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1、细胞物质运输细胞物质运输2运输途径运输途径信号假说信号假说signal hypothesisnG. Blobel和和D. Sabatini提出多肽链上的特殊提出多肽链上的特殊氨基酸序列（信号肽）可指导蛋白质转至氨基酸序列（信号肽）可指导蛋白质转至内质网上合成。内质网上合成。 nthe 1999 Nobel Prize. - for the discovery that proteins have intrinsic signals that govern their transport and localization in the celln进入内质网的蛋白质进入内质网的蛋白质(ER所属蛋白
2、、分泌性蛋白、所属蛋白、分泌性蛋白、溶酶体酶及膜蛋白溶酶体酶及膜蛋白)，其编码基因在起始密码之，其编码基因在起始密码之后有一组编码特定信号肽序列的密码。凡后有一组编码特定信号肽序列的密码。凡能先合成该蛋白序列的核糖体都与内质网能先合成该蛋白序列的核糖体都与内质网靠拢并附着其上。靠拢并附着其上。蛋白质合成蛋白质合成蛋白质合成蛋白质合成信号识别颗粒信号识别颗粒Signal recognition particlen核糖体在内质网的定位核糖体在内质网的定位与肽链的穿膜转运还需与肽链的穿膜转运还需依赖信号识别颗粒依赖信号识别颗粒（SRP）及其在内质网）及其在内质网膜上的受体（膜上的受体（SRP-R）及
3、转运体蛋白。及转运体蛋白。Signal recognition particle, SRPn由由6种多肽结合一个种多肽结合一个7S RNA组成。组成。ncan recognizes and binds the signal sequence translated on ribosome in cytosol, and can also bind to an SRP receptor on the RER.信号肽假说信号肽假说signal hypothesisn游离核糖体上合成信号肽游离核糖体上合成信号肽信号肽与信号肽与SRP结合结合肽链延伸中止肽链延伸中止SRP与内质网上受与内质网上受体结合，
4、介导核糖体定位于内质网。体结合，介导核糖体定位于内质网。 信号肽假说信号肽假说signal hypothesisn在信号肽的引导下，肽链通过核糖体大亚在信号肽的引导下，肽链通过核糖体大亚基和转运体蛋白共同形成的通道进入内质基和转运体蛋白共同形成的通道进入内质网网腔。网网腔。信号肽假说信号肽假说signal hypothesisnSRP脱离脱离肽链在内质网上继续合成，同时肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔信号肽引导新生肽链进入内质网腔信号信号肽切除肽切除肽链延伸至终止肽链延伸至终止核糖体分离，核糖体分离，蛋白质释放。蛋白质释放。 信号肽假说信号肽假说合成后去向合成后去向n
5、RER上的蛋白质合成后根据穿膜信号的不上的蛋白质合成后根据穿膜信号的不同可进入网腔中形成游离蛋白质，也可以同可进入网腔中形成游离蛋白质，也可以参与内质网膜的组建。这取决于多肽链上参与内质网膜的组建。这取决于多肽链上与穿膜相关的起始转运信号（与穿膜相关的起始转运信号（start-transfer signal）和终止转运信号（）和终止转运信号（stop-transfer signal ）可溶性可溶性(游离游离)蛋白质蛋白质跨膜蛋白形成跨膜蛋白形成单次跨膜蛋白：单次跨膜蛋白： 多肽链有多肽链有N端的起始转移信号肽，在肽链端的起始转移信号肽，在肽链中部有一段终止转移信号序列。中部有一段终止转移信号序
6、列。单次跨膜蛋白单次跨膜蛋白单次跨膜蛋白单次跨膜蛋白跨膜蛋白形成跨膜蛋白形成单次跨膜蛋白：单次跨膜蛋白： 信号肽位于多肽链内部，称为内信号肽，信号肽位于多肽链内部，称为内信号肽，介导内开始转移肽插入转移。介导内开始转移肽插入转移。多次跨膜蛋白质多次跨膜蛋白质多次跨膜蛋白质多次跨膜蛋白质蛋白质的门控转运蛋白质的门控转运核内蛋白质运输（门控转运）核内蛋白质运输（门控转运）n小分子物质能较自由的穿过核孔，但蛋白小分子物质能较自由的穿过核孔，但蛋白质、质、RNA等大分子物质就要以门控转运方等大分子物质就要以门控转运方式运输。式运输。n核质蛋白的核质蛋白的C端有一个信号序列即核定位信端有一个信号序列即核
7、定位信号号(nuclear localization signal, NLS) ，pro-pro-lys-lys-lys-Arg-lys-Val，可引导蛋白，可引导蛋白质进入细胞核，入核后信号不切除。质进入细胞核，入核后信号不切除。门控转运门控转运n核孔运输还需要有相关的受体蛋白（核孔运输还需要有相关的受体蛋白（Imp超家族超家族受体受体）、衔接蛋白、）、衔接蛋白、Ran蛋白及其调控蛋白。蛋白及其调控蛋白。nRan是一种是一种G蛋白，在细胞核内蛋白，在细胞核内Ran-GTP的含量的含量高，细胞质内高，细胞质内Ran-GDP的含量高。的含量高。小小GTP结合蛋白结合蛋白(small GTP bi
8、nding protein)鸟苷酸交换因子鸟苷酸交换因子 (guanine exchange factor, GRF)Ran GTP酶活化蛋白酶活化蛋白(Ran GTPase activating protein, RanGAP)Ran 结合蛋白结合蛋白(Ran binding protein, Ran BP)组成核孔复合体的蛋组成核孔复合体的蛋白上带有白上带有Phe和和Gly的的重复序列，可识别核重复序列，可识别核受体转运受体转运.核蛋白向细胞核的输入过程核蛋白向细胞核的输入过程囊泡转运囊泡转运vesicle transportn用单位膜特异性或非特异性的包裹物质进行转运。用单位膜特异性或非
9、特异性的包裹物质进行转运。n除胞吞作用和胞吐作用外，细胞内部内膜系统各除胞吞作用和胞吐作用外，细胞内部内膜系统各个部分之间的物质传递也通过膜泡运输方式进行。个部分之间的物质传递也通过膜泡运输方式进行。n从内质网到高尔基体的蛋白质运输由从内质网到高尔基体的蛋白质运输由COP衣被小泡衣被小泡(coated vesicles)介导，加工成介导，加工成熟后经反面网状结构分泌。熟后经反面网状结构分泌。出芽出芽budding移动移动n胞内囊泡在动位蛋白（胞内囊泡在动位蛋白（dynein）、驱动蛋）、驱动蛋白（白（kinesin）、肌球蛋白（）、肌球蛋白（myosin）牵引）牵引下运输沿微管或微丝运行。通过
10、这些蛋白下运输沿微管或微丝运行。通过这些蛋白的作用，可使膜泡运抵指定区域。的作用，可使膜泡运抵指定区域。定位定位蛋白质的加工与分泌蛋白质的加工与分泌n糖基化：单糖或寡糖与蛋白质之间通过共糖基化：单糖或寡糖与蛋白质之间通过共价键结合形成糖蛋白的过程。价键结合形成糖蛋白的过程。n大多数内质网上合成的蛋白质最终都被糖大多数内质网上合成的蛋白质最终都被糖基化。基化。n内质网中蛋白质的加工包括糖基化、二硫内质网中蛋白质的加工包括糖基化、二硫键形成、正确折叠装配等。键形成、正确折叠装配等。N-linked glycosylation in the ERAsn-X-SerAsn-X-Thrn糖分子首先连接到
11、糖分子首先连接到RER膜上的多萜醇分子上，装膜上的多萜醇分子上，装配成寡糖链并被活化，再被糖基转移酶催化转到配成寡糖链并被活化，再被糖基转移酶催化转到暴露于暴露于RER腔面的新生肽链的天冬酰胺残基上腔面的新生肽链的天冬酰胺残基上（N连接）。连接）。 nGC中蛋白质的加工包括糖链修饰、糖基化中蛋白质的加工包括糖链修饰、糖基化（O连接）连接） 、多余肽链的水解。、多余肽链的水解。 N-连接糖蛋白：起始于内质网，在高尔基体中加工修饰完毕（连接糖蛋白：起始于内质网，在高尔基体中加工修饰完毕（Asn-GlcNAc）O-连接糖蛋白：在高尔基体中起始并完成修饰，（除蛋白聚糖外，连接糖蛋白：在高尔基体中起始并
12、完成修饰，（除蛋白聚糖外， Ser/Thr/Tyr-GalNAc）蛋白质在高尔基体中糖基化蛋白质在高尔基体中糖基化n糖基化的作用是：糖基化的作用是： 使蛋白质能够抵抗消化使蛋白质能够抵抗消化酶的作用；赋予蛋白质传导信号的功能；酶的作用；赋予蛋白质传导信号的功能；糖基化后蛋白可用于形成细胞外被。糖基化后蛋白可用于形成细胞外被。n蛋白质在高尔基体的水解：蛋白质在高尔基体的水解：ER中合成前胰中合成前胰岛素原岛素原ER中切除信号肽成为胰岛素原中切除信号肽成为胰岛素原GC中水解多余肽段并折叠成为胰岛素中水解多余肽段并折叠成为胰岛素蛋白质的分拣与分泌蛋白质的分拣与分泌溶酶体酶的运输溶酶体酶的运输n组成溶
13、酶体的各种成组成溶酶体的各种成分在分在ER中合成、中合成、GC中修饰后经转运小泡中修饰后经转运小泡参与组建溶酶体。其参与组建溶酶体。其中蛋白质的转运由分中蛋白质的转运由分拣信号和拣信号和GC膜上相膜上相应的受体介导。应的受体介导。n溶酶体水解酶的分拣溶酶体水解酶的分拣信号为信号为6磷酸甘露磷酸甘露糖糖M6PnM6P是一种分选是一种分选信号，当带有信号，当带有 M6P标记的前体标记的前体蛋白到达反面高蛋白到达反面高尔基网时，便与尔基网时，便与反面高尔基网膜反面高尔基网膜内侧的内侧的 M6P受体受体结合，随即触发结合，随即触发网格蛋白被在反网格蛋白被在反面高尔基网膜的面高尔基网膜的胞质面组装。胞质
14、面组装。n组装完成后，反面组装完成后，反面高尔基网在局部出高尔基网在局部出芽形成有被小泡，芽形成有被小泡，有被小泡脱离反面有被小泡脱离反面高尔基网时，小泡高尔基网时，小泡表面的网格蛋白被表面的网格蛋白被即脱落而成为光滑即脱落而成为光滑的运输小泡。装有的运输小泡。装有前体蛋白的运输小前体蛋白的运输小泡与细胞内的晚期泡与细胞内的晚期内吞体融合，形成内吞体融合，形成内溶酶体。内溶酶体。 nH泵使内溶酶体泵使内溶酶体pH值下降，在酸性环境下，前值下降，在酸性环境下，前体蛋白与体蛋白与 M6P受体分离并去磷酸化，成为成熟溶受体分离并去磷酸化，成为成熟溶酶体蛋白。酶体蛋白。 M6P受体随运输小泡回到高尔基体反受体随运输小泡回到高尔基体反面网膜。面网膜。蛋蛋白白质质的的分分泌泌膜流膜流 membrane flown膜流现象：由于细胞的胞吞、胞吐作用和膜流现象：由于细胞的胞吞、胞吐作用和ER、GC的物质合成、加工、运输，使细胞的物质合成、加工、运输，使细胞膜发生移位、融合、重组，细胞内各膜性膜发生移位、融合、重组，细胞内各膜性结构实现了相互联系和转移，使细胞构成结构实现了相互联系和转移，使细胞构成一个统一的整体，维持了活体细胞的动态一个统一的整体，维持了活体细胞的动态平衡。平衡。The end
