• 已知有三类构成衣被的蛋白： 1. COPII蛋白(coat protein II) 2. COPI蛋白(coat protein I) 3. 网格蛋白(clathrin)
1. COPⅡ衣被小泡copⅡ coated vesicle
• 介导从内质网到高尔基体的物质运输。
• COPⅡ由5种蛋白亚基(Sec31p,Sec13p,Sec23p, Sec24p
5. 转位因子（translocator，translocon），由3-4
个Sec61蛋白构成的通道，每个Sec61由3条肽链
组成。
蛋白质转入内质网合成的过程：
• 信号肽与SRP结合→肽链延伸终止→SRP与受体 结合→SRP脱离信号肽→肽链在内质网上继续合 成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔→信 号肽切除→肽链延伸至终止。 • 这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为 共翻译转运。
Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-SerArg-Tyr-Leu-Leu+H N-Met-Val-Ala-Met-Ala-Met-Ala-Ser-Leu-Gln3
输入质体
Ser-Ser-Met-Ser-Ser-Leu-Ser-Leu-Ser-Ser-AsnSer-Phe-Leu- Gly-Gln-Pro-Leu-Ser-Pro-Ile-ThrLeu-Ser-Pro-Phe-Leu- Gln-Gly-
输入过氧化物酶体 -Ser-Lys-Leu-COO输入内质网 返回内质网 由质膜到内体
+H N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val3
Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-LeuThr-Lys-Cys- Glu-Val-Phe-Gln-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-（KDEL） Tyr-X-X-Φ
第9章 高尔基体Golgi complex
1898年，意大利科学家 Golgi 用 银 染 法 ， 在 猫 头鹰的神经细胞内观察 到了清晰的网状结构， 因此定名为高尔基体。 20世纪50年代以后才正 确认识它的存在。
一、高尔基体的形态结构
• 高尔基体最富有特征性的结构是由一些( 通 常是4～8个) 排列较为整齐的扁平膜囊 (saccules)堆叠在一起, 构成了高尔基体的主 体结构。呈弓形、半球形或球形。
大多数运输小泡是在膜的特定区域以出芽的方式产 生的。其表面具有一个笼子状的由蛋白质构成的衣被 （coat），衣被在运输小泡与靶细胞器的膜融合之前 解体。
衣被具有两个主要作用：
①选择性的将特定蛋白聚集在一起，形成运输小泡；
COPⅡ Coat assembly
2. COP I有被小泡copI coated vesicle
• 功能：负责回收、转运内质网逃逸蛋白（escaped proteins）返回内质网. • COP I蛋白由8种蛋白亚基组成, 是一种胞质溶胶蛋 白。 • COP I小泡的形成需要GTP结合蛋白ARF参与. • ER腔蛋白典型的回收信号： Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL） • ER的膜蛋白（如SRP受体）在C端有一个不同的 回收信号:
– 其一是蛋白质中包含特殊的信号序列（signal
sequence）。
– 其二是细胞器上具特定的信号识别装置（分选
受体，sorting receptor）。
信号序列指导蛋白质的正确运输
蛋白质分选信号类型
• ①信号序列（signal sequence）： • 存在于蛋白质一级结构上的线性序列，通常15-60个氨基酸
Sar1p,)构成. • 衣被小泡形成的部位，称为内质网出口（exit sites）， 该处没有核糖体。 • COPⅡ小泡的装配需要GTP结合蛋白Sar1的参与.
Sar1GTP酶与Sec23/Sec24复合体结合在一起，
Sec13/Sec31复合体覆盖在外层。 • COPⅡ小泡的分选信号位于跨膜蛋白胞质面的结构域， 主要是包含双酸性基序, 如Asp-X-Glu序列 。
膜结合细胞器的三种运输机制
三 、膜泡运输
• 细胞内部内膜系统各个部分之间的物质传递常常通过膜泡 运输方式进行。
• 如从内质网到高尔基体；高尔基体到溶酶体；细胞分泌物
的外排，都要通过过渡性小泡进行转运。
• 各类运输泡之所能够被准确地运到靶细胞器，主要取决于
膜的表面识别特征。
(一)、分泌小泡的类型
四、高尔基体与细胞内的膜泡运输
高尔基体和ER间的双向运输的模型
穿梭小泡从顺面高尔基体网络向反面高尔基体网络移动
第二节 细胞内蛋白质的分选与 膜泡运输
• 蛋白质分选: 新生肽由其合成部位正确地运转到 其行使功能部位的过程。也称蛋白质的定向转运。
一、信号假说与蛋白质分选信号
• 新生肽定向转运到特定的细胞器取决于两个方面：
• 两条途径:
翻译后转运: 在细胞质基质完成多肽链的合成，然后转 运至其他细胞器，如线粒体、过氧化物酶体等。 共翻译转运: 蛋白质合成起始后转移至RER，边合成边 转入RER腔中，经高尔基体加工后运至溶酶体、细胞质 膜或分泌到细胞外。
蛋白质翻译后转运
蛋白质的共翻译转运
三种基本类型
• 1、选择性的门控转运（gated transport）：如通过核孔复 合体的运输。
残基，有些在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶（signal
peptidase）切除；通常信号序列对所引导的蛋白质没有特 异性要求，每一种信号序列决定特殊的蛋白质转运方向。 • ②信号斑（signal patch）：存在于完成折叠的蛋白质中， 构成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成 蛋白质分选的信号。
二、高尔基体的化学组成
• 高尔基体膜含有大约60%的蛋白和40%的脂类，
具有一些和ER共同的蛋白成分。膜脂中磷脂酰胆
碱的含量介于ER和质膜之间，中性脂类主要包括
胆固醇，胆固醇酯和甘油三酯。
• 高尔基体中的酶主要有参与蛋白质修饰的酶:
糖基转移酶、磺基-糖基转移酶、氧化还原酶、磷酸酶、 蛋白激酶、甘露糖苷酶、转移酶和磷脂酶等不同的类型。
•
信号假说(Signal hypothesis): (G. Blobel等1975年提出，并获1999年诺贝尔 生理医学奖) 蛋白质N端的信号肽，指导蛋白质转至内质网 上合成，合成结束前信号肽被切除.
• 蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分：
1. 信号肽（signal peptide），位于新合成肽链的N端，一般 16~30个氨基酸残基，含三个结构域:疏水核心区、信号 肽 的 C 端 和 N 端 。 也 叫 开 始 转 移 序 列 (start transfer
signal sequence and signal patch
一些典型的分选信号
功能 输入细胞核 输出细胞核 输入线粒体 信号序列 -Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-Asp-Ile+H N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe3
高尔基体的膜囊结构及其排列
高尔基体各部分膜囊具有不同的细胞化学反应：
• ①嗜锇反应：cis面膜囊被特异地染色； • ②焦磷酸硫胺素酶(TPP酶)：可特异显示高尔基体的trans面的1～2层
膜囊；
• ③烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP酶)：可显示高尔基体中间几层 扁平囊； • ④胞嘧啶单核苷酸酶(CMP酶)：可显示靠近trans面上的一些膜囊状 和管状结构，CMP酶也是溶酶体的标志酶。
• O-连接的糖基化主要在高尔基体中进行， 糖的供体为核苷酸单糖。 • N-连接糖基化是在内质网中进行的, 而对糖 基的修饰则是在高尔基体中完成的。
形成复合寡聚糖则比较复杂, 要切除5分子甘露糖, 加上2分子 N-乙酰葡萄糖胺、2分子半乳糖、2分子唾液酸, 有时还要加 上岩藻糖。
哺乳动物高尔基体中进行的N-连接糖基化修饰过程
sepuence).
2. 信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP），由6 种多肽组成，结合一个7S RNA，属于一种核糖核蛋白复 合体(RNP)。能与信号序列结合，也能与SRP受体结合。 导致蛋白质合成暂停。
ER跨膜可切除信号的一般结构
信号识别颗粒(SRP)的组成
• 标志酶:糖基转移酶。
•
高尔基体是一种有极性的细胞器.
1. 高尔基体顺面的网络结构（cis Golgi netwo高尔基体中间膜囊（medial Golgi），多数糖基
修饰，糖脂的形成以及与高尔基体有关的糖合
成均发生此处。 3. 高尔基体反面的网络结构（trans Golgi network， TGN）， 是高尔基体的出口区域，功能是参与 蛋白质的分类与包装，最后输出。
Lys-Lys-X-X(KKXX)
Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）
COPⅠ被膜小泡形成的过程
Cop I and II Vesicles
高尔基体和ER间的双向运输的模型
3. 网格蛋白有被小泡
clathrin-coated vesicle
• 介导蛋白质从高尔基体TGN向质膜、胞内体、 溶酶体或植物液泡的运输。 • 在受体介导的内吞途径中负责将物质从质膜运 往细胞质，及从胞内体到溶酶体的运输。
3. SRP 受 体 （ SRP receptor ） ， 又 称 停 泊 蛋 白
(docking protein,DP), 内质网膜的整合蛋白，异 二聚体，可与SRP特异结合。 4. 停止转移序列（stop transfer sequence），与内 质网膜的亲合力很高，阻止肽链继续进入网腔，
成为跨膜蛋白.
• 2、跨膜转运（transmembrane transport）：蛋白质通过