游离核糖体上合成的蛋白质的归宿ppt课件
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第五节蛋白质合成后的加工及转运(共73张PPT)
〔四〕、叶绿体的蛋白质转运
转运到基质的前体蛋白具有典型的N端序列。转运到叶绿 体内膜和类囊体膜的前体蛋白含有两个N端信号序列，第一个 被切除后，暴露出第二个信号序列，将蛋白导向内膜或 类囊体膜。
叶绿体的蛋白质定向 转运
〔五〕、进入到细胞核的蛋白质的 运转：
1、核孔的结构及作用； 2、核质蛋白上的入核信号；
e、转移通道的开启与关闭
膜上存在一个直径1.5nm的孔道，平时由Bip蛋白封闭。 当新生肽链达70个氨基酸左右的长度时，转移通道开启，信
号肽结合在通道上。合成蛋白通过内质网膜人腔，一旦合成 结束，Bip蛋白又将孔道封闭
转移通道的开启
f、蛋白质进入ER腔
信号肽的切除； 信号肽移到脂双层中，最终被降解；
Blobel因此项发现获1999年诺贝尔生理医学奖。
〔2〕、蛋白质定位的信号：
A、信号序列〔signal sequence〕：存在于蛋白质 一级结构上的线性序列，通常15-60个氨基酸残基， 可以指导新合成的蛋白质发生定向转移。有些信号序 列在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶〔signal peptidase〕切除.
③对所牵引的蛋白质没有特异性要求，非线粒体蛋白连接上此 类信号序列，也会被转运到线粒体。
前体蛋白信号序列特点
3、蛋白质输入线粒体的过程
〔1〕、进入外膜的蛋白：具有N端信号序列，其后还有疏 水性序列作为停止转移序列，然后蛋白质被TOM复合体安 装到外膜上，如线粒体的各类孔蛋白。
〔2〕、进入线粒体基质蛋白质：可以先通过TOM复合体进入 膜间隙，然后通过TIM复合体进入基质。也可以通过线粒体 内、外膜间的接触点，一步进入基质，在接触点上TOM与TIM 协同作用完成蛋白质向基质的输入。
①胞质环〔cytoplasmic ring〕，位于核孔复合体胞质一侧，环上有8 条纤维伸向胞质； ②核质环〔nuclear ring〕，位于核孔复合体பைடு நூலகம்质一侧，上面伸出8条 纤维，纤维端部与端环相连，构成笼子状的结构；
最新第十一章 核糖体(精要部分).PPT课件
31
二、蛋白质的合成
蛋白质的合成过程比较复杂，由核糖体、mRNA和携 带各种氨基酸的tRNA、多种蛋白质因子、以及GTP 等的共同完成，一般要经过：
起始 延伸 终止 三个阶段的反应，才能转译出多肽产物。
32
翻译的起始
第一步，mRNA只能与细胞质中游离的核糖体30S小亚 基结合，此时的结合部位是mRNA的起始密码子AUG（如何 识别第一个AUG是起始密码子。
60S：28S、5.8S、5S rRNA； 40S：18SrRNA。 》尽管原核生物与真核生物核糖体的蛋白质和rRNA差异
很大，但结构总体相似，特别是负责与mRNA结合的小亚 基。 》原核和真核细胞的rRNA都具有甲基化现象，这种甲基 化与RNA的转录后加工过程的酶识别有关。 》另外原核5S、16S rRNA和真核5.8S、18S rRNA结构高 度保守，常用于研究生物进化。
第十一章 核糖体(精要部分).
第十一章 核糖体和蛋白质合成
核糖体(ribosome)是合成蛋白质的无膜包被细胞器，其唯 一的功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多 肽链。 核糖体几乎存在于一切细胞内，游离于细胞质基质中，或 附着于内质网膜及核膜上（真核细胞）。
第一节 核糖体的类型与结构
蛋白质化学结构的多样性与构象的多变性； 与RNA相比，蛋白质能更为有效地催化多种生化反应，并提供
更为复杂的细胞结构成分，逐渐演化成今天的细胞。
36
基于原始RNA的 自我复制体系
目前的细胞系统
原始RNA 原始RNA进化 RNA进化后指导蛋白质合成
基于RNA和蛋白质的自我复制体系 新酶的出现能够催化DNA的复 制和RNA转录
15
6SrRNA基因的常用途径
细菌的rRNA具有高度的保守性，又具有高度
二、蛋白质的合成
蛋白质的合成过程比较复杂，由核糖体、mRNA和携 带各种氨基酸的tRNA、多种蛋白质因子、以及GTP 等的共同完成，一般要经过：
起始 延伸 终止 三个阶段的反应，才能转译出多肽产物。
32
翻译的起始
第一步，mRNA只能与细胞质中游离的核糖体30S小亚 基结合，此时的结合部位是mRNA的起始密码子AUG（如何 识别第一个AUG是起始密码子。
60S：28S、5.8S、5S rRNA； 40S：18SrRNA。 》尽管原核生物与真核生物核糖体的蛋白质和rRNA差异
很大，但结构总体相似，特别是负责与mRNA结合的小亚 基。 》原核和真核细胞的rRNA都具有甲基化现象，这种甲基 化与RNA的转录后加工过程的酶识别有关。 》另外原核5S、16S rRNA和真核5.8S、18S rRNA结构高 度保守，常用于研究生物进化。
第十一章 核糖体(精要部分).
第十一章 核糖体和蛋白质合成
核糖体(ribosome)是合成蛋白质的无膜包被细胞器，其唯 一的功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多 肽链。 核糖体几乎存在于一切细胞内，游离于细胞质基质中，或 附着于内质网膜及核膜上（真核细胞）。
第一节 核糖体的类型与结构
蛋白质化学结构的多样性与构象的多变性； 与RNA相比，蛋白质能更为有效地催化多种生化反应，并提供
更为复杂的细胞结构成分，逐渐演化成今天的细胞。
36
基于原始RNA的 自我复制体系
目前的细胞系统
原始RNA 原始RNA进化 RNA进化后指导蛋白质合成
基于RNA和蛋白质的自我复制体系 新酶的出现能够催化DNA的复 制和RNA转录
15
6SrRNA基因的常用途径
细菌的rRNA具有高度的保守性，又具有高度
蛋白质的生物合成PPT课件
第一步
氨PPi
基
E-AMP
酸
的 氨酰腺苷酸
活 第二步
AMP
E化
AA
E
tRNA
AA
E
AA
E
tRNA
AA
3-氨酰-tRNA
tRNA
E
活化反应方程式：
氨基酸 + ATP
酶/ Mg2+
氨酰AMP-酶 + PPI
氨酰AMP-酶
氨酰tRNA + AMP + 酶
tRNA
一个氨基酸活化需要消耗2个高能磷酸键
氨酰- tRNA合成酶特点 专一性：对氨基酸有极高的专一性，每种
中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分 子基础，不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生 命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的理论和技术为基 础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命 。
遗 DNA
传
信
息
流
mRNA
动
示
核糖体
意
图
tRNA
第一节 RNA在蛋白质生物 合成中的重要功能
tRNA的功能
（一）被特定的氨酰- tRNA合成酶识别， 使tRNA接受正确的活化氨基酸。
（二）识别mRNA链上的密码子。
（三）在蛋白质合成过程中，tRNA起着 连结生长的多肽链与核糖体的作用。
(一)、接受正确的活化氨基酸
氨基酸 + ATP
酶/ Mg2+
氨酰AMP-酶 + PPi
氨酰AMP-酶
tRNA
合成蛋白质 ③ 被蛋白质合成的起始因子所识别，从
而促进蛋白质的合成。
AAAAAAA-OH
细胞生物学教学完整ppt课件
.
在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与SRP、 DP和微粒体的关系（表8-1）
.
分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻 译转运图解（图8-3）
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。
多次跨膜蛋白：含有多个SA和多个STA的肽链将成为多次跨 膜蛋白。
跨内质网膜肽段的取向：一般而言，带正电荷氨基酸残基多
的一端，或带正电荷氨基酸残基多的一侧，朝向细胞质基质
一侧（外侧）。
.
线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的蛋白质的信 号序列特称为导肽（leader peptide），其基本 的特征是蛋白质在细胞质基质中的游离核糖体 上合成以后再转移到这些细胞器中，因此称这 种翻译后再转运的方式为翻译后转运（posttranslational translocation）。这种转运方式 在蛋白质跨膜过程中不仅需要消耗ATP使多肽 去折叠，而且还需要跨膜后由分子伴侣帮助蛋 白质再正确折叠形成有功能的蛋白。
继信号假说提出与确证后，人们又发现一系列
蛋白质分选信号序列，统称信号序列（signal
sequence），而且有些信号序列还可形成三维
结构的信号斑（signal patch），指导蛋白的靶
向转运和定位。
.
指导蛋白质从细胞基质转运到细胞器的靶 向序列的主要特征（表8-2）
.
二、蛋白质分选转运的基本途径与类型
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
.
第一节 细胞内蛋白质的分选
真核细胞中绝大多数蛋白质都是由核基因编码，起始合 成均发生在游离核糖体上，然后或在细胞质基质中游离核糖 体上完成翻译过程，或在粗面内质网膜结合核糖体上完成合 成。之后蛋白质各就各位并组装成结构与功能的复合体，参 与实现细胞的各种生命活动。这一过程称蛋白质分选 （protein sorting）或蛋白质寻靶（protein targeting）。 蛋白质分选主要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。
在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与SRP、 DP和微粒体的关系（表8-1）
.
分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻 译转运图解（图8-3）
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。
多次跨膜蛋白：含有多个SA和多个STA的肽链将成为多次跨 膜蛋白。
跨内质网膜肽段的取向：一般而言，带正电荷氨基酸残基多
的一端，或带正电荷氨基酸残基多的一侧，朝向细胞质基质
一侧（外侧）。
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线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的蛋白质的信 号序列特称为导肽（leader peptide），其基本 的特征是蛋白质在细胞质基质中的游离核糖体 上合成以后再转移到这些细胞器中，因此称这 种翻译后再转运的方式为翻译后转运（posttranslational translocation）。这种转运方式 在蛋白质跨膜过程中不仅需要消耗ATP使多肽 去折叠，而且还需要跨膜后由分子伴侣帮助蛋 白质再正确折叠形成有功能的蛋白。
继信号假说提出与确证后，人们又发现一系列
蛋白质分选信号序列，统称信号序列（signal
sequence），而且有些信号序列还可形成三维
结构的信号斑（signal patch），指导蛋白的靶
向转运和定位。
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指导蛋白质从细胞基质转运到细胞器的靶 向序列的主要特征（表8-2）
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二、蛋白质分选转运的基本途径与类型
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
真核细胞中绝大多数蛋白质都是由核基因编码，起始合 成均发生在游离核糖体上，然后或在细胞质基质中游离核糖 体上完成翻译过程，或在粗面内质网膜结合核糖体上完成合 成。之后蛋白质各就各位并组装成结构与功能的复合体，参 与实现细胞的各种生命活动。这一过程称蛋白质分选 （protein sorting）或蛋白质寻靶（protein targeting）。 蛋白质分选主要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。
生物化学核糖体ppt
在基因治疗和基因组编辑中的应用
基因表达调控
通过调控核糖体的翻译过程，可 以实现对特定基因表达的调控， 从而达到治疗遗传性疾病或癌症
的目的。
基因组编辑
利用核糖体在蛋白质合成中的重 要作用，可以设计基因组编辑工 具，实现对人类基因组的精确编
辑。
基因疗法
通过调控核糖体的翻译过程，可 以开发出新型的基因疗法，用于 治疗各种遗传性疾病和罕见病。
02 核糖体的合成
核糖体RNA的合成
01
02
03
转录
核糖体RNA由RNA聚合酶 转录产生，转录过程中需 要DNA作为模板。
剪接
转录后的核糖体RNA需要 经过剪接，去除内含子， 形成成熟的核糖体RNA。
修饰
核糖体RNA中的碱基可能 经过甲基化、假尿嘧啶化 等修饰，这些修饰对核糖 体的功能至关重要。
不同生物的核糖体在结构和功能上存在差异，反映了生物 在进化过程中的适应和变异。对核糖体的比较研究有助于 深入了解生物多样性的形成和演化机制。
在疾病诊断和治疗中的意义
核糖体与多种疾病的发生和发展密切 相关，如癌症、感染性疾病等。通过 对核糖体的研究，有助于发现新的疾 病标志物和药物靶点，为疾病的诊断 和治疗提供新的思路和方法。
在合成生物学和生物工程中的应用
生物催化剂
核糖体是一种高效的蛋白质合成机器，可以作为生物催化剂用于 生产各种高附加值化学品和生物材料。
生物传感器
利用核糖体对特定分子的识别能力，可以开发出新型的生物传感器 ，用于环境监测、食品安全等领域。
生物制药
通过优化核糖体的翻译效率，可以提高蛋白质药物的产量和质量， 加速生物制药产业的发展。
核糖体的结构
核糖体由大、小两个亚基组成，每个 亚基都由RNA和蛋白质构成。
蛋白质合成PPT
原核细胞70S核糖体的A位、P位及 mRNA结合部位示意图
P 位（结
合或接受肽 基的部位）
A位（结合或
50S
接受AA- tRNA 的部位）
5
3
mRNA
30S
与mRNA结合部位
anticodon
一个 核糖体中占有2个tRNA和40bp长的mRNA
Codon 密码子
4、辅助性蛋白
在蛋白质的合成体系中，除了mRNA、 tRNA、rRNA和核糖体外，还需要一系 列辅助因子，这些因子都是蛋白质。
多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋 白颗粒，蛋白质肽键的合成就是在这种核 糖体上进行的。
两类核蛋白体: 结合型：位于粗面内质网，合成分泌蛋白（含信号肽）. 游离型：游离于胞质中,参与细胞固有蛋白的合成
核蛋白体
（1）组成：蛋白质＋r RNA 真核生物核蛋白体（40S+60S=80S） 原核生物核蛋白体（30S+50S=70S） （ 2）功能区 mRNA结合部位：位于小亚基，序列特异识别 受位（A位）：位于大、小亚基结合处，结合AAtRNA； 给位（P位）：主要位于大亚基，结合肽酰tRNA和起始Met-tRNA，肽基转移部位； 转肽酶中心、GTP：位于大亚基，形成肽键的部 位。
34 protein
5S rRNA 50 S 大 亚 基
有一段能与tRNA Met序列 互补的片段
23S rRNA
23S rRNA靠近5‘端有一段12个核苷酸的序列与 5S rRNA上的序列互补。
核蛋白体（原核生物）
34种蛋白质 21种蛋白质 50
多肽链
30
核蛋白体（原核生物）
多核糖体：一个mRNA分子与一定数目的 单个核糖体结合形成念珠状，每个核糖体 可以独立完成一条肽链合成。
《蛋白质的合成》课件
特异性。
翻译水平的调控
翻译起始
翻译后修饰
翻译起始是蛋白质合成的关键步骤之 一，涉及核糖体与mRNA的结合以及 起始密码子的识别。
翻译后的蛋白质还需要经过一系列的 修饰才能成为有功能的分子，如磷酸 化、乙酰化、糖基化等。
翻译延长与终止
在翻译过程中，核糖体的移位速度和 肽酰-tRNA的形成受到多种因素的调 节，如mRNA的结构、tRNA的浓度 和种类、核糖体的构象等。
04
CATALOGUE
蛋白质合成的应用
蛋白质工程
蛋白质工程是通过修改或设计蛋白质 的氨基酸序列，以达到改善蛋白质的 某些功能或创建新功能的技术。
蛋白质工程在医药、农业和工业领域 有广泛应用，例如设计新的药物、改 良酶的催化效率和稳定性、优化蛋白 质的表达和纯化等。
药物设计与开发
01
蛋白质合成在药物设计与开发中 发挥着关键作用，因为许多药物 是直接与蛋白质相互作用来发挥 其治疗作用的。
蛋白质合成的分子机制
mRNA在蛋白质合成中的作用
信息传递者
mRNA是DNA遗传信息的传递者 ，将遗传信息从DNA传递到核糖 体，用于指导蛋白质的合成。
遗传信息的解码
mRNA上的密码子与tRNA上的反 密码子互补配对，实现遗传信息 的解码，确保氨基酸按照正确的 顺序连接起来。
tRNA在蛋白质合成中的作用
氨基酸转运
tRNA作为氨基酸的转运载体，将氨基酸按照mRNA上的指令准确运送到核糖 体的A位点，参与蛋白质的合成。
反密码子识别
tRNA的反密码子能够与mRNA上的密码子进行互补配对，确保氨基酸按照正确 的顺序加入到多肽链中。
rRNA在蛋白质合成中的作用
核糖体的组成
rRNA是核糖体的主要组成部分，核 糖体是蛋白质合成的场所。
翻译水平的调控
翻译起始
翻译后修饰
翻译起始是蛋白质合成的关键步骤之 一，涉及核糖体与mRNA的结合以及 起始密码子的识别。
翻译后的蛋白质还需要经过一系列的 修饰才能成为有功能的分子，如磷酸 化、乙酰化、糖基化等。
翻译延长与终止
在翻译过程中，核糖体的移位速度和 肽酰-tRNA的形成受到多种因素的调 节，如mRNA的结构、tRNA的浓度 和种类、核糖体的构象等。
04
CATALOGUE
蛋白质合成的应用
蛋白质工程
蛋白质工程是通过修改或设计蛋白质 的氨基酸序列，以达到改善蛋白质的 某些功能或创建新功能的技术。
蛋白质工程在医药、农业和工业领域 有广泛应用，例如设计新的药物、改 良酶的催化效率和稳定性、优化蛋白 质的表达和纯化等。
药物设计与开发
01
蛋白质合成在药物设计与开发中 发挥着关键作用，因为许多药物 是直接与蛋白质相互作用来发挥 其治疗作用的。
蛋白质合成的分子机制
mRNA在蛋白质合成中的作用
信息传递者
mRNA是DNA遗传信息的传递者 ，将遗传信息从DNA传递到核糖 体，用于指导蛋白质的合成。
遗传信息的解码
mRNA上的密码子与tRNA上的反 密码子互补配对，实现遗传信息 的解码，确保氨基酸按照正确的 顺序连接起来。
tRNA在蛋白质合成中的作用
氨基酸转运
tRNA作为氨基酸的转运载体，将氨基酸按照mRNA上的指令准确运送到核糖 体的A位点，参与蛋白质的合成。
反密码子识别
tRNA的反密码子能够与mRNA上的密码子进行互补配对，确保氨基酸按照正确 的顺序加入到多肽链中。
rRNA在蛋白质合成中的作用
核糖体的组成
rRNA是核糖体的主要组成部分，核 糖体是蛋白质合成的场所。
蛋白质的合成与运输课件
分子生物学研究方法
1 2
基因克隆和表达
通过基因工程技术，将目标基因克隆到表达载体 中，并在宿主细胞中表达，从而获得大量的目标 蛋白质。
基因敲除和敲入
利用基因编辑技术，对特定基因进行敲除或敲入 操作，以研究蛋白质合成和运输的调控机制。
3
转录组学分析
利用高通量测序技术，对细胞或组织中全部基因 的表达水平进行分析，从而了解蛋白质合成的转 录调控机制。
பைடு நூலகம்
05
蛋白质合成与运输的调控
基因表达调控
转录水平调控
通过调节基因转录的起始 和效率，控制蛋白质合成 的数量和种类。
转录因子
转录因子与DNA结合，调 控特定基因的表达。
表观遗传学
DNA甲基化、组蛋白修饰 等表观遗传学机制影响基 因表达。
翻译后修饰调控
磷酸化
磷酸化是蛋白质最常见的翻译后 修饰，通过改变蛋白质活性来调
蛋白质的胞内运
核糖体合成
蛋白质在核糖体上合成后，通过信号肽引 导进入内质网。
内质网加工
蛋白质在内质网中经过折叠、组装和糖基 化等加工。
高尔基体转运
经过内质网加工的蛋白质通过囊泡转运至 高尔基体进一步修饰和分拣。
蛋白质的分泌运
囊泡形成
蛋白质在高尔基体形成囊泡，通过胞吐作用释放到细胞外。
胞吐过程
囊泡与细胞膜融合，释放出内容物，完成蛋白质的分泌运输 。
THANKS
常见的翻译后修饰包括磷酸化、乙酰化、糖基化等，这些修饰可以影响蛋白质的结 构和功能，使其具有更广泛的生物活性。
翻译后修饰对于蛋白质的功能和稳定性具有重要作用，是蛋白质合成过程中的重要 环节。
04
蛋白质的运输
蛋白质的跨膜运
第二章 蛋白质的合成、转运、加工与修饰
顺反子： 顺反子 ： 编码一种多肽链并连同起始信号和终止 信号在内的DNA区段。 区段。 信号在内的 区段 单顺反子mRNA：编码一种多肽链的mRNA分子。 ：编码一种多肽链的 分子。 单顺反子 分子 多顺反子mRNA： 编码数种不同多肽链的同一条 ： 多顺反子 mRNA分子。多见于原核生物。 分子。 分子 多见于原核生物。 反义链/有意义链 （ ） 模板链 双链DNA分子中 模板链： 反义链 有意义链/（-）链/模板链：双链 有意义链 分子中 被转录成RNA转录本的链。 转录本的链。 被转录成 转录本的链 正义链/无意义链 （ ） 正义链 无意义链/（+）链 无意义链
（S） ）
SD 序 列 / 核 糖 体 结 合 位 点 （ ribosomal binding site ， RBS） ： 原核细胞 的翻译起始密码子AUG的上游 ） 原核细胞mRNA的翻译起始密码子 的翻译起始密码子 的上游 相距8～ 个核苷酸处有一段由 个核苷酸处有一段由4～ 个核苷酸组成的富含 相距 ～13个核苷酸处有一段由 ～6个核苷酸组成的富含 嘌呤的序列， 为核心， 嘌呤的序列 ， 以 5’-AGGA-3’为核心，它与核糖体小亚基 为核心 上的16S-rRNA 的近 末端处的一段短序列互补。 的近3’末端处的一段短序列互补 末端处的一段短序列互补。 上的 Kozak序列 Kozak序列：a favorable context for efficient eukaryotic 序列： translation initiation（PuNNATGPu）。（S） （ ） ） 典型的Poly(A)加尾信号：AATAAA。（S） 加尾信号： 典型的 加尾信号 。 ） cDNA 末 端 快 速 扩 增 法 （ rapid amplification of cDNA ends， RACE）（S） ， ） ）
细胞生物学细胞基因表达和蛋白质的生物合成
（四）进入内质腔内的蛋白质的命运
1、内质网驻留蛋白（ER resident protein） （1）特点：C端有由4个氨基酸组成的驻留信号序列，
动 物 KDEL（Lys-Asp-Glu-Leu)， 酵 母 HDEL， 植 物 不确定。 （2）驻留蛋白的功能：催化剂的作用和分子伴侣的作 用。协助进入ER腔的蛋白质正确折叠和组装。 2、途径ER腔，经修饰加工后被运到其它部位的蛋白质
• 使两膜靠近的物质：ATP，GTP，乙酰CoA和 几种蛋白质，其中两种主要的蛋白—NSF和 SNAP，Rab蛋白。NSF是可溶性的ATP酶， SNAP与v-SNARE和t-SNARE均能结合， Rab蛋白是GTP结合蛋白，水解GTP后将CO 泡锁定在靶膜上。
（三）细胞骨架与摩托蛋白在膜泡运 输中的作用（前已述）
Hsp90 等(heat shock protein)，为主要的分子伴侣 类的蛋白；热休克蛋白的功能。p474 2、钙连接蛋白：即钙结合蛋白。
（二）分子伴侣的基本结构和作用机制
1．Hsp70分子伴侣系统： 功能结构域:2个 N端：ATPase功能域
C端：底物结合域、可变动功能域 Hsp70的两种状态：ATP结合态，能与底物结合
二、蛋白质运输的信号理论
（一）信号学说
• 1971年Blobel等提出有关分泌蛋白合成机制的信号假 说
• 1975年破译了第一个信号肽序列 • 20世纪80年代初发现了信号识别颗粒及其受体
• 信号学说的主要内容：
（1）信号序列、信号肽(signal peptide)，10-30个疏水 氨基酸（mRNA带信号序列）；
3. 分子伴侣在蛋白质跨膜运转中的作用
例子，Hsp70在蛋白质向线粒体中输入的作用。图14-75
蛋白质合成及转运优秀课件.ppt
肽链合成起始
指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别 与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物 (translational initiation complex)。
参与起始过程的蛋白质因子称起始 因子（initiation factor，IF）。
蛋白质合成及转运优秀课件
S-D序列： Shine和Dalgarno
tRNA分子具有4个位点：
• 3’CCA-OH氨基酸接受位点 • 识别氨酰-tRNA合成酶位点 • 核糖体识别位点 • 反密码子位点
蛋白质合成及转运优秀课件
（三）核糖体是蛋白质合成的工厂
核蛋白体的组成
核蛋
原核生物
真核生物
白体 蛋白质 S值 rRNA 蛋白质 S值 rRNA
小亚基
大亚基
核蛋白 体
21种 30S 16S 33种 34种 50S 23S 49种
蛋白质合成及转运优秀课件
真核生物翻译起始复合物形成
• 核蛋白体大小亚基分离； • 起始氨基酰-tRNA结合； • mRNA在核蛋白体小亚基就位； • 核蛋白体大亚基结合。
蛋白质合成及转运优秀课件
真核生物翻译起始因子
起始因子
生物功能
eIF-2
促进起始tRNA与小亚基结合
eIF-2B, eIF-3 促进大小亚基分离
——由同一种tRNA合成酶合成
起始因子识别tRNAiMet 延伸因子识别tRNAMet
蛋白质合成及转运优秀课件
原核生物中的甲酰Met
fMet - tRNAiMet
蛋白质合成及转运优秀课件
（五）翻译起始于mRNA与核糖体的结合 原核生物借助SD序列
（六）蛋白因子帮助合成的起始
蛋白质合成及转运优秀课件
【2024版】核糖体(ribosome)2精品课件
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13
在蛋白质合成中肽酰转移酶的活性研究
核糖体蛋白 在核糖体中rRNA是起主要作用的结构成分 r蛋白质的主要功能
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14
核糖体蛋白
很难确定哪一种蛋白具有催化功能：
在E.coli中核糖体蛋白突变甚至缺失对蛋白
质合成并没有表现出“全”或“无”的影响。 多数抗蛋白质合成抑制剂的突变株，并非由
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10
蛋白质合成过程中很多重 要步骤与50S核糖体大亚单位相关
涉及的多数因子为G蛋白(具有GTPase活性)，核糖体上 与之相关位点称为GTPase相关位点。
最近人们成功地制备L11-rRNA复合物的晶体，获得了 其空间结构高分辨率的三维图象。 这一结果证实了前人用各种实验技术所获得的种种结论 提出直观、可靠且比人们的预料更为精巧复杂和可能的 作用机制，从而为揭开核糖体这一具有30多亿年历史的 古老的高度复杂的分子机器的运转奥秘迈出了极重要的 一步。
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11
三、核糖体蛋白质与rRNA的功能分析
核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合 位点与催化位点
在蛋白质合成中肽酰转移酶的活性研究
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12
核糖体上具有一系列与蛋白质 合成有关的结合位点与催化位点
与mRNA的结合位点 与新掺入的氨酰-tRNA的结合位点——氨酰基位点，又称A位
在某些动植物细胞中某些短的双链RNA 分子或以作用于mRNA，使之发生降解， 从而起到关闭相应基因活性的目的。
这一发现目前被广泛地用于特异性基因 功能的研究上。
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21
生命是自我复制的体系
三种生物大分子，只有RNA既具有信息载体 功能又具有酶的催化功能。因此，推测RNA 可能是生命起源中最早的生物大分子。
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Lys、Arg和Pro等带正电的氨基酸。
它与信号肽不同的是：
①可以定位在亲核蛋白的不同部位，不仅仅位于N-末端； ②进入核后也不被切除（成为蛋白质的永久构成部分）。
核定位蛋白的核输 入机制
在细胞质中，游离
输入蛋白与运载蛋 白的 NLS结合，形 成运载复合物。在
FG 核 孔 蛋 白 作 用
下，将核蛋白运入 核内。输入蛋白－ Ran· GTP 经 核 孔 通道返回细胞质
线粒体外膜 线粒体内膜
受体蛋白
内、外膜 接触点
成熟 线粒体蛋白
蛋白质输入线粒体基质示意图
第六节 蛋白质的细胞定位
（2）线粒体跨膜蛋白的分拣定位
跨越线粒体双层膜的蛋白质还需进一步分别定位于内 膜、外膜和膜间隙。 线粒体 前导序列 的不同部位在蛋白质的跨膜运输过 程中发挥着不同的作用。 也就是说前导肽不仅能引导其所在蛋白质进入线粒体， 而且还含有指导蛋白质到达细胞器中一些的空间结构部位 的不同导向信息。
1、线粒体基质蛋白 的输入
定位序列在基质中 输入蛋白在输入之前， 定位于基质中的蛋 被蛋白酶切除。在内膜 首先要与伴侣蛋白 白质还要再通过内膜通 转 移通 道 处 有 基 质 import receptor Hsc70 结合，而去折叠。 Hsc70 陪伴蛋白，该蛋 道 (由TIM23 和TIM17)进 线粒体内、外膜 线粒体外膜中有输入受 白 与 TIM44 接 触 水 解 接触部位电镜图 体 蛋 白 ( 如 TOM20 和 入基质，在此部位外膜 TOM20/22 ATP ，驱动基质前体蛋 TOM22) ，可识别基质 和内膜紧贴在一起。 白转运到基质中。多肽 定位序列，并与之结合， 链在伴侣蛋白作用下折 将前体蛋白送入外膜通 叠和装配成三维和四维 道(由TOM40构成)。 结构。来自第六节 蛋白质的细胞定位
线粒体蛋白质特有的导肽序列
(a) 导肽的线性序列；(b) 导肽的折叠后的氨基酸残基的分布图
第六节 蛋白质的细胞定位
线粒体蛋白质前导序列跨膜运送时，首先被其外膜 上的受体蛋白识别并相互结合，在电化学梯度势能的驱 动下跨过内、外膜的接触点(membrane contact site)， 尔后靠ATP水解能进一步进入线粒体基质。
游离核糖体上合 成的蛋白质的归 宿
第六节 蛋白质的细胞定位
（一）核定位蛋白的入核转运
胞质中合成的一些多肽经核孔复合体进入细胞核要依 赖于蛋白质本身所携带的 核输入信号 (nuclear import signal)，此信号是蛋白质入核所必需的关键序列。 核输入信号是由4~8个氨基酸构成的一个短肽，富含
3、外膜蛋白质的输入
此类蛋白质前体中在N末端基质定位序列之后，
接着为一段长的疏水性氨基酸片段 (一个停止转移 信号)，可阻止蛋白质进入基质，同时可使蛋白质 结合到外膜中，成为外膜整合蛋白。此途径中， 蛋白质输入后，其基质定位序列和内部疏水性序 列均不切除。
②穿外膜直接途径
①主要途径
前体物
肽链中含有两个不同的 N 4、膜间隙蛋白质的输入 末端定位序列。例如细胞 输入蛋白质通过外膜的TOM40通色素 b2，进入基质后，N 末端第一个序列被基质中 用输入孔，直接将蛋白质释放到膜间的蛋白酶切除。第二个序 ① 主要途径 列阻止肽链完全穿过内膜， 隙中，不涉及到内膜，与内膜转移因 ② 穿外膜直接途径 前体物变成内膜 TIM23/17 通道中的中间物。中间物 子无关。例如细胞色素c血红素裂合酶 侧向扩散，离开 TIM23/17 (负责血红素与细胞色素 c共价结合)，通道。内膜中的蛋白酶切 除穿膜的疏水性片段，将 是一种线粒体膜间隙蛋白。 成熟的蛋白质以可溶性形 式释放到膜间隙中。
有基质定位序列 ， 此 序 列 可 被 定 位 序 列 。 如 ADP/ATP 对 向 转 运 体 和2段内部疏水区 (Oxl TOM20/22 输入受体识别，通过外膜的 1 定位序列 ) ，肽链进 ①一次性穿膜蛋白 (antiporter)，此蛋白含有 6个穿膜区为 通用输入孔和内膜的 TIM23/17转移复合 入基质后，基质定位 ②二次穿膜蛋白TOM70 可识别内 定位序列，外膜中的 物输入到基质中。输入过程中，基质定 区被切除。Oxl 1疏水 ③多次穿膜蛋白 部定位序列。通过外膜的通用运输孔穿 位序列被切除。 CoxVa 含有一个疏水性 区被内 膜中 的 Oxa 1 过外膜，在膜间隙中的 TIM9/10 的协助 停止转移序列 (stop-transfer sequence) ， 蛋白所识别，并将蛋 下，蛋白质被移送到内膜中的转移复合 当蛋白质穿过 TIM23/17通道时，停止转 白质插入脂双层中。 体(由TIM22/54组成)，负责将输入蛋白 移序列阻止 C-端穿过内膜，然后肽链转 的疏水性定位序列移入内膜脂双层中。 移到脂双层中。
第六节 蛋白质的细胞定位
（二）线粒体蛋白质的跨膜运送
这些蛋白质的合成和输入细胞器大体上要涉及到 4个步骤： (1)在细胞质溶质中合成多肽前体物； (2)前体物和细胞器表面的受体结合； (3)穿过并移进细胞器膜；
(4)前体物被加工成成熟多肽。
有些蛋白质进入细胞器的跨膜运动也是利用信号机制。
第六节 蛋白质的细胞定位
1. 线粒体蛋白的跨膜运动
（1）线粒体蛋白的前导序列及其受体
由胞质溶质运送到线粒体或叶绿体的蛋白质，输入前
是以前体蛋白的形式存在。
前 体 蛋 白 在 氨 基 端 有 一 段 信 号 序 列 (signal
sequence)。各种信号序列的长短不等，约为20-80个氨基
酸残基，在线粒体蛋白质的跨膜转运中起着关键作用。
第六节 蛋白质的细胞定位
线粒体前导序列的特点是：
① 含有较为丰富的带正电荷的碱性氨基酸 (特别是精氨
酸)，穿插在不带电荷的氨基酸序列之间，对牵引蛋
白质跨膜具有重要作用 ； ② 不含或基本不含带负电荷的酸性氨基酸； ③ 序列中羟基氨基酸(尤其是丝氨酸)的含量较高； ④ 整个前导序列可形成既具亲水性又具疏水性的两性 (amphipathic)-螺旋，这样，可凭藉外正内负的膜 电位，使前导肽及其所牵引的蛋白质得以顺利过膜。
translocon of the inner outer membrane, TIM TOM
③多次穿膜蛋白
①一次性穿膜蛋白 如细胞色素氧化酶 肽 这类蛋白质 N末端没 ②二次穿膜蛋白
有基质定位序列，而肽链内部含有多个
2、线粒体内膜蛋白的输入 的 CoxVa 亚基，其前体蛋白的 N末端含 链含有基质定位序列