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1、核核糖糖体体上上蛋蛋白白质的的成成与与去去向向膜结合核糖体膜结合核糖体游离核糖体游离核糖体细胞质细胞质基质基质细胞核细胞核溶酶体溶酶体 高尔基体高尔基体 内质网内质网 线粒体线粒体过氧化物酶体过氧化物酶体分泌颗粒分泌颗粒内体内体细胞表面细胞表面核糖体核糖体游离核糖体膜结合核糖体不同部位的蛋白质如何准确地到达目的地？不同部位的蛋白质如何准确地到达目的地？第十章第十章 细胞内蛋白胞内蛋白质的分的分选和运和运输 Tri et transport des protines ntracellulaires细胞根据蛋白质细胞根据蛋白质是否是否携有携有分选信号分选信号，以及，以及分选分选信号信号的的性质，选
2、择性性质，选择性地将其送到细胞不同的地将其送到细胞不同的部位，这一过程称为部位，这一过程称为蛋白质蛋白质分选分选(Trides(Tridesprotines)protines)和和蛋白质靶向运输蛋白质靶向运输（ladressagedesprotinesladressagedesprotines）。）。大多数蛋白质带有分选信号大多数蛋白质带有分选信号第一节第一节 细胞内蛋白质的分选信号细胞内蛋白质的分选信号 以及运输途径和方式以及运输途径和方式一、信号假说（一、信号假说（Hypothesisdesignal）和分选信号和分选信号1975年提出的假说内容：新合成蛋白质的年提出的假说内容：新合成蛋白
3、质的N-末端有末端有一段信号序列，叫信号肽，其作用是将肽链在合成过一段信号序列，叫信号肽，其作用是将肽链在合成过程中引导至内质网膜上，程中引导至内质网膜上，并在内质网中完成蛋白质并在内质网中完成蛋白质合成，信号序列本身则在合成，信号序列本身则在蛋白质合成完成前在内质蛋白质合成完成前在内质网中被切除。网中被切除。The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1999for the discovery that proteins have intrinsic signals that govern their transport and localizatio
4、n in the cell Gnter Blobel USA Rockefeller University New York, NY, USA; Howard Hughes Medical Institute 提出提出“蛋白质上的信号序列蛋白质上的信号序列决定其所在的位置决定其所在的位置”的理论的理论分选信号分选信号引导蛋白质到达正确的地点引导蛋白质到达正确的地点 分选信号有两类分选信号有两类1.1.信号肽信号肽peptidepeptide signalsignal：蛋白质多肽链上的一段蛋白质多肽链上的一段2.2.连续的特定氨基酸序列，具有分选信号的功能。连续的特定氨基酸序列，具有分选信号的功
5、能。3.3.可位于多肽链的任何部位，完成分选任务后常可位于多肽链的任何部位，完成分选任务后常被被4.4.切除。切除。信号斑信号斑信号肽信号肽分选信号分选信号引导蛋白质到达正确的地点引导蛋白质到达正确的地点 plaquesignalplaquesignal ：位于多肽链不同：位于多肽链不同部位的几个特定氨基酸序列经折叠后部位的几个特定氨基酸序列经折叠后形成的斑块区，具有分选信号的功能。形成的斑块区，具有分选信号的功能。信号斑是一种三维结构。完成分选任务后信号斑是一种三维结构。完成分选任务后仍然存在。仍然存在。信号斑信号斑信号肽信号肽不同的氨基酸序列作为分选信号决定蛋白质运输的方向不同的氨基酸序列
6、作为分选信号决定蛋白质运输的方向二、细胞内蛋白质运输的途径二、细胞内蛋白质运输的途径2.2.共翻译转运共翻译转运的蛋白质运输途径的蛋白质运输途径溶酶体溶酶体 高尔基体高尔基体 内质网内质网 分泌颗粒分泌颗粒内体内体细胞表面细胞表面细胞质基质细胞质基质细胞核细胞核线粒体线粒体过氧化物酶体过氧化物酶体1.1.翻译后转运翻译后转运的蛋白质运输途径的蛋白质运输途径胞吞途径胞吞途径溶酶体溶酶体 内体内体细胞外细胞外已合成已合成蛋白质蛋白质合成中合成中蛋白质蛋白质细胞外细胞外蛋白质蛋白质生物合成生物合成-分泌途径分泌途径三、细胞内蛋白质的运输方式三、细胞内蛋白质的运输方式1.1.门控运输：门控运输：细胞质
7、基质细胞质基质- -细胞核细胞核分选信号分选信号- -核孔复合体上相应受体核孔复合体上相应受体2.2.穿膜运输：穿膜运输：细胞质基质细胞质基质- -细胞器细胞器分选信号分选信号- -细胞器膜上相应转运子细胞器膜上相应转运子3.3.小泡运输：小泡运输：细胞器细胞器- -细胞器（细胞膜）细胞器（细胞膜）分选信号分选信号- -运输小泡膜上相应受体运输小泡膜上相应受体细胞核细胞核叶绿体叶绿体线粒体线粒体过氧化物酶体过氧化物酶体内内质质网网高尔基体高尔基体溶酶体溶酶体内体内体第二节第二节 细胞内蛋白质的门控运输细胞内蛋白质的门控运输一、门控运输的蛋白质分选信号及其受体一、门控运输的蛋白质分选信号及其受体
8、二、门控运输的能量来源（略）二、门控运输的能量来源（略）三、门控运输中大分子转运的调节（略）三、门控运输中大分子转运的调节（略）第二节第二节 细胞内蛋白质的门控运输细胞内蛋白质的门控运输运输通过核孔复合体进行，称为运输通过核孔复合体进行，称为门控运输门控运输( (transporttransport travers es pores nuclaires travers es pores nuclaires) )，该过程需要消耗能量。该过程需要消耗能量。小分子自由通过小分子自由通过/大分子门控运输。大分子门控运输。核孔复合体似可核孔复合体似可调控的门，介导调控的门，介导选择性的双向运输。选择性的
9、双向运输。蛋白质的核输入与核输出蛋白质的核输入与核输出带核定位带核定位信号的信号的蛋白质蛋白质核输入受体核输入受体核输出受体核输出受体带核输出带核输出信号的信号的蛋白质蛋白质进出细胞核的蛋白质分别含有进出细胞核的蛋白质分别含有核定位信号核定位信号和和核输出信号，核输出信号，可为信号肽，也可为信号斑；不被切除，可反复使用。可为信号肽，也可为信号斑；不被切除，可反复使用。核输入受体识别核定位信号，核输出受体识别核输出信号。核输入受体识别核定位信号，核输出受体识别核输出信号。 第三节第三节 细胞内蛋白质的穿膜运输细胞内蛋白质的穿膜运输一、蛋白质从细胞质基质到线粒体的运输（略）一、蛋白质从细胞质基质到
10、线粒体的运输（略）二、蛋白质从细胞质基质到过氧化物酶体的运输（略）二、蛋白质从细胞质基质到过氧化物酶体的运输（略）三、蛋白质从细胞质基质到内质网的运输三、蛋白质从细胞质基质到内质网的运输蛋白质穿过细胞器的膜从细胞质基质进入细胞器内蛋白质穿过细胞器的膜从细胞质基质进入细胞器内的运输方式称为的运输方式称为穿膜运输穿膜运输(transport travers la (transport travers la membrane )membrane )，靶细胞器膜上存在蛋白质转运子，识别靶细胞器膜上存在蛋白质转运子，识别分选信号。分选信号。一、蛋白从细胞质基质到线粒体的运输一、蛋白从细胞质基质到线粒体的
11、运输分选信号和识别分选信号和识别翻译后转运（翻译后转运（成熟构型成熟构型）二、蛋白从细胞质基质到过氧化物酶体的运输二、蛋白从细胞质基质到过氧化物酶体的运输转运途径：基质腔、膜间腔和内膜转运途径：基质腔、膜间腔和内膜翻译后转运（翻译后转运（线性线性）分选信号和识别分选信号和识别能量（能量（ATP水解水解）转运子转运子转运子转运子能量（能量（ATP水解，水解， H+跨膜电化学梯度跨膜电化学梯度）在糙面内质网上合成的蛋白质有两种形式，在糙面内质网上合成的蛋白质有两种形式，1.膜蛋白膜蛋白2.可溶性蛋白可溶性蛋白细胞器细胞器驻留驻留蛋白蛋白分泌分泌蛋白蛋白胞外胞外胞内胞内细胞膜细胞膜高尔基体高尔基体内
12、质网内质网三、蛋白质从细胞质基质到内质网的运输三、蛋白质从细胞质基质到内质网的运输蛋白质进行的是一种蛋白质进行的是一种穿膜运输穿膜运输，转运在蛋白质合成的，转运在蛋白质合成的过程中进行，即过程中进行，即共翻译转运，共翻译转运，此运输过程不需要直接能量。此运输过程不需要直接能量。转运子的中央孔与核糖体大亚基的中央通道对齐，转运子的中央孔与核糖体大亚基的中央通道对齐，供多肽链穿入。供多肽链穿入。信号肽引导多肽链通过内质网膜上蛋白质信号肽引导多肽链通过内质网膜上蛋白质转运子转运子进入内质网进入内质网蛋白质转运子蛋白质转运子内质网与蛋白合成信号肽、信号识别颗粒、信号识别颗粒信号肽、信号识别颗粒、信号识
13、别颗粒受体等的相互作用使核糖体附着。受体等的相互作用使核糖体附着。信号识别颗粒（信号识别颗粒（SRP）：）：细胞质基质中的核蛋白复合体，细胞质基质中的核蛋白复合体，识别信号肽、核糖体。识别信号肽、核糖体。SRPSRP受体受体信号肽信号肽转运子转运子信号肽酶信号肽酶内质网与蛋白合成跨膜蛋白有多种插入内质网膜的方式，决定了转移到跨膜蛋白有多种插入内质网膜的方式，决定了转移到细胞器膜上以及质膜上后膜蛋白分布的不对称性。细胞器膜上以及质膜上后膜蛋白分布的不对称性。SRP受体受体信号肽信号肽SRP跨膜蛋白跨膜蛋白蛋白质在蛋白质在游离游离核糖体核糖体上合成上合成还是在还是在附着附着核糖体核糖体上合成上合成
14、？看它们看它们的的分选分选信号信号而定而定 ！为什么为什么只有内质网只有内质网上才有上才有核糖体核糖体附着附着？经过经过内质网内质网的蛋白质的蛋白质都是共翻译都是共翻译转运方式！转运方式！第四节第四节 细胞内蛋白质的小泡运输细胞内蛋白质的小泡运输 细胞器之间通过运输小泡进行的蛋白质运输称为细胞器之间通过运输小泡进行的蛋白质运输称为小泡运输小泡运输(transport vsiculaire)(transport vsiculaire)，该过程需要消耗能量。该过程需要消耗能量。伴随膜的运动伴随膜的运动 耗能耗能 能运输膜蛋白、能运输膜蛋白、膜脂、可溶性蛋白膜脂、可溶性蛋白要运输的蛋白质要运输的蛋白
15、质衣被蛋白衣被蛋白一、运输小泡的形成一、运输小泡的形成三种类型的有被小泡介导不同的运输途径三种类型的有被小泡介导不同的运输途径网格蛋白有被小泡：质膜网格蛋白有被小泡：质膜- -溶酶体，高尔基体溶酶体，高尔基体- -晚期内体晚期内体 COPICOPI有被小泡：高尔基体膜囊间，高尔基体有被小泡：高尔基体膜囊间，高尔基体- -内质网内质网COPIICOPII有被小泡：内质网有被小泡：内质网- -高尔基体高尔基体大多数运输小泡为大多数运输小泡为有被小泡（有被小泡（vesicles recouverts ），已知的已知的有被小泡有被小泡根据衣被蛋白不同分三种类型。根据衣被蛋白不同分三种类型。运输小泡从供
16、膜出芽形成，按其特殊的运输小泡从供膜出芽形成，按其特殊的表面标志表面标志定定向运输至靶膜表面，被膜上向运输至靶膜表面，被膜上受体受体识别，小泡膜与靶识别，小泡膜与靶膜融合，释放所膜融合，释放所携带的蛋白质携带的蛋白质。跨膜蛋白跨膜蛋白snaresnare帮助运输小泡与帮助运输小泡与靶膜识别并融合靶膜识别并融合神经细胞神经细胞肌肉细胞肌肉细胞乙酰胆碱乙酰胆碱乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体神经细胞中含神经递质的运输小泡由神经细胞中含神经递质的运输小泡由snare介导与神经介导与神经末梢细胞膜融合，从而释放出神经递质，传导神经冲动。末梢细胞膜融合，从而释放出神经递质，传导神经冲动。从细胞表面到细胞内从细胞
17、表面到细胞内的蛋白质分选和运输的蛋白质分选和运输（phagocytose）（pinocytose）（receptor-mediatedendocytosis）吞吞噬噬作作用用吞吞饮饮作作用用二、胞吞途径二、胞吞途径 （voiesdendocytose）细胞摄入胆固醇的方法细胞摄入胆固醇的方法（LDLLDL颗粒）颗粒）- -受体介导的胞吞受体介导的胞吞有被小泡有被小泡遗传性高胆固醇血症原因之一遗传性高胆固醇血症原因之一受体缺陷：不能形成有被小泡受体缺陷：不能形成有被小泡溶酶体的形成与胞吞密切相关溶酶体的形成与胞吞密切相关早期内体早期内体晚期内体晚期内体溶酶体溶酶体高尔基体高尔基体三、生物合成三、
18、生物合成-分泌途径分泌途径从细胞内到细胞表面的蛋白质分选和运输从细胞内到细胞表面的蛋白质分选和运输 前向小泡运输、逆向小泡运输前向小泡运输、逆向小泡运输 固有分泌途径、受调分泌途径固有分泌途径、受调分泌途径内质网与高尔基体之间的小泡运输内质网与高尔基体之间的小泡运输COPI有被小泡逆向运输有被小泡逆向运输COPII有被小泡前向运输有被小泡前向运输高尔基体通过受体识别内质网驻留蛋白高尔基体通过受体识别内质网驻留蛋白的信号序列，用的信号序列，用COPI运输小泡收集这运输小泡收集这些蛋白并回输到内质网。些蛋白并回输到内质网。高尔基体到细胞表面的蛋白质分选运输高尔基体到细胞表面的蛋白质分选运输受调分泌
19、途径：受调分泌途径：激素、消化酶、激素、消化酶、神经递质神经递质固有分泌途径：固有分泌途径：膜蛋白、膜脂、膜蛋白、膜脂、细胞外基质细胞外基质蛋白质的小泡运输途径蛋白质的小泡运输途径生物合成分泌途径生物合成分泌途径 回输途径回输途径胞吞途径胞吞途径膜蛋白的形成和运输膜蛋白的形成和运输膜结构的流动性膜结构的流动性本章小结细胞根据蛋白是否携有分选信号，及分选信号的性质，选择性细胞根据蛋白是否携有分选信号，及分选信号的性质，选择性地将其送到细胞不同的部位，称为胞内蛋白的地将其送到细胞不同的部位，称为胞内蛋白的分选分选和和靶向运输靶向运输。分选信号分选信号多为特定的氨基酸序列，形成多为特定的氨基酸序列，
20、形成信号肽或信号斑信号肽或信号斑。如核。如核输入输出信号、内质网的定位和驻留信号、线粒体、过氧化物输入输出信号、内质网的定位和驻留信号、线粒体、过氧化物酶体的定位信号等。同时，分选信号也可以经加工修饰而成，如酶体的定位信号等。同时，分选信号也可以经加工修饰而成，如溶酶体酶携带的溶酶体酶携带的M-6-P分选信号。分选信号。细胞内蛋白质有多种细胞内蛋白质有多种运输途径运输途径，如到核、线粒体、过氧化物酶，如到核、线粒体、过氧化物酶体的运输在翻译后进行体的运输在翻译后进行，称称翻译后转运翻译后转运途径；到内质网的运输途径；到内质网的运输是在翻译的过程中进行，称是在翻译的过程中进行，称共翻译转运共翻译
21、转运途径，此途径还包括蛋白途径，此途径还包括蛋白从内质网经高尔基体到细胞外（生物合成分泌途径）和溶酶体从内质网经高尔基体到细胞外（生物合成分泌途径）和溶酶体的运输；细胞对胞外蛋白的摄取则是通过胞吞作用完成，称的运输；细胞对胞外蛋白的摄取则是通过胞吞作用完成，称胞吞胞吞途径。途径。细胞不同部位的蛋白质存在不同的细胞不同部位的蛋白质存在不同的运输方式运输方式，如通过核孔复，如通过核孔复合体进出核的运输为合体进出核的运输为门控运输门控运输；到内质网、线粒体、过氧化物酶；到内质网、线粒体、过氧化物酶体的运输为体的运输为穿膜运输穿膜运输；而从内质网到高尔基体，高尔基体的各个；而从内质网到高尔基体，高尔基
22、体的各个区室之间，以及由高尔基体到溶酶体、细胞膜或重新运回内质网区室之间，以及由高尔基体到溶酶体、细胞膜或重新运回内质网的运输是由的运输是由运输小泡运输小泡介导的。介导的。门控运输门控运输为通过核孔复合体进出核的运输，是一个为通过核孔复合体进出核的运输，是一个信号识别信号识别（核输入、输出受体分别识别核输入、输出信号）和（核输入、输出受体分别识别核输入、输出信号）和载体介导载体介导的的主动运输主动运输过程。具有过程。具有选择性、双向性、耗能选择性、双向性、耗能的特点。蛋白在的特点。蛋白在核质间的转运受严格的控制。核质间的转运受严格的控制。线粒体、内质网、过氧化物酶体三种细胞器的蛋白质输入皆线粒
23、体、内质网、过氧化物酶体三种细胞器的蛋白质输入皆为为穿膜运输穿膜运输。需要定位信号、信号识别的受体、蛋白质转运子。需要定位信号、信号识别的受体、蛋白质转运子等多种结构的协同完成。等多种结构的协同完成。胞吞途径和生物合成分泌途径是通过小泡运输完成的。已知胞吞途径和生物合成分泌途径是通过小泡运输完成的。已知运输小泡的类型运输小泡的类型有三类：网格蛋白有被小泡；有三类：网格蛋白有被小泡；COPI有被小泡；有被小泡；COPII有被小泡。分别介导不同部位的小泡运输。有被小泡。分别介导不同部位的小泡运输。小胞运输的基本过程小胞运输的基本过程包括包括1.供膜上的小泡芽生；供膜上的小泡芽生；2.运输成分运输成
24、分（膜和可溶性蛋白）的装入（膜和可溶性蛋白）的装入;3.小泡的运输和靶位的识别小泡的运输和靶位的识别(SNARE分子的作用分子的作用)；4.小泡的停靠和膜融合小泡的停靠和膜融合,完成运输。完成运输。胞吞途径胞吞途径是指细胞通过胞吞作用（吞噬、吞饮、受体介导的是指细胞通过胞吞作用（吞噬、吞饮、受体介导的胞吞）将胞外大分子装入胞吞小泡，经内体到达溶酶体，并在胞吞）将胞外大分子装入胞吞小泡，经内体到达溶酶体，并在那里被消化降解。那里被消化降解。生物合成分泌途径生物合成分泌途径是指从内质网到高尔基体，高尔基体各区是指从内质网到高尔基体，高尔基体各区室间，以及从高尔基体到细胞表面或溶酶体的蛋白运输过程。
25、室间，以及从高尔基体到细胞表面或溶酶体的蛋白运输过程。其中既包括前向小泡运输，也有逆向小泡运输。其中既包括前向小泡运输，也有逆向小泡运输。思考题思考题一、解释名词一、解释名词门控运输门控运输穿膜运输穿膜运输小泡运输小泡运输翻译后转运翻译后转运共翻译转运共翻译转运信号肽（斑）信号肽（斑）靶向运输靶向运输生物合成分泌途径生物合成分泌途径胞吞途径胞吞途径受调分泌受调分泌固有分泌固有分泌吞噬作用吞噬作用受体介导的内吞受体介导的内吞三、同样是穿膜运输，试比较线粒体、内质网、过三、同样是穿膜运输，试比较线粒体、内质网、过氧化物酶体三种细胞器的蛋白质输入有何异同点。氧化物酶体三种细胞器的蛋白质输入有何异同点。二、请描绘出细胞运输蛋白质的二、请描绘出细胞运输蛋白质的路线图路线图，并结合，并结合路线图说明运输所采用的方式。路线图说明运输所采用的方式。四、小泡运输如何完成分选和定向运输的？四、小泡运输如何完成分选和定向运输的？五、请说明细胞是如何通过小泡运输，来保证各五、请说明细胞是如何通过小泡运输，来保证各种膜结构成分的稳定分布的？种膜结构成分的稳定分布的？
