翻译及其调控

1、翻译及其调控复旦大学药学院药理与生化教研室蛋白质生物合成（protein biosynthesis）是指DNA结构基因中贮存的遗传信息，通过转录生成mRNA，再指导多肽链合成的过程。蛋白质的生物合成过程也称为翻译（translation）。本章学习内容1.蛋白质生物合成过程（掌握）2.蛋白质合成后的折叠与加工（熟悉）3.蛋白质的转运与定位（熟悉）4.蛋白质合成的调控（了解）第一节 蛋白质的生物合成一、蛋白质的合成体系一、蛋白质的合成体系氨基酸原料，氨基酸原料，mRNA，tRNA，核糖体，各种蛋白，核糖体，各种蛋白质因子和酶类，质因子和酶类，ATP，GTP，无机离子等。，无机离子等。（一）蛋白质

2、生物合成的模板（一）蛋白质生物合成的模板-mRNA1.原核原核生物翻译模板生物翻译模板mRNA的特点的特点1）多顺反子；）多顺反子；2）转录产物不需加工即可作为翻）转录产物不需加工即可作为翻译的模板；译的模板；3）SD序列序列2.真核真核生物翻译模板生物翻译模板mRNA的特点的特点1）单顺反子；）单顺反子；2）转录和翻译在不同时空；）转录和翻译在不同时空；3）5端帽子结构及端帽子结构及Kozak序列。序列。单顺反子与多顺反子ORF AORF BORF CORF D35原核生物mRNA多顺反子ORF35mGpppGp真核生物mRNA单顺反子capAAAAAPoly-A tail原核生物原核生物S

3、D序列序列真核生物真核生物Kozak序列序列:kozak序列：起始密码子处的一段保守序列，序列：起始密码子处的一段保守序列，-CCACCAUGG-，用于增强翻，用于增强翻译起始的效率译起始的效率SD序列是序列是mRNA与核糖与核糖体识别、结合的位点。体识别、结合的位点。3.mRNA遗传密码的特点：遗传密码的特点：1.方向性方向性2.连续性连续性3.兼并性兼并性简并性简并性(degeneracy)：多数氨基酸拥有一个以上：多数氨基酸拥有一个以上的密码子；多少与该氨基酸在生物中的利用的密码子；多少与该氨基酸在生物中的利用度相关；度相关；4.摆动性：摆动性：摆动性摆动性(wobble)：密码子与反密

4、码子配对的摆动：密码子与反密码子配对的摆动现象；现象；5.通用性通用性破译遗传密码的突破性工作主要包括：破译遗传密码的突破性工作主要包括：1.1.体外翻译系统的建立；体外翻译系统的建立；2.2.核酸的人工合成：核酸的人工合成：3.3.核糖体结合技术。核糖体结合技术。 89遗传密码的发现：遗传密码的发现：n1954年前苏联年前苏联-美国物理学家伽莫夫美国物理学家伽莫夫G. Gamow用数学用数学的方法推断的方法推断3个碱基编码一个氨基酸。个碱基编码一个氨基酸。Nature文章文章n1961年克里克第一个用年克里克第一个用T4噬菌体实验证明了遗传密码噬菌体实验证明了遗传密码中中3个碱基编码一个氨基

5、酸。个碱基编码一个氨基酸。增加或减少增加或减少1个和个和2个碱基个碱基均会引起突变，无法产生正常功能的蛋白质，而加入或减少均会引起突变，无法产生正常功能的蛋白质，而加入或减少3个碱个碱基时却可以合成正常功能的蛋白质基时却可以合成正常功能的蛋白质 遗传密码从一个固定的起点开始遗传密码从一个固定的起点开始,以非重叠的方式阅读以非重叠的方式阅读,编码之间没有分隔符。编码之间没有分隔符。n1961年尼伦伯格年尼伦伯格M.W.Nirenberg和马太和马太H.Matthaei利用无细胞系统进行体外合成破译了第一个遗传密利用无细胞系统进行体外合成破译了第一个遗传密码。码。与罗伯特与罗伯特W霍利及哈尔霍利及

6、哈尔葛宾葛宾科拉纳共同获得科拉纳共同获得1968年诺贝尔生理学或医学奖。年诺贝尔生理学或医学奖。n1969年科学家们破译了全部的密码。年科学家们破译了全部的密码。aa-tRNA分离测序及密码子的摆动性分离测序及密码子的摆动性 多聚核苷酸体外合成多聚核苷酸体外合成 体外无细胞翻译体系体外无细胞翻译体系11n这种体系是用大肠杆菌制备的。方法是在氧化铝缓冲溶液中研磨大这种体系是用大肠杆菌制备的。方法是在氧化铝缓冲溶液中研磨大肠杆菌菌体，然后离心除去细胞壁和细胞膜碎片，留下来的液体部肠杆菌菌体，然后离心除去细胞壁和细胞膜碎片，留下来的液体部分即是无细胞体系。分即是无细胞体系。n在这一体系中，保留了大肠

7、杆菌原有的在这一体系中，保留了大肠杆菌原有的DNA、RNA、tRNA、核糖、核糖体、各种酶以及体、各种酶以及Mg2+等金属离子。再经过一段时间保温后，原有的等金属离子。再经过一段时间保温后，原有的DNA、RNA都降解掉，蛋白质的合成也就停止了。在这种情况下，都降解掉，蛋白质的合成也就停止了。在这种情况下，如再向溶液中加入外源如再向溶液中加入外源mRNA和混合的各种氨基酸并补充能量（如和混合的各种氨基酸并补充能量（如ATP），经过保温后即有新的蛋白质合成。新合成蛋白质的氨基酸），经过保温后即有新的蛋白质合成。新合成蛋白质的氨基酸组成（种类和顺序）应当对应于所加外源组成（种类和顺序）应当对应于所加

8、外源mRNA中核苷酸排列顺序，中核苷酸排列顺序，也就是说对应于也就是说对应于mRNA的密码。的密码。n尼伦伯格在试验中加入的氨基酸一共尼伦伯格在试验中加入的氨基酸一共20种，但轮流地将一种氨基酸种，但轮流地将一种氨基酸用用14C同位素标记。合成反应后，用三氯乙酸将蛋白质沉淀，并转移同位素标记。合成反应后，用三氯乙酸将蛋白质沉淀，并转移至滤纸片上，测定纸片上放射性的有无或强度，即可知是哪一种氨至滤纸片上，测定纸片上放射性的有无或强度，即可知是哪一种氨基酸掺入蛋白质，它和加入的外源基酸掺入蛋白质，它和加入的外源mRNA模板有怎样的关系。模板有怎样的关系。不同的氨基酸分别加入到不同的氨基酸分别加入到

9、polyUpolyU试管系统中试管系统中 polyUpolyU合成的肽链全部是合成的肽链全部是苯丙氨酸（苯丙氨酸（PhePhe）破译第一个遗传密码破译第一个遗传密码Nirenberg和和Mathaei 的体外无细胞翻译体系的体外无细胞翻译体系遗传密码（genetic code)及密码的破译遗传密码无细胞体系体外翻译：特点：翻译起始点随机； 阅读框架随机。mRNA sequencepotential codeproduct peptidepoly(U)nUUUpoly(Phe)npoly(A)nAAApoly(Lys)npoly(C)nCCCpoly(Pro)npoly(AC)nACA,CACp

10、oly(Thr-His)npoly(AAC)nAAC,ACA,CAApoly(Asn)n, poly(Thr)n, poly(Gln)nACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACACORF1ORF2ORF3AACAACAACAAC

11、AACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACAACORF1ORF2ORF315Nirenberg破译密码子 同位素标记某种氨基酰tRNA核蛋白体某种三核苷酸寡聚体（密码子

12、）硝酸纤维素膜放射显影滤过硝酸纤维素膜AGAUCAUGA64管硝酸纤维素膜可截留核蛋白体，不能截留游离的氨基酰tRNA和三核苷酸寡聚体氨基酰tRNA如果能识别并结合某种密码子，则将与核蛋白体形成“核蛋白体-氨基酰tRNA-密码子复合体”1963年，年，Speyer和和Ochoa等利用混合共聚物法确定了等利用混合共聚物法确定了Asp、Glu和和Thr等遗传密码的碱基组成，但不能明确碱基顺等遗传密码的碱基组成，但不能明确碱基顺序。序。1964-1966年，年，Khorana、Jones和和Nishimura等人应用有机等人应用有机化学和酶学技术制备已知的核苷酸重复多聚物，以其为化学和酶学技术制备已

13、知的核苷酸重复多聚物，以其为模板进行体外翻译，完成了所有遗传密码的破译。模板进行体外翻译，完成了所有遗传密码的破译。1966年，剑桥分子研究中心年，剑桥分子研究中心A.J.Clark等发现在体内进行合成等发现在体内进行合成的多肽链，其开头在细菌都为甲酰甲硫氨酸，在真核生的多肽链，其开头在细菌都为甲酰甲硫氨酸，在真核生物都为甲硫氨酸，且都是从物都为甲硫氨酸，且都是从AUG这个密码子开始，因这个密码子开始，因此，把此，把AUG定位起始密码子。定位起始密码子。1966年，年，Nirenberg和和KhorUnU绘制全部绘制全部64个密码子的遗传密个密码子的遗传密码子表码子表18ochre）amber

14、）opal）Amber,ochre,and opal nomenclaturen Stop codons were historically given many different names, as they each corresponded to a distinct class of mutants that all behaved in a similar manner. These mutants were first isolated within bacteriophages (T4 and lambda), viruses that infect the bacteria

15、Escherichia coli. Mutations in viral genes weakened their infectious ability, sometimes creating viruses that were able to infect and grow within only certain varieties of E coli.nAmber mutationswere the first set of nonsense mutations to be discovered, isolated by graduate student Harris Bernstein

16、in experiments designed to resolve a debate between Richard Epstein and Charles Steinberg. Bernstein (whose last name means amber in German) had been offered the reward of having any discovered mutants named after himself.Viruses with amber mutations are characterized by their ability to infect only

17、 certain strains of bacteria, known as amber suppressors. These bacteria carry their own mutation that allow a recovery of function in the mutant viruses. For example, a mutation in the tRNA that recognizes the amber stop codon allows translation to read through the codon and produce full-length pro

18、tein, thereby recovering the normal form of the protein and suppressing the amber mutation. Thus, amber mutants are an entire class of virus mutants that can grow in bacteria that contain amber suppressor mutations.nochre mutationwas the second stop codon mutation to be discovered. Given a color nam

19、e to match the name of amber mutants, ochre mutant viruses had a similar property in that they recovered infectious ability within certain suppressor strains of bacteria. The set of ochre suppressors was distinct from amber suppressors, so ochre mutants were inferred to correspond to a different nuc

20、leotide triplet. Through a series of mutation experiments comparing these mutants with each other and other known amino acid codons, Sydney Brenner concluded that the amber and ochre mutations corresponded to the nucleotide triplets UAG and UAA.nopal mutations or umber mutationsthe third and last st

21、op codon in the standard genetic code was discovered soon after, corresponding to the nucleotide triplet UGA. Nonsense mutations that created this premature stop codon were later called opal mutations or umber mutations UAA：赭石密码：赭石密码UAG：琥珀密码：琥珀密码UGA：乳白石密：乳白石密码码起始密码子起始密码子阅读框架阅读框架 ( reading frames) mR

22、NA中的一段含有翻译密码的碱基序列。中的一段含有翻译密码的碱基序列。*mRNA的阅读和翻译以连续和不重叠的方式进行；的阅读和翻译以连续和不重叠的方式进行；开放阅读框架开放阅读框架：从起始密码：从起始密码AUG开始到终止密码子处的开始到终止密码子处的正确可读序列。正确可读序列。一般一条真核生物一般一条真核生物mRNA序列只编码一条蛋白质多肽链。序列只编码一条蛋白质多肽链。只在噬菌体中存在基因重叠现象。只在噬菌体中存在基因重叠现象。遗传密码的摆动性遗传密码的摆动性遗传密码的摆动性遗传密码的摆动性（二）蛋白质合成的场所（二）蛋白质合成的场所核糖体核糖体由蛋白质、由蛋白质、rRNA以及以及Mg2+组成

23、，一般为组成，一般为两个亚基，一大一小。两个亚基，一大一小。26272829n核糖体蛋白（核糖体蛋白（RP）：）：Rpl大亚基核糖体蛋白，大亚基核糖体蛋白，rps小亚基核糖体蛋白小亚基核糖体蛋白参与蛋白质合成：参与蛋白质合成：rRNA折叠，调整核糖体构象等折叠，调整核糖体构象等核糖体外功能：参与调控基因转录翻译，调控细胞增核糖体外功能：参与调控基因转录翻译，调控细胞增殖、凋亡、分化等殖、凋亡、分化等RP表达异常会引发贫血、肿瘤等严重疾病表达异常会引发贫血、肿瘤等严重疾病核糖体核酸（核糖体核酸（rRNA）：）：构成翻译进行的空间构象，定位并结合构成翻译进行的空间构象，定位并结合mRNA（p81图

24、图4-1）肽基转移酶，催化肽键形成肽基转移酶，催化肽键形成（三）蛋白质合成的搬运工具（三）蛋白质合成的搬运工具tRNA1.氨基酸的活化与氨基酰-tRNA合成酶黄色碱基为识黄色碱基为识别必须位点别必须位点nAA + tRNA 氨基酰-tRNAn细胞中一般只有二十种氨基酰-tRNA合成酶，不同tRNA与同一氨基酸的结合均由同一个酶催化。合成酶有很强的校对功能。氨基酰-tRNA合成酶催化的反应氨基酸氨基酸 + ATP-E氨基酰氨基酰-AMP-E + PPi氨基酰氨基酰-AMP-E + tRNA氨基酰氨基酰-tRNA + AMP + E氨基酸氨基酸 + tRNA + ATP氨基酰氨基酰-tRNA +

25、AMP + PPi氨基酰氨基酰-tRNA 合成酶合成酶总反应式为：总反应式为： 氨基酰-tRNA的表示方法AA-tRNAAA通式Asp-tRNAAspSer-tRNASerGly-tRNAGlyMet-tRNAMetfMet-tRNAifMetMet-tRNAiMet*一个特殊的一个特殊的tRNA 原核生物起始原核生物起始Met转运转运甲酰化甲酰化 氨基酸的活化氨基酸的活化 起始起始 Initiation 延伸延伸 Elongation 终止与释放终止与释放 Termination & Release二、蛋白质合成的过程二、蛋白质合成的过程多肽链合成的过程核蛋白体循环1.肽链合成的起始

26、核糖体小亚基先与mRNA结合。起始氨基酰-tRNA再与mRNA配对。核糖体大亚基与小亚基结合，起始氨基酰-tRNA位于大亚基的 P位2.肽链合成的延伸阶段 翻译过程中肽链的延伸是以下三种化学过程的循环。 1）进位 2）成肽 3）移位核蛋白体循环之进位核蛋白体循环之成肽核蛋白体循环之移位翻译延长因子的种类和功能原核生物功能真核生物EF-Tu/EF-Ts协助AAcyl-tRNA进入A位，结合GTPEF-1 /EF-1 /EF-1EF-G转位酶，协助mRNA由A位前移至P位，释放游离的tRNAEF-23.肽链合成的终止 当A位上出现终止密码时，释放因子(releasing factor, RF)进入

27、，促进酯键水解。 之后，tRNA和mRNA被释放，核糖体大、小亚基解聚。 解聚的大、小亚基参与下一轮翻译过程。核蛋白体循环(ribosome cycle)当一条多肽链合成结束后，核蛋白体大小两个亚基解聚，解聚后的大小亚基可以重新参与一条新的多肽链的合成 ，这就构成了核蛋白体循环(ribosome cycle) 。在蛋白质合成的过程中，往往几个核蛋白质体附着在同一条mRNA链上，形成多核蛋白体(polyribosome)结构。 多肽链合成终止后，解离的大小亚基又重新组装成核糖体，参加新肽链的合成，循环往复利用。多肽链在核糖体上的合成过程又称核糖体循环。核糖体循环核糖体循环 在原核细胞内一条在原核

28、细胞内一条mRNAmRNA链上可结合多达几链上可结合多达几百个核糖体。每个核糖百个核糖体。每个核糖体合成一条多肽链，在体合成一条多肽链，在一条一条mRNAmRNA链上同时合成链上同时合成多条相同的多肽链，大多条相同的多肽链，大大提高了翻译的效率。大提高了翻译的效率。 多顺反子分别独立多顺反子分别独立起始，相邻顺反子间距起始，相邻顺反子间距超过核糖体跨度时，两超过核糖体跨度时，两亚基解离后重新组装。亚基解离后重新组装。46真核生物翻译的起始真核生物翻译的起始49n真核生物的释放因子比原核生物的少，只有两种，真核生物的释放因子比原核生物的少，只有两种，eRF-1和和eRF-3，前者可以识别三种终止

29、密码，前者可以识别三种终止密码，后者作用类似后者作用类似RF-3，促进，促进eRF-1与核糖体的结合，与核糖体的结合，激发终止反应。激发终止反应。三、蛋白质合成与药物蛋白质生物合成的阻断剂抗生素氯霉素/林可霉素/大环内酯类与50S亚基结合、可逆性抑制蛋白质生物合成四环素与30S小亚基结合，阻止氨基酰tRNA向30S亚基上的A位点结合链霉素/卡那霉素与30S小亚基结合，引起小亚基构象改变，导致读码错误嘌呤霉素对细胞无选择性，是氨基酰tRNA3端结构类似物，能结合核蛋白体的A位点红霉素识别并结合在核蛋白体23S rRNA的上特定位点，抑制细菌蛋白的合成氯霉素/氯胺苯醇抑制肽酰基转移酶活性放线菌酮抑

30、制转位酶活性藓霉素/硫链丝菌素阻止T因子/G因子与GTPase位点相互作用抗代谢物长春新碱主要抑制微管蛋白的聚合而影响纺锤体微管的形成。使有丝分裂停止于中期。还可干扰蛋白质代谢及抑制RNA多聚酶的活力，并抑制细胞膜类脂质的合成和氨基酸在细胞膜上的转运。三尖杉酯碱抑制真核细胞内蛋白质的合成，使多聚核糖体解聚，是干扰蛋白质合成功能的抗癌药物L-门冬酰胺酶减少肿瘤细胞天冬酰胺的来源，抑制蛋白质合成其他药物白喉毒素DT是ADP-核糖基化酶，可使eEF-2发生ADP-核糖基化从而失活。干扰素通过诱导一种蛋白激酶的活化，使eIF-2磷酸化失活；可以诱导一种poly(2,5A)n，后者活化核酸内切酶Rnas

31、e L，降解病毒的RNA核酸。第二节 蛋白质合成后的折叠与加工一、蛋白质合成后的折叠1.核糖体上新合成的多肽链必须经历折叠（folding）过程才能成为具有天然空间构象（native conformation）的蛋白质。2.蛋白质折叠异常和疾病：疯牛病，老年性痴呆，可传播性海绵状脑病，帕金森氏症，肌萎缩性脊索侧索硬化症等。3.蛋白质折叠过程中，分子伴侣起着非常重要的作用。分子伴侣（molecular chaperone）在蛋白质折叠过程中，分子伴侣起着非常重要的作用，内质网系统是质量控制的主要场所。分子伴侣分子伴侣是指能够结合和稳定另外一种蛋白质的不稳定构象,并能通过有控制的结合和释放,促进新

32、生多肽链的折叠、多聚体的装配或降解及细胞器蛋白的跨膜运输的一类蛋白质 。分子伴侣包括两大类：一类能与核糖体结合，如触发因子（TF），新生链结合复合物（NAC）；另一类不与核糖体结合，如hsp70家族,hsp60家族，二硫键异构酶（PDI），脯氨酰-顺反异构酶（PPI）。热休克蛋白nHSP70家族包括HSp70、Hsp40和GrpE三种蛋白。Hsp70等协同作用可与待折叠多肽片段的78个疏水残基结合，保持肽链成伸展状态，避免肽链内、肽链间疏水基团相互作用引起的错误折叠和聚集，在通过水解ATP释放此肽段，以利于肽链进行正确折叠。nHsp60家族主要包括Hsp60和Hsp10两种蛋白。Hsp60家族

33、的主要作用是为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然空间构象的微环境。n分子伴侣并未加快折叠反应速度，只是防止蛋白质错误折叠或是消除不正确折叠，增加功能性蛋白质折叠产率。n热休克蛋白热休克蛋白（heat shock protein, hsp) 是一种分子伴侣是一种分子伴侣,至少至少包括有两大类，包括有两大类， hsp60和和hsp70，前者帮助尚，前者帮助尚未折叠或错误折叠的多未折叠或错误折叠的多肽链形成正确的折叠，肽链形成正确的折叠，而后者可以和新生肽链而后者可以和新生肽链结合，防止其聚集，有结合，防止其聚集，有利于正确折叠的形成。利于正确折叠的形成。蛋白质二硫键异构酶真核细胞内质网中GSH和

34、G-S-S-G的相对浓度（51）有利于蛋白质二硫键的形成。内质网中的二硫键异构酶有利于形成正确配对的二硫键。肽-脯氨酰顺反异构酶天然蛋白质多肽链中肽酰-脯氨酸间肽键绝大部分是反式构型，仅6%为顺式构型。肽-脯氨酰顺反异构酶也是蛋白质三维空间构象形成的限速酶。二、蛋白质合成后的加工（一）一级结构的修饰1.新生肽链N端fMet或Met的切除2.特定氨基酸的共价修饰包括磷酸化、甲基化、乙酰化、羟基化、糖基化、羧基化、亲脂性修饰等。3.二硫键的形成4.多蛋白的加工如鸦片促黑皮质原POMC经蛋白水解酶水解后可形成促肾上腺皮质激素,-促黑素, -内啡肽， -脂解释放激素等。5.前体蛋白的加工如酶原的激活、

35、胰岛素原向胰岛素的转变、胰高血糖素原向胰高血糖素的转变。蛋白质前体可通过多肽的剪辑，剪除某些氨基酸序列片段，然后再以一定的顺序结合起来，最终形成成熟的，有活性的蛋白质的现象。1.亚基聚合2.辅基连接对于结合蛋白来讲，其非蛋白部分（辅酶或辅基）都是合成后连接上去的，这类蛋白只有结合了相应辅助成分，才能成为天然有活性的蛋白质。（二）、空间结构的修饰蛋白质翻译后添加化学基团的这一类的加工修饰方式称为化学编辑（chemical edit).1.蛋白质的脂酰化脂肪酸与肽链中的Ser或Thr的羟基以酯键结合。如棕榈酰化、豆蔻酰化、异戊二酰化、胆固醇化等。2.蛋白质的糖基化寡糖与蛋白质的连接方式有两种 ：O

36、-型连接和N-型连接。化学编辑（chemical edit)O-连寡糖和N-连寡糖的特点nO-连寡糖通常指寡糖通过O-糖苷键与蛋白质中的丝氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸残基的侧链-OH相连。O-连接寡糖较短，通常只有14个糖残基。O-连糖基化只发生于高尔基体中。nN-连寡糖指寡糖通过N-糖苷键与天冬酰胺残基侧链的-NH2相连。蛋白质中N-连的识别靶序列为Asn-X-Ser/Thr，X不能为脯氨酸（Pro）或天冬氨酸（Asp）。N-连寡糖较长，至少有5个糖残基。N-连糖基化过程始于内质网，完成于高尔基体。第三节 蛋白质的转运与定位合成蛋白质的场所合成蛋白质的场所核糖体核糖体: 存在于几乎所有细胞。存在于

37、几乎所有细胞。 附着于内质网上的称附着核糖体附着于内质网上的称附着核糖体（bound ribosome），主要合成外输性），主要合成外输性蛋白质。蛋白质。 散在于胞质中的称游离核糖体（散在于胞质中的称游离核糖体（free ribosome），合成细胞本身生长所需的蛋），合成细胞本身生长所需的蛋白质。白质。 一、蛋白质的转运内质网内质网(Endoplasmic Reticulum,ER) (1)粗面内质网粗面内质网 (RER) 表面附着大量核糖体，以扁囊为主，少数管状表面附着大量核糖体，以扁囊为主，少数管状和泡状结构；和泡状结构； 管腔与核膜腔相通，有的细胞管腔与核膜腔相通，有的细胞中与核膜呈同

38、心圆分布，围绕在核的周围中与核膜呈同心圆分布，围绕在核的周围(2)滑面内质网滑面内质网 (SER) 膜面光滑，以分支小管和小泡相互交织形成网，膜面光滑，以分支小管和小泡相互交织形成网，与与RER相通。相通。 粗面内质网：参与蛋白质合成和蛋白质糖基化粗面内质网：参与蛋白质合成和蛋白质糖基化作用。作用。n由附着于内质网膜上的核糖体合成的蛋白质进入内由附着于内质网膜上的核糖体合成的蛋白质进入内质网腔后转运。质网腔后转运。主要合成分泌性蛋白质主要合成分泌性蛋白质(即外输性蛋白质即外输性蛋白质),如蛋白类如蛋白类激素激素,消化酶原消化酶原,抗体抗体,胞外基质中的蛋白质等胞外基质中的蛋白质等.RER的不同

39、区域可以合成不同的蛋白质的不同区域可以合成不同的蛋白质;n合成蛋白质的糖基化作用合成蛋白质的糖基化作用 糖基化作用是糖基化作用是RER的主要功能之一，许多分泌蛋白的主要功能之一，许多分泌蛋白膜、嵌如蛋白和溶酶体蛋白等都是糖蛋白，这些蛋膜、嵌如蛋白和溶酶体蛋白等都是糖蛋白，这些蛋白质的糖基化作用是在内质网内进行的。白质的糖基化作用是在内质网内进行的。n蛋白质运输蛋白质运输 蛋白质合成后被精确地运输到他们行使功能的部位，这个过程称为蛋白质的分选和运输，又可称为蛋蛋白质靶向白质靶向（protein targeting）。胞浆中合成好的蛋白质去向：1）留在原地；2）分泌到细胞外；3）被转运到各类细胞器

40、中。膜被细胞器蛋白的三种输入机制：1）核孔转运；2）跨膜转运；3）小泡转运分泌蛋白质的输送路径胞吐到细胞外部胞吐到细胞外部（连续分泌蛋白质）（连续分泌蛋白质）胞吐到细胞外部胞吐到细胞外部蛋白质蛋白质粗面内质网粗面内质网输送小泡输送小泡高尔基体高尔基体分泌小泡分泌小泡分泌储备小泡分泌储备小泡（非连续分泌蛋白质）（非连续分泌蛋白质）折叠，初步糖基化折叠，初步糖基化进一步糖基化进一步糖基化跨膜转运跨膜转运芽生芽生融合融合芽生芽生信号刺激信号刺激蛋白质运输的细胞学过程示意图蛋白质运输的细胞学过程示意图蛋白质的跨膜转运方式蛋白质的跨膜转运方式n信号肽引导的经内质网运输途径信号肽引导的经内质网运输途径 信

41、号肽假设信号肽假设n导肽引导的经线粒体等的运输途径导肽引导的经线粒体等的运输途径 导肽假设导肽假设* 信号肽假设：信号肽假设： 信号肽信号肽：位于分泌蛋白：位于分泌蛋白N端的一段肽段，长度端的一段肽段，长度一般为一般为15-35个氨基酸残基个氨基酸残基, N-末端含有末端含有1个个或多个带正电荷的氨基酸或多个带正电荷的氨基酸,其后是其后是6-12个连续个连续的疏水残基的疏水残基;在蛋白质合成中将核糖体引导到在蛋白质合成中将核糖体引导到内质网内质网,进入内质网后通常被切除；进入内质网后通常被切除；n信号序列没有特异性。信号序列没有特异性。n内含信号肽内含信号肽(internal signal p

42、eptides), ,位于肽链中部，具信号序列的作用，不能位于肽链中部，具信号序列的作用，不能被切除被切除, , 合成的是膜蛋白。合成的是膜蛋白。信号肽假设的工作原理信号肽假设的工作原理n信号识别颗粒信号识别颗粒(signal recognition partical, SRP),是一种核糖核酸蛋白复合是一种核糖核酸蛋白复合体体,沉降系数为沉降系数为11S，含有分子量为，含有分子量为72kd、68kDa、54kDa、19kDa、14kDa及及9kDa的的6条多肽和一个条多肽和一个7S(长约长约300个核苷酸个核苷酸)的的scRNA, 它的作用是它的作用是识别信号序列识别信号序列,并将核并将核糖

43、体引导到内质网上糖体引导到内质网上。translation协助信号肽插入内质网内膜协助信号肽插入内质网内膜使核糖体肽链延伸反应暂时停止使核糖体肽链延伸反应暂时停止nSRP受体受体：又称停靠蛋白（：又称停靠蛋白（docking protein，DP），能够与结合有信号序列的），能够与结合有信号序列的SRP牢牢地牢牢地结合结合,使正在合成蛋白质的核糖体停靠到内质使正在合成蛋白质的核糖体停靠到内质网上来网上来translationn核糖体受体蛋白转运因子复合物核糖体受体蛋白转运因子复合物： 形成跨膜通道，使信号肽和新生肽链通过；同形成跨膜通道，使信号肽和新生肽链通过；同时与核糖体紧密结合；时与核糖体

44、紧密结合；translation信号肽引导跨膜过程信号肽引导跨膜过程n信号肽与信号肽与SRP结合结合肽链延伸终止肽链延伸终止SRP与受与受体结合体结合SRP脱离信号肽脱离信号肽肽链在内质网上继肽链在内质网上继续合成，同时核糖体与跨膜通道蛋白结合续合成，同时核糖体与跨膜通道蛋白结合信信号肽引导新生肽链进入内质网腔号肽引导新生肽链进入内质网腔信号肽切除信号肽切除肽链延伸至终止肽链延伸至终止翻译体系解散翻译体系解散n这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，是这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，是在翻译过程中完成的，即边翻译边跨膜，故称在翻译过程中完成的，即边翻译边跨膜，故称为为共翻译共翻译（co-t

45、ranslation）。）。n从从SRP受体上释放下来的受体上释放下来的SRP可以循环使用，可以循环使用，称为称为SRP循环循环。translation导肽假设n线粒体、叶绿体、过氧化物体、乙醛酸体等的跨膜蛋白质是属于合成后再分选和运输的，这些蛋白质由胞浆内游离核糖体合成，由导肽牵引到靶向部位。n导肽位于蛋白质前体的N端，约含2080个氨基酸残基，导肽所引导的前体蛋白通过细胞膜时，被12种内肽酶水解后转化为成熟型蛋白质。n导肽的特征： n在新生肽链的跨膜中，以及进入内质网在新生肽链的跨膜中，以及进入内质网以后，都需要保护其不发生错误的折叠以后，都需要保护其不发生错误的折叠和变性和变性分子伴侣分

46、子伴侣负责调节蛋白质的负责调节蛋白质的折叠和组装。折叠和组装。translation分子伴侣参与蛋白质的跨膜运输n分子伴侣分子伴侣(chaperone): 能与其它构象不稳定的蛋白相结合并使之稳定能与其它构象不稳定的蛋白相结合并使之稳定的一类蛋白质，通过与多肽结合来帮助被结合的一类蛋白质，通过与多肽结合来帮助被结合的多肽在体内的折叠、组装、转运或降解等，的多肽在体内的折叠、组装、转运或降解等，在完成任务后从多肽上释放下来。在完成任务后从多肽上释放下来。translationn热休克蛋白热休克蛋白（heat shock protein, hsp) 是一种分子伴侣是一种分子伴侣,至少至少包括有两大

47、类，包括有两大类， hsp60和和hsp70，前者帮助尚，前者帮助尚未折叠或错误折叠的多未折叠或错误折叠的多肽链形成正确的折叠，肽链形成正确的折叠，而后者可以和新生肽链而后者可以和新生肽链结合，防止其聚集，有结合，防止其聚集，有利于正确折叠的形成。利于正确折叠的形成。n蛋白质经内质网进入高尔基体再加工和折叠蛋白质经内质网进入高尔基体再加工和折叠高尔基复合体是意大高尔基复合体是意大利科学家利科学家Camillo Golgi在在1898年发现年发现的的,它是普遍存在于真它是普遍存在于真核细胞中的一种细胞核细胞中的一种细胞器。器。n高尔基复合体位于内质网高尔基复合体位于内质网和质膜之间和质膜之间, 是膜结合核是膜结合核糖体合成的蛋白质的分选糖体合成的蛋白质的分选和运输的中间站和运输的中间站n从从ER分泌出来的小泡同顺分泌出来的小泡同顺面高尔基网络融合后成为面高尔基网络融合后成为高尔基体的一