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分泌蛋白的合成加工和运输过程
分泌蛋白的合成、加工和运输是一个复杂的过程，涉及多个细胞器和分子机制。
以下是一般的分泌蛋白合成加工和运输的过程概述：
1.合成过程：
o合成：分泌蛋白的合成发生在细胞的核内，由核糖体通过蛋白质合成过程进行。
合成的蛋白质称为前
蛋白。
o信号肽：在合成过程中，蛋白质序列中可能存在一个信号肽序列，该序列指示着该蛋白质是一个分泌
蛋白。
信号肽将帮助定位蛋白质到正确的位置。
2.加工过程：
o初始加工：在合成过程结束后，前蛋白将进入内质网（ER）。
在ER中，前蛋白将经历一系列的初始加
工步骤，包括信号肽的剪切和糖基化。
o终末加工：从ER中，蛋白质将进一步进入高尔基体，然后进入高尔基体的囊泡以进行成熟和终末加工。
该过程可能包括糖基化、脱糖基化、剪切等多种修
饰方式。
3.运输和存储过程：
o高尔基体到细胞膜：成熟的蛋白质囊泡从高尔基体进入细胞膜的分泌途径。
这些囊泡将与细胞膜融合，
释放蛋白质到细胞外。
o分泌颗粒：某些蛋白质可能在高尔基体中被包裹形成分泌颗粒，存储在细胞内。
这些颗粒在需要时，
可以通过融合细胞膜释放蛋白质。
4.分泌：
o定向分泌：某些蛋白质需要特定的信号序列来定向到特定的细胞膜区域，例如突触前膜和上皮细胞表
面。
o不定向分泌：其他蛋白质可能没有特定的定向信号，将被均匀地分泌到细胞膜上。
整个过程涉及到多个细胞器、蛋白质修饰和转运机制。
它的精细调控确保了分泌蛋白的准确合成和传递，使其可以发挥正常的功能。
第十一章蛋白质的生物合成及加工修饰(The Biosynthesis and transport of protein)在不同的蛋白质分子中，氨基酸有着特定的排列顺序，这种特定的排列顺序不是随机的，而是严格按照蛋白质的编码基因中的碱基排列顺序决定的。
基因的遗传信息在转录过程中从DNA转移到mRNA，再由mRNA将这种遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺序的过程叫做翻译。
翻译的过程也就是蛋白质分子生物合成的过程，在此过程中需要200多种生物大分子参加，其中包括核糖体、mRNA、tRNA及多种蛋白质因子。
第一节参与蛋白质生物合成的物质一、合成原料自然界由mRNA编码的氨基酸共有20种，只有这些氨基酸能够作为蛋白质生物合成的直接原料。
某些蛋白质分子还含有羟脯氨酸、羟赖氨酸、γ-羧基谷氨酸等，这些特殊氨基酸是在肽链合成后的加工修饰过程中形成的。
下图给出部分特殊氨基酸分子式：二、mRNA是合成蛋白质的直接模板蛋白质是在胞质中合成的，而编码蛋白质的信息载体DNA 却在细胞核内，所以必定有一种中间物质用来传递DNA 上的信息，实验证明：mRNA 是遗传信息的传递者，是蛋白质生物合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板，因此得名信使RNA。
原核细胞中每种mRNA分子常带有多个功能相关蛋白质的编码信息，以一种多顺反子的形式排列，在翻译过程中可同时合成几种蛋白质；而真核细胞中，每种mRNA一般只带有一种蛋白质编码信息，是单顺反子的形式。
mRNA以它分子中的核苷酸排列顺序携带从DNA传递来的遗传信息，作为蛋白质生物合成的直接模板，决定蛋白质分子中的氨基酸排列顺序。
不同的蛋白质有各自不同的mRNA，mRNA除含有编码区外，两端还有非编码区。
非编码区对于mRNA的模板活性是必需的，特别是5'端非编码区在蛋白质合成中被认为是与核糖体结合的部位。
mRNA特点：短命原核：半衰期几秒-几分钟真核：半衰期数小时。
功能是蛋白质合成的模板，多肽链氨基酸排列顺序就取决于mRNA 的核苷酸的排列顺序。
蛋白质加工和合成的过程
蛋白质合成的过程：在细胞核中进行转录在核糖体上进行翻译内质网加工高尔基体再加工。
所需的细胞器有：细胞核、核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。
1、转录过程以四种核糖核苷酸为原料，以DNA分子的一条链为模板，在DNA解旋酶、RNA 聚合酶的作用下消耗能量，合成RNA，在细胞核中进行；
2、翻译过程以氨基酸为原料，以转录过程产生的mRNA为模板，在酶的作用下，消耗能量产生多肽链，多肽链经过折叠加工后形成具有特定功能的蛋白质，在细胞质的核糖体上进行；
3、内质网进行粗加工；
4、高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质。
过程中需要线粒体提供能量。
第8章蛋白质生物合成和翻译后加工一、学习要点本章涉及的基本概念较多，如翻译、核酶、翻译的起始因子、延长因子、释放因子、三联体密码、密码的简并性、密码的摆动性、SD序列、信号肽等。
主要理解和掌握蛋白质合成的分子基础、遗传密码的基本特性、多肽链生物合成的一般过程、确保翻译准确性的机制、翻译后加工和定向运输等内容。
1、蛋白质合成的分子基础：与蛋白质合成有关的RNA有：mRNA、tRNA和rRNA。
mRNA 作为蛋白质多肽链合成的直接模板。
tRNA在蛋白质合成主要起接头作用，① tRNA的 3′端- CCA序列是氨基酸接受位点(氨基酸接受臂)；②DHU环是识别氨酰tRNA合成酶的位点；③TψC环是核糖体的识别位点；④反密码子环上的反密码子作用是mRNA的密码子。
rRNA主要是与蛋白质结合形成核糖体，作为蛋白质合成的场所。
2、遗传密码。
mRNA上决定一个特定氨基酸的三个相邻的核苷酸称为遗传密码.又叫三联体密码或密码子。
其特点主要有：1）无标点符号的；2）简并性(degeneracy)，除Met (AUG )和Trp(UGG )外，每个氨基酸都有一个以上的密码子，这种现象称为密码的简并，把编码相同氨基酸的密码子称同义密码子。
其生物学意义在于减少有害突变，对生物物种的稳定有一定作用。
3) 遗传密码具有的变偶性(摆动性)，密码子第1位、第2位碱基配对是严格的,第3位碱基可以有一定的变动，这一现象称为变偶性或摆动性(wobble)。
4）64组密码子中61组编码氨基酸，UAA、UAG和UGA为终止密码子（或无义密码子）， AUG为起始密码子。
5）遗传密码的通用性和变异性，通用性是指各种低等和高等生物,包括病毒、原核以及真核生物,基本上共用一套遗传密码，反应了生物世界的统一性；目前已知线粒DNA(mtDNA)的编码方式与通常遗传密码子有所不同。
3 多肽链合成的机理。
（1）多肽链的延伸方向。
在翻译时，核糖体沿mRNA从5’→3’方向进行翻译，多肽链延伸的方向为氨基端→羧基端（与多肽的人工合成不同，在多肽的人工合成中，肽链从羧基端→氨基端）。
第四章 蛋白质的加工第一节 蛋白质前体的加工内质网中，小的分泌性蛋白质和病毒膜蛋白---带有信号序列→蛋白酶切除信号序列→成熟形式蛋白原的加工发生在小泡从外侧高尔基体到质膜的运输过程中。
正常情况下，成熟小泡的形成融合多种不成熟的小泡，不成熟的小泡就含有蛋白原。
哺乳动物细胞中含有一大类内切蛋白酶（endoptoteases ），如，弗林蛋白酶（furin），前激素转换酶（prohormone convertases ）PC1、PC2、PC3 等。
这些酶能识别蛋白质前体中 ArgArg 、LysArg 、LysLys 等双碱性aa 残基序列，在该序列的 C terminus 切断肽链。
内切蛋白酶的功能相同，但有不同的分工：弗林蛋白酶分布在各种类型的细胞中，负责组成型表达的蛋白质前体的加工，如白蛋白原（proalbumin ）；前激素转换酶 PC 则负责分泌受调控的激素前体切割。
如胰岛素原（proinsulin ）。
前胰岛素原（preproinsulin ）→→→→→→→→→切除信号肽→胰岛素原（proinsulin ）[单链的多肽，由3个二硫键将主键连在一起，弯曲成复杂的环形结构。
分子由A 链（21aa ）B 链（31aa ）和C 链（33aa ）三个连续的片段构成。
] →转运到胰岛细胞的囊胞中→切除C 链→成熟的胰岛素[A ，B 两条分开的链由3个二硫键连结成。
]第二节 蛋白质剪接 蛋白内含子 又称内蛋白子（intein ），翻译后加工产物。
1994 Perler 等首先提出。
蛋白外显子 又称为外蛋白子（estein ）。
差别 内蛋白子的基因不是单独的开放阅读框（ORF ），它是插入在外蛋白子的基因中和内含子的区别在于它可以和外蛋白子的基因一道表达，而不是其mRNA 被切除，产生前体蛋白以后，再从前体中被切除掉，余下的外蛋白了连接在一起成为成熟的蛋白，这也不同于胰岛素，胰岛素的A 键和B 键本身是不相连接的，仅仅通过二硫键将两个片段连在一起。
综述细胞内的蛋白质合成、加工、修饰、分选与运输方式及其生物学意义。
蛋白质是生命活动的主要承担者，是构成细胞和生物体结构的重要物质，在生物体及细胞的生命活动中发挥重大作用。
1.许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白。
2.细胞内的化学反应离不开酶得催化，绝大多数酶都是蛋白质。
3.有些蛋白质具有运输载体的功能。
（血红蛋白运输氧）
4.有些蛋白质起信息传递的作用，能够调节机体的生命活动。
（如，胰岛素）
5.有些蛋白质有免疫功能，人体的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。
1 蛋白质的合成
蛋白质的生物合成过程实质上是基因表达的一个过程，它包括转录和翻译。
即把mRNA 分子中的碱基排列顺序转变为蛋白质或多肽链中的氨基酸排列顺序的过程，可分为起始、延长和终止3个阶段，分别由不同的起始因子、延伸因子和终止因子（释放因子）参与。
细胞中的蛋白质都是在核糖体上合成的，并都是起始于细胞质基质之中。
2 蛋白质的加工与修饰
许多新生肽要经过一种或几种共价键修饰，这种修饰可以在正延伸着的肽链中进行。
一般情况下，翻译后修饰一是为了功能上的需要，另一种情况是折叠成天然构象的需要。
在粗面内质网合成并进入内质网腔的蛋白质发生的主要化学修饰作用有糖基化、羟基化、酰基化和二硫键的形成。
而在细胞质基质中发生蛋白质修饰的类型主要有辅酶或辅基与酶的共价结合、磷酸化和去磷酸化、糖基化、甲基化、酰基化等。
蛋白质的修饰加工主要包括：
切除加工：包括切除N-端甲硫氨酸、信号肽序列和切除部分肽段，将无活性的前体转变成活性形式。
（包含信号肽的胰岛素前体称为前胰岛素原，去掉信号肽的胰岛素的前体称为胰岛素原),进一步切除称为C链的肽段后才能形成活性形式的胰岛素）
糖基化：糖基化主要发生在内质网和高尔基体中。
粗面内质网上合成的大多数蛋白在都发生了糖基化。
主要作用是促进蛋白质在成熟过程中折叠成正确构象，增加蛋白质的稳定性，有N-连接的糖基化和O-连接的糖基化之分。
（重点）
羟基化：最常见的是内质网上合成的跨膜蛋白在通过内质网和高尔基体的转运过程中发生的，它由不同的酶来催化，把软脂酸链共价地连接在某些跨膜蛋白的暴露在细胞质基质中的结构域。
磷酸化与去磷酸化：蛋白磷酸化与去磷酸化参与代谢调控和信号转导以及蛋白与蛋白之间的相互作用。
（PDGF受体的酪氨酸残基经过自身磷酸化后才与细胞质定位蛋白质结合。
）
亲脂修饰：最常见的亲脂修饰是酰化和异戊二烯化。
蛋白质亲脂修饰后可以改变膜结合能力和特定的蛋白与蛋白之间的相互作用。
N-豆蔻酰化（豆蔻酸以酰酰氨键形式共价连在肽链N 端的残基上）能增加特定G蛋白的α亚基对膜结合的β、γ亚基的亲和力。
甲基化：通过甲基转移酶进行。
天冬氨酸的甲基化能促进已破坏蛋白的修复或降解，在2，3-二磷酸核酮糖羧化酶（rihilose-2,3-biosphosphate carboxylase）、钙调蛋白（calmodulin）、组氨酸（histone）、某些核糖体蛋白和细胞色素C中都有甲基化的赖氨酸残基。
二硫键形成：二硫键通常只发现于分泌蛋白（如胰岛素）和某些膜蛋白中，在细胞质中由于有各种还原性物质，所以细胞质蛋白没有二硫键。
因为内质网腔是一个非还原性环境，所以粗糙内质网上的新生肽只暂时形成二硫键。
当新生肽进入内质网腔时，一些肽链可能会按氨基酸次序依次暂时形成二硫键，但最终会通过交换二硫键位置的形式形成正确的结构，内质网中可能还有一种二硫键异构酶催化该过程。
3 蛋白质的分选和转运
绝大多数的蛋白都是在细胞质基质游离核糖体上或者粗面内质网膜结合核糖体上合成的。
由于蛋白质发挥结构或功能作用的部位几乎遍布细胞各个膜区或组分，因此必然存在不同的机制确保蛋白质分选、转运至细胞的特定部位。
通过不同的途径转运到细胞的特定部位成为蛋白质分选或定向转运。
信号假说的确认为细胞内蛋白质的定向转运研究指明了方向，除了信号肽外，人们发现了一系列蛋白质分选序列，统称信号序列以及信号斑，而根据信号序列运输方向的不同分为三种类型，即入核信号、引导肽和信号肽。
入核信号指导核蛋白的运输，引导肽指导线粒体、叶绿体和过氧化物酶体蛋白的运输，信号肽则指导内膜系统的蛋白质运输。
蛋白质的分选大体可分为：
1 翻译后转运途径：也就是合成后转运。
在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链的合成后，其中一些蛋白质不带分选信号，就留在细胞质基质中，成为可溶性驻留蛋白和支架蛋白，构成自身的结构成分；带有分选信号的蛋白质，按期分选信号的种类被分别转运到细胞的不同部位，如细胞核、线粒体、过氧化物酶体等。
2 共翻译转运途径：也就是边合成边转运。
蛋白质在细胞质基质的游离核糖体上开始合成后，由信号肽引导转移至粗面内质网，即在核糖体上多肽链开始合成不久，在N-末端形成的信号肽引导核糖体附着到内质网膜上，信号肽传入内质网腔并继续其合成，新合成的多肽链可游离于内质网腔成为可溶性蛋白，也可插入内质网膜成为跨膜蛋白。
以这种方式合成的蛋白质除一部分留在内质网外，大部分经高尔基体加工包装运至溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外。
（重点）
根据蛋白质分选的转运方式或机制看，蛋白质分选的转运可分为蛋白质的跨膜转运、门控转运和膜泡运输以及细胞质基质中的蛋白转运等。
其分选指令存在于多肽自身。
其中蛋白质在细胞质基质与细胞核之间的运输通过核孔复合体进行，属于门控运输。
进入细胞核的蛋白质是细胞核包括染色质的结构基础之一，并且作为一些调控因子和酶参与细胞核内基因转录等活动。
蛋白质从细胞质基质进入内质网、线粒体和过氧化物酶体等有膜的细胞器是通过跨膜转运的方式进行的。
进入内质网的蛋白质可分为（1）向细胞外分泌的蛋白质，包括胰腺细胞分泌的酶、浆细胞分泌的抗体。
小肠被细胞分泌的黏蛋白。
内分泌腺分泌的多肽类激素和胞外基质成分等。
这类蛋白质常以分泌泡的形式通过细胞的胞吐作用运输到细胞外。
（2）膜整合蛋白，构成细胞质膜上的膜蛋白及内质网、高尔基体和溶酶体膜上的膜蛋白。
（3）构成内膜系统细胞其中的可溶性驻留蛋白。
有些驻留蛋白需要与其他细胞组分严格隔离，如溶酶体与植物液泡中的酸性水解酶类，内质网、高尔基体和胞内体中固有的蛋白质以及其他有重要生物活性的蛋白质，在合成后进入内质网，便于与其他细胞组分进一步区分，也有利于对它们的加工与活化。
进入线粒体的蛋白，作为结构蛋白参与线粒体内外膜的构成，作为各种氧化酶、代谢酶参与线粒体的各项生物功能，包括氧化代谢、呼吸链中电子的传递和质子的转移以及氧化磷酸化过程。
进入外膜系统的蛋白，除了参与生物膜的基本构建以为，构成了细胞膜上的各种生物泵，参与物质运输。
同时，细胞膜、核膜等受体蛋白，参与着生物的信号传导过程。
蛋白质通过不同类型的转运小泡从粗面内质网合成部位转运至高尔基体，进而分选转运到细胞的不同部位，是膜泡运输的典型代表。
