【文章內容簡介】 中伴隨著呼吸鏈的氧化過程所發(fā)生的能量轉換和 ATP 的形成 , 稱為氧化磷酸化。 化學滲透假說： 英國生物化學家 于 1961 年提出的解釋釋氧化磷酸化偶聯(lián)機理的假說。該學說認為 : 在電子傳遞過程中 , 伴隨著質子從線粒體內膜的里層向外層轉移 , 形成跨膜的氫離子梯度 ,這種勢能驅動了氧化磷酸化反應 (提供了動力 ), 合成了 ATP。這一學說具有大量的實驗證明，得到公認并獲得了 1978 年諾貝爾獎。化學滲透學說可以很好地說明線粒體內膜中電子傳遞、質子電化學梯度建立、 ADP 磷酸化的關系。 呼吸鏈： 又稱電子傳遞鏈 , 是線粒體內膜上一組酶的復合體。其功能是進行電子傳遞 ,H+的傳遞及氧的利用 , 最后產(chǎn)生 H2O 和 ATP。 ATP 合成酶 ： ATP 合成酶廣泛存在于線粒體、葉綠體、異養(yǎng)菌和光合細菌中，是 12 生物體能量轉換的核心酶。該酶分 別位于線粒體內膜、類囊體膜或質膜上，參與氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜質子動力勢的推動下催化合成 ATP。 線粒體中，氧化和磷酸化密切偶聯(lián)在一起，但卻由兩個不同的系統(tǒng)實現(xiàn)的，氧化過程主要由 __________ 實現(xiàn)，磷酸化主要由 ___________ 完成。 十五、 信號假說與蛋白質分選信號 信號假說 ： 1975 年 和 等根據(jù)進一步實驗依據(jù)提出，蛋白合成的位置是由其 N端氨基酸序列決定的。他們認為：⑴分泌蛋白在 N端含有一信號序列，稱信號肽，由它指導在細胞 質基質開始合成的多肽和核糖體轉移到ER膜；⑵多肽邊合成邊通過 ER膜上的水通道進入 ER腔。這就是“信號假說”。 蛋白質分選 ：細胞中絕大多數(shù)蛋白質均在細胞質基質中的核糖體上開始合成，隨后或在細胞質基質中或轉至糙面內質網(wǎng)上繼續(xù)合成，然后，通過不同途徑轉運到細胞的特定部位并裝配成結構與功能的復合體，參與細胞的生命活動的過程。又稱定向轉運。 信號肽 ：分泌蛋白的 N端序列，指導分泌性蛋白到內質網(wǎng)膜上合成，在蛋白合成結束前信號肽被切除。 信號斑 ：在蛋白質折疊起來時其表面的一些原子特異的三維排列構成信號斑，構成信號斑 的氨基酸殘基在線性氨基酸序列中彼此相距較遠，它們一般是保留在已完成的蛋白中，折疊在一起構成蛋白質分選的信號。 信號識別顆粒： SRP 是一種核糖核酸蛋白復合體 ,沉降系數(shù)為 11S，含有分子量為 72kDa、68kDa、 54kDa、 19kDa、 14kDa 及 9kDa 的 6 條多肽和一個 7S(長約 300 個核苷酸 )的 scRNA。 SRP 上有三個功能部位 : 翻譯暫停結構域 (P9/P14)、信號肽識別結合位點 (P54)、 SRP 受體蛋白結合位點 (P68/P72)。因此 , SRP 能夠識別剛從游離核糖體上合成出來的信號肽，并與之結合 ，暫時中止新生肽的合成，同時與內質網(wǎng)上的停靠蛋白結合 ,使核糖體附著到內質網(wǎng)膜上，并進行新生肽的轉移。 SRP 對正在合成的其它蛋白質無作用 ,這些游離核糖體也就不能附著到內質網(wǎng)膜上。 停靠蛋白： 即 SRP 在內質網(wǎng)膜上的受體蛋白 ,它能夠與結合有信號序列的 SRP 牢牢地結合 ,使正在合成蛋白質的核糖體?？康絻荣|網(wǎng)上來。?？康鞍缀袃蓚€亞基，一個亞基暴露于細胞質的親水部分，由 640 個氨基酸組成；另一個亞基是嵌入膜內的疏水部分，由 300 個氨基酸所組成。 SRP 受體蛋白除了同 SRP 結合將核糖體引導到內質網(wǎng) , 同時 ,它的 α 亞基與 SRP一起催化 GTP 水解釋放能量 ,幫助信號肽轉位。 細胞質中合成的蛋白質如果存在 ________ ，將轉移到內質網(wǎng)上繼續(xù)合成。如果該蛋白質上還存在 . 信號假說中，要完成含信號肽的蛋白質從細胞質中向內質網(wǎng)的轉移需要細胞質中的 _______和內質網(wǎng)膜上的 _________的參與協(xié)助。 信號假說的主要內容是什么？ 答：分泌蛋白在 N端含有一信號序列，稱信號肽，由它指導在細胞質基質開始合成的多肽和核糖體轉移到 ER膜；多肽邊合成邊通過 ER膜上的 水通道進入 ER腔， 13 在蛋白合成結束前信號肽被切除。指導分泌性蛋白到糙面內質網(wǎng)上合成的決定因素是 N端的信號肽，信號識別顆粒（ SRP）和內質網(wǎng)膜上的信號識別顆粒受體（又稱停泊蛋白 docking protein， DP）等因子協(xié)助完成這一過程。 十六、 細胞內膜系統(tǒng)及其功能 一、 內質網(wǎng) （一） 內質網(wǎng)的兩種基本類型 （二） 內質網(wǎng)的功能 1. 蛋白質合成是糙面內質網(wǎng)的主要功能 合成的蛋白質主要包括 （ 1） 向細胞外分泌的蛋白質 （ 2） 膜的整合蛋白 （ 3） 細胞器中的可溶性駐留蛋白 2. 光面內質網(wǎng)是脂質合成的重要場所 3. 蛋白的修飾與加工 4. 新生多肽的折疊與組裝 5. 內質網(wǎng)的其 他功能 （三） 內質網(wǎng)應激及其信號調控 1. 內質網(wǎng)腔內未折疊或錯誤折疊蛋白質的超量積累，引發(fā)未折疊蛋白質應答反應（ UPR） 2. 固醇調節(jié)級聯(lián)反應是指膽固醇缺乏引發(fā)的固醇調控元件結合蛋白質（ SREBP）信號通路調節(jié)基因轉錄的反應 3. ERS 反應引發(fā)的細胞凋亡 二、 高爾基體 （一） 高爾基體的形態(tài)結構與極性 4 種常用的標志細胞化學反應： （ 1） 嗜鋨反應：順面膜囊染色 （ 2） 焦磷酸硫胺素酶（ TPP 酶）：反面的 12 層膜囊 （ 3） 胞嘧啶單核苷酸酶（ CMP 酶）和酸性磷酸酶：靠近反面膜囊和反面管網(wǎng)結構（ CMP 酶是溶酶體標志酶） （ 4） NADP 酶：中間幾層扁平囊 高爾基體由 4 個部分組成： （ 1） 順面膜囊或順面網(wǎng)狀結構（ CGN） （ 2） 中間膜囊 （ 3） 反面膜囊或反面管網(wǎng)結構（ TGN） 解釋高爾基體結構組織及囊膜間蛋白轉運的兩種可能模型： ① 膜泡運輸模型 ② 膜囊成熟模型 （二） 高爾基體的功能 1. 高爾基體與細胞的分泌活動 TGN 區(qū)是蛋白質包裝分選的關鍵樞紐，至少 3 條分選途徑 （ 1） 溶酶體的包裝與分選途徑 14 （ 2） 可調節(jié)性分泌 （ 3） 組成型分泌 2. 蛋白質的糖基化及其修飾 蛋白質糖基化的生物學功能： ① 促進折疊，增強溫度 ② 攜帶不同標志，利于分選包裝，保證糙網(wǎng) → 高爾基體單向轉移 ③ 沒有，會導致胚胎死亡 ④ 影響蛋白水溶性和電荷性質 3. 蛋白酶的水解和其他加工過程 高爾基體中酶解加工的的類型 （ 1） 蛋白原 → 切除 N 端或兩端 → 活性 （ 2） 糙面合成時，含多個相同序列 →水解，形成同種多肽 （ 3） 前體中含有不同信號序列，加工成不同的產(chǎn)物 三、 溶酶體 （一） 溶酶體的形態(tài)結構與類型 （二） 溶酶體的功能 1. 清除無用的生物大分子、衰老的細胞器及衰老損傷和死亡的細胞 2. 防御功能 3. 其他重要的生理功能 （ 1） 消化器官，提供營養(yǎng) （ 2） 攝入分 泌顆粒，參與分泌調節(jié) （ 3） 退化發(fā)育中，參與程序性死亡和細胞的清除 （ 4） 參與受精過程：頂體 ≈特化的溶酶體 （三） 溶酶體的發(fā)生 （四） 溶酶體與疾病 四、 過氧化物酶體 （一） 過氧化物酶體與溶酶體的區(qū)別 （二） 過氧化物酶體的功能 （三） 過氧化物酶體的發(fā)生 十七、 細胞內蛋白質的分選與膜泡運輸 一、 蛋白質分選轉運的基本途徑與類型 2 條分選途徑 （ 1） 后翻譯轉運途徑 （ 2） 共翻譯轉運途徑 4 類轉運方式 （ 1） 蛋白質跨膜轉運 （ 2） 膜泡運輸 （ 3） 選擇性的門控轉運 （ 4） 細胞質基質中蛋白質的轉運 二、 蛋白質向線粒體、葉綠體和過氧化物酶體的分選 15 （一） 蛋白質從細胞質基質輸入到線粒體 （ 1） 胞質基質 → 線粒體基質 （ 2） 胞質基 質 →線粒體內膜 （ 3） 胞質基質 →線粒體膜間隙 （二） 葉綠體基質蛋白與類囊體蛋白的靶向輸入 （三） 過氧化物酶體蛋白的分選 細胞內膜泡運輸 一、 膜泡運輸概觀 二、 COPⅡ包被膜泡的裝配與運輸 三、 COPⅠ包被膜泡的裝配與運輸 四、 網(wǎng)格蛋白 /接頭蛋白包被膜泡的裝配與運輸 五、 轉運膜泡與靶膜泡的錨定和融合 六、 細胞結構體系的組裝 各種類型的裝配具有以下重要生物學意義： （ 1） 減少和校正蛋白質合成中出現(xiàn)的錯誤 （ 2） 大大減少所需的遺傳物質信息量 （ 3） 通過裝配與去裝配更易調節(jié)與控制多種生物學過程 披網(wǎng)格蛋白小泡： 由網(wǎng)格蛋白形成的被膜小泡。從反面高爾基體網(wǎng)絡出芽形成的選 擇性的分泌小泡 ,包括溶酶體酶運輸小泡 , 以及細胞質膜中由受體介導的內吞作用形成的內吞泡都是由網(wǎng)格蛋白參與形成的 ,這些小泡的表面都包裹一層聚合的網(wǎng)格蛋白。網(wǎng)格蛋白小泡參與反面高爾基體和質膜之間的選擇性分泌和內吞活動 ,但是從高爾基體反面網(wǎng)絡形成的披網(wǎng)格蛋白小泡與從細胞質膜形成的披網(wǎng)格蛋白小泡所用的銜接蛋白 (adaptin)是不同的。 在披網(wǎng)格蛋白小泡形成過程中 , 網(wǎng)格蛋白同膜受體結合 , 形成被膜小窩 , 并逐漸使被膜小窩下陷 , 最后同膜脫離形成一個包有網(wǎng)格蛋白外被的小泡。據(jù)估計 , 在培養(yǎng)的成纖維細胞中 , 每分鐘大 約有 2500 個披網(wǎng)格蛋白小泡從質膜上脫離下來。 COPⅡ被膜小泡： 由外被蛋白 Ⅱ (coat protein Ⅱ , COP Ⅱ )包裹的小泡。外被蛋白是一個大的復合體，稱為外被體 (coatomer)。這種類型的小泡介導非選擇性運輸 , 它參與從 ER 到順面高爾基體、從順面高爾基體到高爾基體中間膜囊、從中間膜囊到反面高爾基體的運輸。 COPⅠ被膜小泡： 由外被蛋白 Ⅰ (coat protein Ⅰ , COP Ⅰ )包裹的小泡。主要介導蛋白質從高爾基體運回內質網(wǎng) ,包括從反面高爾基體運向順面高爾基體 ,以及將蛋白質從反面高爾 基體運回到內質網(wǎng)。 何為蛋白質分選？細胞內蛋白質分選的基本途徑、分選類型是怎樣的？ 答： 蛋白質的分選 ：細胞中絕大多數(shù)蛋白質均在細胞質基質中的核糖體上開始合成，隨后或在細胞質基質中或轉至糙面內質網(wǎng)上繼續(xù)合成，然后，通過不同途徑轉運到細胞的特定部位并裝配成結構與功能的復合體，參與細胞的生命活動的過程。又稱定向轉運。 細胞中蛋白質都是在核糖體上合成的，并都是起始于細胞質基質中?；就緩剑阂粭l是在細胞質基質中完成多肽鏈的合成，然后轉運至膜圍繞的細胞器，如線粒體、葉綠體、過氧化物酶體、細胞核及細胞質基質的特定部位，有 些還可轉運至內質網(wǎng)中；另一條途徑是蛋白質合成起始后轉移至糙面內質網(wǎng)，新生肽邊合成邊轉入糙面內質網(wǎng)腔中，隨后經(jīng)高爾基體轉運至溶酶體、細胞膜或分泌到細胞外，內質網(wǎng)與高爾基體本身的蛋白成分的分選也是通過這一途徑 16 完成的。蛋白質分選的四種基本類型： 蛋白質的跨膜轉運：主要指在細胞質基質合成的蛋白質轉運至內質網(wǎng)、線粒體、葉綠體和過氧化物酶體等細胞器。 膜泡運輸：蛋白質通過不同類型的轉運小泡從其糙面內質網(wǎng)合成部位轉運至高爾基體進而分選運至細胞不同的部位。 選擇性的門控轉運：指在細胞質基質中合成的蛋白質通過核孔復合體 選擇性地完成核輸入或從細胞核返回細胞質。 細胞質基質中的蛋白質的轉運。 十八、 細胞質基質的功能 一、 細胞基質的含義 二、 細胞基質的功能 （一） 蛋白質、脂酸合成場所 （二） 與細胞骨架先關的功能：骨架是胞質基質的主要結構成分 （三） 與細胞膜相關的功能：胞質基質產(chǎn)生區(qū)室化 （四） 蛋白質修飾和選擇性降解 1. 蛋白質修飾 （ 1） 輔酶或輔基與酶的共價結合 （ 2） 磷酸化與去磷酸化 （ 3） 蛋白質糖基化作用 （ 4） 甲基化作用 （ 5） ?；饔? 2. 控制蛋白質的壽命 泛素化的過程： ① 泛素活化酶 E1 通過形成?；?腺苷酸中介物使泛素 C 端激活，耗 ATP ② 轉移活化的泛素分子與泛素結合酶 E2 的半胱氨酸殘基結合 ③ 異肽鍵形成 : 與 E2 結合的泛素羧基和靶蛋白賴氨酸側鏈的氨基之間形成異肽鍵， E3 催化 3. 降解變性和錯誤折疊的蛋白質 4. 幫助變性或錯誤折疊的蛋白質重新折疊，形成正確的分子構象 簡述細胞質基質的功能。 答：物質中間代謝的重要場所；有細胞骨架的功能；蛋白質的合成、修飾、降解和折疊。 比較 N連接糖基化和 O連接糖基化的區(qū)別。 答： N連接與 O連接的寡糖比較 特 征 N連接 O連接 合成部位 合成方式 與之結合的氨基酸殘基 最終長度 第一個糖殘基 糙面內質網(wǎng) 來自同一個寡糖前體 天冬酰胺 至少 5個糖殘基 N乙酰葡萄糖胺 糙面內質網(wǎng)或高爾基體 一個個單糖加上去 絲氨酸、蘇氨酸、羥賴氨酸、羥脯氨酸 一般 14個糖殘基，但 ABO血型抗原較長