06 第5章-2 蛋白分选与膜泡运输2(1)
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第5章 跨膜运输
6
脂溶性与扩散速率
质 壁 分 离 ， 而 置 于 高 浓 度 的 酒 精 溶 液 中 时 则 不 会 ？
当 把 植 物 细 胞 置 于 高 浓 度 蔗 糖 溶 液 时， 很 快 会 发 生
7
人工膜对各类物质的通透率： 疏水分子（非极性分子）容易透过； 带电离子不容易透过；
极性不带电荷的小分子比大分子容易透过；
14
Typical gated channels
电压门通道 配体门通道 压力激活通道
15
■压力激活通道
（Stretch-gated channels)
听觉毛状细胞的离子通道就是一例。声音的振动激 活通道，门开放，允许离子进入毛状细胞，这样建 立起一种电信号，并且从毛状细胞传递到听觉神经， 然后传递到脑。
8
◆水分子不溶于脂, 并具有极性,理应不能自由 通过质膜, 但实际却是很容易通过膜。原因是:
plasma membranes of many cells contain proteins, called aquaporins, that allow the passive movement of water from one side to the other. such as cells of the kidney tubule and plant roots 水分子本身比较小； 膜上有水孔蛋白通道
24
作用：
维持细胞内一定的Na+/K+浓度； 该浓度梯度为葡萄糖协同运输提供驱动力； 有助于建立膜电位。
25
2
2+ Ca
pump,
2+ Ca
ATPase
● The Ca2+ -ATPase present in both the plasma membrane and the membranes of the endoplasmic reticulum.
脂溶性与扩散速率
质 壁 分 离 ， 而 置 于 高 浓 度 的 酒 精 溶 液 中 时 则 不 会 ？
当 把 植 物 细 胞 置 于 高 浓 度 蔗 糖 溶 液 时， 很 快 会 发 生
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人工膜对各类物质的通透率： 疏水分子（非极性分子）容易透过； 带电离子不容易透过；
极性不带电荷的小分子比大分子容易透过；
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Typical gated channels
电压门通道 配体门通道 压力激活通道
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■压力激活通道
（Stretch-gated channels)
听觉毛状细胞的离子通道就是一例。声音的振动激 活通道，门开放，允许离子进入毛状细胞，这样建 立起一种电信号，并且从毛状细胞传递到听觉神经， 然后传递到脑。
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◆水分子不溶于脂, 并具有极性,理应不能自由 通过质膜, 但实际却是很容易通过膜。原因是:
plasma membranes of many cells contain proteins, called aquaporins, that allow the passive movement of water from one side to the other. such as cells of the kidney tubule and plant roots 水分子本身比较小； 膜上有水孔蛋白通道
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作用：
维持细胞内一定的Na+/K+浓度； 该浓度梯度为葡萄糖协同运输提供驱动力； 有助于建立膜电位。
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2+ Ca
pump,
2+ Ca
ATPase
● The Ca2+ -ATPase present in both the plasma membrane and the membranes of the endoplasmic reticulum.
蛋白质分选,膜泡运输2.ppt
膜泡运输的定向机制
各类运输小泡之所以能够被准确地和靶膜融合，是因 为运输小泡表面的标志蛋白能被靶膜上的受体识别， 其中涉及识别过程的两类关键性的蛋白质是SNAREs （soluble NSF attachment protein receptor）和Rabs（ targeting GTPase）。其中：
第三节 细胞内蛋白质的分选与膜泡运输
二、蛋白质分选的基本途径和类型
共
翻
翻
译
译
转
后
运
转
的
运
蛋
的
白
非
质
分
分
泌
泌
途
途
径
径
二、蛋白质分选的基本途径和类型
蛋白质的转运类型：
1. 跨膜转运（transmembrane transport）：蛋白质通 过跨膜通道进入目的地。如细胞质中合成的蛋白质 通过线粒体上的转位因子（translocator）进入线粒 体。 2. 膜泡运输（vesicular transport）：被运输的物质在 内质网或高尔基体中加工成衣被小泡，选择性地运 输到靶细胞器。 3. 选择性的门控转运（gated transport）：如通过核 孔复合体的运输（输入或输出）。 4. 细胞质基质中的蛋白质转运：与细胞骨架系统密 切相关。
• 许多膜标志蛋白存在于不止一种细胞器，不同的膜 标志蛋白组合，决定膜的表面识别特征。
三类有被小泡及其功能
电镜下的衣被小泡
三类有被小泡及其功能
1. COP II 有被小泡 介导从内质网到高尔基体的物质运输。 COP II衣被由5种蛋白质亚基构成: Sec13, Sec31,
Sec23, Sec24和Sar1(GTP酶)。
第5章_物质的跨膜运输
动物细胞 中常常利 用膜两侧 Na+浓度梯 度来驱动 。
植物细胞和细菌 常利用H+浓度 梯度来驱动。
1. 同向协同（symport）
定义： 物质运输方向与离子转移方向相同 例：小肠细胞对葡萄糖的吸收伴随着Na+的进入。 某些细菌对乳糖的吸收伴随着H+的进入。
2转移方向相反
光能驱动（light drive） 由 ATP 直接提供能量的主动运 输、初级主动运输（ primary active transport ） 、 ATP 泵 （ATP-drive pump）
对比
比较三种物质运输方式的异同：
项 目 运输方向 是否需要载 体蛋白 是否消耗细 胞内的能量 代表例子 自由扩散 协助扩散 主动运输 逆浓度梯度 需要 需要消耗
载体蛋白（carrier proteins）：通透酶 （permease）；介 导被动运输与主动 运输；特异性，具 有酶的饱和动力学 特征；构象变化
通道蛋白（ channel proteins ） ： 介 导 被动运输；非特异 性，其选择性在于 溶质足够小和所带 电荷合适；转运速 率极高，接近自由 扩散的理论值；无 饱和性；门控性
通过细胞质膜运出细胞的过程
胞吞作用
胞吞泡
•胞饮泡 •吞噬泡
胞饮作用（pinocytosis）： 胞吞物若为溶液，形成 的囊泡较小，称为胞饮 作用。胞饮作用形成的 胞吞泡称胞饮泡（）
吞噬作用（ phagocytosis）： 胞吞物若为大的颗 粒性物质（如微生 物＆细胞碎片）， 形成的囊泡较大， 称为吞噬作用。吞 噬作用形成的胞吞 泡称吞噬泡（）
4
Ca2+-ATPase结构特点
钙泵功能
（1）红血球的细胞内外Ca2+的浓度梯度很大，可以 认为这是由存在于膜上的Ca2+依赖性ATP酶所引 起的Ca2+的主动排出； （2）肌浆网是靠膜上的Mg2+、 Ca2+ATP酶来进行 Ca2+的主动运输的； （3）线粒体膜依靠电子传递能，以1∶1之比摄取 Ca2+和磷酸； （4）小肠粘膜上皮细胞从食物中摄取Ca2+，此时维 生素D是必需因子。所有这些都可称作钙泵。
研究生考试-膜泡运输与蛋白分选
一、选择题1、下列哪组蛋白质的合成开始于胞液中，在糙面内质网上合成（）。
A、膜蛋白、核定位蛋白B、分泌蛋白、细胞骨架C、膜蛋白、分泌蛋白D、核定位蛋白、细胞骨架2、细胞核内的蛋白质主要通过（）完成。
（）A、跨膜运输B、门控运输C、膜泡运输D、由核膜上的核糖体合成3、质子膜存在于（）。
A、内质网膜上B、高尔基体膜上C、溶酶体膜上D、过氧化物酶体膜上4、植物细胞中功能与溶酶体相类似的是（）。
A、液泡B、过氧化物酶体C、消化小泡D、白色体5、不属于主动运输的物质跨膜运输是（）A、质子泵B、钠钾泵C、协助扩散D、膜泡运输6.下面哪组蛋白可能缺少信号假说中所涉及到的信号肽序列：( )A.在巨噬细胞中合成的酸性水解酶B.在肝细胞中合成的糖酵解酶C.在内分泌细胞中合成的多肽激素D.在浆细胞中合成的抗体7、细胞内钙的储备库是（）。
A、细胞质B、内质网C、高尔基体D、溶酶体8、矽肺是一种职业病，与溶酶体有关，其发病机制是（）。
A、溶酶体的酶没有活性B、溶酶体的数量不够C、矽粉使溶酶体破坏D、都不对9、下列蛋白质中，合成前期具有信号肽的是（）。
A、微管蛋白B、肌动蛋白C、停泊蛋白D、都不对10、属于溶酶体病的是（）。
A、台－萨氏病B、克山病C、白血病D、贫血病11、真核细胞中，酸性水解酶多存在于（）。
A、内质网B、高尔基体C、中心体D、溶酶体12、真核细胞中合成脂类分子的场所主要是（）。
A、内质网B、高尔基体C、核糖体D、溶酶体13、植物细胞中没有真正的溶酶体，（）可起溶酶体的作用。
（）A、内质网B、高尔基体C、圆球体D、乙醛酸循环体14.线粒体的膜结构是怎样的？( )A.双层膜结构B.单层膜结构C.单层膜结构D.细胞壁结构15.粗面型内质网上附着的颗粒是（）A.tRNAB.mRNAC.核糖体D.COPⅡ衣被蛋白16.粗面内质网和滑面内质网的区别是（）A.粗面内质网形态主要为管状，膜的外表面有核糖体B.粗面内质网形态主要为扁囊状，膜的外表面有核糖体C.滑面内质网形态主要为扁囊状，膜上无核糖体D.粗面内质网形态主要为扁囊状，膜的内表面有核糖体17.下列哪一种结构成分不是高尔基复合体的组成部分：（）A.扁平囊B.小囊泡C.大囊泡D.微粒体18.高尔基复合体的小泡主要来自于（）A.LyB.SERC.RERD.Nu19.具有物质运输、分泌、加工和分选作用的细胞器是（）A.内质网B.线粒体C.核糖体D.高尔基复合体20.根据信号假说，引导核糖体附着到内质网膜上去的信号肽是（）A.核糖体上开始合成的一段多肽B.SRP颗粒C.tRNA分子上的一段顺序D.核糖体小亚基上的一段多肽二、判断题1、核孔运输又称门运输，核孔如同一扇可开启的大门，而且是具有选择性的门，能够主动运输特殊的生物大分子。
第5章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输
20
21
糖原分解与游离葡萄糖
释放
➢ 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
光面内质网的功能
22
光面内质网的功能 解毒作用(detoxification)
27
粗面内质网的功能
新生多肽的折叠与装配
➢ 二硫键异构酶（protein disulfide isomerase ，PDI ：ER 驻留蛋白）催化新合成的蛋白形成和改组二硫键，形成正 确的折叠状态。
➢ 分子伴侣BiP（Binding protein ）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。
➢ 水解 ➢ 糖基化 ➢ 硫酸化：蛋白聚糖
膜循环：内质网上合成的脂质一部分转移至高尔基体 后，经过修饰和加工，形成运输泡，向细胞膜和溶酶 体膜等部位运输。
36
高尔基体的主要功 能是将内质网合成 的多种蛋白质进行 加工、分类与包装， 然后分门别类地运 送到细胞特定的部 位或分泌到细胞外。 (见第三节)
37
2、高尔基体的功能
O-连接的糖基化
➢ O-连接的糖基化在高尔基体中进行，糖的供体为核苷 糖（半乳糖或N-乙酰半乳糖胺）。将糖链转移到多肽 链的丝氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸的羟基上。
➢ 不能正确折叠的畸形肽链或未装配成寡聚体的蛋白质亚单 位，不能进入高尔基体。这些多肽一旦被识别，便从内质 网腔转至细胞质基质（通过Sec61p复合体），被蛋白酶体 （proteasomes－protein-degrading machine）所降解。 （see next）
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糖原分解与游离葡萄糖
释放
➢ 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
光面内质网的功能
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光面内质网的功能 解毒作用(detoxification)
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粗面内质网的功能
新生多肽的折叠与装配
➢ 二硫键异构酶（protein disulfide isomerase ，PDI ：ER 驻留蛋白）催化新合成的蛋白形成和改组二硫键，形成正 确的折叠状态。
➢ 分子伴侣BiP（Binding protein ）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。
➢ 水解 ➢ 糖基化 ➢ 硫酸化：蛋白聚糖
膜循环：内质网上合成的脂质一部分转移至高尔基体 后，经过修饰和加工，形成运输泡，向细胞膜和溶酶 体膜等部位运输。
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高尔基体的主要功 能是将内质网合成 的多种蛋白质进行 加工、分类与包装， 然后分门别类地运 送到细胞特定的部 位或分泌到细胞外。 (见第三节)
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2、高尔基体的功能
O-连接的糖基化
➢ O-连接的糖基化在高尔基体中进行，糖的供体为核苷 糖（半乳糖或N-乙酰半乳糖胺）。将糖链转移到多肽 链的丝氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸的羟基上。
➢ 不能正确折叠的畸形肽链或未装配成寡聚体的蛋白质亚单 位，不能进入高尔基体。这些多肽一旦被识别，便从内质 网腔转至细胞质基质（通过Sec61p复合体），被蛋白酶体 （proteasomes－protein-degrading machine）所降解。 （see next）
细胞生物学各章节重点内容整理
第一章细胞质膜1、被动运输是指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。
转运的动力来自于物质的浓度梯度，不需要细胞代谢提供能量。
2、主动运输是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由低浓度一侧向高浓度一侧进行跨膜转运的方式。
转运的溶质分子其自由能变化为正值，因此需要与某种释放能量的过程相耦连。
主动运输普遍存在于动植物细胞和微生物细胞中。
3、紧密连接是封闭连接的主要形式，一般存在于上皮细胞之间。
紧密连接有两个主要功能：一是紧密连接阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧通过胞外间隙扩散到另一侧，形成渗透屏障，起重要封闭作用，二是形成上皮细胞质膜蛋白与质膜分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性。
4、通讯连接一种特殊的细胞连接方式，位于特化的具有细胞间通讯作用的细胞。
介导相邻细胞间的物质转运、化学或电信号的传递，主要包括间隙连接、神经元间的化学突触和植物细胞间的胞间连丝。
动物与植物的通讯连接方式是不同的，动物细胞的通讯连接为间隙连接,而植物细胞的通讯连接则是胞间连丝5、桥粒是一种常见的细胞连接结构，位于中间连接的深部。
一个细胞质内的中间丝和另一个细胞内的中间丝通过桥粒相互作用，从而将相邻细胞形成一个整体，在桥粒处内侧的细胞质呈板样结构，汇集很多微丝，这种结构和加强桥粒的坚韧性有关。
物质跨膜运输的方式和特点Ⅰ、被动运输是指物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。
转运的动力来自于物质的浓度梯度，不需要细胞代谢提供能量。
主要分为两种类型：（1）简单扩散②不需要提供能量；③没有（2）协助扩散②存在最大转运速率；在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。
如超过一定限度，浓度不再增加，④不需要提供能量。
属于这种运输方式的物质有某些离子和一些较大的分子如葡萄糖等物质Ⅱ、主动运输物质从浓度梯度从低浓度的一侧向高浓度的一侧方向跨膜运输的过程。
此过程中需要消耗细胞生产的能量，也需要膜上载体协助。
属于这种运输方式的物质有离子和一些较大的分子如葡萄糖、氨基酸等物质。
第五章-物质的跨膜运输1
P105
第一节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输
（二）水孔蛋白：水分子的跨膜通道
传统上认为水主要通过简单扩散运输
令人困惑的现象：
•红细胞移入低渗溶液后，很快吸水膨胀而溶血；
•而水生动物的卵母细胞在低渗溶液不膨胀。
提出了水通道的可能性。
P106
第一节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输
水通道蛋白的发现
1988年Agre在分离纯化红细胞膜上的Rh血型抗原 时，发现了一个28 KD 的疏水性跨膜蛋白，称为 CHIP28 (Channel-Forming integral membrane protein)。
P111
第二节 离子泵和协同转运
（三）H+ 泵（H+ -ATPase）
存在于植物、真菌和酵母的细胞质膜上； 植物细胞膜上的H+泵； 动物胃表皮细胞的H+-K+泵（分泌胃酸）
P112
第二节 离子泵和协同转运
二、V-型质子泵和F-型质子泵 V-type Proton Pump：������ 位于小泡（vacuole）的膜上 由许多亚基构成。 水解ATP产生能量，但不发生自身 磷酸化 从细胞质中逆H+电化学梯度泵出H+进入细胞器
1991年Agre发现CHIP28的mRNA能引起非洲爪蟾 卵母细胞吸水破裂，已知这种吸水膨胀现象会被Hg2+ 抑制。 目前在人类细胞中已发现至少11种此类蛋白，被命 名为水通道蛋白（Aquaporin，AQP）。
第一节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输
水通道蛋白 AQP1是人 的红细胞膜的一种主 要蛋白。它能够让水 自由通过，但是不允 许离子或是其他的小 分子通过。 AQP1是由四个相同的亚基 构成，每个亚基的相对分子 质量为28kDa，每个亚基有 六个跨膜结构域，在跨膜结 构域2与3、5与6之间有一个 P106 环状结构，是水通过的通道。
细胞生物学-第五章 物质的跨膜运输
活通道。
通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子 结合，它横跨膜形成亲水通道，允许适宜大小 的分子和带电荷的离子通过。目前发现的通道 蛋白已有50多种，主要是离子通道蛋白
Ion Channels
----or----
1、配体门通道(ligand gated channel)
特点：受体与细胞外的配体结合，引起门通道蛋白发生构 象变化， “门”打开。又称离子通道型受体。 可分为阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺受 体，和阴离子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸受体。 Ach受体是由4种不同的亚单位组成的5聚体蛋白质，形成 一个结构为α2βγδ的梅花状通道样结构，其中的两个α亚单 位是同两分子Ach相结合的部位。
个磷酸基团转移到钠钾泵的一个天冬氨酸残基上，导致构
象变化），所以这类离子泵叫做P-type。 Na+-K+泵的作用： ①维持细胞的渗透性，保持细胞的体积； ②维持低Na+高K+的细胞内环境； ③维持细胞的静息电位。 地高辛、乌本苷等强心剂抑制其活性；Mg2+和少量膜脂有 助提高于其活性。
（二）、钙离子泵
Na+、而与K+结合。K+与磷酸化酶结合后促使酶去磷酸化，酶的构象恢复
原状，于是与K+ 结合的部位转向膜内侧，K+ 与酶的亲和力降低，使K+在 膜内被释放，而又与Na+结合。其总的结果是每一循环消耗一个ATP；转 运出三个Na+，转进两个K+。
钠钾泵对离子的转运循环依赖自磷酸化过程（ATP上的一
③肌肉细胞膜的去极化， ④肌肉细胞去极化又引起 肌浆网上的Ca2+ 通道开放。 又使膜上的电压闸门Na+ Ca2+ 从肌浆网内流入细胞 更多的涌入，进一步促 质，细胞质内Ca2+ 浓度急 进膜的去极化，扩展到 剧升高，肌原纤维收缩。
细胞生物学 第六章蛋白质分选与膜泡运输
一、信号假说与蛋白质分选信号
②信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP）：
• 由6种蛋白质和1个由300个核 苷酸组成的7S RNA结合形成的 一种核糖核蛋白复合体；
• 位于细胞质基质中；既能与信 号肽和核糖体大亚基结合，又 可与SRP受体结合。
③信号识别颗粒受体（SRP受体） 或称停泊蛋白（docking protein， DP）：
• 而缺少信号肽的多肽，只能在 细胞质基质中完成蛋白质的合 成，再根据自身的信号如导肽 转移到细胞的相应部位。
一、信号假说与蛋白质分选信号
• 多肽合成以后，还要进行折叠、 装配成为有功能的蛋白质。
• 新生多肽的折叠、转运或装配 要依靠分子伴侣的帮助。
• 分子伴侣（molecular chaperone）：能识别正在合成 的多肽或部分折叠的多肽、并 与多肽的某些部位相结合，从 而帮助这些多肽折叠、转运或 装配，而本身并不参与最终产 物的形成，这类蛋白质分子称 为分子伴侣。
• 肽链中还可能存在某些序 列与内质网膜有很强的亲 和力而结合在脂双层中， 这段序列就不再转入到内 质网腔中，称之为内在停 止转移锚定序列和内在信 号锚定序列。
一、信号假说与蛋白质分选信号
①如果一种多肽只有N端 的起始转移序列而没有 停止转移锚定序列，那 么这种多肽合成后一般 进入内质网的腔内，如 各种分泌蛋白；
白控制膜泡与靶膜的锚定； v-SNARE/t-SNARE蛋白的 配对介导膜泡与靶膜的融合。
第六章 蛋白质分选与膜泡运输 - 回顾
§1 细胞内蛋白质的分选 一、信号假说与蛋白质分选信号★
信号假说：3个决定因素；分泌性蛋白质在内质网合成的过程； 起始转移序列，内在停止转移锚定序列；共翻译转运，翻译后 转运；分子伴侣 二、蛋白质分选转运的基本途径和类型 蛋白质分选的基本途径★：翻译后转运途径，共翻译转运途径 蛋白质分选转运的类型：4种 §2 细胞内膜泡运输 一、膜泡运输概述 二、COPⅡ包被膜泡的装配与运输★ 三、COPⅠ包被膜泡的装配与运输★ 四、网格蛋白/接头蛋白包被膜泡的装配与运输★ 五、转运膜泡与靶膜的锚定与融合
蛋白质分选膜泡运输1.ppt
• HECT family Ubiquitin ligases have a HECT (Homologous to E6-associated protein C-Terminus) domain containing a conserved Cys residue that participates in transfer of activated ubiquitin from E2 to a target protein.
• 蛋白质修饰（糖基化、去/磷酸化、酰基化、甲基化、共价结合）；
• 控制蛋白质的寿命（由N端第一个氨基酸决定稳定性，泛素水解）；
• 降解变性和错误折叠的蛋白质；
•
帮助变性和错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象。
2021/9/24
4
细胞质基质的涵义与功能
细胞质基质(cytomatrix, cytosol)
• 降解变性和错误折叠的蛋白质；
•
帮助变性和错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象。
2021/9/24
5
容易降解的蛋白质的特征：
决定蛋白质寿命的信号是N端第一个氨基酸 残基。
若N-端的第一个氨基酸为Met，Thr，Ser， Val，Gly，Pro，Ala，Cys，则稳定；
除此之外的12种氨基酸，则是不稳定的。
RING-finger
Concerted
Complex with Ub-E2 → Ub directly transferred to target protein
2021/9/24
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Deubiquitination
• Thiol proteases
• Ubiquitin processing (UBP) enzymes Removes Ub from polyubiquinated proteins
• 蛋白质修饰（糖基化、去/磷酸化、酰基化、甲基化、共价结合）；
• 控制蛋白质的寿命（由N端第一个氨基酸决定稳定性，泛素水解）；
• 降解变性和错误折叠的蛋白质；
•
帮助变性和错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象。
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细胞质基质的涵义与功能
细胞质基质(cytomatrix, cytosol)
• 降解变性和错误折叠的蛋白质；
•
帮助变性和错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象。
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容易降解的蛋白质的特征：
决定蛋白质寿命的信号是N端第一个氨基酸 残基。
若N-端的第一个氨基酸为Met，Thr，Ser， Val，Gly，Pro，Ala，Cys，则稳定；
除此之外的12种氨基酸，则是不稳定的。
RING-finger
Concerted
Complex with Ub-E2 → Ub directly transferred to target protein
2021/9/24
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Deubiquitination
• Thiol proteases
• Ubiquitin processing (UBP) enzymes Removes Ub from polyubiquinated proteins
06 第5章-2 蛋白分选与膜泡运输2(1)
Evidence for the Cisternal Maturation Model
VSV (疱疹口腔病毒） VSVG are in the cisternae, but absent from the nearby vesicles.
mannosidase II(甘露糖苷酶） Present in both the cisternae and associated vesicles.
Oligosaccharide processing in Golgi Compartments
Figure 13-28 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
（2）Golgi Complex as a “Processing Plant” 物质运输的枢纽
5 膜泡运输和膜融合（p82）
Vesicle budding, trafficking and fusion
Vesicle budding
Vesicle trafficking
membrane fusion and exocytosis
Vesicle budding
[From K. Matsuoka et al., 1988, Cell 93(2):263.]
高尔基体功能
4.2 Glycosylation in the Golgi complex 功能1：糖基化
4.3 The movement of materials
through the Golgi complex 功能2：物质运输
（1） Glycosylation in the Golgi complex
Functions in the signaling pathway.在信号转导中起作用
膜泡运输—《细胞生物学》笔记
膜泡运输—《细胞生物学》笔记●第一节细胞内膜泡运输●(一)膜泡运输概述●1.基本涵义●膜泡运输(Vesicle trafficking)是蛋白质分选、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。
●2.相关细胞器和细胞结构●糙面内质网——“物资供应站”;●高尔基体——“转运中枢”;●蛋白包被膜泡——“转运工具”。
●(二)COPⅡ包被膜泡的装配及运输●1.组成●COPII包被由多种蛋白亚基组成：小分子GTP蛋白Sar1、Sec23/Sec24complex、Sec13/Sec31 complex以及大的纤维蛋白Sec16等结构。
●2.装配和去装配●(1)分子开关调控蛋白:Sar1●COPII包被蛋白中，Sar1蛋白是一种小G蛋白，作为分子开关而起调控作用,主要调节膜泡的装配和去装配。
●(2)GTPase开关蛋白●①生物发生●GTPase开关的开启和关闭由信号和鸟苷酸转换因子(guaninenucleotide-exchange factor, GEF)所介导:GEF引起GDP从开关蛋白释放，继而结合GTP并引发G蛋白的构象改变使其活化;随着结合GTP水解形成GDP和Pi，开关又恢复成失活的关闭状态。
●②促进和抑制因素●GTP的水解速率被GTPase促进蛋白和G蛋白信号调节子所促进，被鸟苷酸解离抑制物所抑制。
●(3)过程●①Sar1与膜结合，GTP交换●Sar1-GDP与ER膜蛋白Sec12(鸟苷酸交换因子)相互作用，催化GTP置换GDP形成Sar1-GTP。
●②COPⅡ包被装配●在ER膜出芽区形成三重复合物Sar1-GTP/Sec23/Sec24。
●③GTP水解●Sec13/Sec31 complex与三重复合物结合(Sec13增加包被蛋白的聚合效率;Sec31促进GDP被Sar1水解)●④COPⅡ包被去装配●Sar1-GDP从膜泡上释放。
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What We Learnt in Our Last Class
Compartmentalization in Eukaryotic Cells and study approaches sER function Synthesis of steroid hormones Detoxification Glucose 6-phosphatase Sequestering calcium rER Synthesis of secretory proteins - signal hypothesis (component and functions) Synthesis of integral membrane proteins Membrane biosynthesis in the ER Glycosylation and quality control of the ER
Figure 13-3a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Why all the trouble? What is the purpose of glyosylation?
糖基化的功能
• Oligosaccharide protrudes from protein surface, preventing
other proteins from approaching, thereby making the protein resistant to digestion.蛋白更稳定，不易降解 • N-linked glycoslylation promotes protein folding in two ways: 促进蛋白折叠
Figure 13-26a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Immunofluorescence of Golgi-GFP in a plant cell
Figure 13-26b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Class II
4 高尔基体The Golgi complex 5 膜泡运输Types of vesicle transport and membrane fusion
4. The Golgi Complex
4.1 The Golgi Apparatus Consists of an Ordered Series of Compartments. 结构：主体为4-8排列较整齐的扁平膜囊 4.2 Glycosylation in the Golgi complex 功能1：糖基化 4.3 The movement of materials through the Golgi complex
The vesicular transport and the cisternal maturation models are not mutually exclusive. Evidence suggests that transport may occur by a combination of the two mechanisms:
The Golgi Apparatus
Cisternae: flattened, membrane-enclosed compartments; diameter 0.5-1.0 μm, arranged in an orderly stack. the cis face (or entry face) is close to the ER the trans face (or exit face) Both faces are closely associated with a network of interconnected tubular and cisternal structures: Figure 13-25a Molecular Biology of the Cell (©(CGN) Garland Science 2008) the cis Golgi network and the trans Golgi network (TGN)
功能2：物质运输
EM of an Animal Cell Golgi
Figure 13-25b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
EM of a Plant Cell Golgi
Chlamydomonas
Figure 13-25c Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
高尔基体
结构特点
• 主体为4-8排列较整齐的扁平膜囊（多弓形, 中 间囊腔较窄; 周缘多泡状）堆叠在一起，周围又有大 量大小不等的囊泡。
极性细胞器: 在细胞中有比较恒定的位置和方向; 物
质从一侧进入，另一侧输出。 顺面(cis face)/形成面(forming face)—靠近细胞 核的一面，凸面 反面(trans face)/成熟面(mature face)—面向细 胞膜的一侧，凹面
1. it has a direct role in making folding intermediates more soluble thereby preventing their aggregation. 2. the sequential modifications of the N-linked oligosaccharide establish a “glyco-code” that marks the progression of protein folding and mediates the binding of the protein to chaperones and lectins. •
Oligosaccharide processing in Golgi Compartments
Figure 13-28 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
（2）Golgi Complex as a “Processing Plant” 物质运输的枢纽
Chapter 8: Intracellular Compartments & Protein sorting (分选）
Class I
1. The endomembrane systems of eukaryotic cells 2. Experimental approaches 3 The ER and its function
•The Golgi complex contains fewer than eight cisternae. •CGN: Function as a sorting station that distinguishes between proteins back to the ER vs. those that will proceed to the next Golgi. •TGN: Function as a sorting station that distinguishes vesicles to the plasma membrane or to other intracellular destinations.
vesicles carry cargos in an anterograde direction, cisternae remains stable.
cisternae progress from cis to trans, vesicles travel in a retrograde direction
The Golgi complex plays a key role in the assembly of glycoproteins and glycolipids.
The core carbohydrate of N-linked oligosaccharides（N-连接的 糖基化） is assembled in the rER. Modifications to N-linked oligosaccharides are completed in the Golgi complex. O-linked oligosaccharides （O-连接的糖基化,Ser/Try/Lys-O-H） takes place in Golgi complex.
5. Intracellular Vesicular Traffic
•Three types of vesicles:
5.1 COPII- coated vesicles (ER to Golgi) 5.2 COPI - coated vesicles (back to ER) 5.3 Clathrin - coated vesicles (from TGN to endosome, lysosome, plant vacuoles) 5.4 Fusion between vesicles and target membranes
5 膜泡运输和膜融合（p82）
Vesicle budding, traffiking and fusion
Vesicle budding
Vesicle trafficking
membrane fusion and exocytosis
Vesicle budding
[From K. Matsuoka et al., 1988, Cell 93(2):263.]
高尔基体功能
4.2 Glycosylation in the Golgi complex 功能1：糖基化