列（signal-anchor sequence）：引導(dǎo)新生肽鏈從細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)并錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中。,停止轉(zhuǎn)運(yùn)-錨定序列（stop transfer anchor sequence ） ： 它是存在于新生肽中能夠使肽鏈通過膜轉(zhuǎn)移停止的一段信號(hào)序列,結(jié)果導(dǎo)致蛋白質(zhì)錨定在膜的雙脂層, 停止轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)以α螺旋的形式錨定在雙脂層。,蛋白質(zhì)的分選運(yùn)輸途徑主要有四類：1、門控運(yùn)輸（gated transp

33、ort）：2、跨膜運(yùn)輸（transmembrane transport）：3、膜泡運(yùn)輸（vesicular transport）：4、蛋白質(zhì)在細(xì)胞基質(zhì)中的運(yùn)輸（細(xì)胞骨架體系）。,胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸沿微管或微絲運(yùn)行，動(dòng)力來自馬達(dá)蛋白。與膜泡運(yùn)輸有關(guān)的馬達(dá)蛋白有3類：一類是動(dòng)力蛋白（dynein），可向微管負(fù)端移動(dòng)；另一類為驅(qū)動(dòng)蛋白（kinesin），可牽引物質(zhì)向微管的正端移動(dòng)；第三類是肌球蛋白（myosin）,可向微絲的正極運(yùn)動(dòng)。在

34、馬達(dá)蛋白的作用下，可將膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)到特定的區(qū)域，,,細(xì)胞內(nèi)部內(nèi)膜系統(tǒng)各個(gè)部分之間的物質(zhì)傳遞常常通過膜泡運(yùn)輸方式進(jìn)行。如從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體；高爾基體到溶酶體；細(xì)胞分泌物的外排，都要通過過渡性小泡進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。 膜泡運(yùn)輸是一種高度有組織的定向運(yùn)輸，各類運(yùn)輸泡之所能夠被準(zhǔn)確地運(yùn)到靶細(xì)胞器，主要是因?yàn)榧?xì)胞器的胞質(zhì)面具有特殊的膜標(biāo)志蛋白。許多膜標(biāo)志蛋白存在于不止一種細(xì)胞器，不同的膜標(biāo)志蛋白組合，決定膜的表面識(shí)別特征。,三 膜泡運(yùn)輸 (Ve

35、sicle translocation）,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)控過程。,三種不同類型的包被小泡,網(wǎng)格蛋白有被小泡,COPII有被小泡,COPI有被小泡,?在受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞途徑中，也負(fù)責(zé)將物質(zhì)從質(zhì)膜?細(xì)胞質(zhì)，胞內(nèi)體?溶酶體,1. 網(wǎng)格蛋白有被小泡,網(wǎng)格蛋白衣被小泡是最早發(fā)現(xiàn)的衣被小泡，?介導(dǎo)高爾基體到內(nèi)體、溶

36、酶體、植物液泡的運(yùn)輸泡運(yùn)輸。?高爾基體TGN是網(wǎng)格蛋白有被小泡形成的發(fā)源地,網(wǎng)格蛋白(clathrin),50～100nm,,五邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu),三腿蛋白,當(dāng)網(wǎng)格蛋白衣被小泡形成時(shí)，可溶性蛋白dynamin聚集成一圈圍繞在芽的頸部，將小泡柄部的膜盡可能地拉近（小于1.5nm），從而導(dǎo)致膜融合，掐斷衣被小泡。,The formation of clathrin-coated pits in the TGN,2. C

37、OPII有被小泡,這種類型的小泡是介導(dǎo)從ER到順面高爾基體、從順面高爾基體到高爾基體中間膜囊、從中間膜囊到反面高爾基體的運(yùn)輸。 小泡的外被是外被蛋白COPⅡ(coat protein Ⅱ)，外被蛋白是一個(gè)大的復(fù)合體，稱為外被體(coatomer),是個(gè)多亞基的蛋白復(fù)合物。構(gòu)成的亞基有Sec23/Sec24、Sec13/Sec31和Sec16等,COPⅡ被膜小泡的裝配COPⅡ小泡的裝配需要一種稱為Sar1的G蛋白的參與。當(dāng)Sa

38、r1中GDP與GTP進(jìn)行了交換, 誘導(dǎo)Sec23和Sec24蛋白的結(jié)合,接著是Sec13和Sec31蛋白的結(jié)合,最后由一種結(jié)合在ER表面的大蛋白質(zhì),Sec16與Sec23/Sec24復(fù)合物、Sec13/Sec31復(fù)合物相互作用,裝配成一個(gè)完整的小泡。,COPⅠ是一種胞質(zhì)溶膠蛋白質(zhì)復(fù)合物,由7個(gè)亞基組成:α、β、β＇、γ、δ、ε、ζ。COPⅠ在出芽小泡的胞質(zhì)溶膠面聚合, 形成COPⅠ被膜小泡。由COPⅠ作為外被的小泡稱為COP Ⅰ被膜小泡

39、。功能：負(fù)責(zé)回收、轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白（escaped proteins）返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體輸送運(yùn)輸小泡時(shí)，一部分自身的蛋白質(zhì)也不可避免的被運(yùn)送到了高爾基體。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通過對(duì)逃逸蛋白的回收機(jī)制，使之返回它們正常駐留的部位。COP I衣被小泡還可以介導(dǎo)高爾基體不同區(qū)域間的蛋白質(zhì)運(yùn)輸。,3、COP I衣被小泡,,COPⅠ被膜小泡的形成,裝配反應(yīng)因子(assembly reaction factor, ARF)裝配反應(yīng)因子是

40、外被體外被的裝配和去裝配的信號(hào)。ARF是一種單體GTPase。,,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和功能蛋白羧基端的一個(gè)四肽序列: Lys-Asp-Glu-Leu-COO-，即KDEL信號(hào)序列。這段序列在高爾基體的膜受有相應(yīng)的受體, 一旦進(jìn)入高爾基體就會(huì)被高爾基體上的受體結(jié)合, 形成Cop I回流小泡被運(yùn)回內(nèi)質(zhì)網(wǎng), 所以將該序列稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號(hào)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜蛋白（如SRP受體）在C端有一個(gè)不同的回收信號(hào)，通常是Lys-Lys-X-X（KKXX，X：任意氨基

41、酸），同樣可保證它們的回收。,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號(hào)(ER retention signal),衣被小泡沿著細(xì)胞內(nèi)的微管被運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞器，各類運(yùn)輸小泡之所以能夠被準(zhǔn)確地和靶膜融合，是因?yàn)檫\(yùn)輸小泡表面的標(biāo)志蛋白能被靶膜上的受體識(shí)別，其中涉及識(shí)別過程的兩類關(guān)鍵性的蛋白質(zhì)是SNAREs和Rabs。其中SNARE介導(dǎo)運(yùn)輸小泡特異性停泊和融合，Rab的作用是使運(yùn)輸小泡靠近靶膜。,小泡的定向運(yùn)輸、?？亢腿诤蠙C(jī)理,James Rothman和他的同事根據(jù)對(duì)動(dòng)

42、物細(xì)胞融合研究的發(fā)現(xiàn), 提出有關(guān)小泡尋靶的SNARE假說(SNARE hypothesis),不同的小泡具有不同的SNAREs,SNAREs的作用是保證識(shí)別的特異性和介導(dǎo)運(yùn)輸小泡與目標(biāo)膜的融合。動(dòng)物細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)20多種SNAREs，分別分布于特定的膜上，位于運(yùn)輸小泡上的叫作v-SNAREs，位于靶膜上的叫作t-SNAREs。。,Rabs Rab屬于單體GTP酶，已知30余種。位于膜上，每一種細(xì)胞器至少含有一種以上的Rab。Rab

43、s的作用是促進(jìn)和調(diào)節(jié)運(yùn)輸小泡的停泊和融合,調(diào)節(jié)SNAREs復(fù)合體的形成。Rabs還有許多效應(yīng)因子，其作用是幫助運(yùn)輸小泡聚集和靠近靶膜.,SNAREs,v-SNAREs和 t-SNAREs都具有一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)域，能相互纏繞形成跨SNAREs復(fù)合體（trans-SNAREs complexes），并通過這個(gè)結(jié)構(gòu)將運(yùn)輸小泡的膜與靶膜拉在一起，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸小泡特異性停泊和融合,在SNAREs接到新一輪的運(yùn)輸小泡停泊之前，SNAREs必須以分離的狀態(tài)存

44、在，NSF催化 SNAREs的分離，它是一種類似分子伴娘的ATP酶，它能利用ATP作為能量通過插入幾個(gè)適配蛋白（adaptor protein）將SNAREs復(fù)合體的螺旋纏繞分開，以便開始下一輪的轉(zhuǎn)運(yùn)。,名詞解釋： 內(nèi)膜系統(tǒng) 微粒體 信號(hào)識(shí)別顆粒 共轉(zhuǎn)移（cantranslocation）與后轉(zhuǎn)移（post translocation） 蛋白分選（protein sorting） 微體 問答:1 什么是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)？