《细胞生物学》 瞿中和 王喜忠 丁明孝 主编 高等教育出版社 第3版
（二）过氧化物酶体 1、形态结构
（1）过氧化物酶体又称微体，是一种具有异质性的细胞器，在不同生物及不同发育阶段有所不同，由单层膜围绕而成。
（2）共同特点是内含一至多种依赖黄素（FAD）的氧化酶和过氧化氢酶（标志酶），已发现40多种氧化酶，其中尿酸氧化酶含量极高，以至于形成酶结晶构成的核心。 2、过氧化物酶体的功能
（1）各类氧化酶的共性是将底物氧化后，生成过氧化氢。反应式：RH2+O2→R+H2O2 （2）过氧化氢酶又可以利用过氧化氢，将其它底物（如醛、醇、酚）氧化。反应式： R′H2+H2O2→R′+2H2O
（3）当细胞中的H2O2过剩时，过氧化氢酶亦可催化以下反应：2H2O2 → 2H2O + O2 （4）在动物中过氧化物酶体参与脂肪酸的β氧化（另一细胞器是线粒体），大鼠肝细胞过氧化物酶体在服用降脂灵后，酶浓度升高10倍。此外，过氧化物酶体还具有解毒作用，因为过氧化氢酶能利用H2O2将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精1/4是在过氧化物酶体中氧化为乙醛。
（5）在植物中过氧化物酶体主要有：①参与光呼吸作用，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，②在萌发的种子中，进行脂肪酸的β-氧化，产生乙酰辅酶A，经乙醛酸循环，由异柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循环，因涉及乙醛酸循环，又称乙醛酸循环体。
第三节 细胞内蛋白质的分选与膜泡运输
一、信号假说与蛋白质分选信号 （一）“信号假说”
1、G. Blobel等提出了信号假说：
分泌性蛋白的N端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白质至内质网膜上合成，然后在信号肽引导下蛋白质边合成边通过易位子蛋白复合体进入内质网腔,在蛋白质合成结束之前信号肽被切除. ----获1999年诺贝尔生理医学奖。 细胞内合成的蛋白质、脂类等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞器取决于两个方面：其一是蛋白质中包含特殊的信号序列，其二是细胞器上具特定的信号识别装置。 （二）蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分： 1、信号肽
（1）位于新合成肽链的N端，一般16~26个氨基酸残基，其中包括疏水核心区、信号肽的C端和信号肽的N端3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；
（2）信号肽没有严格的专一性。 2、信号识别颗粒（SRP），由6种多肽组成，结合一个7S RNA，能与信号序列结合，导致蛋白质合成暂停。
3、 SRP受体（停泊蛋白），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，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Pr。 5、 转位因子，由3-4个Sec61蛋白构成的通道，每个Sec61由3条肽链组成。
6、分子伴侣：细胞中的某些蛋白质分子能够识别正在合成或折叠的多肽并与其在某个部位结合，帮助这些多肽转运、折叠或装配，这类分子并不参与最终产物的形成。如SRP，HSP70，
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HSP60，BIP等。
（三）细胞类至少存在两类蛋白质分选的信号： 1、信号序列（signal sequence）：一级结构上的线性序列，有些信号序列在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶切除。信号序列包括信号肽和导肽（前导肽）。 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，折叠成三维结构构成蛋白质分选的信号。每一种信号序列决定特殊的蛋白质转运方向。
二、蛋白质分选的基本途径和类型
（一）蛋白质的分选运输途径主要有三类： 1、门控运输（gated transport）：如核孔。 2、跨膜运输（transmembrane transport）：蛋白质通过跨膜通道进入目的地。如线粒体。 3、膜泡运输（vesicular transport）：蛋白质被选择性地包装成运输小泡，定向转运到靶细胞器。
4、蛋白质在细胞基质中的运输（细胞骨架体系）。 （二）基质核糖体
1、半合成－粗面内质网－高尔基体－溶酶体或膜或胞外 2、全合成－转运至细胞器
3、共翻译转运：新生肽链边合成边转移至内质网腔。
4、翻译后转运：在细胞质基质（游离核糖体）中完成多肽链的合成，然后转移到膜围绕的细胞器中，或者是成为驻留蛋白、支架蛋白。
5、后转移示例：细胞质中合成的多肽转入线粒体结构中
三、膜泡运输
1、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。
2、膜泡运输是一种高度有组织的定向运输，各类运输泡之所能够被准确地运到靶细胞器，主要是因为细胞器的胞质面具有特殊的膜标志蛋白。许多膜标志蛋白存在于不止一种细胞器，不同的膜标志蛋白组合，决定膜的表面识别特征。 3、产生：
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。 4、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； ②相同性质的运输小泡具有相同的形状和体积。 5、衣被类型
三类具有代表性的衣被蛋白,介导不同的运输途径。 笼形蛋白 COPI COPII 6、COPⅡ有被小泡
①介导从内质网到高尔基体的物质运输。最早发现于酵母ER在ATP存在的细胞质液中温育时，ER膜上能形成类似于COP I有被小泡，某些温度敏感型的酵母，由于COP II衣被蛋白发生变异，在特定温度下会在内质网中积累蛋白质。
②COP II有被小泡形成于内质网的特殊部位，称为内质网出口，这些部位没有核糖体，由交织在一起的管道和囊泡组成网络结构。
③COP II衣被由多种蛋白质构成，Sar1GTP酶与Sec23/Sec24复合体结合在一起，
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Sec13/Sec31复合体覆盖在外层。
④由内质网到高尔基体的蛋白转运中，大多数跨膜蛋白是直接结合在COP II衣被上，但是少数跨膜蛋白和多数可溶性蛋白通过受体与COP II有被小泡结合，这些受体在完成转运后，通过COPI有被小泡返回内质网。
⑤COP II衣被所识别的分选信号位于跨膜蛋白胞质面的结构域，形式多样。分选信号位于跨膜蛋白胞质面的结构域，形式多样，有些包含双酸性基序[DE]X[DE] ，如Asp-X-Glu序列。 7、笼形蛋白有被小泡(分子模型，衣被模型) ①由3个重链和3个轻链组成，形成一个具有3个曲臂的形状许多笼形蛋白的曲臂部分交织在一起，形成一个具有5边形网孔的笼子。 ②笼形蛋白衣被小泡的形态：
笼形蛋白衣被小泡是最早发现的衣被小泡，介导高尔基体到内体、溶酶体、植物液泡的运输，以及质膜到内膜区隔的膜泡运输。 ③笼形蛋白形成的衣被中还有衔接蛋白，介于笼形蛋白与配体受体复合物之间，起连接作用。 ④可溶性蛋白动力素聚集成一圈围绕在芽的颈部，将小泡柄部的膜拉近，导致膜融合。它召集其它可溶性蛋白在小泡的颈部聚集，促使小泡颈部的膜融合，形成衣被小泡。 ⑤当衣被小泡从膜上释放后，衣被很快就解体，属于hsp70家族的一种分子伴侣充当衣被解体的ATP酶。 8、COP I有被小泡
①负责回收、转运内质网逃逸蛋白返回内质网。起初发现于高尔基体碎片，在含有ATP的溶液中温育时，能形成非笼形蛋白包被的小泡。
②内质网通过两种机制维持蛋白质的平衡 ：一是转运泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外，例如有些驻留蛋白参与形成大的复合物，因而不能被包装在出芽形成的转运泡中，结果被保留下来；二是通过对逃逸蛋白的回收机制，使之返回它们正常驻留的部位。 ③内质网的正常驻留蛋白在C端含有一段回收信号序列，cis面的膜结合受体蛋白将识别并结合逃逸蛋白的回收信号，形成COPI衣被小泡将它们返回内质网。
④内质网腔中的蛋白：Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）或HDEL。内质网的膜蛋白：Lys-Lys-X-X（KKXX，X：任意氨基酸）。
⑤COP I有被小泡还可以介导内质网到高尔基体的顺行转运,以及高尔基体不同区域间的蛋白质运输。
9、三种衣被小泡的功能 衣被 clathrin GTP酶 ARF 组成与衔接蛋白 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 Clathrin重链与轻链，AP3 高尔基体→溶酶体，植物液泡 COP I COP II ARF Sar1 COPαββ’γδεδ 高尔基体→内质网 Sec23/Sec24复合体，Sec 13/31复内质网→高尔基体 合体，Sec 16 18
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10、衣被的形成
①衣被是在一类叫作衣被召集GTP酶（coat-recruitment GTPase）作用下形成的。衣被召集GTP酶通常为单体GTP酶（monomeric GTPase），也叫G蛋白，起分子开关的作用，结合GDP的形式没有活性，位于细胞质中，结合GTP而活化，转位至膜上，能与衣被蛋白结合，促进组装。
②衣被召集GTP酶包括Arf蛋白和Sar 1蛋白，Arf参与高尔基体上笼形蛋白衣被与COP I衣被的形成，Sar 1参与内质网上COP II衣被的形成，两者的作用方式大体相似。质膜上笼形蛋白衣被的形成也与GTP酶有关，但其成分尚不明确。
③衣被召集GTP酶大量存在于细胞质中，但处于结合GDP的失活状态。Sar 1结合GTP而激活，暴露出一条脂肪酸的尾巴，插入内质网膜，然后开始召集衣被蛋白，以衣被蛋白为模型形成运输小泡。活化的衣被召集GTP酶还可以激活磷脂酶D,将一些磷脂水解，使形成衣被的蛋白质牢固地结合在膜上。
④衣被召集GTP酶对衣被的形成其动态调节作用，衣被的形成过程是边形成便解体的动态过程，只有在组装速率大于解体速率时，才能形成衣被小泡。 11、膜泡运输的定向机制
①胞内膜泡运输沿微管或微丝运行到靶细胞器，动力来自马达蛋白（motor proteins）。在马达蛋白的作用下，可将膜泡转运到特定的区域。 ②与膜泡运输有关的马达蛋白有3类：
一类是动力蛋白（dynein），可向微管负端移动；
另一类为驱动蛋白（kinesin）可牵引物质向微管的正端移动； 第三类是肌球蛋白（myosin）,可向微丝的正极运动。 ③运输后即是融合：
膜泡锚定与融合的特异性是通过转运泡膜上的蛋白和靶膜上的蛋白相互作用获得的；涉及识别过程的两类关键性的蛋白质是SNAREs和Rabs。 ④SNAREs
SNAREs的作用是保证识别的特异性和介导运输小泡与目标膜的融合。动物细胞中已发现20多种SNAREs，分别分布于特定的膜上，位于运输小泡上的叫作v-SNAREs，位于靶膜上的叫作t-SNAREs。v-SNAREs和 t-SNAREs都具有一个螺旋结构域，能相互缠绕形成跨SNAREs复合体（trans-SNAREs complexes），并通过这个结构将运输小泡的膜与靶膜拉在一起，实现运输小泡特异性停泊和融合。
在SNAREs接到新一轮的运输小泡停泊之前，SNAREs必须以分离的状态存在，NSF（N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein, NSF）催化 SNAREs的分离，它是一种类似分子伴侣的ATP酶，能够利用ATP作为能量通过插入几个适配蛋白（adaptor protein）将SNAREs复合体的螺旋缠绕分开
NSF催化 SNAREs的分离，它能利用ATP作为能量通过插入几个适配蛋白将SNAREs复合体的螺旋缠绕分开，以便开始下一轮的转运。
在神经细胞中SNAREs负责突触小泡的停泊和融合，破伤风毒素和肉毒素等细菌分泌的神经性毒素实际上是一类特殊的蛋白酶，能够选择性地降解SNAREs，从而阻断神经传导。 精卵的融合、成肌细胞的融合均涉及SNAREs，另外病毒融合蛋白的工作原理与SNAREs相似，介导病毒与宿主质膜的融合。 ⑤Rabs
Rabs也叫targeting GTPase，属于单体GTP酶，已知30余种，不同膜上具有不同的Rabs。 Rabs作用是促进和调节运输小泡的停泊和融合。
Rabs与衣被召集GTP酶相似，起分子开关作用，结合GDP失活，位于细胞质中，结合
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GTP激活，位于细胞膜、内膜和运输小泡膜上，调节SNAREs复合体的形成。Rabs还有许多效应因子（effector）。 12、细胞的内吞与外排 ①细胞的内吞可分为两类，批量内吞和受体介导的内吞，批量内吞是非特异性摄入细胞外物质，如培养细胞摄入辣根过氧化物酶。细胞表面的内陷是发生非特异性内吞的部位。 ②受体介导的内吞作用是一种选择浓缩机制，既可保证细胞大量地摄入特定的大分子，同时又避免了吸入细胞外大量的液体。低密度脂蛋白、运铁蛋白、生长因子、胰岛素等蛋白类激素、糖蛋白等，都是通过受体介导的内吞作用进行的。
③胞吞作用和胞吐作用的动态过程对质膜更新和维持细胞的生存与生长是必要的 ④外排作用
与细胞的内吞作用相反，外排作用是将细胞内的分泌泡或其他某些膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程。
组成型的外排途径；调节型外排途径。
所有真核细胞都有从高尔基体区分泌囊泡向质膜运输的过程，作用在于更新膜蛋白和膜脂、形成质膜外周蛋白、细胞外基质或作为营养成分和信号分子
特化的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。
四、细胞结构体系的组装 1、生物大分子的组装方式： ⑴自我组装 ⑵协助组装 ⑶直接组装
2、协助组装过程需ATP或GTP提供能量或其它成份的介入或对装配亚基的修饰 3、自我组装的信息存在于装配亚基的自身，细胞提供的装配环境 4、组装具有重要的生物学意义：
⑴减少和校正蛋白质合成中出现的错误 ⑵减少所需的遗传物质信息量
⑶通过组装与去组装更容易调节与控制多种生物学过程 5、分子“伴侣”（molecular chaperones）
第八章细胞信号转导
一、细胞通讯（cell communication）：一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应称为细胞通讯。 细胞通讯的方式： 1.分泌化学信号
① 内分泌（endocrine） ② 旁分泌（paracrine） ③ 自分泌（autocrine）
④ 化学突触（chemical synapse） 2.接触性依赖 3.间隙连接
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