细胞内蛋白质的分选和运输细胞生物学课件

当前第1页\共有129页\编于星期四\21点三、神经肌肉传导中的通道激活12345当前第2页\共有129页\编于星期四\21点神经冲动(电信号)的播散Propagationofelectricsignals当前第3页\共有129页\编于星期四\21点5.乙酰胆碱受体与神经肌接头的化学-电信号转换神经细胞肌肉细胞乙酰胆碱乙酰胆碱受体当前第4页\共有129页\编于星期四\21点三、神经肌肉传导中的通道激活12345当前第5页\共有129页\编于星期四\21点膜蛋白的区域性分布当前第6页\共有129页\编于星期四\21点蛋白在哪里合成的？是如何合成的？当前第7页\共有129页\编于星期四\21点封闭连接锚定连接通讯连接细胞连接的类型当前第8页\共有129页\编于星期四\21点问题：细胞膜上的蛋白是哪里合成的？怎么来到细胞膜上的？和其他的蛋白在哪里分道扬镳的？是如何分的？当前第9页\共有129页\编于星期四\21点Transcellulartransport当前第10页\共有129页\编于星期四\21点问题：细胞是如何完成蛋白的定向运输的？问题：细胞是如何将不同的膜蛋白运送到细胞或者膜的不同的区域呢？当前第11页\共有129页\编于星期四\21点当前第12页\共有129页\编于星期四\21点要实现蛋白的定向运输，细胞首先得面临这样的一个问题，即如何选择和区分不同去向的蛋白，再把它们运往特定的地方。这就是分选(sorting)当前第13页\共有129页\编于星期四\21点蛋白的分选细胞根据蛋白是否携有分选信号，以及分选信号的性质，选择性地将其送到细胞不同的部位。（蛋白的靶向运输－proteintargeting）当前第14页\共有129页\编于星期四\21点第十章胞内蛋白的分选和运输当前第15页\共有129页\编于星期四\21点问题：高尔基体分选哪些蛋白？当前第16页\共有129页\编于星期四\21点溶酶体酶蛋白的分选back当前第17页\共有129页\编于星期四\21点分泌蛋白、膜蛋白的分选当前第18页\共有129页\编于星期四\21点回输内质网的分选当前第19页\共有129页\编于星期四\21点分选是根据什么来进行的？除了在高尔基体中有分选外，细胞的其他部位有分选吗？分选信号：特定的氨基酸序列或经加工修饰而成当前第20页\共有129页\编于星期四\21点特定的信号肽当前第21页\共有129页\编于星期四\21点当前第22页\共有129页\编于星期四\21点固着核糖体为什么只见于内质网（以及核膜的外层）而不见于胞内其他的膜结构上？固着核糖体合成的蛋白为什么能够进入内质网？当前第23页\共有129页\编于星期四\21点信号假说和对进入内质网的蛋白的分选运输当前第24页\共有129页\编于星期四\21点当前第25页\共有129页\编于星期四\21点back当前第26页\共有129页\编于星期四\21点信号肽（signalpeptide）——分选的信号信号识别颗粒（SRP）多肽N端若干个疏水氨基酸残基序列细胞质基质中的核蛋白复合体，识别信号肽、核糖体当前第27页\共有129页\编于星期四\21点当前第28页\共有129页\编于星期四\21点运输的蛋白既有进入内质网腔的可溶性蛋白，也有内质网膜上的跨膜蛋白信号肽引导多肽链通过蛋白质转运子（膜上的蛋白复合体形成的转运通道）进入内质网信号肽、信号识别颗粒、信号识别颗粒受体等的相互作用使核糖体附着。蛋白进行的是一种穿膜运输(transmembranetransport)，转运在合成的过程中进行，称共翻译转运（co-translationaltranslocation）当前第29页\共有129页\编于星期四\21点内质网可溶性蛋白的转运当前第30页\共有129页\编于星期四\21点内质网跨膜蛋白的转运(单次跨膜蛋白)当前第31页\共有129页\编于星期四\21点（多次跨膜蛋白）当前第32页\共有129页\编于星期四\21点问题：一个蛋白质究竟在游离核糖体上合成还是在附着核糖体上合成取决于什么？其他细胞器内，如核、线粒体、过氧化物等的蛋白是如何来的？当前第33页\共有129页\编于星期四\21点内质网

核糖体高尔基体细胞膜溶酶体细胞外当前第34页\共有129页\编于星期四\21点游离核糖体合成的蛋白？当前第35页\共有129页\编于星期四\21点细胞质基质内质网

核糖体线粒体过氧化物酶体细胞核这些蛋白如何进入由膜包围起来的细胞器的呢？它们和蛋白质进入内质网的方式有何异同？当前第36页\共有129页\编于星期四\21点这些蛋白也可含有自己的分选定位信号当前第37页\共有129页\编于星期四\21点进入细胞核的蛋白的分选运输当前第38页\共有129页\编于星期四\21点核输入受体识别核定位信号，核输出受体识别核输出信号

运输通过核孔复合体进行，称为门控运输(gatedtransport)。进出的蛋白分别含有核定位信号和核输出信号核定位信号序列中富含带＋电荷的氨基酸。

可为信号肽，也可为信号斑。

不被切除，可反复使用。

核输出信号尚不见共同特征。

当前第39页\共有129页\编于星期四\21点柱状亚单位环带亚单位腔内亚单位纤维核质环内层核膜外层核膜核胞质基质当前第40页\共有129页\编于星期四\21点当前第41页\共有129页\编于星期四\21点当前第42页\共有129页\编于星期四\21点当前第43页\共有129页\编于星期四\21点门控运输中大分子转运的调节当前第44页\共有129页\编于星期四\21点当前第45页\共有129页\编于星期四\21点细胞质基质内质网

核糖体线粒体当前第46页\共有129页\编于星期四\21点进入线粒体的蛋白的分选运输当前第47页\共有129页\编于星期四\21点分选的信号信号序列中带＋电荷氨基酸与疏水氨基酸交替排列，形成两性－螺旋结构。

转运的方式也是穿膜运输，但是是在翻译后进行的。

蛋白以非折叠状态穿膜，伴侣蛋白（hsp70）维持之。当前第48页\共有129页\编于星期四\21点到线粒体基质腔的运输到线粒体内膜和膜间腔的运输外膜转运子复合体中的受体负责对信号肽的识别蛋白质运往线粒体的不同部位到线粒体外膜的运输多肽链经转运子穿膜，线粒体内外膜上有不同的转运子。

蛋白穿膜运输是需要消耗能量的当前第49页\共有129页\编于星期四\21点线粒体内外膜上的转运子back当前第50页\共有129页\编于星期四\21点蛋白质输入线粒体基质示意图back当前第51页\共有129页\编于星期四\21点向线粒体膜间腔和内膜输入蛋白质示意图膜间腔蛋白蛋白酶切割内膜上蛋白内膜上蛋白线粒体合成的蛋白切割位点信号肽信号肽切割位点停止转运的蛋白back当前第52页\共有129页\编于星期四\21点Hsp：热休克蛋白Hsp70在蛋白质向线粒体中输入的作用示意图

当前第53页\共有129页\编于星期四\21点细胞质基质内质网

核糖体线粒体过氧化物酶体当前第54页\共有129页\编于星期四\21点进入过氧化物酶体的蛋白的分选运输当前第55页\共有129页\编于星期四\21点输入信号多为SKL序列（Ser-Lys-Leu）可溶性受体蛋白PTSIR识别信号，并通过与转运子蛋白的结合介导蛋白的输入这是一种翻译后的穿膜运输，但在蛋白折叠成成熟构型后进行穿膜运输当前第56页\共有129页\编于星期四\21点胞内蛋白有哪些运输方式？1.门控运输2.穿膜运输3.小泡运输在哪里发生膜泡运输？当前第57页\共有129页\编于星期四\21点细胞质基质内质网

核糖体线粒体过氧化物酶体细胞核高尔基体细胞膜溶酶体细胞外当前第58页\共有129页\编于星期四\21点生物合成分泌途径胞吞途径当前第59页\共有129页\编于星期四\21点胞内众多的小泡如何进行分选和定向运输？问题当前第60页\共有129页\编于星期四\21点研究发现大多数运输小泡为有被小泡（coatedvesicle）当前第61页\共有129页\编于星期四\21点当前第62页\共有129页\编于星期四\21点那么这些衣被是什么？它们的存在对于蛋白的转运有什么作用呢？当前第63页\共有129页\编于星期四\21点当前第64页\共有129页\编于星期四\21点当前第65页\共有129页\编于星期四\21点AssemblyofaproteincoatdrivesvesicleformationandselectionofcargomoleculesTargetingsequencesoncargoproteinmakespecificmolecularcontactswithcoatproteins.当前第66页\共有129页\编于星期四\21点当前第67页\共有129页\编于星期四\21点ExchangefactorGTP酶在有被小泡的形成和去衣被过程中起重要作用当前第68页\共有129页\编于星期四\21点InclusionofanonhydrolyzableanalogofGTPinthebuddingreactionpreventsdisassemblyofthecoataftervesiclerelease.当前第69页\共有129页\编于星期四\21点当前第70页\共有129页\编于星期四\21点已知的有被小泡分三种类型网格蛋白有被小泡（clathrin-coatedvesicle）。COPI有被小泡（COPI-coatedvesicle）。COPII有被小泡（COPII-coatedvesicle）。当前第71页\共有129页\编于星期四\21点三种类型的有被小泡介导不同的运输途径当前第72页\共有129页\编于星期四\21点COPII有被小泡从内质网到高尔基体的运输back当前第73页\共有129页\编于星期四\21点有被小泡形成时存在对货运蛋白的选择当前第74页\共有129页\编于星期四\21点COP(Coatmerprotein)有被小泡形成时的情景当前第75页\共有129页\编于星期四\21点胞内众多的小泡如何进行分选和定向运输？问题当前第76页\共有129页\编于星期四\21点转运小泡与靶细胞器膜表面分子的相互作用当前第77页\共有129页\编于星期四\21点当前第78页\共有129页\编于星期四\21点RabGTPasescontroldockingofvesiclesontargetmembranes.PairedsetsofSNAREproteinsmediatefusionofvesicleswithtargetmembranes.当前第79页\共有129页\编于星期四\21点当前第80页\共有129页\编于星期四\21点YeastcellsexpressingmutantSec4proteins(Rabprotein)accumulatesecretoryvesiclesthatareunabletofusewiththeplasmamembrane.当前第81页\共有129页\编于星期四\21点当前第82页\共有129页\编于星期四\21点当前第83页\共有129页\编于星期四\21点当前第84页\共有129页\编于星期四\21点NSF——一种ATP酶SNAP（solubleNSF-attachmentprotein）SNARE——SNAP的受体当前第85页\共有129页\编于星期四\21点化学突触（chemicalsynapse）存在于神经细胞间和神经细胞与肌细胞间的接触部位。化学突触的质膜间有20nm的突触间隙。信号传递速度较慢，电信号→化学信号→电信号。当前第86页\共有129页\编于星期四\21点Ca++-bindingprotein肉毒肝菌毒素当前第87页\共有129页\编于星期四\21点细胞质基质内质网

核糖体线粒体过氧化物酶体细胞核高尔基体细胞膜溶酶体细胞外共翻译转运翻译后转运胞内蛋白运输的途径小结（生物合成－分泌途径）当前第88页\共有129页\编于星期四\21点胞内蛋白运输的途径3.胞吞途径2.共翻译转运（生物合成－分泌途径）

1.翻译后的转运小结当前第89页\共有129页\编于星期四\21点1.吞噬作用（phagocytosis）胞吞作用（endocytosis）

吞噬体（phagosome）2.胞饮作用（pinocytosis）

胞饮体（pinosome）（receptor-mediatedendocytosis）3.受体介导的内吞作用当前第90页\共有129页\编于星期四\21点吞噬作用（phagocytosis）当前第91页\共有129页\编于星期四\21点鼠巨嗜细胞化学性变异的血红细胞当前第92页\共有129页\编于星期四\21点当前第93页\共有129页\编于星期四\21点从细胞表面到胞内的蛋白运输——胞吞途径当前第94页\共有129页\编于星期四\21点早期内体的四种分选方式受体与配体解离，配体去溶酶体，受体返膜受体与配体解离，同去溶酶体受体与配体维持结合，返膜受体与配体维持结合，穿胞而过胞吞过程也存在着分选

当前第95页\共有129页\编于星期四\21点胞内蛋白的运输方式1.门控运输2.穿膜运输3.小泡运输当前第96页\共有129页\编于星期四\21点当前第97页\共有129页\编于星期四\21点当前第98页\共有129页\编于星期四\21点当前第99页\共有129页\编于星期四\21点几种可能的机制ThosewithaGPImembraneanchorBytranscytosis(fail-safesortingmechnism)当前第100页\共有129页\编于星期四\21点酰化异戊烯化当前第101页\共有129页\编于星期四\21点当前第102页\共有129页\编于星期四\21点Glycosylphosphatidylinositol(糖基磷脂酰肌醇)当前第103页\共有129页\编于星期四\21点当前第104页\共有129页\编于星期四\21点当前第105页\共有129页\编于星期四\21点TranscytosisofmaternalIgGimmunoglobulinsacrosstheintestinalepithelialcellsofnewbornmice当前第106页\共有129页\编于星期四\21点胞内蛋白的分选信号和信号假说胞内蛋白的门控运输胞内蛋白的穿膜运输胞内蛋白的小泡运输胞内蛋白的运输途径当前第107页\共有129页\编于星期四\21点本章小结细胞根据蛋白是否携有分选信号，及分选信号的性质，选择性地将其送到细胞不同的部位。此为胞内蛋白的分选和靶向运输。分选信号多为特定的氨基酸序列，形成信号肽或信号斑。如核输入输出信号、内质网的定位和驻留信号、线粒体、过氧化物酶体的定位信号等。同时，分选信号也可以经加工修饰而成，如溶酶体酶携带的M-6-P分选信号。细胞内蛋白质有多种运输途径，如到核、线粒体、过氧化物酶体的运输在翻译后进行，称翻译后转运途径；到内质网的运输是在翻译的过程中进行，称共翻译转运途径，此途径还包括蛋白从内质网经高尔基体到细胞外（生物合成－分泌途径）和溶酶体的运输；细胞对胞外蛋白的摄取则是通过胞吞作用完成，称胞吞途径。当前第108页\共有129页\编于星期四\21点细胞不同部位的蛋白质存在不同的运输方式，如通过核孔复合体进出核的运输为门控运输；到内质网、线粒体、过氧化物酶体的运输为穿膜运输；而从内质网到高尔基体，高尔基体的各个区室之间，以及由高尔基体到溶酶体、细胞膜或重新运回内质网的运输是由运输小泡介导的。门控运输为通过核孔复合体进出核的运输，是一个信号识别（核输入、输出受体分别识别核输入、输出信号）和载体介导的主动运输过程。具有选择性、双向性、耗能的特点。蛋白在核质间的转运受严格的控制。线粒体、内质网、过氧化物酶体三种细胞器的蛋白质输入皆为穿膜运输。需要定位信号、信号识别的受体、蛋白质转运子等多种结构的协同完成。当前第109页\共有129页\编于星期四\21点胞吞途径和生物合成－分泌途径是通过小泡运输完成的。已知运输小泡的类型有三类：网格蛋白有被小泡；COPI有被小泡；COPII有被小泡。分别介导不同部位的小泡运输。小胞运输的基本过程包括1.供膜上的小泡芽生；2.运输成分（膜和可溶性）的装入;3.小泡的运输和靶位的识别(SNARE分子的作用)；4.小泡的停靠和膜融合,完成运输。胞吞途径是指细胞通过胞吞作用（吞噬、吞饮、受体介导的胞吞）将胞外大分子装入胞吞小泡，经内体到达溶酶体，并在那里被消化降解。生物合成－分泌途径是指从内质网到高尔基体，高尔基体各区室间，以及从高尔基体到细胞表面或溶酶体的蛋白运输过程。其中既包括前向小泡运输，也有逆向小泡运输。当前第110页\共有129页\编于星期四\21点思考题一、解释名词门控运输穿膜运输小泡运输翻译后转运共翻译转运信号肽（斑）靶向运输生物合成－分泌途径