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3.膜的合成与分选 蛋白质分选存在不同层次 蛋白质分选存在不同层次 由线粒体和叶绿体DNA编码的蛋白，则在这些细胞器的核糖体中合成，因此这些蛋白就直接编入线粒体和叶绿体空间里(compartment)。 在真核细胞中，大多数线粒体和叶绿体蛋白，以及其它细胞器、颗粒和膜的蛋白都是由核DNA编码，并在胞浆核糖体中合成的。 将这些蛋白分选到其正确的方向，就需要多重的分选信号及多步的分选活动。 蛋白质分选存在不同层次 对于在胞浆中合成的蛋白质分选 在粗面内质网上膜束缚的核糖体(membrane-attached ribosomes) 上合成的蛋白。 未附着膜上的胞浆核糖体(membrane-unattached ribosomes)合成的蛋白。 蛋白质分选存在不同层次 对于未附着在膜上的胞浆核糖体中合成的蛋白合成后被释放到胞浆中，其中一些蛋白仍保留在胞浆中，而另外一些则被编入细胞核、线粒体、叶绿体或过氧化酶体中，然后再进一步分选到这些细胞器中的正确方位。 蛋白质分选存在不同层次 对于在粗面内质网上膜束缚的核糖体上合成并进入分泌途径的蛋白，又可分为两种类型蛋白。 一类以共转移形式—即边合成边穿过内质网膜进而进入内质网中腔中的蛋白。 另一类为整合膜蛋白(integral membrane protein)，这些蛋白的前25个氨基酸组成的序列叫做拓扑序列(topogenic sequences)，用以保证蛋白在插入内质网膜时获得正确的定向。 转运囊泡介导的胞内运输 转运囊泡介导的胞内运输 对于进入粗面内质网的分泌蛋白，通过转运囊泡把它们转运到高尔基复合体。 那些被转运到高尔基体囊泡中的蛋白，其中一部分将继续留在高尔基体中，剩下的则会被运送到溶酶体及各种囊泡中。 其中进入分泌囊泡的蛋白经过胞吐(exocytosis)，即分泌小泡的膜与细胞膜融合，将蛋白释放到细胞外 转运囊泡介导的胞内运输 这样，各层次的分选保证了每一种蛋白都能到达其正确的方位。而粗面内质网的膜和腔、高尔基复合体及分泌囊泡中，都含有各自特有的标记酶(resident enzyme)，可以对经过该细胞器的蛋白进行特定的化学修饰。而且，每一种蛋白上都带有一个或多个靶信号，用以引导其到达自己正确的定位。 转运囊泡介导的胞内运输 第一，转运囊泡是如何形成的，某些膜整合蛋白是如何选择性插入囊泡而其他蛋白却被排除在外？ 第二，导致特定转运囊泡只结合在特定种类细胞器膜上的分子机制是什么？ 第三，转运囊泡与靶细胞器膜融合的机制是什么？ 转运囊泡介导的胞内运输 Budding (出芽) Targating(导向定位) Fusion(融合) 转运囊泡介导的胞内运输 Budding (出芽): 两种包被蛋白参与两类转运囊泡的形成 clathrin-coated vesicles: 由笼形蛋白(clathrin)包被的囊泡，形成于plasma membrane和trans-Golgi Network之间。 COP-coated vesicles: COP包被蛋白包括若干种coatmer，其中?COP是一种与笼形蛋白重链相似的蛋白。这些非笼形包被蛋白包被的囊泡形成于ER与Golgi之间，以及不同种类的Golgi囊泡之间。 转运囊泡介导的胞内运输 Budding (出芽) Targating(导向定位) Fusion(融合) 转运囊泡介导的胞内运输 Budding (出芽) Targating(导向定位) Fusion(融合) Vesicle shuttle Vesicle shuttle Vesicle shuttle 膜脂的合成与运输 膜脂的生成 磷脂在已有细胞膜上结合的酶的催化下合成，并在合成后直接插入该膜中。 膜的生成是在已有膜的基础上的延伸。 上述观点可由实验证明，将细胞暂时暴露在放射性磷酸盐或放射性标记的脂肪酸或糖中，则可以看到由这些前体物质合成的放射性磷脂和糖脂全都与细胞内的膜相结合；并没有游离在胞浆中。由此可知，磷脂是边合成边插入膜中的。 特定的膜蛋白使磷脂在膜两侧平衡 新合成的磷脂分布在内质网的胞浆侧，但不久，大多数磷脂就会如同大部分细胞的膜结构一样，分布到胞浆和非胞浆两侧。在大多数膜中，一个磷脂分子从膜的一侧移动到另一侧(翻转, flip-flop)至少需要几个小时。那么新合成的磷脂是如何快速地从内质网的胞浆侧移动到非胞浆侧的呢? 这是由于在内质网膜上(及细菌的细胞膜)含有一种或几种蛋白，叫做翻转酶(flippase)蛋白，可以催化磷脂的翻转过程。这种翻转过程的半衰期(half-time)，即一半新合成的磷脂移动到内质网的非胞浆侧所需要的时间，只有几分钟。 红细胞膜含有少量的、不同种类的翻转酶，可以催化磷脂从膜一侧向另一侧翻转 特定的膜蛋白使磷脂在膜