细胞基质与内膜

第六章

真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输细胞质基质

内质网

高尔基体溶酶体与过氧化物酶体细胞内蛋白质的分选与细胞结构的组装

当前第1页\共有183页\编于星期四\21点第一节细胞质基质细胞质基质（cytoplasmicmatrixorcytomatrix）内膜系统（endomembranesystem）当前第2页\共有183页\编于星期四\21点一、细胞质基质

细胞质基质是细胞的重要的结构成分，其体积约占细胞质的一半。细胞质基质定义：用差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。当前第3页\共有183页\编于星期四\21点肝细胞中细胞质基质及细胞其它组分的数目及所占的体积比细胞组分数目体积比细胞质基质细胞核内质网高尔基体溶酶体胞内体过氧化物酶体线粒体1111300200400170054612311122当前第4页\共有183页\编于星期四\21点当前第5页\共有183页\编于星期四\21点主要成分：

细胞质基质组成非常复杂，主要是中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构。归纳起来，三类：（1）小分子物质（2）中等大小的分子（3）大分子物质。细胞质基质的化学组成当前第6页\共有183页\编于星期四\21点（1）小分子物质：无机离子、水、气体等无机离子：单价离子，大多游离在细胞质基质中；

二价离子，大多结合在基质中的核苷酸、多糖、酶等分子上。气体：O2、CO2等当前第7页\共有183页\编于星期四\21点（2）中等大小的分子多种糖类（葡萄糖、果糖、蔗糖等）脂类氨基酸核苷酸核苷酸衍生物等当前第8页\共有183页\编于星期四\21点（3）大分子物质蛋白质RNA多糖酶（数千种）有人认为细胞骨架成份，如微管、微丝、中等纤维等应包括在细胞质基质内？

当前第9页\共有183页\编于星期四\21点细胞质基质的功能（1）为蛋白质、核酸、脂肪酸等生化代谢提供大部分酶、底物、离子环境、合适的空间；（2）参与信号在胞内的转导（信号通路与网络存在于基质内）（3）蛋白质的分选与运输（4）与细胞质骨架一起维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等当前第10页\共有183页\编于星期四\21点（5）蛋白质修饰和选择性降解 蛋白质的修饰 控制蛋白质的寿命降解变性和错误折叠的蛋白质帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象

当前第11页\共有183页\编于星期四\21点帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象当前第12页\共有183页\编于星期四\21点控制蛋白质的寿命N端第一个氨基酸是：Gly、Pro、Ser、Met、Thr、Ala、Val、Cys，则稳定；若N端第一个是其他12种，则不稳定；能被泛素（ubiquitin）的蛋白质识别；泛素能结合到含有不稳定氨基酸残基的蛋白质N端随后被一种蛋白酶复合体（proteosome）降解。

当前第13页\共有183页\编于星期四\21点二、内膜系统

内膜系统概述

细胞内膜系统的研究方法

当前第14页\共有183页\编于星期四\21点真核细胞在进化上一个显著特点就是形成了发达的细胞质膜系统,将细胞分成许多膜结合的区室，包括细胞核、内质网、高尔基体、溶酶体、内体和分泌泡等。虽然这些区室具有各自独立的结构和功能，但它们又是紧密相关的，尤其是它们的膜结构是相互转换的，这种转换的机制则是通过蛋白质分选(proteinsorting)和膜运输实现的。当前第15页\共有183页\编于星期四\21点内膜系统和膜运输当前第16页\共有183页\编于星期四\21点

膜结合细胞器与内膜系统关于真核细胞中具有膜结构的细胞器的总体描述通常有三个概念:膜结合细胞器或膜结合区室：

指细胞质中所有具有膜结构的细胞器，包括细胞核、内质网、高尔基体、溶酶体、分泌泡、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等。由于它们都是封闭的膜结构，内部都有一定的空间，所以又称为膜结合区室。当前第17页\共有183页\编于星期四\21点细胞质膜系统(cytoplasmicmembranesystem)：是指细胞内那些在生物发生上与质膜相关的细胞器，显然不包括线粒体、叶绿体和过氧化物酶体，因为这几种细胞器的膜是逐步长大的，而不直接利用质膜。内膜系统(endomembranesystems)：是指内质网、高尔基体、溶酶体和液泡(包括内体和分泌泡)等四类膜结合细胞器，因为它们的膜是相互流动的，处于动态平衡，在功能上也是相互协同的。广义上的内膜系统概念也包括线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核等细胞内所有膜结合的细胞器。当前第18页\共有183页\编于星期四\21点●膜结合细胞器的功能

膜结合细胞器在细胞的生命活动中具有重要作用。

表

真核细胞膜结合区室的主要功能细胞器(区室)主要功能胞质溶胶代谢的主要场所；蛋白质合成部位细胞核基因组存在场所，DNA和RNA的合成地内质网大多数脂的合成场所,蛋白质合成和集散地高尔基体蛋白质和脂的修饰、分选和包装溶酶体细胞内的降解作用内体内吞物质的分选线粒体通过氧化磷酸化合成ATP叶绿体进行光合作用过氧化物酶体毒性分子的氧化当前第19页\共有183页\编于星期四\21点●膜结合细胞器在细胞内的分布

膜结合细胞器在细胞内是按功能、分层次分布的。当前第20页\共有183页\编于星期四\21点细胞内膜系统概述内膜系统是指细胞内在结构、功能及发生上相关的由膜包绕形成的细胞器或细胞结构，主要包括：核膜、内质网、高尔基体及各种小泡和液泡。内膜系统使真核细胞细胞内区域化。真核细胞在进化上一个显著特点就是形成了发达的内膜系统,将细胞分成许多膜结合的区室。

当前第21页\共有183页\编于星期四\21点意义:

内膜系统的出现是真核细胞区别于原核细胞的显著特点之一，其意义在于：大大增加了细胞内膜的表面积；为多种酶特别是多酶体系提供了大面积的结合位点；酶系统的隔离与连接；蛋白质、糖、脂肪的合成、加工和包装；运输分泌物；扩散屏障及膜电位建立；离子梯度的维持等。当前第22页\共有183页\编于星期四\21点区域化当前第23页\共有183页\编于星期四\21点■内膜系统的动态性质内膜系统的最大特点是动态性质,内膜系统中的结构是不断变化的，其各自的位置是处于流动状态。正是这种流动状态,将细胞的合成活动、分泌活动和内吞活动连成了一种网络结构,在各内膜结构之间常常看到一些小泡来回穿梭，这些小泡分别是从内质网、高尔基体和细胞质膜上产生的，这就使内膜系统的结构处于一个动态平衡。内膜系统将细胞中的生化合成、分泌和内吞作用连接成动态的、相互作用的网络。在内质网合成的蛋白和脂通过分泌活动进入分泌小泡运送到工作部位(包括细胞外);细胞通过内吞途径将细胞外的物质送到溶酶体降解。当前第24页\共有183页\编于星期四\21点真核细胞中生化合成、分泌和内吞作用的动态网络。当前第25页\共有183页\编于星期四\21点细胞内膜系统的研究方法

放射自显影（Autoradiography）;

差速离心生化分析（Biochemicalanalysis）;

遗传突变分析（Geneticmutants）当前第26页\共有183页\编于星期四\21点■放射自显影术(autoradiography)胰腺系统中胰泡细胞具有最发达的内膜系统，主要功能是合成消化酶类。这些酶类合成之后要从胰腺系统经由导管分泌到小肠中行使功能。这些酶是如何分泌出去的?JamwsJamieson和GeorgePalade使用放射自显影技术证明了蛋白质分泌起始于内质网，经高尔基体到达细胞外。当前第27页\共有183页\编于星期四\21点图

蛋白质分泌的同位素示踪实验示意图(a)细胞与同位素接触3分钟之后,标记物出现在内质网中;(b)细胞接触同位素3分钟后,置于非同位素的培养基中“跟踪”20分钟,放射性标记出现在高尔基体和部分分泌泡;(c)“跟踪”120分钟,标记物主要出现在分泌泡中。当前第28页\共有183页\编于星期四\21点通过差速离心分离微粒体

当前第29页\共有183页\编于星期四\21点第二节内质网

(endoplasmicreticulum,ER)概述

内质网

的形态结构及化学组成

ER的功能内质网与基因表达的调控当前第30页\共有183页\编于星期四\21点早在1897年，法国人Garnier就发现分泌活动旺盛的胰腺和唾液腺细胞中有一个呈条形或丝状结构的嗜碱性区域，随细胞的活动和生理状态而有所变化，细胞处在活动状态时，这种结构丰富，动物高度饥饿时，这种结构消失，喂食后又重新出现。故将其称为“动质”或“酿造质”。

1945年，著名超微结构学家在电镜下观察组织培养的鸡胚成纤维细胞时，发现有各种大小的管道相连成网状，并多处在细胞质的内质部位，故定名为内质网。

原核生物没有内质网，由细胞质膜代行其功能。当前第31页\共有183页\编于星期四\21点一、内质网的形态结构内质网是由一层单位膜所形成的囊状、泡状和管状结构，并形成一个连续的网膜系统。由于它靠近细胞质的内侧，故称为内质网。根据内质网上是否附有核糖体,将内质网分为两类:粗面内质网（rER）和光面内质网(sER)。当前第32页\共有183页\编于星期四\21点细胞中内质网与细胞核、高尔基体的立体结构当前第33页\共有183页\编于星期四\21点（一）形态结构特点

ER是交织分布在细胞质中的由膜围成的扁囊或小管状管道系统。基本结构分为三部分：

内质网膜：结构与质膜相同，但比质膜薄（5-6nm），有些部位可与核膜和某些细胞器膜相连，少数能与质膜相连。内质网腔：内含细小蛋白质颗粒。核糖体：附在膜的细胞质面。当前第34页\共有183页\编于星期四\21点ER在外形上呈多态性，但有三种基本的形态。1、扁平囊状排列：这种内质网具有宽大的腔，有时似打足了气的气球，有时又象放了气的气球（扁平状）。如果蝇幼虫唾腺细胞中的RER。2、管道状排列：这种内质网呈分枝而细长的管子（tubules），互相连通，交错成复杂的网状，能与核外膜相连，少数可见与质膜相连。3、小泡状排列：小泡状内质网，这种内质网常在特殊生理状态及病变细胞中出现，是过渡类型。上述3种形状是可以互相转变的。当前第35页\共有183页\编于星期四\21点（二）基本类型当前第36页\共有183页\编于星期四\21点粗面内质网当前第37页\共有183页\编于星期四\21点图

超薄和扫描电镜观察的内质网

(a)粗面内质网;(b)光面内质网,上半部是超薄电镜照片,下半部是扫描电镜照片。当前第38页\共有183页\编于星期四\21点细胞用匀浆或超声波破碎后，膜碎片可以自动卷缩成膜性小泡，称微粒体（microsome），大小约100nm。关于ER的化学组成是通过离体的化学分析进行研究的，多数资料来自微粒体。

微粒体是在差速离心过程中分离出的内质网碎片（掺有少量质膜及Golgi体膜）组成的膜泡，而不是细胞内固有结构。现在用蔗糖密度梯度离心法可以得到较纯化的内质网碎片，甚至能把RER和SER的微粒体分开，更有利于分析其化学组成。

分析表明：蛋白质约占2/3（比质膜多），主要是酶类，其中CytP-450是内质网的标记酶。脂类1/3（比质膜少）在滑面内质网高于粗面内质网，主要为磷脂和胆固醇。化学组成当前第39页\共有183页\编于星期四\21点化学组成：核酸：来自rRNA（rRNA占细胞总RNA的50～60％）蛋白质：含量高，占ER组成的70％（比质膜高，质膜小于60％）

当前第40页\共有183页\编于星期四\21点主要的酶：（1）生物合成相关酶（2）化学修饰相关酶（3）离子转运相关酶（4）与电子传递有关酶，细胞色素P-450是内质网所特有的。●标志酶内质网的标志酶是葡萄糖-6-磷酸酶。当前第41页\共有183页\编于星期四\21点（5）核糖体受体蛋白ribophorinI、ribophorinII膜整合蛋白核糖体通过它结合在内质网上（6）易位子（translocon）蛋白复合体：

内质网膜上的一种蛋白复合体结构，中央有一个直径2nm的通道，与蛋白质进入内质网有关。当前第42页\共有183页\编于星期四\21点三、脂类含量30％（比质膜低，质膜40％）主要是磷脂，与质膜类似，但胆固醇含量低当前第43页\共有183页\编于星期四\21点微粒体当前第44页\共有183页\编于星期四\21点二、ER的功能

是细胞内蛋白质与脂类合成的基地，几乎全部脂类和多种重要蛋白都在内质网合成。

rER的功能

sER的功能当前第45页\共有183页\编于星期四\21点rER的功能蛋白质合成

蛋白质的修饰与加工

新生肽的折叠与组装

膜的形成

膜分化（membranedifferentiation）。即在RER上合成的基本膜，经过加工修饰，在化学成份、结构和功能上发生差异，成为各种功能不同的膜的变化过程。当前第46页\共有183页\编于星期四\21点

蛋白质合成内质网主要合成：分泌蛋白；整合膜蛋白；内膜系统各种细胞器内的可溶性蛋白（需要隔离或修饰）。其它多肽是在细胞质基质中“游离”核糖体上合成的：包括：细胞质基质中的驻留蛋白、质膜外周蛋白、核输入蛋白、转运到线粒体、叶绿体和过氧物酶体的蛋白。注意：细胞中蛋白质都是在核糖体上合成的，并都是起始于细胞质基质中“游离”核糖体。当前第47页\共有183页\编于星期四\21点当前第48页\共有183页\编于星期四\21点当前第49页\共有183页\编于星期四\21点蛋白质的修饰与加工修饰加工：糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等糖基化：在糖基转移酶作用下发生在ER腔面

酰基化：发生在ER的细胞质基质侧当前第50页\共有183页\编于星期四\21点糖基化当前第51页\共有183页\编于星期四\21点●N-连接糖基化(N-linkedglycosylation)糖基化的第一步是将一个14糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的天冬氨酸上，其氨基酸的特征序列是Asn-X-Ser/Thr(X代表任何一种氨基酸),由于糖是同天冬酰胺的自由NH2连接，所以将这种糖基化称为N-连接的糖基化。●羟基化(hydroxylation)除了N-连接糖基化以外，新生肽的脯氨酸和赖氨酸要进行羟基化，形成羟脯氨酸和羟赖氨酸，这种反应只是在少数蛋白上发生。在合成胶原的细胞中,脯氨酸和赖氨酸羟基化则是一个主要的反应。当前第52页\共有183页\编于星期四\21点新生肽的折叠与组装合成后折叠成正确构象并装配完成：具有KDELorHDEL信号蛋白二硫键异构酶（PDI）切断二硫键，帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并处于正确折叠的状态结合蛋白（Bindingprotein，Bip，chaperone）

结合蛋白属于热休克蛋白70家族成员，普遍存在于内质网中，能识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位，并促进重新折叠与装配。当前第53页\共有183页\编于星期四\21点SER的功能

脂类的合成

肝的解毒作用（Detoxification）

Systemofoxygenases-cytochromep450family；作为分泌蛋白的运输通路

储存钙离子：肌质网膜上的Ca2+-ATP酶将细胞质基质中Ca2+泵入肌质网腔中。当前第54页\共有183页\编于星期四\21点ER合成细胞所需绝大多数膜脂。细胞膜所需要的最重要的磷脂也是在光面内质网上合成的。在光面内质网上合成的磷脂先作为内质网膜的构成部分，然后再转运给其他的膜。两种例外：

鞘磷脂和糖脂（ER开始→Golgicomplex完成）；

Mit/Chl某些单一脂类是在它们的膜上合成的。脂类的合成当前第55页\共有183页\编于星期四\21点磷脂转位蛋白与翻转酶(flippase)磷脂的合成都是在内质网的胞质溶胶面，但在内质网上合成的磷脂几分钟之后就由胞质溶胶面转向膜的另一面，即内质网腔面,磷脂的转位是由内质网膜中磷脂转位蛋白或称翻转酶帮助的。翻转酶催化的磷脂移动也是有选择性的,如能够翻转磷脂酰胆碱的翻转酶则不能催化其他的磷脂翻转,这样保证了膜中磷脂分布的不对称当前第56页\共有183页\编于星期四\21点磷脂交换蛋白(PEP)与磷脂转运内质网中的磷脂不断合成，使得内质网的膜面积越来越大，必须有一种机制将磷脂转运到其它的膜才能维持内质网膜的平衡,这就是磷脂转运。磷脂的转运有两种方式。一种是凭借一种水溶性蛋白,叫磷脂交换蛋白的作用;另一种是以出芽的方式转运到高尔基体、溶酶体和细胞质膜上.当前第57页\共有183页\编于星期四\21点膜磷脂转移的两种方式(a)通过小泡运输将内质网上合成的脂转运到其他内膜系统的膜上包括细胞核膜;(b)通过磷脂转运蛋白将内质网上合成的脂转运到线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的膜中。当前第58页\共有183页\编于星期四\21点肝的解毒作用（Detoxification）光面内质网能够对外来的有毒物质,如农药、毒素和污染物进行解毒。多数解毒反应与氧化作用有关,有些也涉及还原和水解,或者三者结合,使有毒物质由脂溶性转变成水溶性而被排出体外,此过程称为肝细胞的解毒作用,主要在肝细胞的光面内质网中进行。当前第59页\共有183页\编于星期四\21点■糖原分解释放游离的葡萄糖肝细胞的一个重要功能是维持血液中葡萄糖水平的恒定,这一功能与葡萄糖-6-磷酸酶的作用密切相关。光面内质网中的葡萄糖-6-磷酸酶将葡萄糖-6-磷酸水解生成葡萄糖和无机磷，释放游离的葡萄糖进入血液,供细胞之用。当前第60页\共有183页\编于星期四\21点光面内质网在糖原裂解中的作用在肝细胞中,糖原裂解释放葡萄糖-1-磷酸,然后再转变成葡萄糖-6-磷酸,由于磷酸化的葡萄糖不能通过细胞质膜,光面内质网上的葡萄糖-6-磷酸酶将葡萄糖-6-磷酸水解为葡萄糖和磷酸后,葡萄糖就可穿过细胞质膜进入血液。当前第61页\共有183页\编于星期四\21点Ca2+的调节作用肌质网是细胞内特化的光面内质网，是贮存Ca2+的细胞器。肌质网膜上重要的膜蛋白是Ca2+-ATP酶,光面内质网可构成心肌和骨胳肌肌原纤维周围的肌质网。当肌细胞膜的兴奋信号传递到肌质网时则引起肌质网释放Ca2+,从而导致肌细胞的收缩活动。当肌肉松弛时,钙离子又重新泵回肌质网。所以肌质网实际上是作为钙库，其内有钙结合蛋白，每个钙结合蛋白可以结合30个左右的Ca2+。当前第62页\共有183页\编于星期四\21点三、内质网与基因表达的调控

内质网蛋白质的合成、加工、折叠、组装、转运及向高尔基体转运的复杂过程显然是需要有一个精确调控的过程。影响内质网细胞核信号转导的三种因素：

内质网腔内未折叠蛋白的超量积累。

折叠好的膜蛋白的超量积累。

内质网膜上膜脂成份的变化---主要是固醇缺乏。 不同的信号转导途径，最终调节细胞核内特异基因表达。当前第63页\共有183页\编于星期四\21点高尔基体又称高尔基器(Golgiapparatus)或高尔基复合体，是意大利科学家CamilloGolgi在1898年发现的，它是普遍存在于真核细胞中的一种细胞器。高尔基体与细胞的分泌功能有关，能够收集和排出内质网所合成的物质，它也是凝集某些酶原颗粒的场所，参与糖蛋白和粘多糖的合成。高尔基复合体与溶酶体的形成有关，并参与细胞的胞饮和胞吐过程。第三节高尔基体当前第64页\共有183页\编于星期四\21点一、高尔基体的形态结构电镜下高尔基体结构是由扁平膜囊和大小不等的囊泡构成高尔基体是有极性的细胞器：位置、方向、物质转运与生化极性

高尔基体各部膜囊的４种标志细胞化学反应：高尔基体至少由互相联系的4个部分组成，每一部分又可能划分出更精细的间隔高尔基的膜囊上存在微管的马达蛋白和微丝的马达蛋白。最近还发现特异的血影蛋白网架。 它们在维持高尔基体动态的空间结构以及复杂的膜泡运输中起重要的作用。当前第65页\共有183页\编于星期四\21点当前第66页\共有183页\编于星期四\21点当前第67页\共有183页\编于星期四\21点●高尔基体的极性结构上的极性:高尔基体的结构可分为几个层次的区室;①靠近内质网的一面称为顺面(cisface),或称形成面(formingface)；②高尔基体中间膜囊(medialGolgi);③靠近细胞质膜的一面称为反面高尔基网络(transGolginetwork，TGN)。

功能上的极性:高尔基体执行功能时是“流水式”操作，上一道工序完成了，才能进行下一道工序。当前第68页\共有183页\编于星期四\21点高尔基体各部膜囊的４种标志细胞化学反应嗜锇反应的高尔基体cis面膜囊；焦磷酸硫胺素酶(TPP酶)细胞化学反应，显示trans面1-2层膜囊；胞嘧啶单核苷酸酶(CMP酶)或核苷酸二磷酸酶细胞化学反应，可显示靠近trans面膜囊状和管状结构；烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP酶)的细胞化学反应，显示中间扁平膜囊。当前第69页\共有183页\编于星期四\21点当前第70页\共有183页\编于星期四\21点

高尔基体顺面网状结构（CGN）又称cis膜囊;

高尔基体中间膜囊（medialGolgi）

多数糖基修饰； 糖脂的形成； 与高尔基体有关的多糖的合成

高尔基体反面网状结构（TGN）

周围大小不等的囊泡 顺面囊泡较小，为物质运输小泡

反面体积较大的为分泌泡或分泌颗粒高尔基体的4个组成部分当前第71页\共有183页\编于星期四\21点当前第72页\共有183页\编于星期四\21点当前第73页\共有183页\编于星期四\21点高尔基体顺面网状结构

RER（蛋白质和脂类）——CGN；

蛋白丝氨酸残基发生O--连接糖基化；跨膜蛋白在细胞质基质一侧结构域的酰基化；当前第74页\共有183页\编于星期四\21点高尔基体反面网状结构

TGN中的低pH值；标志酶CMP酶阳性

TGN的主要功能： 参与蛋白质的分类与包装、运输； 某些“晚期”的蛋白质修饰（如唾液酸化、蛋白质酪氨酸残基的硫酸化及蛋白原的水解加工）在蛋白质与脂类的转运过程中的“瓣膜”作用，保证单向转运当前第75页\共有183页\编于星期四\21点●蛋白质从蛋白质含量看，高尔基体高于内质网和质膜:质膜的蛋白质含量为40%，内质网的蛋白质含量为20%，而高尔基体的蛋白质含量占60%。●脂：从总磷脂看，高尔基体介于内质网和质膜之间。●酶类高尔基复合体的膜上含有丰富的酶类，如糖基转移酶、磺化糖基转移酶、氧化还原酶、磷酸酶、激酶、甘露糖苷酶、磷脂酶等。但在膜上的分布并不均一。高尔基复合体的标志酶是糖基转移酶。二、高尔基体的化学组成当前第76页\共有183页\编于星期四\21点三、高尔基体的功能主要功能是参与细胞的分泌活动,将内质网合成的多种蛋白质进行加工、分类与包装,并分门别类地运送到细胞的特定部位或分泌到细胞外。内质网上合成的脂类一部分也要通过高尔基体向细胞质膜等部位运输。

高尔基体是细胞内物质运输的交通枢纽。

高尔基体与细胞的分泌活动

蛋白质的糖基化及其修饰蛋白酶的水解和其它加工过程膜的转变功能参与植物细胞壁的形成参与溶酶体的形成当前第77页\共有183页\编于星期四\21点高尔基体与细胞的分泌活动蛋白质的分选及其转运除了内质网结构和功能蛋白质外,其他由内质网合成的蛋白质都是通过小泡转运到高尔基体的顺面,小泡与顺面高尔基体网络融合之后,转运的蛋白质进入高尔基体腔,这是内质网与高尔基体间的主流运输。偶尔也有从高尔基体各个部位形成的小泡沿微管回流到内质网。溶酶体酶的分选：M6P反面膜囊M6P受体在肝细胞中溶酶体酶还存在不依赖于M6P的另一种分选途径。当前第78页\共有183页\编于星期四\21点高尔基体和ER间的双向运输的模型当前第79页\共有183页\编于星期四\21点蛋白质的糖基化及其修饰●N-连接糖基化的修饰蛋白质的N-连接糖基化是在内质网中进行的，而对糖基的修饰则是在高尔基体中完成的。●O-连接的糖基化(O-linkedglycosylation)高尔基体中进行的另一种蛋白质的糖基化是O-连接的糖基化,将糖链转移到多肽链的丝氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸的羟基的氧原子上。当前第80页\共有183页\编于星期四\21点蛋白质糖基化类型

特征N-连接O-连接1.合成部位

粗面内质网高尔基体2.合成方式来自同一个寡糖前体一个个单糖加上去3.与之结合的氨基酸残基

天冬酰胺丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸4最终长度

至少5个糖残基一般1～4个糖残基，但ABO血型抗原较长5.第一个糖残基N—乙酰葡萄糖胺N—乙酰半乳糖胺等N-连接与O-连接的寡糖比较当前第81页\共有183页\编于星期四\21点蛋白质糖基化的特点及其生物学意义糖蛋白寡糖链的合成与加工都没有模板，靠不同酶在细胞不同间隔中经历复杂的加工过程才能完成。糖基化的主要作用：为各种蛋白质打上不同的标记，以利于高尔基体的分类包装，同时保证糖蛋白从RER至高尔基膜囊的单方向运输。蛋白质在成熟过程中折叠成正确构象和增加蛋白质的稳定性；多羟基糖侧链影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质。当前第82页\共有183页\编于星期四\21点蛋白酶的水解和其它加工过程无生物活性的蛋白原（proprotein）高尔基体切除N-端或两端的序列成熟的多肽。如胰岛素、胰高血糖素及血清白蛋白等。多个相同氨基酸序列的蛋白质前体高尔基体水解同种有活性的多肽，如神经肽等。含有不同信号序列的蛋白质前体高尔基体加工成不同的产物；同一种蛋白质前体不同细胞、以不同的方式加工不同的多肽增加了细胞信号分子的多样性。当前第83页\共有183页\编于星期四\21点高尔基体反面网络的蛋白分选当前第84页\共有183页\编于星期四\21点第四节溶酶体与过氧化物酶体溶酶体(lysosome)几乎存在于所有的动物细胞中一种膜结合细胞器，含有多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器；可与吞噬泡或胞饮泡结合,消化和利用其中的物质，也可以消化自身细胞破损的细胞器或残片，有利于细胞器的重新组装、成分的更新及废物的消除。其主要功能是进行细胞内的消化作用。当前第85页\共有183页\编于星期四\21点■溶酶体的形态结构溶酶体的形态溶酶体是一种异质性(heterogeneous)的细胞器,不同来源的溶酶体形态、大小,甚至所含有酶的种类都有很大的不同。溶酶体呈小球状,大小变化很大，直径一般0.25-0.8μm，最大的可超过1μm，最小的直径只有25-50nm。图9-36是肝组织中不同大小的溶酶体，该细胞主要是吞噬衰老的红细胞。当前第86页\共有183页\编于星期四\21点图9-36肝组织中溶酶体的形态大小当前第87页\共有183页\编于星期四\21点溶酶体膜的特征：嵌有质子泵，形成和维持溶酶体中酸性的内环境；具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运；膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解。溶酶体膜含有较高的胆固醇，促进了膜结构的稳定。溶酶体的标志酶：酸性磷酸酶（acidphosphatase）当前第88页\共有183页\编于星期四\21点溶酶体的酶类溶酶体内含有50多种酶类，这些酶的最适pH值是5.0，均为酸性水解酶(acidhydrolases)。酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶溶酶体的酶都有一个共同的特点：都是水解酶类，在酸性pH条件下具有最高的活性。溶酶体的酶包括∶蛋白酶、核酸酶、脂酶、糖苷酶等。当前第89页\共有183页\编于星期四\21点当前第90页\共有183页\编于星期四\21点■植物溶酶体●圆球体(spherosome)是植物细胞中由一层单位膜包裹的含有细微结构的球形颗粒，直径为0.5-1μm，内含酸性水解酶，相当于动物细胞的溶酶体。●植物细胞的液泡(vacuoles)植物细胞的液泡几乎占据了细胞总体积的90%，它含有多种水解酶类，并具有与动物细胞的溶酶体酶的类似的功能。液泡膜上具有H+-ATPase,能够将H+运输到液泡中,同时在液泡膜上还有一些运输蛋白，帮助液泡行使一些特殊的功能。当前第91页\共有183页\编于星期四\21点

溶酶体的类型初级溶酶体（primarylysosome）：是刚刚从反面高尔基体形成的小囊泡,仅含有水解酶类，但无作用底物，外面只有一层单位膜，其中的酶处于非活性状态。次级溶酶体（secondarylysosome）：含有水解酶和相应的底物，是一种将要或正在进行消化作用的溶酶体。根据所消化的物质来源不同,分为自噬溶酶体(autophagolysosome)和异噬溶酶体(phagolysosome)。当前第92页\共有183页\编于星期四\21点●自噬性溶酶体(autolysosome)是一种自体吞噬泡，作用底物是内源性的，即细胞内的蜕变、破损的某些细胞器或局部细胞质。这种溶酶体广泛存在于正常的细胞内，在细胞内起“清道夫”作用。●异噬性溶酶体(heterolysosome)又称异体吞噬泡，它的作用底物是外源性的，即细胞经吞噬、胞饮作用所摄入的胞外物质。异噬性溶酶体实际上是初级溶酶体同内吞泡融合后形成的。当前第93页\共有183页\编于星期四\21点残余小体（residualbody），又称后溶酶体。

经过一段时间的消化后，小分子物质可以通过膜上的载体蛋白转运到细胞质基质中供细胞代谢使用，未被消化的物质残存在溶酶体中形成残余体或称后溶酶体。残余体可通过类似与胞吐的方式将内容物排出细胞。当前第94页\共有183页\编于星期四\21点动物细胞溶酶体系统示意图当前第95页\共有183页\编于星期四\21点二、溶酶体的功能溶酶体的主要功能是消化作用。其消化底物的来源有三种途径:

①自体吞噬(autophagy),吞噬的是细胞内原有的物质;②通过吞噬形成的吞噬体(phagosome)提供的有害物质;③通过内吞作用(endocytosis)提供的营养物质。由于吞噬作用和内吞作用提供的被消化的物质都是来自细胞外，又将这两种来源的物质消化作用统称为异体吞噬(heterophagy)。当前第96页\共有183页\编于星期四\21点当前第97页\共有183页\编于星期四\21点当前第98页\共有183页\编于星期四\21点

小鼠脾脏巨噬细胞中的溶酶体用电镜细胞化学技术显示其中含有的酸性磷酸酶，M：线粒体，L：溶酶体（朴英杰）当前第99页\共有183页\编于星期四\21点溶酶体的功能清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞防御功能

其它重要的生理功能

溶酶体与疾病当前第100页\共有183页\编于星期四\21点■吞噬作用(phagocytosis)

吞噬作用外来的有害物质被吞入细胞后,即形成由膜包裹的吞噬小体(phagosome),初级溶酶体很快同吞噬体融合形成次级溶酶体,此时溶酶体中的底物是从细胞外摄取的,故为异噬性的溶酶体,在异噬性的溶酶体中吞噬物被酶水解。当前第101页\共有183页\编于星期四\21点图

吞噬作用当前第102页\共有183页\编于星期四\21点■自噬作用(autophagy)自噬作用主要是清除降解细胞内受损伤的细胞结构、衰老的细胞器、以及不再需要的生物大分子等。当前第103页\共有183页\编于星期四\21点电镜照片所示是衰老线粒体和过氧化物酶体被包裹在一个双层膜结构中,该膜来自于内质网。被ER膜包裹而成的自噬体将会与溶酶体融合进而被降解。当前第104页\共有183页\编于星期四\21点■自溶作用(autolysis)自溶作用是细胞的自我毁灭(cellularself-destruction),即溶酶体将酶释放出来将自身细胞降解。在正常情况下,溶酶体的膜是十分稳定的，不会对细胞自身造成伤害。如果细胞受到严重损伤,造成溶酶体破裂，那么细胞就会在溶酶体酶的作用下被降解,如某些红细胞常会有这种情况发生。在多细胞生物的发育过程中，自溶对于形态建成具有重要作用。蝌蚪尾巴的退化当前第105页\共有183页\编于星期四\21点其它重要的生理功能■细胞外的消化作用(extracellulardigestion)溶酶体除了在细胞内具有消化作用外，也可以将水解酶释放到细胞外消化细胞外物质。■如：受精过程中的精子的顶体（acrosome）反应。精子头部的顶端质膜下方有一膜包裹的囊状结构,称为顶体,是一种特殊的溶酶体,在受精过程中,通过顶体反应,将顶体中的溶酶体的酶释放到细胞外，消化卵外膜滤泡细胞,使精子抵达卵子质膜,卵子和精子的细胞质膜相互融合,达到受精的目的。当前第106页\共有183页\编于星期四\21点图

顶体反应当前第107页\共有183页\编于星期四\21点溶酶体与疾病溶酶体酶缺失或溶酶体酶的代谢环节故障，影响细胞代谢，引起疾病。某些病原体（麻疯杆菌、利什曼原虫或病毒）被细胞摄入，进入吞噬泡但并未被杀死而繁殖。矽肺当前第108页\共有183页\编于星期四\21点三、溶酶体的发生溶酶体的形成是一个相当复杂的过程,涉及的细胞器有内质网、高尔基体和内体等。比较清楚的是甘露糖-6-磷酸途径(m6p)：溶酶体的酶类在内质网上起始合成,跨膜进入内质网的腔,在顺面高尔基体带上甘露糖6-磷酸标记后在高尔基体反面网络形成溶酶体分泌小泡,最后还要通过脱磷酸才成为成熟的溶酶体。当前第109页\共有183页\编于星期四\21点溶酶体酶的合成及N-连接的糖基化修饰（RER）高尔基体cis膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化M6PN-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶高尔基体trans-膜囊和TGN膜（M6P受体）溶酶体酶分选与局部浓缩以出芽的方式转运到前溶酶体磷酸化识别信号：信号斑发生途径

磷酸葡萄糖苷酶当前第110页\共有183页\编于星期四\21点当前第111页\共有183页\编于星期四\21点溶酶体的发生过程当前第112页\共有183页\编于星期四\21点当前第113页\共有183页\编于星期四\21点图

溶酶体酶运输小泡与次级内体的融合及次级内体的分选当前第114页\共有183页\编于星期四\21点

依赖于M6P的分选途径的效率不高，部分溶酶体酶通过运输小泡直接分泌到细胞外；在细胞质膜上也存在依赖于钙离子的M6P受体，同样可与胞外的溶酶体酶结合，通过受体介导的内吞作用，将酶送至前溶酶体中，M6P受体返回细胞质膜，反复使用。

还存在不依赖于M6P的分选途径（如酸性磷酸酶）

分选途径多样化当前第115页\共有183页\编于星期四\21点四、过氧化物酶体1954年，在电子显微镜下检查肾小管时发现一种膜结合的颗粒，直径约为0.5-1.0μm。由于不知道这种颗粒的功能，将它称为微体(microbody)。微体有两种主要类型∶过氧化物酶体和乙醛酸循环体(glyoxysomes)，后者只在植物中发现。过氧化物酶体(peroxisome)：是由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器当前第116页\共有183页\编于星期四\21点

1、过氧化物酶体（Peroxisome）

存在于动物细胞和高等植物的叶肉细胞中，含较多氧化酶。其主要功能表现在：（1）解毒作用：主要体现在动物细胞，这种微体含有与生成H2O2有关的酶，也含有分解H2O2的过氧化氢酶，将代谢过程中产生的对细胞有毒害的H2O2分解。

（2）分解脂肪酸等高能分子，向细胞直接提供热能。（3）与胆固醇代谢有关。（4）执行光呼吸（乙醇酸代谢）：这一功能体现在植物细胞。过氧化物酶体是乙醇酸氧化的场所，氧化的结果是摄取氧，释放CO2，这一过程只能在光照下，与叶绿体、线粒体联合进行，称为光呼吸。当前第117页\共有183页\编于星期四\21点2、乙醛酸循环体（glyoxysome）仅存在于高等植物细胞中，参与脂类代谢过程，含有同乙醛酸循环有关的酶，也含有过氧化物酶中的酶。种子萌发时，乙醛酸循环体降解→脂肪→糖这一微体的主要功能是蔗糖异生作用，整个过程涉及三个细胞器、两个主要过程。含油量高的种子（花籽、油菜籽、蓖麻籽、大豆、花生）所含油及脂肪贮存在子叶及胚乳细胞的圆球体中。怎样将这些脂肪转变为糖，乙醛酸循环体起重要作用。当前第118页\共有183页\编于星期四\21点鼠肝细胞超薄切片所显示的过氧化物酶体（P）和其它细胞器如线粒体（M）等（Albertetal.，1989）当前第119页\共有183页\编于星期四\21点过氧化物酶体与溶酶体的区别过氧化物酶体和初级溶酶体的形态与大小类似，但过氧化物酶体中的尿酸氧化酶等常形成晶格状结构，可作为电镜下识别的主要特征。通过离心可分离过氧化物酶体和溶酶体

过氧化物酶体和溶酶体的在成分、功能和发生方式等方面存在很大差别。当前第120页\共有183页\编于星期四\21点过氧化物酶体与初级溶酶体的特征比较当前第121页\共有183页\编于星期四\21点过氧化物酶体的功能动物细胞（肝细胞或肾细胞）中过氧化物酶体可氧化分解血液中的有毒成分，起到解毒作用。

过氧化物酶体中常含有两种酶依赖于黄素（FAD）的氧化酶，其作用是将底物氧化形成H2O2；过氧化氢酶作用是将H2O2分解，形成水和氧气。过氧化物酶体分解脂肪酸等高能分子向细胞直接提供热能。在植物细胞中过氧化物酶体的功能：在绿色植物叶肉细胞中，它催化CO2固定反应副产物的氧化，即所谓光呼吸反应；在种子萌发过程中，过氧化物酶体降解储存的脂肪酸乙酰辅酶A琥珀酸葡萄糖。当前第122页\共有183页\编于星期四\21点过氧化物酶体的发生

过氧化物酶体经分裂后形成子代的细胞器，子代的过氧化物酶体还需要进一步装配形成成熟的细胞器。组成过氧化物酶体的蛋白均由核基因编码，主要在细胞质基质中合成，然后转运到过氧化物酶体中。过氧化物酶体蛋白存在分选的信号序列（PTS）;过氧化物酶体膜脂可能在内质网上合成后转运而来。

内质网也参与过氧化物酶体的发生。当前第123页\共有183页\编于星期四\21点过氧化物酶体发生过程的示意图当前第124页\共有183页\编于星期四\21点第五节细胞内蛋白质的分选与细胞结构的组装信号假说

蛋白质分选与分选信号膜泡运输

细胞结构体系的组装

当前第125页\共有183页\编于星期四\21点■信号序列的发现和证实●微粒体实验在GeorgePalade用离心技术分离到有核糖体结合的微粒体，即发现膜结合核糖体之后,科学家推测：膜结合核糖体合成的蛋白质首先要进入内质网的腔，然后通过选择性的分泌过程输出到细胞外，而游离核糖体上合成的蛋白质则留在细胞内使用。为了研究内质网上合成的蛋白质是否进入了内质网的腔,ColvinRedman和

DavidSabatini用分离的RER小泡(微粒体)进行无细胞系统的蛋白质合成,证明了膜结合核糖体上合成的蛋白质进入了微粒体的腔。当前第126页\共有183页\编于星期四\21点为什么有些核糖体合成蛋白质时不同内质网结合,有些正在合成蛋白质的核糖体要同内质网结合,并将合成的蛋白质插入内质网?对此,美国洛克菲勒大学的

Blobel、DavidSabatini和BernhardDobberstein等于1971年提出两点建议:①分泌蛋白的N-端含有一段特别的信号序列(signalsequence)，可将多肽和核糖体引导到ER膜上;②多肽通过ER膜上的水性通道进入ER的腔中，并推测多肽是在合成的同时转移的。当前第127页\共有183页\编于星期四\21点●信号序列存在的直接证据1972年，CésarMilstein和他的同事用无细胞系统研究免疫球蛋白(IgG)轻链合成时获得了信号序列存在的直接证据，证明Blobel等的建议是正确的。●信号序列的进一步证实G.Blobel、B.Dobberstein、P.Walter和他们的同事在上述发现的基础上用分离的微粒体和无细胞体系进行了大量的实验，进一步证实了信号序列的存在及其作用。当前第128页\共有183页\编于星期四\21点当前第129页\共有183页\编于星期四\21点■信号序列的一般特征及早期信号假说●信号序列的一般特征G.Blobel、B.Dobberstein、P.Walter和他们的同事在研究中还发现信号序列具有一些共同的特性:长度一般为15-35个氨基酸残基,N-末端含有1个或多个带正电荷的氨基酸,其后是6-12个连续的疏水残基;在蛋白质合成中将核糖体引导到内质网,进入内质网后通常被切除。一、信号假说当前第130页\共有183页\编于星期四\21点当前第131页\共有183页\编于星期四\21点●早期的信号假说1975年,G.Blobel和

B.Dobberstein根据对信号序列的研究成果,正式提出了信号假说,要点是:(1)分泌蛋白的合成始于细胞质中的游离核糖体;(2)合成的N-端信号序列露出核糖体后，靠自由碰撞与内质网膜接触，然后靠N-端信号序列的疏水性插入内质网的膜;(3)蛋白质继续合成，并以袢环形式穿过内质网的膜;(4)如果合成的是分泌的蛋白，除了信号序列被信号肽酶切除外，全部进入内质网的腔，若是膜蛋白,则由一个或多个停止转移信号将蛋白质锚定在内质网膜上。当前第132页\共有183页\编于星期四\21点●信号识别颗粒(SRP)1981年发现了信号识别颗粒(signalrecognitionpartical,SRP),是一种核糖核酸蛋白复合体，沉降系数为11S，含有分子量为72kd、68kDa、54kDa、19kDa、14kDa及9kDa的6条多肽和一个7S(长约300个核苷酸)的scRNA,它的作用是识别信号序列，并将核糖体引导到内质网上。当前第133页\共有183页\编于星期四\21点当前第134页\共有183页\编于星期四\21点●停靠蛋白(dockingprotein,DP)即SRP在内质网膜上的受体蛋白，它能够与结合有信号序列的SRP牢牢地结合，使正在合成蛋白质的核糖体停靠到内质网上来。当前第135页\共有183页\编于星期四\21点●新信号假说的基本内容补充修改后的信号假说比早期的信号假说更为合理,这一假说的核心内容是:核糖体同内质网的结合受制于mRNA中特定的密码序列(可以翻译成信号肽)，具有这种密码序列的新生肽才能连同核糖体一起附着到内质网膜的特定部位。因此，核糖体同内质网的结合是功能性结合，具有功能性和暂时性，并受时间和空间的限制。当前第136页\共有183页\编于星期四\21点当前第137页\共有183页\编于星期四\21点新的信号假说的要点如下:①ER转运蛋白质合成的起始。②信号序列与SRP结合。暂时停止核糖体的蛋白质合成。③核糖体附着到内质网上。SRP受体是一种G蛋白，它对分泌蛋白的转运具有重要的调节作用。④SRP释放与蛋白质转运通道的打开。SRP受体将其结合的GTP水解同时将SRP释放出来，蛋白转运通道打开，核糖体与通道结合，新生的肽插进通道。释放的SRP又回到胞质溶胶中循环使用。当前第138页\共有183页\编于星期四\21点⑤信号序列与通道中受体结合。随着SRP的释放，核糖体上的多肽插入到内质网的蛋白通道之后，信号序列与通道中的受体(或称信号结合蛋白)结合，蛋白质的合成重新开始，并向内质网腔转运，在此过程不需要能量驱动。⑥信号肽酶切除信号序列。当转运完成之后，若转运多肽的信号序列是可切割的序列则被内质网膜中信号肽酶(signalpeptidase)所切割，释放出可溶性的成熟蛋白，切下的信号序列将被降解。当前第139页\共有183页\编于星期四\21点在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与SRP、DP和微粒体的关系实验组别含有编码信号SRPDP微粒体序列的mRNA结果

1+---

产生含信号肽的完整多肽2++--

合成70～100氨基酸残基后，肽链停止延伸3+++-

产生含信号肽的完整多肽4++++

信号肽切除，多肽链进入微粒体中*“+”和“-”分别代表反应混合物中存在（+）或不存在（-）该物质。当前第140页\共有183页\编于星期四\21点蛋白质运输定位

核孔运输(transportthroughnuclearpore)：胞质溶胶中合成的蛋白质穿过细胞核内外膜形成的核孔进入细胞核，被运输的蛋白需要有核定位信号。

跨膜运输(acrossmembranetransport)：胞质溶胶中合成的蛋白质进入到内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等则是通过跨膜机制进行运输的，需要膜上运输蛋白(proteintranslocators)的帮助，被运输的蛋白要有信号肽或导肽。小泡运输(transportbyvesicles)：蛋白质从内质网转运到高尔基体以及从高尔基体转运到溶酶体、分泌泡、细胞质膜、细胞外等则是由小泡介导的，这种小泡称为运输小泡(transportvesicles)。当前第141页\共有183页\编于星期四\21点当前第142页\共有183页\编于星期四\21点导肽与后转移基本的特征：蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到这些细胞器中，称后转移（posttranslocation）。蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还需要一些蛋白质的帮助（如热休克蛋白Hsp70）使其能够正确地折叠成有功能的蛋白。当前第143页\共有183页\编于星期四\21点图

蛋白质的共翻译转运膜结合核糖体合成的蛋白质经内质网、高尔基体进行转运，运输的目的地包括内质网、高尔基体、溶酶体、细胞质膜、细胞外基质等。

当前第144页\共有183页\编于星期四\21点图

蛋白质翻译后转运定位在线粒体、叶绿体、细胞核、细胞质、过氧化物酶体的蛋白质在游离核糖体上合成后释放到胞质溶胶中，进入细胞核的蛋白质通过核孔运输，与定位到其他翻译后转运的细胞器蛋白的运输机制不同。当前第145页\共有183页\编于星期四\21点图

蛋白质输入线粒体基质当前第146页\共有183页\编于星期四\21点二、蛋白质分选（proteinsorting）

与分选信号（sortingsignals）分选信号信号功能

举例蛋白进入ER

+H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Ler-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln-滞留在ER中

-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-蛋白进入线粒体

+H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu-进入细胞核

-Pro-Pro-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-

进入过氧化物酶体

-Ser-Lys-Leu-当前第147页\共有183页\编于星期四\21点分选途径（Roadmap）两条基本途径：1、翻译后转运途径：在细胞质基质中完成多肽链合成，然后分选到各种细胞器。如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体及细胞核，或者成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白和支架蛋白；

2、共翻译转运途径：在细胞质基质中多肽链合成起始后，转移到内质网，然后边合成边转入内质网腔，再经高尔基体运输至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。内质网、高尔基体本身蛋白当前第148页\共有183页\编于星期四\21点四种基本转运类型：

1、蛋白质的跨膜转运（transmembranetransport）

2、膜泡运输（vesiculartransport）

3、选择性门孔转运（gatedtransport）；

4、细胞质基质中的蛋白质转运当前第149页\共有183页\编于星期四\21点当前第150页\共有183页\编于星期四\21点线粒体蛋白转运构成线粒体的蛋白主要是核基因编码的,少量是线粒体基因编码的,无论是核基因还是线粒体基因编码的蛋白质都要转运定位。线粒体有四个组成部分,其中有两层膜,所以由细胞质核糖体合成的蛋白质转运到线粒体基质必须穿过两层膜障碍。图

线粒体蛋白转运的部位当前第151页\共有183页\编于星期四\21点图蛋白质输入线粒体基质线粒体基质蛋白的转运当前第152页\共有183页\编于星期四\21点当前第153页\共有183页\编于星期四\21点线粒体膜间隙蛋白的转运当前第154页\共有183页\编于星期四\21点线粒体膜间隙蛋白的转运当前第155页\共有183页\编于星期四\21点蛋白质分选的基本途径与类型（核编码蛋白质如何进入线粒体、叶绿体）（1）在细胞质基质中合成多肽前体物；（2）前体物同细胞器表面受体结合；（3）穿膜进入细胞器内；（4）前体物被加工成成熟多肽。前体物的穿膜活动也符合信号假说原理。即，这些前体物具有氨基端顺序或肽链内部顺序——信号肽（特称导肽，Leaderpeptide，高度疏水性），靠此与细胞器膜上的信号肽顺序受体结合，穿膜进入细胞器，被信号肽酶切除信号肽，参与细胞器建成或功能活动。从以上看出，决定新合成的多肽转移到细胞的哪个部位，是存在于多肽本身的某种信息。如信号肽，导肽等。但只有这一条还不够，还必须有能识别正在合成多肽的某些蛋白质分子，以帮助多肽的转运，折叠或装配，这一类分子本身并不参与最终产物的形成，特称为分子伴娘，如信号识别颗粒（SRP）。当前第156页\共有183页\编于星期四\21点叶绿体蛋白的定位构成叶绿体的蛋白质,大约有90%是由核基因编码的,10%是叶绿体DNA编码的。所有叶绿体DNA编码的蛋白质都是在叶绿体基质中合成后再运送到目的地。核基因编码的蛋白质则是在细胞质中合成后,通过与线粒体蛋白类似的转运方式运入叶绿体。

当前第157页\共有183页\编于星期四\21点图

Rubisco小亚基蛋白的转运及全酶装配当前第158页\共有183页\编于星期四\21点图质体蓝素和金属结合蛋白在类囊体腔中的定位过程当前第159页\共有183页\编于星期四\21点当前第160页\共有183页\编于星期四\21点三．膜泡运输

膜泡运输是蛋白运输的一种特有的方式，普遍存在于真核细胞中。在转运过程中不仅涉及蛋白本身的修饰、加工和组装，还涉及到多种不同膜泡定向运输及其复杂的调控过程。三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用。膜泡运输是特异性过程，涉及多种蛋白识别、组装、去组装的复杂调控当前第161页\共有183页\编于星期四\21点三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用网格蛋白包被小泡

COPII包被小泡

COPI包被小泡

当前第162页\共有183页\编于星期四\21点网格蛋白包被小泡负责蛋白质从高尔基体TGN质膜、胞内体或溶酶体和植物液泡运输；在受体介导的细胞内吞途径也负责将物质从质膜内吞泡(细胞质)胞内体溶酶体运输；高尔基体TGN是网格蛋白包被小泡形成的发源地

当前第163页\共有183页\编于星期四\21点COPII包被小泡负责从内质网高尔基体的物质运输；COPII包被蛋白由5种蛋白亚基组成；

包被蛋白的装配是受控的；COPII包被小泡具有对转运物质的选择性并使之浓缩。当前第164页\共有183页\编于星期四\21点COPI包被小泡COPI包被含有8种蛋白亚基，包被蛋白复合物的装配与去装配依赖于ARF(GTP-bindingprotein)；负责回收、转运内质网逃逸蛋白(escapedproteins）

ER。细胞器中保留及回收蛋白质的两种机制： 转运泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外，防止出芽转运； 通过识别驻留蛋白C-端的回收信号(lys-asp-glu-leu,KDEL)的特异性受体，以COPI-包被小泡的形式捕获逃逸蛋白。COPI-包被小泡在非选择性的批量运输(bulkflow)中行使功能,负责rERGolgiSVPM。COPI-包被小泡除行使Golgi→ER逆行转运外，也可行使顺行转运功能,从ER→ER-GolgiIC→Golgi。当前第165页\共有183页\编于星期四\21点膜泡运输是特异性过程，涉及多种

蛋白识别、组装-去组装的复杂调控膜泡融合是特