1、綜述細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)合成、加工、修飾、分選與運(yùn)輸方式及其生物學(xué)意義。 蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者，是構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)，在生物體及細(xì)胞的生命活動中發(fā)揮重大作用。1.許多蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)，稱為結(jié)構(gòu)蛋白。2.細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)離不開酶得催化，絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)。3.有些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸載體的功能。（血紅蛋白運(yùn)輸氧）4.有些蛋白質(zhì)起信息傳遞的作用，能夠調(diào)節(jié)機(jī)體的生命活動。（如，胰島素）5.有些蛋白質(zhì)有免疫功能，人體的抗體是蛋白質(zhì)，可以幫助人體抵御病菌和病毒等抗原的侵害。1 蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的生物合成過程實(shí)質(zhì)上是基因表達(dá)的一個過程，它包括轉(zhuǎn)錄和翻譯。即把mRNA分子中

2、的堿基排列順序轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)或多肽鏈中的氨基酸排列順序的過程，可分為起始、延長和終止3個階段，分別由不同的起始因子、延伸因子和終止因子（釋放因子）參與。細(xì)胞中的蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，并都是起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)之中。2 蛋白質(zhì)的加工與修飾許多新生肽要經(jīng)過一種或幾種共價鍵修飾，這種修飾可以在正延伸著的肽鏈中進(jìn)行。一般情況下，翻譯后修飾一是為了功能上的需要，另一種情況是折疊成天然構(gòu)象的需要。在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成并進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的蛋白質(zhì)發(fā)生的主要化學(xué)修飾作用有糖基化、羥基化、酰基化和二硫鍵的形成。而在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)生蛋白質(zhì)修飾的類型主要有輔酶或輔基與酶的共價結(jié)合、磷酸化和去磷酸化、糖基化、甲基化、酰基化等。

3、蛋白質(zhì)的修飾加工主要包括：切除加工：包括切除N-端甲硫氨酸、信號肽序列和切除部分肽段，將無活性的前體轉(zhuǎn)變成活性形式。（包含信號肽的胰島素前體稱為前胰島素原，去掉信號肽的胰島素的前體稱為胰島素原),進(jìn)一步切除稱為C鏈的肽段后才能形成活性形式的胰島素）糖基化：糖基化主要發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的大多數(shù)蛋白在都發(fā)生了糖基化。主要作用是促進(jìn)蛋白質(zhì)在成熟過程中折疊成正確構(gòu)象，增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，有N-連接的糖基化和O-連接的糖基化之分。（重點(diǎn)）羥基化 ：最常見的是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的跨膜蛋白在通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中發(fā)生的，它由不同的酶來催化，把軟脂酸鏈共價地連接在某些跨膜蛋白的暴露

4、在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的結(jié)構(gòu)域。磷酸化與去磷酸化：蛋白磷酸化與去磷酸化參與代謝調(diào)控和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及蛋白與蛋白之間的相互作用。（PDGF受體的酪氨酸殘基經(jīng)過自身磷酸化后才與細(xì)胞質(zhì)定位蛋白質(zhì)結(jié)合。）親脂修飾：最常見的親脂修飾是?；彤愇於┗５鞍踪|(zhì)親脂修飾后可以改變膜結(jié)合能力和特定的蛋白與蛋白之間的相互作用。N-豆蔻?；ǘ罐⑺嵋怎ｕ０辨I形式共價連在肽鏈N端的殘基上）能增加特定G蛋白的 亞基對膜結(jié)合的、亞基的親和力。甲基化：通過甲基轉(zhuǎn)移酶進(jìn)行。天冬氨酸的甲基化能促進(jìn)已破壞蛋白的修復(fù)或降解，在2，3-二磷酸核酮糖羧化酶（rihilose-2,3-biosphosphate carboxylase）、鈣調(diào)蛋白

5、（calmodulin）、組氨酸（histone）、某些核糖體蛋白和細(xì)胞色素C中都有甲基化的賴氨酸殘基。二硫鍵形成：二硫鍵通常只發(fā)現(xiàn)于分泌蛋白（如胰島素）和某些膜蛋白中，在細(xì)胞質(zhì)中由于有各種還原性物質(zhì)，所以細(xì)胞質(zhì)蛋白沒有二硫鍵。因?yàn)閮?nèi)質(zhì)網(wǎng)腔是一個非還原性環(huán)境，所以粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的新生肽只暫時形成二硫鍵。當(dāng)新生肽進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔時，一些肽鏈可能會按氨基酸次序依次暫時形成二硫鍵，但最終會通過交換二硫鍵位置的形式形成正確的結(jié)構(gòu)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中可能還有一種二硫鍵異構(gòu)酶催化該過程。3 蛋白質(zhì)的分選和轉(zhuǎn)運(yùn)絕大多數(shù)的蛋白都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上或者粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合核糖體上合成的。由于蛋白質(zhì)發(fā)揮結(jié)構(gòu)或功能作用的部位幾

6、乎遍布細(xì)胞各個膜區(qū)或組分，因此必然存在不同的機(jī)制確保蛋白質(zhì)分選、轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞的特定部位。通過不同的途徑轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞的特定部位成為蛋白質(zhì)分選或定向轉(zhuǎn)運(yùn)。信號假說的確認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)運(yùn)研究指明了方向，除了信號肽外，人們發(fā)現(xiàn)了一系列蛋白質(zhì)分選序列，統(tǒng)稱信號序列以及信號斑，而根據(jù)信號序列運(yùn)輸方向的不同分為三種類型，即入核信號、引導(dǎo)肽和信號肽。入核信號指導(dǎo)核蛋白的運(yùn)輸，引導(dǎo)肽指導(dǎo)線粒體、葉綠體和過氧化物酶體蛋白的運(yùn)輸，信號肽則指導(dǎo)內(nèi)膜系統(tǒng)的蛋白質(zhì)運(yùn)輸。蛋白質(zhì)的分選大體可分為：1 翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：也就是合成后轉(zhuǎn)運(yùn)。在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上完成多肽鏈的合成后，其中一些蛋白質(zhì)不帶分選信號，就留在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

7、中，成為可溶性駐留蛋白和支架蛋白，構(gòu)成自身的結(jié)構(gòu)成分；帶有分選信號的蛋白質(zhì)，按期分選信號的種類被分別轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞的不同部位，如細(xì)胞核、線粒體、過氧化物酶體等。2 共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：也就是邊合成邊轉(zhuǎn)運(yùn)。蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的游離核糖體上開始合成后，由信號肽引導(dǎo)轉(zhuǎn)移至粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，即在核糖體上多肽鏈開始合成不久，在N-末端形成的信號肽引導(dǎo)核糖體附著到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，信號肽傳入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔并繼續(xù)其合成，新合成的多肽鏈可游離于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔成為可溶性蛋白，也可插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜成為跨膜蛋白。以這種方式合成的蛋白質(zhì)除一部分留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外，大部分經(jīng)高爾基體加工包裝運(yùn)至溶酶體、細(xì)胞質(zhì)膜或分泌到細(xì)胞外。（重點(diǎn)）根據(jù)蛋白質(zhì)分選的轉(zhuǎn)運(yùn)方式或機(jī)

8、制看，蛋白質(zhì)分選的轉(zhuǎn)運(yùn)可分為蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)、門控轉(zhuǎn)運(yùn)和膜泡運(yùn)輸以及細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)等。其分選指令存在于多肽自身。其中蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞核之間的運(yùn)輸通過核孔復(fù)合體進(jìn)行，屬于門控運(yùn)輸。進(jìn)入細(xì)胞核的蛋白質(zhì)是細(xì)胞核包括染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之一，并且作為一些調(diào)控因子和酶參與細(xì)胞核內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄等活動。蛋白質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體和過氧化物酶體等有膜的細(xì)胞器是通過跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的方式進(jìn)行的。進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)可分為（1）向細(xì)胞外分泌的蛋白質(zhì)，包括胰腺細(xì)胞分泌的酶、漿細(xì)胞分泌的抗體。小腸被細(xì)胞分泌的黏蛋白。內(nèi)分泌腺分泌的多肽類激素和胞外基質(zhì)成分等。這類蛋白質(zhì)常以分泌泡的形式通過細(xì)胞的胞吐作用運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外。（2）膜整合蛋白，構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)膜上的膜蛋白及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和溶酶體膜上的膜蛋白。（3）構(gòu)成內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞其中的可溶性駐留蛋白。有些駐留蛋白需要與其他細(xì)胞組分嚴(yán)格隔離，如溶酶體與植物液泡中的酸性水解酶類，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和胞內(nèi)體中固有的蛋白質(zhì)以及其他有重要生物活性的蛋白質(zhì)，在合成后進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，便于與其他細(xì)胞組分進(jìn)一步區(qū)分，也有利于對它們的加工與活化。進(jìn)入線粒體的蛋白，作為結(jié)構(gòu)蛋白參與線粒體內(nèi)外膜的構(gòu)成，作為各種氧化酶、代謝酶參與線粒體的各項(xiàng)生物功能，包括氧化代謝、呼吸鏈中電子的傳遞和質(zhì)子的轉(zhuǎn)移以及氧