电子科大细胞生物学第七章真核细胞内膜系统蛋白质分选与膜泡运输文稿演示
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电子科大细胞生物学第七章真核细胞内膜系统蛋白质分选 与膜泡运输文稿演示
优选电子科大细胞生物学第七 章真核细胞内膜系统蛋白质分
选与膜泡运输
1、 细胞质基质的概念
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。
2、化学组成
成分极为复杂，按分子量大小大致可分三类：
（1）小分子类： 如 水 、 无 机 离 子 （ K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl- 等 ） 和 溶解的气体。
（2）中分子类： 如脂类、糖（葡萄糖、果糖、蔗糖等）、氨基酸、核 苷酸及其衍生物。
（3）大分子类：
如蛋白质、多糖、脂蛋白及RNA等。同时，也含有很多Baidu Nhomakorabea酶，特别是一些与大分子物质合成和参与主要代谢过 程所必需的酶。
3）内膜系统构成的各种细胞器中的可溶性 蛋白
包括定位于高尔基复合体、滑面内质网、 溶酶体的蛋白质（这些蛋白需要隔离或修 饰）。
注意：
上述几类蛋白质在rER上合成，是边合成 边转移至rER腔中。
其它多肽是在细胞质基质中的“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。
N-连接与O-连接的寡糖比较
特征
N-连接
1.合成部位 粗面内质网
2.合成方式 来自同一个寡糖前体
3.与之结合的 氨基酸残基
天冬酰胺
4.最终长度 至少5个糖残基
5.第一个糖残 基
N—乙酰葡萄糖胺
O-连接
粗面内质网或高尔 基体
一个个单糖加上去
丝氨酸、苏氨酸、 羟赖氨酸、羟脯氨 酸
一般1～4个糖残基， 但ABO血型抗原较 长
寡糖基转移到蛋白质有两种方式：
N-连接（ N-linked glycosylation ） AA: Asn 糖基：Ｎ-乙酰葡萄糖胺
O-连接（ O-linked glycosylation ） AA：Ser/Thr or Hylys/Hypro 糖基：Ｎ-乙酰半乳糖（主要 发生在高尔基体中）。
一、 形态结构
一层单位膜围成的管状、泡状和囊状 的结构。相互连接形成一个连续的内腔相 通的膜性管道系统。在靠近细胞核的部位， 可与外层核膜相连；在靠近质膜的部位， 可与质膜内褶相连。
已分化细胞中，内质网较发达。 未分化细胞中，内质网较不发达， 而游离核糖体却非常丰富。故内质 网发达与否可作为判断细胞分化程 度和功能状态的一种形态学指标。
二、基本类型
粗面内质网： rough endoplasmic reticulum， rER
光面内质网： smooth endoplasmic reticulum， sER
原核生物细胞内无内质网，而由细 胞膜代行其某些类似职能。
三、ER的功能
ER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 白都是在内质网上合成的。
3、细胞质基质的生物学特性
（1）细胞质基质在生长时期，由于质同化作用大于 异化作用，故其体积增加，到一定程度就进行 分裂。
（2）细胞质基质是物质反应的场所。细胞内的一些 生化反应主要在细胞内外环境或主要细胞器的 接触面进行，同时，也在整个细胞质内进行。
（3）细胞质基质的激应性。细胞质对外界环境的影 响，将产生不同的反应，如细胞质的运动、收 缩等特性。
细胞中所有蛋白质的合成都在核糖体上进 行，并都是起始于细胞质基质中“游离”核 糖体。
（2）蛋白质修饰与加工
主要化学修饰有：糖基化、羟基化、酰基化、 二硫键形成等。
糖基化是ER最常见的蛋白质修饰。糖基 化发生在ER腔面，伴随着多肽合成同时进行。
酰基化发生在ER的细胞质基质侧，通常 是软脂酸共价结合在跨膜蛋白的Cys残基上。
1、rER的功能
（1）蛋白质合成 （2）蛋白质的修饰与加工 （3）新生肽的折叠与组装 （4）脂类的合成（脂类合成的场所）
（1） 合成蛋白质
rER 合成的蛋白质主要有：
1）分泌性蛋白质（外输性蛋白质）
rER主要合成外输性蛋白质。
2）膜整合蛋白质
包括质膜蛋白、驻留在rER、 sER、高尔 基体、溶酶体膜上的蛋白质。
N—乙酰半乳糖胺等
N-连接机制
供体：磷酸多萜醇
糖基：14个糖残基的寡糖链从供体磷酸多 萜醇上转移到新生肽链的特定三肽 序列的Asn残基上。
特定三肽序列为： Asn-X-Ser
或
Asn-X-Thr
（其中X为除以外的任何氨基酸）
信号肽假说 （G.Blobel et al，1975）
信号肽（signal peptide）概念
分泌型蛋白质在其合成过程中其N端所 带的、一般含15-30AA残基的一小段肽 链。
信号肽结构
N端或接近N端极性区为1-7个亲水的极 性残基（如Arg、Ser、Thr、Lys）组成，带 正电荷。 紧接亲水区由15-19个AA残基组成 疏水核心，主要为Pro和Gly，无酸性AA。 疏水中心的结尾由甘氨酸和丙氨酸等侧链较 短的氨基酸残基组成。疏水核心形成两个不 连续的α-螺旋区。该两个α -螺旋区如被破坏， 则会抑制蛋白质分泌。
细胞质基质含酶
蛋白质合成：几乎所有参与蛋白质合成的氨基酸激酶。
核酸合成： 所有使胸腺嘧啶核苷酸掺入到DNA中必须 的酶，也有不少合成核酸所需要的酶。
脂肪代谢的合成： 大部分脂肪酸合成的酶。
糖酵解及戊糖磷酸过程：这两个反应过程所需的酶。
糖原代谢作用：合成和分解糖原的两个最重要的酶，即 尿苷二磷酸葡萄糖α-葡聚糖葡萄糖转 移酶和葡萄糖磷酸化酶。
（4）细胞质基质本身还具有外部运动和内部运动的 特性。如变形虫伸出伪足和不断改变形状；胞 质环流等。
4、细胞质基质的功能
（1）完成各种中间代谢过程：如糖酵解过 程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。 蛋白质合成与脂肪酸合成也在细胞质 基质中完成。
（2）维持细胞形态、细胞运动、胞内物质 运输及能量传递等。这些与细胞质骨 架相关。
（3）在蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降 解等方面也起重要作用。
二、细胞内膜系统（endomembrane system）
细胞内膜系统概念： 细胞内，在结构、功能及发生上有一定联 系的膜性结构的总称。
内膜系统的区域化衍生形成各种细胞 器（organelles）
第二节 内 质 网
endoplasmic reticulum, ER
优选电子科大细胞生物学第七 章真核细胞内膜系统蛋白质分
选与膜泡运输
1、 细胞质基质的概念
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。
2、化学组成
成分极为复杂，按分子量大小大致可分三类：
（1）小分子类： 如 水 、 无 机 离 子 （ K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl- 等 ） 和 溶解的气体。
（2）中分子类： 如脂类、糖（葡萄糖、果糖、蔗糖等）、氨基酸、核 苷酸及其衍生物。
（3）大分子类：
如蛋白质、多糖、脂蛋白及RNA等。同时，也含有很多Baidu Nhomakorabea酶，特别是一些与大分子物质合成和参与主要代谢过 程所必需的酶。
3）内膜系统构成的各种细胞器中的可溶性 蛋白
包括定位于高尔基复合体、滑面内质网、 溶酶体的蛋白质（这些蛋白需要隔离或修 饰）。
注意：
上述几类蛋白质在rER上合成，是边合成 边转移至rER腔中。
其它多肽是在细胞质基质中的“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。
N-连接与O-连接的寡糖比较
特征
N-连接
1.合成部位 粗面内质网
2.合成方式 来自同一个寡糖前体
3.与之结合的 氨基酸残基
天冬酰胺
4.最终长度 至少5个糖残基
5.第一个糖残 基
N—乙酰葡萄糖胺
O-连接
粗面内质网或高尔 基体
一个个单糖加上去
丝氨酸、苏氨酸、 羟赖氨酸、羟脯氨 酸
一般1～4个糖残基， 但ABO血型抗原较 长
寡糖基转移到蛋白质有两种方式：
N-连接（ N-linked glycosylation ） AA: Asn 糖基：Ｎ-乙酰葡萄糖胺
O-连接（ O-linked glycosylation ） AA：Ser/Thr or Hylys/Hypro 糖基：Ｎ-乙酰半乳糖（主要 发生在高尔基体中）。
一、 形态结构
一层单位膜围成的管状、泡状和囊状 的结构。相互连接形成一个连续的内腔相 通的膜性管道系统。在靠近细胞核的部位， 可与外层核膜相连；在靠近质膜的部位， 可与质膜内褶相连。
已分化细胞中，内质网较发达。 未分化细胞中，内质网较不发达， 而游离核糖体却非常丰富。故内质 网发达与否可作为判断细胞分化程 度和功能状态的一种形态学指标。
二、基本类型
粗面内质网： rough endoplasmic reticulum， rER
光面内质网： smooth endoplasmic reticulum， sER
原核生物细胞内无内质网，而由细 胞膜代行其某些类似职能。
三、ER的功能
ER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 白都是在内质网上合成的。
3、细胞质基质的生物学特性
（1）细胞质基质在生长时期，由于质同化作用大于 异化作用，故其体积增加，到一定程度就进行 分裂。
（2）细胞质基质是物质反应的场所。细胞内的一些 生化反应主要在细胞内外环境或主要细胞器的 接触面进行，同时，也在整个细胞质内进行。
（3）细胞质基质的激应性。细胞质对外界环境的影 响，将产生不同的反应，如细胞质的运动、收 缩等特性。
细胞中所有蛋白质的合成都在核糖体上进 行，并都是起始于细胞质基质中“游离”核 糖体。
（2）蛋白质修饰与加工
主要化学修饰有：糖基化、羟基化、酰基化、 二硫键形成等。
糖基化是ER最常见的蛋白质修饰。糖基 化发生在ER腔面，伴随着多肽合成同时进行。
酰基化发生在ER的细胞质基质侧，通常 是软脂酸共价结合在跨膜蛋白的Cys残基上。
1、rER的功能
（1）蛋白质合成 （2）蛋白质的修饰与加工 （3）新生肽的折叠与组装 （4）脂类的合成（脂类合成的场所）
（1） 合成蛋白质
rER 合成的蛋白质主要有：
1）分泌性蛋白质（外输性蛋白质）
rER主要合成外输性蛋白质。
2）膜整合蛋白质
包括质膜蛋白、驻留在rER、 sER、高尔 基体、溶酶体膜上的蛋白质。
N—乙酰半乳糖胺等
N-连接机制
供体：磷酸多萜醇
糖基：14个糖残基的寡糖链从供体磷酸多 萜醇上转移到新生肽链的特定三肽 序列的Asn残基上。
特定三肽序列为： Asn-X-Ser
或
Asn-X-Thr
（其中X为除以外的任何氨基酸）
信号肽假说 （G.Blobel et al，1975）
信号肽（signal peptide）概念
分泌型蛋白质在其合成过程中其N端所 带的、一般含15-30AA残基的一小段肽 链。
信号肽结构
N端或接近N端极性区为1-7个亲水的极 性残基（如Arg、Ser、Thr、Lys）组成，带 正电荷。 紧接亲水区由15-19个AA残基组成 疏水核心，主要为Pro和Gly，无酸性AA。 疏水中心的结尾由甘氨酸和丙氨酸等侧链较 短的氨基酸残基组成。疏水核心形成两个不 连续的α-螺旋区。该两个α -螺旋区如被破坏， 则会抑制蛋白质分泌。
细胞质基质含酶
蛋白质合成：几乎所有参与蛋白质合成的氨基酸激酶。
核酸合成： 所有使胸腺嘧啶核苷酸掺入到DNA中必须 的酶，也有不少合成核酸所需要的酶。
脂肪代谢的合成： 大部分脂肪酸合成的酶。
糖酵解及戊糖磷酸过程：这两个反应过程所需的酶。
糖原代谢作用：合成和分解糖原的两个最重要的酶，即 尿苷二磷酸葡萄糖α-葡聚糖葡萄糖转 移酶和葡萄糖磷酸化酶。
（4）细胞质基质本身还具有外部运动和内部运动的 特性。如变形虫伸出伪足和不断改变形状；胞 质环流等。
4、细胞质基质的功能
（1）完成各种中间代谢过程：如糖酵解过 程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。 蛋白质合成与脂肪酸合成也在细胞质 基质中完成。
（2）维持细胞形态、细胞运动、胞内物质 运输及能量传递等。这些与细胞质骨 架相关。
（3）在蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降 解等方面也起重要作用。
二、细胞内膜系统（endomembrane system）
细胞内膜系统概念： 细胞内，在结构、功能及发生上有一定联 系的膜性结构的总称。
内膜系统的区域化衍生形成各种细胞 器（organelles）
第二节 内 质 网
endoplasmic reticulum, ER