第三章蛋白质合成和定位资料课件

第三章第三章 蛋白质的合成和定位蛋白质的合成和定位主要内容主要内容内内质网的网的结构与功能构与功能核糖体的核糖体的结构构组成和功能成和功能信号假信号假说真核真核细胞内蛋白胞内蛋白质的分的分选和定位和定位内膜系内膜系统蛋白蛋白酶体体一、内质网的结构与类型一、内质网的结构与类型形态：单位膜围成的小管、小泡、扁囊组成的三维形态：单位膜围成的小管、小泡、扁囊组成的三维 网状膜系统网状膜系统类型：糙面内质网类型：糙面内质网 （rough endoplasmic reticulum,RER）光面内质网光面内质网 （smooth endoplasmic reticulum,SER）化学组成：脂类（极少胆固醇），蛋白质化学组成：脂类（极少胆固醇），蛋白质 ER forms hollow tubes and flattened sacs.The chambers are known as cisterna RERSER 内质网的功能内质网的功能糙面内糙面内质网的功能网的功能1 1、蛋白、蛋白质合成合成2 2、蛋白、蛋白质的修的修饰加工：加工：N-N-连接糖基化接糖基化3 3、物、物质的运的运输：内：内质网合成的蛋白网合成的蛋白质有不同的去向有不同的去向 驻留蛋白留蛋白C C末端有末端有KDELKDEL序列；溶序列；溶酶体体酶蛋白蛋白 分泌蛋白；膜蛋白；折叠分泌蛋白；膜蛋白；折叠错误的被运出内的被运出内质网网 腔，被降解腔，被降解内质网的功能内质网的功能光面内光面内质网的功能网的功能1 1、脂、脂类合成：包括磷脂、胆固醇、脂肪等。合成：包括磷脂、胆固醇、脂肪等。2 2、解毒作用、解毒作用 肝肝细胞中光面内胞中光面内质网上网上细胞色素胞色素b5b5，细胞色素胞色素P450P450，NADPH-NADPH-细胞色素胞色素C C还原原酶，NADH-NADH-细胞胞色素色素b5b5还原原酶通通过氧化、氧化、羟化有毒物化有毒物质，使毒，使毒性破坏、极性增性破坏、极性增强易溶于水排出体外易溶于水排出体外 3、参与糖原的代、参与糖原的代谢 参与糖原分解参与糖原分解 肝肝细胞光面内胞光面内质网胞网胞质面面 糖原糖原磷酸化磷酸化酶催化催化1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖，最后被葡萄糖，最后被释放到血液放到血液。4、Ca2+贮存及调节贮存及调节 骨骼肌细胞中光面内质网特别丰富，特称为骨骼肌细胞中光面内质网特别丰富，特称为 肌质网。肌质网。分布：分布：RER在蛋白在蛋白质合成旺盛的合成旺盛的细胞中丰富，在未分化或胞中丰富，在未分化或分化低的分化低的细胞中少胞中少（分布及（分布及发达程度可作达程度可作为判断判断细胞功能状胞功能状态和分化和分化程度的一个指程度的一个指标）SER在合成在合成类固醇激素的固醇激素的细胞中、肝胞中、肝细胞、平滑肌、胞、平滑肌、横横纹肌肌细胞中丰富胞中丰富内质网与疾病内质网与疾病1、阿尔兹海默病、阿尔兹海默病淀粉样蛋白质前体基因、早老因子淀粉样蛋白质前体基因、早老因子-1(presenil-1,PS1)，存在于内质网的跨膜蛋白质，其突变影，存在于内质网的跨膜蛋白质，其突变影响细胞对内质网应激的正常反应。响细胞对内质网应激的正常反应。2、糖尿病、糖尿病内质网应激导致胰腺内质网应激导致胰腺-细胞凋亡。细胞凋亡。二、核糖体的结构及功能二、核糖体的结构及功能大大亚单位位:半半圆形，三个突形，三个突起，中央有起，中央有一凹陷一凹陷小小亚单位：位：长条形，条形，1/3处有一有一缢痕痕 大大小小亚单位位结合合成成核核糖糖体体，中中 间 隧隧 道道 为mRNA穿穿行行通通道道。大大亚单位位中中有有一一垂垂直直于于该隧隧道道的的通通道道，为新新合合成成的的蛋蛋白白质肽链穿穿出出通道通道。核糖体的存在形式核糖体的存在形式1、大小亚基分离存在大小亚基分离存在，Mg2+浓度小于浓度小于1mM2、蛋白质合成时以多聚核糖体形式存在蛋白质合成时以多聚核糖体形式存在：多聚核糖体（多聚核糖体（polyribosome）：）：多个核糖体结多个核糖体结合到一个合到一个mRNA分子上成串排列，形成蛋白质合成分子上成串排列，形成蛋白质合成的功能单位。大大提高了蛋白质的合成效率。的功能单位。大大提高了蛋白质的合成效率。3、游离核糖体、膜结合核糖体：游离核糖体、膜结合核糖体：前者合成细胞内的结构蛋白或某些特殊蛋白，前者合成细胞内的结构蛋白或某些特殊蛋白，后者合成分泌性蛋白、膜蛋白、可溶性驻留蛋白、后者合成分泌性蛋白、膜蛋白、可溶性驻留蛋白、溶酶体酶蛋白溶酶体酶蛋白 抗生素是主要的抗生素是主要的蛋白蛋白质合成抑制合成抑制剂,如如氯霉素、霉素、链霉素、霉素、嘌呤霉素呤霉素三、信号假说三、信号假说信号肽信号肽信号识别颗粒信号识别颗粒 How signal sequences and SRP direct ribosomes to the ER membrane四、真核细胞内蛋白质的分选和定位四、真核细胞内蛋白质的分选和定位 分泌性蛋白分泌性蛋白 溶酶体酶蛋白溶酶体酶蛋白 驻留蛋白驻留蛋白(C末端带有末端带有KDEL序列序列,赖赖-天天-谷谷-亮亮)膜蛋白膜蛋白核定位蛋白核定位蛋白线粒体，叶绿体蛋白线粒体，叶绿体蛋白过氧化物酶体中的蛋白质过氧化物酶体中的蛋白质细胞质基质细胞质基质细胞质基质细胞质基质粗面内质网粗面内质网高尔基复合体高尔基复合体细细胞胞质质基基质质线线粒粒体体和和叶叶绿绿体体细细胞胞核核过过氧氧化化物物酶酶体体内内质质网网质质膜膜溶溶酶酶体体分分泌泌泡泡高尔基体高尔基体由扁囊（瀦泡）、小泡、大泡构成，由扁囊（瀦泡）、小泡、大泡构成，是有是有极性极性的的膜性膜性细胞器细胞器凸出的一面对着内质网称为凸出的一面对着内质网称为形成面（形成面（forming face）或顺面（或顺面（cis face），），膜较薄，约膜较薄，约6nm。凹进的一面对着质膜称为凹进的一面对着质膜称为成熟面（成熟面（mature face）或反面（或反面（trans face），），约约10nm。功能具有极性：功能具有极性：执行功能为执行功能为“流水式流水式”高尔基复合体高尔基复合体的功能的功能形成和包装分泌物形成和包装分泌物蛋白蛋白质和脂和脂类的糖基化的糖基化蛋白蛋白质的加工的加工改造改造 内质网核糖体内质网核糖体内质网腔内质网腔高尔基体高尔基体21个氨基酸个氨基酸30个氨基酸个氨基酸81-86个氨基酸个氨基酸基底部质膜基底部质膜结合在结合在ER膜上膜上的多核糖体的多核糖体转运小泡转运小泡高尔基复合体高尔基复合体转运小泡转运小泡细胞外空间细胞外空间顶端质膜顶端质膜核核分分泌泌到到细细胞胞外外细胞质基质细胞质基质细胞质基质细胞质基质粗面内质网粗面内质网高尔基复合体高尔基复合体细细胞胞质质基基质质线线粒粒体体和和叶叶绿绿体体细细胞胞核核过过氧氧化化物物酶酶体体内内质质网网质质膜膜溶溶酶酶体体分分泌泌泡泡停止转移序列介导膜蛋白停留在质膜上停止转移序列介导膜蛋白停留在质膜上细胞质基质细胞质基质细胞质基质细胞质基质粗面内质网粗面内质网高尔基复合体高尔基复合体细细胞胞质质基基质质线线粒粒体体和和叶叶绿绿体体细细胞胞核核过过氧氧化化物物酶酶体体内内质质网网质质膜膜溶溶酶酶体体分分泌泌泡泡游离核糖体合成蛋白游离核糖体合成蛋白质的去向的去向1 1）成为胞质蛋白）成为胞质蛋白 缺少信号肽缺少信号肽 2 2）输入核成为亲核蛋白质）输入核成为亲核蛋白质 核质蛋白核质蛋白(nucleoplasmin)(nucleoplasmin)核定位信号核定位信号(NLS)(NLS)）运往线粒体、叶绿体成为线粒体和）运往线粒体、叶绿体成为线粒体和 叶绿体蛋白质叶绿体蛋白质 导肽导肽(leading signal)(leading signal)无基质定位序列，但肽链内部含多个定位序列无基质定位序列，但肽链内部含多个定位序列五、内膜系统五、内膜系统内膜系统是真核细胞特有的结构，主要包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、各种转运小泡以及核膜和过氧化物酶体等功能结构。广义上内膜系统也包括线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核等细胞内所有膜结合的细胞器。六、蛋白酶体六、蛋白酶体 由多种由多种酶组成的筒状体成的筒状体 各各酶的作用位点面向筒内腔，两端有盖的作用位点面向筒内腔，两端有盖 其中有些蛋白具有其中有些蛋白具有ATPATP酶活性，送入蛋白活性，送入蛋白酶体的体的蛋白被降解蛋白被降解为短短肽。泛素泛素化化 降解降解机制机制蛋白质自述蛋白质自述 我姓蛋，名白我姓蛋，名白质。我的父母。我的父母DNA早在我早在我还没有出生的没有出生的时候就候就过世了，世了，这在常理来在常理来说有点奇怪，可我有点奇怪，可我们蛋氏家族蛋氏家族向来如此。我的父母在死前留下了一串密向来如此。我的父母在死前留下了一串密码，用了家族，用了家族的的语言言核苷酸核苷酸语，只有我，只有我们家族的人才能看懂，交家族的人才能看懂，交给了了mRNA叔叔：叔叔：3个核苷酸个核苷酸编码就是一种氨基酸，就是一种氨基酸，tRNA阿姨就帮我找来了氨基酸，才阿姨就帮我找来了氨基酸，才让我得以我得以诞生。我非常感生。我非常感谢这两个两个亲戚，但我只戚，但我只见了他了他们一面，他一面，他们就在我面前就在我面前不不见。临终前，他前，他们告告诉我一个惊天秘密：原来核仁医我一个惊天秘密：原来核仁医院的院院的院长rRNA先生也是我的先生也是我的亲戚！戚！为我的出生做了很我的出生做了很大大贡献的他介献的他介绍了一了一对姐妹姐妹给我我认识大小大小亚基，她基，她们都是我的同都是我的同类，所以跟我很投，所以跟我很投缘，可等我，可等我长大以后，她大以后，她们又消失了。院又消失了。院长说，她，她们的任的任务已已经完成了，完成了，应该回回到基到基质中去了。中去了。就就这样，我具有奇幻色彩的童年，我具有奇幻色彩的童年结束了，我必束了，我必须开始上学。来到了小学开始上学。来到了小学内内质网网，站在大，站在大门口，口，就就觉得得这学校的景色很漂亮，到学校的景色很漂亮，到处都点都点缀着很着很多花，奇怪的是她多花，奇怪的是她们的品种都是的品种都是核糖体核糖体，难怪怪我我觉得大小得大小亚基姐妹笑起来和花那么像。在基姐妹笑起来和花那么像。在这里，我里，我认识了很多朋友，大家一起玩耍。那了很多朋友，大家一起玩耍。那时候很流行一种装候很流行一种装饰品耳品耳环，而其中最流行的就，而其中最流行的就是一个叫是一个叫糖基糖基的品种，几乎人耳一份。的品种，几乎人耳一份。愉快的学校生涯就要愉快的学校生涯就要结束了，大家就要分道束了，大家就要分道扬镳，参加考参加考试，才能，才能继续学学业。这时候，同寝室好友候，同寝室好友小小红突然哭了起来，我突然哭了起来，我们都都问她怎么了，她她怎么了，她说，她知道那些她知道那些热休克部落的考官是不会放休克部落的考官是不会放过她的，她的，因因为很久以前是她父很久以前是她父亲诬陷了陷了热休克族休克族的大哥蛋的大哥蛋白二硫白二硫键异构异构酶，使他从高位，使他从高位调来来这个个边远地区，地区，而他因而他因为这样一蹶不振，使得整个部落没落，只一蹶不振，使得整个部落没落，只能做些考官之能做些考官之类的事，而从此的事，而从此这一家族再也不相一家族再也不相信任何人，高度保守，不做任何改信任何人，高度保守，不做任何改变。我想她父。我想她父亲一定是什么高官，她生来就有一定是什么高官，她生来就有KDEL的的标志志，虽然我然我们那那时都不明白那代表了什么。都不明白那代表了什么。终于到了考于到了考试那天，人人都那天，人人都紧张不已。原来考不已。原来考试只是要考只是要考验我我们能否把疏水的氨基酸放入自己的能否把疏水的氨基酸放入自己的身体中，身体中，这是我昨天晚上反复操是我昨天晚上反复操练的的动作，很快作，很快我就完成了。我就完成了。转头看了看其他同学，看了看其他同学，发现考官居考官居然在帮助他然在帮助他们，太，太嚣张了，了，这是什么考是什么考试!而只而只有通有通过“考考试”的同学才有的同学才有资格拍格拍毕业照，令我照，令我惊惊讶的是，我看到了小的是，我看到了小红，有，有80%的同学都没有的同学都没有来，小来，小红说她她们会被教会被教导主任主任酶先先夺去装去装饰，然，然后被后被降解降解。我真。我真庆幸自己通幸自己通过了了这场考考试，考入，考入高高尔基中学基中学。中学与小学果然档次不同，教学楼相当高，分中学与小学果然档次不同，教学楼相当高，分“顺面管网面管网结构构”“顺面膜囊面膜囊”“中中间膜曩膜曩”“反反面膜曩面膜曩”“反面管网反面管网结构构”几几层。我。我们的学的学习也也是按照是按照这个来个来进行的，一年行的，一年级的就先的就先进CGN学院学院学学习。同学的水平是参差不。同学的水平是参差不齐的，不久以后有同的，不久以后有同学学陆续被送回小学，她被送回小学，她们以后就留在了那里工作，以后就留在了那里工作，职业是是驻留蛋白留蛋白。没想到我的同。没想到我的同龄人中居然有工人中居然有工作的人了，更没想到小作的人了，更没想到小红也是其中之一。也是其中之一。临走走时，我去送她，原来那个我去送她，原来那个KDEL就就标志着她必志着她必须回到内回到内质网，果然我就知道她不是普通人。她网，果然我就知道她不是普通人。她还告告诉我，我，在考在考试的的时候，老候，老师完全不完全不记仇仇还帮助她折叠。帮助她折叠。我不禁感我不禁感叹到到细胞里的运作真是公正有序呢。胞里的运作真是公正有序呢。很很快，我的学生生涯就要快，我的学生生涯就要结束了，束了，毕业分配上写着：分配上写着：去向，去向，质膜膜。就就这样，我漂洋，我漂洋过海，在海，在“基基质洋洋”中漂流着，中漂流着，遇到了以前的遇到了以前的大小大小亚基姐妹基姐妹，她，她们在基在基质中生活中生活地很自在，地很自在，现在也会定期去帮助新的蛋白在也会定期去帮助新的蛋白质。终于到了于到了细胞膜胞膜，对我来我来说，这就有如到了就有如到了世界的世界的边缘，一切都是那么新奇。在，一切都是那么新奇。在这里，我里，我还遇到了遇到了小明，我小明，我们一一见钟情，情，马上上结婚，形成了婚，形成了B筒筒结构。婚后我来到了构。婚后我来到了线粒体粒体有限公司工作。有限公司工作。这里效里效益很不益很不错，我，我负责运运输一些分子一些分子进出，平出，平时构象构象也不会也不会经常改常改变，没事的，没事的时候可以去度假，但由候可以去度假，但由于我于我们地位重要，也不能象冰上那地位重要，也不能象冰上那样随便随便飘逸，逸，好在生活好在生活还算算进入了小康水平。入了小康水平。从从真核真核细胞蛋白胞蛋白质合成和定位合成和定位过程中程中你得到了哪些启示你得到了哪些启示？你你如何看待蛋白如何看待蛋白酶体的功效？体的功效？