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第八章--蛋白质分选与膜泡运输 ppt课件

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8 蛋白质分选与膜泡运输PPT课件

8 蛋白质分选与膜泡运输PPT课件
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3 装配和运输过程
20
三、COPⅠ包被膜泡的装配与运输
• 1 组成：COPI包被含有8种蛋白亚基，其依赖ARF（GTP酶）调节包 被的装配与去装配；
• 2 功能： • 负责回收、转运内质网逃逸蛋白（escaped proteins）、内质网膜
脂以及膜上蛋白返回内质网。 • 3 内质网中保留及回收蛋白质的两种机制 • 1)运输泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外，防止出芽转运。 • 2)以COPI-包被小泡的形式捕获逃逸蛋白。 • 4 内质网蛋白的回收信号： • 网腔的蛋白：Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）； • 膜蛋白（如SRP受体）：Lys-Lys-X-X（KKXX，X：任意氨基酸）。
2.核糖体与内质网膜结合，成为附着核糖体，SRP从 核糖体上解离，参加下一次循环。
5
(4)．蛋白质在粗面内质网上 继续合成
核糖体与内质网膜结合之后： 1. 处于暂停状态的蛋白质合成重新开始。 2. 信号肽便经易位器插入内质网腔内。 3. 进入内质网腔的信号肽，被腔面的信号肽酶切掉。 4. 肽链进入内质网腔，直至合成完整多肽链。 5. 核糖体脱离内质网，重新加入新的蛋白质合成。
27
膜泡运输的方向
• 顺向 • 逆向
28
(二) 衣被的功能
1. 有选择性地将特定的蛋白质聚集在一起, 形 成有被小泡.
2. 决定运输小泡的外部特征及其去向.
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(三) 参与膜泡运输的马达蛋白
1. 动力蛋白( 胞质动力蛋白)( Dynein), 趋向微 管负极。
2. 驱动蛋白(Kinesin), 趋向微管正极。 3. 肌球蛋白(Myosin), 趋向微丝正极。
第一节 细胞内的蛋白质分选
一、信号假说与蛋白质分选信号 G．Blobel和 D．Sabatini等(1975)提出，

第八章 蛋白质分选与膜泡运输

第八章 蛋白质分选与膜泡运输

2、膜泡运输（vesicular transport）：蛋白质被不同类型
的转运膜泡从糙面内质网 转运到高尔基体，进而分选至细胞 的不同部位。
3、门控转运（gated transport）：基质中合成的蛋白通
过核孔复合体选择性地完成核输入或核输出。
4、细胞质基质中蛋白质的转运
与细胞骨架体系相关
第二节 膜泡运输
信号肽 / 核糖体－信号识别颗粒－SRP受体
③ 信号识别颗粒的受体
停泊蛋白, docking protein, DP l 为内质网膜上的整合蛋白，由α、β 亚基组成 l 特异性结合信号识别颗粒 l 当SRP的p54亚基和SRP受体的α亚基与GTP结合时，
增进SRP/新生肽/核糖体与SRP受体结合的强度。
内质网腔中的可溶性驻留蛋白（蛋白二硫键异 构酶、协助折叠的分子伴侣）在出芽过程中可能掺 入到 COP II 包被膜泡并转运到高尔基体。这类蛋 白带有分选信号KDEL (Lys­Asp­Glu­Leu)序列，其 受体位于高尔基体顺面管网区、ER、COPⅡ和 COP I有被小泡膜上，它们能识别并结合KDEL分 选信号。
一、膜泡运输概观
细胞的内膜系统各个部分之间的物质传递常通过 “膜泡运输”方式进行。
以膜泡运输方式介导蛋白质分选途径形成细胞内 形成复杂的“膜流”，膜流具有高度组织性、方向性、 并维持动态平衡。
转运过程中不仅涉及蛋白质本身的修饰、加工和 组装，还涉及多种膜泡靶向运输及其复杂的调控过程
膜流
膜泡类型：三类表面包被蛋白 特征性比较
① 蛋白质N端信号肽（signal sequence or sequence peptide)：16­26aa.，包括疏水核心区、信号肽的C端 和N端。未发现共同的信号序列

第8章--蛋白质分选与膜泡运输 (1)

第8章--蛋白质分选与膜泡运输 (1)

一、信号假说与蛋白质分选信号
1999 年诺贝尔生理 学或医学奖
发现蛋白质由内部信号决定 其在细胞内的转移和定位
1. 信号假说
信号肽（signal peptide） 信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP） 信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白，docking protein，DP）
COPⅠ包 被含有7 种不同的蛋 白质亚基和一种调节膜泡转运 的 GTP 结合蛋白ARF。ARF 也是一种结合 GDP/GTP 转换 的分子开关调控蛋白。包被蛋 白复合物 （coatomer）的装配 与去装配依赖于ARF 所结合的 核苷酸 交换与水解过程
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 2011 高等教育出版社
图8-12 不同类型的膜泡运输
在内质网与高尔基体之间，分别由COPⅡ和COPⅠ膜泡介导蛋白质顺向和逆向转运
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 2011 高等教育出版社
第8章 蛋白质分选与膜泡运输
图8-12 不同类型的膜泡运输 KDEL 受体在从高尔基体回收内质网腔驻留蛋白中的作用
• 体外非细胞系统（cell free system）进行蛋白质合成实验，证实 分泌性蛋白向rER（微粒体）腔内的转运是同蛋白质翻译过程偶 联进行的，这种分泌蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过 程称为共翻译转运 （cotranslational translocation）
（3）分泌性蛋白的合成与其共翻译转运
– 从高尔基体TGN向胞内体或向 溶酶体、 黑（色）素体、血 小板囊泡和液泡的运输。
（表8-3 ）
– 受体介导的胞吞途径中负责将 物质从细胞表面运往胞内体转 而到溶酶体的运输。

细胞内蛋白质的分选与膜泡运输-细胞生物学精品课件

细胞内蛋白质的分选与膜泡运输-细胞生物学精品课件

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COP I（coat protein I）衣被小泡
负责回收、转运内质网逃逸蛋白（escaped
roteins）返回内质网。
COP I衣被小泡还可以介导高尔基体不同区域间
的蛋白质运输。
COP I衣被小泡形成过程
最新 PPT
18
形成衣被小泡
COPⅠ被膜最新小PP泡T 形成的过程
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网格蛋白衣被小泡（clathrin ）
五、转运膜泡与靶膜的锚定最新与PP融T 合
1
一、信号假说与蛋白质分选信号
1.概念:
2.分选信号: 信号序列（signal sequence）信号区(斑) （signal patch）
最新 PPT
2
输入细胞核
-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-
输出细胞核 -Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-Asp-Ile-
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11、人总是珍惜为得到。20.9.2210:45:1010:4 5Sep-2 022-Sep -20
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12、人乱于心，不宽余请。10:45:1010 :45:101 0:45Tu esday , September 22, 2020
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13、生气是拿别人做错的事来惩罚自 己。20. 9.2220. 9.2210:45:1010 :45:10September 22, 2020
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14、抱最大的希望，作最大的努力。2 020年9 月22日 星期二 上午10 时45分 10秒10 :45:102 0.9.22
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15、一个人炫耀什么，说明他内心缺 少什么 。。202 0年9月 上午10 时45分 20.9.22 10:45September 22, 2020

细胞生物学-第8章-蛋白质分选与膜泡运输

细胞生物学-第8章-蛋白质分选与膜泡运输

二、COPII包被膜泡的装配与运输
• 负责从内质网高尔基体的物质运输； • COPII包被蛋白由5种蛋白亚基组成：Sar1、 Sec12、
Sec23/Sec24、 Sec13/Sec31、Sec16 • 包被蛋白的装配是受控的； • COPII包被膜泡具有对转运物质的选择性并使之浓缩。
COPII蛋白能识别并结合跨膜内质网蛋白胞质面一端的信 号序列（Asp-X-Glu） 内质网腔面的受体能与ER腔中的可溶性蛋白（如分泌蛋白 ）结合。
6.组成型分泌
7.调节型分泌
8.分选到溶酶体
9.胞吞途径
蛋白质的分泌与胞吞途径概观
膜泡运输
• 在供体膜上如何形成膜泡？ • 如何运输膜？ • 膜泡如何锚定靶膜并与之融合？
在供体膜上如何形成膜泡？
电子显微镜下观察，发现膜泡表面有一层蛋白质
包被蛋白的功能：
1、形成膜泡：使供体膜弯曲 2、选择膜泡成分：被运输的货物 3、靶膜融合：包含与靶膜融合相关蛋白
• 蛋白质分选的运输方式： 1.门控运输；2.跨膜运输；3.膜泡运输；4.细胞 质基质中的蛋白质运输。
• 蛋白质分选的信号机制： 信号肽；信号识别颗粒；信号识别颗粒的受体 ；ER膜上的易位子等。
• 3种类型的有被小泡： 1. 网格蛋白/接头蛋白小泡 ；2. COPI小泡；3. COPII小泡
anchor sequence, STA）
• 内在信号锚定序列（internal signal anchor sequence, SA）
膜整合蛋白 一次跨膜
膜整合蛋白 两次跨膜
多肽跨膜次数的确定
内质网膜整合蛋白的拓扑学类型
膜整合蛋白 方向性
蛋白分选机制
1、蛋白质自身信号序列 2、靶细胞器上包含特定的信号识别装置

8.第八章 蛋白质的分选与膜泡运输

8.第八章 蛋白质的分选与膜泡运输
2021/5/15
一、膜泡运输概观
➢内质网、溶酶体、分泌泡和细胞质膜及 胞内体也都具有各自特异的成分，这是 行使复杂的膜泡运输功能的物质基础。
➢在膜泡中又必须保证各细胞器和细胞间 隔本身成分特别是膜成分的相对恒定。
2021/5/15
2021/5/15
蛋白质的分泌与胞吞途径概观
二、 三种不同类型的包被膜泡具有不 同的物质运输作用
叶绿体蛋白质的运送及组装
2021/5/15
3、过氧化物酶体蛋白的分选
2021/5/15
第二节 细胞内膜泡运输
一、膜泡运输概观 膜泡运输是蛋白运输的一种特有的方
式，普遍存在于真核细胞中。在转运过 程中不仅涉及蛋白本身的修饰、加工和 组装，还涉及到多种不同膜泡定向运输 及其复杂的调控过程。
2021/5/15
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图8-3分泌性蛋白的合成与其跨内质网膜的共翻译转运图解
2021/5/15
图8-3分泌性蛋白的合成与其跨内质网膜的共翻译转运图解
（2）跨膜蛋白的合成与转运过程
转运特点： ①信号肽（开始转移序列）分 N端信号肽和内部信号肽（信
号序列位于肽链内部）两种。 ②停止转移序列，即肽链上一段与内质网膜结合力很高的序
2021/5/15
（二）蛋白质转运四种基本类型
蛋白质的跨膜转运（transmembrane transport） 是指细胞基质中合成的蛋白质转运到内质网，线粒体、叶绿
体、过氧化物酶体等细胞器。 蛋白质的膜泡转运（vesicular transport）
是指从内质网到高尔基体进而分选至细胞的不同部位。
COPII包被膜泡 COPI包被膜泡 网格蛋白包被膜泡
2021/5/15

第8章蛋白质分选与膜泡运输ppt课件


获奖科学家简历
James E. Rothman，1950年出生于 美国马萨诸塞州Haverhill，他于1976年在 哈佛大学医学院获得博士学位，随后在麻 省理工学院做博士后研究工作。1978年 Rothman前往加州的斯坦福大学，并在那 里开始进行针对细胞囊泡的研究工作。 Rothman还曾经在普林斯顿大学以及纪念 斯隆-凯特林癌症研究所和哥伦比亚大学工 作过。2008年，他开始在耶鲁大学任职， 目前是耶鲁大学细胞生物学系系主任和教 授。
• 途径
（1）后翻译转运途径 （2）共翻译转运途径
• 类型
（1）蛋白质的跨膜转运 （2）膜泡运输 （3）选择性的门控转运 （4）细胞质基质中蛋白质
信号肽似乎没有严格的专一性
信号肽与信号斑
信号斑（signal patch）：存在于完成折叠的蛋白质中，构成信 号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选 的信号。
一些典型的分选信号
功能 输入细胞核 输出细胞核 输入线粒体
输入质体
输入过氧化物酶体 输入内质网 返回内质网 由质膜到内体
信号肽的一级结构序列
蛋白质N-端的信号肽
旦赖--------色 缬 苏笨异丝丝亮亮笨亮笨---- 丝丝丙络丝------
信号肽（signal peptide）：引导新合成的肽链转移到内质 网上合成的信号序列称为信号肽，位于新合成肽链的N端，一 般16-26个氨基酸残基，含有6-15个连续排列的带正电荷的非极 性氨基酸，包括疏水核心区、信号肽的C端和N端三部分。由于 信号肽又是引导肽链进入内质网腔的一段序列，又称开始转移 序列（start transfer sequence）；信号肽没有严格的专一性， 目前尚未发现共同的信号序列。
• 蛋白质转入内质网合成至少涉及5种成分： ①信号肽（signal peptide），是引导新合 成肽链转移到内质网上的一段多肽，位于新合成肽链的N端，一般16~30个氨基酸残基 ，由于信号肽又是引导肽链进入内质网腔的一段序列，又称开始转移序列（start transfer sequence）。 ②信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP），属于 一种核糖核蛋白，位于细胞质基质中。SRP与信号序列结合，导致蛋白质合成暂停。 ③ 停泊蛋白（docking protein，DP），是膜的整合蛋白，存在于内质网上，可与SRP 特异结合。 ④停止转移序列（stop transfer sequence），肽链上的一段特殊序列， 与内质网膜的系合力很高，能阻止肽链续进入内质网腔，使其成为跨膜蛋白质。 ⑤转位 因子（translocator），由3-4个Sec61蛋白复合体构成的一个类似于油炸圈的结构，每 个Sec61蛋白由三条肽链组成。

第8章-蛋白质分选和膜泡运输


第二节 胞内膜泡运输
• 内膜系统之间的物质传递常通过膜泡运输进行。 • 多数运输小泡在膜的特定区域以出芽的方式产生。
表面具有一个笼子状的由蛋白质构成的衣被 （coat）。衣被在运输小泡与靶细胞器的膜融合 之前解体。
• 衣被小泡在细胞内沿微管或微丝运输。 • 与膜泡运输有关的马达蛋白有3类，在这些马达蛋
• 调节型外排途径：分泌细胞产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）储存在 分泌泡内，当细胞在受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释
放出去。调节型的外排途径存在于特化的分泌细胞。其蛋白分选信号存在 于蛋白本身，由高尔基体TGN上特殊的受体选择性地包装为运输小泡。
The constitutive and regulated secretory pathways
• 受体介导的内吞 (receptor mediated endocytosis)是 一种选择浓缩机制。LDL、运铁蛋白、生长因子、 胰岛素等都通过RME转运。
• 衣被小窝（coated pits）是质膜内凹的部位，相当 于分子过滤器(约占肝细胞表面积2%)。受体、笼形 蛋白和衔接蛋白大量集中于此处。
三种衣被小泡的功能
衣被类型 GTP酶 组成与衔接蛋白 clathrin ARF Clathrin重链与轻链，AP2
运输方向 质膜→内体
Clathrin重链与轻链，AP1 高尔基体→内体
COP I
ARF
Clathrin重链与轻链，AP3 COPαββ’γδεζ
高尔基体→溶酶体， 植物液泡高尔基体→内质网输入过氧 Nhomakorabea 物酶体
-Ser-Lys-Leu-COO-
输入内质网
+H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-AlaThr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln-
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内质网膜整合蛋白的拓扑学类型
• STA：内部停止转移锚定序列 SA：内部信号锚定序列
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其他相关概念
导肽（leader peptide） 翻译后转运（post-translational translocation) 信号序列（signal sequence） 信号斑（signal patch）
负责切除并快速降解新生多肽的N端信号肽序列。
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共翻译转运（cotranslational translocation）：分泌蛋白向 rER腔内的转运是同蛋白质翻译过程偶联进行的，这种蛋白在 信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过程称为共翻译转运。
分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻译转运图解
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一、信号假说与蛋白质分选信号
信号假说（signal hypothesis）：分泌蛋白可能携带N端短 信号序列，一旦该序列从核糖体翻译合成，结合因子和蛋 白结合，指导其转移到内质网膜，后续翻译过程将在内质 网膜上进行。
信号肽（signal peptide）：信号肽位于蛋白质的N端，一 般由16~26个氨基酸残基组成，其中包括信号肽疏水核心 区、N端和C端等3部分；原核细胞某些分泌性蛋白的N端 也具有信号序列。
过氧化物酶体 靶向序列1 （PTS1）指导 的过氧化物酶 体基质蛋白的 输入
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第二节 细胞内膜泡运输
一、膜泡运输概观 二、COPⅡ包被膜泡的装配与运输 三、COPⅠ包被膜泡的装配与运输 四、网格蛋白／接头蛋白包被膜泡的装配与运输 五、转运膜泡与靶膜的锚定和融合 六、细胞结构体系的组装
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信号肽的一级结构序列
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信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP ）
信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白，docking protein，
DP）：DP是内质网膜的整合蛋白，由α和β亚基组成，可特
异地与SRP结合。
信号肽酶（signal peptidase ）：内质网腔面上蛋白水解酶，
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（二）叶绿体基质蛋白与类囊体蛋白的靶向输入
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通过翻译后转运 途径将叶绿体蛋 白从细胞质基质 输入到类囊体腔
Toc：外膜转运体复 合物 Tic：内膜转运体复 合物
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（三）过氧化物酶体蛋白的分选
过氧化物酶体靶向信号（PTS）：常见的C端PTS1（SerLys-Leu）和少见的N端PTS2（Arg/Lys-Leu/Ile-5X-His/GlnLeu）。
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蛋白质的分泌与胞吞途径概观
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在细胞合成-分 泌与内吞途径 中3种不同的膜
泡运输方式
① COP（包被蛋白）Ⅱ包 被膜泡介导顺向运输；
② COPⅠ包被膜泡介导逆 向运输。
③ 网格蛋白/接头蛋白包 被膜泡从TGN出芽和从 质膜内化形成，脱包被 后与晚期胞内体融合
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真核细胞蛋白质分选的主要途径与类型
左：共翻译转运 PPT课右件 ：翻译后转运
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根据蛋白质分选的机制或转运方式不同，又可将蛋 白质转运分为4类：
（1）跨膜转运（transmembrane transport）： （2）膜泡运输（vesicular transport）： （3）选择性门控转运（gated transport）： （4）细胞质基质中蛋白质的转胞器的靶向 序列的主要特征
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二、蛋白质分选转运的基本途径与类型
核基因编码的蛋白质的分选大体可分2条途径： （1）共翻译转运（cotranslational translocation）途 径： （2）翻译后转运（post-translational translocation） 途径
蛋白质转运中涉及的3种包被膜泡的特征比较
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二、COPⅡ包被膜泡的装配与运输
COPⅡ（包被蛋白Ⅱ）包被膜泡介导的细胞内顺向运 输，即负责从内质网到高尔基体的物质运输。
Sar1：一种调节膜泡
转运的小G蛋白，有
一个共价结合的疏水
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三、蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化酶体 的分选
• 转运到线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器的蛋白质分 选是一个多步过程，需要多个不同的靶向序列（targeting sequence）。
• 定位到叶绿体的前体蛋白N端具有40~50个氨基酸组成的转 运肽（transit peptide），用以指引多肽定位到叶绿体并进一 步穿过叶绿体被膜进入基质或类囊体中。
• 转运到线粒体和过氧化物酶体的蛋白质靠的是线粒体蛋白N 端的导肽（leader peptide）或过氧化物酶体蛋白C端的靶向 序列（targeting sequence）。
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（一）蛋白质从细胞质基质输入到线粒体
1、线粒体蛋白从细胞质基质输入到线粒体基 质
2、线粒体蛋白以3种途径从细胞质基质输入到 线粒体内膜
第八章 蛋白质分选与膜泡运输
第一节 细胞内蛋白质的分选 第二节 细胞内膜泡运输
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第一节 细胞内蛋白质的分选
定义：依靠蛋白质自身信号序列，从蛋白质起始合成部位 转运到其功能发挥部位的过程。
蛋白质分选不仅保证了蛋白质的正确定位，也保证了蛋白 质的生物学活性。
一、信号假说与蛋白质分选信号 二、蛋白质分选转运的基本途径与类型 三、蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化酶体的分选
3、线粒体蛋白质从细胞质基质输入到线粒体 膜间隙
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通过后翻译转运途径对核基因编码的线粒体 蛋白的转运
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• A：线粒体蛋白从 细胞质基质输入 到线粒体基质
• B：线粒体蛋白通 过3种途径从细胞 质基质输入到线 粒体内膜
• C：线粒体蛋白通 过2种途径从细胞 质基质输入到线 粒体膜间隙
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一、膜泡运输概观
在细胞的膜泡运输中，糙面内质网相当于重要的物质生 产车间和供应站，而高尔基体是重要的枢纽和集散中心。 细胞内膜泡运输需要多种转运膜泡参与，根据转运膜泡表 面包被蛋白的不同，主要分3种不同类型： （1）网格蛋白/接头蛋白包被膜泡； （2）COP（包被蛋白）Ⅱ包被膜泡； （3）COPⅠ包被膜泡。