第八章--蛋白质分选与膜泡运输 ppt课件

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8 蛋白质分选与膜泡运输PPT课件

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3 装配和运输过程
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三、COPⅠ包被膜泡的装配与运输
• 1 组成:COPI包被含有8种蛋白亚基,其依赖ARF(GTP酶)调节包 被的装配与去装配;
• 2 功能: • 负责回收、转运内质网逃逸蛋白(escaped proteins)、内质网膜
脂以及膜上蛋白返回内质网。 • 3 内质网中保留及回收蛋白质的两种机制 • 1)运输泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外,防止出芽转运。 • 2)以COPI-包被小泡的形式捕获逃逸蛋白。 • 4 内质网蛋白的回收信号: • 网腔的蛋白:Lys-Asp-Glu-Leu(KDEL); • 膜蛋白(如SRP受体):Lys-Lys-X-X(KKXX,X:任意氨基酸)。
2.核糖体与内质网膜结合,成为附着核糖体,SRP从 核糖体上解离,参加下一次循环。
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(4).蛋白质在粗面内质网上 继续合成
核糖体与内质网膜结合之后: 1. 处于暂停状态的蛋白质合成重新开始。 2. 信号肽便经易位器插入内质网腔内。 3. 进入内质网腔的信号肽,被腔面的信号肽酶切掉。 4. 肽链进入内质网腔,直至合成完整多肽链。 5. 核糖体脱离内质网,重新加入新的蛋白质合成。
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膜泡运输的方向
• 顺向 • 逆向
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(二) 衣被的功能
1. 有选择性地将特定的蛋白质聚集在一起, 形 成有被小泡.
2. 决定运输小泡的外部特征及其去向.
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(三) 参与膜泡运输的马达蛋白
1. 动力蛋白( 胞质动力蛋白)( Dynein), 趋向微 管负极。
2. 驱动蛋白(Kinesin), 趋向微管正极。 3. 肌球蛋白(Myosin), 趋向微丝正极。
第一节 细胞内的蛋白质分选
一、信号假说与蛋白质分选信号 G.Blobel和 D.Sabatini等(1975)提出,

第八章 蛋白质分选与膜泡运输

第八章  蛋白质分选与膜泡运输

2、膜泡运输(vesicular transport):蛋白质被不同类型
的转运膜泡从糙面内质网 转运到高尔基体,进而分选至细胞 的不同部位。
3、门控转运(gated transport):基质中合成的蛋白通
过核孔复合体选择性地完成核输入或核输出。
4、细胞质基质中蛋白质的转运
与细胞骨架体系相关
第二节 膜泡运输
信号肽 / 核糖体-信号识别颗粒-SRP受体
③ 信号识别颗粒的受体
停泊蛋白, docking protein, DP l 为内质网膜上的整合蛋白,由α、β 亚基组成 l 特异性结合信号识别颗粒 l 当SRP的p54亚基和SRP受体的α亚基与GTP结合时,
增进SRP/新生肽/核糖体与SRP受体结合的强度。
内质网腔中的可溶性驻留蛋白(蛋白二硫键异 构酶、协助折叠的分子伴侣)在出芽过程中可能掺 入到 COP II 包被膜泡并转运到高尔基体。这类蛋 白带有分选信号KDEL (Lys­Asp­Glu­Leu)序列,其 受体位于高尔基体顺面管网区、ER、COPⅡ和 COP I有被小泡膜上,它们能识别并结合KDEL分 选信号。
一、膜泡运输概观
细胞的内膜系统各个部分之间的物质传递常通过 “膜泡运输”方式进行。
以膜泡运输方式介导蛋白质分选途径形成细胞内 形成复杂的“膜流”,膜流具有高度组织性、方向性、 并维持动态平衡。
转运过程中不仅涉及蛋白质本身的修饰、加工和 组装,还涉及多种膜泡靶向运输及其复杂的调控过程
膜流
膜泡类型:三类表面包被蛋白 特征性比较
① 蛋白质N端信号肽(signal sequence or sequence peptide):16­26aa.,包括疏水核心区、信号肽的C端 和N端。未发现共同的信号序列

第8章--蛋白质分选与膜泡运输 (1)

第8章--蛋白质分选与膜泡运输 (1)

一、信号假说与蛋白质分选信号
1999 年诺贝尔生理 学或医学奖
发现蛋白质由内部信号决定 其在细胞内的转移和定位
1. 信号假说
信号肽(signal peptide) 信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP) 信号识别颗粒的受体(又称停泊蛋白,docking protein,DP)
COPⅠ包 被含有7 种不同的蛋 白质亚基和一种调节膜泡转运 的 GTP 结合蛋白ARF。ARF 也是一种结合 GDP/GTP 转换 的分子开关调控蛋白。包被蛋 白复合物 (coatomer)的装配 与去装配依赖于ARF 所结合的 核苷酸 交换与水解过程
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学(第4版)© 2011 高等教育出版社
图8-12 不同类型的膜泡运输
在内质网与高尔基体之间,分别由COPⅡ和COPⅠ膜泡介导蛋白质顺向和逆向转运
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学(第4版)© 2011 高等教育出版社
第8章 蛋白质分选与膜泡运输
图8-12 不同类型的膜泡运输 KDEL 受体在从高尔基体回收内质网腔驻留蛋白中的作用
• 体外非细胞系统(cell free system)进行蛋白质合成实验,证实 分泌性蛋白向rER(微粒体)腔内的转运是同蛋白质翻译过程偶 联进行的,这种分泌蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过 程称为共翻译转运 (cotranslational translocation)
(3)分泌性蛋白的合成与其共翻译转运
– 从高尔基体TGN向胞内体或向 溶酶体、 黑(色)素体、血 小板囊泡和液泡的运输。
(表8-3 )
– 受体介导的胞吞途径中负责将 物质从细胞表面运往胞内体转 而到溶酶体的运输。

细胞内蛋白质的分选与膜泡运输-细胞生物学精品课件

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COP I(coat protein I)衣被小泡
负责回收、转运内质网逃逸蛋白(escaped
roteins)返回内质网。
COP I衣被小泡还可以介导高尔基体不同区域间
的蛋白质运输。
COP I衣被小泡形成过程
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形成衣被小泡
COPⅠ被膜最新小PP泡T 形成的过程
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网格蛋白衣被小泡(clathrin )
五、转运膜泡与靶膜的锚定最新与PP融T 合
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一、信号假说与蛋白质分选信号
1.概念:
2.分选信号: 信号序列(signal sequence)信号区(斑) (signal patch)
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输入细胞核
-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-
输出细胞核 -Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-Asp-Ile-

11、人总是珍惜为得到。20.9.2210:45:1010:4 5Sep-2 022-Sep -20

12、人乱于心,不宽余请。10:45:1010 :45:101 0:45Tu esday , September 22, 2020

13、生气是拿别人做错的事来惩罚自 己。20. 9.2220. 9.2210:45:1010 :45:10September 22, 2020

14、抱最大的希望,作最大的努力。2 020年9 月22日 星期二 上午10 时45分 10秒10 :45:102 0.9.22

15、一个人炫耀什么,说明他内心缺 少什么 。。202 0年9月 上午10 时45分 20.9.22 10:45September 22, 2020

细胞生物学-第8章-蛋白质分选与膜泡运输

细胞生物学-第8章-蛋白质分选与膜泡运输

二、COPII包被膜泡的装配与运输
• 负责从内质网高尔基体的物质运输; • COPII包被蛋白由5种蛋白亚基组成:Sar1、 Sec12、
Sec23/Sec24、 Sec13/Sec31、Sec16 • 包被蛋白的装配是受控的; • COPII包被膜泡具有对转运物质的选择性并使之浓缩。
COPII蛋白能识别并结合跨膜内质网蛋白胞质面一端的信 号序列(Asp-X-Glu) 内质网腔面的受体能与ER腔中的可溶性蛋白(如分泌蛋白 )结合。
6.组成型分泌
7.调节型分泌
8.分选到溶酶体
9.胞吞途径
蛋白质的分泌与胞吞途径概观
膜泡运输
• 在供体膜上如何形成膜泡? • 如何运输膜? • 膜泡如何锚定靶膜并与之融合?
在供体膜上如何形成膜泡?
电子显微镜下观察,发现膜泡表面有一层蛋白质
包被蛋白的功能:
1、形成膜泡:使供体膜弯曲 2、选择膜泡成分:被运输的货物 3、靶膜融合:包含与靶膜融合相关蛋白
• 蛋白质分选的运输方式: 1.门控运输;2.跨膜运输;3.膜泡运输;4.细胞 质基质中的蛋白质运输。
• 蛋白质分选的信号机制: 信号肽;信号识别颗粒;信号识别颗粒的受体 ;ER膜上的易位子等。
• 3种类型的有被小泡: 1. 网格蛋白/接头蛋白小泡 ;2. COPI小泡;3. COPII小泡
anchor sequence, STA)
• 内在信号锚定序列(internal signal anchor sequence, SA)
膜整合蛋白 一次跨膜
膜整合蛋白 两次跨膜
多肽跨膜次数的确定
内质网膜整合蛋白的拓扑学类型
膜整合蛋白 方向性
蛋白分选机制
1、蛋白质自身信号序列 2、靶细胞器上包含特定的信号识别装置

8.第八章 蛋白质的分选与膜泡运输

8.第八章 蛋白质的分选与膜泡运输
2021/5/15
一、膜泡运输概观
➢内质网、溶酶体、分泌泡和细胞质膜及 胞内体也都具有各自特异的成分,这是 行使复杂的膜泡运输功能的物质基础。
➢在膜泡中又必须保证各细胞器和细胞间 隔本身成分特别是膜成分的相对恒定。
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蛋白质的分泌与胞吞途径概观
二、 三种不同类型的包被膜泡具有不 同的物质运输作用
叶绿体蛋白质的运送及组装
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3、过氧化物酶体蛋白的分选
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第二节 细胞内膜泡运输
一、膜泡运输概观 膜泡运输是蛋白运输的一种特有的方
式,普遍存在于真核细胞中。在转运过 程中不仅涉及蛋白本身的修饰、加工和 组装,还涉及到多种不同膜泡定向运输 及其复杂的调控过程。
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图8-3分泌性蛋白的合成与其跨内质网膜的共翻译转运图解
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图8-3分泌性蛋白的合成与其跨内质网膜的共翻译转运图解
(2)跨膜蛋白的合成与转运过程
转运特点: ①信号肽(开始转移序列)分 N端信号肽和内部信号肽(信
号序列位于肽链内部)两种。 ②停止转移序列,即肽链上一段与内质网膜结合力很高的序
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(二)蛋白质转运四种基本类型
蛋白质的跨膜转运(transmembrane transport) 是指细胞基质中合成的蛋白质转运到内质网,线粒体、叶绿
体、过氧化物酶体等细胞器。 蛋白质的膜泡转运(vesicular transport)
是指从内质网到高尔基体进而分选至细胞的不同部位。
COPII包被膜泡 COPI包被膜泡 网格蛋白包被膜泡
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第8章蛋白质分选与膜泡运输ppt课件


获奖科学家简历
James E. Rothman,1950年出生于 美国马萨诸塞州Haverhill,他于1976年在 哈佛大学医学院获得博士学位,随后在麻 省理工学院做博士后研究工作。1978年 Rothman前往加州的斯坦福大学,并在那 里开始进行针对细胞囊泡的研究工作。 Rothman还曾经在普林斯顿大学以及纪念 斯隆-凯特林癌症研究所和哥伦比亚大学工 作过。2008年,他开始在耶鲁大学任职, 目前是耶鲁大学细胞生物学系系主任和教 授。
• 途径
(1)后翻译转运途径 (2)共翻译转运途径
• 类型
(1)蛋白质的跨膜转运 (2)膜泡运输 (3)选择性的门控转运 (4)细胞质基质中蛋白质
信号肽似乎没有严格的专一性
信号肽与信号斑
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。
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
输入质体
输入过氧化物酶体 输入内质网 返回内质网 由质膜到内体
信号肽的一级结构序列
蛋白质N-端的信号肽
旦赖--------色 缬 苏笨异丝丝亮亮笨亮笨---- 丝丝丙络丝------
信号肽(signal peptide):引导新合成的肽链转移到内质 网上合成的信号序列称为信号肽,位于新合成肽链的N端,一 般16-26个氨基酸残基,含有6-15个连续排列的带正电荷的非极 性氨基酸,包括疏水核心区、信号肽的C端和N端三部分。由于 信号肽又是引导肽链进入内质网腔的一段序列,又称开始转移 序列(start transfer sequence);信号肽没有严格的专一性, 目前尚未发现共同的信号序列。
• 蛋白质转入内质网合成至少涉及5种成分: ①信号肽(signal peptide),是引导新合 成肽链转移到内质网上的一段多肽,位于新合成肽链的N端,一般16~30个氨基酸残基 ,由于信号肽又是引导肽链进入内质网腔的一段序列,又称开始转移序列(start transfer sequence)。 ②信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP),属于 一种核糖核蛋白,位于细胞质基质中。SRP与信号序列结合,导致蛋白质合成暂停。 ③ 停泊蛋白(docking protein,DP),是膜的整合蛋白,存在于内质网上,可与SRP 特异结合。 ④停止转移序列(stop transfer sequence),肽链上的一段特殊序列, 与内质网膜的系合力很高,能阻止肽链续进入内质网腔,使其成为跨膜蛋白质。 ⑤转位 因子(translocator),由3-4个Sec61蛋白复合体构成的一个类似于油炸圈的结构,每 个Sec61蛋白由三条肽链组成。

第8章-蛋白质分选和膜泡运输


第二节 胞内膜泡运输
• 内膜系统之间的物质传递常通过膜泡运输进行。 • 多数运输小泡在膜的特定区域以出芽的方式产生。
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。
• 衣被小泡在细胞内沿微管或微丝运输。 • 与膜泡运输有关的马达蛋白有3类,在这些马达蛋
• 调节型外排途径:分泌细胞产生的分泌物(如激素、粘液或消化酶)储存在 分泌泡内,当细胞在受到胞外信号刺激时,分泌泡与质膜融合并将内含物释
放出去。调节型的外排途径存在于特化的分泌细胞。其蛋白分选信号存在 于蛋白本身,由高尔基体TGN上特殊的受体选择性地包装为运输小泡。
The constitutive and regulated secretory pathways
• 受体介导的内吞 (receptor mediated endocytosis)是 一种选择浓缩机制。LDL、运铁蛋白、生长因子、 胰岛素等都通过RME转运。
• 衣被小窝(coated pits)是质膜内凹的部位,相当 于分子过滤器(约占肝细胞表面积2%)。受体、笼形 蛋白和衔接蛋白大量集中于此处。
三种衣被小泡的功能
衣被类型 GTP酶 组成与衔接蛋白 clathrin ARF Clathrin重链与轻链,AP2
运输方向 质膜→内体
Clathrin重链与轻链,AP1 高尔基体→内体
COP I
ARF
Clathrin重链与轻链,AP3 COPαββ’γδεζ
高尔基体→溶酶体, 植物液泡高尔基体→内质网输入过氧 Nhomakorabea 物酶体
-Ser-Lys-Leu-COO-
输入内质网
+H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-AlaThr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln-
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内质网膜整合蛋白的拓扑学类型
• STA:内部停止转移锚定序列 SA:内部信号锚定序列
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其他相关概念
导肽(leader peptide) 翻译后转运(post-translational translocation) 信号序列(signal sequence) 信号斑(signal patch)
负责切除并快速降解新生多肽的N端信号肽序列。
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共翻译转运(cotranslational translocation):分泌蛋白向 rER腔内的转运是同蛋白质翻译过程偶联进行的,这种蛋白在 信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过程称为共翻译转运。
分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻译转运图解
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一、信号假说与蛋白质分选信号
信号假说(signal hypothesis):分泌蛋白可能携带N端短 信号序列,一旦该序列从核糖体翻译合成,结合因子和蛋 白结合,指导其转移到内质网膜,后续翻译过程将在内质 网膜上进行。
信号肽(signal peptide):信号肽位于蛋白质的N端,一 般由16~26个氨基酸残基组成,其中包括信号肽疏水核心 区、N端和C端等3部分;原核细胞某些分泌性蛋白的N端 也具有信号序列。
过氧化物酶体 靶向序列1 (PTS1)指导 的过氧化物酶 体基质蛋白的 输入
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第二节 细胞内膜泡运输
一、膜泡运输概观 二、COPⅡ包被膜泡的装配与运输 三、COPⅠ包被膜泡的装配与运输 四、网格蛋白/接头蛋白包被膜泡的装配与运输 五、转运膜泡与靶膜的锚定和融合 六、细胞结构体系的组装
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信号肽的一级结构序列
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信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP )
信号识别颗粒的受体(又称停泊蛋白,docking protein,
DP):DP是内质网膜的整合蛋白,由α和β亚基组成,可特
异地与SRP结合。
信号肽酶(signal peptidase ):内质网腔面上蛋白水解酶,
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(二)叶绿体基质蛋白与类囊体蛋白的靶向输入
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通过翻译后转运 途径将叶绿体蛋 白从细胞质基质 输入到类囊体腔
Toc:外膜转运体复 合物 Tic:内膜转运体复 合物
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(三)过氧化物酶体蛋白的分选
过氧化物酶体靶向信号(PTS):常见的C端PTS1(SerLys-Leu)和少见的N端PTS2(Arg/Lys-Leu/Ile-5X-His/GlnLeu)。
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蛋白质的分泌与胞吞途径概观
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在细胞合成-分 泌与内吞途径 中3种不同的膜
泡运输方式
① COP(包被蛋白)Ⅱ包 被膜泡介导顺向运输;
② COPⅠ包被膜泡介导逆 向运输。
③ 网格蛋白/接头蛋白包 被膜泡从TGN出芽和从 质膜内化形成,脱包被 后与晚期胞内体融合
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真核细胞蛋白质分选的主要途径与类型
左:共翻译转运 PPT课右件 :翻译后转运
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根据蛋白质分选的机制或转运方式不同,又可将蛋 白质转运分为4类:
(1)跨膜转运(transmembrane transport): (2)膜泡运输(vesicular transport): (3)选择性门控转运(gated transport): (4)细胞质基质中蛋白质的转胞器的靶向 序列的主要特征
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二、蛋白质分选转运的基本途径与类型
核基因编码的蛋白质的分选大体可分2条途径: (1)共翻译转运(cotranslational translocation)途 径: (2)翻译后转运(post-translational translocation) 途径
蛋白质转运中涉及的3种包被膜泡的特征比较
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二、COPⅡ包被膜泡的装配与运输
COPⅡ(包被蛋白Ⅱ)包被膜泡介导的细胞内顺向运 输,即负责从内质网到高尔基体的物质运输。
Sar1:一种调节膜泡
转运的小G蛋白,有
一个共价结合的疏水
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三、蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化酶体 的分选
• 转运到线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器的蛋白质分 选是一个多步过程,需要多个不同的靶向序列(targeting sequence)。
• 定位到叶绿体的前体蛋白N端具有40~50个氨基酸组成的转 运肽(transit peptide),用以指引多肽定位到叶绿体并进一 步穿过叶绿体被膜进入基质或类囊体中。
• 转运到线粒体和过氧化物酶体的蛋白质靠的是线粒体蛋白N 端的导肽(leader peptide)或过氧化物酶体蛋白C端的靶向 序列(targeting sequence)。
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(一)蛋白质从细胞质基质输入到线粒体
1、线粒体蛋白从细胞质基质输入到线粒体基 质
2、线粒体蛋白以3种途径从细胞质基质输入到 线粒体内膜
第八章 蛋白质分选与膜泡运输
第一节 细胞内蛋白质的分选 第二节 细胞内膜泡运输
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第一节 细胞内蛋白质的分选
定义:依靠蛋白质自身信号序列,从蛋白质起始合成部位 转运到其功能发挥部位的过程。
蛋白质分选不仅保证了蛋白质的正确定位,也保证了蛋白 质的生物学活性。
一、信号假说与蛋白质分选信号 二、蛋白质分选转运的基本途径与类型 三、蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化酶体的分选
3、线粒体蛋白质从细胞质基质输入到线粒体 膜间隙
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通过后翻译转运途径对核基因编码的线粒体 蛋白的转运
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• A:线粒体蛋白从 细胞质基质输入 到线粒体基质
• B:线粒体蛋白通 过3种途径从细胞 质基质输入到线 粒体内膜
• C:线粒体蛋白通 过2种途径从细胞 质基质输入到线 粒体膜间隙
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一、膜泡运输概观
在细胞的膜泡运输中,糙面内质网相当于重要的物质生 产车间和供应站,而高尔基体是重要的枢纽和集散中心。 细胞内膜泡运输需要多种转运膜泡参与,根据转运膜泡表 面包被蛋白的不同,主要分3种不同类型: (1)网格蛋白/接头蛋白包被膜泡; (2)COP(包被蛋白)Ⅱ包被膜泡; (3)COPⅠ包被膜泡。
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