细胞生物学-王版第8章蛋白质分选与膜泡运输—2016
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翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
第一节 细胞内蛋白质的分选
01
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
一、信号假说与蛋白质分选信号
1999 年诺贝尔生理 学或医学奖
发现蛋白质由内部信号决定 其在细胞内的转移和定位
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
（3）分泌性蛋白的合成与其共翻译转运
02
分泌性蛋白的合成与其跨越内质网膜的共翻译转运图解 图示信号肽、SRP、DP 及移位子之间的相互作用
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
（4）内质网膜整合蛋白3
Ⅰ型： 如LDL 受体、流感HA、胰岛素受体、 生长素受体；Ⅱ型：无唾液酸糖蛋白受 体、转铁蛋 白受体、高尔基半乳糖苷转移酶、高尔基唾液酸转 移酶；Ⅲ型：细胞色 素P450 ；Ⅳ型：G 蛋白偶联受 体、葡萄糖转运蛋白、电压门Ca2+ 通道、ABC 小分 子泵、CFTR（Cl-）通道、Sec61 蛋白
• 开始转移序列（start
transfer sequence）
• 内在停止转移锚定序 列（internal stop-
transfer anchor sequence, STA）
• 内在信号锚定序列
（internal signal anchor sequence, SA）
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
1. 信号假说
信号肽（signal peptide） 信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP） 信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白，docking protein，DP）
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
蛋白质翻译过程与SRP、DP和微粒体的关系
• 体外非细胞系统（cell free system）进行蛋白质合成实验，证实 分泌性蛋白向rER（微粒体）腔内的转运是同蛋白质翻译过程偶 联进行的，这种分泌蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过 程称为共翻译转运 （cotranslational translocation）
（一）蛋白质从细胞质基质输入到线粒体
• 蛋白质从细胞质基质 输入到线粒体基质
• 蛋白质从细胞质基质 输入到线粒体内膜
• 蛋白质从细胞质基质 输入到 线粒体膜间隙
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
核基因编码的线粒体蛋白的转运
A. 蛋白质从细胞质 基质输入到线粒 体基质
的转运
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
真核细胞蛋白质分选的主要途径与类型
04
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
05
三、蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的分选
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
2. 蛋白质分选信号序列
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
二、蛋白质分选转运的基本途径与类型
• 途径
（1）后翻译转运途径 （2）共翻译转运途径
• 类型
（1）蛋白质的跨膜转运 （2）膜泡运输 （3）选择性的门控转运 （4）细胞质基质中蛋白质
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
叶绿体蛋白从 细胞质基质输入到类囊体腔
自学部分
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
（三）过氧化物酶体蛋白的分选
• C端SKL(Ser-Lys-Leu) 靶向序列
• 可溶性细胞质受体 • 过氧化物酶体膜受体 • 信号序列不被切除 • ATP水解
信号肽似乎没有严格的专一性
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
（2）信号识别颗粒（SRP） • 由6 种不同的蛋白质和一个由300 个核苷酸组成
的 7S RNA 结合组成的一种核糖核蛋白复合体
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编
细胞生物学（第4版）
第8章 蛋白质分选与膜泡运输
Copyright © 高等教育出版社 2011
本章主要内容
• 细胞内蛋白质分选 • 细胞内膜泡运输
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
第一节 细胞内蛋白质的分选
真核细胞中绝大多数蛋白质都是由核基 因编码，在游离核糖体上起始合成
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
第二节 细胞内膜泡运输
膜流（membrane flow）
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
一、膜泡运输概观
1. 蛋白质在rER 合成，通过共翻译 转运途径跨膜运输
2. 内质网出芽，形成转运膜泡并与 高尔基体融合
（1）信号肽（signal peptide） • 位于蛋白质的N 端，一般由16～26 个残基组成 • 包括疏水核心区、信号肽的C 端和N 端等3 部分 • 原核细胞某些分泌性蛋白的N 端也具有信号序列
信号肽的一级结构序列
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
B. 线粒体蛋白通过3 种途径从细胞质 基质输入到线粒 体内膜
C. 线粒体蛋白通过 两种途径从细 胞 质基质输入到线 粒体膜间隙
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
（二）叶绿体基质蛋白与类囊体蛋白的靶向输入
• 外膜蛋白 • 内膜蛋白 • 叶绿体基质蛋白 • 类囊体膜蛋白 • 类囊体腔蛋白
第一节 细胞内蛋白质的分选
01
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
一、信号假说与蛋白质分选信号
1999 年诺贝尔生理 学或医学奖
发现蛋白质由内部信号决定 其在细胞内的转移和定位
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
（3）分泌性蛋白的合成与其共翻译转运
02
分泌性蛋白的合成与其跨越内质网膜的共翻译转运图解 图示信号肽、SRP、DP 及移位子之间的相互作用
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
（4）内质网膜整合蛋白3
Ⅰ型： 如LDL 受体、流感HA、胰岛素受体、 生长素受体；Ⅱ型：无唾液酸糖蛋白受 体、转铁蛋 白受体、高尔基半乳糖苷转移酶、高尔基唾液酸转 移酶；Ⅲ型：细胞色 素P450 ；Ⅳ型：G 蛋白偶联受 体、葡萄糖转运蛋白、电压门Ca2+ 通道、ABC 小分 子泵、CFTR（Cl-）通道、Sec61 蛋白
• 开始转移序列（start
transfer sequence）
• 内在停止转移锚定序 列（internal stop-
transfer anchor sequence, STA）
• 内在信号锚定序列
（internal signal anchor sequence, SA）
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
1. 信号假说
信号肽（signal peptide） 信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP） 信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白，docking protein，DP）
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
蛋白质翻译过程与SRP、DP和微粒体的关系
• 体外非细胞系统（cell free system）进行蛋白质合成实验，证实 分泌性蛋白向rER（微粒体）腔内的转运是同蛋白质翻译过程偶 联进行的，这种分泌蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过 程称为共翻译转运 （cotranslational translocation）
（一）蛋白质从细胞质基质输入到线粒体
• 蛋白质从细胞质基质 输入到线粒体基质
• 蛋白质从细胞质基质 输入到线粒体内膜
• 蛋白质从细胞质基质 输入到 线粒体膜间隙
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
核基因编码的线粒体蛋白的转运
A. 蛋白质从细胞质 基质输入到线粒 体基质
的转运
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
真核细胞蛋白质分选的主要途径与类型
04
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05
三、蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的分选
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
2. 蛋白质分选信号序列
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
二、蛋白质分选转运的基本途径与类型
• 途径
（1）后翻译转运途径 （2）共翻译转运途径
• 类型
（1）蛋白质的跨膜转运 （2）膜泡运输 （3）选择性的门控转运 （4）细胞质基质中蛋白质
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
叶绿体蛋白从 细胞质基质输入到类囊体腔
自学部分
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
（三）过氧化物酶体蛋白的分选
• C端SKL(Ser-Lys-Leu) 靶向序列
• 可溶性细胞质受体 • 过氧化物酶体膜受体 • 信号序列不被切除 • ATP水解
信号肽似乎没有严格的专一性
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
（2）信号识别颗粒（SRP） • 由6 种不同的蛋白质和一个由300 个核苷酸组成
的 7S RNA 结合组成的一种核糖核蛋白复合体
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编
细胞生物学（第4版）
第8章 蛋白质分选与膜泡运输
Copyright © 高等教育出版社 2011
本章主要内容
• 细胞内蛋白质分选 • 细胞内膜泡运输
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
第一节 细胞内蛋白质的分选
真核细胞中绝大多数蛋白质都是由核基 因编码，在游离核糖体上起始合成
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
第二节 细胞内膜泡运输
膜流（membrane flow）
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
一、膜泡运输概观
1. 蛋白质在rER 合成，通过共翻译 转运途径跨膜运输
2. 内质网出芽，形成转运膜泡并与 高尔基体融合
（1）信号肽（signal peptide） • 位于蛋白质的N 端，一般由16～26 个残基组成 • 包括疏水核心区、信号肽的C 端和N 端等3 部分 • 原核细胞某些分泌性蛋白的N 端也具有信号序列
信号肽的一级结构序列
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
B. 线粒体蛋白通过3 种途径从细胞质 基质输入到线粒 体内膜
C. 线粒体蛋白通过 两种途径从细 胞 质基质输入到线 粒体膜间隙
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 高等教育出版社 2011
（二）叶绿体基质蛋白与类囊体蛋白的靶向输入
• 外膜蛋白 • 内膜蛋白 • 叶绿体基质蛋白 • 类囊体膜蛋白 • 类囊体腔蛋白