1、膜结合核糖体,游离核糖体,细胞质 基质,细胞核,溶酶体,高尔基体,内质网,线粒体,过氧化物酶体,分泌颗粒,内体,细胞表面,核糖体,游离核糖体,膜结合核糖体,不同部位的蛋白质如何准确地到达目的地？,第十章 细胞内蛋白质 的分选和运输Tri et transport des protines ntracellulaires,细胞根据蛋白质是否携有分选信号，以及分选 信号的性质，选择性地将其送到细胞不同的 部位，这一过程称为蛋白质分选(Tri des protines) 和蛋白质靶向运输（ladressage des protines）。,大多数蛋白质带有分选信号,第一节 细胞内蛋白质的分选信号以及
2、运输途径和方式,一、信号假说（Hypothesis de signal）和分选信号,1975年提出的假说内容：新合成蛋白质的N-末端有一段信号序列，叫信号肽，其作用是将肽链在合成过程中引导至内质网膜上， 并在内质网中完成蛋白质 合成，信号序列本身则在 蛋白质合成完成前在内质 网中被切除。,“for the discovery that proteins have intrinsic signals that govern their transport and localization in the cell“,Gnter Blobel,USA Rockefeller University N
3、ew York, NY, USA; Howard Hughes Medical Institute,提出“蛋白质上的信号序列 决定其所在的位置”的理论,分选信号引导蛋白质到达正确的地点,分选信号有两类 信号肽peptide signal：蛋白质多肽链上的一段连续的特定氨基酸序列，具有分选信号的功能。可位于多肽链的任何部位，完成分选任务后常被切除。,分选信号引导蛋白质到达正确的地点,2.信号斑plaque signal ：位于多肽链不同部位的几个特定氨基酸序列经折叠后形成的斑块区，具有分选信号的功能。信号斑是一种三维结构。完成分选任务后仍然存在。,不同的氨基酸序列作为分选信号决定蛋白质运输的方向
4、,二、细胞内蛋白质运输的途径,2.共翻译转运的蛋白质运输途径,1.翻译后转运的蛋白质运输途径,3.蛋白质的胞吞途径,已合成 蛋白质,合成中 蛋白质,细胞外 蛋白质,生物合成 -分泌途径,三、细胞内蛋白质的运输方式,1.门控运输： 细胞质基质-细胞核 分选信号-核孔复合体上相应受体 2.穿膜运输： 细胞质基质-细胞器 分选信号-细胞器膜上相应转运子 3.小泡运输： 细胞器-细胞器（细胞膜） 分选信号-运输小泡膜上相应受体,第二节 细胞内蛋白质的门控运输,一、门控运输的蛋白质分选信号及其受体 二、门控运输的能量来源（略） 三、门控运输中大分子转运的调节（略）,第二节 细胞内蛋白质的门控运输,运输通
5、过核孔复合体进行，称为门控运输(transport travers es pores nuclaires)，该过程需要消耗能量。,小分子自由通过/ 大分子门控运输。,核孔复合体似可 调控的门，介导 选择性的双向运输。,蛋白质的核输入与核输出,进出细胞核的蛋白质分别含有核定位信号和核输出信号， 可为信号肽，也可为信号斑；不被切除，可反复使用。 核输入受体识别核定位信号，核输出受体识别核输出信号。,第三节 细胞内蛋白质的穿膜运输,一、蛋白质从细胞质基质到线粒体的运输（略） 二、蛋白质从细胞质基质到过氧化物酶体的运输（略） 三、蛋白质从细胞质基质到内质网的运输,蛋白质穿过细胞器的膜从细胞质基质进入细
6、胞器内 的运输方式称为穿膜运输(transport travers la membrane )，靶细胞器膜上存在蛋白质转运子，识别分选信号。,一、蛋白从细胞质基质到线粒体的运输,分选信号和识别,翻译后转运（成熟构型）,二、蛋白从细胞质基质到过氧化物酶体的运输,转运途径：基质腔、膜间腔和内膜,翻译后转运（线性）,分选信号和识别,能量（ATP水解）,转运子,转运子,能量（ATP水解， H+跨膜电化学梯度）,在糙面内质网上合成的蛋白质有两种形式，,三、蛋白质从细胞质基质到内质网的运输,蛋白质进行的是一种穿膜运输，转运在蛋白质合成的 过程中进行，即共翻译转运，此运输过程不需要直接能量。,1.可溶性蛋白
7、质到内质网腔的运输,转运子的中央孔与核糖体大亚基的中央通道对齐， 供多肽链穿入。,信号肽引导多肽链通过内质网膜上蛋白质转运子进入内质网,蛋白质转运子,1.可溶性蛋白质到内质网腔的运输,内质网与蛋白合成,信号肽、信号识别颗粒、信号识别颗粒受体等的相互作用使核糖体附着。,信号识别颗粒（SRP）：,细胞质基质中的核蛋白复合体， 识别信号肽、核糖体。,SRP,SRP受体,信号肽,转运子,信号肽酶,2.跨膜蛋白到内质网膜的运输,内质网与蛋白合成,跨膜蛋白有多种插入内质网膜的方式，决定了转移到细胞器膜上以及质膜上后膜蛋白分布的不对称性。,SRP受体,信号肽,SRP,跨膜蛋白,蛋白质在 游离核糖体 上合成
8、还是在 附着核糖体 上合成？,看它们 的分选 信号 而定 ！,为什么 只有内质网 上才有 核糖体 附着？,经过 内质网 的蛋白质 都是共翻译转运方式！,第四节 细胞内蛋白质的小泡运输,细胞器之间通过运输小泡进行的蛋白质运输称为 小泡运输(transport vsiculaire)，该过程需要消耗能量。,小泡运输的途径：1.生物合成-分泌途径2.胞吞途径,伴随膜的运动耗能能运输膜蛋白、 膜脂、可溶性蛋白,要运输的蛋白质,衣被蛋白,一、运输小泡的形成,三种类型的有被小泡介导不同的运输途径,大多数运输小泡为有被小泡（vesicles recouverts ）， 已知的有被小泡根据衣被蛋白不同分三种类
9、型。,运输小泡从供膜出芽形成，按其特殊的表面标志定向运输至靶膜表面，被膜上受体识别，小泡膜与靶膜融合，释放所携带的蛋白质。,跨膜蛋白snare帮助运输小泡与靶膜识别并融合,神经细胞,肌肉细胞,乙酰胆碱,乙酰胆碱受体,神经细胞中含神经递质的运输小泡由snare 介导与神经 末梢细胞膜融合，从而释放出神经递质，传导神经冲动。,从细胞表面到细胞内 的蛋白质分选和运输,1.吞噬作用（phagocytose）,2.吞饮作用（pinocytose）,（receptor-mediated endocytosis）,3.受体介导的内吞作用,吞噬作用,吞饮作用,二、胞吞途径 （voies dendocytose
10、）,细胞摄入胆固醇的方法 （LDL颗粒）-受体介导的胞吞,有被小泡,遗传性高胆固醇血症原因之一,受体缺陷：不能形成有被小泡,溶酶体的形成与胞吞密切相关,三、生物合成-分泌途径 从细胞内到细胞表面的蛋白质分选和运输,1.内质网与高尔基体之间前向小泡运输、逆向小泡运输,2.高尔基体膜囊间,3.高尔基体到细胞表面固有分泌途径、受调分泌途径,内质网与高尔基体之间的小泡运输,COPI有被小泡逆向运输,COPII有被小泡前向运输,高尔基体通过受体识别内质网驻留蛋白的信号序列，用COPI运输小泡收集这些蛋白并回输到内质网。,高尔基体到细胞表面的蛋白质分选运输,受调分泌途径： 激素、消化酶、 神经递质,固有分
11、泌途径： 膜蛋白、膜脂、 细胞外基质,蛋白质的小泡运输途径,膜蛋白的形成和运输,膜结构的流动性,本章小结,细胞根据蛋白是否携有分选信号，及分选信号的性质，选择性地将其送到细胞不同的部位，称为胞内蛋白的分选和靶向运输。,分选信号多为特定的氨基酸序列，形成信号肽或信号斑。如核 输入输出信号、内质网的定位和驻留信号、线粒体、过氧化物 酶体的定位信号等。同时，分选信号也可以经加工修饰而成，如 溶酶体酶携带的M-6-P分选信号。,细胞内蛋白质有多种运输途径，如到核、线粒体、过氧化物酶 体的运输在翻译后进行，称翻译后转运途径；到内质网的运输 是在翻译的过程中进行，称共翻译转运途径，此途径还包括蛋白 从内质
12、网经高尔基体到细胞外（生物合成分泌途径）和溶酶体 的运输；细胞对胞外蛋白的摄取则是通过胞吞作用完成，称胞吞 途径。,细胞不同部位的蛋白质存在不同的运输方式，如通过核孔复 合体进出核的运输为门控运输；到内质网、线粒体、过氧化物酶 体的运输为穿膜运输；而从内质网到高尔基体，高尔基体的各个 区室之间，以及由高尔基体到溶酶体、细胞膜或重新运回内质网 的运输是由运输小泡介导的。,门控运输为通过核孔复合体进出核的运输，是一个信号识别 （核输入、输出受体分别识别核输入、输出信号）和载体介导 的主动运输过程。具有选择性、双向性、耗能的特点。蛋白在 核质间的转运受严格的控制。,线粒体、内质网、过氧化物酶体三种细
13、胞器的蛋白质输入皆 为穿膜运输。需要定位信号、信号识别的受体、蛋白质转运子 等多种结构的协同完成。,胞吞途径和生物合成分泌途径是通过小泡运输完成的。已知 运输小泡的类型有三类：网格蛋白有被小泡；COPI有被小泡； COPII有被小泡。分别介导不同部位的小泡运输。,小胞运输的基本过程包括1.供膜上的小泡芽生；2.运输成分 （膜和可溶性蛋白）的装入;3.小泡的运输和靶位的识别(SNARE 分子的作用)；4.小泡的停靠和膜融合,完成运输。,胞吞途径是指细胞通过胞吞作用（吞噬、吞饮、受体介导的 胞吞）将胞外大分子装入胞吞小泡，经内体到达溶酶体，并在 那里被消化降解。,生物合成分泌途径是指从内质网到高尔基体，高尔基体各区 室间，以及从高尔基体到细胞表面或溶酶体的蛋白运输过程。 其中既包括前向小泡运输，也有逆向小泡运输。,思考题,一、解释名词,门控运输 穿膜运输 小泡运输 翻译后转运 共翻译转运 信号肽（斑） 靶向运输 生物合成分泌途径 胞吞途径 受调分泌 固有分泌 吞噬作用 受体介导的内吞,三、同样是穿膜运输，试比较线粒体、内质网、过 氧化物酶体三种细胞器的蛋白质输入有何异同点。,二、请描绘出细胞运输蛋白质的路线图，并结合 路线图说明运输所采用的方式。,四、小泡运输如何完成分选和定向运输的？,五、请说明细胞是如何通过小泡运输，来保证各种膜结构成分的稳定分布的？,
