细胞质基质与细胞内膜系统示范课件.ppt

1、细胞质基质与细胞内膜系统核糖体核糖体蛋白质蛋白质mRNAtRNA骨架蛋白骨架蛋白蛋白酶体蛋白酶体2004 诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖要降解要降解蛋白蛋白泛素连接酶泛素连接酶蛋白酶体蛋白酶体 细胞内短寿命和一些异常蛋白降解的普遍途径细胞内短寿命和一些异常蛋白降解的普遍途径1962年，年，Ritossa在研究果蝇唾液腺染色体时发现在研究果蝇唾液腺染色体时发现了一种在细胞高温应激时对细胞有保护作用的蛋了一种在细胞高温应激时对细胞有保护作用的蛋白质，因而命名为白质，因而命名为“热休克蛋白热休克蛋白”。最初只认为。最初只认为HSP在高温下可有效保护蛋白质折叠结构，真核在高温下可有效保护蛋白质折叠结构，真核

2、细胞和原核细胞在高温时均可产生细胞和原核细胞在高温时均可产生HSP。进一步。进一步研究表明，其他许多刺激，如病毒感染、发热、研究表明，其他许多刺激，如病毒感染、发热、炎症、组织损伤、代谢性疾病、癌症、心肌肥大炎症、组织损伤、代谢性疾病、癌症、心肌肥大等均可使等均可使HSP产生异常升高。产生异常升高。为何跨膜糖蛋白的糖基总在细胞膜ES面？被泛素标记的蛋白从E3上释放。蛋白之间或与其他大分子之间可形成复合体。水和无机离子H2O以游离态和结合态两种方式存在，以游离态存在的H2O主要用作溶剂；功能合成脂质的重要场所.糖前体寡糖多萜醇中间产物。2004 诺贝尔化学奖酰基转移酶、磷酸酶、胆碱磷酸转移酶（位

3、于内质网膜上，活性部位朝向细胞质基质）细胞质基质内依赖泛素的蛋白降解过程：被泛素标记的蛋白从E3上释放。蛋白质N端的第一个aa残基可决定蛋白质寿命,其为Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly或Pro，则蛋白质稳定；把关不严，就会使不合格蛋白质蒙混过关；蛋白酶体识别泛素分子标签并将蛋白质切成短肽链，但不破坏泛素，泛素可被重新利用。蛋白质N端的第一个aa残基可决定蛋白质寿命,其为Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly或Pro，则蛋白质稳定；细胞的膜成分“源泉”。细胞不含纯粹的RER或SER，它们分别是ER连续结构的一部分。此过程主要依靠蛋白水解酶，无须ATP。4 微

4、粒体研究内质网的好材料这都容易使生物体出现一系列问题。(1)辅酶或辅基与酶的共价结合。小鼠睾丸间质细胞滑面内质网小鼠睾丸间质细胞滑面内质网鸡鸡输输卵卵管管细细胞胞粗粗面面内内质质网网内质网在细胞中的分布图内质网在细胞中的分布图鸡输卵管细胞粗面内鸡输卵管细胞粗面内质网（上）质网（上）小鼠睾丸间质细胞滑小鼠睾丸间质细胞滑面内质网（下）面内质网（下）细胞不含纯粹的细胞不含纯粹的RER或或SER，它们分别是，它们分别是ER连续结构的一部分。连续结构的一部分。两种内质网结构差异模式图两种内质网结构差异模式图细胞中，粗面内质网的多少，常常可作为估计细胞分化细胞中，粗面内质网的多少，常常可作为估计细胞分化程

5、度和功能状态的一个指标。程度和功能状态的一个指标。在分化程度不同的肿瘤细胞中，如实验大白鼠的肝癌，在分化程度不同的肿瘤细胞中，如实验大白鼠的肝癌，分化程度高、生长速度慢的癌细胞粗面内质网发达，而分化程度高、生长速度慢的癌细胞粗面内质网发达，而分化程度低、生长速度快的癌细胞中只有少量粗面内质分化程度低、生长速度快的癌细胞中只有少量粗面内质网。网。蛋白合成起始于胞质中蛋白合成起始于胞质中的核糖体的核糖体一个中间开始转移序列，一个停止转移信号，依靠二者共同跨膜。细胞质基质内依赖泛素的蛋白降解过程：由TRAM蛋白和Sec61蛋白构成，可结合信号肽和停止转移序列，引导新生肽进入ER腔，在形成跨膜蛋白中有

6、重要作用。这成为困惑科学家很长时间的一个谜。细胞质基质内依赖泛素的蛋白降解过程：3 内质网在不同细胞中的分布(smooth endoplasmic reticulum，sER)蛋白质N端的第一个aa残基可决定蛋白质寿命,其为Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly或Pro，则蛋白质稳定；小鼠睾丸间质细胞滑面内质网（下）功能合成脂质的重要场所.脂类合成旺盛细胞膜整合蛋白；以比自发翻转快105倍的速度，将脂类分子从细胞质基质面膜层翻转到ER腔面膜层中。上述过程重复进行，在目的蛋白上形成一个泛素链。合成蛋白如何准确进入内质网？依赖于泛素(遍在蛋白,ubiquitin)的蛋白降解途径结合

7、蛋白(binding protein，Bip，Hsp70的一种)可识别未装配好的蛋白亚单位或错误折叠蛋白，促进其重新折叠与装配；功能合成脂质的重要场所.蛋白之间或与其他大分子之间可形成复合体。新生多肽需在内质网内依靠多肽链之间的疏水相互作用，和侧链基团之间的相互作用进行折叠和装配。GBlobel&DSabatini等(1975)提出，即分泌性蛋白N端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，在蛋白合成结束之前信号肽被切除。信号肽的一级序列信号肽的一级序列信号肽一级序列由疏水核心（信号肽一级序列由疏水核心（h）、）、C端（端（c）和）和N端（端（n）三个区域构成。）三个区域构成。1 1 蛋

8、白转移到内质网合成过程中涉及成分：蛋白转移到内质网合成过程中涉及成分：一些信号肽序列一些信号肽序列 易位子易位子(translocon)(translocon)：由由TRAMTRAM蛋白和蛋白和Sec61Sec61蛋蛋白构成，可结合信号肽白构成，可结合信号肽和停止转移序列，引导和停止转移序列，引导新生肽进入新生肽进入ERER腔，在形腔，在形成跨膜蛋白中有重要作成跨膜蛋白中有重要作用。用。停止转移序列停止转移序列信号肽在游离核糖体上合成信号肽与SRP结合肽链延伸终止SRP与DP结合核糖体和ER膜上的核糖体受体结合 SRP脱离信号肽，被释放肽链继续合成，信号肽开启ER膜上的易位子易位子，引导新生肽

9、链进入ER腔信号肽被切除肽链延伸至终止。停靠蛋白停靠蛋白易位子易位子膜膜一个末端起始转移序列，一个停一个末端起始转移序列，一个停止转移止转移序列序列，依靠停止转移序列跨膜。，依靠停止转移序列跨膜。或只有一个中间转移信号序列或只有一个中间转移信号序列,依靠其转移和跨膜。依靠其转移和跨膜。细胞的膜成分“源泉”。细胞的膜成分“源泉”。蛋白合成起始于胞质中游离的核糖体（四）新生多肽的折叠与装配处于细胞内膜系统的中心地位，是其它内膜结构膜的来源。信号假说(signal hypothesis)核糖体结合糖蛋白(ribophorin):RER；第一节 细胞质基质(cytomatrix)功能合成脂质的重要场所

10、.蛋白质直接或间接地与细胞骨架或生物膜结合；细胞质基质内依赖泛素的蛋白降解过程：靠热休克蛋白(heat shock protein，Hsp或称stressresponse protein)来完成。寡糖基与多肽链中的Asn共价连接，内质网内的防止蛋白错误折叠机制2）双次跨膜蛋白整合到ER膜的方式：Met-Arg-Ser-Leu-Leu-Ile-Leu-Val-Leu-Cys-Phe-Leu-Pro-Leu-Ala-Ala-Leu-GlyLys此过程主要依靠蛋白水解酶，无须ATP。具有两个以上中间开始转移序列和停止转移序列，多肽链前后来回重复的通过脂双层。一个中间开始转移序列，一个停止转移信一个中

11、间开始转移序列，一个停止转移信号，依靠二者共同跨膜。号，依靠二者共同跨膜。具有两个以上中间开始转移序列和停止转移序列，多具有两个以上中间开始转移序列和停止转移序列，多肽链前后来回重复的通过脂双层。肽链前后来回重复的通过脂双层。内质网中糖基内质网中糖基化跨膜蛋白的化跨膜蛋白的运输运输膜蛋白不对称性源头之二为何跨膜糖蛋白的糖基总在细胞膜为何跨膜糖蛋白的糖基总在细胞膜ES面？面？磷脂在胞质面合成：磷脂在胞质面合成：:以比自发翻转快以比自发翻转快10105 5倍倍的速度，将脂类分子从细胞的速度，将脂类分子从细胞质基质面膜层翻转到质基质面膜层翻转到ERER腔面腔面膜层中。膜层中。特点：特点：翻转酶翻转酶磷脂合成酶磷脂合成酶不对称的内质网的脂双层不对称的内质网的脂双层膜脂不对称性的源头膜脂不对称性的源头