生物奧賽集訓(xùn)

1、真核細(xì)胞主要的細(xì)胞器及細(xì)胞骨架,第二部分,內(nèi)容提要,線粒體、葉綠體細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)： 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體等細(xì)胞核細(xì)胞骨架,一、線粒體和葉綠體,都是能量轉(zhuǎn)換器，高效生成ATP。雙層膜結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)膜在能量轉(zhuǎn)換中起主要作用。都具有環(huán)狀DNA以及自身的轉(zhuǎn)錄、翻譯體系。,（一）形態(tài)、結(jié)構(gòu)和分布,線粒體的大小和數(shù)量反映了細(xì)胞的能量需求,圖：細(xì)胞內(nèi)線粒體和微管分布的關(guān)系,至少在酵母和培養(yǎng)的哺乳動物細(xì)胞中，線粒體不是以

2、分散的、單個(gè)形式存在，是形成高度分支的、相互連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。,,（a）相差顯微鏡下的成纖維細(xì)胞，可見線粒體是深色的小體，呈現(xiàn)出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。（b）線粒體縱向切片的透射電鏡顯微照片，展示內(nèi)部結(jié)構(gòu)，尤 其是內(nèi)膜折疊形成嵴。（c）線粒體定位在精子的中段，它們圍繞著鞭毛的近軸部分。精子運(yùn)動所需的ATP由這些線粒體提供。,線粒體的結(jié)構(gòu)（a）浸軟的線粒體的掃描電鏡照片，顯示被線粒體內(nèi)膜折疊所圍繞的內(nèi)部基質(zhì)。（b）線粒體的三維重建結(jié)構(gòu)圖在重建圖

3、中，外圍的線粒體內(nèi)膜以藍(lán)色表示，而穿入基質(zhì)形成嵴的內(nèi)膜則用黃色表示。（c）線粒體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式圖,線粒體的分布,除了成熟的紅細(xì)胞，線粒體普遍存在于真核細(xì)胞在多數(shù)細(xì)胞中，線粒體均勻分布在整個(gè)細(xì)胞質(zhì)中，但在某些些細(xì)胞中，線粒體的分布是不均一的，有時(shí)線粒體聚集在細(xì)胞質(zhì)的邊緣。在細(xì)胞質(zhì)中，線粒體常常集中在代謝活躍的區(qū)域，因?yàn)檫@些區(qū)域需要較多的ATP，如肌細(xì)胞中有很多線粒體。另外，在精細(xì)胞、鞭毛、纖毛和腎小管細(xì)胞的基部都是線粒體分布較多的

4、地方。線粒體除了較多分布在需要ATP的區(qū)域外，也較為集中的分布在有較多氧化反應(yīng)底物的區(qū)域，如脂肪滴，因?yàn)橹镜沃杏性S多要被氧化的脂肪。,在光照下合成葉綠素，前質(zhì)體發(fā)育成葉綠體。,基質(zhì)類囊體 又稱基質(zhì)片層，伸展在基質(zhì)中彼此不重疊； 基粒類囊體 或稱基粒片層，可自身或與基質(zhì)類囊體重疊，組成基粒。,菠菜葉綠體切片的電鏡照片示類囊體,（二）線粒體和葉綠體是半自主性細(xì)胞器,細(xì)胞器DNA的大小類似病毒DNA。,線粒體和葉綠體具有自身的遺傳系統(tǒng)

5、,mtDNA編碼的基因包括 rRNAs, tRNAs和一些線粒體蛋白。,The organization of the liverwort(地錢) Chl genome,線粒體和葉綠體對核遺傳系統(tǒng)的依賴,參與構(gòu)成線粒體和葉綠體的蛋白都有上千種，而這兩種細(xì)胞器DNA編碼并在細(xì)胞器內(nèi)部合成的蛋白數(shù)量和種類非常有限。絕大部分的蛋白質(zhì)是由核基因編碼的，在細(xì)胞質(zhì)核糖體上合成后，再轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞器中。線粒體和葉綠體的生長和增殖受到核基因組和自身基

6、因組兩套遺傳系統(tǒng)的控制，前者的作用更為重要。,,線粒體膜上的三種蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)通道,TOM, TIM和 OXA 復(fù)合物是多亞基的膜蛋白，負(fù)責(zé)催化蛋白的跨線粒體膜的轉(zhuǎn)運(yùn)。TOM分布在線粒體的外膜，負(fù)責(zé)蛋白跨越外膜。TIM (TIM23 和 TIM22)分布在內(nèi)膜上，負(fù)責(zé)蛋白跨越內(nèi)膜。OXA分布在內(nèi)膜上， 負(fù)責(zé)將在線粒體內(nèi)合成的蛋白插入到內(nèi)膜上，也幫助TOM和TIM將一些蛋白送至線粒體基質(zhì)中。,蛋白質(zhì)向線粒體的轉(zhuǎn)運(yùn),蛋白質(zhì)N-端的信號序列被

7、TOM的受體識別，蛋白在特定的位點(diǎn)跨越線粒體的兩層膜。,線粒體前體蛋白在胞質(zhì)中合成后，通過與胞質(zhì)中的hsp70分子伴侶的相互作用保持未折疊的狀態(tài)。,ATP水解和H+ 梯度驅(qū)動了蛋白運(yùn)輸?shù)骄€粒體中。,,運(yùn)輸?shù)絻?nèi)膜和膜間隙的蛋白要求2個(gè)信號序列。,,2個(gè)信號序列指導(dǎo)蛋白定位到類囊體的膜上。,Translocation into thylakoid space or thylakoid M can occur by any one of at

8、 least four routes.,（三）、線粒體和葉綠體的增殖和起源,細(xì)胞器的生長和分裂決定了細(xì)胞中線粒體和質(zhì)體的數(shù)量。,Mit fission and fusion (a dividing Mit in a liver cell); Dividing or Budding of Mit. Chloroplasts: dividing and formation of chloroplasts from proplasti

9、ds begins by the light-induced budding of the inner membrane.,線粒體和葉綠體的起源,通過比對多種細(xì)菌的rRNA序列，推測：線粒體是由紫細(xì)菌進(jìn)化而來；葉綠體是由藍(lán)細(xì)菌進(jìn)化而來。,線粒體和過氧化物酶體有一些共同特征：兩者都是通過預(yù)先存在的細(xì)胞器分裂而增殖的；兩者都從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中輸入預(yù)生成的蛋白質(zhì)；兩者都能進(jìn)行類似的氧化代謝。在一些哺乳動物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它們都存在一種酶—丙氨

10、酸/乙醛酸氨基轉(zhuǎn)移酶。,過氧化物酶體,通過蔗糖密度梯度離心分離到的純化的過氧化物酶體的電鏡照片，內(nèi)部通常含有致密的氧化酶晶體核心。 過氧化物酶體是過氧化氫（H2O2）合成和降解的場 所，通過兩步反應(yīng)催化。,過氧化物酶體（也稱微體）是一種多功能細(xì)胞器，含有50多種酶。這些酶涉及各種不同的活性。過氧化物酶體也存在于植物中，植物幼苗中含有一種獨(dú)特的過氧化物酶體——乙醛酸循環(huán)體。植物幼苗依靠儲存的脂肪酸提

11、供能量和原料，以形成新的植株。,植物幼苗中的乙醛酸循環(huán)體的定位（通過對過氧化氫酶的細(xì)胞化學(xué)染色而顯現(xiàn)）。棉花種子中子葉切片的光鏡照片。,由線粒體或過氧化物酶體功能異常 引起的疾病,線粒體病可由核基因缺陷或線粒體基因缺陷造成，因此這類疾病可有多種遺傳模式，如母系遺傳、孟德爾遺傳，或者兩者均有。 更多的線粒體病是由線粒體DNA(mtDNA)的突變引起的。線粒體DNA沒有防止損傷的DNA

12、修復(fù)系統(tǒng)，容易受到高水平的致突變的氧自由基的影響。如：帕金森病（PD）。,許多遺傳病的特征是單一的過氧化物酶缺乏，如：腎上腺腦白質(zhì)病變（ALD）。此病是由于缺乏一種膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，致使不能將極長鏈脂肪酸（VLCFA）轉(zhuǎn)運(yùn)到過氧化物酶體中進(jìn)行正常代謝。由于缺乏這種膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，VLCFA在腦部中積累并破壞髓鞘，引起腎上腺機(jī)能不全和神經(jīng)功能異常。,二、細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng),指在結(jié)構(gòu)、功能乃至發(fā)生上相互關(guān)聯(lián)、有膜包被的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)主要包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高

13、爾基體、溶酶體、胞內(nèi)體和分泌泡。細(xì)胞質(zhì)中其他幾個(gè)膜性細(xì)胞器—線粒體、過氧化物酶體和葉綠體不是內(nèi)膜系統(tǒng)的部分。,,合成、分泌和內(nèi)吞途徑將內(nèi)膜系統(tǒng)統(tǒng)一為一個(gè)動態(tài)的網(wǎng)絡(luò),（一）、研究細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的技術(shù),1 放射自顯影技術(shù)：通過標(biāo)記大分子的前體來示蹤大分子代謝的過程，分析它們不同時(shí) 期在不同組織、細(xì)胞或細(xì)胞器中被攝取、轉(zhuǎn)運(yùn)、貯存及排出的動態(tài)變化，從而在不破壞組織和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的情況下了解細(xì)胞、組織和器官的代謝狀態(tài) 。,2.綠色熒光

14、蛋白的應(yīng)用 將編碼GFP的DNA與編碼所研究蛋白的DNA融合，得到的嵌合DNA 導(dǎo)入能在顯微鏡下觀察的細(xì)胞。嵌合DNA一旦進(jìn)入細(xì)胞，所表達(dá)的嵌合蛋白含有融合于所研究蛋白末端的GFP。,3.亞細(xì)胞組分的生化分析,細(xì)胞勻漿后獲得的微粒體可以看做內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的模型,4.遺傳突變體的研究篩選細(xì)胞質(zhì)膜上蛋白質(zhì)表現(xiàn)出異常分布的酵母突變體細(xì)胞，研究蛋白合成后的轉(zhuǎn)運(yùn)。,（二）、內(nèi)質(zhì)網(wǎng),1 類型和分布：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ rER） 多由板

15、層狀排列的扁平囊構(gòu)成； 在分泌蛋白質(zhì)旺盛及大量合成膜的細(xì)胞中豐富，而在未分化或者分化程度低的細(xì)胞中含量少。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（sER） 多為管狀或泡狀，在合成類固醇激素、脂類代謝旺盛的細(xì)胞中含量豐富。,,,2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,（1）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 主要功能是進(jìn)行外輸性蛋白質(zhì)的合成、修飾加工、分選和轉(zhuǎn)運(yùn)。主要合成的蛋白質(zhì)包括分泌性蛋白、膜整合蛋白、可溶性駐留蛋白。,一些蛋白是在剛起始合成不久轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，繼續(xù)

16、蛋白的合成。在rER上，多肽鏈邊合成邊進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，主要是： 分泌蛋白 膜整合蛋白 內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞器中的可溶性駐留蛋白： 這類蛋白需要和其他細(xì)胞組分嚴(yán)格隔離，或者合成后需要進(jìn)行修飾和加工。,,在 “游離”核糖體上合成的蛋白,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的駐留蛋白 質(zhì)膜外周蛋白 核輸入蛋白 轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體、葉綠體和過氧物酶體的蛋白,,（2） sER的主要功能是脂類合成的重要場所。合

17、成細(xì)胞所需的幾乎全部的膜脂。 包括磷脂和膽固醇，其中最主要的是磷脂酰膽堿（卵磷脂）。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成的磷脂迅速轉(zhuǎn)向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面，可能和磷脂轉(zhuǎn)位因子（轉(zhuǎn)位酶）有關(guān)。磷脂的轉(zhuǎn)運(yùn)方式：　　出芽或磷脂轉(zhuǎn)換蛋白（PEP）的協(xié)助,（３）在rER腔內(nèi)進(jìn)行蛋白質(zhì)的修飾和加工。 進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)發(fā)生的主要化學(xué)修飾有糖基化、羥基化、?；投蜴I的形成。,糖基化伴隨多肽的合成同時(shí)進(jìn)行，是最為常見的修飾方式，發(fā)生在內(nèi)

18、質(zhì)網(wǎng)腔面。糖基化是在糖基轉(zhuǎn)移酶的催化下，由磷酸多萜醇將寡糖基轉(zhuǎn)移到有關(guān)的氨基酸上。,糖基化的方式：(1) N-連接的糖基化（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中）　N-乙酰葡萄糖胺寡糖基轉(zhuǎn)移到Asn殘基上(2) O-連接的糖基化（主要在高爾基體中）　N-乙酰半乳糖胺寡糖基轉(zhuǎn)移到Ser, Thr殘基或者Hylys/Hypro上。,（４）新生多肽的折疊和組裝蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的停留時(shí)間很大程度上取決于蛋白正確折疊所需的時(shí)間。畸形肽鏈或未裝配的蛋白亞基，一般

19、不能進(jìn)入高爾基體中，在被識別后，通過轉(zhuǎn)位子Sec61p復(fù)合體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)至細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，被蛋白酶體降解。,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜腔面上有蛋白二硫鍵異構(gòu)酶，幫助和促進(jìn)蛋白正確折疊。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中有結(jié)合蛋白（binding protein, Bip， chaperone ），屬于Hsp70家族的成員，可以識別異常折疊的或未裝配好的蛋白亞基，并促進(jìn)它們重新的折疊和裝配。,蛋白N-連接的糖基化與新生蛋白的質(zhì)量控制,質(zhì)量控制可以保證錯(cuò)誤折疊的蛋白不會離開內(nèi)質(zhì)網(wǎng),內(nèi)質(zhì)

20、網(wǎng)腔中含有：Bip 和calnexin (分子伴侶) : 識別并結(jié)合未折疊的或者錯(cuò)誤折疊的蛋白，使其恢復(fù)正確構(gòu)象。蛋白二硫鍵異構(gòu)酶 ( PDI ) ;糖基轉(zhuǎn)移酶（GT）：識別未折疊或錯(cuò)誤折疊的蛋白，為寡糖鏈末端添加一個(gè)葡萄糖。,蛋白二硫鍵異構(gòu)酶和Bip蛋白都含有4肽信號，保證它們滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，并維持較高的濃度。 Lys-Asp-Glu-Leu-COO- (KDEL) His--Asp-Glu-L

21、eu-COO- (HDEL),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的其他功能,sER具有解毒的功能，如肝細(xì)胞的sER中含有一些酶，可以清除脂溶性的廢物和代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)。含合成制造膽固醇并進(jìn)一步產(chǎn)生固醇類激素的一系列酶，如睪丸間質(zhì)細(xì)胞。具有儲存Ca2+的功能，如在肌質(zhì)網(wǎng)膜上存在Ca2+-ATP酶，將泵入腔中。存在IP3受體，可能和信息傳遞有關(guān)。為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中多種蛋白提供附著位點(diǎn)。,（三）高爾基體,是細(xì)胞內(nèi)大分子運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)主要的交通樞紐以及細(xì)胞內(nèi)糖類合成的

22、工廠。,１．高爾基體和細(xì)胞分泌活動,除了分泌蛋白外，多種膜蛋白、溶酶體中酸性水解酶、膠原纖維等胞外基質(zhì)成分通過高爾基體完成定向轉(zhuǎn)運(yùn)。蛋白質(zhì)在高爾基體中分選及其轉(zhuǎn)運(yùn)的信息僅存在于編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的基因的本身。,溶酶體酶的分選,溶酶體酶具有一個(gè)共同的標(biāo)志：６-磷酸甘露糖（M6P),通過和高爾基體反面囊膜上結(jié)合的M6P受體的作用，使溶酶體的酶和其他蛋白質(zhì)分離并起到了局部濃縮的作用。,M6P作為溶酶體酶分選標(biāo)記的發(fā)現(xiàn),I-cell diseas

23、e(I細(xì)胞疾病)是一種罕見致命的遺傳病，患者的許多細(xì)胞的溶酶體充滿了未被降解的物質(zhì)。,,將患者的成纖維細(xì)胞體外培養(yǎng)研究，發(fā)現(xiàn) 溶酶體酶的合成水平正常，但是分泌到培養(yǎng)基中，而非靶向到溶酶體中。分泌的酶缺少正常細(xì)胞中這些酶具有的M6P殘基。,催化M6P生成的酶N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶缺失,糖鏈在多數(shù)蛋白質(zhì)的分選中并不起決定性的作用,在肝細(xì)胞中溶酶體酶還存在不依賴于M6P的另一種分選途徑。,２．蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾,rER上合成

24、的大多數(shù)蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中發(fā)生了糖基化，在從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體以及各膜囊之間的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，連接在蛋白側(cè)鏈上的寡糖基會發(fā)生一系列有序的加工和修飾。,糖基化及其意義,糖蛋白中的寡糖鏈的合成和加工沒有模板，依靠不同的酶在不同的間隔中經(jīng)歷復(fù)雜的加工過程完成。糖基化有利于高爾基體的分類和包裝，保證了糖蛋白的單向運(yùn)輸，對多數(shù)分選的蛋白質(zhì)來說，糖基化不是蛋白分選的信號。 糖基化的主要作用是使蛋白質(zhì)在成熟過程中折疊成正確的構(gòu)象，并增加蛋白質(zhì)的

25、穩(wěn)定性。,蛋白質(zhì)糖基化類型,Glycosylation in the Golgi complex,Golgi complex plays a key role in the assembly of the carbohydrate component of glycoproteins and glycolipids.,The core carbohydrate of N-linked oligosaccharides is assemb

26、led in the rER. Modifications to N-linked oligosaccharides are completed in the Golgi complex. O-linked oligosaccharides takes place in Golgi complex.,３．蛋白酶的水解和其他加工過程,一些多肽在rER中切除信號肽后成為有活性的成熟多肽，如一些生長因子。一些多肽在高爾基體中

27、，在TGN膜結(jié)合的蛋白水解酶的作用下，特異水解成有生物活性的多肽。,（四） 溶酶體,1 形態(tài)結(jié)構(gòu)與類型,幾乎存在于所有的動物細(xì)胞中。溶酶體是單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類的囊泡狀細(xì)胞器。主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化作用。,小鼠脾臟巨噬細(xì)胞中的溶酶體用電鏡細(xì)胞化學(xué)技術(shù)顯示其中含有的酸性磷酸酶，M：線粒體，L：溶酶體,溶酶體膜的特征,嵌有質(zhì)子泵，形成和維持溶酶體中酸性的內(nèi)環(huán)境 。,具有多種載體蛋白用于水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運(yùn)；,膜蛋白高

28、度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解。,2 溶酶體類型,(１)初級溶酶體（primary lysosome） (２)次級溶酶體（secondary lysosome）　　是初級溶酶體和細(xì)胞內(nèi)的吞噬泡、胞飲泡融合形成的復(fù)合體，是進(jìn)行消化作用的溶酶體。分為： 　自噬溶酶體（autophagolysosome）　異噬溶酶體（phagolysosome）,,（３）殘余小體（residual body），又稱后溶酶體。 　 是未

29、被消化的物質(zhì)殘存在溶酶體中形成的結(jié)構(gòu)。通過胞吐方式將內(nèi)容物排出。,Lysosome is a heterogenous(異質(zhì)性) organelle,Primary lysosomesSecond lysosomes heterophagic autophagicResidual body,Primary Lys.,Second Lys,,,Marker enzyme (標(biāo)志酶):acid phosphatase

30、,3 溶酶體的功能,（1）清除無用的生物大分子、衰老的細(xì)胞器及衰老損傷和死亡的細(xì)胞。 真核細(xì)胞通過溶酶體，以降解方式清除暫時(shí)不需要的酶或代謝產(chǎn)物。,,,溶酶體和蛋白酶體共同清除衰老的細(xì)胞器和生物大分子，以及凋亡的細(xì)胞。,（２）防御功能　　是某些細(xì)胞特有的功能，如：病原體感染刺激單核細(xì)胞分化成巨噬細(xì)胞，其中富含溶酶體，以及H2O2、O2-,共同作用殺死細(xì)菌。,作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官”為細(xì)胞提供營養(yǎng)；,（３）其它重要的生理

31、功能,分泌腺細(xì)胞中，溶酶體攝入分泌顆粒參與分泌過程的調(diào)節(jié)；,參與清除贅生組織或退行性變化的細(xì)胞；,受精過程中的精子的頂體反應(yīng)。,依賴于M6P的分選途徑的效率不高，部分溶酶體酶通過運(yùn)輸小泡直接分泌到細(xì)胞外。還存在不依賴于M6P的分選途徑。,溶酶體的發(fā)生－途徑多樣化,溶酶體酶的合成及N-連接的糖基化修飾(rER),高爾基體cis膜囊寡糖鏈上的甘露糖殘基磷酸化,M6P,N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶,,,,高爾基體TGN膜（M6P受體）,溶酶體

32、酶分選與局部濃縮,以出芽的方式轉(zhuǎn)運(yùn)到前溶酶體,,,,,磷酸葡萄糖苷酶,磷酸化識別信號：信號斑,溶酶體發(fā)生途徑,（五）細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選,1 蛋白質(zhì)的合成：線粒體　　　　　　合成少量蛋白質(zhì)葉綠體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中核糖體：絕大多數(shù)蛋白合成起始于此，通過定向運(yùn)輸(targetting)或分選到細(xì)胞的特定部位。,,,真核細(xì)胞蛋白質(zhì)的定向運(yùn)輸與信號信號有關(guān)，這些信號序列或者位于蛋白的N端，或者位于C端，或者在蛋白序列的內(nèi)部，是由一些特定的氨基酸

33、組成的。不同的信號序列會被特定的受體識別，從而引導(dǎo)蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)正確的定位。,2. 蛋白質(zhì)的分選（protein sorting）,不含有分選信號的蛋白質(zhì)，將保留在細(xì)胞質(zhì)中，包括翻譯機(jī)器、細(xì)胞骨架、代謝相關(guān)的酶、多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子等。,蛋白分選的信號序列也可以是一級結(jié)構(gòu)上不連續(xù)的一些片段，在蛋白質(zhì)折疊形成空間構(gòu)象時(shí)，彼此靠近，形成的信號稱為信號斑。,,（1）分泌蛋白的分選機(jī)制——信號假說和共轉(zhuǎn)運(yùn) G．Blobel，1999,

34、 Nobel Prize 　　分泌蛋白的N端序列作為信號肽，指導(dǎo)分泌性蛋白到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成，蛋白邊合成邊通過易位子進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，在蛋白合成結(jié)束之前，信號肽被切除。,信號假說涉及的相關(guān)成分：信號肽：位于蛋白質(zhì)N-端，一般有16－26個(gè)氨基酸，似乎專一性不強(qiáng)。信號識別顆粒(SRP）：是RNP復(fù)合物，可以結(jié)合信號肽、核糖體和停泊蛋白。信號識別顆粒的受體（或停泊蛋白，DP）：存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，特異地結(jié)合SRP。,實(shí)驗(yàn)證據(jù)：非細(xì)胞系統(tǒng)

35、中蛋白質(zhì)翻譯過程與SRP、DP和微粒體,* “+”和“-”分別代表反應(yīng)混合物中存在（+）或不存在（-）該物質(zhì)。,分泌性蛋白的合成,分泌蛋白、整合膜蛋白、可溶性駐留蛋白是以共轉(zhuǎn)運(yùn)的方式分選的。,線粒體、葉綠體、過氧化物酶體中絕大多數(shù)蛋白的合成和轉(zhuǎn)運(yùn)方式，蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成以后再轉(zhuǎn)移到這些細(xì)胞器中。蛋白的N－端具有導(dǎo)肽，被相應(yīng)細(xì)胞器膜上受體識別，在完成引導(dǎo)蛋白正確定位后被切除。后轉(zhuǎn)運(yùn)中，蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)移過程需要ATP使多肽去折疊，還

36、需要一些蛋白質(zhì)的幫助（如熱休克蛋白Hsp70）使其能夠正確地折疊成有功能的蛋白。,（2）后轉(zhuǎn)運(yùn)：,蛋白分選的基本途徑：共轉(zhuǎn)運(yùn)：分泌蛋白、細(xì)胞膜、溶酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體蛋白后轉(zhuǎn)運(yùn)：主要是線粒體、葉綠體、過氧化物酶體、細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)定位的蛋白,,3 蛋白分選的類型,（1） 跨膜運(yùn)輸（transmembrane transport） 主要指在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、質(zhì)體、過氧化物酶體等細(xì)胞

37、器。,有信號序列的引導(dǎo)；以單鏈或去折疊的形式穿過細(xì)胞器膜上的通道；有分子伴侶協(xié)助完成；,（2） 膜泡運(yùn)輸（vesicular transport）　　蛋白質(zhì)通過不同類型的轉(zhuǎn)運(yùn)小泡從rER轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體，進(jìn)而分選到細(xì)胞的不同部位。,以出芽方式形成膜泡，包裹蛋白進(jìn)行運(yùn)輸，膜泡最終和靶膜融合，將蛋白運(yùn)送到特定位置；有三種不同的膜泡分別進(jìn)行運(yùn)送；只運(yùn)送正確折疊和組裝好的蛋白質(zhì)；在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，被轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或脂類物質(zhì)的方向不發(fā)生變化。,和

38、膜泡運(yùn)輸有關(guān)的有被小泡： 網(wǎng)格蛋白有被小泡： 負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)從高爾基體TGN向質(zhì)膜、胞內(nèi)體或 溶酶體和植物液泡的運(yùn)輸； 受體介導(dǎo)的內(nèi)吞途徑 COPI有被小泡： 負(fù)責(zé)回收、轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白。 COPII有被小泡： 負(fù)責(zé)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸。,（3） 門控運(yùn)輸（gated transport）　　指在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)通過核孔復(fù)合體選擇性