6细胞质基质与细胞内膜系统

null第六章 细胞质基质与细胞内膜系统第六章 细胞质基质与细胞内膜系统null 内膜系统是指所有单层生物膜包围形成的囊状、管状和泡状的胞器和结构。包括内质网，高尔基体，溶酶体和微体等细胞器和结构。 内膜系统（endomembrane system ）的概念质体和线粒体null细胞质基质 内质网 高尔基复合体 溶酶体与过氧化物酶体 细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配本章主要内容第一节 细胞质基质第一节 细胞质基质　 细胞质基质(cytoplasmic matrix or cytomatrix)，是指在真核细胞的细胞质中，除去可分辩的细胞器以外的胶状物质，其体积约占细胞一半，含有与中间代谢有关的数千种酶类，与维持细胞形态和细胞内物质运输有关的细胞质骨架结构，又称胞质溶胶(cytosol)。 一、细胞质基质的涵义null胞质溶胶(cytosol)，用差速离心的分离细胞匀浆物中的各种细胞组分，最终得到的富含蛋白质的成分。二、细胞质基质的功能二、细胞质基质的功能（1）许多中间代谢过程完成的场所蛋白质的合成 脂肪酸的合成 糖酵解 糖原的合成与部分分解 （2）与细胞骨架相关的功能null（3）蛋白质的修饰（4）控制蛋白质的寿命辅酶或辅基与酶的共价结合； 磷酸化与去磷酸化，调节蛋白的活性； 糖基化(N－乙酰葡萄糖胺连接到Ser残基的羟基上)； 甲基化，维持蛋白的寿命； 酰基化；蛋白质N端第一个氨基酸残基(Met, Ser, Thr, Ala, Val, Cys, Gly, Pro),则蛋白稳定；其它12种氨基酸则不稳定。特异性的氨基肽酶，氨酰－tRNA蛋白转移酶。 泛素依赖的降解途径(ubiquitin-dependent pathway) 。null泛素(ubiquitin)是含有76个氨基酸残基的碱性蛋白质，广泛存在于真核细胞，在进化中高度保守，酵母与哺乳动物只差3个氨基酸。Aaron Ciechanover Avram Hershko Irwin Rose IsraeIsraeUS“for the discovery of ubiquitin-mediated protein degradation”　The Nobel Prize in Chemistry 2004null泛素C末端Gly的羧基能与蛋白质Lys残基的ε氨基形成肽键，使泛素与蛋白质末端共价结合，然后由一种26S的蛋白酶复合体(proteosome)将蛋白完全水解。null（5）降解变性和错误折叠的蛋白质；（6）帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠， 　　 形成正确的分子构象(Hsp)第二节 内质网(endoplasmic reticulum,ER)第二节 内质网(endoplasmic reticulum,ER)内质网由封闭的膜系统及其围成的腔形成互相沟通的网状结构，占膜系统的一半，其体积占细胞体积的10%。发现于1945年(Porter )，证实于1954年(Palade & Porter)。微粒体（microsome），细胞匀浆和超速离心过程中形成 的近似球形的囊泡结构，由内质网膜与核糖体组成。nullnull一、内质网的两种基本类型一、内质网的两种基本类型糙面内质网(rough enndoplasmic reticulum，rER)光面内质网(smooth endoplasmic reticulum，sER)。rER多呈扁囊状，排列较为整齐，膜面分布着大量的核糖体。sER是没有核糖体结合的内质网，为分支的管状，形成较为复杂的立体结构。二、内质网的功能二、内质网的功能（一）蛋白质的合成； （二）蛋白质的修饰、加工； （三）新生多肽的折叠与装配； （四）脂质的合成； （五）其它功能； null向细胞外分泌的蛋白 膜整合蛋白 构成细胞器中的可溶性 驻留蛋白（一）蛋白质的合成nullThe precursor of 14 residues is the same in plants, animals, and single-celled eukaryotesthen remove 3 glucoses and 1 mannose in the ER（二）蛋白质的修饰与加工 　　　　糖基化、羟基化、酰基化、二硫键的形成Asn-X-Ser/ThrN-连接的糖基化 Asn N-乙酰葡萄糖胺 O-连接的糖基化 Ser/Thr N-乙酰半乳糖胺 磷酸多萜醇糖基转移酶null酰基化软脂酸共价结合在跨膜蛋白的Cys残基上PDI的作用PDI的作用Protein disulfide isomerase(PDI)（二硫键异构酶） null（三）新生多肽的折叠与装配BAP regulates the ATPase cycle of BiP for proper protein folding. In healthy cells, ERdj recruits ATP-bound BiP to unfolded proteins and stimulates BiP's ATPase activity to hydrolyze ATP to ADP, thereby locking the ADP-bound form of BiP onto the unfolded substrates. The nucleotide-exchange factor BAP catalyzes the release of ADP from BiP, which becomes free to rebind ATP. Once ATP-bound, BiP is released from the substrate, allowing the folding process to proceed to completion. In cells lacking BAP, the cycle is disrupted, and many ADP-bound BiP molecules will fail to be released and recycled, leaving many unfolded proteins unattended. nullATF6DC translocates to the nucleus to activate ER-stress inducible target genes that code for proteins involved in protein folding.XBP1(S) binds to the promoters of several genes involved in retrograde transport of misfolded proteins from the ER to the cytosol and in ER-induced protein degradation.PERK-dependent phosphorylation of eIF2 on Ser 51 leads to attenuation of protein translation and thereby reduces the workload of the ER.Under normal conditions, BiP serves as a negative regulator of IRE1, PERK and ATF6 activation.（四）脂质的合成（四）脂质的合成2脂酰辅酶A+3-磷酸甘油酰基转移酶磷脂酸磷酸酶二酰基甘油胆碱磷酸转移酶磷脂酰胆碱CoAPiCMPCDP胆碱合成的磷脂在磷脂转位酶的作用下由细胞质基质侧转向内质网腔面； 以出芽的方式转运到高尔基体、溶酶体和细胞膜上；或由磷脂转换 蛋白在膜之间转移磷脂。nullSynthesis of membrane lipidsMost membrane lipids are synthesized enterly within the ER. There are two exceptions: sphingomyelin and glycolipids, (begins in ER; completed in Golgi); (2) some of the unique lipids of the Mit and Chl membranes (themself). The membranes of different 0rganelles have markedly different lipids composition. Transport by budding：ER→GC、Ly、PM Transport by phospholipid exchange proteins(PEP)：ER→other organelles（including Mit and Chl）nullThe role of phospholipid translocators in lipid bilayer synthesis（五）内质网的其它作用（五）内质网的其它作用解毒，细胞色素P450酶系(sER)。 参与甾体类激素的合成(sER)。 储存钙离子，作为细胞内信号物质，如肌质网。 提供酶附着的位点和机械支撑作用。 糖原分解。 null糖原分解释放游离的葡萄糖蛋白激酶A附在sER上的糖原葡萄糖-1-磷酸激素cAMP葡萄糖-1-磷酸酶葡萄糖和磷酸葡萄糖磷酸变位酶葡萄糖-6-磷酸sER上的葡萄糖-6-磷酸酶 葡萄糖-6-磷酸酶是内质网的标志酶。第三节 高尔基复合体第三节 高尔基复合体 高尔基复合体(Golgi complex)，又称高尔基体(Golgi body)，高尔基器(Golgi apparatus)。1898年意大利医生Camillo Golgi用镀银法首次在神经细胞内发现。20世纪50年代证实。一、高尔基体的形态结构一、高尔基体的形态结构 由一些排列较为整齐的扁平囊(saccules)堆叠一起而成。靠近核的一面，扁囊弯曲成凸面，又称形成面(forming face)或顺面(cis face)；面向细胞膜的一面常呈凹面(concave)，又称成熟面(mature face)或反面(trans face)。 四种标志细胞化学反应四种标志细胞化学反应Cis面囊膜的嗜锇反应； Trans面1-2层囊膜的焦磷酸硫胺素(TPP)酶反应； 靠近Trans面囊膜的胞嘧啶单核苷酸(CMP)酶反应； 中间几层囊膜的烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸(NADP)酶的标志反应。null甘露糖苷酶 核苷二磷酸酶 高尔基体的分区高尔基体的分区1.高尔基体顺面膜囊或顺面网状结构 (cis Golgi network,CGN)，5.高尔基体反面囊膜及反面高尔基体 网状结构(trans Golgi network,TGN)3.高尔基体中间囊膜4.高尔基体反面囊膜2.高尔基体顺面囊膜null二、高尔基体的功能二、高尔基体的功能1、参与细胞分泌活动RER上合成蛋白质→进入ER腔→COPII运输泡→进入CGN→在medial Golgi中加工→在TGN形成运输泡→运输与质膜融合、排出。高尔基体对蛋白质的分类，依据的是蛋白质上的信号肽或信号斑。null2、蛋白质的糖基化及修饰nullGolgi complex plays a key role in the assembly of the carbohydrate component of glycoproteins and glycolipids.null内质网高尔基体cis高尔基体中间囊膜transnull将蛋白质N端或C端切除，成为有活性的物质3、蛋白酶的水解和其他加工过程null或将含有多个相同氨基序列的前体水解为有活性的多肽，如神经肽。4.硫酸化（Phosphorylation） 4.硫酸化（Phosphorylation） 作为对分子的稳定修饰，这种修饰主要发生在上蛋白聚糖上。 3’－磷酸腺苷－5’－磷酸硫酸从细胞质基质中转入高尔基体膜囊内，在酶的催化下，将硫酸根转移到肽链中的酪氨酸残基的羟基上。　 5. 蛋白聚糖的组装 　核心蛋白的糖基化 5. 蛋白聚糖的组装 　核心蛋白的糖基化 由一个或多个糖胺聚糖结合到蛋白聚糖的核心蛋白的丝氨酸残基上，所不同的是直接与丝氨酸羟基结合的不是N-乙酰半乳糖胺而是木糖。 null三、高尔基体与细胞内的膜泡运输二、高尔基体的功能二、高尔基体的功能1、参与细胞分泌活动RER上合成蛋白质→进入ER腔→COPII运输泡→进入CGN→在medial Golgi中加工→在TGN形成运输泡→运输与质膜融合、排出。高尔基体对蛋白质的分类，依据的是蛋白质上的信号肽或信号斑。null2、蛋白质的糖基化及修饰nullGolgi complex plays a key role in the assembly of the carbohydrate component of glycoproteins and glycolipids.null内质网高尔基体cis高尔基体中间囊膜transnull将蛋白质N端或C端切除，成为有活性的物质3、蛋白酶的水解和其他加工过程null或将含有多个相同氨基序列的前体水解为有活性的多肽，如神经肽。4.硫酸化（Phosphorylation） 4.硫酸化（Phosphorylation） 作为对分子的稳定修饰，这种修饰主要发生在上蛋白聚糖上。 3’－磷酸腺苷－5’－磷酸硫酸从细胞质基质中转入高尔基体膜囊内，在酶的催化下，将硫酸根转移到肽链中的酪氨酸残基的羟基上。糖脂的硫酸化常发生在Gal基第3位碳原子上,由3'-磷酸腺苷5'-磷酰硫酸(PAPS)提供硫酸，形成硫酸酯键。 　 5. 蛋白聚糖的组装 　核心蛋白的糖基化 5. 蛋白聚糖的组装 　核心蛋白的糖基化 由一个或多个糖胺聚糖结合到蛋白聚糖的核心蛋白的丝氨酸残基上，所不同的是直接与丝氨酸羟基结合的不是N-乙酰半乳糖胺而是木糖。 null三、高尔基体与细胞内的膜泡运输第四节　溶酶体第四节　溶酶体null 溶酶体是含有（高浓度）能降解核酸、蛋白和多糖大分子的种种酸性水解酶的单层膜包裹的球形小泡，直径约0.2µm－0.5µm一、溶酶体的结构类型存在于所有动物细胞中，植物中与其对应的细胞器为液泡和圆球体。属异质性(heterogenous)细胞器。null初级溶酶体(primary lysosome)、 次级溶酶体(secondary lysosome)和 残余体(residual body)。null初级溶酶体球形，不含有明显的颗粒物质，内有多种水解酶，pH值为5左右。null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物，分别称自噬溶酶体(autophagolysosome)和异噬溶酶体(phagolysosome)。内含多种生物大分子、颗粒性物质、线粒体等细胞器和细胞等。null自噬溶酶体(autophagolysosome)和 异噬溶酶体(phagolysosome)null残余体（residual body）又称后溶酶体（post-lysosome）已失去酶活性，仅留未消化的残渣，故名。残体可通过外排作用排出细胞，也可能留在细胞内逐年增多，如表皮细胞的老年斑，肝细胞的脂褐质。null膜的成分与其它生物膜也有所不同： 嵌有质子泵，维持其酸性环境； 具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运； 膜蛋白高度糖基化。二、溶酶体的功能二、溶酶体的功能细胞内消化：如高等动物内吞低密脂蛋白获得胆固醇，单细胞真核生物利用溶酶体的消化食物。 自体吞噬：清除无用的生物大分子，衰老细胞、细胞器、个体发育中多余的细胞。许多生物大分子的半衰期只有几小时至几天，肝细胞中线粒体的平均寿命约10天左右。防御作用：如巨噬细胞杀死病原体。参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。形成精子的顶体。三、溶酶体的发生三、溶酶体的发生nullnullTransport of newly synthesized hydrolases to lysosomesnullnull内质网上核糖体合成溶酶体蛋白→进入内质网腔进行N-连接的糖基化修饰→进入高尔基体cis面膜囊→磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号斑→将乙酰葡糖胺磷酸转移在1~2个甘露糖残基上→在中间膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配体→与trans膜囊上的受体结合→通过clathrin衣被包装成初级溶酶体 。null矽肺：二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细内吞噬，导致吞噬细胞溶酶体破裂，水解酶释放，细胞崩解，矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬，如此反复进行。激活成纤维细胞，导致胶原纤维沉积，肺组织纤维化。典型的矽结节是由呈同心圆状或旋涡状排列的、已发生玻璃样变的胶原纤维构成 在两肺遍布圆型阴影基础上出现团块状大阴影改变，有的大阴影在两上肺出现，有的大阴影在两肺上中下区连成一片 null肺结核：结核杆菌不产生内、外毒素, 也无荚膜和侵袭性酶。但是菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗溶酶体的杀伤作用, 使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖, 导致巨噬细胞裂解, 释放出的结核杆菌再被吞噬而重复上述过程，引起肺组织钙化和纤维化。nullTay-Sachs Disease 缺乏β氨基已糖酯酶A导致皮质和小脑的神经细胞及神经轴索内神经节苷脂积聚、沉淀。视网膜神经纤维变性使黄斑区血管脉络暴露，眼底镜检查可见有诊断意义的桃红色斑点。在出生后6个月内还可有严重的智能及精神运动发育紊乱、易激惹、失明、强直性痉挛、惊厥，最终出现去大脑强直并在5岁左右死亡。本病在Ashkenazi犹太人发病率最高。 Tay-Sachs disease is a rare and extremely severe genetic condition that affects the brain and nerves. A baby with Tay-Sachs disease appears normal at birth, but development starts to slow down at about 6 months of age. Gradually, the child becomes blind, deaf and paralysed. Children with Tay-Sachs disease usually die before the age of five. There is no cure for this devastating disorder, and no effective treatment.null类风湿性关节炎：溶酶体膜很易脆裂。第五节　过氧化物酶体(peroxisome)第五节　过氧化物酶体(peroxisome)又称微体(microbody)，Rhodin 1954发现于鼠肾小管上皮细胞。 为异质性的细胞器。直径通常0.5um，呈圆形，椭圆形或哑呤形不等，由单层膜围绕而成。特点：含过氧化氢酶（标志酶）和一至多种依赖黄素（flavin）的氧化酶，已发现40多种氧化酶，各类氧化酶的共性是将底物氧化后生成过氧化氢。而过氧化氢酶又利用H2O2去氧化其它底物。 RH2+O2→R+H2O2nullnull 在植物中：①参与光呼吸，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。在动物中： ①参与脂肪酸的β-氧化； ②具有解毒作用，过氧化氢酶利用H2O2将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精1/4是在微体中氧化为乙醛。null 已有的过氧化物酶体在细胞分裂时，以分裂方式传给子代细胞。再进行进一步的装配。 微体中所有的酶都由核基因编码，在细胞质基质中合成，在过氧化物酶体蛋白分选信号序列(peroxisomal targeting signal,PTS)的引导下，进入过氧化物酶体。第六节 细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配第六节 细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配一、信号假说与蛋白质分选信号一、信号假说与蛋白质分选信号 信号假说(signal hypothesis)：分泌蛋白N端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，在蛋白合成结束之前信号肽被切除。1.信号假说nullGunter Blobel因信号序列控制蛋白质在细胞内的转移与定位的研究成果，获1999年诺贝尔医学和生理学奖。Germany nullGunter Blobel 60年代末加入了纽约Rockefeller研究院著名的George Palade细胞生物学研究室。在那里的二十年间，科学家们针对细胞结构和新合成蛋白质的出胞转运进行了深入的研究。 1974年，George Palade与比利时的Albert Claude 和Christian de Duve在此研究领域获得生理或医学诺贝尔奖。 Albert Claude Christian de Duve George E. Palade nullGunter Blobel的研究建立在Palade实验的基础之上。他着重研究了转运出胞的新合成的蛋白质如何与特定的细胞内质网相互作用的机理。 1971年，提出最初的“信号假说”，即分泌出胞的蛋白质含有一种内在的信号可以引导他们准确的通过生物膜。 1975年，Blobel阐述了蛋白质跨膜的主要步骤。这些信号是一段与蛋白整和在一起的氨基酸序列，并推测蛋白质是通过内质网膜上的一种通道来完成的。随后，Blobel和他的同事证明了信号假说不仅是正确的，而且在生物界广泛存在，在酵母、植物和动物细胞中具有相同的作用机理。null通过与其他研究组的合作，Gunter Blobel发现蛋白质通过其他细胞器时具有相似的内源性信号。1980年提出了蛋白质跨膜定位的普遍机理。每种蛋白质可携带自身细胞定位的信号肽。这段特异的氨基酸序列决定了一种蛋白质是穿过特定细胞器膜、还是整和到细胞膜或分泌出胞的命运。null　Günter Blobel, your discovery that proteins contain built-in signals that direct them to their correct destination within cells and across membranes has had a profound impact on our understanding of how a cell and its organelles are assembled and maintained. Your work has also laid the foundation for modern molecular cell biology. On behalf of the Nobel Assembly at Karolinska Institutet I wish to convey to you my warmest congratulations and I now ask you to step forward to receive your Nobel Prize from the hands of His Majesty the King. 2.蛋白质分选信号2.蛋白质分选信号 信号肽(signal piptide），又称信号序列（signal sequence），存在于蛋白质一级结构上的线性序列，通常16-26个氨基酸残基，含疏水核心区，在完成蛋白质的定向转移后通常被信号肽酶（signal peptidase）切除；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。进入内质网称内质网信号序列，进入线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的称导肽或前导肽(leader peptide)。 null其它分选信号：存在于已合成的蛋白质中，能被特异的受体所识别，从而引导蛋白质到达合适的地点。如溶酶体分选信号M6P、内质网分选信号KDEL(赖天谷亮)等。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。nullnullnullnullnullNormal pyruvate kinase: in cytosolChimeric pyruvate kinase containing SV40 NLS: in nucleusnullWild-type: T-antigen in nucleusMutant-type: T-antigen in cytosol二、蛋白的分选途径与类型二、蛋白的分选途径与类型null1.　分选途径nullnull共转移(cotranslocation)：肽链边合成边转移至内质网腔中的转运方式，也叫翻译同步转运。 后转移(post translocation)，蛋白质在细胞质基质中合成后，再转移到细胞器中，又称翻译后转运。如线粒体、叶绿体及过氧化物酶体中的蛋白转运。这种转运方式在蛋白质跨膜过程中不仅需要ATP使多肽去折叠，还需要一些蛋白的帮助(如热休克蛋白Hsp70)使其能够正确地折叠成有功能的蛋白。2.分选类型2.分选类型蛋白质的跨膜转运(transmembrane transport)：主要指在细胞质基质中合成的蛋白质转运到内质网、线粒体、质体(包括叶绿体)和过氧化物酶体等细胞器。 膜泡运输(vesicular transport) 选择性门控转运(gated transport) 细胞质基质中的蛋白质的转运3.蛋白质向内质网的运输3.蛋白质向内质网的运输null　由6种多肽和1 个7S的RNA组成的复合物，它既可与新生肽信号序列和核糖体结合，又可与停泊蛋白结合。SRP have three main active sites: One that recognizes and binds to ER signal sequence; One that interacts with the ribosome to block further translation; One that binds to the ER membrane (docking protein))信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP)信号识别颗粒受体(SRP receptor)信号识别颗粒受体(SRP receptor)　信号识别颗粒受体(SRP receptor)，又称停泊蛋白(docking protein,DP)，由αβ两个亚基组成，可特异地与SRP结合并起始肽链向内质网膜转运，使肽链延长继续进行。β亚基具有GTP酶活性。 易位子(translocon)易位子(translocon) 易位子(translocon)，内质网膜上直径约8.5nm，中心通道直径为2nm的蛋白复合体组成的通道，参与新生蛋白的转运。 转位链相关膜蛋白 translocating chain-associated membrane protein,TRAM proteinSec61蛋白(酵母secretion gene 产物)，易位子的主要成分，在哺乳动物细胞中，Sec61p与Sec61β和Sec61 γ形成复合物，能与核糖体大亚基紧密结合，从而把核糖体与内质网膜连接起来。nullSRPnull共转移(cotranslocation)：肽链边合成边转移至内质网腔中的转运方式，也叫翻译同步转运。null开始转移序列(Start-transfer Sequence)，引导肽链穿过内质网膜的信号肽序列；停止转移序列(Stop-transfer Sequence)，与内质网膜有很强的亲和力而结合在脂双层之中，这段序列不再转入内质网腔中。跨膜疏水区null各种蛋白质含有一种或多种信号序列或跨膜疏水区，从而决定了它们在细胞内的精确定位。nullSynthesis and insertion into the ER membrane of the GLUT1 glucose transporter and other proteins with multiple transmembrane a-helical segments. The N-terminal a helix functions as an internal, uncleaved signal-anchor sequence (red), directing binding of the nascent polypeptide chain to the rER membrane and initiating cotranslational insertion. Both SRP and the SRP receptor are involved in this step. Following synthesis of helix 2, which functions as a stop-transfer membrane-anchor sequence, extrusion of the chain through the translocon into the ER lumen ceases. The first two a helices then move out of the translocon into the ER bilayer, anchoring the nascent chain as an a-helical hairpin. The C-terminus of the nascent chain continues to grow in the cytosol. Subsequent a-helical hairpins could insert similarly, although SRP and the SRP receptor are required only for insertion of the first signalanchor sequence. Although only six transmembrane a helices are depicted here, GLUT1 and proteins of similar structure have twelve or more. [H. P. Wessels et al., Cell 55:61.] 三、膜泡运输三、膜泡运输网格蛋白有被小泡 COPⅡ有被小泡 COPⅠ有被小泡 主要作用： 选择性的将特定蛋白聚集在一起，形成运输小泡； 如同模具一样决定运输小泡的外部特征。1.网格蛋白有被小泡1.网格蛋白有被小泡相关运输途径：质膜→内体，高尔基体→内体，高尔基体→溶酶体、植物液泡。 null结构：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，形成具有5或6边形网孔的笼子。 衔接蛋白(adaptin)：介于笼形蛋白与配体受体复合物之间，起连接作用。目前至少发现4种，分别结合不同类型的受体，形成不同性质的转运小泡。发动蛋白（dynamin） 一种小分子GTP结合蛋白，在深陷有被小窝的颈部装配成环，发动蛋白水解与其结合的GTP引起颈部缢缩，最终脱离质膜形成网格蛋白有被小泡。发动蛋白（dynamin）null 介于笼形蛋白与配体受体复合物之间，起连接作用。目前至少发现4种，分别结合不同类型的受体，形成不同性质的转运小泡。 连接蛋白（adapter protein/ adaptin ）null2.COP I衣被小泡2.COP I衣被小泡功能：负责回收、转运内质网逃逸蛋白（escaped proteins）返回内质网，由7种蛋白组成。 回收信号：Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）。 内质网的膜蛋白（如SRP受体）在C端有一个不同的回收信号Lys-Lys-X-X。 COP I还可以介导高尔基体不同区域间的蛋白质运输。null含有8种蛋白亚基，其中ARF是一种调节膜泡转运的GTP结合蛋白，包被蛋白复合物的装配与去装配依赖于ARF。null顺行转运(anterograde transport) 逆行转运(retrograde transport)3.COPⅡ衣被小泡3.COPⅡ衣被小泡介导从内质网到高尔基体的物质运输。 由5种蛋白亚基组成，首先从酵母中鉴定。其中Sar为一种小G蛋白，调节膜泡的装配与去装配。 大多数跨膜蛋白是直接结合在COP II衣被上，少数跨膜蛋白和多数可溶性蛋白通过受体与COP II衣被结合。 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 。 nullnullnull4.膜泡运输的定向机制4.膜泡运输的定向机制选择性融合是保证细胞内定向膜流的因素之一SNAREs，soluble NSF attachment protein receptorNSF，N-乙基顺丁烯二酰亚胺敏感因子，N-ethylmaleide-sensitive factor, 具ATP酶活性SNAP，soluble NSF attachment protein选择性融合是保证细胞内定向膜流的因素之一null动物细胞中已发现20多种SNAREs，位于运输小泡上的叫作v-SNAREs，位于靶膜上的叫作t-SNAREs。 v-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），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。nullSNAREs in vesicle transportRab蛋白(Rab protein)在小泡运输与融合中的调节作用 Rab蛋白(Rab protein)在小泡运输与融合中的调节作用 Rab蛋白是一类调节型的单体GTPase, 所有的Rab蛋白都是由大约200个氨基酸组成的。它能够结合GTP并将GTP水解,因此认为Rab蛋白通过GTP的循环来调节小泡的融合 null供体膜上的鸟嘌呤核苷释放蛋白(GNRP)识别胞质溶胶中特异的Rab蛋白，诱导GDP的释放并和GTP结合，进而改变Rab蛋白的构型，改变了构型的Rab蛋白暴露出其脂基团，从而将Rab蛋白锚定到膜上。运输小泡形成后，在V-SNARE的引导下，到达受体膜的T-SNARE部位，Rab帮助小泡与受体膜结合。Rab蛋白上的GTP水解后从膜中释放出来，而小泡却锁定在受体膜上，释放出的Rab进入胞质溶胶进行再利用 null① 运输小泡通过小泡膜中的V-SNARE与靶膜T-SNRE/SNAP25复合物的细胞质结构域相互作用,形成螺旋结构,使运输小泡附着到受体膜。小泡膜中的Rab蛋白作为小泡寻靶和融合的定时器；② 通过多个V-SNARE与靶膜T-SNRE相互作用以及ATP的水解形成预融合复合物；③ 预融合开始之后立即进行融合,但详细机理不清；④ 在融合过程中,相互作用的蛋白进行解离,如T-SNARE/V-SNARE/SNAP25相互分开,促进了进一步的融合；⑤ 含有V-SNARE小泡的形成并回到原始膜中。四、细胞结构体系的装配四、细胞结构体系的装配自我装配(self-assembly)：装配信息存在于装配亚基本身； 协助装配(aided-assembly)：需要其它成分的介入或对装配亚基进行修饰； 直接装配(direct-assembly)：某种亚基直接装配到已形成的结构上； 细胞结构的装配 结构体系之间的装配装配的生物学意义装配的生物学意义减少和校正蛋白质合成中出现的错误； 可大大减少所需的遗传物质的信息量； 通过装配与去装配更容易调节与控制多种生物学过程。