基因表达2蛋白质翻译.ppt

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1、第五章 蛋白质翻译,（Protein Translation）,翻译：指将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每三个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。,蛋白质合成的场所是蛋白质合成的模板是模板与氨基酸之间的接合体是蛋白质合成的原料是,核糖体,mRNA,tRNA,20种氨基酸,主要内容,第一节 蛋白质翻译系统-遗传密码、tRNA、核糖体,第二节 蛋白质的合成,第三节 蛋白质的运转,-起始、肽链延伸、肽链的终止及释放、前体加工,-翻译-运转同步、翻译后运转,第一节 蛋白质翻译系统,（Translation System）,一、遗传密码二、tRNA三、核糖体,一、遗传

2、密码 三联子,（一）三联子密码,mRNA链上每三个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为密码子（coden）或三联子密码（triplet coden）。,mRNA 5-GCU AGU ACA AAA CCU-3,（二）密码破译,遗传密码的破译，即确定代表每种氨基酸的具体密码。,破译工作始于1954年，至1966年20种氨基酸对应的61个密码子和3个终止密码子全部被查清。,（三）遗传密码的性质,1、简并性,由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并（degeneracy）。,减少了变异对生物的影响,对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子（synonymous codon）

3、。,其特征为：第一、第二位核苷酸往往相同，而第三位核苷酸的改变不一定影响所编码的氨基酸。,简述密码的简并性（degeneracy)和同义密码子（synonymous codon)武汉大学2003年试题,2、普遍性与特殊性,蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。,线粒体与核DNA密码子使用情况的比较,3、连续性,编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码子间既无间断也无交叉。,基因损伤引起mRNA开放式阅读框架（open reading frame,ORF）内的碱基发生插入或缺失，会导致整个阅读框架移位(frame shi

4、ft)。,4、摆动性,转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，这种现象称为密码子的摆动性（wobble）。,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子配对示意图,tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子的配对与“摆动”分析,二、tRNA的结构、功能与种类,tRNA在蛋白质生物合成过程中起关键作用。tRNA不但为每个三联密码子翻译成氨基酸提供了接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供了运送载体，所以它又被称为第二遗传密码。,原核生物中大约有30-

5、45种tRNA，真核细胞中可能存在50种 tRNA。,（一）tRNA的结构,最常见tRNA分子有76个碱基，相对分子质量约为2.5104，不同的tRNA分子可有7495个核苷酸不等。,tRNA的稀有碱基含量非常丰富，约有70余种。每个tRNA分子至少含有2个稀有碱基，最多有19个，多数分布在非配对区，特别是在反密码子3端邻近部位出现的频率最高，对于维持反密码环的稳定性、密码子和反密码子之间的配对很重要。,1、tRNA的二级结构,不同tRNA在结构上存在大量的共性，由小片段碱基互补配对形成三叶草形分子结构，有5条根据结构或已知功能命名的手臂和4个环。,D臂/环（D arm/loop）,D臂是根据

6、它含有特殊的碱基D（Dihydrouracil，二氢尿嘧啶）命名的；,一般有2 3个D碱基；,茎区长度常为4bp；,氨基酰tRNA聚合酶结合,反密码子臂/环（anti-codon arm/loop）,茎区长度常为5bp的配对；环区含有反密码子（anti-codon）；负责对mRNA上的密码子的识别与配对。,额外臂/环（Extra arm/loop）,长度可变性大，从4 nt到21 nt不等；,有些tRNA没有额外臂/环；,连接两个区域（D-反密码子臂和TC-受体臂）。,TC臂/环（TC arm/loop）,特殊的碱基（假尿嘧啶）；,茎区长度常为5 bp的配对；,负责和核糖体上的rRNA 识别结

7、合；,受体臂（acceptor arm）,tRNA 的5与3-末端7bp碱基配对形成的杆状结构和3端未配对的3-4个碱基所组成；,3端的最后3个碱基序列永远是CCA，最后一个碱基A的3或2自由羟基（-OH）可以被氨酰化；,负责携带氨基酸。,2、tRNA的三级结构,研究酵母tRNAPhe、tRNAfMet和大肠杆菌tRNAfMet、tRNAArg等的三级结构，发现都呈L形折叠式。,酵母tRNAphe的三级结构示意图（根据X-射线衍射数据绘制）。a和b表示用不同方法构建的模型。,D臂和反密码子臂的杆状区域形成了第二个双螺旋。,“L”形三级结构组成特点,受体臂和TC臂的杆状区域构成了第一个双螺旋；,

8、TC臂和D臂的套索状结构位于“L”的转折点，利于“L”结构的稳定。,受体臂顶端的碱基位于“L”的一个端点；,反密码子臂的套索状结构生成了“L”的另一个端点。,“L”结构域的功能,在翻译过程中，tRNA上受体臂上携带的氨基酸必须靠近位于核糖体大亚基上的多肽合成位点，而反密码子必须与小亚基上的mRNA相配对。,使得分子中两个不同的功能基团得到最大限度分离。,（二）tRNA的功能,1、解读mRNA的遗传信息2、运输的工具，运载氨基酸,tRNA有两个关键部位：3端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。与mRNA结合部位反密码子部位,tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别，把所带氨基酸

9、放到肽链的一定位置。,（三）tRNA的种类,1、起始tRNA和延伸tRNA,能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA称起始tRNA，其他tRNA统称为延伸tRNA。,真核生物：起始密码子AUG所编码的氨基酸是甲硫氨酸（Met），起始tRNA为Met-tRNAiMet。原核生物：起始密码子AUG所编码的氨基酸并不是Met本身,而是甲酰甲硫氨酸（fMet），起始AA-tRNA为fMet-tRNAfMet,2、同工tRNA,一种tRNA只能携带一种氨基酸，但是一种氨基酸可被不止一种tRNA携带。同一生物中，携带同一种氨基酸的不同tRNA称作同功tRNA。,不同的反密码子识别氨基酸A的同义密码；

10、,携带的氨基酸相同而反密码子不同的一组tRNA；,在一个同工tRNA组内，所有tRNA均专一于相同的氨基酰-tRNA合成酶。,3、校正tRNA,在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子（UAG、UGA、UAA），使蛋白质合成提前终止，合成无功能的或无意义的多肽，这种突变就称为无义突变。此外，由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码子变为另一种氨基酸的密码子，这种基因突变叫错义突变。,为了维持翻译的相对正确性，生物体通过校正基因合成一类tRNA，以“代偿”或“校正”原有突变所产生的不良后果，这类tRNA被称为校正tRNA。,1）无义突变校正,通过校

11、正tRNA识别无义突变位点，将某种氨基酸插入该位点，使得多肽链继续延伸，而不中途停止。,tRNA反义密码子的突变；tRNA其它结构的改变；tRNA反密码子化学修饰。,无义突变校正通过三个不同的途径进行：,2）错义突变校正,校正tRNA识别错义突变位点，通过插入原来的氨基酸或其它的氨基酸而校正错义突变，从而能完全恢复或部分恢复蛋白质活性。,tRNA反密码子发生突变，tRNA其他的结构变化或是氨酰tRNA合成酶的突 变而改变了其荷载氨基酸的变化。,有两种方式可以形成校正tRNA：,3）校正突变的特点：,不是所有终止密码子的校正都产生有功能的蛋白质，起到校正的作用关键是要看氨基酸取代的情况。校正的作

12、用不可能是完全的，校正的效率很低，通常为15%。,4、氨酰-tRNA（AA-tRNA）合成酶（AARS）,AA-tRNA合成酶：是一类催化氨基酸与tRNA结合的特异性酶。,其反应式如下：,AA+tRNA+ATP AA-tRNA+AMP+PPi,实际上包括两步反应：,第一步是氨基酸活化生成酶-氨基酰腺苷酸复合物。,AA+ATP+酶（E）E-AA-AMP+PPi,第二步是氨酰基转移到tRNA 3 末端腺苷残基的2 或3-羟基上。,E-AA-AMP+tRNA AA-tRNA+E+AMP,研究发现，被错误活化的氨基酸不会被结合到相应的tRNA上，而是被酶本身水解，即活化阶段产生的误差在后一阶段被再次校

13、正了。,三、核糖体,核糖体是由几十种蛋白质和多种核糖体RNA（ribosomal RNA，rRNA）所组成的亚细胞颗粒。,真核生物：所有正在进行蛋白质合成的核糖体都不是在细胞质内自由漂浮，而是直接或间接与细胞骨架结构有关联或者与内质网膜结构相连的。,原核生物：细菌核糖体大都通过与mRNA相互作用，被固定在核基因组上。,（一）核糖体的结构,核糖体是一个致密的核糖核蛋白颗粒，可解离为大、小两个亚基，每个亚基都含有rRNA和许多不同的蛋白质分子。,真核生物：核糖体中RNA占3/5，蛋白质占2/5。,原核生物：核糖体由约2/3的RNA及1/3的蛋白质组成。,原核生物、真核生物的核糖体在组成上存在着很大

14、差异。,原核与真核细胞核糖体的组成比较,核糖体蛋白质rRNA 按特定的顺序形成完整的核糖体,（二）核糖体的功能,核糖体是翻译进行的场所-合成多肽/蛋白质。,在单个核糖体上，含有多个功能活性中心，在蛋白质合成过程中各有专一的识别作用和功能。核糖体上至少有5个活性中心。,mRNA结合部位 小亚基,结合或接受AA-tRNA部位（A位）大亚基,结合或接受肽基tRNA的部位大亚基,肽基转移部位（P位）大亚基,形成肽键的部位（转肽酶中心）大亚基,此外，还有负责肽链延伸的各种延伸因子的结合位点。,核糖体小亚基负责对模板mRNA进行序列特异性识别；大亚基负责携带氨基酸及tRNA的功能，肽键的形成、AA-tRN

15、A、肽基-tRNA的结合等，A位、P位、转肽酶中心等主要在大亚基上。,第二节 蛋白质的合成,（Protein Synthesize）,蛋白质的合成过程包括：,氨基酸活化,肽链的起始,肽链的伸长,肽链的终止,多肽链的加工和折叠,一、原核生物蛋白质合成过程（细菌）,（一）氨基酸的活化,在氨酰-tRNA合成酶的作用下生成活化氨基酸AA-tRNA。,氨酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet,起始密码子：AUG（多数）或 GUG（少数）,起始氨基酸是：甲酰甲硫氨酸,起始AA-tRNA是：N-甲酰甲硫氨酰-tRNA fMettRNAfMet,起始tRN

16、A是：tRNAfMet,活化步骤分为两步：,第一步：,第一步：,1、起始密码子与起始 tRNA,2、内部AUG和GUG密码子的识别,延伸tRNA：tRNAMet和tRNAVal,延伸AA-tRNA：Met-tRNAMet和Ala-tRNAVal,合成氨基酸：甲硫氨酸（AUG）和缬氨酸（GUG）,起始tRNAfMet和延伸tRNAMet 在结构上存在差异，结构上的差异保证了正确的识别！,(二)翻译的起始（翻译起始复合物形成）,mRNA：模板和核糖体识别（SD序列）核糖体：30S小亚基、50S大亚基活化的起始tRNA：fMet-tRNAfMet翻译起始因子（Initiation factor,IF

17、）：IF-1、IF-2、IF-3其他：GTP、Mg2+,1、所需成分（细菌）：,2、SD序列,SD序列：Shine和Dalgarno发现，起始密码子上 游约4-10个核苷酸处一段富含嘌呤的序列，可与16S rRNA 3-OH核苷酸互补。,保守序列为：5-AGGAPuPu-3,3、翻译起始因子（Initiation factor,IF）,IF1：阻止tRNA进入A位。,IF2：生成fmet复合物，催化起始tRNA进入核糖体小亚基P位，反密码子与密码子结合。,IF3：具有解离活性，使70S核糖体解离为30S和50S亚 基；,定义：参与蛋白质生物合成起始的蛋白因子。,原核生物中IF的种类和功能：,1

18、、30S核糖体小亚基与起始因子IF3相结合，使得核糖体大小亚基分离；IF-1进入A位；IF-2-GTP与IF-1结合；30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合。,翻译起始(翻译起始复合物形成)又可被分成3步：,IF-1,IF-3,2、在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。,IF-1,IF-3,3、IF3被释放，50S大亚基与带有tRNA、mRNA和2个翻译起始因子的小亚基复合物结合，IF-2水解GTP，释放IF-1和IF-2因子。,IF-3,IF-2,GTP,GDP,Pi,IF-1,IF-2,-GTP,GD

19、P,Pi,原核生物：30S小亚基首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNAfMet结合，最后与50S大亚基结合，形成70S的起始复合物。,IF-1,IF-3,(三)肽链的延伸,肽链的延伸以氨酰-tRNA进入70S复合物的A位为标志。,延伸过程由许多循环组成，每加一个氨基酸就是一个循环，每个循环包括：AA-tRNA与核糖体结合（进位）、肽键的生成（转位）和tRNA与mRNA相对核糖体的移动（移位）。,肽链延伸的基本要求：,完整的起始复合物；氨基酰-tRNA；延伸因子（Elongation factor，EF）；GTP。,延伸因子（Elongation factor，EF）,EF-T(EF-

20、Tu,EF-Ts)：氨基酸转运,EF-Tu：EF-Tu-GTP结合AA-tRNA（延伸tRNA）进入核糖体A位与mRNA结合。,EF-Ts：EF-Ts可以帮助EF-Tu恢复活性。,EF-G：具有转位酶活性，促进核蛋白体向mRNA的3侧移动，从而使肽基-tRNA从核糖体的A位向P位移动。,定义：参与蛋白质生物合成中肽链延伸的蛋白因子。,原核生物中EF的种类和功能：,1、AA-tRNA与核糖体A位点的结合（进位）,需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts两种延伸因子,氨基酰-tRNA首先与EF-Tu-GTP复合物相结合，形成氨基酰-tRNA-EF-Tu-GTP复合物并与70S起始复合物中的A位点

21、相结合。此时，GTP水解并释放EF-Tu-GDP复合物。,延伸因子EF-Ts再生GTP，形成EF-Tu-GTP复合物重新参与下一轮循环,2、肽键形成（转位）,由转肽酶/肽基转移酶催化,肽键形成之初，两个氨基酸仍然分别与各自的tRNA相结合，仍然分别位于A位点和P位点上。,A位点上的氨基酸中的-氨基作为亲核基团取代了P位点上的tRNA，并与起始氨基酸中的COOH基团形成肽键。,3、移位,核糖体向mRNA的3方向移动一个密码子，使得带有第二个氨基酸（现为二肽）的tRNA从A位进入P位，并使第一个tRNA从P位进入E位，空出A位。,需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子,fMet,fMet,肽链延伸可

22、被分为进位、转位和移位等三个步骤。,只有fMet-tRNAfMet能与P位点相结合，其它所有tRNA都必须通过A位点到达P位点，再由E位点离开核糖体。,（四）肽链的终止,（2）70S核糖体解离成30S和50S两个亚基。,当终止密码子进入核糖体A位点时，在释放因子(Relieve factor，RF)的作用下：,（1）水解末端肽基tRNA，释放新生肽和tRNA；,释放因子（Relieve factor，RF）,RF1：识别终止密码子UAA和UAG,RF2：识别终止密码子UAA和UGA,RF3：具GTP酶活性，刺激RF1和 RF2活性，协助肽链的释放。,Free tRNA,Polypeptide,

23、Releasefactor,RibosomalSubunits,GTP,肽链的终止过程,思考：,蛋白质合成是一个高能耗能的过程，蛋白质合成过程中哪些步骤需要GTP的水解作用？,二、真核生物蛋白质合成过程,真核生物蛋白质合成过程类似于原核细胞的蛋白质生物合成过程，最大的区别在于翻译起始复合物形成，以及各阶段所使用的蛋白质因子的种类和数量的不同。,（一）真核生物蛋白质的合成起始特点,核糖体80S，由40S和60S两个亚基组成。有较多的翻译起始因子 mRNA 5端具有m7Gppp帽子结构，3端poly(A)尾巴结构，两者都参与起始复合物的形成 起始tRNA为Met-tRNAiMet，不甲酰化 mRN

24、A是单顺反子,eIF5B：替换因子,真核生物中翻译起始因子的种类和功能：,eIF4B、eIF4F：识别帽子结构,eIF4E、eIF4A：形成复合体,eIF6、eIF3、eIF4C：结合核糖体的亚基,Eif2、Eif2b：输送起始tRNA,真核生物翻译起始复合物形成(区别原核生物),原核生物：30S小亚基首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNAfMet结合，最后与50S大亚基结合，形成70S起始复合物。,真核生物：40S小亚基首先与Met-tRNAiMet相结合，再与模板mRNA结合，最后与60S大亚基结合生成80S起始复合物。,原核生物翻译起始复合物形成过程,Internal Init

25、iation model,IF-2,-GTP,GDP,Pi,IF-1,IF-3,真核生物翻译起始复合物形成过程,1,5,4,3,2,Scanning model,4B,（二）肽链的延伸和终止,延伸：真核生物肽链的延伸需要EF-1和EF-2两个延伸因子,终止：真核生物只有一个终止因子（eRF）,原核生物延伸因子：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)、EF-G,原核生物终止因子：RF1、RF2、RF3,三、蛋白质前体的加工与折叠,1、N端fMet或Met的切除,无论原核生物还是真核生物，N端的甲硫氨酸往往在多肽链合成完毕前就被切除。,2、二硫键的形成,mRNA中没有胱氨酸密码子，而不少蛋白质都含有二

26、硫键。蛋白质合成后往往通过两个半胱氨酸的氧化作用生成胱氨酸。,（一）蛋白质前体的加工,二硫键的形成,3、特定氨基酸的修饰,氨基酸侧链的修饰作用包括磷酸化（如核糖体蛋白质）、糖基化（如各种糖蛋白）、甲基化（如组蛋白、肌肉蛋白质）、乙基化（如组蛋白）、羟基化（如胶原蛋白）和羧基化等等。,发生在小牛组蛋白H3前35个氨基酸残基中的4种化学修饰,蛋白质的磷酸化,4、切除新生肽链中非功能片段,将多聚蛋白切开，成为几个成熟蛋白；,新生肽链N和C端多余部分的切除；,切除中间部分，余下的部分由二硫键链接；,蛋白质的内含肽的剪接,新生蛋白质经蛋白酶切割后变成有功能的成熟蛋白质。左：新生蛋白质在去掉N端一部分残基

27、后变成有功能的蛋白质；右：某些病毒（反转录病毒）可合成无活性的多聚蛋白质，经蛋白酶切割后成为有功能成熟蛋白。,前胰岛素原蛋白翻译后成熟过程示意图,蜂毒蛋白只有经蛋白酶水解切除N-端的22个氨基酸以后才有生物活性。,蛋白质拼接图解,5、亚基的聚合,许多蛋白质是由二个以上亚基构成的，这就需这些多肽链通过非共价键聚合成多聚体才能表现生物活性。,6、辅基结合,Cytochrome C只有与血红素（heme）相结合才有功能。Acetyl-CoA羧化酶常与Biotin分子相结合。,例如：成人血红蛋白由两条链，两条链及四分子血红素所组成。,（二）蛋白质的折叠,体内蛋白质折叠与肽链合成同步进行。,蛋白质的折叠

28、是当前生命科学领域的研究前沿之一。,需要助折叠蛋白（folding helper）的参与：,A、折叠酶,蛋白质二硫键异构酶（protein disulfide isomerase，PDI)：,B、分子伴侣（Molecular chaperone）,定义：细胞内帮助新生肽链正确组装为成熟蛋白质，而本身却不是最终功能蛋白质分子的组成成分的分子。,肽基脯氨酸顺反异构酶（peptidyl prolyl cis-trans isomerase，PPI),可以识别和水解非正确配对的二硫键，使它们在正确的半胱氨酸残基位置上重新形成二硫键；,催化加速肽基脯氨酸的顺反异构化，在蛋白质的折叠/解折叠中起重要作用。

29、它也可能参与蛋白质复合物的组装/解组装、蛋白质运输及调节蛋白质活性。,分类：,伴侣素家族（chaperonin,Cpn）,应激蛋白家族(Stress family),热休克蛋白 70 家族（Hsp70）heat shock protein family,热休克蛋白 90 家族（Hsp90）,功能：可促进多种多肽链的折叠或者阻止多肽的错误折叠。和部分折叠或没有折叠的蛋白质分子结合，稳定其构象，免遭其它酶的水解或促进蛋白质折叠成正确的空间结构。,四、蛋白质合成抑制剂,第三节 蛋白质的运转机制,（Mechanism of Protein transport）,细胞各部分都有特定的蛋白质组分，因此合成

30、的蛋白质必须准确无误地定向运送才能保证生命活动的正常进行。,蛋白质的合成和运转是同时发生的，则属于翻译运转同步机制；若蛋白质从核糖体上释放后才发生运转，则属于翻译后运转机制。,几类主要蛋白质的运转,一、翻译-运转同步（co-translational translocation）,（一）信号肽假说,认为编码分泌蛋白的mRNA在翻译时首先合成的是N-末端带有疏水氨基酸残基的信号肽，它被内质网膜上的受体识别并与之相结合。信号肽经由膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔，随即被位于腔表面的信号肽酶水解，由于它的引导，新生的多肽就能够通过内质网膜进入腔内，最终被分泌到胞外。翻译结束后，核糖体亚基解聚、孔道

31、消失，内质网膜又恢复原先的脂双层结构。,信号序列特点：,（1）一般带有10-15个疏水氨基酸；（2）在靠近该序列N-端常常有1个或数个带正电荷的氨基酸；（3）在其C-末端靠近蛋白酶切割位点处常常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链（丙氨酸或甘氨酸）。,信号肽：,指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移的N-末端氨基酸序列（13-36个氨基酸残基）。,信号肽序列,（二）新生蛋白质通过同步转运途径进入内质网内腔的主要过程,SRP（信号识别蛋白）,SRP的受体-DP（停靠蛋白）,二、翻译后运转（post-translational translocation）,1、转运到线

32、粒体（mitochondria）,2、转运到叶绿体（chloroplast）,3、转运到细胞核（nuclear）,蛋白质的合成主要是在细胞质中，细胞器不能或很少合成蛋白质。因此，构成细胞器的各种蛋白质在细胞质内游离核糖体上合成后，需要向不同细胞器进行运输。,（一）线粒体蛋白质跨膜运转,1、运转到线粒体内腔,2、运转到线粒体内膜腔,（1）保留性机制,（2）非保留性机制,（1）通过线粒体膜的蛋白质运转之前大多数以前体形式存在，由成熟蛋白质和位于N端的2080个残基的前导肽（leader peptide）组成；,（2）蛋白质跨线粒体膜运转时，首先由外膜上的Tom受体复合蛋白识别与Hsp70或MSF等

33、分子伴侣相结合的待运转多肽，通过Tom和Tim组成的膜通道进入线粒体内腔；,（3）蛋白质跨线粒体内膜运转是一种需能过程。,1、蛋白质运转到线粒体内腔,蛋白质运转到线粒体内腔的过程,2、蛋白质运转到线粒体内膜腔,A.保留性机制（conservative sorting mechanism）,细胞色素c1采用这种机制。细胞色素c1含有两个信号序列：第一个是前导肽序列，引导蛋白质进入线粒体内腔；整个蛋白质进入内腔后，第一个信号序列被切除，第二个信号序列（含有连续的不带电荷的氨基酸）引导它跨越内膜进入内膜腔。,B.非保留性机制（non-conservative sorting mechanism）,蛋

34、白质进入内膜腔时这个信号序列阻止它的转运，然后离开受体蛋白通道，并锚定在内膜中。,最后内膜腔中的蛋白酶将信号序列切割下来，把蛋白质释放到内膜腔内。,细胞色素b2采用该机制，细胞色素b2 的第二个信号序列是“止运入”序列。,细胞色素c1和细胞色素b2转运到内膜腔的模型,（二）叶粒体蛋白质跨膜运转,叶绿体多肽在胞质中的游离核糖体上合成后脱离核糖体并折叠成具有三级结构的蛋白质分子，多肽上某些特定位点结合于只有叶绿体膜上才有的特异受体位点。叶绿体定位信号肽一般有两个部分，第一部分决定该蛋白质能否进入叶绿体基质，第二部分决定该蛋白能否进入类囊体。,叶绿体蛋白质跨膜运转,（三）核定位蛋白的运转机制,蛋白质

35、是通过核膜上的核孔进入细胞核；,输入细胞核的蛋白质都含核定位信号序列（nuclear localization signal,NLS）。,NLS可以位于核蛋白的任何部位；,一般都不被切除。,蛋白质转运涉及到多种蛋白质和辅助因子，如转运受体importin 和exportin（分别负责蛋白质输入和输出），以及Ran（GTP 酶）等.,蛋白质输出细胞核的过程与输入细胞核相似,核定位蛋白跨细胞核膜运转过程,三、蛋白质的降解,蛋白质降解是一个有序的过程。当细胞中存在有错误或半衰期很短的蛋白质时，蛋白质降解系统就会发生作用。,原核生物（大肠杆菌）：,通过一个依赖于ATP的蛋白酶（称为Lon）来实现的。每切除一个肽键要消耗两分子ATP。,真核生物：,降解依赖于一个只有76个氨基酸残基、其序列高度保守的泛素蛋白（Ubiquitin）。细胞内即将被降解的蛋白首先在ATP的作用下与泛蛋白相连，并将该复合体运送到特定的蛋白降解体系中直到完全降解。,本章结束谢谢！,