细胞质基质和内膜系统

1、 核糖体核糖体 蛋白质蛋白质 mRNA tRNA 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 泛素结合酶泛素结合酶 泛素活化酶泛素活化酶 要降解蛋白要降解蛋白 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

2、结构，真核在高温下可有效保护蛋白质折叠结构，真核 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。 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

3、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 粗面内质网的多少可用来估计细胞分化程度和功能状态：粗面内质网的多少可用来估计细胞分化程度和功能状态： 分化程度低细胞中，内质网很少；分化程度低细胞中，内质网很少； 在分化程度不同的肿瘤细胞中，分化程度高、生长在分化程度不同的肿瘤细胞中，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网

4、。速度快的癌细胞中只有少量粗面内质网。 核糖体上合成的蛋白核糖体上合成的蛋白 细胞质细胞质 基质基质 ER 腔腔 信号肽信号肽 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 分泌蛋白转移到内质网合成过程中涉及组分：分泌蛋白转移到内质网合成过程中涉及组分： 一些信号肽序列一些信号肽序列 蛋白质蛋白质信号序列信号序列 前白蛋白原前白蛋白原 Met-Lys-Trp-Val-Thr-Phe-Leu-Leu-Leu- Leu-Phe-Ile-Ser- Gly-Ser-Ala-Phe

5、- SerArg 前IgG轻Met-Asp-Met-Arg-Ala-Pro-Ala-Gln-Ile- Phe-Gly-Phe-Leu- Leu-Leu-Leu-Phe- Pro-Gly- Thr-Arg-CysAsp 溶酶体酶前体 Prelysozyme Met-Arg-Ser-Leu-Leu-Ile-Leu-Val-Leu- Cys-Phe-Leu- Pro-Leu-Ala-Ala-Leu- GlyLys 为信号肽酶切割位点 ； 易位子易位子(translocon)(translocon)： 由由TRAMTRAM蛋白和蛋白和Sec61Sec61蛋蛋 白构成，结合白构成，结合信号肽信号肽和和

6、停止转移序列停止转移序列，引导新，引导新 生肽进入生肽进入ERER腔，协助跨腔，协助跨 膜蛋白形成。膜蛋白形成。 停止转移序列停止转移序列 +微粒体微粒体 SRP DP 产生含信号肽产生含信号肽 的完整多肽的完整多肽 合成合成70100aa后，后， 肽链停止延伸肽链停止延伸 信号肽途径中各组分功能的实验确定信号肽途径中各组分功能的实验确定 信号肽切除，肽信号肽切除，肽 链进入微粒体链进入微粒体 ERER腔中含切除腔中含切除 信号肽的酶信号肽的酶 含信号肽的蛋白含信号肽的蛋白 游离核糖体游离核糖体+含含 编码信号序列编码信号序列 的的mRNA 信号肽在游离核糖体上合成信号肽结 合SRP肽链延伸终

7、止SRP结合DP核 糖体结合ER膜上的核糖体受体 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 链进入ER腔信号肽被切除肽链延伸 至终止。 停泊蛋白停泊蛋白 易位子易位子 膜膜 一个末端一个末端起始转移序列（信号肽）起始转移序列（信号肽）和一个和一个停止停止 转移转移序列序列，依靠停止转移序列跨膜。，依靠停止转移序列跨膜。 b b 有一个中间转移信号序列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。 一个一个中间开始转移序列中间开始转移序列，一个，一个停止转移信号停止转移信号， 依靠二者共同跨膜。依靠二者共同跨膜。 具有两个以上具有两

8、个以上中间转移序列中间转移序列和和停止转移序列停止转移序列，多，多 肽链来回重复穿过脂双层。肽链来回重复穿过脂双层。 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： : : 比自发翻转快比自发翻转快10105 5倍，倍， 将脂类分子从细胞质基质面将脂类分子从细胞质基质面 膜层翻转到膜层翻转到ERER腔面膜中。腔面膜中。 特点：特点： 翻转酶翻转酶 磷脂合成酶磷脂合成酶 为何细胞膜为何细胞膜ESES面卵磷脂和鞘磷面卵磷脂和鞘磷 脂较多？脂较多？

9、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 糖原颗粒糖原颗粒 1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖+ +磷酸磷酸 葡萄糖释放到血液中参与生理活动葡萄糖释放到血液中参与生理活动 细胞质基质细胞质基质 磷酸化酶磷酸化酶 再转化再转化 6-P-6-P-葡萄糖酶葡萄糖酶 SER中的中的P450酶系属于单加氧酶，又称为多功能氧化酶酶系属于单加氧酶，又称为多功能氧化酶 、 羟化酶，其还原态吸收峰在羟化酶，其还原态吸收峰在450nm。分布在。分布在SER及及质膜、质膜、 线粒体、高尔基体、过氧化物酶体、核等细胞器的膜中，线粒体、高尔基体、过氧化物酶体、核等细胞器的膜中， 具解毒作用，具解毒作用，可将脂溶性有毒物质代谢为水溶性物质而排可将脂溶性有毒物质代谢为水溶性物质而排 出体外。出体外。P450种类繁多，但都是与其他辅助成分组成一个种类繁多，但都是与其他辅助成分组成一个 呼吸链来实现其功能，呼吸链中的呼吸链来实现其功能，呼吸链中的P450还原酶就是一种黄