细胞内蛋白质分选和运输细胞生物学课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,核糖体,上,蛋白质,的,成与去向,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 prot,ines 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。,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1999,for the discovery that proteins have intrinsic signals that govern their transport and localization in the cell,Gnter Blobel,USA,Rockefeller University New 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。,信号斑,信号肽,分选信号,引导蛋白质到达正确的地点,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。,信号斑,信号肽,不同的氨基酸序列作为分选信号决定蛋白质运输的方向,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,溶酶体,高尔基体,内质网,分泌颗粒,内体,细胞表面,细胞质基质,细胞核,线粒体,过氧化物酶体,1.,翻译后转运,的蛋白质运输途径,胞吞途径,溶酶体,内体,细胞外,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,细胞核,叶绿体,线粒体,过氧化物酶体,内,质,网,高尔基体,溶酶体,内体,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,带核定位,信号的,蛋白质,核输入受体,核输出受体,带核输出,信号的,蛋白质,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，,1.膜蛋白,2.可溶性蛋白,细胞器,驻留,蛋白,分泌,蛋白,胞外,胞内,细胞膜,高尔基体,内质网,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。,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,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,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,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。,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,网格蛋白有被小泡：质膜-溶酶体，高尔基体-晚期内体,COPI有被小泡：高尔基体膜囊间，高尔基体-内质网,COPII有被小泡：内质网-高尔基体,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,（phagocytose）,（pinocytose）,（receptor-mediated endocytosis）,吞噬作用,吞饮作用,二、胞吞途径,（voies dendocytose）,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,早期内体,晚期内体,溶酶体,高尔基体,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,前向小泡运输、逆向小泡运输,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,固有分泌途径：,膜蛋白、膜脂、,细胞外基质,蛋白质的小泡运输途径,生物合成分泌途径,回输途径,胞吞途径,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？,