第十一章蛋白质的生物合成

1、非膜性细胞器；电镜：核糖体为高电子密度非膜性细胞器；电镜：核糖体为高电子密度的圆形或椭圆形致密小颗粒。的圆形或椭圆形致密小颗粒。 15-25nm。成分：蛋白质成分：蛋白质 40% 核糖体核糖体RNA(rRNA ) 60%非膜性细胞器；电镜：核糖体为高电子密度非膜性细胞器；电镜：核糖体为高电子密度的圆形或椭圆形致密小颗粒。的圆形或椭圆形致密小颗粒。 15-25nm。每个核糖体有每个核糖体有大、小大、小两个亚基组成。两个亚基组成。小亚基小亚基大亚基大亚基mRNA通道通道 原核细胞核糖体原核细胞核糖体 70S 50S（23S 5S rRNA） 30S（16S rRNA） + 31种蛋白质种蛋白质 +

2、 21种蛋白质种蛋白质 真核细胞核糖体真核细胞核糖体 80S 60S（28S 5.8S 5S rRNA） 40S（18S rRNA） + 49种蛋白质种蛋白质 + 33种蛋白质种蛋白质 线粒体核糖体线粒体核糖体 55-80S(因种类而异）因种类而异） 50S 30SMg2+0.001mol/L：大小亚基结合大小亚基结合 Mg2+0.01mol/L：2个核糖体结合个核糖体结合 形成二聚体形成二聚体60S+40S+Mg2+Mg2+80S+Mg2+Mg2+120S 60S40StRNAmRNA多肽链多肽链转移酶转移酶P位GTP酶A位60S40S40S60S 受体部位（受体部位（A位）位） 供体部位（

3、供体部位（P位）位） 转肽酶活性部位转肽酶活性部位 GTP酶活性部位酶活性部位 由游离核糖体合成，多分布细胞基质中。由游离核糖体合成，多分布细胞基质中。用于组成细胞自身的结构及参与细胞新陈代谢过程的蛋白质。用于组成细胞自身的结构及参与细胞新陈代谢过程的蛋白质。在新分裂来的幼稚细胞、未分化细胞和胚胎细胞中分布多。在新分裂来的幼稚细胞、未分化细胞和胚胎细胞中分布多。外输蛋白（分泌蛋白）：外输蛋白（分泌蛋白）： 由附着核糖体合成，大多从细胞由附着核糖体合成，大多从细胞分泌出去。如某些酶、抗体和蛋白类激素。分泌出去。如某些酶、抗体和蛋白类激素。结构蛋白：结构蛋白：游离核糖体：游离核糖体：游离在细胞质中

4、。游离在细胞质中。附着核糖体（膜旁核糖体）：附着核糖体（膜旁核糖体）：附着在内质网表面。附着在内质网表面。核糖体核糖体 类型类型 1945年，年，K.R.Poter-电子显微镜电子显微镜-小鼠成纤维细胞小鼠成纤维细胞-内质网（内质网（endoplasmic reticulum,ER）核膜外层核膜外层 内质网是由一层单位膜围成的相互连续的小管，内质网是由一层单位膜围成的相互连续的小管，小泡，扁囊样结构组成的网状膜系统，膜厚小泡，扁囊样结构组成的网状膜系统，膜厚5-6nm.内质网的内腔相互连通。内质网的内腔相互连通。细胞膜细胞膜内质网内质网小管小管小泡小泡扁囊状扁囊状细胞膜细胞膜核膜核膜内质网的分

5、布和数量多少与细胞的生理功能相关，内质网的分布和数量多少与细胞的生理功能相关，执行分泌功能的细胞内质网较发达。执行分泌功能的细胞内质网较发达。粗面内质网粗面内质网滑面内质网滑面内质网ERRER内质网功能：内质网功能：使细胞质区域化，为物质代谢提供特使细胞质区域化，为物质代谢提供特定的内环境；扩大膜的表面积，有利于酶的分布提定的内环境；扩大膜的表面积，有利于酶的分布提高代谢效率；为蛋白质，脂类和糖类的重要合成基高代谢效率；为蛋白质，脂类和糖类的重要合成基地；参与物质运输，物质交换和解毒作用；对细胞地；参与物质运输，物质交换和解毒作用；对细胞起机械支持作用。起机械支持作用。 SRP与核糖与核糖体的

6、结合与体的结合与分离分离 新生肽链新生肽链上的信号肽上的信号肽SRPSRP-核糖体复合核糖体复合体与内质网膜上体与内质网膜上的的SRP受体结合受体结合核糖体核糖体结合蛋白结合蛋白蛋白蛋白转运器转运器粗面内质网膜上粗面内质网膜上的的SRP受体蛋白受体蛋白SRP与信与信号肽的结号肽的结合使翻译合使翻译暂停暂停细胞质细胞质内质网腔内质网腔继续翻译并继续翻译并开始穿过内开始穿过内质网膜质网膜SRP释放并再循环释放并再循环 （Bip 蛋白蛋白）（直径直径8.5nm)新生肽链到内质网腔的跨膜转运新生肽链到内质网腔的跨膜转运 5353mRNAAsnNH2AsnNH2rER膜膜 rER腔腔多多萜醇萜醇糖基转移

7、酶糖基转移酶寡糖寡糖核糖体核糖体新生的多肽新生的多肽糖基化的作用：糖基化的作用：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。 新合成的分泌蛋白新合成的分泌蛋白内质网腔内质网腔出芽出芽经高尔基体经高尔基体 分泌泡分泌泡发育成酶原颗粒发育成酶原颗粒移到细胞的游离端移到细胞的游离端排出分泌蛋白排出分泌蛋白Cop I and II Vesicles马达Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）回收信号回收信号脂肪酸脂肪酸 + 磷酸甘油磷酸甘油 磷脂酸磷脂酸+磷

8、酸甘油磷酸甘油酰基转移酶酰基转移酶磷脂酸酶磷脂酸酶二二脂酰甘油酯脂酰甘油酯 + CDP-胆碱胆碱卵磷脂卵磷脂胆碱磷酸转移酶胆碱磷酸转移酶l最早发现于最早发现于1855年，年，1889年，年，Golgi用银染法，在猫头鹰的神经细胞内用银染法，在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰的结构，因此定名为高尔基体。观察到了清晰的结构，因此定名为高尔基体。20世纪世纪50年代以后才正确年代以后才正确认识它的存在和结构。认识它的存在和结构。电电镜镜成熟面（反面）成熟面（反面）大囊泡大囊泡形成面（顺面）形成面（顺面）The Golgi Apparatus反面高尔基体网状结构反面高尔基体网状结构顺面高尔基体网状结构顺

9、面高尔基体网状结构高尔基体中间膜囊高尔基体中间膜囊内质网向高尔基体的运输小泡内质网向高尔基体的运输小泡靠近顺面高尔基体的网状结构靠近顺面高尔基体的网状结构靠近反面高尔基体的网状结构靠近反面高尔基体的网状结构3H标记亮氨酸标记亮氨酸3分钟分钟20分钟分钟90分钟分钟高尔基复合体在细胞分泌高尔基复合体在细胞分泌活动中起着重要的运输作活动中起着重要的运输作用；在分泌颗粒的形成过用；在分泌颗粒的形成过程中起着浓缩、修饰、加程中起着浓缩、修饰、加工等作用。工等作用。N-连接的寡糖链：在连接的寡糖链：在rER腔内合成。腔内合成。O-连接的寡糖链：在高尔基复合体内合成。连接的寡糖链：在高尔基复合体内合成。糖

10、蛋白糖蛋白3H标记甘露糖标记甘露糖（去除发生在中间（去除发生在中间扁平囊靠近顺面部位）扁平囊靠近顺面部位）3H标记半乳糖；唾液糖标记半乳糖；唾液糖（加入发（加入发生在中间扁平囊靠近反面部位）生在中间扁平囊靠近反面部位）3H标记标记N-乙酰葡萄乙酰葡萄糖胺糖胺（加入发（加入发生在中间扁平囊中间部位）生在中间扁平囊中间部位）高尔基复合体对糖蛋白的合成和修饰过程具高尔基复合体对糖蛋白的合成和修饰过程具有严格的顺序性。有严格的顺序性。N-连接的寡糖蛋白连接的寡糖蛋白：发生在内质网腔内：发生在内质网腔内，糖为糖为N-乙酰葡糖胺、甘露糖。乙酰葡糖胺、甘露糖。O-连接的寡糖蛋白连接的寡糖蛋白：连接的糖为半乳

11、糖或连接的糖为半乳糖或N-乙酰半乳乙酰半乳糖胺，在高尔基体上进行。糖胺，在高尔基体上进行。蛋白质合成蛋白质合成溶酶体寡聚糖磷酸化溶酶体寡聚糖磷酸化切除甘露糖切除甘露糖加加N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺加半乳糖加半乳糖加唾液酸；分选加唾液酸；分选溶酶体溶酶体顺面管网顺面管网中层囊中层囊反面囊反面囊反面管网反面管网大泡（分泌颗粒）大泡（分泌颗粒）rER高尔基复合体高尔基复合体顺面囊顺面囊切除甘露糖切除甘露糖高尔基堆高尔基堆出芽出芽去衣被去衣被蛋白质蛋白质释放释放运输小泡与靶运输小泡与靶部位的膜融合部位的膜融合蛋白质蛋白质分选产物分选产物无活性的前体物质无活性的前体物质（某些肽类激素）（某些肽类激素）

12、胰岛素：胰岛素：A、B、C、三个肽链三个肽链加工改造加工改造有生物活性的物质有生物活性的物质（激素）（激素）胰岛素：胰岛素：A、B、二二个肽链个肽链溶酶体的酶是由溶酶体的酶是由rER上的核糖体合成上的核糖体合成rER腔内腔内运输小泡运输小泡 高尔基复合体高尔基复合体（加工修饰）（加工修饰）溶酶体的酶内含有甘露糖溶酶体的酶内含有甘露糖-6-磷酸，高尔基复合体反面扁磷酸，高尔基复合体反面扁囊膜上有甘露糖囊膜上有甘露糖-6-磷酸受体，能特异与其结合，诱导溶磷酸受体，能特异与其结合，诱导溶酶体酶聚集并酶体酶聚集并出芽出芽离开高尔基复合体形成溶酶体。离开高尔基复合体形成溶酶体。膜流：细胞的各种膜性结构之

13、间相互联系和转移的现象称膜流。膜流：细胞的各种膜性结构之间相互联系和转移的现象称膜流。内质网内质网运输小泡运输小泡高尔基复合体高尔基复合体大囊泡大囊泡细胞膜细胞膜回收膜回收膜异常改变异常改变高尔基复合体的肥大和萎缩高尔基复合体的肥大和萎缩高尔基复合体内容物的改变高尔基复合体内容物的改变高尔基复合体在癌细胞中的改变高尔基复合体在癌细胞中的改变 酶酶蛋白酶（肽酶）蛋白酶（肽酶）核酸酶核酸酶磷酸酶磷酸酶糖苷酶（水解糖蛋白和糖脂、糖链的酶）糖苷酶（水解糖蛋白和糖脂、糖链的酶）脂脂 酶酶硫酸酯酶（分解氨基多糖的酶）硫酸酯酶（分解氨基多糖的酶）二、溶酶体的类型二、溶酶体的类型(endolysosome)(

14、phagolysosome)二、溶酶体的类型二、溶酶体的类型(endolysosome)(phagolysosome)内吞体内吞体rER顺面管网顺面管网反面管网反面管网高尔基复合体高尔基复合体 溶酶体水解酶前体溶酶体水解酶前体加入磷酸基团加入磷酸基团M-6-P溶酶体酶溶酶体酶前前 溶溶 酶酶 体体ATPADP+PiH+去除磷酸去除磷酸pH=6成熟溶酶体成熟溶酶体clathrin coat, early/late endosome, acidic compartment 自体自体吞噬体吞噬体 异体异体吞噬体吞噬体内体性内体性溶酶体溶酶体自噬性自噬性溶溶酶体酶体异噬性异噬性溶溶酶体酶体即来自细胞内

15、的衰老和崩解的细胞器等，即来自细胞内的衰老和崩解的细胞器等，被细胞本身的膜包围被细胞本身的膜包围l1、自噬性溶酶体：、自噬性溶酶体：作用底物是作用底物是内源性内源性的的。 2、异噬性溶酶体：、异噬性溶酶体：作用底物是作用底物是外源性外源性的。的。如：细菌、红细胞、血红蛋白、铁蛋白、酶、如：细菌、红细胞、血红蛋白、铁蛋白、酶、糖原颗粒糖原颗粒自噬作用自噬作用异噬作用异噬作用自噬体自噬体 吞噬体吞噬体吞饮体吞饮体常见于常见于单核单核-吞噬细胞系统的细胞吞噬细胞系统的细胞、白细胞白细胞、肝细胞肝细胞、肾细胞肾细胞自噬性自噬性溶酶体溶酶体异噬性异噬性溶酶体溶酶体 消化作用的末期阶段，消化作用的末期阶段

16、， 酶活性降低或消失，未被酶活性降低或消失，未被 消化分解的残渣物质，残消化分解的残渣物质，残 留在吞噬性溶酶体内，形留在吞噬性溶酶体内，形 成成残余小体残余小体。l如：脂褐质、髓样结构、如：脂褐质、髓样结构、l多泡体、含铁小体等多泡体、含铁小体等l（一）溶酶体在细胞内的消化作用（一）溶酶体在细胞内的消化作用l 1.异噬作用（heterophagy）l 2.自噬作用（autophagy）l（二）溶酶体在细胞外的消化作用二）溶酶体在细胞外的消化作用l（三）溶酶体的自溶作用与器官发育（三）溶酶体的自溶作用与器官发育l 1. 溶酶体参与受精过程 l 2. 在骨质更新中的作用 l 3. 在组织修复中的

17、作用 l（四）溶酶体调节激素的分泌（四）溶酶体调节激素的分泌 l1.1.自噬作用自噬作用（autophagy）：是指溶酶体消化细胞内自噬小体的过程。 意义：更新细胞成分 机体和细胞的自我保护 意义：为细胞生存提供营养 对机体的防御功能 清除机体内衰老细胞 2.异噬作用异噬作用（heterophagy）是指溶酶体对外源性异物的消化作用。 异噬体：吞饮泡（pinocytotic vesicle）；吞噬体（phagosome）（三）溶酶体的自溶作用与器官发育l自溶作用概念自溶作用概念：机体在某种状态下，细胞内溶酶体破裂，水解酶溢出使细胞本身被消化分解的过程。l在生理状态下在生理状态下：蝌蚪尾部逐渐（变态阶段尾部细胞溶酶体中的组织蛋白酶能消化退化的尾部细胞，变态阶段甲状腺素分泌增多促进溶酶体释放组织蛋白酶）；人体卵巢黄体的萎缩。l在病理状态下在病理状态下：矽肺的形成。 （四）溶酶体调节激素的分泌（四）溶酶体调节激素的分泌血血管管滤泡腔滤泡腔甲状腺甲状腺球蛋白球蛋白I2溶酶体溶酶体甲状甲状腺素腺素甲状腺滤泡上皮细胞甲状腺滤泡上皮细胞 （四）溶酶体调节激素的分泌（四）溶酶体调节激素