第七章真核细胞内膜系统蛋白质分选与膜泡运输翟中和细胞生物学报告

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1、第七章第七章 真核细胞内膜系统、蛋白真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输质分选与膜泡运输细胞质基质的涵义与功能细胞质基质的涵义与功能细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统及其功能细胞内蛋白质的分选与膜泡运输细胞内蛋白质的分选与膜泡运输第一节第一节 细胞质基质的涵义与功能细胞质基质的涵义与功能细胞质基质的概念细胞质基质的概念细胞质基质的涵义细胞质基质的涵义 细胞质基质的功能细胞质基质的功能 一、细胞质基质的概念一、细胞质基质的概念在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质。状物质。细胞质基质是细胞的重要的组分，其细胞质基质是细胞的重要的组分

2、，其体积体积占细胞质的一占细胞质的一半。半。主要成分主要成分： 中间代谢有关的数千种酶类中间代谢有关的数千种酶类 细胞质骨架结构细胞质骨架结构 糖原、脂滴糖原、脂滴结构体系结构体系： 细胞质基质是一个高度有序的体系细胞质基质是一个高度有序的体系； 通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系。二、细胞质基质的涵义细胞质基质与胞质溶胶细胞质基质与胞质溶胶用用差差速速离离心心法法分分离离细细胞胞匀匀浆浆物物组组分分，先先后后除除去去细细胞胞核核、线线粒粒体体、溶溶酶酶体体、高高尔尔基基体体和和细细胞胞质质膜膜等等细细胞胞器器或或细细胞胞结结构构后后，存存留留在在

3、上上清清液液中中的的主主要要是是细细胞胞质质基基质质的的成成分分。生生物物化化学学家家多多称称之为之为胞质溶胶胞质溶胶。完成各种中间代谢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、蛋白质合成、脂肪酸的合成等。蛋白质在细胞基质中的分选及其转运机制的研究蛋白质在细胞基质中的分选及其转运机制的研究与细胞质骨架相关的功能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细胞质基质结构体系的组织者，提供锚定位点。 蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解 蛋白质的修饰：类型 控制蛋白质的寿命 降解变性和错误折叠的蛋白质 帮助变性或错误折叠

4、的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象(热休克蛋白）三、细胞质基质的功能第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统及其功能及其功能 细细胞内膜系胞内膜系统统概述概述 细细胞内膜系胞内膜系统统组成组成一、细胞内膜系统概述概概念念：是是指指细细胞胞内内在在结结构构、功功能能乃乃至至发发生生上上相相互互关关联联、由由膜膜包包被被的的细细胞胞器器或或细细胞胞结结构构。（主主要要包包括括内内质质网网、高高尔尔基基体体、溶溶酶酶体体、胞胞内内体体和和分分泌泌泡泡等）等）研究内膜系统的有效技术主要包括： 揭示超微结构的电镜技术 用于功能定位研究的免疫标记和放射自显影技术 用于组分分离与分析的离心技术 用于研究膜泡

5、运输和功能机制研究的遗传突变分 析技术二、二、细胞内膜系统细胞内膜系统组成组成 内内 质质 网网 高尔基体高尔基体 溶酶体与过氧化物酶体溶酶体与过氧化物酶体 （一）内（一）内 质质 网网 (ENDOPLASMIC RETICULUM,ER) 内质网的概述内质网的概述 内内质质网的网的类型及形态结构类型及形态结构 内质网的空间分布内质网的空间分布 内质网的功能内质网的功能 内质网与基因表达的调控内质网与基因表达的调控 1 1、内质网的概述、内质网的概述 内质网内质网 是真核细胞重要的细胞器，它由封闭的管状或扁平囊状是真核细胞重要的细胞器，它由封闭的管状或扁平囊状膜系统及其包被的腔形成互相沟通的三

6、维网络结构。膜系统及其包被的腔形成互相沟通的三维网络结构。 内质网通常占细胞膜系统的一半左右，体积约占细胞内质网通常占细胞膜系统的一半左右，体积约占细胞总体积的总体积的1010以上。以上。内质网的发现内质网的发现 比线粒体和高尔基体等细胞器晚得多。比线粒体和高尔基体等细胞器晚得多。 1945年，年，Porter （波特（波特 ）等人，在组织培养细胞中初次）等人，在组织培养细胞中初次观察到细胞质的内质部分有网状结构，建议叫内质网。观察到细胞质的内质部分有网状结构，建议叫内质网。 1954年，年，Palade（帕拉德（帕拉德 ）和）和Porter（波特（波特 ）等人证实）等人证实内质网是由膜围绕的

7、囊泡所组成。内质网是由膜围绕的囊泡所组成。1 1、内质网的概述、内质网的概述 微粒体微粒体（细胞质中分离）（细胞质中分离） 在细胞匀浆和超速离心过程中，由破碎的内在细胞匀浆和超速离心过程中，由破碎的内质网形成的近似球形的囊泡结构、它包含内质网质网形成的近似球形的囊泡结构、它包含内质网膜与核糖体两种基本组分。膜与核糖体两种基本组分。 原核细胞内没有内质网原核细胞内没有内质网 由细胞膜代行其类似的职能。由细胞膜代行其类似的职能。 2、内质网的内质网的类型及形态结构类型及形态结构根据结构与功能，内质网可分为两种根据结构与功能，内质网可分为两种基本类型：基本类型： 糙面内质网糙面内质网（RER）：）：

8、 多多呈呈扁扁囊囊状状，排排列列较较为为整整齐齐，因因在在其其膜膜表表面面分分布布着着大大量量的的核核糖糖体体而而命命名名。 是是内内质质网网与与核核糖糖体体共共同同形形成成的的复复合合机机能能结构。结构。 主要功能：主要功能：合成分泌性的蛋白和多种膜蛋白。合成分泌性的蛋白和多种膜蛋白。 光面内质网光面内质网（SER）：）： 表面没有核糖体结合的内质网称光面内质网。光面内质表面没有核糖体结合的内质网称光面内质网。光面内质网常为网常为分支管状分支管状、形成较为复杂的立体结构。、形成较为复杂的立体结构。 主要功能：主要功能：是脂质合成的重要场所。所占的区域通常较是脂质合成的重要场所。所占的区域通常

9、较小，往往作为出芽的位点，将内质网上合成的蛋白质或脂小，往往作为出芽的位点，将内质网上合成的蛋白质或脂质转移到高尔基体内。质转移到高尔基体内。 内质网的空间分布内质网的空间分布 在在间间期期细细胞胞中中，内内质质网网的的分分布布与与微微管管的的走走向向一一致致，且且总总是是延微管向细胞周缘延伸。延微管向细胞周缘延伸。 已发现一种微管已发现一种微管马达蛋白马达蛋白驱动蛋白与内质网结合，推驱动蛋白与内质网结合，推测内质网的一端固定在核膜上，另一端在驱动蛋白牵引下沿测内质网的一端固定在核膜上，另一端在驱动蛋白牵引下沿着微管向外延伸形成复杂的网状结构。着微管向外延伸形成复杂的网状结构。3、内质网内质网

10、的功能的功能 ER是细胞内蛋白质与脂是细胞内蛋白质与脂质质合成的基地，几乎合成的基地，几乎 全部脂类和多种重要蛋白都是在内质网合成的全部脂类和多种重要蛋白都是在内质网合成的。3.1 RER的功能3.2 SER的功能3.1 RER的功能的功能 蛋白蛋白质质合成合成 蛋白蛋白质质的修的修饰饰与加工与加工 新生新生肽肽的折叠与的折叠与组组装装 3.1.1 蛋白质合成蛋白质合成是糙面内质网的主要功能是糙面内质网的主要功能 细细胞胞中中蛋蛋白白质质都都是是在在核核糖糖体体上上合合成成的的，并并都都是是起起始始于于细细胞胞质质基基质质中中。有有些些蛋蛋白白质质刚刚起起始始合合成成不不久久便便转转移移到到内

11、内质质网网膜膜上上，继继续续进进行行蛋蛋白白质质合合成成。在在糙糙面面内内质质网网上上，多多肽肽链链一一边边延延伸伸一一边边穿穿过过内内质质网网膜膜进进人人内内质质网网腔腔中中，以以这这种种方方式式合成的蛋白质主要包括以下合成的蛋白质主要包括以下三类三类： 蛋白蛋白质质合成合成 向细胞外分泌的蛋白质向细胞外分泌的蛋白质 酶、抗体、多肽类激素等。酶、抗体、多肽类激素等。 以分泌泡的形式通过胞吐作用输送到细胞外。以分泌泡的形式通过胞吐作用输送到细胞外。 膜的整合蛋白膜的整合蛋白 质膜、内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜上的膜蛋白。质膜、内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜上的膜蛋白。 构成构成内膜系统细胞器

12、内膜系统细胞器中中的可溶性的可溶性驻留驻留蛋白蛋白 内质网、高尔基复合体、溶酶体、胞内体、小泡和植物液泡内质网、高尔基复合体、溶酶体、胞内体、小泡和植物液泡 需要与其他细胞组分严格隔离的蛋白：酸性水解酶合成后需要进行修饰与加工的蛋白 蛋白蛋白质质合成合成其其它它的的蛋蛋白白质质是是在在细细胞胞质质基基质质中中“游游离离”核糖体核糖体上合成的上合成的：( (a)a)细胞质基质中的驻留蛋白细胞质基质中的驻留蛋白, ,如糖酵解酶和细胞骨架蛋白。如糖酵解酶和细胞骨架蛋白。( (b)b)质膜质膜内表面的内表面的外周蛋白外周蛋白, , 如血影蛋白和锚蛋白。如血影蛋白和锚蛋白。( (c)c)核输入蛋白核输入

13、蛋白。(d)(d)将掺人将掺人到到线粒体、叶绿体和过氧线粒体、叶绿体和过氧化化物酶体物酶体中中的蛋白的蛋白。3.1.2 蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工 在糙面内质网合成并进入内质网腔的蛋白质发生的主要化学修饰作用有： 糖基化 酰基化 发生在ER的细胞质基质侧：软脂酸跨膜蛋白的半胱氨酸残基 高尔基体、膜蛋白向细胞质膜转移过程中。 羟基化 二硫键的形成糖基化糖基化 ( (GLYCOSYLATION) 糖基化糖基化（伴随着多肽合成同时进行）（伴随着多肽合成同时进行） 在在ERER腔面腔面，寡糖链寡糖链连接在插入膜内的连接在插入膜内的磷酸多萜醇磷酸多萜醇上。当与上。当与糖基化糖基化有关的有关的氨

14、基酸残基氨基酸残基出现后，通过位于膜上的出现后，通过位于膜上的糖基转移酶糖基转移酶（glycosyltransferase）的的作作用下用下，将，将寡糖基寡糖基由由磷酸多萜醇磷酸多萜醇转移到相应的转移到相应的天冬酰胺残基天冬酰胺残基上上。（例：书（例：书P180P180页图页图7-87-8） 磷酸多萜醇磷酸多萜醇 氨基酸残基氨基酸残基 寡糖链寡糖链 寡糖链寡糖链 糖基转移酶糖基化糖基化 ( (GLYCOSYLATION) 糖基化的类型与发生部位 N连接的糖基化（N- linked glycosylation） 发生在内质网中 （天冬酰胺残基Asn）+（N乙酰葡糖胺） O连接的糖基化（O- li

15、nked glycosylation） 发生在高尔基中 （丝氨酸/苏氨酸 or 羟赖氨酸/羟脯氨酸）+ （N乙酰半乳糖胺） 此外，在细胞质中也可进行糖基化修饰，但糖基化修饰较简单，种类少。 3.1.3 新生肽的折叠与组装新生肽的折叠与组装 非还原性的内腔，易于二硫键形成非还原性的内腔，易于二硫键形成 正确折叠涉及驻留蛋白正确折叠涉及驻留蛋白类型类型 蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶（PDIPDI） 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折叠的状态 。 结合蛋白结合蛋白（BipBip） 识别错误折叠的蛋白或未识别错误折叠

16、的蛋白或未组装好的蛋白亚单位，并促进重组装好的蛋白亚单位，并促进重新新折叠与折叠与组装组装。 正确折叠涉及驻留蛋白正确折叠涉及驻留蛋白结构特征结构特征： 具有具有4 4肽肽信号信号 KDEL 或或 HDEL ，保证滞留在内质网腔中，保证滞留在内质网腔中，并维持很高的浓度。并维持很高的浓度。错误错误折叠折叠的多肽链会被降解的多肽链会被降解(a)位点：位点：ER外细胞质基质中。外细胞质基质中。(b)错误错误折叠折叠的蛋白以的蛋白以逆转运逆转运 (reverse translocation)的形式从它们进入的形式从它们进入ER腔的路线返回。一旦进入腔的路线返回。一旦进入细胞质基质，就会被降解蛋白质的

17、装置细胞质基质，就会被降解蛋白质的装置蛋白酶体蛋白酶体（proteasomes)所降解。所降解。(c)这个过程称为这个过程称为质量控制质量控制(quality control),以确保以确保畸变蛋白不会运到细胞的其它部位。畸变蛋白不会运到细胞的其它部位。3.2 SERSER的功能的功能 脂脂质质的合成的合成 肝的解毒肝的解毒功能功能肝细胞中肝细胞中SERSER含有一些酶，用以清除脂溶性废物和代谢产生的有害含有一些酶，用以清除脂溶性废物和代谢产生的有害 性物质。性物质。 固醇类激素的合成固醇类激素的合成 某某些些合合成成固固醇醇类类激激素素的的细细胞胞中中SERSER含含有有制制造造胆胆固固醇醇

18、并并进进一一步步产产生生固固醇醇类激素的一系列酶。类激素的一系列酶。 储存钙离子储存钙离子的功能的功能 肌细胞中含有发达的特化的肌细胞中含有发达的特化的SERSER，称肌质网，称肌质网。 肌肌质质网网膜膜上上的的CaCa2+2+-ATP-ATP酶酶将将细细胞胞质质基基质质中中CaCa2+2+泵泵入入肌肌质质网网腔腔中中，储储存存起来。起来。3.2.1 脂类的合成脂类的合成 ER ER（主要是（主要是SER)SER) 合合成成构构成成细细胞胞所所需需的的包包括括磷磷脂脂和和胆胆固固醇醇在在内内的的绝绝大大多多数数膜膜脂脂, ,其其中中最最主主要要的的磷磷脂脂是是磷磷脂脂酰酰胆胆碱碱（卵卵磷脂）。

19、磷脂）。 两种例外两种例外 鞘磷脂和糖脂鞘磷脂和糖脂（ER开始开始Golgi complex完成完成） 某些单一脂类某些单一脂类是在它们的膜上合成的是在它们的膜上合成的 细胞内脂类合成的场所（细胞内脂类合成的场所（细胞器）细胞器）3.2.1 脂类的合成脂类的合成 磷脂合成磷脂合成与与磷脂磷脂转转运运 在在ERER的细胞质基质侧合成的细胞质基质侧合成 合合成成磷磷脂脂所所需需要要的的3种种酶酶都都定定位位在在内内质质网网膜膜上上，活活性性部部位位在在膜膜的的细细胞胞质基质侧。质基质侧。合成磷脂的合成磷脂的底物底物来自来自细胞质基质。细胞质基质。 过程：增大膜面积过程：增大膜面积确定新合成磷脂的种

20、类。确定新合成磷脂的种类。 磷脂的转位磷脂的转位 合成磷脂几分钟后由细胞质基质侧转向内质网的腔面合成磷脂几分钟后由细胞质基质侧转向内质网的腔面 借助借助磷脂转位因子磷脂转位因子/转位酶转位酶（phospholipid translocator / flippase） 磷脂的磷脂的转转运运 膜出芽膜出芽 磷脂转换蛋白磷脂转换蛋白（PEP）：水溶性的载体蛋白。4 4、内质网与基因表达的调控内质网与基因表达的调控 内质网蛋白质的合成、加工、折叠、组装、转运及向高尔内质网蛋白质的合成、加工、折叠、组装、转运及向高尔基体转运的复杂过程显然是需要有一个精确调控的过程基体转运的复杂过程显然是需要有一个精确调

21、控的过程。 影响影响内质网内质网 细胞核细胞核的的信号转导信号转导的三种因素的三种因素： 内质网腔内未折叠蛋白的超量积累内质网腔内未折叠蛋白的超量积累。 折叠好的膜蛋白的超量积累折叠好的膜蛋白的超量积累。 内质网膜上膜脂成份的变化内质网膜上膜脂成份的变化主要是固醇缺乏主要是固醇缺乏不同的信号转导途径，最终调节细胞核内特异基因表达不同的信号转导途径，最终调节细胞核内特异基因表达（二）高尔基体（二）高尔基体高尔基体的形态结构高尔基体的形态结构 高尔基体的功能高尔基体的功能1 1、高高尔尔基体的形基体的形态结态结构构 高高尔尔基体基体的发现的发现 高高尔尔基体基体的概念的概念 高高尔尔基体基体的形态

22、的形态 高高尔尔基体基体的的极性极性 高高尔尔基体各部膜囊的种基体各部膜囊的种标标志志细细胞化学反胞化学反应应 高高尔尔基体基体4 4个个组成组成部分部分 高高尔尔基体基体的空间分布的空间分布高尔基体的发现1898年，意大利医生年，意大利医生Golgi用镀银法首次在神经元用镀银法首次在神经元内观察到一种网状结构，命名为内观察到一种网状结构，命名为内网器内网器。在很多细胞中相继发现了类似的结构并称之为在很多细胞中相继发现了类似的结构并称之为高高尔基体尔基体。很多人认为是由于固定和染色产生的人工假象。很多人认为是由于固定和染色产生的人工假象。20世纪世纪50年代电子显微镜技术的应用和超薄切片年代电

23、子显微镜技术的应用和超薄切片的发展，证实了高尔基体的存在。的发展，证实了高尔基体的存在。 高尔基体的概念高尔基体的概念高尔基体又称高尔基器或高尔基复合体，是比高尔基体又称高尔基器或高尔基复合体，是比较普遍地存在于真核细胞内的一种细胞器。较普遍地存在于真核细胞内的一种细胞器。高尔基体高尔基体是由是由大小不大小不一、形态多变一、形态多变的囊泡的囊泡体系体系组成的。在不同的细胞，甚至在细胞生长的不组成的。在不同的细胞，甚至在细胞生长的不同阶段都有很大的区别。同阶段都有很大的区别。高尔基体是由较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起，膜囊多呈弓形。膜囊周围有大量的大小不等的囊泡结构。在不同的细胞中囊膜的数目差异很

24、大。 高尔基体是有极性的细胞器：高尔基体是有极性的细胞器： 靠近细胞核的一面，靠近细胞核的一面，膜囊弯曲成膜囊弯曲成凸面凸面又称又称形成面形成面 或或顺面（顺面（ciscis face face）。）。 形态、组成和化学性质与形态、组成和化学性质与ERER相似。相似。 面向质膜的一面面向质膜的一面凹面凹面又称又称成熟面成熟面或或反面（反面（trans trans face face）。）。 形态、组成和化学性质逐渐改变最终达到与细胞膜相似。形态、组成和化学性质逐渐改变最终达到与细胞膜相似。 高尔基体的极性高尔基体的极性高高尔尔基体各部膜囊的种基体各部膜囊的种标标志志细细胞化学反胞化学反应应 根

25、据高尔基体的各部分膜囊特有的成分，可用电镜细胞化学的方法对高尔基体的结构成分作进一步的分析。常用的4 种标志细胞化学反应是： 嗜锇反应，经锇酸浸染后，高尔基体的cis面膜囊被特异地染色； 焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）细胞化学反应，显示trans面12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； GERLGERL结结构构：60年代初，诺维克夫（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

26、细胞化学反应，显示中间扁平囊。 高高尔尔基基体体顺顺面面膜膜囊囊或或顺顺面面高高尔尔基基体体管管网网状状结结构构（ciscis-Golgi -Golgi networknetwork，CGNCGN） 位位于于高高尔尔基基体体顺顺面面最最外外侧侧的的扁扁平平膜膜囊囊，又又称称cis膜膜囊囊，是是中中间间多多孔而呈连续分支的管网结构。孔而呈连续分支的管网结构。 CGN接接受受来来自自内内质质网网新新合合成成的的物物质质并并将将其其分分类类后后大大部部分分转转入入高高尔基体中间膜囊，小部分蛋白质与脂质再返回内质网。尔基体中间膜囊，小部分蛋白质与脂质再返回内质网。 高尔基体高尔基体中中间间膜囊膜囊（m

27、edialmedial Golgi Golgi） 由由扁扁平平膜膜囊囊与与管管道道组组成成，形形成成不不同同间间隔隔，但但功功能能上上是是连连续续的的、完整的膜囊体系。完整的膜囊体系。 多多数数糖糖基基化化修修饰饰、糖糖脂脂的的形形成成以以及及与与高高尔尔基基体体有有关关的的多多糖糖的的合合成都发生在中间膜囊中。成都发生在中间膜囊中。 高尔基体的4个组成部分 高尔基体至少由互相联系的高尔基体至少由互相联系的4 4个部分组成，每一部分个部分组成，每一部分又可能划分出更精细的间隔又可能划分出更精细的间隔：高高尔尔基基体体反反面面膜膜囊囊以以及及反反面面高高尔尔基基体体管管网网状状结结构构（tran

28、s trans Golgi networkGolgi network，TGNTGN） TGN位位于于反反面面的的最最外外层层，与与反反面面的的扁扁平平膜膜囊囊相相连连，另另一一侧侧伸伸入入反面的细胞质中，形态呈管网状，并有囊泡与之相连。反面的细胞质中，形态呈管网状，并有囊泡与之相连。 TGN的的主主要要功功能能是是参参与与蛋蛋白白质质的的分分类类与与包包装装，最最后后从从高高尔尔基基体体中中输输出出，某某些些“晚晚期期”的的蛋蛋白白质质修修饰饰也也发发生生在在TGN中中。TGN在在蛋蛋白白质质与与脂脂质质的的转转运运过过程程中中还还起起到到“瓣瓣膜膜”的的作作用用，保保证证这这些些物物质质向向

29、单方向转运。单方向转运。 周围大小不等的囊泡周围大小不等的囊泡（vesicles)vesicles) 顺顺面面一一侧侧的的囊囊泡泡可可能能是是内内质质网网与与高高尔尔基基体体之之间间的的物物质质运运输输小小泡泡，称之为称之为ERGIC ，或称，或称VTCs。 高高尔尔基基体体的的反反面面一一侧侧可可以以见见到到体体积积较较大大的的分分泌泌泡泡与与分分泌泌颗颗粒粒，将经过高尔基体分类与包装的物质运送到细胞特定的部位。将经过高尔基体分类与包装的物质运送到细胞特定的部位。 高尔基体的4个组成部分部分高尔基体高尔基体的空间分布的空间分布 高高尔尔基体与基体与细细胞骨架关系密切，在非极性胞骨架关系密切，

30、在非极性细细胞中，高胞中，高 尔尔基体分布在基体分布在微管的负极端。微管的负极端。在分离的在分离的高高尔尔基的膜囊上存在基的膜囊上存在微管的微管的马马达蛋白达蛋白（胞质胞质 臂动力蛋白和驱动蛋白）臂动力蛋白和驱动蛋白）和和微微丝丝的的马马达蛋白达蛋白。 最近最近还发现还发现特异的特异的血影蛋白血影蛋白网架网架也存在于高尔基体处。也存在于高尔基体处。它它们们在在维维持高持高尔尔基体基体动态动态的空的空间结间结构以及复构以及复杂杂的膜泡运的膜泡运输输中中起重要的作用起重要的作用。2 2、高尔基体的功能高尔基体的功能 高高尔尔基体与基体与细细胞的分泌活胞的分泌活动动 蛋白蛋白质质的糖基化及其修的糖基

31、化及其修饰饰 蛋白蛋白酶酶的水解和其它加工的水解和其它加工过过程程高高尔尔基体与基体与细细胞的分泌活胞的分泌活动动 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 流感病毒包膜蛋白特异性地转运 上皮细胞游离端的质膜 水疱性口炎病毒包膜蛋白特异性地转运上皮细胞基底面的质膜 将克隆的两种病毒包膜蛋白的基因同时在上皮细胞中表达，结果两种病毒包膜蛋白的合成、转运途径及在细胞膜上的分布与两种病毒同时感染细胞时，病毒包膜蛋白在质膜上的分布相同。 溶酶体酶的分选溶酶体酶的分选：甘露糖甘露糖-6-6-磷酸（磷酸（M6PM6P） 高尔基体顺面膜囊

32、中：N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶和N-乙酰葡糖胺磷酸糖苷酶作用下，甘露糖残基磷酸化产生M6P。 高尔基体反面膜囊中：结合M6P受体，由于溶酶体酶的许多位点上都可形成M6P，增大了受体的亲和力，使溶酶体的酶与蛋白质分离并起到局部浓缩的作用。蛋白质的糖基化及其修饰蛋白质的糖基化及其修饰 真真核核细细胞胞中中普普遍遍存存在在的的糖糖基基化化，如如溶溶酶酶体体中中的的水水解解酶酶类类、多数细胞膜上的膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白。多数细胞膜上的膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白。 蛋白蛋白质质糖基化糖基化类类型型 蛋白蛋白质质糖基化的特点及其生物学意糖基化的特点及其生物学意义义 蛋白聚糖在高蛋白聚糖在高尔尔基体中基体

33、中组组装装 蛋白质糖基化类型蛋白质糖基化类型 特 征 N-连接 O-连接1. 合成部位 糙面内质网和高尔基体高尔基体2. 合成方式 来自同一个寡糖前体一个个单糖加上去3. 与之结合的 氨基酸残基 天冬酰胺 丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸4 最终长度 至少5个 糖残基一般14个糖残基，但ABO血型抗原较长5.第一个糖残基N乙酰葡糖胺N乙酰半乳糖胺等N-连接与O-连接的寡糖比较 蛋白质糖基化的特点及其生物学意义蛋白质糖基化的特点及其生物学意义 糖基化的糖基化的特点：特点：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。 糖基化的主要作用糖基化的主要作

34、用：对多数分选的蛋白质来说，糖基化并非作为对多数分选的蛋白质来说，糖基化并非作为 蛋白质的分选信号蛋白质的分选信号。 帮助帮助蛋白质在成熟过程中折叠成正确构象和增蛋白质在成熟过程中折叠成正确构象和增加加蛋白质的稳定性蛋白质的稳定性 多羟基糖侧链多羟基糖侧链可能可能影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质 进化上的意义进化上的意义，因为，因为寡糖链具有一定的刚性，从而限制了其它大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

35、细胞壁那样限制细胞的形状与运个保护性的外被，同时又不象细胞壁那样限制细胞的形状与运动动。 一个或多个糖胺聚糖（通过木糖）结合到一个或多个糖胺聚糖（通过木糖）结合到 核心蛋白的丝氨酸（核心蛋白的丝氨酸（SER）残基上残基上 与一般的与一般的O- -连接不同，直接与丝氨酸羟基连接不同，直接与丝氨酸羟基 连接的不是连接的不是N- -乙酰半乳糖胺，而是木糖乙酰半乳糖胺，而是木糖 蛋白聚糖在高尔基体中组装蛋白蛋白酶酶的水解和其它加工的水解和其它加工过过程程 蛋白质在高尔基体中酶解加工的几种类型蛋白质在高尔基体中酶解加工的几种类型 无生物活性的蛋白原（proprotein）高尔基体切除N-端或两 端的序列

36、成熟的多肽。如胰岛素、胰高血糖素及血清白蛋白等。 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：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。 硫酸化作用也在高尔基体中进行硫酸化作用也在高尔基体中进行( (三）溶酶体与过氧化物酶体三）溶酶体与过氧化物酶体 溶酶体的概述概述 溶酶体的结构类型 溶酶体的功能 溶酶体的发生溶酶体的发生 溶酶体与过氧化物酶体1.1

37、.溶酶体的溶酶体的概述概述1.1 溶酶体（溶酶体（lysosome） 是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。 主要功能是进行细胞内的消化作用主要功能是进行细胞内的消化作用。1.2 溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中，植物细胞，植物细胞 中与溶酶体功能类似的细胞器：中与溶酶体功能类似的细胞器： 圆球体圆球体 糊粉粒糊粉粒 植物中央液泡植物中央液泡1.1.溶酶体的溶酶体的概述概述1.3 1.3 溶酶体溶酶体的标志酶的标志酶：酸性磷酸酶酸性磷酸酶1.4 1.4 溶酶体膜的特征溶酶体膜的特征： 嵌有质子泵嵌有质子

38、泵，形成和维持溶酶体中酸性的内环境形成和维持溶酶体中酸性的内环境 具有多种载体蛋白具有多种载体蛋白，用于水解的用于水解的产产物向外物向外转转运运 膜蛋白高度糖基化膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解可能有利于防止自身膜蛋白的降解。 2.2.溶酶体的结构溶酶体的结构类型类型 初级溶酶体初级溶酶体（primary lysosome） 呈呈球球形形，直直径径约约为为0.20.5m，内内容容物物均均一一，不不含含有有明明显显的的颗颗粒粒物物质质，外外面面由由一一层层脂脂蛋白膜围绕。其中的酶都属酸性水解酶。蛋白膜围绕。其中的酶都属酸性水解酶。 溶溶酶酶体体是是一一种种异异质质性性（heter

39、ogenous)细细胞胞器器，根根据据其其所所处处于于完完成成其其生生理理功功能能的的不不同同阶阶段段，大大致致可可分分为为初初级级溶溶酶酶体体、次级溶酶体次级溶酶体和和残余体残余体 ： 次级溶酶体（次级溶酶体（secondary lysosome） 由初级溶酶体和细胞内各种小泡（自噬泡或由初级溶酶体和细胞内各种小泡（自噬泡或异噬泡、胞饮泡或吞噬跑）融合而成复合体。异噬泡、胞饮泡或吞噬跑）融合而成复合体。 形状常不规则，较大形状常不规则，较大 。 水解酶具活性，具有催化功能。水解酶具活性，具有催化功能。 自噬溶酶体（自噬溶酶体（autophagolysosome） 异噬溶酶体（异噬溶酶体（ph

40、agolysosome） 残余小体残余小体（residual bodyresidual body）又称）又称后溶酶体。后溶酶体。次级溶酶体内进行消化作用完成后，形成的小分次级溶酶体内进行消化作用完成后，形成的小分子物质可通过膜上的载体蛋白转运到细胞质基质中，子物质可通过膜上的载体蛋白转运到细胞质基质中，供细胞代谢用。未被消化的物质残存在溶酶体中形供细胞代谢用。未被消化的物质残存在溶酶体中形成残余体。成残余体。 残余体可通过类似胞吐作用的方式将内容物排出残余体可通过类似胞吐作用的方式将内容物排出细胞。细胞。 3.3.溶溶酶酶体的功能体的功能 清清除除无无用用的的生生物物大大分分子子、衰衰老老的的

41、细细胞胞器器及及衰衰老老损伤和死亡的细胞损伤和死亡的细胞 防防御御功功能能（病病原原体体感感染染刺刺激激单单核核细细胞胞分分化化成成巨巨噬噬细细胞而吞噬、消化胞而吞噬、消化） 其它重要的生理功能其它重要的生理功能 其它重要的生理功能其它重要的生理功能 作为细胞内的消化作为细胞内的消化“器官器官”为细胞提供营养为细胞提供营养 分泌腺细胞中，溶酶体摄入分泌颗粒参与分泌过分泌腺细胞中，溶酶体摄入分泌颗粒参与分泌过 程的调节程的调节 参与清除赘生组织或退行性变化的细胞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反应受精过程中的精子的顶体反应 4.4.溶酶体溶酶体与与过氧化物酶体过氧化物酶

42、体 过氧化物酶体过氧化物酶体( (peroxisome)peroxisome)又称微体又称微体( (microbodymicrobody) )，是是 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。 过过氧化物氧化物酶酶体与溶体与溶酶酶体的区体的区别别 过过氧化物氧化物酶酶体的功能体的功能鼠肝细胞超薄切片所显示的过氧化物酶体（P）和其它细胞器如线粒体（M）等（Albertetal.，1989）过氧化物酶体过氧化物酶体与与溶酶体溶酶体的区别的区别过过氧氧化化物物酶酶体体和和初初级级溶溶酶酶体体的的形形态态与与大大小小类类似似，但但过过氧氧化化

43、物物酶酶体体中中的的尿尿酸酸氧氧化化酶酶等等常常形形成成晶晶格格状状结结构构，可可作作为为电电镜镜下下识识别别的的主主要要特征。特征。过氧化物酶体过氧化物酶体与初级溶酶体的特征比较与初级溶酶体的特征比较过过氧化物氧化物酶酶体的功能体的功能动动物物细细胞（肝胞（肝细细胞或胞或肾细肾细胞）中胞）中过过氧化物氧化物酶酶体可氧化分解血液体可氧化分解血液 中的有毒成分，起到解毒作用中的有毒成分，起到解毒作用。 过过氧化物氧化物酶酶体中常含有两种体中常含有两种酶酶： 依依赖赖于黄素（于黄素（FADFAD）的氧化的氧化酶酶，其作用是将底物氧化形成，其作用是将底物氧化形成H H2 2O O2 2； 过过氧化氧

44、化氢氢酶酶，作用是将，作用是将H H2 2O O2 2分解，形成水和氧气。分解，形成水和氧气。过过氧化物氧化物酶酶体分解脂肪酸等高能分子向体分解脂肪酸等高能分子向细细胞直接提供胞直接提供热热能能。在植物在植物细细胞中胞中过过氧化物氧化物酶酶体的功能体的功能： 在在绿绿色植物叶肉色植物叶肉细细胞中，它催化胞中，它催化COCO2 2固定反固定反应应副副产产物的氧化，物的氧化， 即所即所谓谓光呼吸反光呼吸反应应； 乙乙醛醛酸循酸循环环的反的反应应，在种子萌，在种子萌发过发过程中，程中，过过氧化物氧化物酶酶体体 降解降解储储存的脂肪酸存的脂肪酸乙乙酰辅酰辅酶酶A A琥珀酸琥珀酸葡萄糖。葡萄糖。 第三节

45、第三节 细胞内蛋白质的分选与膜泡运输细胞内蛋白质的分选与膜泡运输 分泌蛋白合成的模型分泌蛋白合成的模型信号假说信号假说 蛋白质分选信号蛋白质分选信号 蛋白质分选的基本途径与类型蛋白质分选的基本途径与类型 膜泡运输膜泡运输 细胞结构体系的组装细胞结构体系的组装 一、信号假说一、信号假说 ( (SIGNAL HYPOTHESIS) ) 信号假说的概念信号假说的概念信号假说的结构因子信号假说的结构因子信号假说的工作模型信号假说的工作模型 1.1.信号假说的概念信号假说的概念 即分泌性蛋白即分泌性蛋白N N端序列作为信端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白到内质网膜号肽，指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，然后

46、在信号肽引导下蛋白上合成，然后在信号肽引导下蛋白质边合成边通过易位子复合体进入质边合成边通过易位子复合体进入内质网腔，在蛋白质合成结束之前内质网腔，在蛋白质合成结束之前信号肽被切除。信号肽被切除。2.2.信号假说的结构因子信号假说的结构因子 2.1 2.1蛋白质蛋白质N-端的信号肽端的信号肽指导分泌性蛋白在糙指导分泌性蛋白在糙面内质网上合成的决定因素。面内质网上合成的决定因素。 结构：结构： 位于新合成的多肽链的位于新合成的多肽链的N端，一般含有端，一般含有16-26个氨基酸残基，期间至少含有个氨基酸残基，期间至少含有9个疏水氨基酸残基个疏水氨基酸残基形成疏水核心区。因此，包括疏水核心区、信号

47、形成疏水核心区。因此，包括疏水核心区、信号肽的肽的C端和端和N端端3部分。部分。 特点：特点：没有严格的专一性。（原核细胞一些分泌性蛋白没有严格的专一性。（原核细胞一些分泌性蛋白N N端也具有信号序列）端也具有信号序列） 功能：功能：引导新生肽链跨膜进入内质网腔。引导新生肽链跨膜进入内质网腔。2.2.信号假说的结构因子信号假说的结构因子2.2 2.2 信号识别颗粒信号识别颗粒（SRP） 结构：结构： 是一种核糖核蛋白复合体。是一种核糖核蛋白复合体。由由6种不同的蛋白种不同的蛋白和一个和一个 300个核苷酸组成的个核苷酸组成的 7SRNA 结合组成。一结合组成。一般存在于细胞质中。般存在于细胞质

48、中。 功能：功能： 即能与新生肽链的即能与新生肽链的信号肽信号肽和和核糖体核糖体结合，又结合，又能与能与停泊蛋白信号识别颗粒受体停泊蛋白信号识别颗粒受体结合。结合。2.2.信号假说的结构因子信号假说的结构因子 2.3 2.3 信号识别颗粒的受体信号识别颗粒的受体 （又称停泊蛋白（又称停泊蛋白 docking protein，DP） 分子量为分子量为727210103 3，位于内质网上，位于内质网上 可特异地与可特异地与SRPSRP结合。结合。 2.4 2.4 核糖体受体核糖体受体易位子易位子 蛋白质复合体，直径蛋白质复合体，直径8.5nm8.5nm，中间有一直径为，中间有一直径为2nm2nm的

49、通道的通道 2.5 2.5 信号肽酶信号肽酶 位于位于ERER腔面，切除信号肽腔面，切除信号肽3.3.信号假说的工作模型信号假说的工作模型 （书P202图7-20） 3.1 活化后的活化后的mRNA与细胞质基质中与细胞质基质中游离的核糖游离的核糖体体结合开始翻译蛋白质，当多肽链延伸至结合开始翻译蛋白质，当多肽链延伸至80个氨基个氨基酸左右，酸左右，N端的信号肽暴露出核糖体并与端的信号肽暴露出核糖体并与SRP 结合，结合，形成形成“SRP-信号肽信号肽-新生肽链新生肽链-核糖体核糖体”复合体，导复合体，导致肽链延伸暂时停止。致肽链延伸暂时停止。 3.2 由于由于SRP与内质网膜上的与内质网膜上的

50、DP的识别作用，使的识别作用，使得得SRP-信号肽信号肽-新生肽链新生肽链-核糖体核糖体复合体与内质复合体与内质网膜上的易位子结合，随后网膜上的易位子结合，随后SRP脱离复合体返回细脱离复合体返回细胞质基质中重复使用，肽链重新开始延伸。胞质基质中重复使用，肽链重新开始延伸。3.3.信号假说的工作模型信号假说的工作模型 3.3 3.3 以环化构象存在的信号肽与易位子结合使以环化构象存在的信号肽与易位子结合使孔道打开，引导肽链以袢环的形式边延伸边穿孔道打开，引导肽链以袢环的形式边延伸边穿过内质网膜进入内质网腔内，随后过内质网膜进入内质网腔内，随后信号肽酶信号肽酶切切除信号肽并快速使之降解。除信号肽

51、并快速使之降解。3.4 3.4 肽链继续延伸直，直至完成整个多肽链的肽链继续延伸直，直至完成整个多肽链的合成，蛋白质进入腔内并折叠。核糖体离开内合成，蛋白质进入腔内并折叠。核糖体离开内质网，分成大小两个亚基，游离在细胞质基质质网，分成大小两个亚基，游离在细胞质基质中，易位子关闭。中，易位子关闭。二、二、蛋白质分选信号蛋白质分选信号 信信 号号 肽肽 （ Signal peptide） 与与 共共 转转 移移（Cotranslocation） 导肽（导肽（Leader peptide）与后转移（）与后转移（Post translocation） 几种典型的蛋白质分选几种典型的蛋白质分选信号信号（

52、protein sorting signal sequence)信号肽与共转移信号肽与共转移共转移共转移（cotranslocation） 肽链边合成边转移至内质网腔中的方式。肽链边合成边转移至内质网腔中的方式。 起始转移序列和停止转移序列起始转移序列和停止转移序列开始转移序列开始转移序列：引导肽链穿过内质网膜的信号肽。：引导肽链穿过内质网膜的信号肽。停止转移序列停止转移序列：肽链中的某种序列与内质网膜有很强的亲：肽链中的某种序列与内质网膜有很强的亲和力而结合在脂双层之中，这段序列不再转入内质网腔中。和力而结合在脂双层之中，这段序列不再转入内质网腔中。开始转移序列和停止转移序列的数目决定多肽跨

53、膜次数开始转移序列和停止转移序列的数目决定多肽跨膜次数导肽与后转移导肽与后转移后转移（后转移（post translocation） 蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到细胞蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到细胞 器中（线粒体、叶绿体）。导肽决定的器中（线粒体、叶绿体）。导肽决定的特征特征 ： 蛋白质跨膜转移过程需要蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还使多肽去折叠，还需要一些需要一些蛋白质蛋白质的帮助（如的帮助（如热休克蛋白热休克蛋白Hsp70）使其能够正确地折叠成有功能的蛋白。使其能够正确地折叠成有功能的蛋白。 几种典型的蛋白质几种典型的蛋白质分选信号分选信号信号功能举例蛋白进入E

54、R+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

55、物酶体-Ser-Lys-Leu- 有些信号序列可能形成三维结构的信号称信号斑，指导蛋白转运至细胞的特定部位。三、蛋白质分选的三、蛋白质分选的基本途径基本途径与类型与类型大体上分两条途径：大体上分两条途径：u翻译后转运途径：翻译后转运途径： 在在细细胞胞质质基基质质游游离离核核糖糖体体上上完完成成多多肽肽链链的的合合成成，然然后后转运至膜围绕的细胞器。转运至膜围绕的细胞器。u共翻译转运途径：共翻译转运途径： 蛋蛋白白质质合合成成在在游游离离核核糖糖体体上上起起始始之之后后由由信信号号肽肽引引导导转转移移至至糙糙面面内内质质网网，然然后后新新生生肽肽边边合合成成边边转转入入糙糙面面内内质质网网中中

56、，再再经经高高尔尔基基体体加加工工包包装装运运至至溶溶酶酶体体、细细胞胞质质膜膜或或分分泌泌到到细细胞胞外外，内内质质网网与与高高尔尔基基体体本本身身的的蛋蛋白白质质分分选选也也是是通过这一途径完成的。通过这一途径完成的。三、蛋白质分选的三、蛋白质分选的基本途径基本途径与类型与类型蛋白质的蛋白质的跨膜转运（跨膜转运（transmembrane transport） 主主要要指指在在细细胞胞质质基基质质合合成成的的蛋蛋白白质质转转运运至至内内质质网网、线线粒粒体体、叶叶绿绿体和过氧化物酶体等细胞器。体和过氧化物酶体等细胞器。 膜泡运输（膜泡运输（vesicular transport） 蛋蛋白白

57、质质通通过过不不同同类类型型的的转转运运小小泡泡从从其其糙糙面面内内质质网网合合成成部部位位转转运运至至高高尔尔基基体体进进而而分分选选运运至至细细胞胞的的不不同同部部位位，其其中中涉涉及及各各种种不不同同的的运运输输小小泡的定向转运，以及膜泡出芽与融合的过程。泡的定向转运，以及膜泡出芽与融合的过程。选择性的选择性的门控转运（门控转运（gated transport） 指指在在细细胞胞质质基基质质中中合合成成的的蛋蛋白白质质通通过过核核孔孔复复合合体体选选择择性性地地完完成成核核输入或从细胞核返回细胞质。输入或从细胞核返回细胞质。 细胞质基质中的蛋白质转运：细胞质基质中的蛋白质转运：与细胞骨架

58、系统密切相关。与细胞骨架系统密切相关。四、膜泡运输四、膜泡运输 膜泡运输是蛋白运输的一种特有的方式，普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。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三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用运输作用（一）三种不同类型的有被小泡具有不（一）三种不同类型的有被小泡具有不同的物质运输作用同的物质运输作用 COPII有被小泡的组装与运输有被小

59、泡的组装与运输 COPI有被小泡的组装与运输有被小泡的组装与运输 网格蛋白有被小泡的组装与运输网格蛋白有被小泡的组装与运输1、COPII有被小泡的组装与运输负责从内质网高尔基体的物质运输 （顺向运输）COPII有被蛋白由5种蛋白亚基组成COPII有被小泡具有对转运物质的选择性并使之浓缩 : 选择性的确定： 1、因为COP蛋白能识别并结合跨膜内质网蛋白胞质面 一端的信号序列； 2、跨膜内质网蛋白的腔面一端作为受体与ER腔中的可溶 性蛋白(如分泌蛋白)结合。2 2、COPICOPI有被小泡的组装与运输有被小泡的组装与运输结构结构: COPI包被含有包被含有7种蛋白亚基、一种调节膜泡转运的种蛋白亚基

60、、一种调节膜泡转运的GTP结合蛋白结合蛋白ARF。 包被蛋白复合物的组装与去组装依赖于包被蛋白复合物的组装与去组装依赖于ARF。功能功能: 介导膜泡逆向运输。（顺面高尔基体网状区到内质网膜泡转运）介导膜泡逆向运输。（顺面高尔基体网状区到内质网膜泡转运） 负责回收、转运内质网逃逸蛋白负责回收、转运内质网逃逸蛋白返回返回 ER。细胞器中保留及回收蛋白质的两种机制：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。转运泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外。 通过识别驻留蛋白通过识别驻留蛋白C-端的回收信号端的回收信号(lys-asp-glu-leu,KDEL) 的特异性受体，以的特

61、异性受体，以COPI-包被小泡的形式包被小泡的形式捕获逃逸蛋白。捕获逃逸蛋白。3.3.网格蛋白有被小泡的组装与运输网格蛋白有被小泡的组装与运输 高尔基体高尔基体TGNTGN区是网格蛋白区是网格蛋白有被小泡形成的发源地有被小泡形成的发源地 ： 既既是是细细胞胞分分泌泌途途径径中中物物质质转转运运的的主主要要分分选选位位点点，又又是是网网格蛋白有被小泡的组装位点。格蛋白有被小泡的组装位点。功功 能：能： 负责蛋白质从高尔基体负责蛋白质从高尔基体TGNTGN质膜、胞内体或溶酶体和质膜、胞内体或溶酶体和 植物液泡运输植物液泡运输 在受体介导的细胞内吞途径也负责将物质在受体介导的细胞内吞途径也负责将物质

62、 从质膜从质膜内吞泡内吞泡( (细胞质细胞质) ) 胞内体胞内体溶酶体运输溶酶体运输四、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生物大分子的组装方式 组装具有重要的生物学意义组装具有重要的生物学意义 生物大分子的生物大分子的组装组装方式方式 生生物物大大分分子子向向复复杂杂的的细细胞胞结结构构及及结结构构体体系系的的组组装方式大体可分为：装方式大体可分为： 自我组装（自我组装（self-assembly） 信信息息存存在在于于组组装装亚亚基基的的本本身身，外外界界提提供供组组装装环环境境如如pH、离子浓度等。离子浓度等。 协助组装（协助组装（aided-assembly）

63、 除需要形成最终结构的亚基外，还需其他成分的介入。除需要形成最终结构的亚基外，还需其他成分的介入。 直接组装（直接组装（direct-assembly） 某某种种亚亚基基直直接接组组装装到到已已形形成成的的结结构构上上，如如细细胞胞膜膜成成分分的的组装。组装。组装具有重要的生物学意义组装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 通过组装与去组装更容易调节与控制多种生 物学过程 本章小结一、细胞质基质的涵义与功能一、细胞质基质的涵义与功能细胞质基质的概念细胞质基质的概念细胞质基质的涵义细胞质基质的涵义 细胞质基质的功能细胞质基质的功能 ： 1 1、完成各种

64、中完成各种中间间代代谢过谢过程程 2 2、蛋白质在细胞基质中的分选及其转运机制的研究、蛋白质在细胞基质中的分选及其转运机制的研究 3 3、与与细细胞胞质质骨架相关的功能骨架相关的功能 4 4、蛋白蛋白质质的修的修饰饰、蛋白、蛋白质选择质选择性的降解性的降解本章小结二、细胞内膜系统及其功能二、细胞内膜系统及其功能细细胞内膜系胞内膜系统统概述概述 （概念、技术）（概念、技术）细细胞内膜系胞内膜系统统组成组成1 1、内质网（概述、类型结构、内质网（概述、类型结构、功能功能） 糙面内质网糙面内质网（RER）、）、光面内质网光面内质网2 2、高尔基体（形态结构、功能）高尔基体（形态结构、功能）蛋白质糖基

65、化类型蛋白质糖基化类型：N-连接与连接与O-连接的寡糖比较连接的寡糖比较 3 3、溶酶体与过氧化物酶体溶酶体与过氧化物酶体溶酶体概述、结构溶酶体概述、结构类类型型、功能功能溶溶酶酶体与体与过过氧化物氧化物酶酶体体： 过过氧化物氧化物酶酶体与溶体与溶酶酶体的区体的区别别 过过氧化物氧化物酶酶体的功能体的功能本章小结三、三、细胞内蛋白质的分选与膜泡运输细胞内蛋白质的分选与膜泡运输 分泌蛋白合成的模型分泌蛋白合成的模型信号假说信号假说 蛋白质分选信号蛋白质分选信号 蛋白质分选的基本途径与类型蛋白质分选的基本途径与类型 膜泡运输膜泡运输 ：COPIICOPII有被小泡的组装与运输有被小泡的组装与运输

66、COPICOPI有被小泡的组装与运输有被小泡的组装与运输 网格蛋白有被小泡的组装与运输网格蛋白有被小泡的组装与运输 细胞结构体系的组装：细胞结构体系的组装： 1 1、生物大分子的组装方式、生物大分子的组装方式 2 2、装配具有重要的生物学意义、装配具有重要的生物学意义肝细胞中细胞质基质及细胞其它组分的数目肝细胞中细胞质基质及细胞其它组分的数目及所占的体积比（引自及所占的体积比（引自ALBERT.1998ALBERT.1998）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 1 1 1 1 300 200 400 1700 54 6 12 3 1 1 1 22 蛋白质修饰类型n辅酶或辅基与酶的共价结合。n磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性。n糖基化作用（内质网和高尔基体）。n对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰n酰基化 PEP + 磷脂分子 B 水溶性复合物（细胞质基质） 靶 膜（线粒体、过氧化物酶体） 磷脂释放并安插在膜上膜出芽：ER膜出芽形成小泡，内含不同的磷脂转运到高尔基体、溶酶体、细胞膜 A自由扩散A B 4 4肽信号肽信号l K：Lys 赖氨酸赖氨酸l H: His 组氨酸组氨酸l D: Asp 天冬氨酸天冬氨酸l E: Glu 谷氨酸谷氨酸l L: Leu 亮氨酸亮氨酸