第三章蛋白质合成和定位

第三章蛋白质的合成和定位主要内容内质网的结构与功能核糖体的结构组成和功能信号假说真核细胞内蛋白质的分选和定位内膜系统蛋白酶体一、内质网的结构与类型形态：单位膜围成的小管、小泡、扁囊组成的三维网状膜系统类型：糙面内质网（roughendoplasmicreticulum,RER）光面内质网（smoothendoplasmicreticulum,SER）化学组成：脂类（极少胆固醇），蛋白质ERformshollowtubesandflattenedsacs.ThechambersareknownascisternaRERSER内质网的功能糙面内质网的功能1、蛋白质合成2、蛋白质的修饰加工：N-连接糖基化3、物质的运输：内质网合成的蛋白质有不同的去向驻留蛋白C末端有KDEL序列；溶酶体酶蛋白分泌蛋白；膜蛋白；折叠错误的被运出内质网腔，被降解内质网的功能光面内质网的功能1、脂类合成：包括磷脂、胆固醇、脂肪等。2、解毒作用肝细胞中光面内质网上细胞色素b5，细胞色素P450，NADPH-细胞色素C还原酶，NADH-细胞色素b5还原酶通过氧化、羟化有毒物质，使毒性破坏、极性增强易溶于水排出体外3、参与糖原的代谢参与糖原分解肝细胞光面内质网胞质面糖原→磷酸化酶催化→1-磷酸葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→葡萄糖，最后被释放到血液。4、Ca2+贮存及调节骨骼肌细胞中光面内质网特别丰富，特称为肌质网。分布：RER在蛋白质合成旺盛的细胞中丰富，在未分化或分化低的细胞中少（分布及发达程度可作为判断细胞功能状态和分化程度的一个指标）SER在合成类固醇激素的细胞中、肝细胞、平滑肌、横纹肌细胞中丰富内质网与疾病1、阿尔兹海默病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，其突变影响细胞对内质网应激的正常反应。2、糖尿病内质网应激导致胰腺β-细胞凋亡。二、核糖体的结构及功能大亚单位:半圆形，三个突起，中央有一凹陷小亚单位：长条形，1/3处有一缢痕大小亚单位结合成核糖体，中间隧道为mRNA穿行通道。大亚单位中有一垂直于该隧道的通道，为新合成的蛋白质肽链穿出通道。核糖体的存在形式1、大小亚基分离存在，Mg2+浓度小于1mM2、蛋白质合成时以多聚核糖体形式存在：多聚核糖体（polyribosome）：多个核糖体结合到一个mRNA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。3、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，后者合成分泌性蛋白、膜蛋白、可溶性驻留蛋白、溶酶体酶蛋白抗生素是主要的蛋白质合成抑制剂,如氯霉素、链霉素、嘌呤霉素三、信号假说信号肽信号识别颗粒HowsignalsequencesandSRPdirectribosomestotheERmembrane四、真核细胞内蛋白质的分选和定位分泌性蛋白溶酶体酶蛋白驻留蛋白(C末端带有KDEL序列,赖-天-谷-亮)膜蛋白核定位蛋白线粒体，叶绿体蛋白过氧化物酶体中的蛋白质细胞质基质细胞质基质粗面内质网高尔基复合体细胞质基质线粒体和叶绿体细胞核过氧化物酶体内质网质膜溶酶体分泌泡高尔基体由扁囊（瀦泡）、小泡、大泡构成，是有极性的膜性细胞器凸出的一面对着内质网称为形成面（formingface）或顺面（cisface），膜较薄，约6nm。凹进的一面对着质膜称为成熟面（matureface）或反面（transface），约10nm。功能具有极性：执行功能为“流水式”高尔基复合体的功能形成和包装分泌物蛋白质和脂类的糖基化蛋白质的加工改造内质网核糖体内质网腔高尔基体21个氨基酸30个氨基酸81-86个氨基酸基底部质膜结合在ER膜上的多核糖体转运小泡高尔基复合体转运小泡细胞外空间顶端质膜核分泌到细胞外细胞质基质细胞质基质粗面内质网高尔基复合体细胞质基质线粒体和叶绿体细胞核过氧化物酶体内质网质膜溶酶体分泌泡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粗面内质网高尔基复合体细胞质基质线粒体和叶绿体细胞核过氧化物酶体内质网质膜溶酶体分泌泡游离核糖体合成蛋白质的去向1）成为胞质蛋白缺少信号肽2）输入核成为亲核蛋白质核质蛋白(nucleoplasmin)核定位信号(NLS)３）运往线粒体、叶绿体成为线粒体和叶绿体蛋白质导肽(leadingsignal)无基质定位序列，但肽链内部含多个定位序列五、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、蛋白酶体由多种酶组成的筒状体各酶的作用位点面向筒内腔，两端有盖其中有些蛋白具有ATP酶活性，送入蛋白酶体的蛋白被降解为短肽。泛素化降解机制蛋白质自述我姓蛋，名白质。我的父母DNA早在我还没有出生的时候就过世了，这在常理来说有点奇怪，可我们蛋氏家族向来如此。我的父母在死前留下了一串密码，用了家族的语言—核苷酸语，只有我们家族的人才能看懂，交给了mRNA叔叔：3个核苷酸编码就是一种氨基酸，tRNA阿姨就帮我找来了氨基酸，才让我得以诞生。我非常感谢这两个亲戚，但我只见了他们一面，他们就在我面前不见。临终前，他们告诉我一个惊天秘密：原来核仁医院的院长rRNA先生也是我的亲戚！为我的出生做了很大贡献的他介绍了一对姐妹给我认识—大小亚基，她们都是我的同类，所以跟我很投缘，可等我长大以后，她们又消失了。院长说，她们的任务已经完成了，应该回到基质中去了。就这样，我具有奇幻色彩的童年结束了，我必须开始上学。来到了小学内质网，站在大门口，就觉得这学校的景色很漂亮，到处都点缀着很多花，奇怪的是她们的品种都是核糖体，难怪我觉得大小亚基姐妹笑起来和花那么像。在这里，我认识了很多朋友，大家一起玩耍。那时候很流行一种装饰品耳环，而其中最流行的就是一个叫糖基的品种，几乎人耳一份。愉快的学校生涯就要结束了，大家就要分道扬镳，参加考试，才能继续学业。这时候，同寝室好友小红突然哭了起来，我们都问她怎么了，她说，她知道那些热休克部落的考官是不会放过她的，因为很久以前是她父亲诬陷了热休克族的大哥蛋白二硫键异构酶，使他从高位调来这个边远地区，而他因为这样一蹶不振，使得整个部落没落，只能做些考官之类的事，而从此这一家族再也不相信任何人，高度保守，不做任何改变。我想她父亲一定是什么高官，她生来就有KDEL的标志，虽然我们那时都不明白那代表了什么。终于到了考试那天，人人都紧张不已。原来考试只是要考验我们能否把疏水的氨基酸放入自己的身体中，这是我昨天晚上反复操练的动作，很快我就完成了。转头看了看其他同学，发现考官居然在帮助他们，太嚣张了，这是什么考试!而只有通过“考试”的同学才有资格拍毕业照，令我惊讶的是，我看到了小红，有80%的同学都没有来，小红说她们会被教导主任酶先夺去装饰，然后被降解。我真庆幸自己通过了这场考试，考入高尔基中学。中学与小学果然档次不同，教学楼相当高，分“顺面管网结构”“顺面膜囊”“中间膜曩”“反面膜曩”“反面管网结构”几层。我们的学习也是按照这个来进行的，一年级的就先进CGN学院学习。同学的水平是参差不齐的，不久以后有同学陆续被送回小学，她们以后就留在了那里工作，职业是驻留蛋白。没想到我的同龄人中居然有工作的人了，更没想到小红也是其中之一。临走时，我去送她，原来那个KDEL就标志着她必须回到内质网，果然我就知道她不是普通人。她还告诉我，在考试的时候，老师完全不记仇还帮助她折叠。我不禁感叹到细胞里的运作真是公正有序呢。很快，我的学生生涯就要结束了，毕业分配上写着：去向，质膜。就这样，我漂洋过海，在“基质洋”中漂流着，遇到了以前的大小亚基姐妹，她们在基质中生活地很自在，现在也会定期去帮助新的蛋白质。终于到了细胞膜，对我来说，这就有如到了世界的边缘，一切都是那么新奇。在这里，我还遇到了小明，我们一见钟情，马上结婚，形成了B筒结构。婚后我来到了线粒体有限公司工作。这里效益很不错，我负责运输一些分子进出，平时构象也不会经常改变，没事的时候可以去度假，但由于我们地位重要，也不能象冰上那样随便飘逸，好在生活还算进入了小康水平。从真核细胞蛋白质合成和定位过程中你得到了哪些启示？你如何看待蛋白酶体的功效？