細(xì)胞生物學(xué)第十章 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸課件

核

糖

體

上

蛋

白

質(zhì)

的

成

與

去

向膜結(jié)合核糖體游離核糖體細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞核溶酶體

高爾基體

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

線粒體過氧化物酶體分泌顆粒內(nèi)體細(xì)胞表面核糖體游離核糖體膜結(jié)合核糖體不同部位的蛋白質(zhì)如何準(zhǔn)確地到達(dá)目的地？細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸?shù)谑录?xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸

Triettransportdesprotéinesntracellulaires細(xì)胞根據(jù)蛋白質(zhì)是否攜有分選信號，以及分選信號的性質(zhì)，選擇性地將其送到細(xì)胞不同的部位，這一過程稱為蛋白質(zhì)分選(Tridesprotéines)和蛋白質(zhì)靶向運輸（l’adressagedesprotéines）。大多數(shù)蛋白質(zhì)帶有分選信號細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸?shù)谝还?jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選信號以及運輸途徑和方式一、信號假說（Hypothesisdesignal）和分選信號1975年提出的假說內(nèi)容：新合成蛋白質(zhì)的N-末端有一段信號序列，叫信號肽，其作用是將肽鏈在合成過程中引導(dǎo)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，并在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中完成蛋白質(zhì)合成，信號序列本身則在蛋白質(zhì)合成完成前在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中被切除。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1999"forthediscoverythatproteinshaveintrinsicsignalsthatgoverntheirtransportandlocalizationinthecell"

GünterBlobelUSA

RockefellerUniversity

NewYork,NY,USA;HowardHughesMedicalInstitute提出“蛋白質(zhì)上的信號序列決定其所在的位置”的理論細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸分選信號引導(dǎo)蛋白質(zhì)到達(dá)正確的地點

分選信號有兩類

信號肽peptide

signal：蛋白質(zhì)多肽鏈上的一段連續(xù)的特定氨基酸序列，具有分選信號的功能?？晌挥诙嚯逆湹娜魏尾课?，完成分選任務(wù)后常被切除。信號斑信號肽細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸分選信號引導(dǎo)蛋白質(zhì)到達(dá)正確的地點

2.信號斑plaquesignal

：位于多肽鏈不同部位的幾個特定氨基酸序列經(jīng)折疊后形成的斑塊區(qū)，具有分選信號的功能。信號斑是一種三維結(jié)構(gòu)。完成分選任務(wù)后仍然存在。

信號斑信號肽細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸不同的氨基酸序列作為分選信號決定蛋白質(zhì)運輸?shù)姆较蚣?xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸二、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)運輸?shù)耐緩?.共翻譯轉(zhuǎn)運的蛋白質(zhì)運輸途徑溶酶體

高爾基體

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

分泌顆粒內(nèi)體細(xì)胞表面細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞核線粒體過氧化物酶體1.翻譯后轉(zhuǎn)運的蛋白質(zhì)運輸途徑3.蛋白質(zhì)的胞吞途徑溶酶體

內(nèi)體細(xì)胞外已合成蛋白質(zhì)合成中蛋白質(zhì)細(xì)胞外蛋白質(zhì)生物合成-分泌途徑細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸三、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的運輸方式1.門控運輸：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)-細(xì)胞核分選信號-核孔復(fù)合體上相應(yīng)受體2.穿膜運輸：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)-細(xì)胞器分選信號-細(xì)胞器膜上相應(yīng)轉(zhuǎn)運子3.小泡運輸：細(xì)胞器-細(xì)胞器（細(xì)胞膜）分選信號-運輸小泡膜上相應(yīng)受體細(xì)胞核葉綠體線粒體過氧化物酶體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體溶酶體內(nèi)體細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸?shù)诙?jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的門控運輸一、門控運輸?shù)牡鞍踪|(zhì)分選信號及其受體二、門控運輸?shù)哪芰縼碓矗裕┤㈤T控運輸中大分子轉(zhuǎn)運的調(diào)節(jié)（略）細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸?shù)诙?jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的門控運輸運輸通過核孔復(fù)合體進行，稱為門控運輸(transport

àtraversesporesnucléaires)，該過程需要消耗能量。小分子自由通過/大分子門控運輸。核孔復(fù)合體似可調(diào)控的門，介導(dǎo)選擇性的雙向運輸。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸?shù)鞍踪|(zhì)的核輸入與核輸出帶核定位信號的蛋白質(zhì)核輸入受體核輸出受體帶核輸出信號的蛋白質(zhì)進出細(xì)胞核的蛋白質(zhì)分別含有核定位信號和核輸出信號，可為信號肽，也可為信號斑；不被切除，可反復(fù)使用。核輸入受體識別核定位信號，核輸出受體識別核輸出信號。

細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸?shù)谌?jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的穿膜運輸一、蛋白質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到線粒體的運輸（略）二、蛋白質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到過氧化物酶體的運輸（略）三、蛋白質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的運輸?shù)鞍踪|(zhì)穿過細(xì)胞器的膜從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進入細(xì)胞器內(nèi)的運輸方式稱為穿膜運輸(transportàtraverslamembrane)，靶細(xì)胞器膜上存在蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運子，識別分選信號。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸一、蛋白從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到線粒體的運輸分選信號和識別翻譯后轉(zhuǎn)運（成熟構(gòu)型）二、蛋白從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到過氧化物酶體的運輸轉(zhuǎn)運途徑：基質(zhì)腔、膜間腔和內(nèi)膜翻譯后轉(zhuǎn)運（線性）分選信號和識別能量（ATP水解）轉(zhuǎn)運子轉(zhuǎn)運子能量（ATP水解，H+跨膜電化學(xué)梯度）細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)有兩種形式，1.膜蛋白2.可溶性蛋白細(xì)胞器駐留蛋白分泌蛋白胞外胞內(nèi)細(xì)胞膜高爾基體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)三、蛋白質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的運輸?shù)鞍踪|(zhì)進行的是一種穿膜運輸，轉(zhuǎn)運在蛋白質(zhì)合成的過程中進行，即共翻譯轉(zhuǎn)運，此運輸過程不需要直接能量。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸1.可溶性蛋白質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的運輸轉(zhuǎn)運子的中央孔與核糖體大亞基的中央通道對齊，供多肽鏈穿入。信號肽引導(dǎo)多肽鏈通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運子進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運子細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸1.可溶性蛋白質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的運輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白合成信號肽、信號識別顆粒、信號識別顆粒受體等的相互作用使核糖體附著。信號識別顆粒（SRP）：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核蛋白復(fù)合體，識別信號肽、核糖體。SRPSRP受體信號肽轉(zhuǎn)運子信號肽酶細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸2.跨膜蛋白到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的運輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白合成跨膜蛋白有多種插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的方式，決定了轉(zhuǎn)移到細(xì)胞器膜上以及質(zhì)膜上后膜蛋白分布的不對稱性。SRP受體信號肽SRP跨膜蛋白細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸?shù)鞍踪|(zhì)在游離核糖體上合成還是在附著核糖體上合成？看它們的分選信號而定！為什么只有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上才有核糖體附著？經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)都是共翻譯轉(zhuǎn)運方式！細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸?shù)谒墓?jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的小泡運輸

細(xì)胞器之間通過運輸小泡進行的蛋白質(zhì)運輸稱為小泡運輸(transportvésiculaire)，該過程需要消耗能量。小泡運輸?shù)耐緩剑?.生物合成-分泌途徑

2.胞吞途徑細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸

伴隨膜的運動耗能能運輸膜蛋白、膜脂、可溶性蛋白要運輸?shù)牡鞍踪|(zhì)衣被蛋白一、運輸小泡的形成細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸三種類型的有被小泡介導(dǎo)不同的運輸途徑網(wǎng)格蛋白有被小泡：質(zhì)膜-溶酶體，高爾基體-晚期內(nèi)體

COPI有被小泡：高爾基體膜囊間，高爾基體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)COPII有被小泡：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體大多數(shù)運輸小泡為有被小泡（vesiclesrecouverts

），已知的有被小泡根據(jù)衣被蛋白不同分三種類型。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸運輸小泡從供膜出芽形成，按其特殊的表面標(biāo)志定向運輸至靶膜表面，被膜上受體識別，小泡膜與靶膜融合，釋放所攜帶的蛋白質(zhì)?？缒さ鞍譻nare幫助運輸小泡與靶膜識別并融合細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸神經(jīng)細(xì)胞肌肉細(xì)胞乙酰膽堿乙酰膽堿受體神經(jīng)細(xì)胞中含神經(jīng)遞質(zhì)的運輸小泡由snare介導(dǎo)與神經(jīng)末梢細(xì)胞膜融合，從而釋放出神經(jīng)遞質(zhì)，傳導(dǎo)神經(jīng)沖動。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸從細(xì)胞表面到細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)分選和運輸1.吞噬作用（phagocytose）2.吞飲作用（pinocytose）（receptor-mediatedendocytosis）3.受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用吞噬作用吞飲作用二、胞吞途徑

（voiesd‘endocytose）

細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸細(xì)胞攝入膽固醇的方法（LDL顆粒）-受體介導(dǎo)的胞吞有被小泡細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸遺傳性高膽固醇血癥原因之一受體缺陷：不能形成有被小泡細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸溶酶體的形成與胞吞密切相關(guān)早期內(nèi)體晚期內(nèi)體溶酶體高爾基體細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸三、生物合成-分泌途徑從細(xì)胞內(nèi)到細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分選和運輸1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體之間前向小泡運輸、逆向小泡運輸2.高爾基體膜囊間3.高爾基體到細(xì)胞表面固有分泌途徑、受調(diào)分泌途徑細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體之間的小泡運輸COPI有被小泡逆向運輸COPII有被小泡前向運輸高爾基體通過受體識別內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白的信號序列，用COPI運輸小泡收集這些蛋白并回輸?shù)絻?nèi)質(zhì)網(wǎng)。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸高爾基體到細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分選運輸受調(diào)分泌途徑：激素、消化酶、神經(jīng)遞質(zhì)固有分泌途徑：膜蛋白、膜脂、細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸?shù)鞍踪|(zhì)的小泡運輸途徑生物合成－分泌途徑

回輸途徑胞吞途徑細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸膜蛋白的形成和運輸膜結(jié)構(gòu)的流動性細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸本章小結(jié)細(xì)胞根據(jù)蛋白是否攜有分選信號，及分選信號的性質(zhì)，選擇性地將其送到細(xì)胞不同的部位，稱為胞內(nèi)蛋白的分選和靶向運輸。分選信號多為特定的氨基酸序列，形成信號肽或信號斑。如核輸入輸出信號、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的定位和駐留信號、線粒體、過氧化物酶體的定位信號等。同時，分選信號也可以經(jīng)加工修飾而成，如溶酶體酶攜帶的M-6-P分選信號。細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)有多種運輸途徑，如到核、線粒體、過氧化物酶體的運輸在翻譯后進行，稱翻譯后轉(zhuǎn)運途徑；到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的運輸是在翻譯的過程中進行，稱共翻譯轉(zhuǎn)運途徑，此途徑還包括蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)經(jīng)高爾基體到細(xì)胞外（生物合成－分泌途徑）和溶酶體的運輸；細(xì)胞對胞外蛋白的攝取則是通過胞吞作用完成，稱胞吞途徑。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸細(xì)胞不同部位的蛋白質(zhì)存在不同的運輸方式，如通過核孔復(fù)合體進出核的運輸為門控運輸；到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、過氧化物酶體的運輸為穿膜運輸；而從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體，高爾基體的各個區(qū)室之間，以及由高爾基體到溶酶體、細(xì)胞膜或重新運回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的運輸是由運輸小泡介導(dǎo)的。門控運輸為通過核孔復(fù)合體進出核的運輸，是一個信號識別（核輸入、輸出受體分別識別核輸入、輸出信號）和載體介導(dǎo)的主動運輸過程。具有選擇性、雙向性、耗能的特點。蛋白在核質(zhì)間的轉(zhuǎn)運受嚴(yán)格的控制。線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、過氧化物酶體三種細(xì)胞器的蛋白質(zhì)輸入皆為穿膜運輸。需要定位信號、信號識別的受體、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運子等多種結(jié)構(gòu)的協(xié)同完成。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運輸思考題一、解釋名詞門控運輸穿膜運輸小泡運輸翻譯后轉(zhuǎn)運共翻譯轉(zhuǎn)運信號肽（斑）靶