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1、题目：1.用自己的语言复述课堂列出的四组关于信号肽的实验，分析其产物为何有所不 同；根据这些实验结果构建的信号肽学说要点有哪些？2. 请整理线粒体、质体、内膜系统、膜泡系统、细胞核等章节有关蛋白分选内容，详细 描述细胞内蛋白分选机制。1.共四组实验，在第一组（对照组）中加入含编码信号序列的mRNA，第二组中加入 含编码信号序列的mRNA和SRP，第三组中加入含编码信号序列的mRNA和SRP，DP， 第四组中加入含编码信号序列的mRNA和SRP，DP，微粒体。实验结果：第一组产生含信号肽的完整多肽，第二组合成70100氨基酸残基后，肽 链停止延伸，第三组产生含信号肽的完整多肽，第四组信号肽切除，
2、多肽链进入微粒 体中。产物不同的原因：组2： SRP有Alu和S两个结构域，它们同RNA相互连接。其中Alu结构域由SRP9 和SRP14组成，结合到7S RNA的5端和3端序列。SRP能识别并结合在游离核糖体 上新合成蛋白质的信号肽。当它与信号肽结合后，多肽合成就暂时中止，所以会只形 成70100氨基酸残基。组3： DP与SRP结合后，解除了 SRP对核糖体肽链合成的抑制，新生链继续合成 延长。组3：微粒体中含有内质网和核糖体，加入之后，多肽链会进入其中被加工，信号 肽则被信号肽酶水解。信号肽学说要点:分泌蛋白先在游离核糖体上开始合成-当其N端的信号肽延伸出核糖体后，被胞 质中的SRP识别并
3、结合-rER膜上的SR识别并结合SRP-信号肽的疏水核心与膜结合 -新形成的多肽链进入内质网-信号肽被信号肽酶水解-新生肽链通过蛋白转运 子进入内质网腔中核糖体移到mRNA的终止密码子，蛋白质合成结束，核糖体重 新处于游离状态。2.线粒体：线粒体中有1000多种蛋白质，它本身的DNA及核糖体只能合成其中少数蛋白质， 其余的线粒体蛋白质都是由核DNA编码的，在胞质游离核糖体上合成后运输到线粒体 中由线粒体的核糖体合成的蛋白，以共翻译运输（co-translational transport）的方式插入 到线粒体内膜，在细胞质核糖体上合成的蛋白，以翻译后运输（post-translational
4、transport）的方式转 运到线粒体中。（1）在胞质核糖体上合成的蛋白质，大都以前体形式存在。多由N端的一段导肽 和成熟形式的蛋白质组成。（2）蛋白质通过膜时，在外膜上有专一性不很强的受体参 与作用。（3）蛋白质通过膜需要水解ATP和利用质子动势的能量过程。（4）导肽引导 蛋白质前体，在受体及转运子的作用下，通过内、外膜的接触点，运输到线粒体的基 质中。（5）导肽对所牵引的蛋白质无特异性。（6）蛋白质运送时需要一些分子伴侣使 蛋白进行折叠状态与解折叠状态的转变。（7）前体蛋白运入线粒体后，需要蛋白酶切 除导肽，再折叠成成熟蛋白。线粒体膜上存在前体蛋白转运子，外膜上的TOM、SAM，内膜上T
5、IM23、TIM22、OXA转运子。TOM 转运子(translocase of the outer mitochondrial membrane)介导几乎所有线粒体蛋 白通过外膜。它能识别细胞质中的前体蛋白，并使之与胞质中的分子伴侣分离，以未 折叠的构象通过TOM的转运孔运入。同时它还可以介导一些外膜蛋白插入外膜。TIM 转运子(translocase of the inner mitochondrial membrane)其中最主要的一个为TIM23。TIM23能够转运所有的线粒体基质前体蛋白，大多数内膜蛋白，以及许多膜间 隙蛋白。组成TIM23的亚基分两类：膜组分和输入马达(import
6、 motor)。膜组分包括Tim21、Tim50、Tim23 和 Tim17。SAM复合物位于外膜上，当线粒体外膜上的0桶状结构的前体蛋白(如孔蛋白)， 经TOM转运进入膜间隙后，SAM复合物可以将它们正确折叠并插入到外膜上。TIM22复合物位于内膜上，结构与TIM23类似，由伸入膜间隙的受体亚基和嵌入内 膜的孔道亚基组成。它负责介导部分定位于内膜的转运蛋白的插入。包括运输ATP、ADP、 磷酸进出线粒体的转运蛋白，以及其他转运蛋白。OXA复合物位于内膜上，负责介导由线粒体自身合成的内膜蛋白的插入，以及一些 运入基质的内膜蛋白的插入。蛋白质运进线粒体的路线主要有以下4个途径：1、外膜蛋白的运输
7、途径定位于外膜的蛋白质一般没有导肽，其末端的氨基酸序列 就有识别受体的能力。在胞质中它们与分子伴侣Hsp70结合，呈伸展状态，到达线粒体外膜后，Hsp70与 之脱离。接着，蛋白质通过TOM复合物进入外膜。对于外膜上丰富的膜孔蛋白，首先由TOM运入膜间隙，与其中的分子伴侣结合防 止凝聚，然后由SAM插入到外膜。2、内膜的蛋白质的运输途径这类蛋白质的运输途径有3种。第一类内膜蛋白，无导肽，但存在内部信号序列。 第二类内膜蛋白，有导肽和疏水（停止）序列。第三类内膜蛋白，有导肽，停止序列 被第二段信号序列取代。3、膜间隙蛋白的运输途径这类蛋白质的运输途径有两种：一类蛋白质含有导肽和 疏水序列，它们由T
8、OM和TIM23运入膜间隙，同时导肽穿入基质，被基质中的蛋白酶 水解，后面的疏水序列停留在内膜，并被膜间隙的蛋白酶水解，释放成熟蛋白到膜间 隙中；另一类蛋白质含有导肽和第二段信号序列，它们先经TOM、TIM23进入基质， 并切掉导肽，随后，蛋白又经OXA运送到内膜和膜间隙，其第二段信号序列最后被膜 间隙的蛋白酶水解，使得成熟蛋白留在膜间隙4、基质蛋白的运输途径基质蛋白都带有导肽。在内外膜的接触点处，与Hsp70结合的前体蛋白在ATP作用下解离，并在导肽引导 下经TOM复合物进入膜间隙。随后通过TIM23复合物进入内膜。最后，导肽被基质中 的线粒体多肽酶水解，在基质Hsp60的帮助下最终折叠成为
9、成熟蛋白。质体：叶绿体蛋白的转运主要是向基质和类囊体的转运，叶绿体蛋白的转运依赖于叶绿体 内外膜上的转运复合体 TOC 和 TIC （translocase of the outer and inner chloroplast）。定位于叶绿体基质的蛋白质，N端有基质信号序列，定位于类囊体的蛋白质，N端有两个信号序列：基质信号序列和类囊体信号序列。蛋白质进入类囊体。至少包括 4种途径：cpSec途径。cpTat途径（twin argininetranslocase，丁入丁），即双精氨酸转运酶途径。cpSRP途径。自发插入途径。内膜系统:跨膜运输：蛋白运入内质网、线粒体、叶绿体、过氧化物酶体；膜泡
10、运输：内质网、高尔基体、质膜、溶酶体、胞内体之间的蛋白运输；膜泡系统：网格蛋白包被小泡：介导蛋白质从高尔基体TGN向胞内体、溶酶体、质膜及液泡运 输便COPII包被小泡：内质网到高尔基体便COPI包被小泡：高尔基体向内质网COP II衣被小泡便介导内质网到高尔基体的物质运输。形成于内质网无核糖体处的出芽位点。便主要亚基：Sar1-GTP、Sec23、Sec24 (双酸信号受体)、Sec13、Sec31。0多数跨膜蛋白直接与COP II结合，少数跨膜蛋白和多数可溶性蛋白通过受体与COPII结合。0分选信号：位于跨膜蛋白胞质面，形式多样，常包含双酸性基序Asp-X-Glu。COP I包被膜泡在哺乳
11、动物细胞中，抑制从内质网出芽的抗体对高尔基体膜囊之间膜泡运输没有 抑制效应，说明介导两种运输的蛋白不同。 COPI有被小泡是第一个被分离鉴定的运输小泡，GTP类似物可以促使细胞积累 COPI有被小泡并可通过离心分离。 COPI包被膜泡介导由高尔基体膜囊间及至内质网的反向运输。功能：回收、转运内质网逃逸蛋白(escaped proteins)返回内质网；也可介导高 尔基体不同区域间的蛋白质运输。组成：由7种蛋白组成，a p (KKXX膜蛋白回收信号受体)p Y。回收信号：膜蛋白 Lys-Lys-X-X (KKXX)，可溶性蛋白 Lys/His-Asp-GluLeu (KDEL 或 HDEL）。
12、KDEL信号序列受体存在于高尔基体反面管网区、COPI、COPII有被小泡膜上。 而KKXX信号可被COPI的包被a P亚基识别。 COPI包被的组装和解聚由一种GTP结合蛋白ADP核糖基化因子（ADPribosylation factor， ARF）调控。内质网驻留蛋白回收模式： KDEL受体捕获可溶性内质网蛋白，内质网跨膜蛋白KKXX被COPI包被a、。亚基 识别，通过COPI有被小泡运回内质网。正常pH：从KDEL序列上解离；低pH：受体结合KDEL序列。网格蛋白有被小泡网格蛋白包被膜泡介导高尔基体管网区向胞内体、溶酶体、液泡运送物质。也通 过胞吞从质膜向胞内体运送物质。高尔基体反面管网
13、区是网格蛋白有被小泡来源。网格蛋白有被小泡组成：网格蛋白-形成外层结构网架。结合素蛋白（AP）-形成内壳，待转运膜蛋白受体。 G蛋白ARF调控网格蛋白有被小泡的组装及解离。当衣被小泡形成时，可溶性GTP结合蛋白dynamin （发动蛋白）聚集成一圈围绕 在芽的柄部，使柄部的膜尽可能地拉近（小于1.5nm），导致膜融合，使网格蛋白有被 小泡缢缩下来。其他两种有被小泡缢缩还没发现由发动蛋白参与。发动蛋白突变可能导致不能产生网格蛋白有被小泡，只产生与膜连接的长颈部结 合发动蛋白的芽体。细胞核:门控通道运输：通过核孔运输；亲核蛋白的核输入信号：核定位信号(NLS) ； 10个氨基酸的短肽，指导亲核蛋白
14、完成核输入后并不切除(NLS、NES、信号肽和信号斑)(importina /&、nucleoporin、RanGTP/GDP)亲核蛋白的入核转运： 核蛋白通过NLS识别importina，与可溶性NLS受体importina /。异二聚体结合，形成转运复合物； importing的介导下，转运复合物与核孔复合体的胞质纤维结合； 转运复合物通过改变构象的核孔复合体从胞质面被转移到核质面； 转运复合物在核质面与Ran-GTP结合，并导致复合物解离，亲核蛋白释放； 受体的亚基与结合的Ran并与importin。解离，Ran-GDP返回核内再转换成Ran-GTP 状态。mRNA、tRNA和核糖体亚基的核输出：核输出信号nuclear export signal(NES)
