第七章 蛋白质的转运与信号传导(1)
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第七章 蛋白质的运转与信号传导
学习目的和要求
• 掌握蛋白质运转的不同机制； • 了解信号转导的基本概念和特点； • 掌握信号转导的类型及基本过程。
第一节
蛋白质的运转
（教材P.142-151）
翻译运转同步机制 蛋白质运转类型 翻译后运转机制
蛋白质的合成和 运转同时发生
蛋白质从核糖体上 释放后才发生运转
新生蛋白质通过同步转运途径进入内质网内腔的主要过程
二、翻译后运转机制
1、线粒体蛋白质跨膜运转
特征：
（1）通过线粒体膜的蛋白质在运转之前大多数以前体形式存 在，它由成熟蛋白质和N端延伸出的一段前导肽（leader peptide）共同组成。 （2）蛋白质通过线粒体内膜的运转是一种需能过程；
（3）蛋白质通过线 粒体膜运转时，首 先由外膜上的Tom受 体复合蛋白识别与 Hsp70或MSF等分子 伴侣相结合的待运 转多肽，通过Tom和 Tim组成的膜通道进 入线粒体内腔。
特点： （1）活性蛋白水解酶位 于叶绿体基质内，这是 鉴别翻译后运转的指标 之一。 （2）叶绿体膜能够特异 地与叶绿体蛋白的前体 结合。 （3）叶绿体蛋白质前体 内可降解序列因植物和蛋 白质种类不同而表现出明 显的差异。
3、核定位蛋白的运转机制 在细胞质中合成的蛋白质一般 通过核孔进入细胞核。 所有核糖体蛋白都首先在细 胞质中被合成，运转到细胞 核内，在核仁中被装配成 40S和60S核糖体亚基，然后 运转回到细胞质中行使作为 蛋白质合成机器的功能。 RNA、DNA聚合酶、组蛋白、 拓朴异构酶及大量转录、复 制调控因子都必须从细胞质 进入细胞核才能正常发挥功 能。
跨膜运输和镶入膜内的几种主要蛋白质
蛋白性质 分泌 运转机制 主要类型
蛋白质在结合核糖体 免疫球蛋白、卵蛋白、 上合成，并以翻译- 水解酶、激素等 运转同步机制运输 蛋白质在游离核糖体 核、叶绿体、线粒体、 上合成，以翻译后运 乙醛酸循环体、过氧化 转机制运输 物酶体等细胞器中的蛋 白质 两种机制兼有 质膜、内质网、类囊体 中的蛋白质
NLS = nuclear localization signal
细菌蛋白的跨膜运转
复习思考题
1、简述翻译运转同步机制 2、什么是信号肽？信号肽假说的基 础和内容是什么？ 3、举例说明翻译后运转机制。
假说的内容：
蛋白质跨膜运转信号也是由mRNA编码的。在起始密码
子后，有一段编码疏水性氨基酸序列的RNA区域，这
wk.baidu.com
个氨基酸序列就被称为信号序列。信号序列在结合核
糖体上合成后便与膜上特定受体相互作用，产生通道，
允许这段多肽在延长的同时穿过膜结构，因此，这种
方式是边翻译边跨膜运转。
信号肽序列的特点
（1）一般带有1015个疏水氨基酸；
（2）仅有信号肽还不足以保证蛋白质运转的发生。要使 蛋白质顺利跨膜，还要求运转蛋白质在信号序列以外的 部分有相应的结构变化。
（3）信号序列的切除并不是运转所必需的。如果把细菌外 膜脂蛋白信号序列中的甘氨酸残基突变成天冬氨酸残基，能 抑制该蛋白信号肽的水解，但不能抑制其跨膜运转。
（4）并非所有的运转蛋白质都有可降解的信号肽。卵清蛋 白是以翻译运转同步机制进入微粒体中的，但它并没有可降 解的信号序列。有人认为，在卵清蛋白分子的中心区域有相 当于信号肽功能的肽段存在。据此，“信号肽”应当定义为： 能启动蛋白质运转的任何一段多肽。
（2）在靠近该 序列N-端常常有 1个或数个带正 电荷的氨基酸；
（3）在其C-末端靠近蛋白酶切割位点处常常带有 数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸 往往带有很短的侧链（丙氨酸或甘氨酸）。
信号肽在蛋白质运输中的作用（Beta-半乳糖----麦芽糖转运 蛋白试验结论）
（1）完整的信号多肽是保证蛋白质运转的必要条件。信 号序列中疏水性氨基酸突变成亲水性氨基酸后，会阻止 蛋白质运转而使新生蛋白质以前体形式积累在胞质中。
前导肽的作用和性质
作用： 识别线粒体 跨膜运转 特性： • 带正电荷的碱性氨基 酸（特别是精氨酸）含 量较为丰富，它们分散 于不带电荷的氨基酸序 列之间； • 缺少带负电荷的酸性 氨基酸； •羟基氨基酸（特别是 丝氨酸）含量较高； •形成两亲（既亲水又 有疏水部分）α -螺旋 结构的能力。
2、叶绿体蛋白质的跨膜运转
细胞器发育
膜的形成
一、翻译-运转同步机制
（教材P.144-146）
信号肽假说 信号肽（Signal peptide ）：常指新合成多肽链中用 于指导蛋白质跨膜转移的N-末端氨基酸序列（有时 不一定在N端）。 假说的基础：蛋白质定位的信息存在于该蛋白质自 身结构中，并且通过与膜上特殊受体的相互作用得 以表达。
学习目的和要求
• 掌握蛋白质运转的不同机制； • 了解信号转导的基本概念和特点； • 掌握信号转导的类型及基本过程。
第一节
蛋白质的运转
（教材P.142-151）
翻译运转同步机制 蛋白质运转类型 翻译后运转机制
蛋白质的合成和 运转同时发生
蛋白质从核糖体上 释放后才发生运转
新生蛋白质通过同步转运途径进入内质网内腔的主要过程
二、翻译后运转机制
1、线粒体蛋白质跨膜运转
特征：
（1）通过线粒体膜的蛋白质在运转之前大多数以前体形式存 在，它由成熟蛋白质和N端延伸出的一段前导肽（leader peptide）共同组成。 （2）蛋白质通过线粒体内膜的运转是一种需能过程；
（3）蛋白质通过线 粒体膜运转时，首 先由外膜上的Tom受 体复合蛋白识别与 Hsp70或MSF等分子 伴侣相结合的待运 转多肽，通过Tom和 Tim组成的膜通道进 入线粒体内腔。
特点： （1）活性蛋白水解酶位 于叶绿体基质内，这是 鉴别翻译后运转的指标 之一。 （2）叶绿体膜能够特异 地与叶绿体蛋白的前体 结合。 （3）叶绿体蛋白质前体 内可降解序列因植物和蛋 白质种类不同而表现出明 显的差异。
3、核定位蛋白的运转机制 在细胞质中合成的蛋白质一般 通过核孔进入细胞核。 所有核糖体蛋白都首先在细 胞质中被合成，运转到细胞 核内，在核仁中被装配成 40S和60S核糖体亚基，然后 运转回到细胞质中行使作为 蛋白质合成机器的功能。 RNA、DNA聚合酶、组蛋白、 拓朴异构酶及大量转录、复 制调控因子都必须从细胞质 进入细胞核才能正常发挥功 能。
跨膜运输和镶入膜内的几种主要蛋白质
蛋白性质 分泌 运转机制 主要类型
蛋白质在结合核糖体 免疫球蛋白、卵蛋白、 上合成，并以翻译- 水解酶、激素等 运转同步机制运输 蛋白质在游离核糖体 核、叶绿体、线粒体、 上合成，以翻译后运 乙醛酸循环体、过氧化 转机制运输 物酶体等细胞器中的蛋 白质 两种机制兼有 质膜、内质网、类囊体 中的蛋白质
NLS = nuclear localization signal
细菌蛋白的跨膜运转
复习思考题
1、简述翻译运转同步机制 2、什么是信号肽？信号肽假说的基 础和内容是什么？ 3、举例说明翻译后运转机制。
假说的内容：
蛋白质跨膜运转信号也是由mRNA编码的。在起始密码
子后，有一段编码疏水性氨基酸序列的RNA区域，这
wk.baidu.com
个氨基酸序列就被称为信号序列。信号序列在结合核
糖体上合成后便与膜上特定受体相互作用，产生通道，
允许这段多肽在延长的同时穿过膜结构，因此，这种
方式是边翻译边跨膜运转。
信号肽序列的特点
（1）一般带有1015个疏水氨基酸；
（2）仅有信号肽还不足以保证蛋白质运转的发生。要使 蛋白质顺利跨膜，还要求运转蛋白质在信号序列以外的 部分有相应的结构变化。
（3）信号序列的切除并不是运转所必需的。如果把细菌外 膜脂蛋白信号序列中的甘氨酸残基突变成天冬氨酸残基，能 抑制该蛋白信号肽的水解，但不能抑制其跨膜运转。
（4）并非所有的运转蛋白质都有可降解的信号肽。卵清蛋 白是以翻译运转同步机制进入微粒体中的，但它并没有可降 解的信号序列。有人认为，在卵清蛋白分子的中心区域有相 当于信号肽功能的肽段存在。据此，“信号肽”应当定义为： 能启动蛋白质运转的任何一段多肽。
（2）在靠近该 序列N-端常常有 1个或数个带正 电荷的氨基酸；
（3）在其C-末端靠近蛋白酶切割位点处常常带有 数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸 往往带有很短的侧链（丙氨酸或甘氨酸）。
信号肽在蛋白质运输中的作用（Beta-半乳糖----麦芽糖转运 蛋白试验结论）
（1）完整的信号多肽是保证蛋白质运转的必要条件。信 号序列中疏水性氨基酸突变成亲水性氨基酸后，会阻止 蛋白质运转而使新生蛋白质以前体形式积累在胞质中。
前导肽的作用和性质
作用： 识别线粒体 跨膜运转 特性： • 带正电荷的碱性氨基 酸（特别是精氨酸）含 量较为丰富，它们分散 于不带电荷的氨基酸序 列之间； • 缺少带负电荷的酸性 氨基酸； •羟基氨基酸（特别是 丝氨酸）含量较高； •形成两亲（既亲水又 有疏水部分）α -螺旋 结构的能力。
2、叶绿体蛋白质的跨膜运转
细胞器发育
膜的形成
一、翻译-运转同步机制
（教材P.144-146）
信号肽假说 信号肽（Signal peptide ）：常指新合成多肽链中用 于指导蛋白质跨膜转移的N-末端氨基酸序列（有时 不一定在N端）。 假说的基础：蛋白质定位的信息存在于该蛋白质自 身结构中，并且通过与膜上特殊受体的相互作用得 以表达。