来完成。
合成的磷脂由内质网向其它膜转运主要有两种方式: ⑴ 以出芽的方式转运到高尔基体、溶酶体和细胞膜上;
⑵ 凭借水溶性的载体蛋白-磷脂转运蛋白(phospholipid exchange proteins,PEP)在膜之间转运磷脂。
蛋白质的修饰与加工
进入内质网的蛋白质发生的主要化学修饰作用有糖基化、羟基化、酰基化和二硫键的形成等。
糖基化伴随多肽合成同时进行,是内质网中最常见的蛋白质修饰。 在内质网腔面,寡糖链连接在插入膜内的磷酸多萜醇上,当与糖基化有关的氨基酸残基出现后,通过在膜上的糖基转移酶(glycosyltranferase)的作用,将寡糖基由磷酸多萜醇转移到相应的天冬酰胺残基上。
寡糖基转移到天冬酰胺残基上称之为N-连接的糖基化(N-linked glycosylation),与天冬酰胺直接结合的糖都是N-乙酰葡萄糖胺。
有少数糖基化是发生在丝氨酸或苏氨酸残基上(也有可能发生在羟赖氨酸或羟脯氨酸)连接,称之为O-连接的糖基化(O-linked glycosylation),与之直接结合的是N-乙酰半乳糖胺。
新生肽的折叠与装配
不同的蛋白质在内质网停留的时间长短不一。不能正确折叠的畸形肽链或未装配成寡聚体的蛋白质亚单位,一般不能进入高尔基体。 内质网腔是非还原性的内腔,易于二硫键形成;
正确折叠设计驻留蛋白:具有KDEL(赖天谷亮)或HDEL(组天谷亮)信号蛋白二硫键异构酶(protein disulfide isomerase,PDI)切断二硫键,帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并处于正确折叠的状态。
结合蛋白(Binding protein,Bip,chaperone)识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位,并促进重新折叠与装配。
高尔基体(Golgi apparatus)
高尔基体的形态结构和极性
高尔基体是由一些(常常为4~8个)排列较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起,扁囊多呈弓形、半球形或球形,膜囊周围有大量的大小不等的囊泡结构; 高尔基体多分布在细胞核的附近趋于细胞的一个极;
高尔基体一般显示有极性,可区分出靠近细胞中心的顺面(cis face)或形成面(forming face)或凸面(convexity);远细胞中心的另一面,称之为反面(trans face)或成熟面(maturing face)或凹面(concave)。
高尔基体是有极性的细胞器:位置、方向、物质转运与生化极性。 高尔基体至少由互相联系的4个部分组成:
1、高尔基体顺面膜囊(cis )或顺面网状结构(CGN) 顺面膜囊是中间多孔而呈连续分支状的管网结构。 蛋白丝氨酸残基发生O—连接糖基化; 跨膜蛋白在细胞质基质一侧结构域的酰基化; 2、高尔基体中间膜囊(medial Golgi)
由扁平膜囊与管道组成,形成不同间隔,但功能上是连续的、完整的膜囊体系。 多数糖基修饰;糖脂的形成;与高尔基体有关的多糖的合成 。 3、高尔基体反面的膜囊(trans)及反面高尔基体网状结构(TGN) TGN中的低pH值;标志酶CMP酶阳性。 TGN的主要功能:
① 参与蛋白质的分类与包装、运输;② 某些“晚期”的蛋白质修饰(如唾液酸化、蛋白质酪氨酸残基的硫酸化及蛋白原的水解加工)在蛋白质与脂类的转运过程中的“瓣膜”作用,保证单向转运 。 4、周围大小不等的囊泡
高尔基体周围常见大小不等的囊泡。其顺面一侧的囊泡可能是内质网与高尔基体之间的物质运输小泡,称之为ERGIC(endoplasmic reticulum-Golgi intermediate compartment)或称管状小泡丛VTCs(vesicular-tubular clusters)。
高尔基体的功能
高尔基体的主要功能是将内质网合成的多种蛋白质进行加工、分类与包装,然后分门别类地运送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。 ?参与细胞分泌活动:rERCGN
蛋白质的分选及其转运的信息仅存在于编码该蛋白质的基因本身
在内质网网腔中,蛋白二硫键异构酶和协助折叠的分子伴侣,均具有典型的回收信号Lys-Asp-Glu-Leu(KDEL)。
内质网滞留信号:内质网的功能和结构蛋白羧基端的一个同肽系列:Lys-Asp-Gly-Leu-Coo-,即KDEL信号序列。 ?蛋白质的糖基化及其修饰 蛋白质的糖基化类型
medial Golgi
在TGN
ER
COP
N-乙酰半乳糖胺
天冬酰胺
N-乙酰葡萄糖胺
葡萄糖胺 甘露糖 半乳糖
葡萄糖胺
蛋白质糖基化的两种类型比较 特征
N-连接 O-连接
合成部位 合成方式
与之结合的氨基酸残基 最终长度 第一个糖残基
粗面内质网 主要在高尔基体 来自同一个寡糖前体 天冬酰氨
一个个单糖加上去
丝氨酸、苏氨酸、羟脯、 羟赖
至少5个糖残基 1-4个糖残基 N-乙酰葡萄糖胺
N-乙酰半乳糖胺
蛋白质糖基化的特点及其生物学意义
溶酶体中的水解酶类、多数细胞膜上的膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白,而在细胞质基质和细胞核中绝大多数蛋白质都没有糖基化修饰。
糖蛋白寡糖链的合成与加工都没有模板,靠不同的酶在细胞不同间隔中经历复杂的加工过程才能完成。
糖基化的主要作用:1、蛋白质在成熟过程中折叠成正确构象和;增加蛋白质的稳定性;2、多羟基糖侧链影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质。对多数分选的蛋白质来说,糖基化并非作为蛋白质的分选信号。
进化上的意义:寡糖链具有一定的刚性,从而限制了其它大分子接近细胞表面的膜蛋白,这就可能使真核细胞的祖先具有一个保护性的外被,同时又不象细胞壁那样限制细胞的形状与运动。
溶酶体(lysosome)
溶酶体的形态结构与类型
溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中。溶酶体是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。其主要功能是进行细胞内的消化作用。
溶酶体是一种异质性细胞器,根据溶酶体的不同生理阶段,可分为初级溶酶体(primary lysosome)、次级溶酶体(secondary lysosome)和残余体(residual body)。 初级溶酶体呈球形不含明显的颗粒物质,外面由一层脂蛋白膜围绕。其中含有多种水解酶类,如蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、酯酶、磷脂酶、磷酸酶和磷酸脂酶等,酶的最适pH值为5左右。
溶酶体膜在成分上也与其它生物膜不同:
⑴ 嵌有质子泵,借助水解ATP释放出的能量将H+泵入溶酶体内,以形成和维持酸性的内环境;
⑵ 具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运;
⑶ 膜蛋白高度糖基化,可能有利于防止自身膜蛋白的降解。
次级溶酶体是初级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡、胞饮泡或吞噬泡融合形成的复合体,分别称之为自噬溶酶体(autophagolysosome)和异噬溶酶体(phagolysosome),二者都是进行消化作用的溶酶体。
进入次级溶酶体的物质经过一段时间的消化后,小分子物质可通过其膜上的载体蛋白转运到细胞质基质中,供细胞代谢利用。未被消化的物质残存在溶酶体中形成残余小体或后溶酶体。残余小体可通过类似胞吐的方式将内容物排除细胞。 溶酶体的功能:
1.清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞 2.防御功能
3.其它重要的生理功能
⑴ 作为细胞内的消化“器官”为细胞提供营养;
⑵ 在分泌腺细胞中,溶酶体常常含有摄入的分泌颗粒,可能参与分泌过程的调节;
⑶ 某些特定细胞编程性死亡及周围活细胞对其清除;
⑷ 精子的顶体(acrosome)相当于特化的溶酶体,在受精过程中的能溶解卵