糖原磷酸化酶
G-1-P
Glycogen granules in a hepatocyte.
G-1-P
葡 萄 糖 磷 酸 变 位 酶
G-6-P
G-6-P
葡萄糖-6-磷酸酶
葡萄糖 ＋ Pi
◇类固醇激素的合成 光面内质网能够合成 胆固醇，然后将胆固 醇氧化、还原、水解 进一步转变成各种类 固醇激素。
some organs (adrenal gland and gonads, for example) use cholesterol as a precursor for steroid hormone production 甲羟戊酸
活化的异戊二烯
三十碳六烯
孕烯醇酮 黄体酮 肾上腺酮 睾丸激素
皮质醇
◇信号假说的补充 • Signal recognition particle, SRP
• 停靠蛋白(docking protein, DP) a. 是SRP在内质网膜上的受体蛋白; b. 两个亚基:亲水的α亚基, 疏水的β亚基. •易位子( translocon) a. Multiple copies of the Sec61 complex assemble to form a cylinder translocon channel b. 5～6 nm high and 8.5 nm in diameter, with a central pore, roughly 2 nm in diameter c. 哺乳动物细胞中有三种类型的Sec61, 即α、β 和γ d. Sec61α有10个跨膜α螺旋
膜结合细胞器的种类和功能
肝细胞中主要膜结合细胞器的体积比 细胞器 胞质溶胶 线粒体 内质网 细胞核 高尔基体 过氧化物酶体 溶酶体 每细胞所含数量/个 1 1700 1 1 1 400 300 体积比/% 54 22 12 6 3 1 1
(胞)内体
200
1
真核细胞膜结合区室的主要功能
细胞器(区室) 胞质溶胶 细胞核 内质网 高尔基体 溶酶体 (胞)内体 线粒体 叶绿体 过氧化物酶体
The formation of coated vesicles in a cell-free system
◇Study of genetic mutants
9.1.3 内膜系统与蛋白质分选 ◇蛋白质分选定位的时空概念 •合成的蛋白何时转运? •蛋白质在细胞中的定位
◇蛋白质分选定位的三种机制 •Transport through nuclear pore
• 信号肽(signal peptide):指导内膜系统的蛋白质 运输.
信号序列对蛋白质没有特异性
9.2 内质网(endoplasmic reticulum) 9.2.1 形态结构和化学组成 ◇类型
1.Rough endoplasmic reticulum (RER) 2.Smooth endoplasmic reticulum (SER) 3.特殊类型的内质网 微粒体(microsome)
易位子
◇蛋白质共翻译转运的机制—信号假说
◇膜蛋白的共翻译 转运机理
•Start-transfer signal
在跨膜时保持正电荷 一端朝向胞质溶胶面
•内部信号序列与单次跨膜蛋白
•终止转移肽与单次跨膜蛋白
•二次跨膜蛋白与多次跨膜蛋白
◇Bip蛋白在ER蛋白质的转运和装配中的作用
◇蛋白质在内质网中的修饰 •N-糖基化(protein glycosylation) 指在rER上合成的蛋白与寡糖 基共价连接
•羟基化 除了N-糖基化以外,新生肽的脯 氨酸和赖氨酸生在少数蛋白质身上.
Protein glycosylation in the rough ER
•形成脂锚定蛋白
GPI：糖基磷脂酰肌醇
•双硫键的形成
PDI可以切断二硫键形成自由能最低的构象，以帮助新合成的 蛋白质重新形成二硫键并处于正确折叠的状态。
9.2.3 糙面内质网的功能—蛋 白质合成与转运
◇信号序列的发现和证实
•Redman和Sabatini用分离 的RER小泡研究膜结合核 糖体合成的蛋白质去向. •1971年美国洛克菲勒大 学的Blobel等提出了信号 序列(signal sequence) 的概念。
•信号序列的间接证据 1972年, Milstein 和他的同事发现: a.从细胞质分离的IgG轻链:多20个氨基酸残基 b.释放到细胞外的IgG轻链:少20个氨基酸残基
主要功能 代谢的主要场所,蛋白质合成部位 基因组存在场所,DNA和RNA的合成地 脂的合成场所,蛋白质合成和集散地 蛋白质和脂的修饰,分选和包装 细胞内降解作用 内吞物的分选 氧化磷酸化位点 光合作用 毒性分子的氧化
膜结合细胞器在细胞内的分布是有层次的.
内膜系统的特点与动态性质
◇特点 •内膜封闭的区室 •执行独立的功能 ◇动态性质 •Biosynthetic pathway •Secretory pathway •Endocytosis pathway
Silver grains Rough ER
Secretory granule
◇Green Fluorescent Protein (GFP) GFP is a small protein which was encoded by a gene of jellyfish. GFP
The eleven βstrands form the staves of a barrel.
•Across membrane transport
•Vesicle translocation
◇信号序列指导蛋白质的正确运输 信号序列的类型 • 入核信号(nuclear localization signal):指导核蛋 白的运输;
• 引导肽(leading peptide):指导线粒体,叶绿体,和 过氧化物酶体蛋白的运输;
雌二醇
醛甾酮
◇脂的合成与转运 •合成甘油三脂(triacylglycerol)
•磷脂合成 在光面内质网上合成的磷脂先作为内质网膜的构 成成分,然后再转运到其他的膜上.
•磷脂转运
◇解毒作用(detoxification) 光面内质网含有丰富的氧化酶系统(如细胞色素 P450、NADH细胞色素C还原酶等)能使许多有害 物质由脂溶性转变成水溶性而被排出体外.此反应 主要在肝细胞的sER中进行. ◇Ca2+的调节作用 肌质网是细胞内特化的光面内质网,有高浓度的 钙结合蛋白,每个钙结合蛋白可以结合30个左右 的Ca2+.
To use this technique, DNA encoding GFP is fused to DNA encoding the protein to be studied and the resulting chimeric DNA is introduced into cells that can be observed under the microscope.
•信号肽的证实
a. 加与不加rER小泡,产物不同 b. 蛋白水解酶水解实验 c. 多聚核糖体的离体翻译
蛋 白 水 解 酶 水 解 实 验
多聚核糖体实验
◇信号序列的一般特征及早期信号假说
• 一般特征
长度: 15～35 氨基酸残基;
结构: N端含1或多个带正电荷氨基酸,其后是 6～12个连续的疏水残基; 功能: 在蛋白质合成中将核糖体引导到内质 网,进入内质网后通常被切除. •1975年，Blobel等正式提出了信号假说
膜结合细胞器的进化
◇起因∶ •遗传信息的扩大 •体积的增大 •表面积与体积比值失调 •物质代谢速度受限 ◇对策:细胞内部结构区域化 ◇途径： •内共生途径 •细胞质膜内陷途径。
9.1.2 A few approaches to the study of cytomembranes
◇Autoradiography
VSV: vesicular stomatitis virus
疱疹病毒
◇Biochemical Analysis of Subcellular Fractions
Vesicles are isolated from endomembranes by cell fractionation and then their composition and functional properties can be determined by biochemical analysis and immunoelectromicroscopy. For example, enzymatic activities and the capacities of transporting newly synthesized proteins of the microsomes and the role of Golgi complex in the stepwise assembly of complex carbohydrates.
1. 合成始于游离核糖体; 2. N 端信号序列靠自由碰撞与内质网膜接触 , 然后 插入内质网的膜; 3. 蛋白质以袢环形式穿过内质网的膜; 4. 蛋白的存在方式: a.若信号序列被信号肽酶切除:完全进入腔 b.若是停止转移信号: 膜蛋白
Blobel received the Nobel Prize for medicine in 1999
9.3 高尔基体
Golgi body, Golgi apparatus,Golgi complex)
9.3.1 高尔基体的功能
9.3.1.1 蛋白质和脂的运输 • ER与高尔基体内侧面间的运输
•蛋白质从高尔基体内侧网络向外侧网络运输
9.3.1.2 蛋白质的糖基化 • 高尔基体对蛋白质的糖基化修饰作用是在高尔基 体的各个特异的功能区室中进行.
第九章 内膜系统与蛋白质分选和膜运输