细胞的内膜系统

ER跨膜可切除信号的一般结构
Mecical Cell Biology
信号序列的两个基本作用是:①通过与 SRP的识别和结合, 引导核糖体与内质网 结合; ②通过信号序列的疏水性,引导新 生肽跨膜转运。
Cell Biology 蛋白质分选的信号假说
认为新合成的蛋白质分子内包含有某种分选信号 (sorting signal), 分选信号具有决定蛋白质在细胞内的去 向或定位的作用。 后来先后证明了分选信号、信号识别颗粒(signal recognition particle，SRP)及其受体及细胞膜上的蛋白 质传导通道(protein-conducting channel,PCC)的存在，使 信号假说成为一个系统的理论。
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The Endomembrane System is Complex.
内质网(endoplasmic reticulum) 内 高尔基复合体(Golgi complex) 膜 系 溶酶体(lysosomes) 统 过氧化氢体(peroxisomes)
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Endomembrane and secreted proteins
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ER膜上有一种称为易位子(translocon)的蛋白复合体， 直径8.5nm，中心有一个直径2nm的通道，其功能与新 生成的多肽进入ER有关。(哺动细胞的translocon的主要成分
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假设门控蛋白 A schematic model for the synthesis of an integral membrane protein
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蛋白质的糖基化(glycosylation)：是指单糖或寡糖 与蛋白质共价结合形成糖蛋白的过程。 N-结合型的寡糖蛋白：发生在内质网 糖与蛋白质 腔内（蛋白质的天冬酰胺的氨基基团，先 的连接方式 与RER膜上的多萜分子连接而被活化）。 O-结合型的寡糖蛋白：发生在高尔基体内。
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二、内质网膜的化学组成
微粒体(microsome)：为用蔗糖密度梯度 离心方法,从细胞匀浆中分离出的内质网碎 片。
含有脂类(糖脂、胆固醇)、RNA、蛋白质及丰 富的酶等。
胞质面与腔面的酶的分布不同。
标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶
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Isolation of a microsomal fraction by differential centrifugation 匀 浆
(核膜、小泡)
Nuclear-ER
intracellular compartments:
endosomes
lysosome
Golgi
细胞内的房室化
ER
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第一节 内质网 （Endoplasmic Reticulum，ER）
1945年，K.R.Poter; 电子显微镜; 小鼠成纤维细胞
粗面内质网 核糖体 滑面内质网
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The smooth ER(SER)
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RER: 膜表面附 着核糖体，膜上有 核糖体连接蛋白； 形态多为板层状排 列的扁囊；网腔内 含低电子或中等电 子密度的物质；多 分布在分泌活动旺 盛或分化较完善的 细胞内。(Russell’s body)
SER：脂类和类固醇激素的合成与代谢、糖原的 代谢、储存和调节钙离子浓度以及细胞的解毒作用 等。
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(一)粗面内质网的功能
1.粗面内质网与蛋白质的合成
1975年Bloble提出信号假说(signal hypothesis ) 信号肽的合成
主 要 过 程
信号识别颗粒(SRP)-核糖体复合体形成 核糖体与内质网膜结合
rough endoplasmic reticulum (RER)
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The smooth ER(SER)
SER: 膜表面无核糖体附着；形态多为分枝小管 或小泡；多分布在一些特化的细胞中。
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The steps in the synthesis of the core portion of an N-linked oligosaccharide in the rough ER
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Protein glycosylation
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Mecical Cell 百度文库iology
mRNA
AP
A
信号识别颗粒 (SRP)
核糖体 信号肽
tRNA
SRP受体
细胞质
核糖体结合蛋白
内质网腔
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Endomembrane and secreted proteins
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Integral membrane proteins
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A schematic model for the synthesis of a secretory protein (or a lysosomal enzyme)on a membrane-bound ribosome of the rough ER
半胱氨酸残基间形成二硫键。
多肽链的折叠：分子伴侣是一类在细胞内帮助其
它蛋白质多肽链进行正确折叠、组装、转运及降解 的蛋白质分子，其中大部分属于热激蛋白(heat shock protein，hsp)家族。钙联蛋白（calnexin）具有分 29 子伴侣的功能。
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新生肽的折叠组装：非还原性的内腔，易于二硫键 形成； 正确折叠涉及驻留蛋白：其C端末尾具有驻留信号 肽，其氨基酸序列通常为KDEL or HDEL信号(赖/组天谷 亮)的蛋白， KDEL能够与内质网膜上的KDEL受体结合。 蛋白二硫键异构酶(protein disulfide isomerase，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。
免疫球蛋白重链结合蛋白(Binding protein，Bip， molecular chaperone): 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。
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3.粗面内质网与蛋白质的糖基化
是与蛋白分泌相关的一种多肽Sec61P等组成的复合物)。
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RER合成的外输性蛋白质包括
1. 分泌性蛋白质，如基质蛋白、酶、抗体、肽 类激素和细胞因子等。
2. 膜整合蛋白，如膜受体、膜抗原等。
3. 定位于高尔基复合体、光面内质网(SER)和 溶酶体的蛋白质。 4. 驻留在糙面内质网(RER)的蛋白质。
多肽链进入内质网腔
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■ 信号序列的一般特征
● 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(图3-17)。
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信号假说
(signal hypothesis )
Signal recognition particle (SRP) Brings protein to ER Binds signal sequence on protein Binds SRP receptor on ER RNA-protein complex
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四、内质网的功能( Function of ER)
内质网功能：使细胞质区域化，为物质代谢提供 特定的内环境；扩大膜的表面积，有利于酶的分布 提高代谢效率；为蛋白质，脂类和糖类的重要合成 基地；参与物质运输，物质交换和解毒作用；对细 胞起机械支持作用。
RER：蛋白质的合成、折叠与转运，蛋白质的 糖基化，膜脂的合成。
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第3章 细胞内膜系统
（Endomembrane System）
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内膜系统(endomembrane system) ：指位于细胞质 内，在结构，功能乃至发生上有一定联系的膜性结 构的总称。 内膜系统使胞内形成一 些相互分隔的膜性区室， 区室内的特殊环境将独特 的酶系统局限在胞内的特 定区域，使胞内特定的生 化反应过程在特定的区域 内进行，减少互相干扰， 提高代谢效率，内膜系统 的这种分隔作用称为细胞 内的区域化 Membrane-bound compartments of (compartmentation)。 the cytoplasm
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一、内质网的形态结构
ER是由一层单位膜 扁囊状 围成的形状大小不同的 小管，小泡，扁囊状结 小管 构，相互连接形成一个 连续的网状膜系统。 细胞膜 核 内质网 内 细 膜 质 小泡 胞 外 膜 网 层 核膜 内质网的内腔相互连通。
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三、内质网的类型( Types of ER )
There are two basic kinds of ER : Rough/granular endoplasmic reticulum (RER，粗面/颗 粒内质网) - has ribosomes attached. Smooth/agranular endoplasmic reticulum (SER，滑/光 面/ 无颗粒内质网) - no ribosomes.
甘露糖 N-乙酰氨基葡萄糖
多萜醇
焦磷酸链
糖基转移酶
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4.粗面内质网与蛋白质的运输
以出芽方式将合成的分泌性蛋白质包裹成膜性 转运小泡，以囊泡形式转运至高尔基复合体，避 免RER合成的蛋白质与细胞基质混合。 包被囊泡根据包被蛋白的不同分为3种，即网 格蛋白包被囊泡、包被蛋白Ⅰ（COP Ⅰ）和包被 蛋白Ⅱ（ COP Ⅱ）。 COP Ⅱ负责包裹内质网折 叠好的蛋白质运至高尔基复合体。 COP Ⅰ囊泡介 导蛋白质在高尔基复合体的前向和反向运输，以 及蛋白质从高尔基复合体→内质网。
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2.粗面内质网与蛋白质的折叠
RER腔中丰富的氧化性谷胱甘肽(GSSG)、蛋白二 硫异构酶(protein disulfide isomerase，PDI)和分子伴侣 (molecular chaperone)系统，为蛋白质多肽链的折叠提供 了极为有利的环境。 二硫键的形成：内质网腔的氧化还原电位趋向于 蛋白质 氧化状态(GSH∶GSSG为1-3∶1)；PDI催化任何两个 的折叠
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Cell Biology 转移信号（transfer signal）与膜整合蛋白 （Integral membrane proteins的合成
穿膜信号包括转移起始信号和转移终止信号
N-terminus in cytosol
C-terminus in ER lumen
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