細(xì)胞生物學(xué)第七章細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)

1、細(xì)胞生物學(xué)第七章細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（cytomatrix）（一）概念1、經(jīng)典細(xì)胞學(xué):電鏡下，除去可見的細(xì)胞器及其亞微結(jié)構(gòu)以外的細(xì)胞質(zhì)部分稱為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì).2、細(xì)胞生物學(xué):分級(jí)離心后，除去所有細(xì)胞器和顆粒剩下的清液部分稱為胞質(zhì)溶膠（cytosol）. 學(xué)術(shù)爭(zhēng)議:有人認(rèn)為細(xì)胞骨架不屬于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的范疇，是細(xì)胞器，也有人認(rèn)為細(xì)胞骨架是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)體系，是其他成分錨定的骨架，同時(shí)它們經(jīng)常處于裝配和解聚的動(dòng)態(tài)平衡中，其解聚的亞單位仍保持在液相中.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是一個(gè)高度有序的統(tǒng)一整體。（二）化學(xué)組成 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是細(xì)胞質(zhì)中均質(zhì)而半透明的膠體部分，充填于其它有形結(jié)構(gòu)之

2、間。成分復(fù)雜，不易分析，所以，只是反映了大部分細(xì)胞生化成分，即是許多細(xì)胞器生化反應(yīng)的底物和產(chǎn)物的運(yùn)輸通道，本身又涉及了多種細(xì)胞代謝途徑。離心分離中，易發(fā)生混雜和丟失，破碎的細(xì)胞器及液泡內(nèi)含物可能混入可溶相，而另外一些本屬基質(zhì)的物質(zhì)，如可溶性酶又可依附在細(xì)胞器碎片上被分離掉。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的大致成分：小分子：包括水、無機(jī)離子等中等分子：脂類、糖類、氨基酸、核苷酸及其衍生物等 大分子：包括多糖、蛋白質(zhì)、脂蛋白和RNA等 生物結(jié)構(gòu)：復(fù)合物顆粒、細(xì)胞骨架等。（三）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)功能 1、具有較大的緩沖容量，為細(xì)胞內(nèi)各類生化反應(yīng)的正常進(jìn)行提供了相對(duì)穩(wěn)定的離子環(huán)境。 2、是進(jìn)行某些細(xì)胞生化活動(dòng)的場(chǎng)所，如蛋白質(zhì)的合

3、成、核酸的合成、脂肪酸合成、糖酵解、磷酸戊糖途徑、糖原代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。 3、供給細(xì)胞器行使其功能所需要的一切底物。4、細(xì)胞骨架參與維持細(xì)胞形態(tài)，做為細(xì)胞器和酶的附著點(diǎn)，并與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)運(yùn)輸和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。 5、參與合成蛋白質(zhì)的加工、運(yùn)輸、選擇性降解： 磷酸化與去磷酸化，糖基化，甲基化，酰基化。 依賴泛素標(biāo)記的蛋白酶體中的蛋白質(zhì)降解途徑。 熱休克蛋白HSP幫助變性或畸形蛋白質(zhì)重新折疊。6、物質(zhì)貯存和運(yùn)輸，如:膜系統(tǒng)和細(xì)胞骨架系統(tǒng)解聚后的物質(zhì)均貯存于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，被稱為“分子庫”，當(dāng)需重新組裝時(shí)由此提供元件。 泛素依賴的蛋白酶體熱休克蛋白二內(nèi)膜系統(tǒng)與膜運(yùn)輸真核細(xì)胞的膜系統(tǒng)：細(xì)胞核、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基

4、體、溶酶體、內(nèi)體和分泌泡等。以上細(xì)胞器通過蛋白質(zhì)分選(protein sorting)和膜泡運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)膜結(jié)構(gòu)和成分的相互轉(zhuǎn)換。圖9-1 內(nèi)膜系統(tǒng)和膜運(yùn)輸 內(nèi)膜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性質(zhì)內(nèi)膜系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性質(zhì)(圖)。內(nèi)膜系統(tǒng)將細(xì)胞中的生化合成、分泌和內(nèi)吞作用連接成動(dòng)態(tài)的、相互作用的網(wǎng)絡(luò)。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白和脂通過分泌活動(dòng)進(jìn)入分泌小泡運(yùn)送到工作部位(包括細(xì)胞外);細(xì)胞通過內(nèi)吞途徑將細(xì)胞外的物質(zhì)送到溶酶體降解。圖 真核細(xì)胞中生化合成、分泌和內(nèi)吞作用的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò) 內(nèi)膜系統(tǒng)的進(jìn)化 膜結(jié)合細(xì)胞器的進(jìn)化有兩種途徑，一種是內(nèi)共生途徑（如mt和chl），另一種則是通過細(xì)胞質(zhì)膜的內(nèi)陷分化途徑形成的。 內(nèi)膜系統(tǒng)形成的意義內(nèi)膜

5、系統(tǒng)的形成, 使得真核細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜化了, 正是這種復(fù)雜化, 保證了細(xì)胞生命活動(dòng)的順利進(jìn)行。圖 核膜和ER膜進(jìn)化的可能途徑 2.2 內(nèi)膜系統(tǒng)與蛋白質(zhì)分選(protein sorting)蛋白質(zhì)是由核糖體合成的，合成之后必須準(zhǔn)確無誤地運(yùn)送到細(xì)胞的各個(gè)部位。細(xì)胞中蛋白質(zhì)的運(yùn)輸有兩種方式:共翻譯運(yùn)輸和翻譯后運(yùn)輸,內(nèi)膜系統(tǒng)參與共翻譯運(yùn)輸,是分泌蛋白質(zhì)分選的主要系統(tǒng)。蛋白質(zhì)分選定位的時(shí)空概念 從時(shí)間上考慮,蛋白質(zhì)的合成分選有兩種情況:先合成,再分選；邊合成邊分選。 從蛋白質(zhì)定位的空間看,包括了細(xì)胞內(nèi)各個(gè)部分,即使是具有蛋白質(zhì)合成機(jī)器的線粒體和葉綠體也需要從細(xì)胞質(zhì)中獲取所需蛋白質(zhì)。圖 細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)合成

6、和空間定位路線 蛋白質(zhì)分選定位的空間障礙及運(yùn)輸方式從蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過程的三種類型:沒有膜障礙的,如胞質(zhì)溶膠；有完全封閉的膜障礙,如mt等；有膜障礙,但膜上有孔,如核?？扇N不同方式進(jìn)行運(yùn)輸定位。 核孔運(yùn)輸： 被運(yùn)輸?shù)牡鞍仔枰泻硕ㄎ恍盘?hào)。 跨膜運(yùn)輸：被運(yùn)輸?shù)牡鞍滓行盘?hào)肽或?qū)щ摹?小泡運(yùn)輸：蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基、溶酶體、分泌泡、細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞外之間的轉(zhuǎn)運(yùn)則是由一種被稱為運(yùn)輸小泡介導(dǎo)的。圖 膜結(jié)合細(xì)胞器的三種運(yùn)輸機(jī)制 信號(hào)序列指導(dǎo)蛋白質(zhì)的正確運(yùn)輸 信號(hào)序列的作用圖 信號(hào)序列在蛋白質(zhì)分選中的作用(a)具有ER定位信號(hào)序列的蛋白質(zhì)被運(yùn)輸?shù)紼R中,而沒有引導(dǎo)序列的蛋白質(zhì)存在于胞質(zhì)溶膠中。(b)通過重組D

7、NA技術(shù)將引導(dǎo)序列與胞質(zhì)溶膠的蛋白基因重組,表達(dá)的胞質(zhì)溶膠蛋白被定位到ER, 相反,被剝奪了ER定位信號(hào)的蛋白質(zhì)則只能存在于胞質(zhì)溶膠中。該實(shí)驗(yàn)說明引導(dǎo)序列對(duì)所引導(dǎo)的蛋白質(zhì)沒有特異性。 信號(hào)序列特性通常為15-60個(gè)氨基酸長(zhǎng)度，一般位于新生肽的N端，不同的膜結(jié)合細(xì)胞器具有不同的蛋白質(zhì)定位的信號(hào)序列(表)。 信號(hào)序列的類型入核信號(hào): 入核信號(hào)指導(dǎo)核蛋白的運(yùn)輸引導(dǎo)肽: 引導(dǎo)肽指導(dǎo)線粒體、葉綠體和過氧化物酶體蛋白的運(yùn)輸信號(hào)肽: 指導(dǎo)內(nèi)膜系統(tǒng)的蛋白質(zhì)運(yùn)輸。3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum, ER)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由K.R.Porter和A.D.Claude等在1945年發(fā)現(xiàn)的。（1）形態(tài)結(jié)

8、構(gòu)和化學(xué)組成形態(tài)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由一層單位膜所形成的扁平囊狀、泡狀和管狀結(jié)構(gòu)，并形成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)膜系統(tǒng)。由于它靠近細(xì)胞質(zhì)的內(nèi)側(cè)，故稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。分類:粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。結(jié)構(gòu)：由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是一種封閉的囊狀、泡狀和管狀結(jié)構(gòu)，它就有兩個(gè)面，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的外表面稱為胞質(zhì)溶膠面, 內(nèi)表面稱為潴泡面。圖 細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞核、高爾基體的立體結(jié)構(gòu) 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rough endoplasmic reticulum, RER) 多呈大的扁平膜囊狀, 在電鏡下觀察排列極為整齊。它是核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)共同構(gòu)成的復(fù)合機(jī)能結(jié)構(gòu), 普遍存在于分泌蛋白質(zhì)的細(xì)胞中, 其主要功能是合成分泌性的蛋白質(zhì)、多種膜蛋白和酶蛋白。 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(sm

9、ooth endoplasmic reticulum, SER) 無核糖體附著的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)稱為光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng), 通常為小的膜管和小的膜囊狀, 而非扁平膜囊狀,廣泛存在于各種類型的細(xì)胞中，包括合成膽固醇的內(nèi)分泌腺細(xì)胞、肌細(xì)胞、腎細(xì)胞等。 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是脂類合成的重要場(chǎng)所,它往往作為出芽的位點(diǎn), 將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)或脂類轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體。ERRERSER 微粒體(microsome) ：在細(xì)胞勻漿和差速離心過程中獲得的由破碎的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自我融合形成的近似球形的膜囊泡狀結(jié)構(gòu),在體外實(shí)驗(yàn)中,具有蛋白質(zhì)合成、蛋白質(zhì)糖基化和脂類合成等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的基本功能。 肌質(zhì)網(wǎng)(sarcoplasmic reticulum) （課本1

10、81頁）心肌和骨骼肌細(xì)胞中的一種特殊的內(nèi)質(zhì)網(wǎng),其功能是參與肌肉收縮活動(dòng)。（2） 、光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 糖原分解釋放游離的葡萄糖肝細(xì)胞的一個(gè)重要功能是維持血液中葡萄糖水平的恒定, 這一功能與葡萄糖-6-磷酸酶的作用密切相關(guān)。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的葡萄糖-6-磷酸酶將葡萄糖-6-磷酸水解生成葡萄糖和無機(jī)磷，釋放游離的葡萄糖進(jìn)入血液(圖)，供細(xì)胞之用。圖 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在糖原裂解中的作用在肝細(xì)胞中,糖原裂解釋放葡萄糖-1-磷酸,然后再轉(zhuǎn)變成葡萄糖-6-磷酸,由于磷酸化的葡萄糖不能通過細(xì)胞質(zhì)膜,光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的葡萄糖-6-磷酸酶將葡萄糖-6-磷酸水解為葡萄糖和磷酸后,葡萄糖就可穿過細(xì)胞質(zhì)膜進(jìn)入血液。 類固醇激素的合成

11、分泌類固醇激素的細(xì)胞如腎上腺細(xì)胞、睪丸間質(zhì)細(xì)胞和黃體細(xì)胞都有豐富的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，并在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上含有合成膽固醇和將膽固醇轉(zhuǎn)化為激素的全套酶系；所以光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)能夠合成膽固醇，然后將膽固醇氧化、還原、水解進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成各種類固醇激素。類固醇激素的合成涉及多個(gè)途徑中的酶，包括存在于胞質(zhì)溶膠和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的酶類。但是合成的起始物質(zhì)是膽固醇前體物質(zhì)甲羥戊酸(mevalonate),它的合成是由光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的HMG-CoA還原酶催化的。 脂的合成與轉(zhuǎn)運(yùn)（P179）細(xì)胞膜的磷脂是在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的：圖 在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中合成磷脂酰膽堿首先，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中脂肪酸與胞質(zhì)溶膠中的磷酸甘油結(jié)合,然后脫磷,并在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中膽堿

12、磷脂轉(zhuǎn)移酶的作用下,將胞質(zhì)溶膠中的CDP-膽堿與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中的甘油脂肪酸結(jié)合形成磷脂酰膽堿。新合成的磷脂酰膽堿朝向胞質(zhì)溶膠一側(cè),但可在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中磷脂轉(zhuǎn)位酶的作用下翻轉(zhuǎn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的腔面。 磷脂轉(zhuǎn)位蛋白與翻轉(zhuǎn)酶(flippase)磷脂的合成都是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的胞質(zhì)溶膠面，但在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的磷脂幾分鐘之后就由胞質(zhì)溶膠面轉(zhuǎn)向膜的另一面，即內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面, 磷脂的轉(zhuǎn)位是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中磷脂轉(zhuǎn)位蛋白(phospholipid translocator)或稱翻轉(zhuǎn)酶幫助的。翻轉(zhuǎn)酶催化的磷脂移動(dòng)也是有選擇性的,如能夠翻轉(zhuǎn)磷脂酰膽堿的翻轉(zhuǎn)酶則不能催化其他的磷脂翻轉(zhuǎn), 這樣保證了膜中磷脂分布的不對(duì)稱。 磷脂交換蛋白(phosphol

13、ipid exchang proteins, PEP)與磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)有兩種方式。一種是憑借磷脂交換蛋白的作用; 另一種是以出芽的方式轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體、溶酶體和細(xì)胞質(zhì)膜上。圖9-14 膜磷脂轉(zhuǎn)移的兩種方式(a)通過小泡運(yùn)輸將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的脂轉(zhuǎn)運(yùn)到靶膜上包括細(xì)胞核膜;(b)通過磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的脂轉(zhuǎn)運(yùn)到mt、chl和過氧化物酶體等的膜中。 解毒作用(detoxification) 肝細(xì)胞解毒光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)能夠?qū)ν鈦淼挠卸疚镔|(zhì),如農(nóng)藥、毒素和污染物進(jìn)行解毒。多數(shù)解毒反應(yīng)與氧化作用有關(guān),有些也涉及還原和水解,或者三者結(jié)合,使有毒物質(zhì)由脂溶性轉(zhuǎn)變成水溶性而被排出體外,此過程稱為肝細(xì)胞的解毒作用,

14、 主要在肝細(xì)胞的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行。 細(xì)胞色素P-450 (cytochrome P-450)的羥基化作用圖 混合功能氧化酶將底物羥基化的機(jī)制(1)被羥基化的底物與細(xì)胞色素P-450結(jié)合;(2)細(xì)胞色素P-450中的鐵原子被NADPH所還原; (3)氧與細(xì)胞色素P-450結(jié)合;(4)底物被一個(gè)氧原子所氧化,另一個(gè)氧用于形成水。Ca2+離子的調(diào)節(jié)作用肌質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)特化的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng), 是貯存Ca2+的細(xì)胞器。肌質(zhì)網(wǎng)膜上重要的膜蛋白是Ca2+-ATP酶, 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可構(gòu)成心肌和骨胳肌肌原纖維周圍的肌質(zhì)網(wǎng)。當(dāng)肌細(xì)胞膜的興奮信號(hào)傳遞到肌質(zhì)網(wǎng)時(shí)則引起肌質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+, 從而導(dǎo)致肌細(xì)胞的收縮活動(dòng)。當(dāng)肌肉松弛

15、時(shí), 鈣離子又重新泵回肌質(zhì)網(wǎng)。肌質(zhì)網(wǎng)實(shí)際上是鈣庫, 其內(nèi)有鈣結(jié)合蛋白, 每個(gè)鈣結(jié)合蛋白可以結(jié)合約30個(gè)的Ca2+。（3） 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)（信號(hào)肽假說）蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的過程：信號(hào)肽與SRP結(jié)合肽鏈延伸終止SRP與受體結(jié)合SRP脫離信號(hào)肽肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成，同時(shí)信號(hào)肽引導(dǎo)新生肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔信號(hào)肽切除肽鏈延伸至終止。這種肽鏈邊合成邊向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)移的方式，稱為co-translation，即共轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)輸。 信號(hào)序列的一般特征長(zhǎng)度一般為1535個(gè)氨基酸殘基, N-末端含有1個(gè)或多個(gè)帶正電荷的氨基酸,其后是612個(gè)連續(xù)的疏水殘基;在蛋白質(zhì)合成中將核糖體引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng),進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)后通常被

16、切除。圖 ER跨膜可切除信號(hào)的一般結(jié)構(gòu) 信號(hào)序列的發(fā)現(xiàn)與作用：(a) 在不含RER小泡的無細(xì)胞體系中翻譯分泌蛋白,其N-端有信號(hào)序列,故比從細(xì)胞中分泌出來的相同蛋白質(zhì)肽鏈長(zhǎng);(b)在加有RER小泡的無細(xì)胞體系中翻譯分泌蛋白,信號(hào)序列在RER小泡中被切除,得到的產(chǎn)物與從細(xì)胞中合成分泌的相同。 信號(hào)識(shí)別顆粒(SRP)沉降系數(shù)為11S，含有分子量為72kd、68kDa、54kDa、19kDa、14kDa及9kDa的6條多肽和一個(gè)7S(長(zhǎng)約300個(gè)核苷酸)的scRNA(圖)。 SRP的作用是識(shí)別信號(hào)序列,并使蛋白質(zhì)合成暫時(shí)中止，并將核糖體引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。 ?？康鞍?(DP) 即SRP在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的受體

17、蛋白,它能夠與結(jié)合有信號(hào)序列的SRP牢牢地結(jié)合,使正在合成蛋白質(zhì)的核糖體?？康絻?nèi)質(zhì)網(wǎng)上來。 圖 信號(hào)識(shí)別顆粒(SRP)的組成 蛋白質(zhì)共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)理:信號(hào)假說如果合成的是分泌的蛋白,除了信號(hào)序列被信號(hào)肽酶切除外,全部進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。若是膜蛋白,則由一個(gè)或多個(gè)停止轉(zhuǎn)移信號(hào)將蛋白質(zhì)錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。膜結(jié)合核糖體體的蛋白質(zhì)合成與轉(zhuǎn)運(yùn) 信號(hào)肽跨膜的能量來源研究證明SRP受體和SRP都是G蛋白,它們不僅將合成蛋白質(zhì)的核糖體引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng), 而且通過GTP-GDP的交換, 將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中的易位子通道打開, 讓信號(hào)序列與之結(jié)合。圖 GTP在蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)中的作用 膜蛋白的共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理 起始轉(zhuǎn)移信號(hào)(start-tr

18、ansfer signal)蛋白質(zhì)氨基末端的信號(hào)序列除了作為信號(hào)被SRP識(shí)別外, 還具有起始穿膜轉(zhuǎn)移的作用。在蛋白質(zhì)共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)過程中,信號(hào)序列的N-端始終朝向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的外側(cè),插入蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)通道后與通道內(nèi)的信號(hào)序列結(jié)合位點(diǎn)(受體)結(jié)合,其后的肽序列是以袢環(huán)的形式通過運(yùn)輸通道。 內(nèi)含信號(hào)序列與單次跨膜蛋白內(nèi)含信號(hào)序列又稱內(nèi)含信號(hào)肽,它不位于N-末端,但具信號(hào)序列的作用,故稱為內(nèi)含信號(hào)序列。它可作為蛋白質(zhì)共翻譯轉(zhuǎn)移的信號(hào)被SRP識(shí)別,同時(shí)它也是起始轉(zhuǎn)移信號(hào)。由于內(nèi)含信號(hào)序列是不可切除的,又是疏水性,所以成為膜蛋白的一部分。在與轉(zhuǎn)運(yùn)通道結(jié)合過程中,始終保持具有較多正電荷氨基酸的一端朝向胞質(zhì)溶膠一側(cè)。內(nèi)含

19、信號(hào)序列與單次跨膜蛋白的整合 停止轉(zhuǎn)移肽與單次跨膜蛋白單次跨膜蛋白的形成除了與含有內(nèi)含信號(hào)序列有關(guān)外,終止轉(zhuǎn)移肽也與單次跨膜蛋白的形成相關(guān)。 圖 終止轉(zhuǎn)移信號(hào)與單次跨膜蛋白的形成 二次跨膜蛋白與多次跨膜蛋白二次跨膜的形成與內(nèi)含信號(hào)序列和終止轉(zhuǎn)移信號(hào)相關(guān)。如果是二次跨膜,則含有一個(gè)內(nèi)含信號(hào)序列和一個(gè)停止轉(zhuǎn)移信號(hào)(圖)。多次跨膜蛋白的形成一定含有多個(gè)內(nèi)含信號(hào)序列和多個(gè)停止轉(zhuǎn)移信號(hào)。圖 二次跨膜蛋白的形成 Bip在ER蛋白的轉(zhuǎn)移和裝配中的作用（P181）研究發(fā)現(xiàn)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的蛋白質(zhì)片段很快被一些稱為Bip的蛋白結(jié)合。Bip蛋白：重鏈結(jié)合蛋白 (heavy-chain binding protein

20、) 的簡(jiǎn)稱。Bip是一類分子伴侶,屬于Hsp70家族,在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中有兩個(gè)作用。Bip同進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的未折疊蛋白質(zhì)的疏水氨基酸結(jié)合，防止多肽鏈不正確地折疊和聚合(圖)。 Bip的第二個(gè)作用是防止新合成的蛋白質(zhì)在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中變性或斷裂。圖 Bip在ER腔中的作用（二）、蛋白質(zhì)的修飾與加工包括糖基化、羥基化、酰基化、二硫鍵形成等，其中最主要的是糖基化，幾乎所有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)最終被糖基化。糖基化的作用：使蛋白質(zhì)能夠抵抗消化酶的作用；賦予蛋白質(zhì)傳導(dǎo)信號(hào)的功能；某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊。糖基一般連接在4種氨基酸上，分為2種：O-連接的糖基化（O-linked glycosylation）：與S

21、er、Thr和Hyp的OH連接，連接的糖為半乳糖或N-乙酰半乳糖胺，在高爾基體上進(jìn)行。N-連接的糖基化（N-linked glycosylation）：與天冬酰胺殘基的NH2連接，糖為N-乙酰葡糖胺。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的N-連接的糖基化（P180）圖 正在ER中合成蛋白質(zhì)的N-連接糖基化 （三）、新生肽鏈的折疊、組裝和運(yùn)輸COP II介導(dǎo)由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出的膜泡運(yùn)輸，這種膜泡由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的排出位點(diǎn)（exit sites）以出芽的方式排出。不同的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中停留的時(shí)間不同，這主要取決于蛋白質(zhì)完成正確折疊和組裝的時(shí)間，這一過程是在屬于hsp70家族的ATP酶的作用下完成的，需要消耗能量。有些無法完成正確折疊的蛋

22、白質(zhì)被輸出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，轉(zhuǎn)入溶酶體中降解掉，大約90%的新合成的T細(xì)胞受體亞單位和乙酰膽堿受體都被降解掉，而從未到達(dá)靶細(xì)胞膜。4.高爾基復(fù)合體(Golgi complex)由意大利科學(xué)家Camillo Golgi在1898年發(fā)現(xiàn)的。功能：與細(xì)胞的分泌功能有關(guān)；與溶酶體的形成；并參與細(xì)胞的胞飲和胞吐過程。高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和極性 形態(tài)結(jié)構(gòu)電子顯微鏡所觀察到的高爾基體最富有特征性的結(jié)構(gòu)是由一些( 通常是48個(gè)) 排列較為整齊的扁平膜囊(saccules)堆疊在一起, 構(gòu)成了高爾基體的主體結(jié)構(gòu)。圖 煙草根尖細(xì)胞高爾基體的電鏡照片 高爾基復(fù)合體由平行排列的扁平膜囊、大囊泡和小囊泡等三種膜狀結(jié)構(gòu)所組成。它有兩

23、個(gè)面:形成面和成熟面。 圖 高爾基體的膜囊結(jié)構(gòu)及其排列 扁平膜囊(saccules) 是高爾基復(fù)合體的主體部分。一般由310層扁平膜囊平行排列形成一個(gè)扁平膜囊堆，每層膜囊之間150300, 扁平囊膜厚67nm。 小泡(vesicle) 在扁平囊的周圍有許多小囊泡, 直徑400-800。這些小囊泡較多地集中在高爾基復(fù)合體的形成面。兩者的關(guān)系：一般認(rèn)為小泡是由附近的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出芽形成的運(yùn)輸泡.它們不斷地與高爾基體的扁平膜囊融合, 使扁平膜囊的膜成分不斷得到補(bǔ)充。 高爾基體的極性 結(jié)構(gòu)上的極性:靠近內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一面稱為順面(cis face), 或稱形成面(forming face)；高爾基體中間膜囊(

24、medial Golgi); 靠近細(xì)胞質(zhì)膜的一面稱為反面高爾基網(wǎng)絡(luò) (trans Golgi network，TGN)。 功能上的極性:高爾基體執(zhí)行功能時(shí)是“流水式”操作,上一道工序完成了,才能進(jìn)行下一道工序。 數(shù)量和分布數(shù)量平均為每細(xì)胞20個(gè)。在低等真核細(xì)胞中, 高爾基復(fù)合體有時(shí)只有12個(gè)，有時(shí)可達(dá)一萬多個(gè)。在分泌功能旺盛的細(xì)胞中, 高爾基復(fù)合體都很多。如胰腺外分泌細(xì)胞、唾液腺細(xì)胞和上皮細(xì)胞等。而肌細(xì)胞和淋巴細(xì)胞中高爾基復(fù)合體較少見。分布在一定類型的細(xì)胞中, 高爾基復(fù)合體的位置比較恒定,如外分泌細(xì)胞中高爾基體常位于細(xì)胞核上方，其反面朝向細(xì)胞質(zhì)膜；神經(jīng)細(xì)胞的高爾基體有很多膜囊堆分散于細(xì)胞核的周

25、圍。 高爾基體的化學(xué)組成 蛋白質(zhì)從蛋白質(zhì)含量看, 高爾基復(fù)合體高于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)膜: 質(zhì)膜蛋白質(zhì)含量為 40%, 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)含量為20%, 而高爾基體的蛋白質(zhì)含量占60%。 脂從總磷脂看, 高爾基體介于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)膜之間(表)。表 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體和質(zhì)膜的磷脂組成膜類型總磷脂 磷脂類型神經(jīng)鞘磷 脂磷脂酰膽 堿磷脂酰乙醇胺磷脂酰絲氨 酸磷脂肌醇膽固醇粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)61%3.447.836.85.60.12高爾基體45%14.231.436.54.70.47細(xì)胞質(zhì)膜40%19.232.034.44.60.51 酶類高爾基復(fù)合體的膜上含有豐富的酶類,如糖基轉(zhuǎn)移酶、磺化糖基轉(zhuǎn)移酶、氧化還原酶、磷酸酶、激

26、酶、甘露糖苷酶、磷脂酶等。但在膜上的分布并不均一。高爾基復(fù)合體的標(biāo)志酶是糖基轉(zhuǎn)移酶。高爾基體的功能 對(duì)多種蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類與轉(zhuǎn)運(yùn)。高爾基體是細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)慕煌屑~。 蛋白質(zhì)和脂的運(yùn)輸 ER與高爾基體順面間的蛋白質(zhì)運(yùn)輸主流運(yùn)輸：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出芽形成的膜泡運(yùn)輸至CGN，并融合。偶爾也有從高爾基體各個(gè)部位形成的小泡沿微管回流到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。圖 高爾基體和ER間的雙向運(yùn)輸?shù)哪Ｐ蛷腅R出芽形成的小泡到高爾基體順面稱為正向運(yùn)輸,從高爾基體形成的小泡都可獨(dú)立地通過微管運(yùn)回ER。 KDEL：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號(hào)(P185、P206)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白的羧基端有KDEL信號(hào)序列：Lys-Asp-Glu-Leu-COO

27、-。KDEL信號(hào)在高爾基復(fù)合體各個(gè)部分的膜上都有相應(yīng)的受體?？膳c逃出的ER蛋白結(jié)合,并形成小泡, 將這些ER蛋白“押送”回到ER(圖)。KDEL信號(hào)及其受體維持ER蛋白的穩(wěn)定 蛋白質(zhì)從順面高爾基網(wǎng)絡(luò)向反面高爾基網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸圖 穿梭小泡從順面高爾基體網(wǎng)絡(luò)向反面高爾基體網(wǎng)絡(luò)移動(dòng) 蛋白質(zhì)的糖基化對(duì)于進(jìn)入到高爾基體的糖蛋白來說, 形成高甘露糖基寡聚糖側(cè)鏈所需的修飾比較簡(jiǎn)單, 只要切除3 分子葡萄糖即可(右圖), 這一過程在RER中完成的。圖 高甘露糖側(cè)鏈的修飾 O-連接的糖基化(O-linked glycosylation)(P189)而形成復(fù)合寡聚糖則比較復(fù)雜, 要切除5分子甘露糖, 加上2分子N-乙酰

28、葡萄糖胺、2分子半乳糖、2分子唾液酸(右圖), 有時(shí)還要加上巖藻糖。O-連接糖基化概念：將糖鏈轉(zhuǎn)移到多肽鏈的絲氨酸、蘇氨酸或羥賴氨酸的羥基的氧原子上。哺乳動(dòng)物高爾基體中進(jìn)行的O-連接糖基化修飾過程 蛋白聚糖(proteoglycan)的合成（P190）除了蛋白質(zhì)的糖基化以外，高爾基體中也可以進(jìn)行多糖的合成。動(dòng)物細(xì)胞中合成的多糖主要是透明質(zhì)酸，這是一種氨基聚糖, 是細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分。植物細(xì)胞壁中的幾種多糖，包括半纖維素、果膠也是在高爾基體中合成的。 蛋白原的水解胰島素是在胰島B細(xì)胞中合成的：ER中：合成前胰島素原，經(jīng)信號(hào)肽酶切除信號(hào)肽后成為胰島素原。運(yùn)輸?shù)礁郀柣w后, 通過蛋白酶的水解作用,

29、 生成一個(gè)分子由51個(gè)氨基酸殘基組成的胰島素和一個(gè)分子C肽(圖)。圖 胰島素分子的加工成熟和運(yùn)輸 蛋白質(zhì)的分選 高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)的功能是進(jìn)行蛋白質(zhì)的分選。 分選作用主要是由信號(hào)序列和受體之間的相互作用決定的，如KDEL序列是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的滯留信號(hào)一樣，不同部位的蛋白具有不同的信號(hào)，在反面高爾基網(wǎng)絡(luò)被分選包裝到不同的小泡,沒有特別信號(hào)的則進(jìn)入非特異分泌小泡。圖 高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)的蛋白分選 5. 溶酶體(lysosome)5.1 溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu) 溶酶體的形態(tài)溶酶體是一種異質(zhì)性細(xì)胞器, 不同來源的溶酶體形態(tài)、大小, 甚至所含有酶的種類都有很大的不同。溶酶體呈小球狀, 大小變化很大，直徑一般0.250.8

30、m，最大的可超過1m,最小的直徑只有2550nm。圖 溶酶體的形態(tài)大小具吞噬作用的肝Kupper細(xì)胞中不同大小的溶酶體, 圖中示出至少10個(gè)不同大小的溶酶體。 溶酶體膜的穩(wěn)定性溶酶體的外被是一層單位膜, 內(nèi)部沒有任何特殊的結(jié)構(gòu)。溶酶體在生活細(xì)胞中必須是高度穩(wěn)定的： 溶酶體膜中有質(zhì)子運(yùn)輸泵(H+-ATPase),將H+ 泵入溶酶體內(nèi), 同時(shí), 膜上有Cl-離子通道蛋白，從而維持溶酶體內(nèi)部的酸性環(huán)境(pH4.64.8)。 溶酶體膜含有各種不同酸性的、高度糖基化膜整合蛋白, 這些膜整合蛋白的功能可能是保護(hù)溶酶體的膜免遭溶酶體內(nèi)酶的攻擊, 有利于防止自身膜蛋白的降解。 溶酶體膜含有較高的膽固醇, 促進(jìn)

31、了膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。5.2 溶酶體的發(fā)現(xiàn)與溶酶體的酶類溶酶體內(nèi)含有50多種酶類,這些酶的最適pH值是5.0, 故均為酸性水解酶(acid hydrolases)。酸性磷酸酶是溶酶體的標(biāo)志酶，正是對(duì)這種酶的細(xì)胞定位研究導(dǎo)致溶酶體的發(fā)現(xiàn)。溶酶體的形態(tài)、大小、及所含主要酶類示意圖 溶酶體的酶 溶酶體的酶都是水解酶類，在酸性條件下具有最高活性。5.3 溶酶體的類型 初級(jí)溶酶體(primary lysosome)剛從反面高爾基體形成小囊泡, 僅含有水解酶類，但無作用底物，其中的酶處于非活性狀態(tài)。 次級(jí)溶酶體(secondary lysosome)含有水解酶和相應(yīng)的底物，是一種將要或正在進(jìn)行消化作用的溶酶體。

32、分為自噬性溶酶體、異噬性溶酶體。 自噬性溶酶體(autolysosome) 異噬性溶酶體(heterolysosome)5.4 溶酶體的功能溶酶體的主要功能是消化作用(圖9-39)。自體吞噬, 吞噬的是細(xì)胞內(nèi)原有的物質(zhì); 異體吞噬A. 通過吞噬形成的吞噬體消化有害物質(zhì); B. 通過內(nèi)吞作用提供的營養(yǎng)物質(zhì)。圖9-39 溶酶體的類型及在細(xì)胞消化過程中的作用 吞噬作用(phagocytosis) 吞噬作用 吞噬細(xì)胞如巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞擔(dān)任機(jī)體中的保護(hù)防御任務(wù)。 吞噬作用也包括對(duì)衰老的、進(jìn)入編程死亡的細(xì)胞的吞噬。吞噬作用 自噬作用(autophagy) 自噬作用電鏡照片所示是衰老的線粒體和過氧化物酶

33、體被包裹在一個(gè)雙層膜結(jié)構(gòu)中,該膜來自于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。被ER膜包裹而成的自噬體將會(huì)與溶酶體融合,進(jìn)而被溶酶體酶降解。圖 自噬作用 自溶作用(autolysis)自溶作用是細(xì)胞的自我毀滅(cellular self-destruction), 即溶酶體將酶釋放出來將自身細(xì)胞降解。在正常情況下, 溶酶體的膜是十分穩(wěn)定的,不會(huì)對(duì)細(xì)胞自身造成傷害。如果細(xì)胞受到嚴(yán)重?fù)p傷, 造成溶酶體破裂, 那么細(xì)胞就會(huì)在溶酶體酶的作用下被降解, 如某些紅細(xì)胞常會(huì)有這種情況發(fā)生。在多細(xì)胞生物的發(fā)育過程中，自溶對(duì)于形態(tài)建成具有重要作用。 細(xì)胞外的消化作用(extracellular digestion)頂體(acrosome)反應(yīng)

34、圖 頂體反應(yīng)(a)海膽精子前端的頂體, 正好位于細(xì)胞核的前面; (b) 當(dāng)精子的質(zhì)膜與卵細(xì)胞周圍物質(zhì)接觸時(shí),精子釋放出頂體中溶酶體的酶,消化卵細(xì)胞外的物質(zhì),使精子得以與卵細(xì)胞接觸。5.5 溶酶體的生物發(fā)生目前比較清楚的是甘露糖-6-磷酸途徑：溶酶體的酶尋靶過程、涉及的細(xì)胞器及機(jī)理 溶酶體酶蛋白的M6P標(biāo)記研究發(fā)現(xiàn)溶酶體的酶上都有一個(gè)特殊的標(biāo)記6-磷酸甘露糖(M6P)。形成過程為： 糖基化溶酶體酶蛋白先以共轉(zhuǎn)譯運(yùn)輸?shù)姆绞皆趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)合成后，進(jìn)行N-連接糖基化, 攜9個(gè)甘露糖殘基和2個(gè)N-乙酰葡萄糖胺殘基轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體。 信號(hào)斑(signal patch)信號(hào)斑是溶酶體酶蛋白多肽形成的一種結(jié)構(gòu), 是由

35、三段信號(hào)序列構(gòu)成的, 可被磷酸轉(zhuǎn)移酶特異性識(shí)別。圖 9-45 信號(hào)斑 甘露糖磷酸化的酶（P195）一種酶是N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶，另一個(gè)酶是N-乙酰葡萄糖苷酶, 功能是釋放N-乙酰葡萄糖胺(圖)。順面高爾基體中N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶有兩個(gè)功能位點(diǎn), 識(shí)別位點(diǎn)識(shí)別信號(hào)斑并與之結(jié)合；催化位點(diǎn)與高甘露糖N-連接的寡聚糖以及UDP-GlcNAc結(jié)合。圖 溶酶體酶蛋白信號(hào)斑與磷酸化酶相互作用 磷酸化反應(yīng)反應(yīng)中磷酸基的供體是UDP N-乙酰葡萄糖胺(N-acetyglucosamine，GlcNAc), 甘露糖殘基磷酸化的位點(diǎn)是第六位碳原子(圖)。每個(gè)溶酶體酶蛋白至少有一個(gè)甘露糖殘基被磷酸化。圖

36、溶酶體酶蛋白甘露糖殘基磷酸化的生化反應(yīng) 溶酶體酶的M6P分選途徑溶酶體酶甘露糖6-磷酸分選途徑和溶酶體形成的主要過程。 M6P受體也位于細(xì)胞質(zhì)膜中, 它能夠同偶爾分泌到細(xì)胞外磷酸化的溶酶體酶結(jié)合, 并形成由網(wǎng)格蛋白包被的運(yùn)輸泡, 最后同樣被傳遞給溶酶體。M6P分選途徑的特點(diǎn):M6P作為分選信號(hào); 包埋在高爾基體中的受體能夠被網(wǎng)格蛋白包裝成分泌小泡; 出芽形成的溶酶體酶的運(yùn)輸小泡只同酸性的次級(jí)內(nèi)體融合; 通過次級(jí)內(nèi)體的分選作用使受體再循環(huán)。內(nèi)體(endosome)分為初級(jí)內(nèi)體和次級(jí)內(nèi)體。初級(jí)內(nèi)體是由于細(xì)胞的內(nèi)吞作用而形成的含有內(nèi)吞物質(zhì)的膜結(jié)合的細(xì)胞器。次級(jí)內(nèi)體中的pH呈酸性, 且具有分揀作用。內(nèi)

37、體膜上具有質(zhì)子泵，保證了內(nèi)部pH的酸性(圖)。圖9-49 溶酶體酶運(yùn)輸小泡與次級(jí)內(nèi)體的融合及次級(jí)內(nèi)體的分選作用 溶酶體與疾病已知有不少疾病與溶酶體有關(guān), 如貯積癥(storage diseases)、矽肺、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等。 矽肺病(silicosis) 型糖原貯積癥(glycogen storage disease type )五、過氧化物酶體Rhodin 1954發(fā)現(xiàn)于鼠腎小管上皮細(xì)胞。是一種具有異質(zhì)性的細(xì)胞器。直徑通常0.5um，呈圓形，橢圓形或啞呤形不等，由單層膜圍繞而成。特點(diǎn)：含過氧化氫酶（標(biāo)志酶）和一至多種依賴黃素（flavin）的氧化酶，已發(fā)現(xiàn)40多種氧化酶，各類氧化酶的共性是將

38、底物氧化后生成過氧化氫。而過氧化氫酶又利用H2O2去氧化其它底物。RH2+O2R+H2O2Peroxisome of hepatocyte在動(dòng)物中： 參與脂肪酸的-氧化； 具有解毒作用，可以將酚、甲醛、甲酸和醇等有害物質(zhì)氧化，飲入的酒精1/4是在過氧化物酶體中氧化為乙醛。在植物中：參與光呼吸，將光合作用的副產(chǎn)物乙醇酸氧化為乙醛酸和過氧化氫，在萌發(fā)的種子中，進(jìn)行脂肪的-氧化，產(chǎn)生乙酰輔酶A，經(jīng)乙醛酸循環(huán)，由異檸檬酸裂解為乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循環(huán)，因涉及乙醛酸循環(huán)，又稱乙醛酸循環(huán)體。過氧化物酶體中所有的酶都由核基因編碼，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成，在信號(hào)肽的引導(dǎo)下，進(jìn)入過氧化物酶體。引導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)入微

39、體的信號(hào)序列是-Ser-Lys-Leu-COO-。膜脂在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成后，通過磷脂轉(zhuǎn)移蛋白PTP轉(zhuǎn)移而來。已有的過氧化物酶體在細(xì)胞分裂時(shí)，以分裂方式傳給子代細(xì)胞。再進(jìn)行進(jìn)一步的裝配。 第三節(jié)、 細(xì)胞的分選與膜泡運(yùn)輸一、 細(xì)胞分泌細(xì)胞分泌活動(dòng)涉及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細(xì)胞質(zhì)膜三部分，它們相當(dāng)于三道關(guān)卡，嚴(yán)格地控制著產(chǎn)品的質(zhì)量。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相當(dāng)于生產(chǎn)基地，高爾基體相當(dāng)于產(chǎn)品的精加工和質(zhì)量檢測(cè)分配部門，而細(xì)胞質(zhì)膜相當(dāng)于海關(guān)。細(xì)胞的分泌與內(nèi)吞作用二、信號(hào)假說與蛋白質(zhì)的分選1、信號(hào)序列與蛋白質(zhì)分選途徑 信號(hào)肽：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)引導(dǎo)序列；共轉(zhuǎn)譯運(yùn)輸。導(dǎo)肽：線粒體、葉綠體、過氧化物酶體引 導(dǎo)序列；轉(zhuǎn)譯后運(yùn)輸。核定位信號(hào)：細(xì)胞核

40、引導(dǎo)序列；轉(zhuǎn)譯后運(yùn)輸 信號(hào)肽假說 2、蛋白質(zhì)分選的基本類型跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)：信號(hào)序列引導(dǎo)，分子伴侶幫助。膜泡運(yùn)輸：不同運(yùn)輸小泡特異性介導(dǎo)運(yùn)輸。選擇性門控運(yùn)輸：轉(zhuǎn)移后的核定位運(yùn)輸。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的轉(zhuǎn)運(yùn)：與細(xì)胞骨架密切相關(guān)。三、膜泡運(yùn)輸1、運(yùn)輸小泡的類型和分選信號(hào)在細(xì)胞分泌和內(nèi)吞途徑中三種類型的被膜小泡及運(yùn)輸途徑 分泌小泡的類型 披網(wǎng)格蛋白小泡(clathrin-coated vesicle)介導(dǎo)從TGN到PM、從PM到TGN的運(yùn)輸。但兩種小泡所用的銜接蛋白(adaptin)不同。 COP被膜小泡(COP coated vesicle)介導(dǎo)小泡的非選擇性運(yùn)輸, 參與從ER到CGN、從CGN到高爾基體中間膜囊

41、、從中間膜囊到TGN的運(yùn)輸。由COP亞基組裝。 COP被膜小泡(COPcoated vesicle)介導(dǎo)蛋白質(zhì)從Golgi體運(yùn)回ER,包括從TGN運(yùn)向CGN,以及將蛋白質(zhì)從TGN運(yùn)回到ER。三種不同小泡雖然有差異,但在小泡形成的方式和所需的成份基本一致(圖)。小GTP結(jié)合蛋白;外被體;銜接蛋白;膜受體蛋白。參與被膜小泡出芽形成的一些組分 三種類型小泡間的差異 銜接蛋白（即接合素蛋白）目前已知三種:AP1、AP2和AP3。AP1: 參與TGN的披網(wǎng)格蛋白小泡的出芽。AP2: 由銜接蛋白(鏈)和銜接蛋白(鏈) 組成異二聚體。參與TGN的披網(wǎng)格蛋白小泡的組裝。AP3: 最近在酵母和鼠的研究中發(fā)現(xiàn) A

42、P3，具有AP3突變的酵母,反面高爾基體的某些蛋白就不能被運(yùn)輸?shù)揭号?、溶酶體。銜接蛋白與膜受體細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域中的信號(hào)序列相互作用 2、小泡運(yùn)輸?shù)姆诌x信號(hào)3、三種運(yùn)輸小泡的形成機(jī)理銜接子(adapter) ；網(wǎng)格蛋白(Clathrin)；發(fā)動(dòng)蛋白(dynamin)成纖維細(xì)胞質(zhì)面的網(wǎng)格蛋白被膜小窩的電子顯微鏡照片 （1）、網(wǎng)格蛋白小泡形成機(jī)理 網(wǎng)格蛋白(clathrin)及包被亞基(coat subunits)圖9-66 網(wǎng)格蛋白的結(jié)構(gòu)(a) 網(wǎng)格蛋白的三腿復(fù)合物;(b)網(wǎng)格蛋白包被亞基;(c)披網(wǎng)格蛋白小泡。發(fā)動(dòng)蛋白(dynamin)發(fā)動(dòng)蛋白是一種胞質(zhì)溶膠蛋白,有900個(gè)氨基酸, 能夠同GTP結(jié)合

43、并將GTP水解。發(fā)動(dòng)蛋白的作用是在被膜小窩的頸部聚合,通過水解GTP調(diào)節(jié)自己收縮, 最后將小泡與質(zhì)膜割開。 披網(wǎng)格蛋白小泡的形成和運(yùn)輸披網(wǎng)格蛋白小泡的形成分為三個(gè)基本過程 被膜小窩(clathrin-coated pit)的形成； 披網(wǎng)格蛋白小泡的形成；無被小泡的形成：在真核細(xì)胞中有一種分子伴侶Hsc70催化披網(wǎng)格蛋白小泡的外被去聚合形成三腿復(fù)合物, 并重新用于披網(wǎng)格蛋白小泡的裝配。 Ca2+ 參與調(diào)節(jié)披網(wǎng)格蛋白小泡包被的形成和去被。形成包被時(shí), 鈣泵將Ca2+ 泵出細(xì)胞外, 使胞質(zhì)中的Ca2+ 保持低濃度, 有利于有被小窩的形成。一旦形成被膜小泡, Ca2+ 同網(wǎng)格蛋白的輕鏈結(jié)合, 使包被不穩(wěn)定而脫去。披網(wǎng)格蛋白小泡的形成過程 （2）COP-被膜小泡形成的機(jī)理COP-被膜小泡介導(dǎo)的是非選擇性的小泡運(yùn)輸, 包括從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體潴泡、從一個(gè)潴泡到另一個(gè)潴泡、到反面高爾基體網(wǎng)絡(luò)以及從反面高爾基體向ER的回運(yùn)。 小GTP結(jié)合蛋白(small GTP binding protein)小GTP結(jié)合蛋白是胞內(nèi)的一個(gè)蛋白家族, 以兩種狀態(tài)存在: 同GTP結(jié)合時(shí), 具活性狀態(tài); 同GDP結(jié)合, 則是非活性狀態(tài)。活性和非活性狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?nèi)Q于兩種蛋白: 一是鳥嘌呤核苷釋放蛋