細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸

1、細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸,,active transport,mediated by specific transport proteins, against chemical concentration gradient, need metabolic energy supply.,離子泵,Na＋-K＋泵：胞內(nèi)高K ＋ ，胞外高Na＋，但細(xì)胞仍能向胞內(nèi)運(yùn)K＋ ，向胞外排Na＋，這一過程依靠Na＋-K＋泵實(shí)現(xiàn)。,,,鈉鉀泵的作用（3Na＋ ， 2

2、K＋ ）耗能調(diào)節(jié)滲透壓維持膜電位維持細(xì)胞容積物質(zhì)吸收（糖、氨基酸）,,,其他離子泵,鈣離子泵：可維持細(xì)胞外Ca2＋的高濃度，通常與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。鈣離子濃度的變化會使得細(xì)胞內(nèi)鈣離子反應(yīng)蛋白激活，引起肌肉收縮或起到胞內(nèi)信使的作用。,,H＋-K＋泵：存在于胃上皮層細(xì)胞中，使細(xì)胞能分泌酸液。H＋泵：溶酶體膜上存在直接運(yùn)輸H＋的載體蛋白，幫助形成溶酶體酸性環(huán)境。,伴隨運(yùn)輸co-transport,腎性糖尿?。耗I小管對葡萄糖的重吸

3、收依靠Na＋-葡萄糖載體蛋白的共運(yùn)輸，載體蛋白功能降低將引起葡萄糖重吸收障礙，導(dǎo)致疾病發(fā)生。,,大分子與顆粒的膜泡運(yùn)輸,大分子與顆粒性物質(zhì)在跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，先被單位膜包裹形成轉(zhuǎn)運(yùn)小囊泡，再進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，因此稱為膜泡運(yùn)輸。可分為胞吞作用（endocytosis）和胞吐作用（exocytosis）。,胞吞作用,胞飲作用Pinocytosis吞噬作用Phagocytosis受體介導(dǎo)的胞吞作用receptor-mediated endocyto

4、sis,pinocytosis,phagocytosis,,受體介導(dǎo)的胞吞作用(receptor-mediated endocytosis)大分子物質(zhì)先和特異性受體結(jié)合，膜內(nèi)陷形成有衣小窩，繼而形成有衣小泡進(jìn)入細(xì)胞,,,高特異性高效性,,網(wǎng)格蛋白（clathrin ）分子:先由1條重鏈和1條輕鏈形成二聚體，3個(gè)二聚體組成一個(gè)三腳蛋白復(fù)合體（triskelion）。許多三腳蛋白復(fù)合體交織在一起，形成一個(gè)具有5邊形或6邊形網(wǎng)孔的籃網(wǎng)狀結(jié)

5、構(gòu)。三腳蛋白復(fù)合體可自發(fā)進(jìn)行裝配,,,網(wǎng)格蛋白可引起質(zhì)膜向內(nèi)凹陷，最終形成有衣小泡，還能引起膜受體的聚集，,,LDL的內(nèi)吞,LDL,,,受體的去向,大部分受體可返回它們原來的質(zhì)膜結(jié)構(gòu)域被重新利用，如LDL受體；有些受體不能再循環(huán)而是最后進(jìn)入溶酶體，在那里被消化，從而導(dǎo)致細(xì)胞表面受體濃度降低還有些受體通過跨細(xì)胞運(yùn)輸將被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)從一個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)胞，這是一種將內(nèi)吞作用與外排作用相結(jié)合的物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式,LDL受體異常與疾病關(guān)系,

6、家族性高膽固醇血癥、動(dòng)脈粥樣硬化,胞吐作用,exocytosis結(jié)構(gòu)性分泌途徑constitutive exocytosis pathway調(diào)節(jié)性分泌途徑regulated exocytosis pathway,,,Protein sorting inside cell,A mammalian cell contains about 10,000 different kinds of proteins, each of them m

7、ust be localized to the correct destination.Directing newly made proteins to their correct organelle is critical to the organization and function of eukaryotic cells.,,蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的加工、運(yùn)輸、分泌是根據(jù)分選信號（sorting signals）的有無和不同性質(zhì)有選擇

8、的進(jìn)行的,運(yùn)輸途徑,運(yùn)輸方式,門控轉(zhuǎn)運(yùn)：經(jīng)核孔復(fù)合體進(jìn)入細(xì)胞核直接穿越細(xì)胞器膜：蛋白轉(zhuǎn)位裝置（protein translocator）；保持線性膜泡運(yùn)輸：轉(zhuǎn)運(yùn)小泡,分選信號,信號肽（signal peptide）：存在于多肽鏈上的一段連續(xù)的氨基酸序列，通常15-30個(gè)氨基酸殘基，可引導(dǎo)核糖體附著于RER表面。多數(shù)情況下信號肽在完成蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)移后被信號肽酶（signal peptidase）切除.,,,信號斑（signal p

9、atch）：存在于完成折疊的蛋白質(zhì)中，構(gòu)成信號斑的信號序列之間可以不相鄰，折疊在一起構(gòu)成蛋白質(zhì)分選的信號。,,盡管不同的蛋白質(zhì)氨基酸序列有差異，但具有相同目的地的信號肽可以互換。,信號假說signal hypothesis,G. Blobel和D. Sabatini提出多肽鏈上的特殊氨基酸序列（信號肽）可指導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成。,,進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)，其編碼基因在起始密碼之后有一組編碼特定信號肽序列的密碼。凡能先合成該蛋白序列的核糖

10、體都與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)靠攏并附著其上。,,,,,信號肽合成→信號肽與SRP結(jié)合→肽鏈延伸終止→SRP與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上受體結(jié)合→SRP脫離信號肽→肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成，同時(shí)信號肽引導(dǎo)新生肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔→信號肽切除→肽鏈延伸至終止→核糖體分離，蛋白質(zhì)釋放。,,,合成后去向,RER上的蛋白質(zhì)合成后根據(jù)穿膜信號的不同可進(jìn)入網(wǎng)腔中形成游離蛋白質(zhì)，也可以參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的組建。這取決于多肽鏈上與穿膜相關(guān)的起始轉(zhuǎn)運(yùn)信號（start-transfer signal）和

11、終止轉(zhuǎn)運(yùn)信號（stop-transfer signal ）,游離蛋白質(zhì),跨膜蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)的門控轉(zhuǎn)運(yùn),核內(nèi)蛋白質(zhì)運(yùn)輸,小分子物質(zhì)能較自由的穿過核孔，但蛋白質(zhì)、RNA等大分子物質(zhì)就要以門控轉(zhuǎn)運(yùn)方式運(yùn)輸。1982年發(fā)現(xiàn)核內(nèi)含量豐富的核質(zhì)蛋白的C端有一個(gè)信號序列即核定位信號(nuclear localization signal, NLS) ，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核，入核后信號不切除。,,核孔運(yùn)輸還需要有相關(guān)的受體蛋白、接頭蛋白、Ran蛋白

12、及其調(diào)控蛋白。Ran是一種G蛋白，在細(xì)胞核內(nèi)Ran-GTP的含量高，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)Ran-GDP的含量高。,核蛋白向細(xì)胞核的輸入過程,膜泡轉(zhuǎn)運(yùn),除胞吞作用和胞吐作用外，細(xì)胞內(nèi)部內(nèi)膜系統(tǒng)各個(gè)部分之間的物質(zhì)傳遞也通過膜泡運(yùn)輸方式進(jìn)行。,,從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的蛋白質(zhì)運(yùn)輸由COPⅡ衣被小泡介導(dǎo)，加工成熟后經(jīng)反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分泌。,出芽,,移動(dòng),胞內(nèi)膜泡在動(dòng)位蛋白（dynein）、驅(qū)動(dòng)蛋白（kinesin）、肌球蛋白（myosin）牽引下運(yùn)輸沿微管或微絲