游离核糖体上合成的蛋白质的归宿

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1、在在在在细细细细胞胞胞胞质质质质溶溶溶溶质质质质核核核核糖糖糖糖体体体体上上上上合合合合成成成成的的的的多多多多肽肽肽肽，除除除除部部部部分分分分贮贮贮贮留留留留在在在在细细细细胞胞胞胞质质质质中中中中外外外外，多多多多数数数数最最最最终终终终要要要要被被被被运运运运送送送送到到到到靶靶靶靶细细细细胞胞胞胞器器器器中中中中，它它它它们们们们在在在在很很很很大大大大的程度上决定了细胞器的结构与功能。的程度上决定了细胞器的结构与功能。的程度上决定了细胞器的结构与功能。的程度上决定了细胞器的结构与功能。由由由由于于于于细细细细胞胞胞胞器器器器种种种种类类类类不不不不同同同同，相相相相应应应应蛋蛋蛋蛋

2、白白白白质质质质到到到到靶靶靶靶细细细细胞胞胞胞器器器器的的的的定定定定位位位位过过过过程程程程也也也也不不不不尽尽尽尽相相相相同同同同。但但但但它它它它们们们们的的的的转转转转运运运运机机机机理理理理与与与与内内内内质质质质网网网网膜膜膜膜上上上上合合合合成成成成的的的的蛋白质的转运基本相同蛋白质的转运基本相同蛋白质的转运基本相同蛋白质的转运基本相同，都须要有，都须要有，都须要有，都须要有肽链信号序列肽链信号序列肽链信号序列肽链信号序列的引导。的引导。的引导。的引导。五、游离核糖体上合成的蛋白质的归宿第六节第六节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位胞胞胞胞质质质质中中中中合合合合成成成成的的的

3、的一一一一些些些些多多多多肽肽肽肽经经经经核核核核孔孔孔孔复复复复合合合合体体体体进进进进入入入入细细细细胞胞胞胞核核核核要要要要依依依依赖赖赖赖于于于于蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质本本本本身身身身所所所所携携携携带带带带的的的的核核输输入入信信号号(nuclear (nuclear import import signal)signal)，此信号是此信号是此信号是此信号是蛋白质入核所必需的关键序列蛋白质入核所必需的关键序列蛋白质入核所必需的关键序列蛋白质入核所必需的关键序列。（一）核定位蛋白的入核转运（一）核定位蛋白的入核转运（一）核定位蛋白的入核转运（一）核定位蛋白的入核转运核核核核输输输输入

4、入入入信信信信号号号号是是是是由由由由4848个个个个氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸构构构构成成成成的的的的一一一一个个个个短短短短肽肽肽肽，富富富富含含含含LysLys、ArgArg和和和和ProPro等等等等带正电的氨基酸带正电的氨基酸带正电的氨基酸带正电的氨基酸。第六节第六节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位它与信号肽不同的是：它与信号肽不同的是：它与信号肽不同的是：它与信号肽不同的是： 可以定位在亲核蛋白的不同部位可以定位在亲核蛋白的不同部位可以定位在亲核蛋白的不同部位可以定位在亲核蛋白的不同部位，不仅仅位于，不仅仅位于，不仅仅位于，不仅仅位于N-N-末端；末端；末端；末端； 进入核后也不被

5、切除进入核后也不被切除进入核后也不被切除进入核后也不被切除（成为蛋白质的永久构成部分）。（成为蛋白质的永久构成部分）。（成为蛋白质的永久构成部分）。（成为蛋白质的永久构成部分）。核核核核定定定定位位位位蛋蛋蛋蛋白白白白的的的的核核核核输输输输入机制入机制入机制入机制在在在在细细细细胞胞胞胞质质质质中中中中，游游游游离离离离输输输输入入入入蛋蛋蛋蛋白白白白与与与与运运运运载载载载蛋蛋蛋蛋白白白白的的的的NLSNLS结结结结合合合合，形形形形成成成成运运运运载载载载复复复复合合合合物物物物。在在在在FGFG核核核核孔孔孔孔蛋蛋蛋蛋白白白白作作作作用用用用下下下下，将将将将核核核核蛋蛋蛋蛋白白白白运

6、运运运入入入入核核核核内内内内。输输输输入入入入蛋蛋蛋蛋白白白白RanGTPRanGTP经经经经 核核核核 孔孔孔孔通道返回细胞质通道返回细胞质通道返回细胞质通道返回细胞质 （二）线粒体蛋白质的跨膜运送（二）线粒体蛋白质的跨膜运送（二）线粒体蛋白质的跨膜运送（二）线粒体蛋白质的跨膜运送这这这这些些些些蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的合合合合成成成成和和和和输输输输入入入入细细细细胞胞胞胞器器器器大大大大体体体体上上上上要要要要涉涉涉涉及及及及到到到到4 4个步骤：个步骤：个步骤：个步骤：(1)(1)(1)(1)在细胞质溶质中合成多肽前体物；在细胞质溶质中合成多肽前体物；在细胞质溶质中合成多肽前

7、体物；在细胞质溶质中合成多肽前体物；(2)(2)(2)(2)前体物和细胞器表面的受体结合；前体物和细胞器表面的受体结合；前体物和细胞器表面的受体结合；前体物和细胞器表面的受体结合；(3)(3)(3)(3)穿过并移进细胞器膜；穿过并移进细胞器膜；穿过并移进细胞器膜；穿过并移进细胞器膜；(4)(4)(4)(4)前体物被加工成成熟多肽。前体物被加工成成熟多肽。前体物被加工成成熟多肽。前体物被加工成成熟多肽。有些蛋白质进入细胞器的跨膜运动也是有些蛋白质进入细胞器的跨膜运动也是有些蛋白质进入细胞器的跨膜运动也是有些蛋白质进入细胞器的跨膜运动也是利用信号机制利用信号机制利用信号机制利用信号机制。第六节第六

8、节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位由由由由胞胞胞胞质质质质溶溶溶溶质质质质运运运运送送送送到到到到线线线线粒粒粒粒体体体体或或或或叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质，输输输输入入入入前前前前是以是以是以是以前体蛋白前体蛋白前体蛋白前体蛋白的形式存在。的形式存在。的形式存在。的形式存在。前前前前 体体体体 蛋蛋蛋蛋 白白白白 在在在在 氨氨氨氨 基基基基 端端端端 有有有有 一一一一 段段段段 信信信信 号号号号 序序序序 列列列列 (signal (signal sequence)sequence)。各各各各种种种种信信信信号号号号序序序序列列列列的的的的长长长长短短短

9、短不不不不等等等等，约约约约为为为为20-8020-80个个个个氨氨氨氨基基基基酸残基酸残基酸残基酸残基，在线粒体蛋白质的跨膜转运中起着关键作用。，在线粒体蛋白质的跨膜转运中起着关键作用。，在线粒体蛋白质的跨膜转运中起着关键作用。，在线粒体蛋白质的跨膜转运中起着关键作用。1. 1. 线粒体蛋白的跨膜运动线粒体蛋白的跨膜运动（1 1 1 1 1 1）线粒体蛋白的前导序列及其受体）线粒体蛋白的前导序列及其受体）线粒体蛋白的前导序列及其受体）线粒体蛋白的前导序列及其受体）线粒体蛋白的前导序列及其受体）线粒体蛋白的前导序列及其受体第六节第六节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位 含含含含有有有有较较较较

10、为为为为丰丰丰丰富富富富的的的的带带带带正正正正电电电电荷荷荷荷的的的的碱碱碱碱性性性性氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸( (特特特特别别别别是是是是精精精精氨氨氨氨酸酸酸酸) )，穿穿穿穿插插插插在在在在不不不不带带带带电电电电荷荷荷荷的的的的氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸序序序序列列列列之之之之间间间间，对对对对牵牵牵牵引引引引蛋蛋蛋蛋白质跨膜具有重要作用白质跨膜具有重要作用白质跨膜具有重要作用白质跨膜具有重要作用 ； 不含或基本不含或基本不含或基本不含或基本不含带负电荷的酸性氨基酸不含带负电荷的酸性氨基酸不含带负电荷的酸性氨基酸不含带负电荷的酸性氨基酸； 序列中羟基氨基酸序列中羟基氨基酸序列中羟基氨基

11、酸序列中羟基氨基酸( (尤其是丝氨酸尤其是丝氨酸尤其是丝氨酸尤其是丝氨酸) )的含量较高的含量较高的含量较高的含量较高； 整整整整个个个个前前前前导导导导序序序序列列列列可可可可形形形形成成成成既既既既具具具具亲亲亲亲水水水水性性性性又又又又具具具具疏疏疏疏水水水水性性性性的的的的两两两两性性性性(amphipathic)(amphipathic) - -螺螺螺螺旋旋旋旋，这这这这样样样样，可可可可凭凭凭凭藉藉藉藉外外外外正正正正内内内内负负负负的的的的膜膜膜膜电电电电位位位位，使使使使前前前前导导导导肽肽肽肽及及及及其其其其所所所所牵牵牵牵引引引引的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质得得得得以以

12、以以顺顺顺顺利利利利过过过过膜膜膜膜。线粒体前导序列线粒体前导序列线粒体前导序列线粒体前导序列的的的的特点特点特点特点是：是：是：是：第六节第六节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位线粒体蛋白质特有的导肽序列线粒体蛋白质特有的导肽序列(a) 导肽的线性序列；导肽的线性序列；(b) 导肽的折叠后的氨基酸残基的分布导肽的折叠后的氨基酸残基的分布图图第六节第六节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位内内、外膜外膜接触点接触点线粒体外膜线粒体外膜线粒体内膜线粒体内膜 受体蛋白受体蛋白 成成 熟熟线粒体蛋白线粒体蛋白线线线线粒粒粒粒体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质前前前前导导导导序序序序列列列列跨跨跨跨膜膜膜

13、膜运运运运送送送送时时时时，首首首首先先先先被被被被其其其其外外外外膜膜膜膜上上上上的的的的受受受受体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白识识识识别别别别并并并并相相相相互互互互结结结结合合合合，在在在在电电电电化化化化学学学学梯梯梯梯度度度度势势势势能能能能的的的的驱驱驱驱动动动动下下下下跨跨跨跨过过过过内内内内、外外外外膜膜膜膜的的的的接接接接触触触触点点点点(membrane (membrane contact contact site)site)，尔后靠尔后靠尔后靠尔后靠ATPATP水解能水解能水解能水解能进一步进入线粒体基质。进一步进入线粒体基质。进一步进入线粒体基质。进一步进入线粒体基质。第六节

14、第六节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位蛋白质输入线粒体基质示意图蛋白质输入线粒体基质示意图蛋白质输入线粒体基质示意图蛋白质输入线粒体基质示意图跨跨跨跨越越越越线线线线粒粒粒粒体体体体双双双双层层层层膜膜膜膜的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质还还还还需需需需进进进进一一一一步步步步分分分分别别别别定定定定位位位位于于于于内内内内膜膜膜膜、外膜外膜外膜外膜和和和和膜间隙膜间隙膜间隙膜间隙。线线线线粒粒粒粒体体体体前前前前导导导导序序序序列列列列的的的的不不不不同同同同部部部部位位位位在在在在蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的跨跨跨跨膜膜膜膜运运运运输输输输过过过过程程程程中发挥着不同的作用中发挥着不

15、同的作用中发挥着不同的作用中发挥着不同的作用。也也也也就就就就是是是是说说说说前前前前导导导导肽肽肽肽不不不不仅仅仅仅能能能能引引引引导导导导其其其其所所所所在在在在蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质进进进进入入入入线线线线粒粒粒粒体体体体，而而而而且且且且还还还还含含含含有有有有指指指指导导导导蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质到到到到达达达达细细细细胞胞胞胞器器器器中中中中一一一一些些些些的的的的空空空空间间间间结结结结构构构构部部部部位位位位的不同导向信息的不同导向信息的不同导向信息的不同导向信息。（2 2 2 2 2 2）线粒体跨膜蛋白的分拣定位）线粒体跨膜蛋白的分拣定位）线粒体跨膜蛋白的分拣定位）线粒体

16、跨膜蛋白的分拣定位）线粒体跨膜蛋白的分拣定位）线粒体跨膜蛋白的分拣定位第六节第六节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位 输输输输入入入入蛋蛋蛋蛋白白白白在在在在输输输输入入入入之之之之前前前前，首首首首 先先先先 要要要要 与与与与 伴伴伴伴 侣侣侣侣 蛋蛋蛋蛋 白白白白Hsc70Hsc70结结结结合合合合，而而而而去去去去折折折折叠叠叠叠。线线线线粒粒粒粒体体体体外外外外膜膜膜膜中中中中有有有有输输输输入入入入受受受受体体体体 蛋蛋蛋蛋 白白白白 ( (如如如如 TOMTOM2020和和和和TOMTOM22)22)，可可可可识识识识别别别别基基基基质质质质定定定定位位位位序序序序列列列列，并并

17、并并与与与与之之之之结结结结合合合合，将将将将前前前前体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白送送送送入入入入外外外外膜膜膜膜通通通通道道道道( (由由由由TOMTOM4040构成构成构成构成) )。1 1、线粒体基质蛋白、线粒体基质蛋白、线粒体基质蛋白、线粒体基质蛋白的输入的输入的输入的输入定定定定位位位位于于于于基基基基质质质质中中中中的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质还还还还要要要要再再再再通通通通过过过过内内内内膜膜膜膜通通通通道道道道( (由由由由TIM23TIM23和和和和TIM17TIM17) )进进进进入入入入基基基基质质质质，在在在在此此此此部部部部位位位位外外外外膜膜膜膜和内膜紧贴在一起。和

18、内膜紧贴在一起。和内膜紧贴在一起。和内膜紧贴在一起。t translocon of the ranslocon of the o outer uter mmembrane, embrane, TOMTOMt translocon of the ranslocon of the i inner nner mmembrane, embrane, TIMTIMimport receptor定定定定位位位位序序序序列列列列在在在在基基基基质质质质中中中中被被被被蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶切切切切除除除除。在在在在内内内内膜膜膜膜转转转转 移移移移 通通通通 道道道道 处处处处 有有有有 基基基基 质质质

19、质Hsc70Hsc70陪陪陪陪伴伴伴伴蛋蛋蛋蛋白白白白，该该该该蛋蛋蛋蛋白白白白 与与与与 TIM44TIM44接接接接 触触触触 水水水水 解解解解ATPATP，驱驱驱驱动动动动基基基基质质质质前前前前体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白转转转转运运运运到到到到基基基基质质质质中中中中。多多多多肽肽肽肽链链链链在在在在伴伴伴伴侣侣侣侣蛋蛋蛋蛋白白白白作作作作用用用用下下下下折折折折叠叠叠叠和和和和装装装装配配配配成成成成三三三三维维维维和和和和四四四四维维维维结构。结构。结构。结构。TOM20/22线粒体内、外膜线粒体内、外膜接触部位电镜图接触部位电镜图一次性穿膜蛋白一次性穿膜蛋白一次性穿膜蛋白一次性穿

20、膜蛋白二次穿膜蛋白二次穿膜蛋白二次穿膜蛋白二次穿膜蛋白 多次穿膜蛋白多次穿膜蛋白多次穿膜蛋白多次穿膜蛋白2 2、线粒体内膜蛋白的输入、线粒体内膜蛋白的输入、线粒体内膜蛋白的输入、线粒体内膜蛋白的输入一一一一次次次次性性性性穿穿穿穿膜膜膜膜蛋蛋蛋蛋白白白白 如如如如细细细细胞胞胞胞色色色色素素素素氧氧氧氧化化化化酶酶酶酶的的的的CoxVaCoxVa亚亚亚亚基基基基，其其其其前前前前体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白的的的的N N末末末末端端端端含含含含有有有有 基基基基 质质质质 定定定定 位位位位 序序序序 列列列列 ， 此此此此 序序序序 列列列列 可可可可 被被被被TOM20/22TOM20/22输

21、输输输入入入入受受受受体体体体识识识识别别别别，通通通通过过过过外外外外膜膜膜膜的的的的通通通通用用用用输输输输入入入入孔孔孔孔和和和和内内内内膜膜膜膜的的的的TIM23/17TIM23/17转转转转移移移移复复复复合合合合物物物物输输输输入入入入到到到到基基基基质质质质中中中中。输输输输入入入入过过过过程程程程中中中中，基基基基质质质质定定定定位位位位序序序序列列列列被被被被切切切切除除除除。CoxVaCoxVa含含含含有有有有一一一一个个个个疏疏疏疏水水水水性性性性停停停停止止止止转转转转移移移移序序序序列列列列(stop-transfer (stop-transfer sequence)

22、sequence)，当当当当蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质穿穿穿穿过过过过TIM23/17TIM23/17通通通通道道道道时时时时，停停停停止止止止转转转转移移移移序序序序列列列列阻阻阻阻止止止止C-C-端端端端穿穿穿穿过过过过内内内内膜膜膜膜，然然然然后后后后肽肽肽肽链链链链转转转转移到脂双层中移到脂双层中移到脂双层中移到脂双层中。二二二二次次次次穿穿穿穿膜膜膜膜蛋蛋蛋蛋白白白白 肽肽肽肽链链链链含含含含有有有有基基基基质质质质定定定定位位位位序序序序列列列列和和和和2 2段段段段内内内内部部部部疏疏疏疏水水水水区区区区(Oxl (Oxl 1 1定定定定位位位位序序序序列列列列) )，肽肽肽肽链链

23、链链进进进进入入入入基基基基质质质质后后后后，基基基基质质质质定定定定位位位位区区区区被被被被切切切切除除除除。Oxl Oxl 1 1疏疏疏疏水水水水区区区区被被被被内内内内膜膜膜膜中中中中的的的的Oxa Oxa 1 1蛋蛋蛋蛋白白白白所所所所识识识识别别别别，并并并并将将将将蛋蛋蛋蛋白质插入脂双层中。白质插入脂双层中。白质插入脂双层中。白质插入脂双层中。多多多多次次次次穿穿穿穿膜膜膜膜蛋蛋蛋蛋白白白白 这这这这类类类类蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质N N末末末末端端端端没没没没有有有有基基基基质质质质定定定定位位位位序序序序列列列列，而而而而肽肽肽肽链链链链内内内内部部部部含含含含有有有有多多多多

24、个个个个定定定定 位位位位 序序序序 列列列列 。 如如如如 ADP/ATPADP/ATP对对对对 向向向向 转转转转 运运运运 体体体体(antiporter)(antiporter)，此此此此蛋蛋蛋蛋白白白白含含含含有有有有6 6个个个个穿穿穿穿膜膜膜膜区区区区为为为为定定定定位位位位序序序序列列列列，外外外外膜膜膜膜中中中中的的的的TOM70TOM70可可可可识识识识别别别别内内内内部部部部定定定定位位位位序序序序列列列列。通通通通过过过过外外外外膜膜膜膜的的的的通通通通用用用用运运运运输输输输孔孔孔孔穿穿穿穿过过过过外外外外膜膜膜膜，在在在在膜膜膜膜间间间间隙隙隙隙中中中中的的的的TI

25、M9/10TIM9/10的的的的协协协协助助助助下下下下，蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质被被被被移移移移送送送送到到到到内内内内膜膜膜膜中中中中的的的的转转转转移移移移复复复复合合合合体体体体( (由由由由TIM22/54TIM22/54组组组组成成成成) )，负负负负责责责责将将将将输输输输入入入入蛋蛋蛋蛋白白白白的的的的疏水性定位序列疏水性定位序列疏水性定位序列疏水性定位序列移入内膜脂双层中。移入内膜脂双层中。移入内膜脂双层中。移入内膜脂双层中。 此此此此类类类类蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质前前前前体体体体中中中中在在在在N N末末末末端端端端基基基基质质质质定定定定位位位位序序序序列列列列之之之之

26、后后后后，接接接接着着着着为为为为一一一一段段段段长长长长的的的的疏疏疏疏水水水水性性性性氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸片片片片段段段段( (一一一一个个个个停停停停止止止止转转转转移移移移信信信信号号号号) )，可可可可阻阻阻阻止止止止蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质进进进进入入入入基基基基质质质质，同同同同时时时时可可可可使使使使蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质结结结结合合合合到到到到外外外外膜膜膜膜中中中中，成成成成为为为为外外外外膜膜膜膜整整整整合合合合蛋蛋蛋蛋白白白白。此此此此途途途途径径径径中中中中，蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质输输输输入入入入后后后后，其其其其基基基基质质质质定定定定位位位位序序序序列列列

27、列和和和和内内内内部部部部疏疏疏疏水水水水性性性性序序序序列均不切除列均不切除列均不切除列均不切除。 3 3、外膜蛋白质的输入、外膜蛋白质的输入、外膜蛋白质的输入、外膜蛋白质的输入4 4、膜间隙蛋白质的输入、膜间隙蛋白质的输入、膜间隙蛋白质的输入、膜间隙蛋白质的输入 主要途径主要途径主要途径主要途径 穿外膜直接途径穿外膜直接途径穿外膜直接途径穿外膜直接途径穿外膜直接途径穿外膜直接途径穿外膜直接途径穿外膜直接途径 输输输输入入入入蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质通通通通过过过过外外外外膜膜膜膜的的的的TOM40TOM40通通通通用用用用输输输输入入入入孔孔孔孔，直直直直接接接接将将将将蛋蛋蛋蛋白白白白质

28、质质质释释释释放放放放到到到到膜膜膜膜间间间间隙隙隙隙中中中中，不不不不涉涉涉涉及及及及到到到到内内内内膜膜膜膜，与与与与内内内内膜膜膜膜转转转转移移移移因因因因子子子子无无无无关关关关。例例例例如如如如细细细细胞胞胞胞色色色色素素素素c c血血血血红红红红素素素素裂裂裂裂合合合合酶酶酶酶( (负负负负责责责责血血血血红红红红素素素素与与与与细细细细胞胞胞胞色色色色素素素素c c共共共共价价价价结结结结合合合合) )，是一种线粒体膜间隙蛋白。是一种线粒体膜间隙蛋白。是一种线粒体膜间隙蛋白。是一种线粒体膜间隙蛋白。主主主主要要要要途途途途径径径径 前前前前体体体体物物物物肽肽肽肽链链链链中中中中

29、含含含含有有有有两两两两个个个个不不不不同同同同的的的的N N末末末末端端端端定定定定位位位位序序序序列列列列。例例例例如如如如细细细细胞胞胞胞色色色色素素素素 b2b2，进进进进入入入入基基基基质质质质后后后后，N N末末末末端端端端第第第第一一一一个个个个序序序序列列列列被被被被基基基基质质质质中中中中的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶切切切切除除除除。第第第第二二二二个个个个序序序序列列列列阻阻阻阻止止止止肽肽肽肽链链链链完完完完全全全全穿穿穿穿过过过过内内内内膜膜膜膜，前前前前体体体体物物物物变变变变成成成成内内内内膜膜膜膜TIM23/17TIM23/17通通通通道道道道中中中中的的的的

30、中中中中间间间间物物物物。中中中中间间间间物物物物侧侧侧侧向向向向扩扩扩扩散散散散，离离离离开开开开TIM23/17TIM23/17通通通通道道道道。内内内内膜膜膜膜中中中中的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶切切切切除除除除穿穿穿穿膜膜膜膜的的的的疏疏疏疏水水水水性性性性片片片片段段段段，将将将将成成成成熟熟熟熟的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质以以以以可可可可溶溶溶溶性性性性形形形形式释放到膜间隙中。式释放到膜间隙中。式释放到膜间隙中。式释放到膜间隙中。线线线线粒粒粒粒体体体体输输输输入入入入蛋蛋蛋蛋白白白白定定定定位位位位序序序序列列列列的的的的排排排排列列列列形式形式形式形式大大大大多多多多

31、数数数数线线线线粒粒粒粒体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白含含含含有有有有N N末末末末端端端端基基基基质质质质定定定定位位位位序序序序列列列列，但但但但各各各各种种种种蛋蛋蛋蛋白质的不相同。白质的不相同。白质的不相同。白质的不相同。 在在在在细细细细胞胞胞胞质质质质溶溶溶溶质质质质中中中中合合合合成成成成的的的的线线线线粒粒粒粒体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质并并并并不不不不都都都都是是是是通过前述途径来运送的通过前述途径来运送的通过前述途径来运送的通过前述途径来运送的。定定定定位位位位于于于于线线线线粒粒粒粒体体体体外外外外膜膜膜膜的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质就就就就有有有有时时时时就就就就无无

32、无无前前前前导导导导序序序序列列列列，它不以前体形式运送插入。，它不以前体形式运送插入。，它不以前体形式运送插入。，它不以前体形式运送插入。而而而而细细细细胞胞胞胞色色色色素素素素c c可可可可能能能能是是是是直直直直接接接接扩扩扩扩散散散散通通通通过过过过外外外外膜膜膜膜而而而而进进进进入入入入线线线线粒粒粒粒体体体体，再再再再在在在在细细细细胞胞胞胞色色色色素素素素c-c-血血血血红红红红素素素素裂裂裂裂合合合合酶酶酶酶催催催催化化化化下下下下，加加加加上上上上血血血血红素后成为成熟型并定位于内膜外侧。红素后成为成熟型并定位于内膜外侧。红素后成为成熟型并定位于内膜外侧。红素后成为成熟型并定

33、位于内膜外侧。第六节第六节第六节第六节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位线线线线粒粒粒粒体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的跨跨跨跨膜膜膜膜运运运运送送送送是是是是一一一一个个个个多多多多步步步步骤骤骤骤的的的的耗能过程，有多种蛋白质参与耗能过程，有多种蛋白质参与耗能过程，有多种蛋白质参与耗能过程，有多种蛋白质参与。除除除除前前前前导导导导序序序序列列列列可可可可驱驱驱驱动动动动蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质前前前前体体体体跨跨跨跨越越越越内内内内外外外外膜膜膜膜并并并并定定定定位位位位于于于于各各各各最最最最终终终终场场场场所所所所外外外外，分分分分子子子子伴伴

34、伴伴侣侣侣侣对对对对于于于于蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质跨跨跨跨膜膜膜膜前前前前的的的的解解解解折折折折叠叠叠叠和和和和跨跨跨跨膜膜膜膜后后后后的的的的重重重重新新新新折折折折叠叠叠叠发发发发挥挥挥挥了关链作用。了关链作用。了关链作用。了关链作用。第六节第六节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的跨跨跨跨膜膜膜膜运运运运送送送送也也也也与与与与线线线线粒粒粒粒体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白类类类类似似似似。二二二二者者者者都都都都是是是是翻翻翻翻译译译译后后后后转转转转移移移移，跨跨跨跨膜膜膜膜转转转转运运运运过过过过程程程程都都都都需需需需要要要要能

35、能能能量量量量驱驱驱驱动动动动，都都都都具具具具有有有有两两两两性性性性氨氨氨氨基基基基末末末末端端端端的的的的前前前前导导导导序序序序列列列列，而而而而且且且且在在在在蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质进进进进入入入入目的地的过程中目的地的过程中目的地的过程中目的地的过程中被分次切除被分次切除被分次切除被分次切除。叶绿体蛋白质跨膜运送的特点：叶绿体蛋白质跨膜运送的特点：叶绿体蛋白质跨膜运送的特点：叶绿体蛋白质跨膜运送的特点：第六节第六节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位（三）叶绿体蛋白质的跨膜运送（三）叶绿体蛋白质的跨膜运送（三）叶绿体蛋白质的跨膜运送（三）叶绿体蛋白质的跨膜运送叶叶叶叶绿绿绿绿体体体

36、体间间间间质质质质(stroma)(stroma)中中中中与与与与卡卡卡卡尔尔尔尔文文文文循循循循环环环环有有有有关关关关的的的的酶酶酶酶，除除除除了了了了核核核核酮酮酮酮糖糖糖糖1,51,5二二二二磷磷磷磷酸酸酸酸羧羧羧羧化化化化酶酶酶酶(rubisco)(rubisco)的的的的大大大大亚亚亚亚基基基基是是是是由由由由叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体DNADNA编编编编码码码码、间间间间质质质质核核核核糖糖糖糖体体体体合合合合成成成成外外外外，其其其其小小小小亚亚亚亚基基基基和和和和所所所所有有有有参参参参与与与与卡卡卡卡尔尔尔尔文文文文循循循循环环环环的的的的酶酶酶酶均均均均由由由由核核核核基基

37、基基因因因因编编编编码码码码、在在在在细细细细胞质溶质中合成，然后输入进叶绿体间质中胞质溶质中合成，然后输入进叶绿体间质中胞质溶质中合成，然后输入进叶绿体间质中胞质溶质中合成，然后输入进叶绿体间质中。1 1、叶绿体间质蛋白的输入、叶绿体间质蛋白的输入、叶绿体间质蛋白的输入、叶绿体间质蛋白的输入这这这这 些些些些 蛋蛋蛋蛋 白白白白 质质质质 都都都都 含含含含 有有有有 间间间间 质质质质 输输输输 入入入入 序序序序 列列列列 ( (stromal-stromal-import import sequencesequence) )，此此此此序序序序列列列列富富富富含含含含丝丝丝丝氨氨氨氨酸酸

38、酸酸、苏苏苏苏氨氨氨氨酸酸酸酸和和和和疏水性残基，少谷氨酸和天冬氨酸疏水性残基，少谷氨酸和天冬氨酸疏水性残基，少谷氨酸和天冬氨酸疏水性残基，少谷氨酸和天冬氨酸。核核核核酮酮酮酮糖糖糖糖1,51,5二二二二磷磷磷磷酸酸酸酸羧羧羧羧化化化化酶酶酶酶小小小小(S)(S)亚亚亚亚基基基基去去去去折折折折叠叠叠叠后后后后进进进进入入入入间间间间质质质质腔腔腔腔，与与与与间间间间质质质质Hsc70Hsc70分分分分子子子子伴伴伴伴侣侣侣侣暂暂暂暂时时时时结结结结合合合合，N N末末末末端端端端输输输输入序列被切除入序列被切除入序列被切除入序列被切除。 质质质质体体体体蓝蓝蓝蓝素素素素和和和和其其其其他他他

39、他一一一一些些些些类类类类囊囊囊囊体体体体腔腔腔腔蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质，肽肽肽肽链链链链中中中中含含含含有有有有两两两两个个个个连连连连续续续续的的的的摄摄摄摄取取取取定定定定位位位位序序序序列列列列( (uptake-targeting uptake-targeting sequencesequence) )。第第第第1 1个个个个是是是是N N末末末末端端端端间间间间质质质质输输输输入入入入序序序序列列列列，引引引引导导导导蛋蛋蛋蛋白白白白 质质质质 前前前前 体体体体 进进进进 入入入入 间间间间 质质质质 。 第第第第 2 2个个个个 是是是是 类类类类 囊囊囊囊 体体体体 定定定

40、定 位位位位 序序序序 列列列列( (thylakoid-targeting thylakoid-targeting sequencesequence) )，引引引引导导导导蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质进进进进入入入入类囊体腔类囊体腔类囊体腔类囊体腔。2 2、类囊体腔蛋白的输入、类囊体腔蛋白的输入、类囊体腔蛋白的输入、类囊体腔蛋白的输入类囊体腔蛋白的输入途径有类囊体腔蛋白的输入途径有类囊体腔蛋白的输入途径有类囊体腔蛋白的输入途径有4 4条：条：条：条： 利用与细菌利用与细菌利用与细菌利用与细菌SecASecA相关蛋白质的途径相关蛋白质的途径相关蛋白质的途径相关蛋白质的途径 SRP SRP依赖途径依

41、赖途径依赖途径依赖途径 依赖于与线粒体依赖于与线粒体依赖于与线粒体依赖于与线粒体Oxa 1Oxa 1相关蛋白质的途径相关蛋白质的途径相关蛋白质的途径相关蛋白质的途径 pH pH 途径途径途径途径这这这这4 4条途径均与细菌中的蛋白输入途径类似条途径均与细菌中的蛋白输入途径类似条途径均与细菌中的蛋白输入途径类似条途径均与细菌中的蛋白输入途径类似蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质前前前前体体体体进进进进入入入入间间间间质质质质后后后后，输输输输入入入入序序序序列列列列被被被被切切切切除除除除，在在在在叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体信信信信号号号号识识识识别别别别颗颗颗颗粒粒粒粒(SRP)(SRP)结结结结合合合合

42、，类类类类囊囊囊囊体体体体膜膜膜膜上上上上有有有有SRPSRP受受受受体体体体，SRPSRP与与与与SRPSRP受受受受体体体体结结结结合合合合，经经经经SecSec转转转转运运运运体体体体(Sec (Sec translocon)translocon)进进进进入入入入类类类类囊囊囊囊体体体体腔腔腔腔，类类类类囊囊囊囊体体体体定定定定位位位位序序序序列列列列在在在在腔腔腔腔内内内内被切除被切除被切除被切除. . SRP SRP依赖途径：依赖途径：依赖途径：依赖途径：Sec转运体转运体类类类类囊囊囊囊体体体体腔腔腔腔蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质输输输输入入入入的的的的第第第第2 2条条条条途途途途径

43、径径径是是是是利利利利用用用用与与与与细细细细菌菌菌菌SecASecA相相相相关关关关的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质，其其其其机机机机制制制制与与与与革革革革氏氏氏氏阳阳阳阳性性性性菌菌菌菌蛋蛋蛋蛋白白白白质穿过内膜的类似。质穿过内膜的类似。质穿过内膜的类似。质穿过内膜的类似。革氏阳性菌蛋白质翻译后的穿内膜转移革氏阳性菌蛋白质翻译后的穿内膜转移革氏阳性菌蛋白质翻译后的穿内膜转移革氏阳性菌蛋白质翻译后的穿内膜转移细菌内膜上有由细菌内膜上有由细菌内膜上有由细菌内膜上有由3 3个亚基组成的转移体通道个亚基组成的转移体通道个亚基组成的转移体通道个亚基组成的转移体通道. . 蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质定

44、定定定位位位位于于于于类类类类囊囊囊囊体体体体膜膜膜膜，此此此此途途途途径径径径依依依依赖赖赖赖于于于于与与与与线线线线粒粒粒粒体体体体OxaOxa 1 1相关的蛋白质。相关的蛋白质。相关的蛋白质。相关的蛋白质。 第三条途径：第三条途径：第三条途径：第三条途径：结结结结合合合合金金金金属属属属的的的的类类类类囊囊囊囊体体体体腔腔腔腔蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的输输输输入入入入途途途途径径径径。这这这这些些些些去去去去折折折折叠叠叠叠的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质前前前前体体体体物物物物首首首首先先先先进进进进入入入入间间间间质质质质，在在在在间间间间质质质质中中中中N N末末末末端端端端

45、的的的的间间间间质质质质输输输输入入入入序序序序列列列列被被被被切切切切除除除除，随随随随之之之之蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质发发发发生生生生折折折折叠叠叠叠，结结结结合合合合上上上上辅辅辅辅因因因因子子子子。一一一一套套套套类类类类囊囊囊囊体体体体膜膜膜膜蛋蛋蛋蛋白白白白和和和和结结结结合合合合的的的的辅辅辅辅因因因因子子子子将将将将折折折折叠叠叠叠蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质输输输输入入入入到到到到腔腔腔腔内内内内，这这这这一一一一转转转转移移移移的驱动力来自于的驱动力来自于的驱动力来自于的驱动力来自于pHpH梯度梯度梯度梯度。 pH pH 途径：途径：途径：途径：过过过过氧氧氧氧化化化化物物物物

46、酶酶酶酶体体体体中中中中，无无无无论论论论是是是是膜膜膜膜上上上上还还还还是是是是腔腔腔腔中中中中的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质都是都是都是都是在细胞质溶质中合成后输入的在细胞质溶质中合成后输入的在细胞质溶质中合成后输入的在细胞质溶质中合成后输入的。绝绝绝绝大大大大多多多多数数数数过过过过氧氧氧氧化化化化物物物物酶酶酶酶体体体体基基基基质质质质蛋蛋蛋蛋白白白白的的的的C C末末末末端端端端含含含含有有有有SKL(Ser-Lys-Leu)SKL(Ser-Lys-Leu)序序序序列列列列，此此此此序序序序列列列列称称称称为为为为过过氧氧化化物物酶酶体体定定位序列位序列( (peroxisomal

47、-targeting sequenceperoxisomal-targeting sequence, PTS 1), PTS 1)。当当当当把把把把这这这这一一一一短短短短的的的的信信信信号号号号序序序序列列列列连连连连接接接接到到到到细细细细胞胞胞胞质质质质中中中中的的的的任任任任何何何何蛋蛋蛋蛋白质上，都可使该蛋白质被输入过氧化物酶体中。白质上，都可使该蛋白质被输入过氧化物酶体中。白质上，都可使该蛋白质被输入过氧化物酶体中。白质上，都可使该蛋白质被输入过氧化物酶体中。( (四四四四) ) 过氧化物酶体中的蛋白质输入过氧化物酶体中的蛋白质输入过氧化物酶体中的蛋白质输入过氧化物酶体中的蛋白质输

48、入第六节第六节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位第六节第六节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位在在在在细细细细胞胞胞胞质质质质溶溶溶溶质质质质中中中中，PTS PTS 1 1与与与与可可可可溶溶溶溶性性性性和和和和膜膜膜膜结结结结合合合合的的的的受受受受体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白Pex14Pex14结结结结合合合合，在在在在功功功功能能能能上上上上与与与与SRPSRP和和和和SRPSRP受受受受体体体体使定位于使定位于使定位于使定位于ERER腔的蛋白质输入机制类似。腔的蛋白质输入机制类似。腔的蛋白质输入机制类似。腔的蛋白质输入机制类似。输输输输入入入入蛋蛋蛋蛋白白白白结结结结合合合合着着着着Pe

49、x5Pex5通通通通过过过过多多多多体体体体转转转转移移移移通通通通道道道道。在在在在进进进进入入入入基基基基质质质质过过过过程程程程中中中中或或或或进进进进入入入入基基基基质质质质之之之之后后后后，Pex5Pex5与与与与过过过过氧氧氧氧化化化化物物物物酶酶酶酶体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质解解解解离离离离，返返返返回回回回细细细细胞胞胞胞质质质质。但但但但PTS1PTS1序序序序列列列列不不不不切切切切除除除除。蛋白质输入过程需要水解蛋白质输入过程需要水解蛋白质输入过程需要水解蛋白质输入过程需要水解ATPATP。过过过过氧氧氧氧化化化化物物物物酶酶酶酶体体体体基基基基 质质质质 蛋蛋蛋蛋

50、 白白白白 由由由由PTS1PTS1定定定定 位位位位 序序序序列引导输入列引导输入列引导输入列引导输入第第第第1 1步步步步：过过过过氧氧氧氧化化化化氢氢氢氢酶酶酶酶和和和和其其其其他他他他大大大大多多多多数数数数基基基基质质质质蛋蛋蛋蛋白白白白C C末末末末端端端端均均均均含含含含有有有有PTS1PTS1摄摄摄摄取取取取定定定定位位位位序序序序列列列列，此此此此序序序序列列列列与与与与细细细细胞胞胞胞质质质质溶溶溶溶质质质质受受受受体体体体Pex5Pex5结合。结合。结合。结合。第第第第2 2步步步步：结结结结合合合合了了了了基基基基质质质质蛋蛋蛋蛋白白白白的的的的Pex5Pex5与与与与

51、过过过过氧氧氧氧化化化化物物物物酶酶酶酶体体体体膜膜膜膜上上上上的的的的Pex14Pex14相互作用。相互作用。相互作用。相互作用。第第第第 3 3步步步步 : : 基基基基 质质质质 蛋蛋蛋蛋 白白白白 - -Pex5Pex5复复复复合合合合物物物物被被被被转转转转移移移移到到到到一一一一组组组组膜膜膜膜蛋蛋蛋蛋白白白白(Pex10/Pex12/Pex2)(Pex10/Pex12/Pex2)上上上上，基基基基质质质质蛋蛋蛋蛋白白白白被被被被输输输输入入入入到到到到过过过过氧氧氧氧化化化化物物物物酶酶酶酶体体体体基基基基质质质质中。中。中。中。第第第第4 4步步步步：在在在在基基基基质质质质蛋

52、蛋蛋蛋白白白白转转转转移移移移过过过过程程程程中中中中或或或或在在在在腔腔腔腔内内内内，Pex5Pex5与与与与基基基基质质质质蛋蛋蛋蛋白白白白解解解解离离离离，返返返返回回回回细细细细胞胞胞胞质质质质溶溶溶溶质质质质中中中中，返返返返回回回回过过过过程程程程中中中中还还还还要要要要涉涉涉涉及及及及到到到到Pex10/Pex12/Pex2Pex10/Pex12/Pex2复复复复合合合合物物物物和和和和另另另另外外外外一一一一些些些些膜膜膜膜蛋蛋蛋蛋白白白白及及及及细细细细胞胞胞胞质质质质溶溶溶溶质质质质蛋蛋蛋蛋白质。白质。白质。白质。输输输输入入入入蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质可可可可以以以以折折

53、折折叠叠叠叠状状状状态态态态进进进进入入入入过过过过氧氧氧氧化化化化物物物物酶酶酶酶体体体体，输输输输入入入入后后后后定定定定位位位位序列不切除序列不切除序列不切除序列不切除. . 第六节第六节 蛋白质的细胞定位蛋白质的细胞定位输输输输入入入入过过过过氧氧氧氧化化化化物物物物酶酶酶酶体体体体的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质是是是是以以以以折折折折叠叠叠叠状状状状态态态态穿穿穿穿膜膜膜膜，在在在在穿穿穿穿膜膜膜膜之之之之前前前前即即即即以以以以折折折折叠叠叠叠构构构构象象象象结结结结合合合合血血血血红红红红素素素素。根根根根据据据据推推推推测测测测，装装装装配配配配的的的的转转转转移移移移通通通

54、通道道道道孔孔孔孔径径径径可可可可大大大大小小小小不不不不同同同同，以以以以准准准准确确确确适合不同大小的适合不同大小的适合不同大小的适合不同大小的PTS1PTS1携带的分子穿膜。携带的分子穿膜。携带的分子穿膜。携带的分子穿膜。人人人人类类类类ZellwegerZellwegerZellwegerZellweger综综综综合合合合征征征征(Zellweger (Zellweger syndrome)syndrome)即即即即是是是是由由由由于于于于过过过过氧氧氧氧化化化化物物物物酶酶酶酶体体体体中中中中缺缺缺缺乏乏乏乏输输输输入入入入蛋蛋蛋蛋白白白白，导导导导致致致致该该该该细细细细胞胞胞胞器

55、器器器产产产产生生生生缺缺缺缺陷陷陷陷。病病病病人人人人细细细细胞胞胞胞内内内内含含含含有有有有“ “空空空空的的的的” ”过过过过氧氧氧氧化化化化物酶体，脑、肝、肾严重异常，出生后很快死亡。物酶体，脑、肝、肾严重异常，出生后很快死亡。物酶体，脑、肝、肾严重异常，出生后很快死亡。物酶体，脑、肝、肾严重异常，出生后很快死亡。小结小结小结小结蛋白质蛋白质信号肽信号肽核输入信号核输入信号线粒体线粒体定位信号定位信号微体微体定位信号定位信号微体微体叶绿体叶绿体线粒体线粒体溶酶体溶酶体Golgi复合体复合体内质网内质网细胞核细胞核细胞核细胞核细胞质溶质细胞质溶质蛋白蛋白中心体中心体KDELKDELM6P

56、M6P细胞质溶质中的细胞质溶质中的细胞质溶质中的细胞质溶质中的游离核糖体库游离核糖体库游离核糖体库游离核糖体库动物细胞内动物细胞内动物细胞内动物细胞内所合成蛋白所合成蛋白所合成蛋白所合成蛋白质的定位质的定位质的定位质的定位叶绿体叶绿体定位信号定位信号细胞质溶质细胞质溶质细胞质溶质细胞质溶质途径途径途径途径糙面内质网糙面内质网糙面内质网糙面内质网途径途径途径途径分泌蛋白分泌蛋白分泌蛋白分泌蛋白膜蛋白膜蛋白膜蛋白膜蛋白细胞质溶质蛋白细胞质溶质蛋白细胞质溶质蛋白细胞质溶质蛋白核蛋白核蛋白核蛋白核蛋白线粒体蛋白线粒体蛋白线粒体蛋白线粒体蛋白叶绿体蛋白叶绿体蛋白叶绿体蛋白叶绿体蛋白微体蛋白微体蛋白微体蛋

57、白微体蛋白中心体蛋白中心体蛋白中心体蛋白中心体蛋白RERRER外膜上外膜上外膜上外膜上核糖体核糖体核糖体核糖体很大很大很大很大部分部分部分部分蛋白质的蛋白质的蛋白质的蛋白质的起始合成起始合成起始合成起始合成( (非定位性非定位性非定位性非定位性) )( (定位性定位性定位性定位性) )细胞质溶质内细胞质溶质内细胞质溶质内细胞质溶质内游离核糖体游离核糖体游离核糖体游离核糖体GolgiGolgi复合体复合体复合体复合体ERER蛋白蛋白蛋白蛋白可溶性蛋白可溶性蛋白可溶性蛋白可溶性蛋白GolgiGolgi体体体体蛋白蛋白蛋白蛋白溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体蛋白蛋白蛋白蛋白细胞内特定部位细胞内特定部位细胞内特定部位细胞内特定部位分泌到胞外分泌到胞外分泌到胞外分泌到胞外细胞内所合成蛋白质的定位细胞内所合成蛋白质的定位细胞内所合成蛋白质的定位细胞内所合成蛋白质的定位信信信信号号号号肽肽肽肽