细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选精选课件.ppt

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1、关于细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选第一页，本课件共有74页第一节第一节 蛋白质分选的基本原理蛋白质分选的基本原理一、蛋白质分选信号一、蛋白质分选信号二、蛋白质分选运输的途径二、蛋白质分选运输的途径第二节第二节 膜泡运输膜泡运输一、衣被类型一、衣被类型二、衣被的形成二、衣被的形成三、膜泡运输的定向机制三、膜泡运输的定向机制四、细胞的内吞与外排四、细胞的内吞与外排第三节第三节 内质网内质网一、形态与组成一、形态与组成二、二、RERRER的功能的功能三、三、ERER的其它功能的其它功能第四节第四节 高尔基体高尔基体一、形态与组成一、形态与组成二、功能区隔二、功能区隔三、主要功能三、主要功能第五

2、节第五节 溶酶体与过氧溶酶体与过氧化物酶体化物酶体细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选第二页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选蛋白质分选的基本原理蛋白质分选的基本原理 细细胞胞内内合合成成的的蛋蛋白白质质、脂脂类类等等物物质质定定向向的的转转运运到到特特定定的的细细胞胞器器,取取决决于于两两个方面：个方面：其一是蛋白质中包含特殊的其一是蛋白质中包含特殊的信号序列信号序列（signal sequencesignal sequence）。）。其二是细胞器上具特定的其二是细胞器上具特定的信号识别装置信号识别装

3、置（分选受体，（分选受体，sorting receptorsorting receptor）。）。第三页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选蛋白质分选信号蛋白质分选信号信号序列信号序列（signal sequencesignal sequence）：存在于蛋白质一级结构上的线性序列，）：存在于蛋白质一级结构上的线性序列，通常通常15-6015-60个氨基酸残基，有些在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶（个氨基酸残基，有些在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶（signal signal peptidasepeptidase）切除；通常信号序列对所

4、引导的蛋白质没有特异性要求，每一种信号）切除；通常信号序列对所引导的蛋白质没有特异性要求，每一种信号序列决定特殊的蛋白质转运方向。序列决定特殊的蛋白质转运方向。信号斑信号斑（signal patchsignal patch）：存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的）：存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。第四页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选signal sequence and signal patch第五页，本课件共有74

5、页第六页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选蛋白质分选运输机制蛋白质分选运输机制1 1、门控运输门控运输（gated transportgated transport）：如通过核孔复合体的运输。）：如通过核孔复合体的运输。2 2、跨膜运输跨膜运输（transmembrane transporttransmembrane transport）：蛋白质通过跨膜通道进入目）：蛋白质通过跨膜通道进入目的地。如细胞质中合成的蛋白质通过线粒体上的转位因子的地。如细胞质中合成的蛋白质通过线粒体上的转位因子（translocatortranslocator

6、）进入线粒体。）进入线粒体。3 3、膜泡运输膜泡运输（vesicular transportvesicular transport）：被运输的物质在内质网或高尔基体中）：被运输的物质在内质网或高尔基体中加工成衣被小泡，选择性地运输到靶细胞器。加工成衣被小泡，选择性地运输到靶细胞器。第七页，本课件共有74页第八页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选 衣被小泡在细胞内沿微管运输。衣被小泡在细胞内沿微管运输。与膜泡运输有关的马达蛋白有与膜泡运输有关的马达蛋白有3 3类，在这些马达蛋白的牵引下，类，在这些马达蛋白的牵引下，可将膜泡运到特定的区域。可

7、将膜泡运到特定的区域。动力蛋白动力蛋白（dyneindynein），趋向微管负端；），趋向微管负端；驱动蛋白驱动蛋白（kinesinkinesin），趋向微管正端；），趋向微管正端；肌球蛋白肌球蛋白（myosinmyosin），趋向微丝的正极。），趋向微丝的正极。第九页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选衣被类型衣被类型类型：类型：笼形蛋白（笼形蛋白（clathrinclathrin）COPICOPICOPIICOPII主要作用：主要作用：选择性的将特定蛋白聚集在一起，形成运输小泡；选择性的将特定蛋白聚集在一起，形成运输小泡；如同模具一样决

8、定运输小泡的外部特征。如同模具一样决定运输小泡的外部特征。第十页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选衣被类型GTP酶组成与衔接蛋白运输方向clathrinARFClathrin重链与轻链，AP2质膜内体Clathrin重链与轻链，AP1高尔基体内体Clathrin重链与轻链，AP3高尔基体溶酶体，植物液泡COP IARFCOP高尔基体内质网COP IISar 1Sec23/Sec24复合体，Sec 13/31复合体，Sec 16内质网高尔基体第十一页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选笼

9、形蛋白衣被小泡笼形蛋白衣被小泡 相关运输途径相关运输途径：质膜：质膜内体，高尔基体内体，高尔基体内体，高尔基体内体，高尔基体溶酶体、植物液溶酶体、植物液泡。泡。结构结构：由：由3 3个重链和个重链和3 3个轻链组成，形成一个具有个轻链组成，形成一个具有3 3个曲臂的形状。许多笼形个曲臂的形状。许多笼形蛋白的曲臂部分交织在一起，形成具有蛋白的曲臂部分交织在一起，形成具有5 5边形网孔的笼子。边形网孔的笼子。衔接蛋白衔接蛋白(adaptin)(adaptin)：介于笼形蛋白与配体受体复合物之间，起连接作用。目：介于笼形蛋白与配体受体复合物之间，起连接作用。目前至少发现前至少发现4 4种，分别结合不

10、同类型的受体，形成不同性质的转运小泡。种，分别结合不同类型的受体，形成不同性质的转运小泡。第十二页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选Clathrin coated vesicles第十三页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选Selective transport by clathrincoated vesicles第十四页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选 当笼形蛋白衣被小泡形成时，可溶性蛋白当笼形蛋白衣被小泡形成时，可溶性蛋白d

11、ynamindynamin聚集成一圈围绕在聚集成一圈围绕在芽的颈部，将小泡柄部的膜尽可能地拉近（小于芽的颈部，将小泡柄部的膜尽可能地拉近（小于1.5nm1.5nm），从而导致膜），从而导致膜融合，掐断（融合，掐断（pinch offpinch off）衣被小泡。）衣被小泡。第十五页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选COP ICOP I衣被小泡衣被小泡功能功能：负责回收、转运内质网逃逸蛋白（：负责回收、转运内质网逃逸蛋白（escaped proteinsescaped proteins）返回内质网，）返回内质网，由由7 7种蛋白组成。种蛋白

12、组成。回收信号回收信号：Lys-Asp-Glu-LeuLys-Asp-Glu-Leu（KDELKDEL）。）。内质网的膜蛋白（如内质网的膜蛋白（如SRPSRP受体）在受体）在C C端有一个不同的回收信号端有一个不同的回收信号Lys-Lys-Lys-X-XLys-X-X。COP ICOP I还可以介导高尔基体不同区域间的蛋白质运输。还可以介导高尔基体不同区域间的蛋白质运输。第十六页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选Cop I Vesicles第十七页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选C

13、op I and II Vesicles第十八页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）第十九页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选COPCOP衣被小泡衣被小泡介导从内质网到高尔基体的物质运输。介导从内质网到高尔基体的物质运输。由多种蛋白质构成，由多种蛋白质构成，Sar1GTPSar1GTP酶与酶与Sec23/Sec24Sec23/Sec24复合体结合复合体结合在一起，在一起，Sec13/Sec31Sec13/Sec31复合体覆盖在外层。复合体覆盖在

14、外层。衣被小泡形成的部位，称为内质网出口（衣被小泡形成的部位，称为内质网出口（exit sitesexit sites），），该处没有核糖体。该处没有核糖体。大多数跨膜蛋白是直接结合在大多数跨膜蛋白是直接结合在COP IICOP II衣被上，少数跨膜蛋白和多衣被上，少数跨膜蛋白和多数可溶性蛋白通过受体与数可溶性蛋白通过受体与COP IICOP II衣被结合。衣被结合。分选信号位于跨膜蛋白胞质面的结构域，形式多样，有些分选信号位于跨膜蛋白胞质面的结构域，形式多样，有些包含双酸性基序包含双酸性基序DEXDE DEXDE，如，如Asp-X-GluAsp-X-Glu序列序列 。第二十页，本课件共有74

15、页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选衣被形成衣被形成 衣被是在一类叫作衣被是在一类叫作衣被召集衣被召集GTPGTP酶酶（coat-recruitment GTPasecoat-recruitment GTPase）作用下）作用下形成的，为单体形成的，为单体GTPGTP酶（酶（monomeric GTPasemonomeric GTPase），即），即G G蛋白。调节因子有：蛋白。调节因子有：鸟苷酸交换因子鸟苷酸交换因子（guanine-nucleotide exchange factor,GEFguanine-nucleotide exchange fac

16、tor,GEF）GTPGTP酶激活蛋白酶激活蛋白（GTPase activating protein,GAPGTPase activating protein,GAP）。）。衣被召集衣被召集GTPGTP酶包括酶包括ARFARF蛋白蛋白和和SAR 1SAR 1蛋白蛋白。ARFARF参与参与高尔基体高尔基体上笼形蛋白衣被与上笼形蛋白衣被与COP ICOP I衣被的形成。衣被的形成。SAR 1SAR 1参与参与内质网内质网上上COP IICOP II衣被的形成。衣被的形成。第二十一页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选 衣被召集衣被召集GTPGT

17、P酶存在于细胞质中，但处于结合酶存在于细胞质中，但处于结合GDPGDP的失活状态。内质网的失活状态。内质网上形成上形成COPIICOPII衣被小泡时，衣被小泡时，SAR1SAR1释放释放GDPGDP，结合，结合GTPGTP而激活。激活的而激活。激活的SAR SAR 1 1暴露出一条脂肪酸的尾巴，插入内质网膜，促进衣被蛋白的核化和组暴露出一条脂肪酸的尾巴，插入内质网膜，促进衣被蛋白的核化和组装，形成运输小泡。活化的装，形成运输小泡。活化的SAR1SAR1还可以激活磷脂酶还可以激活磷脂酶D D（phospholipase Dphospholipase D），将一些磷脂水解，使形成衣被的蛋白牢固地结

18、合在膜上。当衣被），将一些磷脂水解，使形成衣被的蛋白牢固地结合在膜上。当衣被小泡从膜上释放后，衣被很快就解体。小泡从膜上释放后，衣被很快就解体。第二十二页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选膜泡运输的定向机制膜泡运输的定向机制 SNAREsSNAREs soluble NSF attachment protein receptor soluble NSF attachment protein receptor的作用是的作用是介导运输小泡介导运输小泡与靶膜的融合与靶膜的融合。动物细胞中已发现动物细胞中已发现2020多种多种SNAREsSNAR

19、Es，位于运输小泡上的叫作，位于运输小泡上的叫作v-SNAREsv-SNAREs，位于靶膜上的叫作，位于靶膜上的叫作t-SNAREst-SNAREs。v-v-和和t-SNAREst-SNAREs都具有一个螺旋结构域，能相互缠绕形成跨都具有一个螺旋结构域，能相互缠绕形成跨SNAREsSNAREs复合复合体（体（trans-SNAREs complexestrans-SNAREs complexes），将运输小泡的膜与靶膜拉在一起，），将运输小泡的膜与靶膜拉在一起，实现运输小泡特异性停泊和融合。实现运输小泡特异性停泊和融合。第二十三页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选

20、细胞内功能区隔与蛋白质分选第二十四页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选SNAREs in vesicle transport第二十五页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选 NSF NSF催化催化 SNAREsSNAREs的分离，它能利用的分离，它能利用ATPATP作为能量通过插入几个作为能量通过插入几个适配蛋白（适配蛋白（adaptor proteinadaptor protein）将）将SNAREsSNAREs复合体的螺旋缠绕分开，复合体的螺旋缠绕分开，以便开始下一轮的转运。以便开始

21、下一轮的转运。第二十六页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选 Rabs Rabs也叫也叫targeting GTPasetargeting GTPase，属于单体，属于单体GTPGTP酶，已知酶，已知3030余种，不同膜上余种，不同膜上具有不同的具有不同的RabsRabs。RabsRabs作用是促进和调节运输小泡的停泊和融合。作用是促进和调节运输小泡的停泊和融合。RabsRabs与衣被召集与衣被召集GTPGTP酶相似，起分子开关作用，结合酶相似，起分子开关作用，结合GDPGDP失活，位于失活，位于细胞质中，结合细胞质中，结合GTPGTP激活

22、，位于细胞膜、内膜和运输小泡膜上，调节激活，位于细胞膜、内膜和运输小泡膜上，调节SNAREsSNAREs复合体的形成。复合体的形成。RabsRabs还有许多效应因子（还有许多效应因子（effectoreffector）。）。RabsRabs第二十七页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选Rabs in dockingRabs in docking第二十八页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选受体介导的内吞受体介导的内吞 内吞可分为两类，批量内吞（内吞可分为两类，批量内吞（Bulk-phas

23、e endocytosisBulk-phase endocytosis）和受体介）和受体介导的内吞导的内吞(Receptor mediated endocytosis,RME)(Receptor mediated endocytosis,RME)，批量内吞是非特异性的，批量内吞是非特异性的摄入细胞外物质，细胞表面的内陷（摄入细胞外物质，细胞表面的内陷（caveolaecaveolae）是发生非特异性内吞）是发生非特异性内吞的部位。的部位。受体介导的内吞作用是一种选择浓缩机制。低密脂蛋白、运铁蛋白、生长因受体介导的内吞作用是一种选择浓缩机制。低密脂蛋白、运铁蛋白、生长因子、胰岛素等蛋白类激素、糖

24、蛋白等，都是通过受体介导的内吞作用进行的。子、胰岛素等蛋白类激素、糖蛋白等，都是通过受体介导的内吞作用进行的。第二十九页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选 衣被小窝（衣被小窝（coated pitscoated pits）是质膜向内凹陷的部位，相当一个分子）是质膜向内凹陷的部位，相当一个分子过滤器（过滤器（molecular filtermolecular filter）。约占肝细胞表面积的）。约占肝细胞表面积的2%2%。受体、笼形。受体、笼形蛋白和衔接蛋白大量集中于此处。蛋白和衔接蛋白大量集中于此处。受体胞质端有一个由受体胞质端有一个由

25、4 4个氨基酸残基组成的序列（个氨基酸残基组成的序列（Tyr-X-X-Tyr-X-X-），），X X为任何一种氨基酸，为任何一种氨基酸，为分子较大的疏水氨基酸，如为分子较大的疏水氨基酸，如PhePhe、LeuLeu、MetMet等，等，衔接蛋白对此序列有识别能力。衔接蛋白对此序列有识别能力。受体同配体结合后启动内化作用，笼形蛋白开始组装。在受体同配体结合后启动内化作用，笼形蛋白开始组装。在dynamindynamin的作的作用下掐断后形成衣被小泡。用下掐断后形成衣被小泡。第三十页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选Clathrin coat

26、ed piton the cytosolic face of a cell第三十一页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选低密脂蛋白的吸收：低密脂蛋白的吸收：胆固醇主要在肝细胞中合成，随后与磷脂和蛋白质形成低密脂蛋白胆固醇主要在肝细胞中合成，随后与磷脂和蛋白质形成低密脂蛋白（low-density lipoproteinslow-density lipoproteins，LDLLDL），释放到血液中。），释放到血液中。LDLLDL颗粒的质量为颗粒的质量为3X106Da3X106Da，芯部含有被长链脂肪酸酯化胆固醇分子。周，芯部含有被长链脂肪酸

27、酯化胆固醇分子。周围由磷脂和胆固醇构成的脂单层包围，并且还有一个较大的围由磷脂和胆固醇构成的脂单层包围，并且还有一个较大的Apo-BApo-B蛋白（配体）蛋白（配体）。第三十二页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选Recycling of LDL receptors第三十三页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选LDL Endocytosis第三十四页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选受体回收途径：受体回收途径：大部分受体返回它们原来

28、的质膜结构域，如大部分受体返回它们原来的质膜结构域，如LDLLDL受体；受体；有些进入溶酶体，在那里被消化，如有些进入溶酶体，在那里被消化，如EGFEGF的受体，称为受体下行调节的受体，称为受体下行调节（receptor down-regulationreceptor down-regulation）；）；有些被运至质膜不同的结构域，形成穿胞运输（有些被运至质膜不同的结构域，形成穿胞运输（transcytosistranscytosis）。如母）。如母鼠的抗体从血液通过上皮细胞进入母乳中，乳鼠肠上皮细胞将抗体鼠的抗体从血液通过上皮细胞进入母乳中，乳鼠肠上皮细胞将抗体摄人体内，都是通过穿胞运输完

29、成的。摄人体内，都是通过穿胞运输完成的。第三十五页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选Transcytosis第三十六页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选外排作用外排作用 组成型的外排途径（组成型的外排途径（constitutive exocytosis pathwayconstitutive exocytosis pathway）：由高尔）：由高尔基体基体TGNTGN区分泌囊泡向质膜运输的过程，其作用在于更新膜蛋白和膜脂、区分泌囊泡向质膜运输的过程，其作用在于更新膜蛋白和膜脂、形成细

30、胞外基质、或作为营养成分和信号分子。通过形成细胞外基质、或作为营养成分和信号分子。通过default pathwaydefault pathway完成蛋白质转运过程。完成蛋白质转运过程。调节型外排途径（调节型外排途径（regulated exocytosis pathwayregulated exocytosis pathway）：分泌物（如）：分泌物（如激素、或酶）储存在分泌泡内，当细胞在受到胞外信号刺激时，分泌泡与质激素、或酶）储存在分泌泡内，当细胞在受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。膜融合并将内含物释放出去。第三十七页，本课件共有74页第三十八页，本课件共有74页细

31、胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选约占细胞总膜面积的一半，是封闭的网络系统。约占细胞总膜面积的一半，是封闭的网络系统。分为粗面型内质网（分为粗面型内质网（rough endoplasmic reticulumrough endoplasmic reticulum，RERRER）和光面型）和光面型内质网（内质网（smooth endoplasmic reticulumsmooth endoplasmic reticulum，SERSER）。）。RERRER呈扁平囊状，排列整齐，有核糖体附着。呈扁平囊状，排列整齐，有核糖体附着。SERSER呈分支管状或小泡状，无

32、核糖体附着。呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。细胞不含纯粹的细胞不含纯粹的RERRER或或SERSER，它们分别是，它们分别是ERER连续结构的一部分。连续结构的一部分。ERER约有约有3030多种膜结合蛋白，另有多种膜结合蛋白，另有3030多种位于内质网腔，这些蛋白的多种位于内质网腔，这些蛋白的分布具有异质性，如：葡糖分布具有异质性，如：葡糖-6-6-磷酸酶，普遍存在于内质网，被认为磷酸酶，普遍存在于内质网，被认为是标志酶，核糖体结合糖蛋白（是标志酶，核糖体结合糖蛋白（ribophorinribophorin）只分布在）只分布在RERRER，P450P450酶系酶系只分布在只分布在SERSE

33、R。第三十九页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选二、化学组成二、化学组成 含有磷脂、胆固醇、含有磷脂、胆固醇、RNARNA、蛋白质和酶。、蛋白质和酶。内质网酶及其分布内质网酶及其分布 酶酶 分布分布 酶酶 分布分布细胞色素细胞色素P450 P450 胞质面和腔面胞质面和腔面 核苷焦磷酸酶核苷焦磷酸酶 胞质面胞质面细胞色素细胞色素b5 b5 胞质面胞质面 GDP-GDP-甘露糖转移酶甘露糖转移酶 胞质面胞质面NADH-NADH-细胞色素细胞色素b5 b5 还原酶还原酶 胞质面胞质面 核苷二磷酸酶核苷二磷酸酶 胞质面胞质面 NADH-NADH

34、-细胞色素细胞色素C C还原酶还原酶 胞质面胞质面 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶 胞质面胞质面 ATPATP酶酶 胞质面胞质面 葡萄糖醛酸酶葡萄糖醛酸酶 胞质面胞质面55核苷酸酶核苷酸酶 胞质面胞质面 乙酰苯胺乙酰苯胺-水解脂酶水解脂酶 胞质面胞质面 第四十页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选第四十一页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选第四十二页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选ERER的功能的功能 蛋白质合成蛋白质合成内

35、质网上合成的蛋白主要有：内质网上合成的蛋白主要有：向细胞外分泌的蛋白、如抗体、激素；向细胞外分泌的蛋白、如抗体、激素；膜的整合蛋白；膜的整合蛋白；需要与其它细胞组合严格分开的酶，如溶酶体的各种水解酶；需要与其它细胞组合严格分开的酶，如溶酶体的各种水解酶；需要进行修饰的蛋白，如糖蛋白。需要进行修饰的蛋白，如糖蛋白。第四十三页，本课件共有74页第四十四页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选 信号识别颗粒信号识别颗粒（signal recognition particlesignal recognition particle，SRPSRP），由）

36、，由6 6种多肽组成，种多肽组成，结合一个结合一个7S RNA7S RNA，属于一种，属于一种RNP(ribonucleoprotein)RNP(ribonucleoprotein)。能与信号序列结合，。能与信号序列结合，导致蛋白质合成暂停。导致蛋白质合成暂停。SRPSRP受体受体（SPR receptorSPR receptor），内质网膜的整合蛋白，异二聚体，可与），内质网膜的整合蛋白，异二聚体，可与SRPSRP特特异结合。异结合。停止转移序列停止转移序列（stop transfer sequencestop transfer sequence），与内质网膜的亲合力很高，），与内质网膜的亲

37、合力很高，阻止肽链继续进入网腔，成为跨膜阻止肽链继续进入网腔，成为跨膜PrPr。转位因子转位因子（translocatortranslocator，translocontranslocon），由），由3-43-4个个Sec61Sec61蛋白构成的通蛋白构成的通道，每个道，每个Sec61Sec61由由3 3条肽链组成。条肽链组成。第四十五页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选第四十六页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选 信号肽与信号肽与信号肽与信号肽与SRPSRPSRPSRP结合结合结合

38、结合肽链延伸终止肽链延伸终止肽链延伸终止肽链延伸终止SRPSRPSRPSRP与受体结合与受体结合与受体结合与受体结合SRPSRPSRPSRP脱离信号肽脱离信号肽脱离信号肽脱离信号肽肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔信号肽切信号肽切信号肽切信号肽切除除除除肽链延伸至终止。肽链延伸至终止。肽链延伸至终止。肽链延伸至终止。这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为

39、这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为co-translationco-translationco-translationco-translation。第四十七页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工 包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，其中最主要的是糖基包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，其中最主要的是糖基化，几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。化，几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。糖基化的作用：糖

40、基化的作用：使蛋白质能够抵抗消化酶的作用；使蛋白质能够抵抗消化酶的作用；赋予蛋白质传导信号的功能；赋予蛋白质传导信号的功能；某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。第四十八页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选糖基一般连接在糖基一般连接在4 4种氨基酸上，分为种氨基酸上，分为2 2种：种：O-O-连接的糖基化（连接的糖基化（O-linked glycosylationO-linked glycosylation）：与）：与SerSer、ThrThr和和HypHyp的的OHOH连接，连接的糖为半乳糖或连接，

41、连接的糖为半乳糖或N-N-乙酰半乳糖胺，在高尔基体上进行。乙酰半乳糖胺，在高尔基体上进行。N-N-连接的糖基化（连接的糖基化（N-linked glycosylationN-linked glycosylation）：与天冬酰胺残基的）：与天冬酰胺残基的NH2NH2连连接，糖为接，糖为N-N-乙酰葡糖胺。乙酰葡糖胺。内质网上进行内质网上进行N-N-连接的糖基化。糖的供体为核苷糖，如连接的糖基化。糖的供体为核苷糖，如CMP-CMP-唾液酸、唾液酸、GDP-GDP-甘露糖、甘露糖、UDP-N-UDP-N-乙酰葡糖胺。乙酰葡糖胺。糖分子首先被糖基转移酶转移到膜上的磷酸长醇（糖分子首先被糖基转移酶转移

42、到膜上的磷酸长醇（dolichol dolichol phosphatephosphate）分子上，装配成寡糖链。）分子上，装配成寡糖链。再被寡糖转移酶转到新合成肽链特定序列（再被寡糖转移酶转到新合成肽链特定序列（Asn-X-SerAsn-X-Ser或或Asn-X-Asn-X-ThrThr）的天冬酰胺残基上。）的天冬酰胺残基上。第四十九页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选第五十页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选新生肽链的折叠、组装和运输新生肽链的折叠、组装和运输 COP II CO

43、P II介导由内质网输出的膜泡运输，这种膜泡由内质网的排出位点介导由内质网输出的膜泡运输，这种膜泡由内质网的排出位点（exit sitesexit sites）以出芽的方式排出。）以出芽的方式排出。不同的蛋白质在内质网腔中停留的时间不同，这主要取决于蛋白质不同的蛋白质在内质网腔中停留的时间不同，这主要取决于蛋白质完成正确折叠和组装的时间，这一过程是在属于完成正确折叠和组装的时间，这一过程是在属于hsp70hsp70家族的家族的ATPATP酶的作酶的作用下完成的，需要消耗能量。用下完成的，需要消耗能量。有些无法完成正确折叠的蛋白质被输出内质网，转入溶酶体中降解掉，大约有些无法完成正确折叠的蛋白质

44、被输出内质网，转入溶酶体中降解掉，大约90%90%的新合成的的新合成的T T细胞受体亚单位和乙酰胆碱受体都被降解掉，而从未到达靶细细胞受体亚单位和乙酰胆碱受体都被降解掉，而从未到达靶细胞膜。胞膜。第五十一页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选第五十二页，本课件共有74页第五十三页，本课件共有74页第五十四页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选 高尔基复合体是由数个扁平囊泡堆在一起形成的高度有极性的细胞器。常分高尔基复合体是由数个扁平囊泡堆在一起形成的高度有极性的细胞器。常分布于内质网与细

45、胞膜之间，呈弓形或半球形，凸出的一面对着内质网称为形成面布于内质网与细胞膜之间，呈弓形或半球形，凸出的一面对着内质网称为形成面（forming faceforming face）或顺面（）或顺面（cis facecis face）。凹进的一面对着质膜称为成熟面）。凹进的一面对着质膜称为成熟面（mature facemature face）或反面（）或反面（trans facetrans face）。顺面和反面都有一些或大或小的运）。顺面和反面都有一些或大或小的运输小泡。输小泡。扁平囊直径的扁平囊直径的1um1um，由两层单位膜构成，膜厚，由两层单位膜构成，膜厚6-7nm6-7nm，中间形成囊腔

46、，周，中间形成囊腔，周缘多呈泡状，缘多呈泡状，4-84-8个扁平囊在一起，某些藻类可达一二十个，构成高尔基体个扁平囊在一起，某些藻类可达一二十个，构成高尔基体的主体。的主体。第五十五页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选第五十六页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选高尔基复合体的化学组成高尔基复合体的化学组成脂类成分脂类成分膜脂种类膜脂种类 内质网膜内质网膜 高尔基复合体膜高尔基复合体膜 质膜质膜脂类总量脂类总量 30.0 35.0 42.0磷脂磷脂 26.6 28.5 29.8鞘磷脂鞘

47、磷脂 1.3 3.5 5.6卵磷脂卵磷脂 13.5 14.6 14.0磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺 6.4 6.6 6.9磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸 1.3 1.2 1.2磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇 2.1 2.6 2.1胆固醇胆固醇 1.0 1.7 5.2糖脂糖脂 0.4 1.5 2.5酶酶 糖基转移酶、磺基糖基转移酶、磺基-糖基转移酶、酰基转移酶、糖苷酶等。糖基转移酶、酰基转移酶、糖苷酶等。第五十七页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选功能区隔功能区隔高尔基体顺面的网络结构（高尔基体顺面的网络结构（cis Golgi networkcis Golg

48、i network，CGNCGN），是高尔基体的），是高尔基体的入口区域。入口区域。高尔基体中间膜囊（高尔基体中间膜囊（medial Golgimedial Golgi），多数糖基修饰，糖脂的形成以），多数糖基修饰，糖脂的形成以及与高尔基体有关的糖合成均发生此处。及与高尔基体有关的糖合成均发生此处。高尔基体反面的网络结构（高尔基体反面的网络结构（trans Golgi networktrans Golgi network，TGNTGN），），是高尔基体是高尔基体的出口区域，功能是参与蛋白质的分类与包装，最后输出。的出口区域，功能是参与蛋白质的分类与包装，最后输出。第五十八页，本课件共有74页细

49、胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选 高尔基体各部分膜囊具有不同的细胞化学反应：高尔基体各部分膜囊具有不同的细胞化学反应：n嗜锇反应：嗜锇反应：ciscis面膜囊被特异地染色；面膜囊被特异地染色；n焦磷酸硫胺素酶焦磷酸硫胺素酶(TPP(TPP酶酶)：可特异显示高尔基体的：可特异显示高尔基体的transtrans面的面的1 12 2层膜囊；层膜囊；n烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP(NADP酶酶)：可显示高尔基体中间几层扁平：可显示高尔基体中间几层扁平囊；囊；n胞嘧啶单核苷酸酶胞嘧啶单核苷酸酶(CMP(CMP酶酶)：可显示靠近：可显示靠

50、近transtrans面上的一些膜囊状和管面上的一些膜囊状和管状结构，状结构，CMPCMP酶也是溶酶体的标志酶。酶也是溶酶体的标志酶。第五十九页，本课件共有74页细胞生物学细胞生物学细胞内功能区隔与蛋白质分选细胞内功能区隔与蛋白质分选高尔基复合体的功能高尔基复合体的功能1 1、参与细胞分泌活动、参与细胞分泌活动 负责对细胞合成的蛋白质进行加工，分类，并运出，其过程是负责对细胞合成的蛋白质进行加工，分类，并运出，其过程是SERSER上合成蛋白质上合成蛋白质-进入进入ERER腔腔以出芽形成小囊泡以出芽形成小囊泡进入进入CGNCGN在在medial Gdgimedial Gdgi中加工中加工在在TG