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2026-04-07T08:53:40Z
用户贡献
MediaWiki 1.45.1
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流星下的许愿墙
2025-05-10T10:58:15Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>= '''祝每个梦想都能实现，今年，国赛见！''' =<br />
西安铁一中学，我们来啦<br />
<br />
= 许愿墙 =<br />
<blockquote><small>许愿自己和身边的人进队，进必还愿。——2025.5.9氨基甲酰血红蛋白</small></blockquote>希望今年可以进省队，进必还愿。——2025.5.5日luphut<br />
<br />
我也想进队😭 ----2025.5.5tftz<br />
<br />
调色板别炒9nine冷饭了，感紧出新作。 ----2025.5.5tftz<br />
<br />
我明年想进省队----2025.5.5报告基因FJX<br />
<br />
希望今年可以进省队——2025.5.5 hukk<br />
<br />
希望稳进浙江省队，也祝我们夺得11个省队名额！——2025.5.5晚 C.C.<br />
<br />
有点想进队呢——2025.5.6 文弋<br />
<br />
望考联赛时阮梅附体，保我进队——2025.5.7yifan<br />
<br />
许愿省队(ง •̀_•́)ง——2025.5.6 神秘的炒饭<br />
<br />
许愿自己🪳以及同校的💩🌵🌱🌼🍀🪲🍟👽🩵🧠尽量多地进省队！^ ^<small>（以及祝我抽卡顺利（）</small>——2025.5.6 W. Machine<br />
<br />
许愿进省队，进国集！朝向梦想进发！王学长保佑！韦学长保佑！球球啦！——2025.5.6 MangoCat<br />
<br />
希望今年稳进省队！！！进必还愿。——2025.5.6 Xswl<br />
<br />
许愿自己和身边的大家都可以多多进省队^_^———2025.5.6 Okazaki3333<br />
<br />
<nowiki>🙏🏼——2025.5.6 --[[用户:Tsusha|Tsusha]]（[[用户讨论:Tsusha|留言]]） 2025年5月6日 (二) 20:29 (CST)<br />
<br />
希望今年自己及身边的蒟蒻都进省队！明年开始冲击化学(๑•̀ㅂ•́)و✧🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇🥇 国家集训队50个，我只要一个 —— 磷酸丙糖异构酶 2025.5.6 FYJ<br />
<br />
肯定希望进省队啊，也是想给自己一个交代，不负自己的期待，故在此立志，等我一周后来还愿——神秘的偷马头 2025.5.6 YXH<br />
<br />
<nowiki>希望今年一定进省队，球球啦--[[用户:羊驼洋子|羊驼洋子]]（[[用户讨论:羊驼洋子|留言]]） 2025年5月6日 (二) 19:50 (CST)<br />
<br />
当然是想进省队啦，虽然我不信什么许愿的吧，但还是把目标写下来比较好喵～———Redemption 2025.5.6 20:20<br />
<br />
许愿省队~~希望可以向我喜欢的人更靠近一步~~ ————WangBoDe 2025.5.6 20:25<blockquote>希望你最终能骄傲地站在那个人身边！！！</blockquote>许愿捞个省三以上的奖项，这样明年就可以继续和大家一起学生物竞赛(´∀｀)♡ ————竹下。2025.5.6 21:20<br />
<br />
稳一（冲省），不辜负。希望zn的大家都考好，灯芯草一定要进省队！！！——曾一航。2025.5.6<br />
<br />
陕西省队🙏🏻🙏🏻🙏🏻希望结果配得上我所受痛苦——单位捕捞努力的🐟2025.5.6<br />
<br />
希望今年我和身边的朋友能多多进省队，不负这场盛夏！！！——Ywxm 2025.5.7 00:15<blockquote>走过的春夏秋冬毕竟不辜负你们！！！</blockquote>想成为一只优秀的小猫。考省一最好，当然也有省队梦，虽然有点难度，但是只要把过程做好了，一定有个结果等着我！也希望身边优秀的同学们能一起进队，考出自己最好的成绩—— 加猫酶 Catting enzyme 2025.5.7 XYQ<blockquote>猫猫加油！</blockquote>希望雪豹可以今年进省一，明年进省队！（知道雪豹是什么东西的一定认出来这东西的来历了，那么朋友，祝你也祝我！）⊹꙳ ˶˙ᵕ˙˶ ⊹꙳——Gardenia Ai2025/5/7<br />
<br />
省一（悲），最后能爆个强运蒙进队（我在讲什么）——沿阶草 2025/5/7<br />
<br />
联赛考好点，离未来更进一步。不奢求省队，毕竟来日方长。祝愿我们一起并肩的🐵 🐭 🐰 🦊 🐻 🐼 🐨 🐯 🦁 🐮 🐷 🐽 🦆 🐥 🐣 🐤 🐧 🐔 🐒 🙊 🐙 🐸 🐶 🐱 🐭 🦉 🐍 🦎 🦀 🦑 🦖 🐂 🦕 🦐 ☘ 🍀🐦🐆🐠 🐟 🐡 🐬 🦈 🐳 🐋👻 ，都能取得自己理想的成绩！！！——🍬 2025/5/7<br />
<br />
省队，加油。还有🫛—— 🐤 2025/5/7<br />
<br />
这里是雪豹，痛斥楼上那个把我们队的全部飞禽走兽都拉进来的犬，但别说还怪好玩的🤓👆——Gardenia Ai 2025/5/7<br />
<br />
<small>不奢求什么啦，只希望最后几天能踏踏实实地做好该做的，考场上发挥出自己应有的水平就行啦，别辜负了自己这么久的努力。也希望自己的一些愿望能够实现呢，</small>祝各位都多多圆梦！！<small>——2025/5/7 hd</small><br />
<br />
鸟要挣脱出壳，蛋就是世界。待盛夏，五月息兴，满城且赏黄金之香————Aureatring 2025/5/7<blockquote>待盛夏，八月既半，与尔共襄西安举！！！</blockquote>进省队！！！！！希望我能够回来这里还愿——2025.5.7 微.<br />
<br />
希望能够稳住省一的位置，向着省队冲刺，同时也祝段、曾、隆、伍、李等进队！——光追 2025/5/7<br />
<br />
也就省二水平，还是暗自希望有个省一用来假装自己很努力。祝愿哈集米，海基参，河基妈，哈基赫，哈基舟都进省队！——shiningstars 2025/5/7<br />
<br />
全员省一，最好全省队！——T 2025/5/7<blockquote>托你的福，到时候所有人都来还你的愿！！！</blockquote>愿每份努力都能不被辜负！缘为热爱，莫问前程！原为热爱，莫问前程！愿为热爱，莫问前程！——卡共和 2025/5/7<br />
<br />
自己和身边的人都能得偿所愿，一切顺利（国米拿欧冠（在这里夹带私货是不是不太好（算了）——Aaaa 2025/5/7<br />
<br />
希望还愿墙也是这么满——恐龙王子 2025/5/7<br />
<br />
我们学校这一级第二年就剩三个人了……希望都可以进省队！我们将在没有黑暗的地方相见！——范进 2025/5/7<blockquote>希望你中举！！！</blockquote>希望能有省一，省队......万一呢（？），别辜负自己的努力!也同时祝松狮同学考到山东省前20！！！——Paper moon 2025/5/7<br />
<br />
希望所有在这许愿的小伙伴们得偿所愿！考不进省队我瞧不起你—<small>2025/5/7 ling</small><br />
<br />
许愿能进队——新可 2025/5/7<br />
<br />
自己进省队，好朋友也是——2610115639 2025/5/8<br />
<br />
全省前五，国集前十:<br />
<br />
无论如何，她会等我回来的，我们也终将相会秋叶原 ——鹭 5/10<blockquote><br />
到时候喜帖群里人手一份呐！！</blockquote><br />
进省队，and be with him不辜负自己和他——HuGo 2025/5/8<blockquote>祝苦心人，天不负；祝有情人，成眷属！！！</blockquote>求你了给我省一吧2025，也另祝同队的大家都能得偿所愿！！！阿水fighting！二总小钟上岸！！！——垂直 2025/5/8<br />
<br />
联赛不留遗憾，今年夏天，西安国赛现场见！！！——半月瓣 2025/5/8<br />
<br />
希望……能进队（虽然希望不大）——内涵 2025/5/8<br />
<br />
希望拿湖南省一🤯🤯 ——爱解剖青蛙的文昌鱼 2025/5/8<br />
<br />
强省弱校的我也想要进队呜啊啊啊…我也要去国赛和大家面基……——星南 2025/5/9<br />
<br />
我要拿省一，我要进省队，我要拿金牌。———寸阳 2025/5/9<br />
<br />
保一冲省！————Odonata 2025/5/9<br />
<br />
'''一定要进省队啊，，，，我相信奇迹会发生，请奇迹眷顾一下我吧!!!1!!!!--------河南 26 鹿皮护腿2025/5/9'''<blockquote>眷顾你的从不是奇迹，而是你日复一日的努力！</blockquote>巴蜀前15进不了安徽省队，我不是巴蜀前15，所以我一定能进安徽省队吧🙏🙏🙏——————安徽 共生的菟丝子 2025/5/9<br />
<br />
希望和他一起进省队！(●'◡'●) ——————安徽 一只菜狗 2025/5/9<br />
<br />
（不过好像，只是单相思罢了૮(˶ᵔᵕᵔ˶)აqwq，没关系那也要一起进省队！）<blockquote>到时候进了省队发现是双向奔赴别忘了报喜哟！</blockquote><br />
<br />
asdfz全员进省队！都给我进省队！——————还是这只菜狗 2025/5/10<br />
<br />
愿我们西安相见——————安徽 N·CHEN·Y 2025/5/10<br />
<br />
河北许愿省一！加油！生竞快乐！————乙年 2025/5/10<br />
<br />
希望能有广东省队，希望抽卡十连三金，希望明天考试多点简单题！—————广东 沃特曼 2025/5/10<br />
<br />
高一省队，复刻ch！—煮风<blockquote>生竞快乐！</blockquote>希望可以高一进省队，不负自己的努力！！！！！!———四川 F&E 5.10<br />
<br />
不要炸掉，稳稳落地！许愿前三！！！———zzb 5.10<br />
<br />
= 还愿墙 =</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%BB%86%E8%8F%8Cvs.%E5%8F%A4%E8%8F%8Cvs.%E7%9C%9F%E6%A0%B8&diff=7052
细菌vs.古菌vs.真核
2025-05-08T01:03:42Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>{| class="wikitable"<br />
|+细菌、古菌、真核生物的比较<br />
! colspan="2" |项目名称<br />
!细菌<br />
!古菌<br />
!真核<br />
|-<br />
| rowspan="3" |运动器官<br />
|鞭毛能量来源<br />
|H+梯度<br />
|ATP<br />
|ATP<br />
|-<br />
|鞭毛运动方式<br />
|旋转<br />
|旋转<br />
|挥动（少数也有旋转）<br />
|-<br />
|鞭毛组装方式<br />
|尖端加入<br />
|基部加入<br />
|尖端加入<br />
|-<br />
| rowspan="27" |中心法则<br />
|TψC环<br />
|含T<br />
|T换成1mψ<br />
|含T<br />
|-<br />
|D环<br />
|一般有D<br />
|一般无D<br />
|一般有D<br />
|-<br />
|中心法则相关酶里'''''特殊'''''的CTD<br />
|α亚基有能结合-35区的CTD<br />
|无<br />
|RNApolⅡ具<br />
|-<br />
|单链结合蛋白<br />
|有协同性<br />
|无协同性<br />
|无协同性<br />
|-<br />
|复制起始位点<br />
|一个<br />
|多个<br />
|多个<br />
|-<br />
|翻译起始残基<br />
|fMet<br />
|Met<br />
|Met<br />
|-<br />
|SD序列<br />
|常见<br />
|较不常见<br />
|不存在<br />
|-<br />
|EF-2&白喉毒素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|蓖麻毒素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|茴香霉素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|放线菌酮<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|嘌呤霉素<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|α-帚曲霉素<br />
|敏感<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|利福平<br />
|敏感<br />
|不敏感<br />
|不敏感<br />
|-<br />
|polyA尾作用<br />
|降解mRNA<br />
|降解mRNA<br />
|保护mRNA<br />
|-<br />
|5´帽子<br />
|无<br />
|无<br />
|有<br />
|-<br />
|mRNA是否进一步加工<br />
|一般不<br />
|一般要，似真核<ref>愿程2025寒假一道题目</ref><br />
|一般要<br />
|-<br />
|mRNA内含子类型<br />
|一般无，若有则可能是II类<br />
|若有则是IV类<br />
|一般为III类<br />
|-<br />
|tRNA加工范式<br />
|可能有II类内含子，一般3'端有CCA<br />
|可能有IV类内含子，一般无CCA，需添加<br />
|可能有IV类内含子，一般无CCA，需添加<br />
|-<br />
|引物切除<br />
|RNaseH、DNAPI<br />
|RNaseH、FENI<br />
|RNaseH、FENI<br />
|-<br />
|负超螺旋引入机制<br />
|旋转酶<br />
|同时具有旋转酶和组蛋白（可同时用），有的古菌还有反旋转酶以引入正超螺旋，以适应极端高温<br />
|利用组蛋白<br />
|-<br />
|表达调控<br />
|负调控为主<br />
|负调控为主<br />
|正调控为主<br />
|-<br />
|滑动钳<br />
|β滑动钳子，两亚基构成<br />
|PCNA，可异源三聚体，更多正电残基<br />
|PCNA，同源三聚体<br />
|-<br />
|主要DNA聚合酶<br />
|C类<br />
|B类<br />
|B类<br />
|-<br />
|DNA连接酶所用的<br />
|大多数NAD<br />
|ATP或无<br />
|ATP<br />
|-<br />
|泛素及蛋白酶体<br />
|不具（放线菌有原核拟泛素蛋白）<br />
|具简版泛素（古菌小修饰物蛋白）<br />
|具<br />
|-<br />
|糖修饰类型<br />
|仅O-连接<br />
|O-连接和N-连接<br />
|O-连接和N-连接<br />
|-<br />
| rowspan="3" |膜脂<br />
|甘油构型<br />
|L-甘油<br />
|D-甘油<br />
|L-甘油<br />
|-<br />
|脂质位置<br />
|1，2<br />
|2，3<br />
|1，2<br />
|-<br />
|连接方式<br />
|酯键、醚键（少有，R型）<br />
|醚键（目前未发现酯键，甘油主要为S型<ref>生物化学原理 第三版 P241</ref>）<br />
|酯键、醚键（少有，R型）<br />
|-<br />
| colspan="2" |芽孢<br />
|有<br />
|没有<br />
|没有<br />
|-<br />
| colspan="2" |组蛋白<br />
|无<br />
|四聚体无尾部，无法被修饰<br />
|八聚体有尾部<br />
|-<br />
| rowspan="6" |代谢<br />
|化能自养种类<br />
|有<br />
|有<br />
|无<br />
|-<br />
|含聚-β羟丁酰种类<br />
|有<br />
|有<br />
|无<br />
|-<br />
|含气泡种类<ref>真核生物没有观察到确切的气泡，但有可能的候选物，见于<nowiki/>https://doi.org/10.9729/AM.2017.47.3.165</ref><br />
|有<br />
|有<br />
|无<br />
|-<br />
|3-磷酸甘油醛脱氢酶辅酶<br />
|NAD<br />
|Fd<br />
|NAD<br />
|-<br />
|EMP别构调节位点<br />
|己糖激酶、PFK、丙酮酸激酶<br />
|3-磷酸甘油醛脱氢酶<br />
|己糖激酶、PFK、丙酮酸激酶<br />
|-<br />
|己糖激酶/PFK的磷酸供体<br />
|ATP<br />
|ADP<br />
|ATP<br />
|}<br />
<references /></div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%94%A8%E6%88%B7:%E5%8D%83%E8%B5%8B&diff=6913
用户:千赋
2025-05-06T15:49:57Z
<p>N·CHEN·Y：创建页面，内容为“扛起合一生竞大旗 实至名归的超一流选手”</p>
<hr />
<div>扛起合一生竞大旗<br />
<br />
实至名归的超一流选手</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%94%A8%E6%88%B7:Imnotsyyyy&diff=6906
用户:Imnotsyyyy
2025-05-06T14:12:52Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>高一巨佬molmolmol<br />
<br />
稳定拉我40分<br />
<br />
合肥一中最强战力<br />
<br />
薄纱一切的存在<br />
<br />
职业星怒（属zhz<br />
<br />
业余是生竞巨佬</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%94%A8%E6%88%B7:N%C2%B7CHEN%C2%B7Y&diff=5277
用户:N·CHEN·Y
2025-03-27T10:34:36Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>orz 安徽省倒一</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E8%97%BB%E7%B1%BB%E5%88%86%E7%B1%BB%E6%95%B4%E7%90%86&diff=5062
藻类分类整理
2025-03-20T02:15:59Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>{| class="wikitable"<br />
!门类<br />
!光合产物<br />
!光合色素<br />
!载色体膜数和类囊体结构<br />
!生殖方式<br />
!鞭毛类型<br />
!细胞壁<br />
|-<br />
|蓝藻(原核)<br />
|蓝藻淀粉，蓝藻颗粒体<br />
|叶绿素a,（f,d），藻蓝素，藻红素<br />
|没有载色体，只有光合片层<br />
|直接分裂，如藻殖段，厚壁孢子（颤藻除外）丝状蓝藻； 外生和内生孢子；无有性生殖<br />
|整个生活史都没有鞭毛<br />
|4层，可被溶菌酶分解，主要为肽聚糖，外有果胶酸粘多糖构成的胶质鞘，含非光合色素和少量纤维素<br />
|-<br />
|隐藻<br />
|淀粉、油滴<br />
|叶绿素a，c，β-胡萝卜素，硅甲藻素、甲藻黄素，藻胆素<br />
|四重套膜所包裹的二层类囊体<br />
|多为细胞纵分裂，不具鞭毛的种类产生游动孢子，有些种类产生厚壁的休眠孢子<br />
|2条，1茸鞭型、1尾鞭型，自腹侧前侧口沟伸出<br />
|种类细胞不具纤维素细胞壁，细胞外有一层周质体，柔软或坚固<br />
|-<br />
| rowspan="2" |甲藻<br />
| rowspan="2" |淀粉和油<br />
| rowspan="2" |叶绿素a,c，β-胡萝卜素，多甲藻素，硅甲藻素。甲藻素，硅藻黄素<br />
| rowspan="2" |3一层内质网不连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|无性生殖：细胞分裂，游动孢子，不动孢子，厚壁孢子等<br />
| rowspan="2" |2根顶生或2根侧生。顶生一尾鞭型向前，一短茸鞭型向后。侧生鞭毛，横鞭毛茸鞭型，纵鞭毛尾鞭型，都是9+2<br />
| rowspan="2" |部分有壁，含纤维素<br />
|-<br />
|有性生殖：为同配，罕见<br />
|-<br />
| rowspan="2" |金藻<br />
| rowspan="2" |金藻昆布糖—β1-3葡聚糖，油滴<br />
| rowspan="2" |叶绿素a,c，β-胡萝卜素，墨角藻黄素，硅藻黄素，硅甲藻素<br />
| rowspan="2" |4两层内质网连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|无性生殖：纵分裂，断裂，游动孢子，不动孢子等<br />
| rowspan="2" |1~2根。2根时，1茸鞭型向前，1短尾鞭型向后。<br />
| rowspan="2" |少见（金球藻目与金枝藻目），纤维素和果胶质<br />
|-<br />
|有性生殖：为同配，少见<br />
|-<br />
| rowspan="2" |黄藻<br />
| rowspan="2" |金藻昆布糖，油<br />
| rowspan="2" |叶绿素a，（c存于无隔藻属），β-胡萝卜素，硅甲黄素，没有墨角藻黄素<br />
| rowspan="2" |4两层内质网连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|无性生殖：游动/不动孢子<br />
| rowspan="2" |2根，亚顶生，不等长的9+2，1茸鞭型向前，1短尾鞭型向后。<br />
| rowspan="2" |由U形或H形嵌套构成，果胶质<br />
|-<br />
|有性生殖：少见，黄丝藻属-同配；气球藻属-同配和异配；无隔藻属-卵配<br />
|-<br />
| rowspan="2" |红藻<br />
| rowspan="2" |红藻淀粉（细胞质中的糖原类多糖，非水溶），红藻糖<br />
| rowspan="2" |叶绿素a，β-胡萝卜素，藻蓝素，藻红素，叶黄素，蒲公英黄素<br />
| rowspan="2" |2类囊体不成束<br />
|无性生殖：静孢子，单孢子-紫菜；四分孢子-多管藻<br />
| rowspan="2" |整个生活史都没有鞭毛<br />
| rowspan="2" |内层纤维素，外层果胶质<br />
|-<br />
|有性生殖：精子囊与果胞，产果孢子（体）（果孢子为n，果孢子体又称囊果为2n，后减数分裂为四分孢子）<br />
|-<br />
|硅藻<br />
|金藻昆布糖，油<br />
|叶绿素a,c，α,β-胡萝卜素，墨角藻黄素，硅藻黄素，硅甲黄素<br />
|4两层内质网连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|细胞分裂增殖，连续分裂使细胞减小（老壳均在外套上壳），可以多种方式形成复大孢子回复大小。<br />
|仅精子有鞭毛，1~2根，茸鞭型，9+0（特殊）<br />
|U形嵌套形成，果胶质与硅质<br />
|-<br />
| rowspan="3" |褐藻<br />
| rowspan="3" |褐藻淀粉，甘露醇<br />
| rowspan="3" |叶绿素a,c，α,β-胡萝卜素，墨角藻黄素（特别多），6种叶黄素等<br />
| rowspan="3" |4两层内质网连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|营养繁殖：断裂或繁殖枝 <br />
| rowspan="3" |精子和运动细胞一般有两不等长侧生鞭毛，1茸鞭型向前较长，1尾鞭型向后较短，墨角藻目向后较长，网地藻目仅1鞭毛向前。<br />
| rowspan="3" |内层纤维素，外层藻胶，壁内含褐藻糖胶<br />
|-<br />
|无性生殖：静孢子和游动孢子（除了墨角菜目都可以形成）<br />
|-<br />
|有性生殖：同异卵，除墨角菜目都有世代交替，多数孢子体发达<br />
|-<br />
| rowspan="2" |轮藻<br />
| rowspan="2" |淀粉<br />
| rowspan="2" |叶绿素a，b、β，γ-胡萝卜素，番茄红素<br />
| rowspan="2" |待补充<br />
|营养繁殖：依赖基部节上的淀粉星体或者基部节/假根上的珠芽<br />
| rowspan="2" |精子具有两条等长尾鞭型鞭毛<br />
| rowspan="2" |待补充/部分个体体外被有钙质或者胶质<br />
|-<br />
|有性生殖：具有藏精器以及藏卵器，成熟时冠细胞裂开让精子进入形成合子，合子萌发时产生四个单倍体子核，其中三个子核败育，留一个子核发育成新个体。<br />
|-<br />
| rowspan="2" |绿藻<br />
| rowspan="2" |淀粉<br />
| rowspan="2" |叶绿素a,b，α,β-胡萝卜素，虾青素，叶黄素等<br />
| rowspan="2" |2类囊体3~6条一束<br />
|营养繁殖：断裂，分裂等等<br />
| rowspan="2" |运动细胞有2或4条顶生等长鞭毛，9+2，全是尾鞭型，多数种类仅孢子或配子可移动。<br />
| rowspan="2" |纤维素，果胶<br />
|-<br />
|无性生殖：静孢子（部分称似亲孢子）和游动孢子，有性生殖多样化（同异卵接）<br />
|-<br />
|裸藻<br />
|裸藻淀粉（只存在于裸藻细胞质）和油<br />
|叶绿素a,b，β-胡萝卜素，3种叶黄素<br />
|3外面一层内质网，里面两层载色体，类囊体3条一束<br />
|细胞纵分裂增殖，可形成胞囊，没有无性生殖。有性生殖尚不明确。<br />
|仅精子有鞭毛，1~2根，茸鞭型，9+2<br />
|无细胞壁（除胶柄藻属）<br />
|-<br />
|灰（胞）藻<br />
|淀粉<br />
|叶绿素a，藻胆素<br />
|（称为蓝小体）2层，有肽聚糖壁<br />
|/<br />
|可运动的种类中，有两条不等长鞭毛（结构类似某些绿藻）<br />
|/<br />
|}<br />
'''光合产物的鉴别'''<br />
<br />
红藻淀粉：碘化钾染，先变黄褐色，再葡萄红，最后变成紫色<br />
<br />
蓝藻淀粉：遇碘为红褐色</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E8%97%BB%E7%B1%BB%E5%88%86%E7%B1%BB%E6%95%B4%E7%90%86&diff=5061
藻类分类整理
2025-03-20T02:09:31Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>{| class="wikitable"<br />
!门类<br />
!光合产物<br />
!光合色素<br />
!载色体膜数和类囊体结构<br />
!生殖方式<br />
!鞭毛类型<br />
!细胞壁<br />
|-<br />
|蓝藻(原核)<br />
|蓝藻淀粉，蓝藻颗粒体<br />
|叶绿素a,（f,d），藻蓝素，藻红素<br />
|没有载色体，只有光合片层<br />
|直接分裂，如藻殖段，厚壁孢子（颤藻除外）丝状蓝藻； 外生和内生孢子；无有性生殖<br />
|整个生活史都没有鞭毛<br />
|4层，可被溶菌酶分解，主要为肽聚糖，外有果胶酸粘多糖构成的胶质鞘，含非光合色素<br />
|-<br />
|隐藻<br />
|淀粉、油滴<br />
|叶绿素a，c，β-胡萝卜素，硅甲藻素、甲藻黄素，藻胆素<br />
|四重套膜所包裹的二层类囊体<br />
|多为细胞纵分裂，不具鞭毛的种类产生游动孢子，有些种类产生厚壁的休眠孢子<br />
|2条，1茸鞭型、1尾鞭型，自腹侧前侧口沟伸出<br />
|种类细胞不具纤维素细胞壁，细胞外有一层周质体，柔软或坚固<br />
|-<br />
| rowspan="2" |甲藻<br />
| rowspan="2" |淀粉和油<br />
| rowspan="2" |叶绿素a,c，β-胡萝卜素，多甲藻素，硅甲藻素。甲藻素，硅藻黄素<br />
| rowspan="2" |3一层内质网不连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|无性生殖：细胞分裂，游动孢子，不动孢子，厚壁孢子等<br />
| rowspan="2" |2根顶生或2根侧生。顶生一尾鞭型向前，一短茸鞭型向后。侧生鞭毛，横鞭毛茸鞭型，纵鞭毛尾鞭型，都是9+2<br />
| rowspan="2" |部分有壁，含纤维素<br />
|-<br />
|有性生殖：为同配，罕见<br />
|-<br />
| rowspan="2" |金藻<br />
| rowspan="2" |金藻昆布糖—β1-3葡聚糖，油滴<br />
| rowspan="2" |叶绿素a,c，β-胡萝卜素，墨角藻黄素，硅藻黄素，硅甲藻素<br />
| rowspan="2" |4两层内质网连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|无性生殖：纵分裂，断裂，游动孢子，不动孢子等<br />
| rowspan="2" |1~2根。2根时，1茸鞭型向前，1短尾鞭型向后。<br />
| rowspan="2" |少见（金球藻目与金枝藻目），纤维素和果胶质<br />
|-<br />
|有性生殖：为同配，少见<br />
|-<br />
| rowspan="2" |黄藻<br />
| rowspan="2" |金藻昆布糖，油<br />
| rowspan="2" |叶绿素a，（c存于无隔藻属），β-胡萝卜素，硅甲黄素，没有墨角藻黄素<br />
| rowspan="2" |4两层内质网连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|无性生殖：游动/不动孢子<br />
| rowspan="2" |2根，亚顶生，不等长的9+2，1茸鞭型向前，1短尾鞭型向后。<br />
| rowspan="2" |由U形或H形嵌套构成，果胶质<br />
|-<br />
|有性生殖：少见，黄丝藻属-同配；气球藻属-同配和异配；无隔藻属-卵配<br />
|-<br />
| rowspan="2" |红藻<br />
| rowspan="2" |红藻淀粉（细胞质中的糖原类多糖，非水溶），红藻糖<br />
| rowspan="2" |叶绿素a，β-胡萝卜素，藻蓝素，藻红素，叶黄素，蒲公英黄素<br />
| rowspan="2" |2类囊体不成束<br />
|无性生殖：静孢子，单孢子-紫菜；四分孢子-多管藻<br />
| rowspan="2" |整个生活史都没有鞭毛<br />
| rowspan="2" |内层纤维素，外层果胶质<br />
|-<br />
|有性生殖：精子囊与果胞，产果孢子（体）（果孢子为n，果孢子体又称囊果为2n，后减数分裂为四分孢子）<br />
|-<br />
|硅藻<br />
|金藻昆布糖，油<br />
|叶绿素a,c，α,β-胡萝卜素，墨角藻黄素，硅藻黄素，硅甲黄素<br />
|4两层内质网连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|细胞分裂增殖，连续分裂使细胞减小（老壳均在外套上壳），可以多种方式形成复大孢子回复大小。<br />
|仅精子有鞭毛，1~2根，茸鞭型，9+0（特殊）<br />
|U形嵌套形成，果胶质与硅质<br />
|-<br />
| rowspan="3" |褐藻<br />
| rowspan="3" |褐藻淀粉，甘露醇<br />
| rowspan="3" |叶绿素a,c，α,β-胡萝卜素，墨角藻黄素（特别多），6种叶黄素等<br />
| rowspan="3" |4两层内质网连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|营养繁殖：断裂或繁殖枝 <br />
| rowspan="3" |精子和运动细胞一般有两不等长侧生鞭毛，1茸鞭型向前较长，1尾鞭型向后较短，墨角藻目向后较长，网地藻目仅1鞭毛向前。<br />
| rowspan="3" |内层纤维素，外层藻胶，壁内含褐藻糖胶<br />
|-<br />
|无性生殖：静孢子和游动孢子（除了墨角菜目都可以形成）<br />
|-<br />
|有性生殖：同异卵，除墨角菜目都有世代交替，多数孢子体发达<br />
|-<br />
| rowspan="2" |轮藻<br />
| rowspan="2" |淀粉<br />
| rowspan="2" |叶绿素a，b、β，γ-胡萝卜素，番茄红素<br />
| rowspan="2" |待补充<br />
|营养繁殖：依赖基部节上的淀粉星体或者基部节/假根上的珠芽<br />
| rowspan="2" |精子具有两条等长尾鞭型鞭毛<br />
| rowspan="2" |待补充/部分个体体外被有钙质或者胶质<br />
|-<br />
|有性生殖：具有藏精器以及藏卵器，成熟时冠细胞裂开让精子进入形成合子，合子萌发时产生四个单倍体子核，其中三个子核败育，留一个子核发育成新个体。<br />
|-<br />
| rowspan="2" |绿藻<br />
| rowspan="2" |淀粉<br />
| rowspan="2" |叶绿素a,b，α,β-胡萝卜素，虾青素，叶黄素等<br />
| rowspan="2" |2类囊体3~6条一束<br />
|营养繁殖：断裂，分裂等等<br />
| rowspan="2" |运动细胞有2或4条顶生等长鞭毛，9+2，全是尾鞭型，多数种类仅孢子或配子可移动。<br />
| rowspan="2" |纤维素，果胶<br />
|-<br />
|无性生殖：静孢子（部分称似亲孢子）和游动孢子，有性生殖多样化（同异卵接）<br />
|-<br />
|裸藻<br />
|裸藻淀粉（只存在于裸藻细胞质）和油<br />
|叶绿素a,b，β-胡萝卜素，3种叶黄素<br />
|3外面一层内质网，里面两层载色体，类囊体3条一束<br />
|细胞纵分裂增殖，可形成胞囊，没有无性生殖。有性生殖尚不明确。<br />
|仅精子有鞭毛，1~2根，茸鞭型，9+2<br />
|无细胞壁（除胶柄藻属）<br />
|-<br />
|灰（胞）藻<br />
|淀粉<br />
|叶绿素a，藻胆素<br />
|（称为蓝小体）2层，有肽聚糖壁<br />
|/<br />
|可运动的种类中，有两条不等长鞭毛（结构类似某些绿藻）<br />
|/<br />
|}<br />
'''光合产物的鉴别'''<br />
<br />
红藻淀粉：碘化钾染，先变黄褐色，再葡萄红，最后变成紫色<br />
<br />
蓝藻淀粉：遇碘为红褐色</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=DNA%E7%9A%84%E7%94%B2%E5%9F%BA%E5%8C%96&diff=4664
DNA的甲基化
2025-03-12T17:03:36Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>原核生物DNA甲基化：6mA、4mC、5mC。<br />
<br />
真核生物的DNA甲基化： 5mC，有些物种含有微量 6mA，如果蝇、秀丽隐杆线虫等。<br />
<br />
以下阐述仅限于5mC。<br />
<br />
* 果蝇甲基化水平极低，酵母线虫完全不具甲基化。<br />
* 甲基化可发生在CG\CHG\CHH上，H=G以外任意核苷酸。<br />
* 动物和植物都以CG为主，但植物的CHG/CHH比动物更普遍。植物特有维持CHG的甲基化酶，故植物的CHG很多。<br />
<br />
* CpG释疑<br />
** 哺乳动物的CpG含量：低于预期<br />
** CpG甲基化程度：高（70%~80%）<br />
** CpG岛中甲基化程度：低<br />
<br />
== DNA甲基转移酶 ==<br />
有两类甲基化酶，一类是把半甲基化位点变为全甲基化位点的维持性甲基化酶，一类是把没有甲基化的位点变为甲基化位点的从头甲基化酶。<br />
<br />
=== DNMT1 ===<br />
维持性甲基化酶。<br />
<br />
=== DNMT2/TRDMT1 ===<br />
不是DNA甲基化酶，而是tRNA甲基化酶。<br />
<br />
=== DNMT3a、DNMT3b ===<br />
从头甲基化酶。<br />
<br />
=== DNMT3c ===<br />
从头甲基化酶。原以为是一个假基因，现在发现其可以表达，功能是在精子发育过程中抑制转座子。<br />
<br />
== 甲基化的功能 ==<br />
<br />
=== 启动子的甲基化如何抑制转录？ ===<br />
<br />
* 甲基本身就能抑制转录因子的结合——甲基位于大沟<br />
* 甲基结合了别的蛋白，这些蛋白抑制了转录因子的结合<br />
<br />
=== 基因内部的甲基化如何促进转录？ ===<br />
<br />
* 长期以来不甚清楚。<br />
* 缺乏基因内部甲基化导致RNAPⅡ在基因内部起始转录，内部甲基化可能有助于避免非正常转录物产生从而促进转录。<br />
<br />
=== 哺乳动物的甲基化还有哪些功能？ ===<br />
<br />
* 胚胎发育和细胞分化<br />
* 印记基因<br />
* X染色体失活<br />
* 抑制逆转座子<br />
<br />
癌症的甲基化特点：全基因组低甲基化，局部(如CpG岛)高甲基化。<br />
<br />
== DNA去甲基化 ==<br />
<br />
=== 去甲基化的方式 ===<br />
<br />
* 被动去甲基化：不进行维持性甲基化，随着DNA的复制，最初的甲基很快被稀释在DNA中，甲基化水平即降低。<br />
* 主动去甲基化<br />
** Tet-TDG氧化去甲基化<br />
*** 5mC→5hmC→5fC→5caC，催化这些反应的是Tet<br />
*** 胸腺嘧啶糖苷酶TDG可以切除5fC、5caC，留下AP位点，进行BER修复，5mC即被C替换<br />
** Tet其他去甲基化途径<br />
** 不依赖Tet的去甲基化途径</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%94%9F%E5%8C%96%E8%BF%87%E7%A8%8B%E6%8A%91%E5%88%B6%E5%89%82%E6%95%B4%E7%90%86&diff=4342
生化过程抑制剂整理
2025-03-07T02:58:07Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>== 生化过程抑制剂整理 ==<br />
*'''温馨提示：可以用CTRL+F搜索你想要的物质'''<br />
{| class="wikitable sortable"<br />
|-<br />
! 抑制剂名称 !! 代谢途径 !! 具体环节 !! 作用机理<br />
|-<br />
|2-脱氧葡糖<br />
|糖酵解<br />
|抑制6-磷酸葡糖→6-磷酸果糖<br />
|在第一步（Glc磷酸化）时被掺入，由于不能形成烯二醇中间体而抑制反应<br />
|-<br />
| 碘代乙酸 || 糖酵解 || 抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶（3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸） || 和活性中心的-SH共价结合<br />
|-<br />
|有机汞<br />
|糖酵解<br />
|抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶（3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸）<br />
|和活性中心的-SH共价结合<br />
|-<br />
| 氟化物 || 糖酵解 || 抑制烯醇化酶（2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸，即PEP） || 与镁离子形成络合物<br />
|-<br />
| 砷酸 || 糖酵解 || 抑制3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸，造成少产生1分子ATP || 砷酸基团替代磷酸基团结合1号碳原子，产物不稳定，自发分解为砷酸和3-磷酸甘油酸<br />
|-<br />
|亚砷酸<br />
三氧化二砷<br />
|丙酮酸氧化<br />
|抑制丙酮酸→乙酰CoA<br />
|和二氢硫辛酰胺转乙酰酶的双巯基共价结合<br />
|-<br />
| 氟代乙酸 || 三羧酸循环 || 抑制柠檬酸→异柠檬酸（4-羟基反乌头酸自杀性抑制顺乌头酸酶） || 氟乙酸生成氟乙酰CoA，再与草酰乙酸结合生成氟柠檬酸，氟柠檬酸无法进入下一步反应<br />
|-<br />
| 丙二酸 || 三羧酸循环 || 抑制琥珀酸→延胡索酸 || 丙二酸类似于琥珀酸，竞争性抑制剂<br />
|-<br />
| 亚砷酸<br />
三氧化二砷<br />
| 三羧酸循环 || 抑制α-酮戊二酸→琥珀酰CoA+CO₂ || 抑制α-酮戊二酸脱氢酶复合体，和二氢硫辛酰胺的双巯基共价结合<br />
|-<br />
| 降糖氨酸 || 脂肪酸β-氧化 || 抑制脂酰辅酶A第一步脱氢（生成FADH₂） || 抑制脂酰辅酶A脱氢酶<br />
|-<br />
| 羽田杀菌素 || AMP合成 || 抑制IMP→腺苷琥珀酸 || 羽田杀菌素为Asp类似物<br />
|-<br />
| 重氮丝氨酸 || 嘌呤核苷酸从头合成 || 抑制PRPP→5-磷酸核糖胺、甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）→甲酰甘氨脒核苷酸（FGAM）、IMP→GMP || 重氮丝氨酸为Gln类似物<br />
|-<br />
| 阿雪维菌素 || 嘌呤核苷酸从头合成 || 抑制PRPP→5-磷酸核糖胺、甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）→甲酰甘氨脒核苷酸（FGAM）、IMP→GMP || 阿雪维菌素为Gln类似物<br />
|-<br />
| 6-重氮-5-氧正亮氨酸 || 嘌呤核苷酸从头合成 || 抑制PRPP→5-磷酸核糖胺、甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）→甲酰甘氨脒核苷酸（FGAM）、IMP→GMP || 6-重氮-5-氧正亮氨酸为Gln类似物<br />
|-<br />
| 甲氨喋呤 || 嘌呤核苷酸从头合成、TMP合成 || 抑制DHF→THF || 抑制二氢叶酸还原酶 <br />
|-<br />
| 氨基喋呤 || 嘌呤核苷酸从头合成、TMP合成 || 抑制DHF→THF || 抑制二氢叶酸还原酶<br />
|-<br />
|甲氧苄胺嘧啶<br />
|嘌呤核苷酸从头合成<br />
|抑制DHF→THF<br />
|抑制二氢叶酸还原酶（细菌）<br />
|-<br />
| 安密妥 || 呼吸链 || 抑制复合物I || 切断NADH至CoQ的电子流<br />
|-<br />
| 杀粉菌素 || 呼吸链 || 抑制复合物I || 切断NADH至CoQ的电子流<br />
|-<br />
| 鱼藤酮 || 呼吸链 || 抑制复合物I || 切断NADH至CoQ的电子流<br />
|-<br />
| 萎锈灵 || 呼吸链 || 抑制复合物II || 切断FADH₂至CoQ的电子流<br />
|-<br />
| 抗霉素A || 呼吸链 || 抑制复合物III || 切断CoQ至Cyt c₁的电子流<br />
|-<br />
| 叠氮化物 || 呼吸链 || 抑制复合物IV || 结合复合体IV，机理可能是作为配位体与铁卟啉结合，抑制氧原子配位<br />
|-<br />
| 硫化氢 || 呼吸链 || 抑制复合物IV || 结合复合体IV，与铁离子结合（没有确认是否同样配位）<br />
|-<br />
| 一氧化碳 || 呼吸链 || 抑制复合物IV || 结合复合体IV，作为配位体与铁卟啉结合，抑制氧原子配位<br />
|-<br />
| 氰化物 || 呼吸链 || 抑制复合物IV || 结合复合体IV，作为配位体与铁卟啉结合，抑制氧原子配位<br />
|-<br />
| 甲酸 || 呼吸链 || 抑制复合物IV || 结合复合体IV，机理可能是作为配位体与铁卟啉结合，抑制氧原子配位<br />
|-<br />
| 2,4-二硝基苯酚 || 呼吸链 || 减少pmf || 解偶联剂，结合质子跨膜至线粒体基质<br />
|-<br />
|FCCP<br />
|呼吸链<br />
|减少pmf<br />
|解偶联剂，结合质子跨膜至线粒体基质<br />
|-<br />
|双香豆素<br />
|呼吸链<br />
|减少pmf<br />
|解偶联剂，结合质子跨膜至线粒体基质<br />
|-<br />
|阿司匹林<br />
|呼吸链<br />
|减少pmf<br />
|解偶联剂，结合质子跨膜至线粒体基质（不常出现）<br />
|-<br />
|甲状腺素<br />
|呼吸链<br />
|减少pmf<br />
|解偶联剂，结合质子跨膜至线粒体基质（不常出现）<br />
|-<br />
|生热素<br />
|呼吸链<br />
|减少pmf<br />
|在线粒体内膜上形成质子通道，使质子返回线粒体基质<br />
|-<br />
| 缬氨霉素 || 呼吸链 || 减少pmf || 阳离子载体，将K<sup>+</sup>运至基质<br />
|-<br />
| 短杆菌肽 || 呼吸链 || 减少pmf || 破坏线粒体内膜，增加通透性<br />
|-<br />
| 寡霉素 || 呼吸链 || 抑制ATP合酶 || 抑制F<sub>o</sub>亚基<br />
|-<br />
| 杀黑星菌素 || 呼吸链 || 抑制ATP合酶 || 抑制F<sub>o</sub>亚基<br />
|-<br />
| 金轮霉素 || 呼吸链 || 抑制ATP合酶 || 抑制F<sub>1</sub>亚基<br />
|-<br />
| 二环已基碳二亚胺（DCCD） || 呼吸链 || 抑制ATP合酶 || 与c亚基的酸性氨基酸共价结合，阻止H<sup>+</sup>通过F<sub>o</sub><br />
|-<br />
| 苍术苷 || 呼吸链 || 抑制ATP-ADP交换体 || 抑制ATP-ADP交换体，抑制ATP出线粒体<br />
|-<br />
| 米酵菌酸 || 呼吸链 || 抑制ATP-ADP交换体 || 抑制ATP-ADP交换体，抑制ATP出线粒体<br />
|-<br />
|敌草隆（DCMU）<br />
|光合电子传递链<br />
|抑制PSII<br />
|阻止PSII Q<sub>B</sub>的还原<br />
|-<br />
|DBMIB<br />
|光合电子传递链<br />
|阻止电子传到Cyt b<sub>6</sub>f<br />
|与PQ竞争<br />
|-<br />
|百草枯<br />
|光合电子传递链<br />
|抑制PSI<br />
|阻止PSI Fd的还原<br />
|-<br />
|羧化阿拉伯糖醇-1-磷酸<br />
|卡尔文循环<br />
|抑制Rubisco<br />
|过渡态类似物，与Rubisco活性中心结合<br />
|-<br />
|降糖氨酸<br />
|脂肪酸合成<br />
|抑制脂酰CoA脱氢酶<br />
|不是直接抑制，是代谢产物与该酶紧密结合<br />
|-<br />
|斯他汀类药物<br />
|萜类及固醇合成<br />
|抑制HMG-CoA还原酶<br />
|模拟甲羟戊酸，起竞争性抑制作用<br />
|}<br />
==分子生物学相关常见抑制剂整理==<br />
参见：[[常见抑制剂整理]]<br />
<br />
<ref><br />
相关抑制剂参考杨荣武《生物化学原理》第三版整理<br />
</ref></div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E8%A1%80%E7%BA%A2%E8%9B%8B%E7%99%BD%E4%B8%8EHb%E7%9B%B8%E5%85%B3%E7%96%BE%E7%97%85&diff=4340
血红蛋白与Hb相关疾病
2025-03-07T02:49:17Z
<p>N·CHEN·Y：/* 血红蛋白的结构 */</p>
<hr />
<div>== 血红蛋白的基因 ==<br />
<br />
=== α基因簇-位于16p13.3 ===<br />
ζ-ψζ-αD-ψα-α2-α1-θ<br />
<br />
=== β基因簇-位于 ===<br />
ε-Gγ-Aγ-ψβ-δ-β<br />
<br />
假基因ψ已经失活，不能表达蛋白质；αD和θ的表达产物尚未发现。<br />
<br />
== 血红蛋白的结构 ==<br />
人类主要产生五种血红蛋白亚基：<br />
<br />
α、ζ链有146个残基，β、γ、δ链有141个残基。<br />
<br />
* 胚胎时期，第四周开始，卵黄囊中，产生的血红蛋白有：<br />
** Gower 1 (ζ<sub>2</sub>ε<sub>2</sub>).<br />
** Gower 2 (α<sub>2</sub>ε<sub>2</sub>).<br />
** Portland I 血红蛋白(ζ<sub>2</sub>γ<sub>2</sub>).<br />
** Portland II 血红蛋白(ζ<sub>2</sub>β<sub>2</sub>).<br />
* 胎儿时期，第十周开始，肝脏脾脏中，产生：<br />
** 胎儿血红蛋白HbF(α2γ2)<br />
* 成体，骨髓中，产生：<br />
** 血红蛋白A-HbA:α2β2 （>95％）<br />
** 血红蛋白A2-HbA2：α2δ2<br />
** HbF(α2γ2)<br />
<br />
== 有关血红蛋白的疾病 ==<br />
<br />
=== α地中海贫血 ===<br />
两条染色体上4个α基因部分或全部缺失，导致α亚基不能产生/产生减少。患者体内含有：<br />
<br />
* HbH：β4<br />
* Hb Barts：γ4<br />
<br />
=== 镰状红细胞贫血 ===<br />
β链上6号位Glu突变成Val，易相互聚集成纤维，导致细胞变性和破裂<br />
<br />
<nowiki>*</nowiki>可以用丁酸治疗，即增加HbF的表达（无β链）</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E5%B8%B8%E8%A7%81%E6%8A%91%E5%88%B6%E5%89%82%E6%95%B4%E7%90%86&diff=4336
常见抑制剂整理
2025-03-07T02:16:50Z
<p>N·CHEN·Y：/* 其他相关的抗生素或抑制剂 */</p>
<hr />
<div>==拓扑异构酶抑制剂==<br />
<br />
===细菌的旋转酶（II型拓扑异构酶）抑制剂===<br />
<br />
*喹诺酮类（如环丙沙星）：作用位点为A亚基，嵌入断裂DNA链，形成酶-DNA-药物三元复合物而抑制DNA回旋酶的切口活性和封口活性。<br />
*香豆素类（如新生霉素）：作用位点为B亚基，抑制ATP酶活性。<br />
<br />
===Topo I特异抑制剂===<br />
<br />
*喜树碱类：10-羟基喜树碱（HCPT）、拓扑替康（TPT）、伊立替康（IRT）、贝洛替康（BLT）等，其中伊立替康在体内代谢为活性产物SN-38而发挥抗肿瘤作用。<br />
*吲哚并咔唑类。<br />
*茚并异喹啉酮类。<br />
*苯并咪唑类。<br />
<br />
===Topo II特异抑制剂===<br />
<br />
*鬼臼毒素类：依托泊苷（VP-16）、替尼泊苷。<br />
*阿霉素类：多柔比星、柔红霉素、表柔比星、伊达比星。<br />
*蒽环化合物：米托蒽醌。<br />
<br />
==原核生物转录抑制剂==<br />
<br />
*利福霉素/利福平（''rif''）：由地中海链丝菌分泌的一类抗生素（利福平为其改良版），作用于β亚基，阻断2-3个核苷酸长度的新生转录物离开，抑制转录起始。<br />
*利（迪）链霉素：作用于β亚基，阻止RNA聚合酶在催化过程中必须经历的构象变化，从而抑制转录的延伸。<br />
<br />
==真核生物转录抑制剂==<br />
<br />
*α-鹅膏蕈（xùn）碱：白毒伞（''Amanita phalloides''）体内产生的一种环状八肽。其不影响NTP的结合，依靠与聚合酶形成的氢键阻碍了桥螺旋的移动，也就影响了聚合酶的移位，致使转录受阻。<br />
<br />
''注：三种聚合酶对其敏感程度为 II>III>I，叶绿体和线粒体RNA聚合酶也不敏感''<br />
<br />
==共同转录抑制剂==<br />
<br />
*放线菌素D：插入DNA的GC碱基对之间，致使DNA双螺旋的小沟变宽和扭曲从而阻止RNA聚合酶的移动。需要注意的是，RNA pol I对放线菌素D最敏感（rRNA的GC含量最高）。同时放线菌素D也能抑制复制的过程。<br />
<br />
==原核生物翻译抑制剂==<br />
<br />
=== 作用于30S亚基的 ===<br />
<br />
==== 四环素类：占据A位点，阻止tRNA加入核糖体（也可抑制ppGppp合成从而解除严紧反应） ====<br />
四环素（''tet''），金霉素（''cte''），土霉素（''oxy''），多西环素<br />
<br />
==== 氨基苷类：导致误读等等'''多种机制''' ====<br />
卡那霉素（''kan''），庆大霉素（''gen''），链霉素（''str''），新霉素（''neo''）：低浓度下导致核糖体误读mRNA，高浓是完全抑制转录起始。（不可逆结合到30S核糖体亚基上导致A位的破坏） 抗菌谱：G<sup>-</sup>和结核分枝杆菌。<br />
<br />
妥布霉素： 特异性与细菌核糖体30S亚基上的一个位点结合，阻断了细菌内肽链延长过程中的转位步骤，并阻止70S核糖体的形成与核糖体脱离，从而抑制细菌蛋白质的合成。<br />
<br />
大观霉素（=壮观霉素=奇霉素）（''spe''）：与链霉素不同，虽然能与30S结合并抑制蛋白翻译，但不会导致核糖体误读mRNA。<br />
<br />
春日霉素：抑制fMet-tRNA，抑制翻译起始<br />
<br />
==== 潮霉素（''hyg''）：作用位点在30S小亚基的A位点附近，阻挠A位点tRNA到P位点的移位。 ====<br />
<br />
=== 作用于50S亚基的 ===<br />
<br />
==== 大环内酯类：抑制转肽酶 ====<br />
红霉素（''ery''），罗红霉素，阿奇霉素（''azm''），麦迪霉素<br />
<br />
此外，雷帕霉素也是一种大环内酯类，但他以分子胶水的身份作用于哺乳动物的mTOR——mTOR就是“哺乳动物的雷帕霉素的靶标”的意思。（关于mTOR，见[[MTOR的性质]]）<br />
<br />
==== 氯霉素类：抑制转肽酶 ====<br />
氯霉素，甲砜霉素<br />
<br />
==== 林可霉素类：抑制转肽酶 ====<br />
林可霉素（''lin''），克林霉素，吡利霉素<br />
<br />
==== 稀疏霉素（spa）：抑制转肽酶 ====<br />
<br />
==== 红霉素（''ery''）、阿奇霉素（''azm''）：作用于50S亚基上的多肽离开通道，阻断正在生长的肽链的离开。 ====<br />
<br />
=== 其他机制 ===<br />
<br />
==== 假单胞酸（莫匹罗星，''mup''）：可逆性地与Ile-tRNA合成酶结合，阻止Ile掺入，从而抑制含Ile的蛋白质的合成。 ====<br />
<br />
==真核生物翻译抑制剂==<br />
<br />
*白喉毒素：白喉杆菌（''Corynebacterium diphtheria''）被β棒状杆菌噬菌体侵染，转导入β棒状杆菌噬体毒素基因（tox+），从而产生的外毒素；催化NAD<sup>+</sup>上ADP-核糖基转移至eEF2分子上使其失活，从而抑制移位反应。<br />
<br />
''注：①可造成神经细胞脱髓鞘；②对于古菌同样有抑制作用。''<br />
<br />
*蓖麻毒素：作为特异性 N-糖苷酶，切下28S rRNA上一个 A 从而导致核糖体失活，从而导致延伸因子无法与核糖体结合，GTP酶活性被抑制。（只作用于真核）<br />
*茴香霉素：与真核生物60S核糖体大亚基结合，抑制肽酰基转移酶活性从而抑制转录延伸。（茴香霉素还可作为细胞中JNK信号通路的激活剂，增强JNK的磷酸化）<br />
*放线菌酮=环己酰亚胺：与tRNA竞争大亚基的E位点，抑制移位<br />
注意：环己酰亚胺即放线菌酮（Cycloheximide），环己亚胺是另一种物质不是翻译抑制剂。<br />
<br />
==共同的抑制剂==<br />
<br />
*嘌呤霉素：分子结构类似酪氨酰-tRNA，翻译时进入A部位。随后形成的肽酰-嘌呤霉素并不能移位，而是与核糖体解离，造成肽链合成的提前结束。<br />
*α-帚曲霉素：作为一种特异性的核糖核酸内切酶切断28S rRNA（也可作用于原核生物的23S rRNA）<br />
<br />
''注：潮霉素、链霉素、α-帚曲霉素等都能作用于原核和真核细胞。''<br />
<br />
放线菌素D可以插入GC碱基对中，故理论上也可以抑制原核生物基因转录<br />
<br />
==细菌细胞壁合成的抑制剂==<br />
<br />
*环丝氨酸（恶唑毒素）：抑制Park核苷酸（UDP-N-乙酰胞壁酸五肽，肽聚糖合成的中间产物）合成过程中合成D-丙氨酰-D-丙氨酸的两步反应。<br />
*磷霉素：其自身结构类似于PEP，与其竞争，影响N-乙酰胞壁酸-UDP的合成。<br />
*万古霉素：分子结构复杂，通过抑制合成肽聚糖单体中-G-M-二联体插入至膜外肽聚糖合成处从而抑制细胞壁形成。<br />
*杆菌肽：抑制二磷酸-类脂载体脱磷酸的反应。<br />
*青霉素和头孢菌素：抑制肽葡聚糖转肽酶活性。（青霉素是D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物）<br />
*瑞斯托菌素：主要作用于G<sup>+</sup>，抑制糖肽聚合物的伸长作用位置偏僻，与其他抗生素无交叉耐药性。<br />
*达托霉素：通过干扰细胞膜对于氨基酸的转运作用抑制肽聚糖合成，作用方式独特。<br />
<br />
==两种蛋白转运的抑制剂==<br />
<br />
*Brefeldin A（布雷非德菌素）：大环内酯类抗生素，做常见的蛋白转运抑制剂，特异性阻断内质网到高尔基体到物质膜泡转运，抑制过程依赖于抑制AFR1P GTPase的GEF实现。也可做细胞自噬和线粒体自噬的抑制剂，还是一种CRISPR/Cas9激动剂，可抑制HSV-1病毒，并具有抗癌活性。<br />
*Monensin（莫能菌素）：聚醚类离子载体抗生素，优先与一价阳离子结合并将其转运至膜内，可阻断膜泡运输（破坏高尔基体）。<br />
<br />
==其他相关的抗生素或抑制剂==<br />
<br />
*狭霉素C：抑制黄苷酸氨基酶，因阻止GMP合成从而抑制DNA合成。<br />
*灰黄霉素：能抑制真菌有丝分裂，使有丝分裂的纺锤结构断裂，终止中期细胞分裂。只对某些属的真菌感染有效，主要用于治疗癣。<br />
*短杆菌酪肽：对细胞膜进行损害，降低呼吸作用，造成胞内物质外漏。<br />
*多黏菌素：使细胞膜上蛋白质释放造成物质外漏，临床趋于淘汰。<br />
*制霉菌素，两性霉素B：与真菌膜上的麦角固醇结合并形成小孔，造成K<sup>+</sup>的泄漏。<br />
*缬氨霉素：是一种由12个氨基酸（其中含有D-Val）组成的环形小肽。能选择地与K<sup>+</sup>离子结合形成脂溶性复合物，使K<sup>+</sup>容易得通过膜脂双层。<br />
*壳孢梭菌素：作为H<sup>+</sup>-ATPase强激活剂，可增强14-3-3蛋白与H<sup>+</sup>-ATPase的亲和性，造成植物细胞的不可逆性气孔开放。<br />
*洛霉素A：特异性抑制植物液泡上的V-ATPase（高浓度硝酸根可起到同样效果）。<br />
*托萘酯：抗真菌药，抑制其鲨烯单加氧酶活性。<br />
*克拉维酸钾：仅有微弱的抗菌活性，但可与多数的β-内酰胺酶牢固结合，生成不可逆的结合物、它具有强力而广谱的抑制β-内酰胺酶的作用。因而常与β-内酰胺类药物（如阿莫西林）搭配使用。<br />
*硫酸粘杆菌素：与敏感菌接触时，其化学结构中的游离氨基（带正电）与细菌细胞膜上磷酯的磷酸根（带负电）结合，使膜的通透性增加，导致细胞内的重要物质如氨基酸、嘌呤、嘧啶、K<sup>+</sup>等外漏。<br />
*伊曲康唑：广谱抗真菌活性，三唑类衍生物，破坏麦角固醇合成。<br />
*羽田杀菌素：与Asp竞争腺苷酸琥珀酸合成酶，阻止次黄嘌呤核苷酸转化成AMP。<br />
*溶葡球菌素： 能特异性水解细菌细胞壁肽聚糖五甘氨酸肽键桥（第2与第3位Gly形成的肽键），从而快速溶解细菌细胞壁而产生破壁溶菌作用。<br />
*短杆菌肽：作为离子通道插入细胞膜，导致解偶联。（不同于短杆菌酪肽）<br />
*羟基脲：清除酶活性中心的自由基，特异性抑制NDP还原酶<br />
*麦芽酚镓：镓离子可取代酶活性中心的铁离子，也能抑制NDP还原酶的活性</div>
N·CHEN·Y
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教材错误与矛盾
2025-03-06T01:05:26Z
<p>N·CHEN·Y：/* 生物化学原理. 4版. 杨荣武. 高等教育出版社 */</p>
<hr />
<div>此处没有采用标准的格式。<br />
<br />
==== 陈阅增普通生物学. 5版. 赵进东. 高等教育出版社 ====<br />
角质膜与气孔应为同时出现。<br />
<br />
==== 北斗题库五年优选生物竞赛过关测试60套. 北斗学友. 郑州大学出版社 ====<br />
<br />
==== 北斗题库五年优选生物竞赛全真模拟40套. 北斗学友. 郑州大学出版社 ====<br />
<br />
== 第一部分 ==<br />
<br />
=== 生物化学与分子生物学 ===<br />
<br />
==== 生物化学原理. 4版. 杨荣武. 高等教育出版社 ====<br />
p395将磷脂不断从膜外层转至膜内层用的应该是磷脂翻转酶（flippase）。<br />
<br />
==== 生物化学. 4版. 朱圣庚, 徐长法. 高等教育出版社 ====<br />
下册244，大肠杆菌没有内质网。<br />
<br />
==== 生物化学简明教程. 6版. 张丽萍, 杨建雄. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 生物化学与分子生物学. 10版. 周春燕, 药立波. 人民卫生出版社 ====<br />
<br />
==== Lehninger生物化学原理. 3版. David L Nelson, Michael M Cox. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
=== 分子生物学 ===<br />
<br />
==== 分子生物学. 2版. 杨荣武. 南京大学出版社 ====<br />
<br />
==== 现代分子生物学. 5版. 朱玉贤, 李毅, 郑晓峰, 郭红卫. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 基因的分子生物学. 7版. J. D. 沃森, T. A. 贝克, S. P. 贝尔, A. 甘恩. 科学出版社 ====<br />
<br />
==== Lewin 基因XII. J. E. 克雷布斯, E. S. 戈尔茨坦, S. T. 基尔伯特蒙克. 科学出版社 ====<br />
<br />
==== 分子生物学. 原书第5版. Robert F. Weaver. 科学出版社 ====<br />
<br />
=== 细胞生物学 ===<br />
<br />
==== 细胞生物学. 5版. 丁明孝, 王喜忠, 张传茂, 陈建国. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 细胞生物学. 2版. 王金发. 科学出版社 ====<br />
<br />
==== 细胞生物学精要. 原书第5版. B. 艾伯茨, D. 布雷, K. 霍普金, A. 约翰逊, J. 刘易斯, M. 拉夫, K. 罗伯茨, P. 沃尔特. 科学出版社 ====<br />
<br />
=== 生物技术 ===<br />
<br />
==== 医学分子生物学实验技术. 4版. 韩骅, 高国全. 人民卫生出版社 ====<br />
<br />
== 第二部分 ==<br />
<br />
=== 植物学 ===<br />
马炜梁认为木质素是亲水的，强胜、赵建成认为木质素疏水，黎维平倾向于木质素疏水的观点。<br />
<br />
无花果iPlant植物智、傅承新认为是瘦果，马炜梁认为是核果。<br />
<br />
==== 植物学. 3版. 马炜梁. 高等教育出版社 ====<br />
16，前质体是一种较小的无色体，应为无色的质体。<br />
<br />
97，兰科有25万种，但世界第一大科菊科也只有3万。其实是2.5万少了一个小数点。<br />
<br />
273，蛇莓、悬钩子、草莓iPlant植物智认为是瘦果，马炜梁认为是小核果。<br />
<br />
==== 植物学. 2版. 上册. 陆时万, 徐祥生, 沈敏健. 高等教育出版社 ====<br />
175，块根部分教材称甘薯为山芋且说其具有块根，此指的应是番薯，使用iPlant与多识植物百科查得甘薯应为''Dioscorea esculenta'' (Lour.) Burkill的中名，为薯蓣科薯蓣属植物，主要食用部位为块茎；番薯为''Ipomoea batatas'' (L.) Lam. 的中名，为旋花科番薯属植物，主要是用部位为块根，且地瓜通常指番薯，但甘薯也可作番薯别名。<br />
<br />
==== 植物学. 2版. 下册. 吴国芳, 冯志坚, 马炜梁, 周秀佳, 郎奎昌, 胡人亮, 王策箴 ,李茹光. 高等教育出版社 ====<br />
286~287，教材称''Lyonia''为南烛属，使用iPlant查询为珍珠花属；教材称''Lyonia ovalifolia'' var. ''elliptica'' (Siebold & Zucc.) Hand.-Mazz.为小果南烛，查询其中名为小果珍珠花，别名为小果南烛。教材称''Vaccinium''为乌饭树属，查询为越橘属；教材称''V. bracteatum'' Thunb.为乌饭树，查询其中名应为南烛，乌饭树是别名。<br />
<br />
==== 植物学. 2版. 傅承新, 邱英雄. 浙江大学出版社 ====<br />
腰果iPlant植物智认为是核果，傅承新认为是坚果。<br />
<br />
==== 植物学. 3版. 廖文波, 刘蔚秋, 冯虎元, 辛国荣, 石祥刚. 高等教育出版社 ====<br />
251，被子植物基部类（Basal Angiospermae）是被子植物的第一个分支，也是最原始的一个类群，有时称为ANITA…”，上文有错误，其实ANA Grade或ANITA group不是单系群。<br />
<br />
==== 植物生物学. 4版. 周云龙, 刘全福. 高等教育出版社 ====<br />
19，“有色体……….，秋天变黄的叶子里有这种质体。”黎维平认为秋叶变黄叶绿体衰老而非转变成有色体。<br />
<br />
==== 植物显微图解. 2版. 冯燕妮, 李和平. 科学出版社 ====<br />
38，把南瓜根后生木质部的导管当成了次生木质部的一部分。<br />
<br />
==== 植物结构图谱. 胡适宜. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 种子植物形态解剖学导论. 5版. 刘穆. 科学出版社 ====<br />
<br />
=== 植物生理学 ===<br />
<br />
==== 植物生理学. 3版. 武维华. 科学出版社 ====<br />
<br />
==== 植物生理学. 5版. Lincoln Taiz, Eduaro Zeiger. 科学出版社 ====<br />
<br />
==== 现代植物生理学. 4版. 李合生. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 植物生理学. 8版. 王小菁. 高等教育出版社 ====<br />
276，21世纪80年代许多学者研究认为震动刺激在含羞草中的方式是电传递，这揭示了未来学者将取得的研究成果，应为20世纪80年代。<br />
<br />
=== 微生物学 ===<br />
<br />
==== 微生物学教程. 4版. 周德庆. 高等教育出版社 ====<br />
46，酵母细胞壁的葡聚糖出现β-1,2-糖苷键，酵母表示面对卡泊芬净，从来没有这么坚挺。<br />
<br />
==== 微生物学. 8版. 沈萍, 陈向东. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
== 第三部分 ==<br />
<br />
=== 动物学 ===<br />
<br />
==== 普通动物学. 4版. 刘凌云, 郑光美. 高等教育出版社 ====<br />
161，担轮幼虫绘制错误。<br />
<br />
201，雄性圆田螺的精巢外表面标注了“精巢”，截面被标注了“卵巢”。<br />
<br />
429，鸵鸟“体高25m”，应为2.5m。<br />
<br />
==== 脊椎动物比较解剖学. 2版. 杨安峰, 程红, 姚锦仙. 北京大学出版社 ====<br />
<br />
==== 无脊椎动物学. 2版. 任淑仙. 北京大学出版社 ====<br />
103，寄生在人体肛门静脉的血吸虫直接以宿主的血红细胞为食，应为“肝门静脉”。<br />
<br />
145，内肛动物群体种类附着盘变为“葡萄茎”，根据英文应为“匍匐茎”。<br />
<br />
==== 无脊椎动物学. R. 麦克尼尔·亚历山大. 化学工业出版社 ====<br />
<br />
==== 普通昆虫学. 2版. 彩万志, 庞雄飞, 花保祯, 梁广文, 宋敦伦. 中国农业大学出版社 ====<br />
<br />
=== 生理学 ===<br />
<br />
==== 生理学. 10版. 罗自强, 管又飞. 人民卫生出版社 ====<br />
<br />
==== 人体生理学. 4版. 姚泰. 人民卫生出版社 ====<br />
<br />
==== Brene & Levy生理学原理. 4版. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 生理学原理. 梅岩艾, 王建军, 王世强. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 动物生理学. 3版. 杨秀平, 肖向红, 李大鹏. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 人体及动物生理学. 第4版. 左明雪. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
=== 生态学 ===<br />
<br />
==== 基础生态学. 4版. 牛翠娟, 娄安如, 孙儒泳, 李庆芬. 高等教育出版社 ====<br />
49，第二段第四行最后两个字，原文认为鲤鱼可通过低氧驯化增加血液溶氧量。<br />
<br />
==== 动物生态学原理. 4版. 孙儒泳, 王建华, 牛翠娟, 刘定震, 张立. 北京师范大学出版社 ====<br />
个体生态学部分，骆驼红细胞的特殊结构也可保证其不受质壁分离的损害。<br />
<br />
==== 普通生态学. 3版. 尚玉昌. 北京大学出版社 ====<br />
<br />
==== 生态学——从个体到生态系统. 4版. Michael Begon, Colin R. Townsend, John L. Harper. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 数量生态学. 3版. 张金屯. 科学出版社 ====<br />
<br />
=== 动物行为学 ===<br />
<br />
==== 动物行为学. 2版. 尚玉昌. 北京大学出版社 ====<br />
275，磁北极和磁南极画反了。<br />
<br />
==== 行为生态学. 2版. 尚玉昌. 北京大学出版社 ====<br />
<br />
== 第四部分 ==<br />
<br />
=== 遗传学 ===<br />
<br />
==== 遗传学. 3版. 戴灼华, 王亚馥. 高等教育出版社 ====<br />
认为病毒是原核生物。<br />
<br />
==== 遗传学. 4版. 刘祖洞, 吴燕华, 乔守治, 赵寿元. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 遗传学：从基因到基因组. 原书第6版. L. H. 哈特韦尔, M. L. 戈德伯格, J. A. 菲舍尔, L. 胡德. 科学出版社 ====<br />
<br />
==== 遗传学：基因和基因组分析. 8版. D. L. 哈特尔, M. 鲁沃洛. 科学出版社 ====<br />
<br />
==== 遗传学. 3版. 刘庆昌. 科学出版社 ====<br />
<br />
==== 遗传学原理. 3版. D. Peter Snustad, Michael J. Simmons. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 医学遗传学. 10版. 左伋, 张学. 人民卫生出版社 ====<br />
<br />
=== 进化生物学 ===<br />
<br />
==== 进化生物学. 4版. 沈银柱, 黄占景, 葛荣朝. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 进化生物学基础. 4版. 李难. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 生物进化. 重排版. 张昀. 北京大学出版社 ====<br />
43，地球进行热核反应。<br />
<br />
==== 生物进化. 3版. Douglas J. Futuyma. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
=== 生物信息学 ===<br />
<br />
==== 生物信息学基础教程. 张洛欣, 马斌. 高等教育出版社 ====<br />
<br />
==== 生物信息学. 4版. 陈铭. 科学出版社 ====<br />
<br />
==== 生物信息学：基础及应用. 王举, 王兆月, 田心. 清华大学出版社 ====<br />
<br />
==== 生物信息学. 3版. 李霞, 雷健波. 人民卫生出版社 ====<br />
<br />
=== 生物统计学 ===<br />
<br />
==== 生物统计学. 6版. 李春喜, 姜丽娜, 邵云, 张黛静, 马建. 科学出版社 ====</div>
N·CHEN·Y
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酶
2025-03-04T17:51:57Z
<p>N·CHEN·Y：/* 1.酶的分类 */</p>
<hr />
<div>说明：本页面收集归纳了各种酶百背不考的内容<br />
<br />
== 1.酶的分类 ==<br />
国际酶学委员会(EC)根据各种酶的催化机理，将酶分为'''7大类：'''氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类、连接酶类以及转位酶类。其主要特征可以归类为下表所述：<br />
{| class="wikitable"<br />
|+酶的分类<ref>杨荣武 《生物化学原理》第三版P156 T8-3，北京，高等教育出版社</ref><br />
!编号<br />
!系统名称<br />
!催化的反应<br />
!例<br />
|-<br />
!EC1<br />
|氧化还原酶类<br />
Oxidoreductases<br />
|氧化还原反应<br />
AH<sub>2</sub>+B→A+BH<sub>2</sub><br />
|乳酸脱氢酶LDH、黄嘌呤氧化酶<br />
|-<br />
!EC2<br />
|转移酶类<br />
Transferases<br />
|分子间基团的转移<br />
A'''X'''+B→A+B'''X'''<br />
|天冬氨酸转氨酶AST<br />
|-<br />
!EC3<br />
|水解酶类<br />
Hydrolases<br />
|加水导致的键断裂<br />
AB+'''H<sub>2</sub>O'''→A'''OH'''+B'''H'''<br />
|乙酰胆碱酯酶、核酸内切酶<br />
|-<br />
!EC4<br />
|裂合酶类<br />
Lyases<br />
|消除反应，产生双键<br />
AB→A+B (产生了'''双键''')<br />
|碳酸酐酶、丙酮酸脱羧酶<br />
|-<br />
!EC5<br />
|异构酶类<br />
Isomerases<br />
|同分异构体之间的转化<br />
A→A'<br />
|磷酸己糖异构酶、消旋酶<br />
|-<br />
!EC6<br />
|连接酶类<br />
Ligases<br />
|两分子底物合成一分子产物，偶联有ATP的消耗<br />
A+B+'''ATP'''→AB+'''ADP+Pi'''<br />
|DNA连接酶*、谷氨酰胺合成酶、羧化酶<br />
|-<br />
!EC7<br />
|转位酶类（易位酶类）<br />
Translocases<br />
|与ATP水解或氧化还原反应向偶联的物质跨膜转运和在膜内的分类<br />
A('''膜的一侧''')+ATP+H2O→A('''膜的另一侧''')+ADP+Pi<br />
|P型质子泵、ABC转运蛋白超家族<br />
|}<br />
<nowiki>*</nowiki>大肠杆菌的DNA连接酶能量来源是NAD<sup>+</sup><br />
<br />
<nowiki>**</nowiki>核酶不在这些酶之中，其分类较为复杂，欢迎各位佬前来补充<br />
<br />
<br />
== 2.酶的催化机制 ==<br />
（待更新）<br />
<br />
== 3.酶的动力学 ==<br />
[[酶动力学作图]]<br />
<br />
（待更新）</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=C/D/E-DNA&diff=4231
C/D/E-DNA
2025-03-04T17:43:22Z
<p>N·CHEN·Y：/* 整体对比 */</p>
<hr />
<div>= [https://zhuanlan.zhihu.com/p/12165749045 生物偏门知识整理——C型/D型/E型-DNA] =<br />
<br />
== 总体结构示意图 ==<br />
[[文件:Different-forms-of-DNA.jpg|居中]]<br />
<br />
== C型DNA ==<br />
[[文件:C-DNA.png|居中|600x600像素|替代=C-DNA结构示意图|缩略图|C-DNA结构示意图]]<br />
<br />
=== 发生条件 ===<br />
<br />
它发生在大约66%的相对湿度以及和离子存在下，碱性氨基酸和一些其他化合物也可以促进其形成，如亮氨酸酰胺、丙氨酸酰胺、Lys-Ala、鱼精蛋白、异丙胺等等<br />
<br />
=== 结构特征 ===<br />
<br />
C-DNA 采用'''右手螺旋'''<br />
<br />
每个碱基对的轴向上升约为3.32Å，每圈有9.33个碱基对→导致螺旋节距约为30.97Å<br />
<br />
C-DNA 中的碱基对旋转约为38.58°<br />
<br />
与A型和B型DNA 相比，'''C-DNA的直径更小'''，约为19 Å<br />
<br />
C-DNA的碱基倾斜约为7.8°<br />
<br />
=== 参考文献 ===<br />
<br />
Portugal, J, and J A Subirana. “Counterions which favour the C form of DNA.”''The EMBO journal''vol. 4,9 (1985): 2403-8. doi:10.1002/j.1460-2075.1985.tb03946.x<br />
== D型DNA ==<br />
<br />
=== 发生条件 ===<br />
<br />
它存在于一些缺乏鸟嘌呤的DNA分子中<br />
<br />
例子：仅具有交替A/T的DNA、高度修饰的T2噬菌体DNA(和超过70％糖基化，低于60％湿度)<br />
[[文件:D-DNA碱基.png|居中|缩略图|500x500像素|某些噬菌体存在的糖基化核苷酸，这些核苷酸有利于D-DNA的形成]]<br />
<br />
=== 结构特征 ===<br />
<br />
D-DNA采用'''右手螺旋'''<br />
<br />
'''每个螺旋转角有 8 个碱基对'''，因此，它显示出八重对称性，这种形式也称为'''多聚(dA-dT)形式'''<br />
<br />
D-DNA的两条链彼此反平行<br />
<br />
小沟深窄，可以捕获水分子和阳离子<br />
<br />
每个碱基对的轴向上升约为3.03Å<br />
<br />
D-DNA的碱基对倾斜显示-16.7°的负倾斜，也即碱基对相对于DNA螺旋轴向后移动。<br />
<br />
=== 参考文献 ===<br />
<br />
Saenger, W. (1984). DNA Structure. In Principles of Nucleic Acid Structure (pp. 253-282). Springer.<br />
== E型DNA ==<br />
[[文件:Edna.png|居中|缩略图|500x500像素|E-DNA结构示意图]]<br />
<br />
=== 发生条件 ===<br />
<br />
序列d(GGCGCC)<sub>2</sub>的甲基化或者溴化，也即d(GGCGm<sup>5</sup>CC)<sub>2</sub>和d(GGCGBr<sup>5</sup>CC)<sub>2</sub><br />
<br />
=== 结构特征 ===<br />
<br />
称为延伸DNA或偏心DNA<br />
<br />
有一个长的螺旋轴上升，并且碱基的方向垂直于螺旋轴<br />
<br />
E-DNA具有较深的大沟和较浅的小沟，形成不对称的外观<br />
<br />
当E-DNA结晶时间较长时，d(GGCGm<sup>5</sup>CC)<sub>2</sub>可以转变为标准A-DNA形式，这表明E-DNA 是 B-DNA 和 A-DNA 之间晶体学途径中的中间结构<br />
<br />
E-DNA表面很容易被溶剂接触，大沟中的水位于堆积核苷酸的暴露面上<br />
<br />
水和堆叠的碱基对的几何形状将促进dm<sup>5</sup>C-dG中的dm5C自发脱氨基，从而突变为dT-dA<br />
[[文件:E-DNA.png|居中|缩略图|500x500像素|B-DNA和E-DNA的CpG二核苷酸中的水分子(金色小球)]]<br />
<br />
=== 参考文献 ===<br />
<br />
Vargason, J., Eichman, B. & Ho, P. The extended and eccentric E-DNA structure induced by cytosine methylation or bromination.''Nat Struct Mol Biol'''''7''', 758–761 (2000). https://doi.org/10.1038/78985<br />
== 整体对比 ==<br />
<br />
{| class="wikitable"<br />
!<br />
! A-DNA<br />
! B-DNA<br />
! Z-DNA<br />
! C-DNA<br />
! D-DNA<br />
! E-DNA<br />
|-<br />
| 螺旋方向<br />
| 右手螺旋<br />
| 右手螺旋<br />
| 左手螺旋<br />
| 右手螺旋<br />
| 右手螺旋<br />
| 右手螺旋<br />
|-<br />
| 发生条件<br />
| 75%的相对湿度，存在钠钾铯等离子<br />
| 92%相对湿度，离子浓度低<br />
| 非常高的盐浓度，嘌呤和嘧啶碱基序列交替，6bp中存在两个m5C<br />
| 66%相对湿度，存在锂离子和镁离子<br />
| -<br />
| -<br />
|-<br />
| 碱基平面<br />
| 垂直于螺旋轴<br />
| 垂直于螺旋轴<br />
| 垂直于螺旋轴<br />
| 垂直于螺旋轴<br />
| 垂直于螺旋轴<br />
| 垂直于螺旋轴<br />
|-<br />
| 每个碱基对的旋转度数<br />
| 33°<br />
| 36°<br />
| 30°<br />
| 38.6°<br />
| -<br />
| -<br />
|-<br />
| 每个碱基对的轴向上升<br />
| 2.56Å<br />
| 3.38Å<br />
| 3.71Å<br />
| 3.32Å<br />
| 3.03Å<br />
| -<br />
|-<br />
| 螺旋直径<br />
| 25.5Å<br />
| 20Å<br />
| 18Å<br />
| 19.0Å<br />
| -<br />
| -<br />
|-<br />
| 每圈的碱基对数<br />
| 11对<br />
| 10对<br />
| 12对<br />
| 9.33 对<br />
| 8 对<br />
| 7.5 对<br />
|-<br />
| 磷酸骨架<br />
| 正常<br />
| 正常<br />
| 之字形(Zig-Zag)<br />
| 正常<br />
| 正常<br />
| -<br />
|-<br />
| 碱基对倾斜<br />
| 19°<br />
| 6.3°<br />
| 7°<br />
| -7.8°<br />
| -16.7°<br />
| -<br />
|-<br />
| 螺旋螺距<br />
| 25.5Å<br />
| 35.5Å<br />
| 45.6Å<br />
| 30.9Å<br />
| -<br />
| -<br />
|-<br />
| 大沟<br />
| 窄而深的大沟<br />
| 宽而中等的大沟<br />
| 平的大沟<br />
| -<br />
| -<br />
| 较深的大沟<br />
|-<br />
| 小沟<br />
| 宽而浅的小沟<br />
| 窄而中等的小沟<br />
| 窄而深的小沟<br />
| -<br />
| 小沟深窄<br />
| 较浅的小沟<br />
|-<br />
| 糖褶皱<br />
| C3–内式<br />
| C2–内式<br />
| 嘌呤C3–内式，嘧啶C2–内式<br />
| -<br />
| -<br />
| -<br />
|-<br />
|糖苷键构型<br />
|均为反式<br />
|均为反式<br />
|嘌呤为顺式，嘧啶为反式<br />
| -<br />
| -<br />
| -<br />
|}<br />
<br />
<br />
== 参考资料 ==<br />
<br />
[1] https://www.biologydiscussion.com/dna/dna-structure-forms-and-functions-with-diagram/26729#iii_C-Form_DNA<br />
<br />
[2] https://biologyreader.com/different-forms-of-dna.html<br />
<br />
[3] https://biologynotesonline.com/different-between-dna-a-form-dna-b-form-dna-z-form/<br />
<br />
[4] Portugal, J, and J A Subirana. “Counterions which favour the C form of DNA.”''The EMBO journal''vol. 4,9 (1985): 2403-8. doi:10.1002/j.1460-2075.1985.tb03946.x<br />
<br />
[5] Saenger, W. (1984). DNA Structure. In Principles of Nucleic Acid Structure (pp. 253-282). Springer.<br />
<br />
[6] Vargason, J., Eichman, B. & Ho, P. The extended and eccentric E-DNA structure induced by cytosine methylation or bromination.''Nat Struct Mol Biol'''''7''', 758–761 (2000). https://doi.org/10.1038/78985<br />
<br />
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N·CHEN·Y
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细菌vs.古菌vs.真核
2025-03-04T02:21:05Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>{| class="wikitable"<br />
|+细菌、古菌、真核生物的比较<br />
! colspan="2" |项目名称<br />
!细菌<br />
!古菌<br />
!真核<br />
|-<br />
| rowspan="3" |运动器官<br />
|鞭毛能量来源<br />
|H+梯度<br />
|ATP<br />
|ATP<br />
|-<br />
|鞭毛运动方式<br />
|旋转<br />
|旋转<br />
|挥动<br />
|-<br />
|鞭毛组装方式<br />
|尖端加入<br />
|基部加入<br />
|尖端加入<br />
|-<br />
| rowspan="25" |中心法则<br />
|TψC环<br />
|含T<br />
|T换成1mψ<br />
|含T<br />
|-<br />
|D环<br />
|一般有D<br />
|一般无D<br />
|一般有D<br />
|-<br />
|CTD<br />
|α亚基有能结合-35区的CTD<br />
|无<br />
|RNApolⅡ具<br />
|-<br />
|单链结合蛋白<br />
|有协同性<br />
|无协同性<br />
|无协同性<br />
|-<br />
|复制起始位点<br />
|一个<br />
|多个<br />
|多个<br />
|-<br />
|翻译起始残基<br />
|fMet<br />
|Met<br />
|Met<br />
|-<br />
|SD序列<br />
|常见<br />
|较不常见<br />
|不存在<br />
|-<br />
|EF-2&白喉毒素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|蓖麻毒素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|茴香霉素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|放线菌酮<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|嘌呤霉素<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|α-帚曲霉素<br />
|敏感<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|利福平<br />
|敏感<br />
|不敏感<br />
|不敏感<br />
|-<br />
|polyA尾作用<br />
|降解mRNA<br />
|降解mRNA<br />
|保护mRNA<br />
|-<br />
|5‘帽子<br />
|无<br />
|无<br />
|有<br />
|-<br />
|mRNA内含子类型<br />
|一般无，若有则可能是II类<br />
|若有则是IV类<br />
|一般为III类<br />
|-<br />
|tRNA加工范式<br />
|可能有II类内含子，一般3'端有CCA<br />
|可能有IV类内含子，一般无CCA，也无需添加<br />
|可能有IV类内含子，一般无CCA，需添加<br />
|-<br />
|引物切除<br />
|RNaseH,DNAPI<br />
|RNaseH，FENI<br />
|RNaseH，FENI<br />
|-<br />
|负超螺旋引入机制<br />
|旋转酶<br />
|同时具有旋转酶和组蛋白(可同时用)，有的古菌<br />
还有反旋转酶以引入正超螺旋，以适应极端高温<br />
|利用组蛋白<br />
|-<br />
|表达调控<br />
|负调控为主<br />
|负调控为主<br />
|正调控为主<br />
|-<br />
|滑动钳<br />
|β滑动钳子，两亚基构成<br />
|PCNA，可异源三聚体，更多正电残基<br />
|PCNA，同源三聚体<br />
|-<br />
|主要DNA聚合酶<br />
|C类<br />
|B类<br />
|B类<br />
|-<br />
|DNA连接酶<br />
|NAD<br />
|ATP或无<br />
|ATP<br />
|-<br />
|泛素及蛋白酶体<br />
|不具（放线菌有原核拟泛素蛋白）<br />
|具简版泛素（古菌小修饰物蛋白）<br />
|具<br />
|-<br />
| rowspan="3" |膜脂<br />
|甘油构型<br />
|L-甘油<br />
|D-甘油<br />
|L-甘油<br />
|-<br />
|脂质位置<br />
|1，2<br />
|2，3<br />
|1，2<br />
|-<br />
|连接方式<br />
|酯键<br />
|醚键(几乎全部都是)<br />
|酯键<br />
|-<br />
| colspan="2" |芽孢<br />
|有<br />
|没有<br />
|没有<br />
|-<br />
| colspan="2" |组蛋白<br />
|无<br />
|四聚体无尾部，无法被修饰<br />
|八聚体有尾部<br />
|}</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E9%A2%9C%E8%89%B2%E5%8F%8D%E5%BA%94&diff=4154
颜色反应
2025-03-03T16:11:31Z
<p>N·CHEN·Y：/* 坂口反应 */</p>
<hr />
<div>本页面主要总结生化中常见的颜色反应。<br />
<br />
== 糖类相关颜色反应 ==<br />
<br />
=== Bial 试验 ===<br />
[[文件:Bial实验.png|缩略图|bial实验]]<br />
[[文件:Bial实验2.png|缩略图|bial实验]]<br />
苔黑酚（甲基间苯二酚/地衣酚）、浓盐酸、氯化铁。用于鉴定戊糖。<br />
<br />
戊糖会脱水形成糠醛，再产生蓝色或绿色的产物。<br />
<br />
己糖可能会产生浑浊棕色、黄色或灰色的溶液，很容易与戊糖的绿色区分开来。<br />
<br />
bial实验似乎不能区分DNA和RNA。<br />
[[文件:二苯胺.png|缩略图|二苯胺]]<br />
<br />
=== Dische 测试 ===<br />
二苯胺、冰醋酸、硫酸和乙醇。<br />
<br />
加热时，DNA会产生蓝色，但RNA不产生反应。<br />
<br />
=== Seliwanoff 检验 ===<br />
间苯二酚和浓盐酸。<br />
[[文件:Seliwanoff实验.png|缩略图|seliwanoff实验]]<br />
醛糖会产生淡红色，而酮糖迅速产生鲜红色。<br />
<br />
蔗糖也会产生鲜红色。<br />
<br />
=== Molisch检验 ===<br />
糖与α-萘酚乙醇溶液混合，向其上方加入一层浓硫酸，交界处产生红色环。<br />
<br />
用于鉴定是否无糖（不只有糖会反应）的存在。<br />
<br />
=== '''蒽酮检验''' ===<br />
与Molisch检验原理类似，使用蒽酮和浓硫酸，在620nm有最大光吸收，可用于总糖定量。<br />
<br />
=== Fehling试剂&Benedict试剂 ===<br />
斐林试剂：酒石酸钾钠、氢氧化钠、硫酸铜。<br />
<br />
本尼迪特试剂：碳酸钠、柠檬酸钠、硫酸铜。<br />
<br />
水浴加热，还原糖可以产生砖红色沉淀。<br />
<br />
* Barfoed实验：乙酸铜和乙酸，煮沸<br />
<br />
=== Tollens'试剂 ===<br />
即银氨溶液。<br />
<br />
* Tollens’试剂有时指间苯三酚鉴定戊糖，这个检测方法与银氨溶液是同一个人发现的。<br />
<br />
== 氨基酸相关颜色反应 ==<br />
<br />
=== 米伦反应 ===<br />
米伦反应（Millon reaction）被用作检测蛋白质，但实质是酪氨酸参与反应。<br />
<br />
试剂中含有亚硝酸与硝酸，以及Hg(Ⅱ)和Hg(Ⅲ)离子，主要的显色反应是汞离子的配合过程。<br />
<br />
[[文件:米伦反应.png|无框|384x384像素]]<br />
<br />
可以看到被硝化后提供了配位反应的基团，因此产生颜色。<br />
<br />
产生白色沉淀，加热后变成红色<br />
<br />
==== '''<big>坂口反应</big>''' ====<br />
坂口反应（Sakaguchi reaction），精氨酸的分析与测定，可用NaOH和NaCIO。<br />
<br />
胍基与α-萘酚在碱性NaBrO中发生反应，生成红色产物。<br />
<br />
=== Hopkins-Cole反应 ===<br />
这个又叫乙醛酸反应（Glyoxylate reaction），反应过程涉及次溴酸根。<br />
<br />
在蛋白溶液中加入乙醛酸，并沿试管壁慢慢注入浓硫酸，在两液层之间就会出现紫色环，凡含有吲哚基的化合物（氨基酸中的Trp）都有此反应<br />
<br />
==== '''<big>茚三酮反应</big>''' ====<br />
茚三酮反应（ninhydrin reaction），首先氨基酸被茚三酮氧化分解为醛、氨、CO<sub>2</sub>,弱酸下还原性茚三酮与氨和另一分子茚三酮缩合成蓝紫色物质，在570nm有吸收峰。<br />
<br />
其中脯氨酸与羟脯氨酸与茚三酮反应生成黄色物质。<br />
<br />
=== 黄色反应 ===<br />
芳香族氨基酸（Tyr最为灵敏）溶液中遇到浓硝酸后，先产生白色沉淀，加热则变黄，再加碱颜色还会加深，变为橙黄色。<br />
<br />
由于苯环被硝化，产生了硝基苯衍生物<br />
<br />
这个反应很灵敏<br />
<br />
有个[[:文件:黄色反应.png|图]]，可以去文件里看<br />
<br />
== 蛋白质相关颜色反应 ==<br />
<br />
==== '''<big>考马斯亮蓝法（Bradford反应）</big>''' ====<br />
考马斯亮蓝:游离态呈红色(吸收峰为488nm)，利用芳香环与与蛋白质疏水区结合后呈亮蓝色(吸收峰为595nm)。<br />
[[文件:考马斯亮蓝.png|缩略图]]<br />
优点:反应灵敏，试剂简单，速率快，且不易被干扰。<br />
<br />
缺点:线性关系不是很好。<br />
<br />
有两种型号的考马斯亮蓝:R250和G250。<br />
<br />
R250:可以被洗脱，可用于电泳条带染色。<br />
<br />
G250:较R250多俩甲基，所以疏水性更强一些，结合迅速，常用于定量。<br />
<br />
=== 双缩脲法 ===<br />
当底物中含有肽键时（多肽），试液中的铜与多肽配位，配合物呈紫色，吸收峰为540nm<br />
<br />
常用于需要快速但并不需要十分精确的测定。硫酸铵不干扰此呈色反应，使其有利于对蛋白质纯化早期步骤的测定<br />
<br />
=== 福林酚法（Lowry法） ===<br />
蛋白质与铜离子生成复合物后，其分子中的酪氨酸和色氨酸还原Folin-酚试剂中的磷钼酸及磷钨酸，生成蓝色化合物（钨蓝和钼蓝的混合物）。<br />
<br />
此反应灵敏度很高，常用来测定蛋白含量，吸收峰为750nm<br />
<br />
最早由Folin发明，后来被Lowry改进<br />
<br />
优点：应用广泛<br />
<br />
缺点：专一性较差，干扰物质多（如Tris缓冲剂，蔗糖，硫酸铵，巯基化物，酚类，柠檬酸等），标准曲线的直线关系不特别严格。<br />
<br />
=== BCA法 ===<br />
基于双缩脲原理，碱性条件下蛋白质将Cu2+还原成Cu+，BCA鳌合Cu+作为显色剂，产生蓝紫色物质，吸收峰在562nm<br />
<br />
优点：抗干扰能力强，不易受一般浓度去污剂的干扰<br />
<br />
缺点：可受螯合剂，高浓度还原剂的影响。<br />
<br />
== 其他物质相关反应 ==<br />
<br />
=== 木质素染色 ===<br />
试剂：间苯三酚、盐酸溶液<br />
<br />
流程：先将材料由盐酸浸透，再加间苯三酚溶液，间苯三酚与木质素反应发生樱红色。</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E6%B0%A8%E5%9F%BA%E9%85%B8%E6%80%A7%E8%B4%A8%E6%95%B4%E7%90%86&diff=4153
氨基酸性质整理
2025-03-03T16:04:07Z
<p>N·CHEN·Y：/* 一些不方便标的 */</p>
<hr />
<div>1.甘氨酸<br />
<br />
Gly G 中性疏水，结构最简单的氨基酸，唯一不具手性，在清蛋白中含量最少，肌酸、卟啉的前体，不参与转氨基，为一碳单位来源<br />
<br />
2.丙氨酸<br />
<br />
Ala A 中性疏水，侧链基团为一个甲基<br />
<br />
3.脯氨酸<br />
<br />
Pro P 中性疏水，亚氨基酸，茚三酮反应黄色（同羟脯氨酸hyp），溶解度最大，不能发生转氨基反应，在醇溶蛋白中含量较高<br />
<br />
4.缬氨酸<br />
<br />
Val V 中性疏水，侧链氨基酸，支链氨基酸<br />
<br />
5.亮氨酸<br />
<br />
Leu L 中性疏水，侧链氨基酸，支链氨基酸<br />
<br />
6.异亮氨酸<br />
<br />
Ile I 中性疏水，有2个手性C，支链氨基酸<br />
<br />
7.丝氨酸<br />
<br />
Ser S 中性亲水，羟基氨基酸，在丝心蛋白中含量第三（甘丙丝），磷脂合成需要Ser，为一碳单位的来源<br />
<br />
8.苏氨酸<br />
<br />
Thr T 中性亲水，羟基氨基酸，不能发生转氨基反应，有2个手性C<br />
<br />
9.谷氨酰胺<br />
<br />
Gln Q（和谷氨酸一起记，情商要高，EQ）中性亲水，酸水解后会变成谷氨酸<br />
<br />
10.天冬酰胺<br />
<br />
Asn N 中性亲水，酸水解后会变成天冬氨酸<br />
<br />
11.甲硫氨酸<br />
<br />
Met M 中性疏水，侧链含S，乙烯的前体，常作为甲基供体，可以和过氧化氢反应<br />
<br />
12.半胱氨酸<br />
<br />
Cys C 中性疏水，侧链含S，易形成二硫键<br />
<br />
13.苯丙氨酸<br />
<br />
Phe F 中性疏水，芳香族<br />
<br />
14.酪氨酸<br />
<br />
Tyr Y 中性疏水，芳香族，酚基，米伦（白色沉淀，加热变红）、bradford、棕黄色pauly（即偶氮）反应，多巴胺、肾上腺素、黑色素和甲状腺素的前体，溶解性最小<br />
<br />
15.色氨酸<br />
<br />
Trp W（色狼）中性疏水，芳香族，紫外吸收最大（280nm），吲哚环的紫色乙醛酸反应，对二甲基氨基苯甲醛（又称Ehrlich试剂反应，深红色），酸水解中会被完全破坏，维生素PP的原料，褪黑素、羟色胺和生长素的前体，为一碳单位来源<br />
<br />
16.天冬氨酸<br />
<br />
Asp D（天地），酸性亲水<br />
<br />
17.谷氨酸<br />
<br />
Glu E（小米粥熬成稀饭很黏，glue）酸性亲水，GABA、卟啉的前体，绝大多数转氨酶以其作为氨基的供体，以α-酮戊二酸作为氨基的受体，谷胱甘肽<br />
<br />
18.精氨酸<br />
<br />
Arg R 碱性亲水，胍基，坂口反应（生成红色物质），和Lys同为组蛋白的主要成分，等电点最大，NO、肌酸的前体，可转变为瓜氨酸（CCP）和鸟氨酸（om），在尿素循环中起重要作用。可发生单双甲基化<br />
<br />
19.赖氨酸<br />
<br />
Lys K（要喜欢它，Like）碱性亲水，ε氨基，含有孤对电子，参与多种酶的催化，不能发生转氨基反应，肉碱的前体，可发生单双三甲基化<br />
<br />
20.组氨酸<br />
<br />
His H 碱性亲水，咪唑基，橘红色pauly（即偶氮）反应，与羟基氨基酸都易发生磷酸化修饰，最接近生理中性，是生理条件下唯一可以既作质子供体又作质子受体的氨基酸，与镍离子紧密结合，常用作His-Tag标记外源蛋白，组胺的前体，为一碳单位的来源 <br />
<br />
21.硒代半胱氨酸<br />
<br />
Sec U 由Ser转变而来，具有抗氧化活性。密码子为UGA<br />
<br />
22.吡咯赖氨酸<br />
<br />
Pyl O（吡咯前的口字旁像个O），仅在古菌和少数细菌中发现 UAG<br />
<br />
<br />
== 一些不方便标的 ==<br />
* 有利于形成α螺旋的氨基酸：Ala,Cys,Leu,Met,Glu,Gln,His,Lys<br />
* 有利于形成β折叠的氨基酸：Val,Ile,Phe,Tyr,Trp（绝对不可能有Pro）<br />
* 有利于形成β转角的氨基酸：Thr,Gly,Ser,Asp,Asn,Pro（Pro最适合2,3位;Gly最适合4号位）<br />
* 三股螺旋：Gly和Pro较多，Pro和Lys会发生羟基化修饰<br />
* 什么都不适合:Arg<br />
<br />
* 胰蛋白酶切Arg和Lys<br />
* 胰凝乳蛋白酶切芳香族（Phe,Trp,Tyr）<br />
* 胃蛋白酶切芳香族和中性aa<br />
* CNBr会使Met变成高聚Ser内酯<br />
* 羟胺断裂Asn-Gly（pH=9），部分断Asn-leu和Asn-Ala，温和的酸性条件下断裂Asn-Pro<br />
* 胰弹性蛋白酶水解小的中性aa（AVGS）<br />
* 葡萄球菌蛋白酶切E和R<br />
* 羧菌蛋白酶水解R<br />
* 嗜热球菌蛋白酶水解所有疏水aa<br />
* 弹性蛋白酶切Ala和Gly<br />
* 酸性磷酸酶切Asp和Glu<br />
<br />
* 严格生酮：Leu，Lys<br />
* 生糖兼生酮：Ile，Phe，Trp，Thr，Tyr<br />
* 羧肽酶A在C端氨基酸为Pro、Arg、Lys时无法水解肽段<br />
* 羧肽酶B仅在C端氨基酸为Arg、Lys时可以水解肽段<br />
* 黄色反应：芳香族aa溶液中遇到浓硝酸后，先产生白色沉淀，加热则变黄，再加碱颜色变为橙黄色（Tyr最为灵敏）</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E8%97%BB%E7%B1%BB%E5%88%86%E7%B1%BB%E6%95%B4%E7%90%86&diff=4088
藻类分类整理
2025-03-02T16:58:10Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>{| class="wikitable"<br />
!门类<br />
!光合产物<br />
!光合色素<br />
!载色体膜数和类囊体结构<br />
!生殖方式<br />
!鞭毛类型<br />
!细胞壁<br />
|-<br />
|蓝藻(原核)<br />
|蓝藻淀粉，蓝藻颗粒体<br />
|叶绿素a,（f,d），藻蓝素，藻红素<br />
|没有载色体，只有光合片层<br />
|直接分裂，如藻殖段，厚壁孢子（颤藻除外）丝状蓝藻； 外生和内生孢子；无有性生殖<br />
|整个生活史都没有鞭毛<br />
|4层，可被溶菌酶分解，主要为肽聚糖，外有果胶酸粘多糖构成的胶质鞘，含非光合色素<br />
|-<br />
|隐藻<br />
|淀粉、油滴<br />
|叶绿素a，c，β-胡萝卜素，硅甲藻素、甲藻黄素，藻胆素<br />
|四重套膜所包裹的二层类囊体<br />
|多为细胞纵分裂，不具鞭毛的种类产生游动孢子，有些种类产生厚壁的休眠孢子<br />
|2条，1茸鞭型、1尾鞭型，自腹侧前侧口沟伸出<br />
|种类细胞不具纤维素细胞壁，细胞外有一层周质体，柔软或坚固<br />
|-<br />
| rowspan="2" |甲藻<br />
| rowspan="2" |淀粉和油<br />
| rowspan="2" |叶绿素a,c，β-胡萝卜素，多甲藻素，硅甲藻素。甲藻素，硅藻黄素<br />
| rowspan="2" |3一层内质网不连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|无性生殖：细胞分裂，游动孢子，不动孢子，厚壁孢子等<br />
| rowspan="2" |2根顶生或2根侧生。顶生一尾鞭型向前，一短茸鞭型向后。侧生鞭毛，横鞭毛茸鞭型，纵鞭毛尾鞭型，都是9+2<br />
| rowspan="2" |部分有壁，含纤维素<br />
|-<br />
|有性生殖：为同配，罕见<br />
|-<br />
| rowspan="2" |金藻<br />
| rowspan="2" |金藻昆布糖—β1-3葡聚糖，油滴<br />
| rowspan="2" |叶绿素a,c，β-胡萝卜素，墨角藻黄素，硅藻黄素，硅甲藻素<br />
| rowspan="2" |4两层内质网连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|无性生殖：纵分裂，断裂，游动孢子，不动孢子等<br />
| rowspan="2" |1~2根。2根时，1茸鞭型向前，1短尾鞭型向后。<br />
| rowspan="2" |少见（金球藻目与金枝藻目），纤维素和果胶质<br />
|-<br />
|有性生殖：为同配，少见<br />
|-<br />
| rowspan="2" |黄藻<br />
| rowspan="2" |金藻昆布糖，油<br />
| rowspan="2" |叶绿素a，（c存于无隔藻属），β-胡萝卜素，硅甲黄素，没有墨角藻黄素<br />
| rowspan="2" |4两层内质网连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|无性生殖：游动/不动孢子<br />
| rowspan="2" |2根，亚顶生，不等长的9+2，1茸鞭型向前，1短尾鞭型向后。<br />
| rowspan="2" |由U形或H形嵌套构成，果胶质<br />
|-<br />
|有性生殖：少见，黄丝藻属-同配；气球藻属-同配和异配；无隔藻属-卵配<br />
|-<br />
| rowspan="2" |红藻<br />
| rowspan="2" |红藻淀粉（细胞质中的糖原类多糖，非水溶），红藻糖<br />
| rowspan="2" |叶绿素a，β-胡萝卜素，藻蓝素，藻红素，叶黄素，蒲公英黄素<br />
| rowspan="2" |2类囊体不成束<br />
|无性生殖：静孢子，单孢子-紫菜；四分孢子-多管藻<br />
| rowspan="2" |整个生活史都没有鞭毛<br />
| rowspan="2" |内层纤维素，外层果胶质<br />
|-<br />
|有性生殖：精子囊与果胞，产果孢子（体）（果孢子为n，果孢子体又称囊果为2n，后减数分裂为四分孢子）<br />
|-<br />
|硅藻<br />
|金藻昆布糖，油<br />
|叶绿素a,c，α,β-胡萝卜素，墨角藻黄素，硅藻黄素，硅甲黄素<br />
|4两层内质网连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|细胞分裂增殖，连续分裂使细胞减小（老壳均在外套上壳），可以多种方式形成复大孢子回复大小。<br />
|仅精子有鞭毛，1~2根，茸鞭型，9+0（特殊）<br />
|U形嵌套形成，果胶质与硅质<br />
|-<br />
| rowspan="3" |褐藻<br />
| rowspan="3" |褐藻淀粉，甘露醇<br />
| rowspan="3" |叶绿素a,c，α,β-胡萝卜素，墨角藻黄素（特别多），6种叶黄素等<br />
| rowspan="3" |4两层内质网连核膜，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|营养繁殖：断裂或繁殖枝 <br />
| rowspan="3" |精子和运动细胞一般有两不等长侧生鞭毛，1茸鞭型向前较长，1尾鞭型向后较短，墨角藻目向后较长，网地藻目仅1鞭毛向前。<br />
| rowspan="3" |内层纤维素，外层藻胶，壁内含褐藻糖胶<br />
|-<br />
|无性生殖：静孢子和游动孢子（除了墨角菜目都可以形成）<br />
|-<br />
|有性生殖：同异卵，除墨角菜目都有世代交替，多数孢子体发达<br />
|-<br />
| rowspan="2" |轮藻<br />
| rowspan="2" |淀粉<br />
| rowspan="2" |叶绿素a，b、β，γ-胡萝卜素，番茄红素<br />
| rowspan="2" |待补充<br />
|营养繁殖：依赖基部节上的淀粉星体或者基部节/假根上的珠芽<br />
| rowspan="2" |精子具有两条等长尾鞭型鞭毛<br />
| rowspan="2" |待补充/部分个体体外被有钙质或者胶质<br />
|-<br />
|有性生殖：具有藏精器以及藏卵器，成熟时冠细胞裂开让精子进入形成合子，合子萌发时产生四个单倍体子核，其中三个子核败育，留一个子核发育成新个体。<br />
|-<br />
| rowspan="2" |绿藻<br />
| rowspan="2" |淀粉<br />
| rowspan="2" |叶绿素a,b，α,β-胡萝卜素，虾青素，叶黄素等<br />
| rowspan="2" |2类囊体3~6条一束<br />
|营养繁殖：断裂，分裂等等<br />
| rowspan="2" |运动细胞有2或4条顶生等长鞭毛，9+2，全是尾鞭型，多数种类仅孢子或配子可移动。<br />
| rowspan="2" |纤维素，果胶<br />
|-<br />
|无性生殖：静孢子（部分称似亲孢子）和游动孢子，有性生殖多样化（同异卵接）<br />
|-<br />
|裸藻<br />
|裸藻淀粉（只存在于裸藻细胞质）<br />
|叶绿素a,b，β-胡萝卜素，3种叶黄素<br />
|3一层内质网，两层载色体，类囊体3条一束<br />
|细胞纵分裂增殖，可形成胞囊，没有无性生殖。有性生殖尚不明确。<br />
|仅精子有鞭毛，1~2根，茸鞭型，9+2<br />
|无细胞壁（除胶柄藻属）<br />
|-<br />
|灰（胞）藻<br />
|淀粉<br />
|叶绿素a，藻胆素<br />
|（称为蓝小体）2层，有肽聚糖壁<br />
|/<br />
|可运动的种类中，有两条不等长鞭毛（结构类似某些绿藻）<br />
|/<br />
|}<br />
'''光合产物的鉴别'''<br />
<br />
红藻淀粉：碘化钾染，先变黄褐色，再葡萄红，最后变成紫色<br />
<br />
蓝藻淀粉：遇碘为红褐色</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%AC%AC%E5%8D%81%E4%BA%8C%E7%AB%A0_%E7%BB%86%E8%83%9E%E5%86%85%E7%BB%84%E7%BB%87%E5%92%8C%E8%9B%8B%E7%99%BD%E8%B4%A8%E5%88%86%E9%80%89&diff=4087
第十二章 细胞内组织和蛋白质分选
2025-03-02T16:55:13Z
<p>N·CHEN·Y：/* 信号识别颗粒SRP将 ER 信号序列引导至 ER处的特定受体 */</p>
<hr />
<div>== 内质网 ==<br />
内质网 （ER） 的膜通常占普通动物细胞总膜的一半以上（参见表 12-2）。ER 组织成一个网状迷宫，由分支小管和扁平囊组成，延伸到整个胞质溶胶（图 12-14 和电影 12.2）。小管和囊相互连接，它们的膜与外核膜连续。这个膜系统包含一个称为 ER 腔的内部空间，它与内外核膜之间的空间连续。ER 通常占据总细胞体积的 10% 以上（请参见表 12-1）。<br />
<br />
ER 在脂质和蛋白质的生物合成中起着核心作用，ER 腔储存在许多细胞信号反应中动员的细胞内 Ca2+（在第 15 章中讨论）。ER 膜是细胞器许多跨膜蛋白和脂质的产生场所，包括 ER 本身、高尔基体、溶酶体、内体、分泌囊泡、过氧化物酶体和质膜。ER 膜也是线粒体和质体膜的大多数脂质的制造部位。此外，几乎所有将分泌到细胞外部的蛋白质——加上那些发往内质网、高尔基体或溶酶体腔的蛋白质——最初都被输送到内质网腔。<br />
<br />
=== ER 在结构和功能上是多种多样的 ===<br />
虽然 ER 的各种功能对每个细胞都是必不可少的，但它们的相对重要性在单个细胞类型之间差异很大。为了满足不同的功能需求，ER的不同区域变得高度专业化。功能专业化导致 ER 不同部分的比例丰度发生巨大变化。这些变化被观察到为不同类型细胞中不同类型的 ER 膜。视觉上最引人注目的特化是粗糙 ER 和光滑 ER（图 12-15）。粗糙的外观是由于大量参与蛋白质合成的核糖体结合到 ER 的这一部分表面。相比之下，光滑 ER 区域缺乏核糖体，专用于其他 ER 功能，例如脂质的生物合成和代谢。所有细胞都有粗糙和光滑的 ER，但它们的相对丰度在特化细胞中可能会有很大差异。<br />
<br />
大多数分泌蛋白是由粗糙 ER 表面的核糖体合成的。因此，专门分泌大量蛋白质的细胞充满了大量的粗 ER。例如，胰腺的外分泌细胞每天在分泌自身重量的消化酶，这解释了为什么粗内质网占这些细胞膜的 60%（参见表 12-2）。同样，分泌抗体的浆细胞和分泌胰岛素的 β 细胞也含有标记扩增的粗 ER。高分泌细胞与大量粗面内质网之间的共存提供了ER是合成分泌蛋白的第一个证据。<br />
<br />
与粗略的 ER 相比，平滑 ER 的功能更加多样化，并且可以变得高度专业化。在所有细胞中发现的一种光滑的 ER 称为瞬时 ER'''transitional ER'''，'''携带新合成蛋白质和脂质的运输囊泡从中萌出并运输到高尔基体'''。在某些专门的细胞中，光滑的 ER 具有保证其扩展的附加功能。例如，合成类固醇激素的细胞含有突出的光滑内质网，以配合制造胆固醇的酶并对其进行修饰以形成各种类固醇激素（参见图 12-15B）。<br />
<br />
肝脏中的主要细胞类型，即肝细胞，也具有增加的平滑 ER 量（参见表 12-2），用于两个不同的目的。'''肝细胞是产生脂蛋白颗粒的主要部位'''，脂蛋白颗粒通过血流将脂质输送到身体的其他部位。合成颗粒脂质成分的酶富集在光滑的 ER 膜中。此外，这些膜还含有催化一系列反应的酶，以解毒药物和新陈代谢产生的各种有害化合物。这些解毒反应中研究最广泛的是由细胞色素 P450 酶家族进行的。它们催化一系列反应，在这些反应中，水不溶性药物或代谢物本来会在细胞膜中积累到毒性水平，但水溶性足以离开细胞并随尿液或胆汁排出。<br />
<br />
在大多数真核细胞中，ER 的另一个至关重要的功能是将胞质溶胶和Ca2+隔开。Ca2+ 从ER释放到胞质，及其随后的再摄取，发生在对细胞外信号的许多快速反应中，如第 15 章所述。Ca2+ 泵将 Ca2+ 从细胞质基质输送到 ER 腔。'''ER 中高浓度的 Ca2 + 结合蛋白有助于 Ca2 + 的储存。在某些细胞类型中，ER 的特定区域专门用于 Ca2+的储存。'''肌肉细胞具有丰富的、经过修饰的平滑 ER，称为肌质网。肌质网对 Ca2+ 的释放和再摄取在每一轮肌肉收缩期间分别触发肌原纤维收缩和松弛（在第 16 章中讨论）。<br />
<br />
最后，'''光滑ER 可以特化出与其他细胞器密切相联系的区域'''，'''尤其是与线粒体、质体、内体和质膜'''（图 12-16）。这些细胞器接触位点富含参与相邻膜之间关键代谢物联系或运输的蛋白质。例如，'''脂质从 ER 中的合成位点到线粒体的转运被认为发生在 ER -线粒体接触位点。ER与质膜的接触调节质膜中磷脂酰肌醇的水平'''，磷脂酰肌醇是参与许多信号通路的脂质（在第 13 章和第 15 章中讨论）。人们还观察到其他细胞器之间的接触，这些很可能也参与脂质和其他代谢物的选择性转移。<br />
<br />
为了研究 ER 的功能和生化性质，我们有必要将其分离。这似乎是一项无望的任务，因为 ER 与细胞质的其他成分的关系错综复杂。幸运的是，当组织或细胞被匀浆破坏时，ER 会分解成片段，这些片段重新密封形成小的（直径为 ∼100-200 nm）封闭囊泡，称为微粒体（图 12-17）。对于生物化学家来说，微粒体代表 ER 的真实缩小版，仍然能够进行蛋白质移位、蛋白质糖基化（稍后讨论）、Ca2+ 摄取和释放以及脂质合成。粗糙的微粒体，来源于粗面 ER，其外表面含核糖体，并包围了 ER 管腔的一小部分。缺乏核糖体的光面微粒体来源于滑面'''ER、质膜、高尔基体、内体和线粒体的囊泡化片段。附着在粗面微粒体上的核糖体使它们比光面微粒体更致密。因此，科学家们使用平衡密度梯度离心来分离粗面微粒体和光面微粒体（图 12-17）。'''来自不同细胞器的光面微粒体可以依据内含蛋白的不同进一步分离开。<br />
<br />
=== 信号序列首先在转入粗面ER的蛋白质中发现 ===<br />
ER 在合成时从胞质中捕获选定的蛋白质。这些蛋白有两种类型：嵌入 ER 膜中的跨膜蛋白，和完全穿过 ER 膜转位到 ER 腔的水溶性蛋白。其中一些蛋白在 ER 中起作用，但许多蛋白质的归宿注定在另一个细胞器中：驻留在质膜中，或分泌到细胞外。所有这些蛋白质，无论其随后的命运如何，最初都通过 ER 信号序列定向到 ER 膜上。<br />
<br />
信号序列（以及蛋白质分选的信号序列策略）是在分泌的水溶性蛋白质中发现的，这些蛋白质首先跨 ER 膜易位。在关键实验中，将编码分泌蛋白的 mRNA 添加到从细胞中提取的胞质溶胶中。在这种体外实验中，胞质溶胶中的核糖体将 mRNA 翻译成比正常分泌蛋白略大的蛋白质（图 12-18）。在来自粗面ER的微粒体存在时重复实验，核糖体产生正确大小并最终定位于微粒体内部的蛋白质（图 12-18）。相比之下，无论是否存在粗糙的微粒体，编码胞质蛋白的 mRNA 都产生正确大小的产物。为了解释这些观察到的结果，人们提出了信号假说。根据这个假说，分泌蛋白的 mRNA 编码出来的蛋白质会比最终的分泌蛋白大。有人提出，额外的多肽是将分泌蛋白引导到 ER 膜上的信号序列。信号序列发挥其功能后，在多肽链的合成完工之前，它就被 ER 膜中的信号肽酶切掉了。<br />
<br />
这些实验强调了如何通过将必要的细胞成分（如 mRNA、胞质溶胶和微粒体）混合在一起，在无细胞系统中重构复杂的细胞过程（如 ER 蛋白转入）。通过不同的方式将细胞成分组合，就可以在直接对编码的mRNA测序之前推断出分泌蛋白上信号序列的存在。事实证明，这种无细胞系统易于操作对于识别、纯化和研究负责 ER 输入的分子机制的各种成分是必不可少的。后来建立了类似的系统来剖析蛋白质进出细胞核的运输、蛋白质输入线粒体和叶绿体以及囊泡运输。<br />
<br />
=== 信号识别颗粒SRP将 ER 信号序列引导至 ER处的特定受体 ===<br />
ER 信号序列由至少两个成分引导至 ER 膜：与信号序列结合的信号识别颗粒 （SRP） 和 ER 膜上的 SRP 受体。SRP 是一个大型复合体;在动物细胞中，它由与单个 RNA 分子结合的六条不同的多肽链组成（图 12-19A）。这个蛋白质靶向机制在进化的早期就已经出现并一直高度保守。<br />
<br />
'''ER 信号序列的氨基酸序列差异很大，但每个序列的中心都有 8 个或更多的疏水氨基酸（参见图 12-13）'''。SRP 如何特异性结合这么多不同的氨基酸序列？答案来自SRP 蛋白的构造，'''它表明信号序列结合位点是一个富含甲硫氨酸的大疏水口袋'''（图 12-19B）。'''由于甲硫氨酸具有不分支的柔性侧链，因此该口袋具有很强的可塑性，可以容纳各种大小和形状的疏水信号序列。'''<br />
<br />
'''在真核细胞中，SRP 是一种铰链棒状结构，可以包裹在大核糖体亚基上（图''' 12-19C）。SRP包含信号肽结合口袋的末端位于核糖体的通道附近，新合成的多肽穿过该“隧道”。这使得 SRP 能够在信号肽露出核糖体时就结合上去。'''一旦 SRP 与信号肽结合，SRP 的另一端就可以结合在核糖体大亚基和小亚基的交界处（图 12-19D）。因为和翻译延伸因子共用了同一结合位点，所以SRP 参与的核糖体翻译速度会比正常情况慢一些。'''较慢的翻译可能使核糖体有充裕的时间在多肽合成完工之前与 ER 膜结合，从而确保蛋白质不会释放到胞质基质中去。这种安全机制对于分泌型和溶酶体内的水解酶可能尤其重要，因为它们可能会对胞质基质造成严重破坏;然而，分泌大量水解酶的细胞需要额外的预防措施，即其胞质中含有高浓度的水解酶抑制剂。<br />
<br />
当与信号肽结合时，SRP 暴露了 SRP 受体的结合位点（参见图 12–19D），该受体是粗面 ER 膜上的跨膜蛋白复合体。SRP 与其受体的结合使 SRP-核糖体复合体转移到ER 膜上未被占据的'''蛋白质移位子（protein translocator''' ）。在核糖体通道附近结合的 SRP 移动到其他不同的部位，并允许移位子占据当前这个位置。而后SRP 和 SRP 受体解离，蛋白质合成全速恢复。与此同时和核糖体紧密结合的移位子将延长的多肽链跨膜转运进腔中（图 12-20）<br />
<br />
这个共翻译转运过程产生了两个空间上独立的核糖体库。附着在 ER 膜胞质侧的膜结合核糖体参与当下跨 ER 膜移位的蛋白质的合成。未附着在任何膜上的游离核糖体合成由核基因组编码的所有其他蛋白质。膜结合核糖体和游离核糖体在结构和功能上相同。它们的区别仅仅在于给定的任意时间里合成的蛋白质。<br />
<br />
由于许多核糖体可以与单个 mRNA 分子结合，因此通常会形成多核糖体。如果 mRNA 编码具有 ER 信号序列的蛋白质，则多核糖体会附着在 ER 膜上，由多个生长的多肽链上的信号序列引导。与这种 mRNA 分子相关的单个核糖体在完成翻译并与游离核糖体库混合时可以返回胞质。然而，mRNA 本身仍然通过不同的核糖体附着在内质网膜上。<br />
<br />
=== 多肽链通过一个信号序列门控的亲水性通道 ===<br />
长期以来，多肽链是通过与脂双层直接接触还是通过转运蛋白的通道跨ER 膜转移一直是备受争议。这场争论以分离出移位蛋白告终，该移位蛋白被证明在多肽链通过的膜上形成一个充满水的通道。'''移位蛋白的核心称为 Sec61 复合物'''，由三个亚基构成，从细菌到真核细胞都是高度保守的。Sec61 转运蛋白的结构显示，'''10个 α螺旋围绕着一个中央通道'''（图 12-22）。通道中插入一个短的α 螺旋，该螺旋在正常状态下保持移位子的关闭。保持通道关闭以防离子（如 Ca2+）从 ER 中泄漏出来非常重要。当蛋白质移位时，这个”栓塞“就会移开，以便多肽可以顺利穿过通道。<br />
<br />
Sec61 移位蛋白仅对含有信号肽的蛋白质开放。Sec61p识别信号肽的能力为移位提供了一个校对的步骤，以确保只有真正用于 ER 的蛋白质才可以进入。在冷冻电镜下观察信号肽识别前后 Sec61 移位点，结果显示信号肽楔入 Sec61 中的侧门或接缝，'''其 N端朝向细胞质基质（图 12-23A'''）。在这个侧向门上插入信号序列会加宽中央通道并释放塞子。然后，开放的转位器很容易容纳通道内信号序列后面的多肽片段。'''信号序列是疏水性的，横向离开门进入膜，在那里它被信号肽酶切割掉，'''然后被 ER 膜和胞质溶胶中的其他蛋白酶迅速降解为氨基酸。正如这种机制所示，'''Sec61 转运器中的侧门提供了从 Sec61 的中央通道到细胞膜的疏水核心的入口路线'''。除了在识别信号序列中的作用外，侧门还指导跨膜蛋白整合到 ER 中，我们将在后面讨论。<br />
<br />
一旦信号序列打开 Sec61 转位器并将随后的多肽穿入通道，转位与继续翻译同时发生。在易位过程中，核糖体大亚基内的多肽隧道'''747-785'''与 Sec61 转运体内的通道对齐（图 12-23B）。这种配置为多肽从核糖体中的肽基转移酶中心（其中新氨基酸被添加到生长的蛋白质链中）到 15 nm 外的 ER 腔提供了一条连续的路径。通过这种方式，'''用于多肽延伸的能量也被间接利用来驱动跨 ER 膜的易位。'''<br />
<br />
当翻译终止时，多肽的末端从核糖体中释放出来，并通过 Sec61 转运蛋白滑过，其插头返回以关闭通道。因此，ER 导入的整个过程，从 SRP 的信号序列识别到通过 Sec61 转位器的易位，在多肽有机会折叠之前以共翻译方式发生。此途径提供了一种解决方案，以解决如何将大的蛋白质穿过膜的屏障，而不导致小的离子和代谢物的泄露。<br />
<br />
=== 穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生 ===<br />
一些蛋白在加入ER之前完全在细胞质中合成，展示了穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生。这称为'''翻译后转运'''。翻译后转运在酵母的ER中更常见，以及细菌的细胞膜上。两种情况下，Sec61易位子（细菌中SecY）被使用。其狭窄的通道意味着'''前体只能作为未折叠的多肽转运'''。'''因此，前体蛋白在胞质溶胶中初始合成后不会折叠。'''相反，它们与其他胞质溶胶蛋白相互作用，这些蛋白在与 Sec61 转运蛋白结合之前阻止前体折叠或聚集。这些相互作用的蛋白质通常是一般的伴侣蛋白，'''例如 hsp70 家族的蛋白质'''（第 6 章讨论），并且必须在未折叠的多肽穿过转运蛋白时解离。<br />
<br />
正如前面讨论的共翻译转运一样，前体的信号肽直接与 Sec61 转运蛋白结合以打开通道。然而，跨膜转运的下一步发生的方式不同，并且依赖于使用细胞能量将多肽拉动的辅助蛋白，从腔侧穿过通道或从胞质溶胶进入通道（图 12-25）。为了将蛋白质拉入内质网腔，'''真核细胞使用称为 Sec62 和 Sec63 的辅助蛋白，它们与 Sec61 转运蛋白相关联，并将 hsp70 样分子伴侣蛋白（称为 BiP，代表结合蛋白）定位在转运通道的腔侧开口附近。'''与其胞质表亲一样，BiP 对未折叠的多肽链具有高亲和力，并且多肽链一旦从内质网腔中的 Sec61 转运蛋白中出现，它就会紧密结合到进入的蛋白质链上。'''BiP 的紧密结合可防止蛋白质链向后滑动，有利于更多的链进入腔内，'''在那里它可以与另一个 BiP 分子结合。 '''BiP 对 ATP 的水解使其释放多肽，使其能够再次与任何新出现的转运多肽片段结合。'''这种能量驱动的结合和释放循环充当'''分子棘轮'''，在前体最初插入 Sec61 转运蛋白后，为蛋白质的输入提供驱动力。<br />
<br />
'''由于细菌将蛋白质直接运输到没有能量的细胞外空间，因此它们使用一种称为 SecA ATPase的细胞质辅助蛋白。'''<br />
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''图 12-5 蛋白质转运可以通过结构相似的转运蛋白驱动的三种方式。（A）共翻译转运。核糖体由 SRP 和 SRP 受体带到膜上，然后与 Sec61 转运蛋白结合。生长的多肽链在生成时穿过膜。不需要额外的能量，因为生长链的唯一可用路径是穿过膜。 (B) 真核细胞中的翻译后转运需要由 Sec62 和 Sec63 蛋白组成的额外复合物。该复合物附着在 Sec61 转运蛋白上，并将 BiP 分子定位在它们可以与从内质网腔中的转运蛋白中出现的转运链结合的位置。ATP 驱动的 BiP 结合和释放循环将蛋白质拉入腔内。''<br />
<br />
''(C) 细菌中的翻译后转运。完整的多肽链由 SecA ATPase 从细胞质侧送入质膜中 Sec61 转运蛋白的细菌同源物（称为 SecY）。ATP 水解驱动的构象变化驱动 SecA 中的活塞式运动。活塞不仅推动蛋白质链的几种氨基酸通过转运蛋白的孔，而且还防止链回滑到细胞质中。尽管Sec61 转运蛋白、SRP 和 SRP 受体存在于所有生物体中，但 SecA 仅存在于细菌中，而Sec62✣ec63 复合物仅存在于真核细胞中。（改编自 P. Walter 和 A.E. Johnson，Annu. Rev.Cell Biol. 10:87-19, 1994.）''<br />
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S'''ecA 与前体多肽结合并附着在转运蛋白的胞质侧，在那里，它经历由 ATP 水解引起的周期性构象变化。每次水解 ATP 时，一部分 SecA 蛋白都会插入转运蛋白的孔中，推动前体蛋白的短片段。'''由于这种类似活塞的棘轮机制，SecA ATPase 逐渐推动运输蛋白的多肽链穿过膜。<br />
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=== 跨膜蛋白含有被识别为信号序列的疏水片段 ===<br />
所有存在于 ER、高尔基体、溶酶体、内体、分泌囊泡和质膜中的跨膜蛋白在移动到最终目的地之前都会插入 ER 膜中。内质网产生的跨膜蛋白通过一个或多个螺旋疏水性分子跨越脂质双层转运 - 膜片段（见图 10-7）。因此，膜蛋白的生物合成需要多肽链的某些部分跨脂质双层转运，其他部分留在胞质溶胶中，跨膜片段整合到膜中。尽管增加了这种复杂性，'''但刚刚描述的用于将可溶性蛋白质转移到 ER 腔中的相同因子（SRP、SRP 受体和 Sec61 转运蛋白）也介导跨膜蛋白整合到 ER 膜中。'''可以使用相同的因子，因为定义跨膜蛋白的跨膜片段类似于指导可溶性蛋白质转运的疏水性 ER 信号序列。<br />
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在最简单的情况下，跨膜蛋白包含单个跨膜片段，该片段最终将作为跨膜α螺旋嵌入脂质双层中。当该跨膜片段在合成过程中从核糖体中出现时，'''SRP 将其疏水性螺旋特征识别为信号序列'''，并将该核糖体带到内质网膜上的 Sec61 转运蛋白。然后，跨膜片段插入 Sec61 转运蛋白的侧门，该侧门与信号序列结合的位点相同。跨膜片段插入侧门的方向决定了跨膜片段之前或之后的蛋白质片段是否穿过膜进入内质网腔（图 12-26）。'''如果 N 末端较短且未折叠，则跨膜片段的方向取决于多肽链的特征，'''例如附近带电氨基酸的分布和跨膜片段的长度。'''如果前面的 N 末端片段很长且折叠稳定，则它不会通过狭窄的 Sec61 通道穿过膜。'''在这种情况下，仍在合成中（因此未折叠）的 C 末端片段会跨膜转位。<br />
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图 12?6 跨膜片段引导膜蛋白插入内质网膜。许多单次通过的膜蛋白使用其跨膜片段直接插入内质网膜（影片 12.3）。跨膜片段被 SRP（未显示）识别，并通过 SRP 受体（未显示）递送至内质网膜上的 Sec61 转运蛋白。然后，跨膜片段以两种方向之一插入 Sec61 转运蛋白的侧门。（A）一些跨膜片段插入侧门，使得 N 端结构域保留在 Sec61 的胞质侧。这种方向有利于 N 端结构域非常长或折叠的蛋白质，以及侧翼氨基酸在 N 端侧带有净正电荷的跨膜片段。 (B) 一些跨膜片段插入侧门，使得 C 端侧翼区保留在 Sec61 的胞质侧。在这种情况下，N 端侧翼区被认为通过 Sec61 通道跨膜转移。这种方向有利于侧翼氨基酸在 C 端侧带净正电荷的跨膜片段。<br />
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许多跨膜蛋白含有较大的 N 末端腔内结构域。'''在这种情况下，N 末端信号序列用于启动易位，就像可溶性蛋白质一样。''' 这样，成熟多肽的 N 末端通过信号序列进入内质网腔，多肽的其余部分开始通过 Sec61 转运蛋白进行易位。 '''当多肽中的疏水片段从核糖体中出现时，它插入侧门以进入脂质双层。'''由于疏水片段在膜中比在水性通道中更稳定，它会从侧向离开通道，转运停止，其余蛋白质在内质网膜的胞质侧合成（图 12-7）。<br />
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=== 根据上下文解释多通道跨膜蛋白的疏水片段以确定其方向 ===<br />
在多跨膜蛋白中，多肽链以疏水螺旋的形式反复穿过脂质双层（见图 10-7）。多通道跨膜蛋白的合成直到第一个跨膜片段的发生，就像我们刚刚描述的单通道跨膜蛋白一样。因此，SRP 会将蛋白质运送到转运蛋白，在那里第一个跨膜片段将插入 Sec61 转运蛋白的侧门，其方向由前一个 N 末端结构域和附近带电氨基酸的特征决定。这样，第一个跨膜片段插入膜可有效锁定蛋白质其余部分的拓扑结构。从此时起，Sec61 转运蛋白根据蛋白质前一部分的拓扑结构和特性解释每个连续的疏水片段。<br />
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由于核糖体和 Sec61 转运蛋白之间紧密耦合，每个疏水片段都出现在非常靠近侧门的位置，可进入脂质双层。在最简单的情况下，新出现的疏水片段以与最近插入的跨膜片段相反的方向与侧门接合，并插入脂质双层中（图 12-8）。 一些多通道蛋白的跨膜片段仅部分疏水，并且它们本身在脂质双层中不稳定。 但如果它们能够与靠近 Sec61 侧门的先前跨膜片段之一相互作用，它们仍然可以插入膜中。这种合作使得产生含有脂质双层内亲水部分的多通道跨膜蛋白成为可能，这对于许多重要的蛋白质是至关重要的，如转运蛋白和通道（在第 11 章中讨论）。<br />
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图12-7 膜蛋白插入过程中切割的ER信号序列和跨膜片段的顺序使用。在ER腔侧含有相对较大N末端结构域的膜蛋白同时利用切割的ER信号序列和跨膜片段。靶向 ER 膜、通过 Sec61 启动转运以及信号序列的裂解都与分泌蛋白完全相同（见图 12-0）。然而，当跨膜片段进入 Sec61 转运蛋白时，转运停止，跨膜片段通过侧门进入脂质双层。蛋白质的其余部分继续在膜的胞质侧合成，直到翻译终止。<br />
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跨膜片段之间的亲水序列要么合成到细胞溶胶中，要么穿过 Sec61 转运蛋白，这取决于前一个跨膜片段的方向。这样，多通道蛋白质编织到膜中，片段达到相反的方向，直到它们全部作为跨膜 a 螺旋插入膜中。<br />
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由于膜蛋白总是以这种程序化的方式从 ER 的胞质侧插入，因此相同多肽链的所有副本在脂质双层中都将具有相同的方向。这会产生不对称的 ER 膜，其中暴露在一侧的蛋白质结构域与暴露在另一侧的蛋白质结构域不同。这种不对称性在许多膜出芽和融合事件中得以维持，这些事件将 ER 中产生的蛋白质运输到其他细胞膜（第 13 章讨论）。因此，新合成的蛋白质插入 ER 膜的方式也决定了蛋白质在所有其他膜中的方向。<br />
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=== 一些蛋白质通过翻译后机制整合到内质网膜中 ===<br />
[[文件:细胞12.29.png|缩略图|12.29:The insertion mechanism for tail-anchored proteins. (A) In this post-translational pathway for the insertion of tail-anchored membrane proteins into the ER, a soluble pre-targeting complex captures the hydrophobic C-terminal transmembrane segment (red) after it emerges from the ribosomal exit tunnel and loads it onto the Get3 targeting factor. The resulting complex is targeted to the ER membrane by interaction with the Get1–Get2 receptor complex, which functions as a membrane protein insertion machine. After the tail-anchored protein is released from Get3 and inserted into the ER membrane, Get3 is recycled back to the cytosol. This targeting cycle is conceptually similar to protein targeting by SRP (see Figure 12–20). Although not shown in the figures, both Get3 and SRP bind and hydrolyze nucleoside triphosphates to provide directionality to the targeting cycle. ATP is used by Get3, and GTP is used by SRP. (B) Crystal structure of the Get3 targeting factor bound to a transmembrane segment (red helix). The hydrophobic transmembrane segment binds to a deep groove in Get3 lined by hydrophobic amino acids (yellow), including many flexible methionines. (PDB code: 4XTR.)]]<br />
'''许多重要的胞质溶胶膜蛋白通过非常靠近 C 末端的单个跨膜 α 螺旋锚定在膜中。'''这些尾锚定蛋白包括大量 SNARE 蛋白亚基，可引导囊泡运输（第 13 章讨论）。当尾锚定蛋白被翻译时，核糖体到达终止密码子，而注定要成为跨膜 α 螺旋的多肽序列仍在核糖体出口通道内。'''因此，SRP 无法识别，蛋白质从核糖体释放到胞质溶胶中。疏水片段被专门的伴侣复合物识别，该复合物将其转移到称为 Get3 的靶向因子'''（图 12-9）'''。尽管 Get3 与 SRP 无关，但它也含有一个疏水口袋，口袋内衬有许多蛋氨酸侧链，'''以帮助它识别各种疏水片段，而不管它们的确切序列如何。 '''ER 膜上的两种蛋白质 Get1 和 Get2 不仅是 Get3 的受体，也是插入疏水片段的转运蛋白。'''因此，这种翻译后靶向机制在概念上类似于 SRP 依赖性蛋白质靶向（见图 12-0）'''。一些尾锚定蛋白靶向线粒体或过氧化物酶体而不是 ER，但它们的靶向机制尚不清楚。'''<br />
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=== 一些膜蛋白获得共价连接的糖基磷脂酰肌醇 (GPI) 锚 ===<br />
[[文件:细胞12.30.png|缩略图|12.30：The attachment of a GPI anchor to a protein in the ER. GPI-anchored proteins are targeted to the ER membrane by an N-terminal signal sequence (not shown), integrated into the membrane, and processed by signal peptidase similarly to a single-pass transmembrane protein (see Figure 12–27). Immediately after the completion of protein synthesis, the precursor protein remains anchored in the ER membrane by a hydrophobic C-terminal sequence of 15–20 amino acids; the rest of the protein is in the ER lumen. Within less than a minute, a transamidase enzyme in the ER cleaves the protein from its membrane-bound C-terminus and simultaneously attaches the new C-terminus to an amino group on a preassembled GPI intermediate. The sugar chain contains an inositol attached to the lipid from which the GPI anchor derives its name. It is followed by a glucosamine and three mannoses. The terminal mannose links to a phosphoethanolamine that provides the amino group to attach the protein through an amide bond. The signal that specifies this modification is contained within the hydrophobic C-terminal sequence and a few amino acids adjacent to it on the lumenal side of the ER membrane; if this signal is added to other proteins, they too become modified in this way. Because of the covalently linked lipid anchor, the protein remains membrane-bound, with all of its amino acids exposed initially on the lumenal side of the ER and eventually on the exterior of the plasma membrane]]<br />
'''蛋白质附着在膜上的另一种方式是通过糖基磷脂酰肌醇 (GPI) 锚，该锚与一些前往质膜的蛋白质的 C 末端共价连接。''' GPI 锚定蛋白最初由 N 末端信号序列引导至 ER，非常靠近 C 末端处有疏水片段。ER 膜中的转酰胺酶transamidase选择性地识别该疏水片段，同时'''裂解疏水片段并将预先形成的 GPI 锚附着到蛋白质的其余部分'''（图 12-30）。许多质膜蛋白都是以这种方式修饰的。由于它们仅通过 GPI 锚附着在质膜外部，因此它们可以以可溶形式从细胞中释放出来，以响应激活质膜中特定磷脂酶的信号。例如，锥虫寄生虫在受到免疫系统攻击时使用这种机制来脱落其 GPI 锚定表面蛋白的外壳。 GPI 锚还参与引导一些质膜蛋白进入特殊区域，如脂筏，从而将它们与其他膜蛋白横向隔离（见图 10-3）。<br />
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=== 转位的多肽链在粗面内质网腔内折叠和组装 ===<br />
蛋白质以未折叠的多肽形式进入内质网腔。因此，它们必须折叠并组装成正确的三维结构，就像胞质溶胶中新合成的蛋白质必须折叠一样（第 3 章讨论）。为了满足这一需求，内质网腔含有高浓度的常驻分子伴侣和其他蛋白质折叠催化剂。'''这些 ER 驻留蛋白在其 C 末端含有四个氨基酸的 ER 保留信号，负责将蛋白质保留在 ER 中'''（见图 12-3；第 13 章第 768 页讨论）。<br />
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蛋白质 BiP 是 hsp70 伴侣蛋白家族的成员，是ER 折叠机制的主要组成部分。我们已经讨论了BiP 如何通过 Sec61 ER 转运体将蛋白质翻译后拉入 ER。与其他分子伴侣（第 6 章讨论）一样，BiP 可识别错误折叠的蛋白质以及尚未组装成最终寡聚复合物的蛋白质亚基。它通过结合暴露的疏水性氨基酸序列来实现这一点，这些序列通常隐藏在正确折叠或组装的多肽链内部。'''结合的 BiP 既可防止蛋白质聚集，又有助于将其保持在 ER 中（从而远离高尔基体和分泌途径的后续部分）。BiP 水解 ATP 以在高亲和力和低亲和力多肽结合状态之间穿梭。通过这种方式，BiP 定期释放其底物蛋白，让它们有机会折叠，然后如果尚未折叠，则重新结合它们。'''<br />
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ER 驻留蛋白蛋白质二硫键异构酶 (PDI) 催化氧化半胱氨酸上的游离巯基 (SH) 基团形成二硫键 (S-S)。蛋白质中几乎所有暴露在胞外环境或细胞期内腔的半胱氨酸都形成了二硫键。二硫键稳定蛋白质的折叠状态，使其能够更好地承受严酷、多变且无伴侣的细胞外环境。由于蛋白质通常含有多个半胱氨酸，因此它们有时会配对不正确。PDI 通过重新排列蛋白质中的二硫键直到其正确折叠来解决此问题。这是可能的，因为 PDI 酶能够反向操作以减少未成熟蛋白质的错误配对二硫键。内质网腔包含多个成员在 PDI 家族中，有些 PDI 酶专门用于还原二硫键，以完全展开需要转运回胞质溶胶进行降解的错误折叠蛋白质（稍后讨论）。因此，所有 PDI 酶都是氧化还原酶，可以催化其客户蛋白质中二硫键的形成或断裂。二硫键的形成依赖于维持内质网腔中的氧化环境。由于内质网腔的还原环境，二硫键在暴露于胞质溶胶的区域很少形成。<br />
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=== 粗面内质网中合成的大多数蛋白质都是通过添加常见的 N 连接寡糖进行糖基化的 ===<br />
寡糖与蛋白质的共价添加是内质网的主要生物合成功能之一。内质网中加工的可溶性和膜蛋白（包括那些注定要运输到高尔基体、溶酶体、质膜或细胞外空间的蛋白）中约有一半是以这种方式修饰的糖蛋白。胞质溶胶和细胞核中的一些蛋白质也被糖基化，但不是用大的寡糖：而是带有一种简单得多的糖修饰，其中单个 N - 乙酰葡萄糖胺基团被添加到蛋白质的丝氨酸或苏氨酸上。<br />
[[文件:细胞12.33.png|缩略图|12.33： The export and degradation of misfolded ER proteins. Misfolded soluble proteins in the ER lumen are recognized and targeted to a translocator complex in the ER membrane. They first interact in the ER lumen with chaperones, disulfide isomerases, and lectins. The chaperones maintain the misfolded protein in an unfolded conformation and prevent their aggregation. The disulfide isomerases reduce disulfide bonds to fully unfold the protein. The lectins selectively recognize trimmed N-linked oligosaccharides that are generated when a protein spends too long in the ER. The lectins have binding sites on a membrane-embedded protein translocator built around an E3 ubiquitin ligase. The unfolded protein is then exported into the cytosol through the translocator. The E3 ubiquitin ligase ubiquitylates the unfolded protein as it emerges on the cytosolic side of the translocator. The ubiquitin prevents backsliding of the protein into the ER and provides a molecular handle for an AAA-ATPase that completes the extraction reaction. The unfolded protein is then de-glycosylated and degraded in proteasomes. Misfolded membrane proteins follow a similar pathway but are thought to engage the translocator sideways within the lipid bilayer. Multiple translocator complexes containing different E3 ubiquitin ligases reside in the ER. They are thought to handle different subsets of proteins that are misfolded in different ways.]]<br />
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在内质网中最常见的蛋白质糖基化形式中，预先形成的前体寡糖（'''含有 14 个糖，由 2 个 N - 乙酰葡萄糖胺、9 个甘露糖和 3 个葡萄糖组成'''）作为一个完整的单位转移到蛋白质中。由于这种寡糖被转移到蛋白质中天冬酰胺的侧链 NH 2 基团上，因此它被称为 N 连接或天冬酰胺连接（图 12-2A）。一种称为'''多萜醇的特殊脂质分子（见图 2-，第 102-03 页）将前体寡糖锚定在内质网膜上'''。前体寡糖通过寡糖基转移酶在单个酶促步骤中转移到目标天冬酰胺上。这种膜连接酶与 Sec61 转运蛋白结合，其活性位点暴露在腔侧。这使得寡糖基转移酶能够在目标天冬酰胺在蛋白质转运过程中进入 ER 腔后立即修饰新制造的蛋白质（图 12?2B）。<br />
<br />
前体寡糖由结合在多萜醇上的糖组成。糖首先在细胞溶胶中通过形成核苷酸（UDP 或 GDP）-糖中间体被激活，然后这些中间体首先将其糖捐赠给多萜醇脂质，然后以有序的顺序捐赠给部分组装的寡糖树。在此过程中，脂质连接的寡糖在转运蛋白的帮助下，从细胞溶胶翻转到脂质ER 膜的内侧（图 12-3）。<br />
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'''N 连接寡糖是迄今为止最常见的寡糖，存在于 90% 的所有糖蛋白中。较少见的是，寡糖与丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸或羟脯氨酸氨基酸侧链上的羟基相连。这些 O 连接寡糖的第一个糖在 ER 中添加[译注：应该是部分O连接发生在ER（吧？]。'''N 连接和 O 连接寡糖在高尔基体中经历广泛的加工、修饰和延伸（第 13 章），产生在成熟糖蛋白上观察到的寡糖结构的多样性。<br />
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=== 寡糖用作标记蛋白质折叠状态的标签 ===<br />
长期以来，人们一直在争论为什么糖基化是如此常见的加工修饰？进入内质网的蛋白质。一个特别令人费解的观察结果是，'''一些蛋白质需要 N 连接糖基化才能在内质网中正确折叠，但附着在蛋白质表面的寡糖的准确位置似乎并不重要'''。糖基化在蛋白质折叠中的作用的线索来自对两种内质网伴侣蛋白的研究，'''这两种蛋白被称为钙联蛋白和钙网蛋白 calnexin and calreticulin，因为它们的活动需要 Ca2+'''。这些分子伴侣是糖结合蛋白或凝集素，'''它们与未完全折叠的蛋白质上的寡糖结合并将它们保留在 ER 中。'''与其他分子伴侣一样，它们可以防止不完全折叠的蛋白质不可逆地聚集。'''钙联蛋白和钙网蛋白也促进不完全折叠的蛋白质与另一个 ER 分子伴侣的结合——后者与尚未形成二硫键的半胱氨酸结合。'''<br />
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'''钙联蛋白和钙网蛋白如何区分正确折叠的蛋白质和不完全折叠的蛋白质？'''答案在于附着在蛋白质上的寡糖的结构。'''新合成的蛋白质获得 N 连接的前体寡糖后不久，ER 葡萄糖苷酶会迅速去除两个葡萄糖，留下一个末端葡萄糖。'''这种单糖基化的寡糖'''被钙联蛋白和钙网蛋白识别，确保所有新合成的（因此可能尚未折叠）糖蛋白与这些分子伴侣之一结合。'''最后一种葡萄糖会随着时间的推移被去除，留下一种脱葡萄糖基化的糖蛋白，不再与钙联蛋白或钙网蛋白结合。如果糖蛋白折叠，它可以离开 ER。然而，另一种 ER 酶，'''即葡萄糖基转移酶，会选择性地将末端葡萄糖添加到尚未完全折叠的糖蛋白上。葡萄糖随后导致未折叠蛋白与钙连接蛋白或钙网蛋白重新结合。'''因此，葡萄糖修剪（通过葡萄糖苷酶）和葡萄糖添加（通过葡萄糖基转移酶）驱动与钙连接蛋白和钙网蛋白的解离和重新结合循环直到新合成的未折叠蛋白质达到其完全折叠状态（图 12-4）。<br />
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=== 折叠不正确的蛋白质从内质网输出并在胞质溶胶中降解 ===<br />
尽管有伴侣分子的帮助，许多转运到内质网的蛋白质分子仍未能达到其正确折叠或寡聚状态。 这些蛋白质从内质网输出回胞质溶胶，'''在那里它们在蛋白酶体中降解'''（第 6 章讨论）。 在许多方面，这种逆转位的机制与其他翻译后转位模式相似。例如，与翻译后进入内质网一样，'''伴侣蛋白对于在转运之前和转运过程中保持多肽链处于未折叠状态必不可少。'''同样，需要能量源来为运输提供方向性并将蛋白质拉入细胞溶胶。最后，转运蛋白是必需的。<br />
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从内质网中选择蛋白质进行降解是一个具有挑战性的过程：'''错误折叠的蛋白质或未组装的蛋白质亚基应该被降解，但新合成蛋白质的折叠中间体则不应该。N 链寡糖有助于做出这种区分，它们可作为计时器，测量蛋白质在内质网中停留的时间。'''内质网中的一种酶'''（甘露糖苷酶）缓慢地修剪核心寡糖树上的特定甘露糖，从而产生一种新的寡糖结构，这种结构可被内质网逆转位装置的内质网凝集素识别。'''如果蛋白质折叠并从内质网中离开的速度比甘露糖苷酶去除其目标甘露糖的速度快，则不会发生降解。<br />
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除了内质网中识别寡糖的凝集素外，'''分子伴侣和蛋白质二硫键异构酶也与必须降解的蛋白质相关联。'''分子伴侣可防止未折叠的蛋白质聚集，二硫键异构酶可破坏可能形成错误的二硫键，从而使线性多肽链可以转运回细胞溶胶。多个转运蛋白复合物将不同的蛋白质从内质网移出膜或腔进入胞质溶胶。<br />
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'''转运蛋白复合物总是含有 E3 泛素连接酶'''（第 6 章），'''当未折叠的蛋白质进入胞质溶胶时，该酶将多泛素标签附着到未折叠的蛋白质上'''，标记它们以进行破坏。由 ATP 水解产生的能量驱动，AAA TPases 家族的六聚体 ATPase（见图 6-8）将未折叠的蛋白质拉过转运蛋白进入胞质溶胶。'''N-糖基化酶将附着在逆转运蛋白上的任何寡糖链全部去除。'''在其泛素标签的引导下，脱糖基化的多肽被迅速送入蛋白酶体，在那里被降解（图 12-5）。<br />
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=== 内质网中的错误折叠蛋白质激活未折叠蛋白质反应 ===<br />
细胞仔细监测各个隔室中错误折叠蛋白质的数量。例如，细胞质中错误折叠蛋白质的合成会引发热休克反应（第 6 章讨论），从而刺激编码有助于重新折叠蛋白质的细胞质伴侣的基因的转录。类似地，ER 中错误折叠蛋白质的积累会触发未折叠蛋白质反应，刺激基因转录，共同提高 ER 的蛋白质包装能力。受刺激的基因编码 ER 伴侣、蛋白质逆转位和降解机制、蛋白质转运出 ER 的因子以及 ER 扩张的因子。这种多管齐下的反应通过将 ER 腔内错误折叠蛋白质的检测与进入细胞核的转录调节蛋白的产生结合起来来调节数百种基因的转录。<br />
<br />
内质网中的错误折叠蛋白质如何向细胞核发出信号？'''有三条平行的途径执行未折叠蛋白质反应'''（图 12-6）。第一种途径最初是在酵母细胞中发现的，'''它在所有真核细胞中都得到保留，并且特别引人注目。'''内质网中的错误折叠蛋白质导致内质网中的'''跨膜蛋白激酶 IRE1 自身寡聚化和磷酸化'''。这种激活机制类似于质膜中某些细胞表面受体激酶的激活方式（第 15 章讨论）。'''寡聚和磷酸化的 IRE1 使其胞浆内切核糖核酸酶结构域能够从特定的胞浆 mRNA 分子中去除内含子。'''IRE1 通过在两个位置切割 mRNA 来完成此任务，然后通过 一个RNA 连接酶将它们连接在一起。这种'''剪接反应'''产生的 mRNA 被翻译成一种活性转录调节蛋白，这种蛋白可增加未折叠蛋白反应基因子集的表达（图 12-7）。'''IRE1 对细胞质 mRNA 的调节剪接是所有 mRNA 剪接都发生在细胞核中并由剪接体催化的规则的一个独特例外。'''<br />
<br />
'''错误折叠的蛋白质还会激活 ER 中的第二个跨膜激酶 PERK。'''激活的 PERK 的靶标是一种翻译起始蛋白，其磷酸化会产生两种后果。'''首先，整个细胞中新蛋白质的翻译减少，从而减少了需要在 ER 中折叠的蛋白质负荷。其次，当翻译起始因子稀缺时，某些蛋白质会优先翻译，其中之一是一个转录调节蛋白'''，帮助激活执行未折叠蛋白质反应的基因的转录。<br />
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最后，'''第三个转录调节剂 ATF6 最初合成为跨膜 ER 蛋白。'''由于它嵌入 ER 膜中，因此无法激活细胞核内基因的转录。'''当错误折叠的蛋白质在 ER 中积累时，ATF6 蛋白被运送到高尔基体。高尔基体膜中的常驻蛋白酶会裂解 ATF6 的胞质结构域，ATF6 现在可以迁移到细胞核中并帮助激活编码参与未折叠蛋白反应的蛋白质的基因的转录。'''这种激活潜伏膜嵌入转录因子的机制'''类似于控制胆固醇生物合成的转录调节剂的激活方式（'''本章后面将讨论）。这三种途径在未折叠蛋白反应中的相对重要性在不同细胞类型中有所不同，这使得每种细胞类型都能根据其特定需求定制未折叠蛋白反应。<br />
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在正常生理条件下，'''执行未折叠蛋白反应的信号通路用于调整 ER 容量以紧密匹配 ER 的需求'''。例如，在进餐后，胰腺细胞中的胰岛素产量会大幅增加。内质网（胰岛素最初组装的地方）对处理能力的需求增加，部分激活了 PERK，因此细胞可以调整胰岛素合成率，以避免内质网负担过重。在另一个例子中，当 B 细胞开始分化为抗体分泌浆细胞时，IRE1 被激活。IRE1 激活会显著扩大细胞的内质网含量，为即将在那里组装的极高水平的免疫球蛋白做好准备。<br />
<br />
未折叠蛋白质反应最终会增加改善内质网中的蛋白质处理并减少错误折叠蛋白质的负担的蛋白质的产生。随着体内平衡的恢复，IRE1、PERK 和 ATF6 的活性会减弱。如果无法恢复体内平衡，来自内质网的持续活跃信号，特别是通过 PERK，会激活引发细胞凋亡的基因。在多细胞生物中，消除持续功能失调的细胞通常比冒着其与邻近细胞发生异常相互作用的风险危害更小。<br />
<br />
=== ER 组装大多数脂质双层 ===<br />
ER 膜是细胞中几乎所有主要脂质类别的合成位点，包括磷脂和胆固醇，这些脂质是新细胞膜生成所必需的。主要产生的磷脂是磷脂酰胆碱，它可以通过三步由胆碱、两种脂肪酸和甘油磷酸酯形成（图 12-8）。每个步骤都由 ER 膜中的酶催化，'''这些酶的活性位点面向细胞溶胶，所有必需的代谢物都位于细胞溶胶中。因此，磷脂合成仅发生在内质网膜的胞质小叶中。'''由于脂肪酸不溶于水，它们由脂肪酸结合蛋白从胞质溶胶中的合成位点引导至内质网。到达内质网膜并被辅酶 A 激活后，酰基转移酶依次将两个脂肪酸添加到甘油磷酸酯中以产生磷脂酸。磷脂酸的水不溶性足以留在脂质双层中；脂肪酸结合蛋白无法将其从双层中提取出来。因此，正是这第一步扩大了内质网脂质双层。后面的步骤决定了新形成的脂质分子的头部基团，从而决定了双层的化学性质，但不会导致净膜生长。其他两个主要成员膜磷脂——磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸（见图 10?）——以及次要磷脂——磷脂酰肌醇 (PI) 都是以这种方式合成的。<br />
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由于磷脂合成发生在内质网脂质双层的胞浆小叶中，因此需要有一种机制将一些新形成的磷脂分子转移到双层的腔小叶中。在合成的脂质双层中，脂质不会以这种方式“翻转”（见图 10-10）。然而，在内质网中，磷脂在几分钟内就能在膜上达到平衡，这几乎比自发“翻转”快 100,000 倍。'''这种快速的跨膜运动是由一种特征不明显的磷脂转运蛋白（称为 scramblase）介导的，该蛋白非选择性地平衡'''磷脂在脂质双层的两个小叶之间（图 12-9）。'''因此，不同类型的磷脂被认为在ER 膜的两个小叶之间均匀分布。'''<br />
<br />
'''内质网还会产生胆固醇和神经酰胺（图 12-0）。'''神经酰胺是通过将氨基酸丝氨酸与脂肪酸缩合形成氨基醇鞘氨醇（见图 10-）而制成的；然后共价添加第二个脂肪酸以形成神经酰胺。神经酰胺被输出到高尔基体，在那里它作为两种脂质合成的前体。当寡糖添加到神经酰胺中时，会形成糖鞘脂（糖脂；见图 10-6），而鞘磷脂（第 10 章讨论）则由添加磷酸胆碱而产生。'''由于糖脂和鞘磷脂都是由活性位点暴露于高尔基体腔内的酶产生的，因此它们被限制在包含它们的脂质双层的非胞质小叶中。'''<br />
<br />
如第 13 章所述，质膜和高尔基体、溶酶体和内体的膜都是膜系统的一部分，该系统通过运输囊泡与内质网进行通信。构成这些细胞器膜的大部分脂质是通过运输囊泡运送的膜获得的。尽管通过囊泡运输进行膜脂质交换，但每个细胞器膜的脂质组成都是不同的，并且有助于其独特身份和功能特性决定了其专业化。这种专业化是通过三种机制的组合实现的。<br />
<br />
首先，'''运输囊泡的脂质组成可以不同于它要离开的细胞器，从而只将一部分脂质运送到目的地。'''<br />
<br />
其次，'''细胞器膜上的蛋白质可以修改某些脂质的头部基团以改变脂质的身份（例如从神经酰胺生成鞘磷脂）或使用翻转酶将某些磷脂从膜的一个叶片移动到另一叶片'''（图 12?9B）。第三，'''特定脂质可以通过非囊泡运输途径选择性地从一个膜转移到另一个膜，如下所述。'''<br />
<br />
=== ER 和其他细胞器之间的膜接触位点促进选择性脂质转移 ===<br />
'''线粒体和质体不通过囊泡转移与 ER 通信，因此它们需要不同的机制从 ER 进口许多脂质用于生长'''。胞质溶胶中的载体蛋白称为脂质转移蛋白，在膜之间运送单个脂质分子，其功能与脂肪酸结合蛋白非常相似，后者引导脂肪酸通过胞质溶胶（见图 12-8）。'''在许多情况下，脂质转移蛋白在细胞器接触点起作用，其中起始膜和目标膜通过特定的连接复合物保持在 10-0 纳米范围内。不同的脂质转移蛋白将磷脂酰胆碱和磷脂酰丝氨酸从 ER 运送到接触点的线粒体。'''连接复合物或脂质转移蛋白的破坏会损害脂质进入线粒体并导致其功能障碍。<br />
<br />
ER 的广泛网络参与与大多数其他细胞器的接触点（图 12-1）。与内质网膜接触位点（见图 12-6）一样，'''这些其他细胞器接触位点的主要功能之一是交换脂质'''（图 12-2）。细胞含有几种脂质转移蛋白家族。这些蛋白通常可以结合一种特定脂质分子（或在某些情况下结合多种相关脂质），并具有可与特定细胞膜相互作用的额外结构域。通过这种方式，它们充当穿梭蛋白，对供体和受体膜以及它们运输的脂质具有独特的特异性。两个细胞器膜之间的接触位点有利于募集结合这些'''膜的脂质转移蛋白s，从而提高脂质交换的效率。胆固醇使用专门的运输系统从溶酶体（在溶酶体中以脂蛋白中的胆固醇酯形式输送）到质膜和细胞内的其他位置'''（如我们在第 13 章中讨论的那样）。<br />
<br />
=== 总结 ===<br />
广泛的 ER 网络充当生产几乎所有细胞脂质的工厂。此外，细胞蛋白质合成的大部分发生在粗面内质网的胞质表面：几乎所有要分泌或进入内质网本身、高尔基体、溶酶体、内体和质膜的蛋白质都首先从胞质溶胶进入内质网。在内质网腔中，蛋白质折叠和寡聚化，形成二硫键，并添加 N 连接的寡糖。N 连接的糖基化模式用于指示蛋白质折叠的程度，因此蛋白质只有在正确折叠时才会离开内质网。未正确折叠或寡聚化的蛋白质被转运回胞质溶胶，在那里它们被去糖基化、多泛素化并在蛋白酶体中降解。如果错误折叠的蛋白质在内质网中过量积累，它们会触发未折叠蛋白质反应，从而激活细胞核中的适当基因以帮助内质网应对。只有携带特殊内质网信号序列的蛋白质才会被输入内质网。信号识别颗粒 (SRP) 识别信号序列，该颗粒结合正在生长的多肽链和核糖体，并将它们引导至粗糙内质网膜胞浆表面上的受体蛋白。这种与内质网膜的结合启动了转运过程，该过程使多肽链环通过蛋白质转运蛋白的亲水孔穿过内质网膜。可溶性蛋白质——注定要进入内质网腔、分泌或转移到其他细胞器腔——完全进入内质网腔。跨膜蛋白被送往内质网或其他细胞膜，通过其多肽链中的一个或多个跨膜α螺旋片段锚定在内质网膜上。当这些蛋白质的疏水部分从核糖体中出来时，它们会被蛋白质转运蛋白识别，从而为进入膜提供通道。当多肽含有多个疏水片段时，它将作为多次跨膜蛋白来回穿过双层膜多次。内质网中蛋白质插入和糖基化的不对称性决定了内质网为所有其他细胞器提供膜蛋白的膜的侧性。脂质在内质网的胞浆表面合成，在脂质双层的两个小叶之间保持平衡，并经常通过位于细胞器间连接处的脂质转移蛋白运输到其他细胞器。特定的翻转酶在质膜中建立并维持脂质不对称，进一步促进其侧性。<br />
<br />
== 过氧化物酶体 ==<br />
过氧化物酶体是氧气利用的主要场所，几乎存在于所有真核细胞中。它们含有氧化酶，例如过氧化氢酶和尿酸氧化酶e，浓度如此之高，以至于在某些细胞中，过氧化物酶体由于存在晶体状蛋白质核心而在电子显微照片中脱颖而出（图 12-3）。过氧化物酶体的进化起源尚未确定，但人们普遍认为它们代表了构成分泌和内吞途径的膜系统的一个特殊分支。一种假设是，过氧化物酶体是一种古老细胞器的遗迹，它在真核细胞的原始祖先中完成了所有的氧气代谢。当光合细菌产生的氧气首次在大气中积累时，它对大多数细胞都是有剧毒的。过氧化物酶体可能降低了细胞内的氧气浓度，同时也利用了它的化学反应性来进行有用的氧化反应。根据这种观点，后来的发展？线粒体的取代使得过氧化物酶体对细胞代谢的重要性降低，因为许多以前在过氧化物酶体中进行的不产生能量的生化反应现在通过氧化磷酸化与 ATP 形成相结合。因此，目前细胞中过氧化物酶体进行的氧化反应可能部分是其功能未被线粒体取代的反应。<br />
<br />
=== 过氧化物酶体使用分子氧和过氧化氢进行氧化反应 ===<br />
过氧化物酶体之所以如此命名，是因为它们通常含有一种或多种酶，这些酶利用分子氧从特定有机底物（此处指定为 R）中去除氢原子，从而产生过氧化氢（H2O2）：<br />
<br />
RH2 + O2 →R + H2O2<br />
<br />
过氧化氢酶利用细胞器中其他酶产生的 H 2O2，通过“过氧化”反应氧化各种底物，包括甲酸、甲醛和酒精： H 2O2 + R'H2 →R' + 2H 2O，这种氧化反应在肝脏和肾脏细胞中尤为重要，过氧化物酶体会将进入血液的各种有害分子解毒。'''我们喝的乙醇中约有 25% 以这种方式氧化成乙醛'''。此外，当过量的 H2O2 在细胞中积累时，过氧化氢酶会通过反应 2H2O2→2H2O + O2 将其转化为 H2O。<br />
<br />
过氧化物酶体中进行的氧化反应的主要功能是分解脂肪酸分子。该过程称为 b 氧化，每次以两个碳原子为单位依次缩短脂肪酸的烷基链，从而将脂肪酸转化为乙酰辅酶 A。然后，过氧化物酶体将乙酰辅酶 A 输出到细胞质中，用于生物合成反应。在哺乳动物细胞中，氧化发生在线粒体和过氧化物酶体中；'''然而，在真菌和植物细胞中，这种基本反应仅发生在过氧化物酶体中。'''<br />
<br />
'''动物过氧化物酶体的一个重要生物合成功能是催化缩醛磷脂形成的第一个反应。'''这种丰富的磷脂类存在于所有人类细胞中，'''但在脑中尤其丰富，它是髓鞘的主要成分（图 12-4）'''。'''缩醛磷脂缺乏会导致严重的髓鞘形成异常，这是许多过氧化物酶体疾病导致神经系统疾病的原因之一'''。<br />
<br />
'''过氧化物酶体是异常多样化的细胞器，即使在单个生物体的各种细胞类型中，它们也可能含有不同的酶组。'''例如，大多数植物有两种主要类型的过氧化物酶体（图 12-5）。一种存在于叶子中，参与光呼吸（第 14 章讨论）。另一种过氧化物酶体存在于发芽的种子中，它将种子脂质中储存的脂肪酸转化为幼苗生长所需的糖。由于这种脂肪向糖的转化是通过一系列称为乙醛酸循环的反应完成的，因此这些过氧化物酶体也称为乙醛酸酶体。在乙醛酸循环中，过氧化物酶体中脂肪酸分解产生的两分子乙酰辅酶 A 用于制造琥珀酸，琥珀酸随后离开过氧化物酶体并在细胞质中转化为葡萄糖。乙醛酸循环不会在动物细胞中发生，因此动物无法将脂肪转化为碳水化合物。<br />
<br />
除了跨不同细胞类型或生物体进行多样化之外，过氧化物酶体还能适应细胞内不断变化的条件。例如，在糖上生长的酵母有几个小的过氧化物酶体。但是，当一些酵母在甲醇上生长时，会形成许多大的过氧化物酶体，这些过氧化物酶体会氧化甲醇；而当在脂肪酸上生长时，它们会形成许多大的过氧化物酶体，这些过氧化物酶体会通过氧化将脂肪酸分解为乙酰辅酶 A。<br />
<br />
=== 短信号序列指导蛋白质进入过氧化物酶体 ===<br />
组成过氧化物酶体的蛋白质通过两种不同的途径传递（图 12-6）。'''在第一种途径中，'''过氧化物酶体膜的一些'''整合膜蛋白首先使用 ER 驻留蛋白 Sec61 转运蛋白插入 ER。'''然后这些过氧化物酶体蛋白被包装成老化成专门的过氧化物酶体前体囊泡。新的前体囊泡相互融合形成新的过氧化物酶体，或与现有的过氧化物酶体融合以促进其生长。在'''第二种途径中，过氧化物酶体蛋白可以直接从胞质溶胶输入到预先存在的过氧化物酶体中。'''位于许多过氧化物酶体蛋白 '''C 端的三个氨基酸（SKL）'''的特定序列起着输入信号的作用（见图 12-3）。'''其他过氧化物酶体蛋白在 N 端附近含有稍长且部分疏水的信号序列。'''如果任一序列附着在胞质溶胶蛋白上，则该蛋白质被输入到过氧化物酶体中。<br />
<br />
过氧化物酶体蛋白的输入由 ATP 水解驱动，并利用一组称为过氧化物酶的蛋白质来催化输入循环。 '''C 末端PTS由胞质溶胶中的peroxin Pex5 识别。'''该输入受体随其货物一路进入过氧化物酶体膜中的蛋白质转运体。'''货物在过氧化物酶体内部释放后，Pex5 被回收回胞质溶胶。此回收步骤需要用泛素修饰 Pex5，泛素被 Pex1 和 Pex6 组成的 ATPase 复合物用作手柄。Pex1 和 Pex6 复合物利用 ATP 水解的能量从过氧化物酶体中释放 Pex5，以便它可以拾取下一个货物分子。N 端过氧化物酶体信号序列由过氧化物酶体 Pex7 识别。'''Pex7 -货物复合物与其他附属peroxin一起似乎参与了类似于 Pex5 介导的输入循环。<br />
<br />
过氧化物酶体膜中的蛋白质转运蛋白由至少六种不同的peroxin组成。'''与 ER 中的蛋白质转运蛋白不同，过氧化物酶体转运蛋白可以将完全折叠甚至寡聚的蛋白质转运过膜。'''为了允许大分子和不同大小的货物分子通过，转运蛋白被认为能够动态地适应要运输的特定货物分子的大小。'''目前尚不清楚如何利用如此大的孔隙进行运输，而不会在胞质溶胶和过氧化物酶体之间发生内容物泄漏。'''<br />
<br />
人类遗传病 Zellweger 综合征证明了蛋白质进入过氧化物酶体的重要性。十几种不同的过氧化物酶中的任何一种发生突变，最常见的是 Pex1，都会导致过氧化物酶体蛋白质输入受损。这些个体的细胞含有“空”过氧化物酶体，积累了通常在过氧化物酶体中分解的非常长链和支链脂肪酸。此外，他们缺乏缩醛磷脂。这些代谢障碍会导致个体的大脑、肝脏和肾脏出现严重异常，并在出生后不久死亡。<br />
<br />
=== 摘要 ===<br />
过氧化物酶体专门利用分子氧进行氧化反应。它们产生过氧化氢，用于氧化目的，并含有过氧化氢酶来破坏过量。所有过氧化物酶体蛋白都在细胞核中编码。其中一些蛋白质通过从内质网萌发的过氧化物酶体前体囊泡传送到过氧化物酶体，但大多数蛋白质是在细胞质中合成并直接输入的。许多后者蛋白质的 C 端附近的三个氨基酸的特定序列作为过氧化物酶体输入信号，由细胞质中的互补输入受体识别。进口通过过氧化物酶体膜中的蛋白质转运体进行，这与内质网中的蛋白质转运体不同，因为大而完全折叠的蛋白质从细胞质中进口时不展开。<br />
<br />
== 蛋白质进入线粒体和叶绿体的过程 ==<br />
线粒体和叶绿体（绿藻和植物细胞中一种特殊的质体）是双层膜封闭的细胞器。它们专门用于 ATP 合成，利用来自线粒体中的电子传递和氧化磷酸化以及叶绿体中的光合作用的能量（第 14 章讨论）。虽然这两种细胞器都含有自己的 DNA、核糖体和蛋白质合成所需的其他成分，但几乎所有蛋白质都在细胞核中编码并从细胞质中进口。每种输入的蛋白质都必须到达其发挥作用的特定细胞器亚区室。<br />
<br />
线粒体中的不同亚区室由两个同心的线粒体膜形成（图 12-7A）：内线粒体膜，包围基质空间并形成称为嵴的广泛内陷，以及与细胞质接触的外线粒体膜。内膜和外膜之间的空间细分为嵴空间和膜间隙，在嵴内陷的连接处有蛋白质复合物。叶绿体具有外膜和内膜，它们包围膜间隙，以及基质，基质是叶绿体中线粒体基质空间的等价物（图 12-7B）。它们有一个额外的亚区室，即类囊体空间，被类囊体膜包围。类囊体膜在质体发育过程中从内膜衍生而来，并被夹断以与内膜不连续。线粒体和叶绿体中的每个亚区室都含有一组不同的蛋白质。<br />
<br />
新的线粒体和叶绿体是由预先存在的细胞器生长产生的，然后是裂变（第 14 章讨论）。生长主要取决于从细胞质中输入蛋白质。蛋白质进入线粒体和叶绿体的许多核心原理与我们之前讨论过的蛋白质进入内质网的类似过程相似。然而，多个膜和亚区室的存在增加了将新输入的蛋白质运送到正确位置的复杂性。本节解释了它是如何发生的。<br />
<br />
=== 转运到线粒体依赖于信号序列和蛋白质转运蛋白 ===<br />
一个或多个信号序列将所有线粒体前体蛋白引导至其适当的线粒体亚区室。许多进入基质空间的蛋白质在其 N 端含有信号序列，该序列在输入后会被信号肽酶迅速去除。其他输入的蛋白质，包括所有外膜和许多内膜和膜间空间蛋白质，都有未被去除的内部信号序列。信号序列对于蛋白质的输入和正确定位既是必要的也是充分的：当使用基因工程技术将这些信号与细胞质蛋白质连接时，信号会将蛋白质引导至正确的线粒体亚区室。因此，信号假说的原理旨在解释蛋白质如何分离到 ER，也适用于线粒体。<br />
<br />
多亚基蛋白复合物作为蛋白转运蛋白，介导蛋白穿过或进入线粒体膜（图 12-8A）。为了提供进入每个线粒体亚区的通道，蛋白转运蛋白复合物位于线粒体内膜和外膜中。一般来说，每个转运蛋白都有能力识别特定类型的信号，并充当穿过或进入其所在膜的导管。这些转运蛋白一起将约 1500 种不同的前体蛋白从细胞溶胶引导到线粒体的适当亚区：外膜、膜间隙和嵴间隙、内膜和基质空间。<br />
<br />
前体蛋白中信号的组织最终控制前体蛋白与哪种转运蛋白结合以及信号到达线粒体内蛋白质最终目的地的顺序。'''这个组合系统意味着有时有不止一条路线可以到达某个特定目的地'''，就像不同的地铁线路可以带你从布鲁克林到纽约时代广场一样。例如，位于线粒体内膜的膜蛋白至少使用三条路线到达那里。图 12-8B 显示了到达每个线粒体亚区室的可能路线以及引导蛋白质到达那里的转运蛋白复合物。<br />
<br />
TOM 复合物是几乎所有细胞核内编码的线粒体蛋白质的输入所必需的。它最初识别它们的信号序列并进行传输它们从细胞溶胶进入膜间隙。从这里开始，不同的线粒体蛋白质根据蛋白质中编码的序列特征遵循不同的路线。'''外膜中特别丰富的桶状蛋白被传递到 SAM 复合物，以便插入和折叠在外膜中。两种不同的 TIM 复合物介导内膜上的蛋白质运输。基质蛋白使用 TIM23 复合物进行运输，而内膜蛋白使用 TIM22 复合物、TIM23 复合物或 OXA 复合物进行插入。其余蛋白质留在膜间隙中，在那里发挥作用。'''<br />
<br />
除了必须从细胞质中输入的 ~99% 的线粒体蛋白质外，所有真核生物的线粒体基因组都编码了少量膜蛋白。'''这些蛋白质由线粒体核糖体合成，并由 OXA 复合物插入内膜。'''线粒体编码的膜蛋白质与从胞质溶胶中输入的核编码膜蛋白组装形成功能性蛋白质复合物，例如用于产生能量的呼吸链复合物（见第 14 章）。细胞如何在线粒体和细胞核之间进行通信以确保构建内膜复合物的蛋白质的平等表达尚不清楚。<br />
<br />
=== 线粒体蛋白质在翻译后作为未折叠的多肽链输入 ===<br />
正如我们在前面的部分中了解到的，蛋白质转运到内质网通常发生在蛋白质由与内质网蛋白质转运蛋白紧密结合的核糖体合成时。蛋白质输入过程中核糖体与转运蛋白的结合使粗糙内质网具有其特征性外观。'''相反，线粒体外膜中的蛋白质转运蛋白不与核糖体结合，大多数线粒体蛋白质通过翻译后机制导入。这就是为什么在线粒体表面观察到的核糖体非常少。'''<br />
<br />
与内质网易位一样，线粒体蛋白质的输入可以在试管中通过无细胞反应重建。在这样的实验中，将放射性标记的线粒体前体蛋白与纯化的线粒体混合，以允许其输入细胞器。通过改变试管中的条件，可以确定输入的生化要求、捕获过程中的中间体以及确定使用了哪些转运蛋白。我们对线粒体输入分子机制的大部分了解来自无细胞反应分析。<br />
<br />
'''线粒体前体蛋白在合成后不会立即折叠成其天然结构；相反，它们通过与其他蛋白质的相互作用在细胞溶胶中保持未折叠状态。'''这些相互作用蛋白中的'''一些是 hsp70 家族的一般伴侣'''（第 6 章讨论），而其他'''一些则专门用于线粒体前体蛋白并直接与其信号序列结合'''。所有相互作用蛋白都有助于防止前体蛋白在与线粒体外膜中的 TOM 复合物结合之前自发聚集或折叠。作为输入过程的第一步，TOM 复合物的输入受体结合线粒体前体蛋白的信号序列。然后，随着胞浆相互作用蛋白被剥离，未折叠的多肽链首先被信号序列馈送到 TOM 复合物内的转运通道。<br />
<br />
一旦转运蛋白突出到膜间隙，多肽链内的序列将决定接下来会发生什么。例如，前往基质或内膜的蛋白质与 TIM 复合物之一结合，并跨过或插入内膜。我们可以做到快速中止细胞外线粒体输入反应，以在转运过程中的中间步骤中阻止蛋白质。对被阻止进入基质的蛋白质进行检查的实验表明，它跨越了线粒体内膜和外膜：其 N 端信号序列已被位于基质中的信号肽酶去除，而蛋白质的 C 端部分仍然暴露在线粒体外。因此，我们可以得出结论，前体蛋白质可以同时穿过两个线粒体膜进入基质空间（图 12-9）。<br />
<br />
'''尽管 TOM 和 TIM 复合物通常协同作用，同时将前体蛋白转运到两个膜上，但它们能够独立运行。'''例如，在分离的外膜中，TOM 复合物可以将前体蛋白的信号序列转运到膜上。同样，如果通过实验从分离的线粒体中去除外膜，暴露的 TIM23 复合物可以有效地将前体蛋白导入基质空间。通过实验将通常相连的过程解偶联，可以更详细地研究和理解每个步骤和转运系统。<br />
<br />
=== 蛋白质输入由 ATP 水解、膜电位和氧化还原电位提供动力 ===<br />
蛋白质的定向运输需要能量（图 12-0）。线粒体蛋白质输入利用四个离散位点的三种不同能量来源。'''ATP 是大多数生物系统中的常见燃料，在其中两个位置使用：线粒体外和基质内。另外两个能量来源由跨线粒体内膜的膜电位和电子传递链的氧化还原电位贡献。并非所有线粒体前体蛋白都需要这些能量来源才能到达最终目的地。'''<br />
<br />
大多数线粒体前体蛋白在转运过程的初始阶段都需要能量，能量的初始使用有助于在输入之前将多肽保持在未折叠状态（见图 12-9）。如第 6 章所述，执行此任务的分子伴侣使用 ATP 结合和水解循环来控制它们与新合成的多肽的相互作用。分子伴侣相互作用是防止细胞溶胶中过早折叠所必需的，'''而分子伴侣解离是允许通过 TOM 复合物进行运输所必需的。'''<br />
<br />
一旦信号序列通过 TOM 复合物并与 TIM 复合物结合，'''进一步通过 TIM 转运通道的转运需要膜电位'''（图 12?0A），它是跨内膜的电化学 H + 梯度的电成分（见图 11?）。由内膜中的电子传输过程（在第 14 章中讨论）驱动，将 H+ 从基质空间泵送到膜间隙，从而维持电化学梯度。跨内膜的电化学 H+ 梯度中的能量'''通过电泳驱动带正电荷的信号序列通过 TIM 复合物的转运'''。相同的 H + 梯度还为线粒体内膜中的 ATP 合酶复合物提供大部分细胞 ATP 合成的能量。<br />
<br />
'''一旦前体蛋白的初始片段到达基质，线粒体 hsp70 对于完成输入过程至关重要'''，'''类似于 BiP 对于将翻译后蛋白质输入 ER 的作用'''。线粒体 hsp70 与 TIM23 复合物的基质侧结合，'''并充当将前体蛋白拉入基质空间的马达'''。与其胞浆表亲一样，线粒体 hsp70 对未折叠的多肽链具有很高的亲和力，并且一旦输入的蛋白质链从基质空间中的 TIM 转运蛋白中出现，它就会紧密结合该蛋白质链。然后，hsp70 经历 ATP 依赖性构象变化，在释放被输入的蛋白质之前对其施加拉力。这种能量驱动的结合、牵引和释放循环持续进行，直到蛋白质通过 TIM23 复合物完成输入（图 12-0B）。'''许多输入的基质蛋白被传递给另一种伴侣蛋白线粒体 hsp60，以帮助它们通过 ATP 水解循环折叠（见第 6 章）'''。<br />
<br />
某些含有半胱氨酸基序cysteine motifs的膜间隙蛋白'''利用细胞质和线粒体之间的氧化还原电位差异作为能量来源'''。当这些蛋白质的一部分最初进入膜间隙时，'''它们与 Mia40 蛋白形成瞬时共价二硫键'''（图 12-0C）。这种相互作用可防止蛋白质通过 TOM 复合物倒退到细胞质中。输入的蛋白质最终以含有链内二硫键的氧化形式从 Mia40 中释放出来，结果折叠蛋白现在被困在膜间隙中。Mia40 在此过程中被还原，然后通过将电子传递到线粒体内膜中的电子传输链而被重新氧化。这样，储存在线粒体电子传输链中的氧化还原电位中的能量就被用来驱动蛋白质的输入。<br />
<br />
=== 进入线粒体内膜的运输通过几种途径进行 ===<br />
线粒体内膜中的三种不同的转运蛋白（见图 12-8）都能够插入膜蛋白。不同亚群的线粒体内膜蛋白通过不同的途径到达这些转运蛋白之一，从而插入膜中。<br />
<br />
'''在最常见的转运途径中，从细胞质中开始的前体使用 TOM 和 TIM23 复合物开始输入基质中。'''然而，只有运输蛋白的 N 端信号序列才能真正进入基质空间（图 12-1A）。'''TIM23 复合物将位于 N 端信号序列之后的疏水性氨基酸序列识别为跨膜结构域。这允许跨膜结构域插入内膜并防止进一步转位到基质中，'''可能是通过类似于 ER 驻留 Sec61 转运蛋白中的侧门。蛋白质的其余部分通过 TOM 复合物进入膜间隙，信号序列在基质中被切割。<br />
<br />
'''通往内膜的第二条运输路线专门用于代谢物特异性转运蛋白家族'''，它们将大量小分子转移到内膜上。这些转运蛋白为线粒体基质中的代谢酶（例如柠檬酸循环中的酶）提供底物，并将其产物运回细胞溶胶。这些多通道跨膜蛋白'''利用内部信号序列通过 TOM 复合物进入膜间隙'''。它们与膜间隙分子伴侣结合，后者'''引导它们进入 TIM22 复合物'''，疏水性跨膜区域在此划分为内膜。此插入过程需要膜电位来确保蛋白质的适当区域被运输到基质侧，以便转运蛋白获得正确的拓扑结构（图 12-1B）。<br />
[[文件:细胞12-51.png|缩略图|线粒体内膜蛋白的产生途径。（A） N 端信号序列（红色）开始导入基质空间。遵循基质靶向信号序列的疏水跨膜片段（蓝色）与内膜中的 TIM23 转运体（橙色）结合并终止易位。然后，蛋白质的其余部分通过外膜中的 TOM 转运蛋白被拉入膜间隙，跨膜段被释放到内膜中，将蛋白质锚定在那里。（B） 作为代谢物转运蛋白的多通道内膜蛋白包含内部信号序列，并以环的形式蜿蜒穿过 TOM 复合物。然后，它们与膜间隙中的伴侣结合，从而将蛋白质引导至 TIM22 复合物。TIM22 复合物专门用于插入多通道内膜蛋白。（C） OXA 复合物介导由线粒体基因组编码并在基质空间中翻译的蛋白质的膜蛋白插入内膜。（D） 内膜中的 OXA 复合物可以介导蛋白质从基质空间插入。为了获得这条途径，核编码的蛋白质必须首先通过 TOM 和 TIM23 复合物完全转位到基质空间。用于初始易位的信号序列（红色）的切割揭示了新 N 端相邻的疏水信号序列（蓝色）。然后，该信号将蛋白质引导到内膜中。]]<br />
'''进入内膜的最终途径是使用 OXA 复合物'''。如前所述，'''OXA 复合物还插入在线粒体基质中编码和翻译的少数膜蛋白'''（图 12-1C）。因此，'''只能从膜的基质侧访问 OXA 复合物'''。因此，'''依赖 OXA 复合物插入的核编码膜蛋白必须首先使用 TIM23 转位到基质中'''（图 12-1D）。在这里，N 端信号序列被移除以暴露疏水信号序列，然后 OXA 复合物使用该序列插入内膜。<br />
<br />
=== 细菌和线粒体使用类似的机制将“β-桶”插入其外膜 ===<br />
如本章前面所述，线粒体是从原始真核细胞内的祖先内共生细菌进化而来的。因此，线'''粒体外膜在进化上与革兰氏阴性细菌的外膜有关'''（见图 11-7）。两种膜均含有孔蛋白，这是一种丰富的成孔攮桶蛋白，可渗透无机离子和代谢物（但不能渗透大多数蛋白质）。TOM 复合物只允许含有疏水性 α 螺旋的蛋白质横向离开，因此不能将孔蛋白或其他攮桶蛋白整合到脂质双层中。'''相反，它们首先作为未折叠蛋白质通过 TOM 复合物运输到膜间隙'''。膜间隙中的特殊伴侣蛋白可防止桶蛋白聚集（图 12-2A），'''直到它们插入并由外膜中的 SAM 复合物折叠而成。'''<br />
<br />
'''SAM 复合物的一个中心亚基与一种细菌外膜蛋白同源，'''该蛋白有助于将 β 桶蛋白插入细菌外膜。在细菌中，β 桶蛋白从周质空间插入，周质空间的拓扑结构相当于线粒体中的膜间隙（图 12-2B）。这种插入 β 桶蛋白的保守途径进一步强调了线粒体的内共生起源。值得注意的是，'''TOM 和 SAM 复合物的中心亚基本身就是 β 桶蛋白'''。因此，需要预先存在的 TOM 和 SAM 复合物来复制更多这些必需的蛋白质转运蛋白。<br />
<br />
=== 两个信号序列将蛋白质引导至叶绿体中的类囊体膜 ===<br />
蛋白质进入叶绿体的过程类似于进入线粒体的运输。这两个过程都发生在翻译后，使用每个膜中的单独转运复合物，需要能量，并使用多种类型的信号序列将前体引导至适当的细胞器亚区室。然而，形成转运复合物的许多蛋白质成分是不同的。此外，线粒体利用其内膜上的电化学 H + 梯度来驱动运输，而'''叶绿体在其类囊体膜上有电化学 H + 梯度，但在内膜上没有，它使用 GTP 和 ATP 水解来为跨双层膜包膜的进口提供动力。'''因此，功能相似性源于趋同进化，反映了跨双层膜转运的共同要求。<br />
<br />
尽管输入叶绿体的信号序列表面上与输入线粒体的信号序列相似，但植物细胞可以同时拥有线粒体和叶绿体，因此蛋白质必须在两个细胞器之间正确分配。实验表明，如果细胞质蛋白质通过实验与线粒体蛋白质的N 端信号序列连接，则可以特异性地定向到植物细胞的线粒体；与叶绿体蛋白质的 N 端信号序列连接的相同蛋白质最终进入叶绿体。因此，每个细胞器上的输入受体区分不同的信号序列。<br />
<br />
线粒体中发现的相同隔间也存在于叶绿体中，叶绿体分为多个隔室，都有其独特的蛋白质组，这些蛋白质通过类似于线粒体系统的机制选择性地输送到细胞中。然而，叶绿体有一个额外的膜封闭区室，即类囊体。许多叶绿体蛋白质，包括光合作用系统和 ATP 合酶的蛋白质亚基（第 14 章讨论），都位于类囊体膜中。这些重要复合物的许多成分都编码在核基因组中，因此那些位于类囊体腔中的成分必须通过三个膜输入。这些蛋白质的前体利用二分信号序列分两步从细胞溶胶转移到最终目的地。首先，它们在 N 端叶绿体信号序列的引导下穿过外膜和内膜进入基质。在那里，基质信号肽酶去除 N 端叶绿体信号序列，揭示前体蛋白序列中'''紧随其后的类囊体信号序列'''。 类囊体信号序列启动整合到类囊体膜或易位到类囊体空间（图 12?3A）。<br />
[[文件:细胞12.53.png|缩略图|叶绿体前体蛋白易位到类囊体空间。（A） 前体蛋白包含一个 N 末端叶绿体信号序列（红色），然后紧接着一个类囊体信号序列（棕色）。叶绿体信号序列通过类似于线粒体前体蛋白易位到基质空间的机制启动转位到基质中，尽管名为 TOC 和 TIC （分别用于叶绿体外膜和内叶绿体膜中的转位蛋白）的转位复合物不同。然后信号序列被切割掉，揭开类囊体信号序列的面纱，从而启动跨类囊体膜的易位。（B） 易位到类囊体空间或类囊体膜可以通过至少三种途径中的任何一种发生：（1） Sec 通路，之所以这样称呼，是因为它使用是 Sec 蛋白同源物的成分，这些成分介导蛋白质跨 ER 和细菌质膜的易位;（2） 一种 OXA 样途径，之所以这样称呼，是因为它使用 OXA 转位酶的叶绿体同源物;（3） TAT（双精氨酸易位）通路，之所以这样称呼，是因为两个精氨酸在将蛋白质引导到该通路的信号序列中至关重要，这取决于类囊体膜上的 H+ 梯度。OXA 样通路利用缺乏 RNA 亚基的叶绿体 SRP。这种位于基质中的特化 SRP 识别类囊体定向的信号序列，并且仅在翻译后发挥作用，因为它位于与制造类囊体前体蛋白的核糖体不同的隔室中]]<br />
类囊体膜中有三种不同的蛋白质转运蛋白，每种蛋白转运蛋白识别不同类型的信号序列，处理不同的类囊体前体子集，并以不同的方式使用能量（图 12?3B）。正如我们之前所看到的，'''类囊体膜是从内叶绿体膜发育而来的，而内叶绿体膜在进化上与细菌内膜有关。因此，类囊体膜中的三种转运蛋白均具有用于细菌转运或膜插入的同源物，这并不奇怪。'''<br />
<br />
=== 总结 ===<br />
尽管线粒体和叶绿体有自己的遗传系统，但它们产生的自身蛋白质不到 1%。相反，这两个细胞器使用类似的机制从细胞质中导入大部分蛋白质。在这两种情况下，外膜和内膜中的多种蛋白质转运蛋白复合物识别不同类型的信号序列，以将前体引导至正确的细胞器亚区室。蛋白质通过翻译后机制以未折叠状态运输。细胞质 hsp70 家族的伴侣蛋白在转运前将前体蛋白保持在未折叠状态，基质空间或基质中的第二组 hsp70 蛋白将多肽链拉过内膜。转运到线粒体中的动力来自 ATP 水解、内膜上的膜电位和电子传递链的氧化还原电位。转运到叶绿体中的动力来自 GTP 和 ATP 水解以及类囊体膜上的膜电位。在叶绿体中，从基质到类囊体的输入可以通过几种途径进行，这些途径由蛋白质转运复合物和所用的能量源区分。<br />
<br />
== 分子在细胞核和细胞质之间的运输 ==<br />
核膜包裹 DNA 并定义核区室。该膜由两个同心膜组成，这些膜由核孔复合体穿孔（图 12-4）。虽然内核膜和外核膜是连续的，但它们保持不同的蛋白质组成。内核膜含有作为'''核纤层结合位点的蛋白质'''，核纤层是聚合蛋白质亚基的网状结构，核纤层蛋白是细胞骨架蛋白中间丝家族的成员（见第 16 章）。层为核膜提供结构支撑核膜并充当染色体和核孔复合物的锚定位点。层板还通过跨越核膜的蛋白质复合物与细胞质细胞骨架相连，从而提供 DNA、核膜和细胞骨架之间的结构连接。外核膜与 ER 膜连续，并布满了参与蛋白质合成的核糖体（见图 12-5）。这些核糖体上制造的蛋白质被运送到内核膜和外核膜之间的空间（核周空间），该空间与 ER 腔连续。<br />
<br />
核孔在细胞质和细胞核之间进行广泛的双向交通。许多在细胞核中起作用的蛋白质（包括组蛋白、DNA 聚合酶、RNA 聚合酶、转录调节因子和 RNA 加工蛋白）被选择性地从它们产生的细胞质输入到核区室。同时，所有在细胞质中起作用的 RNA（包括 mRNA、rRNA、tRNA 和 miRNA）在细胞核中合成和加工后被输出。与输入过程一样，输出过程也是有选择性的；例如，mRNA 只有在细胞核中被 RNA 加工反应适当修饰后才会输出。在某些情况下，需要多个选择性运输步骤来组装复杂的结构。例如，核糖体由在胞质溶胶中合成的蛋白质组成，这些蛋白质被运送到细胞核中，只有在与新合成的核糖体 RNA 组装后才被输出回胞质溶胶。然后，这些前核糖体颗粒在胞质溶胶中完成组装成功能性核糖体，某些组装和运输因子返回细胞核，帮助组装下一个核糖体。<br />
<br />
=== 核孔复合物穿透核膜 ===<br />
所有真核生物的核膜上都有大型复杂的核孔复合物 (NPC)。每个 NPC 由一组大约 30 种不同的蛋白质或核孔蛋白组成。NPC 具有'''八重'''旋转对称性，因此，每个核孔蛋白都是多聚体。导致完全组装的 NPC 中存在 500-1000 个蛋白质分子，酵母中估计质量为 6600 万道尔顿，脊椎动物中估计质量为 1.25 亿道尔顿（图 12?5）。大多数核孔蛋白由重复的蛋白质结构域组成，这些结构域只有几种不同类型的重复，这些结构域是通过大量基因复制进化而来的。一些与膜相邻的支架核孔蛋白（见图 12?5）在进化和结构上与囊泡外壳蛋白复合物有关，例如网格蛋白和 COPII 外壳（第 13 章讨论），它们形成运输囊泡。'''一种蛋白质甚至被用作 NPC 和囊泡外壳的共同组成部分'''。似乎一种有助于形成真核细胞复杂膜系统的祖先膜终止蛋白进化成一个蛋白家族，该家族可稳定核孔和萌芽运输囊泡处的急剧膜弯曲。<br />
<br />
典型哺乳动物细胞的核膜包含 3000-4000 个 NPC，尽管该数字差异很大，从神经胶质细胞中的几百个到浦肯野神经元中的近 20,000 个。每个 NPC 每秒可以运输惊人的 1000 个大分子，并且可以同时双向运输。每个 NPC 的内径约为 40 纳米，足以容纳核糖体亚基甚至病毒颗粒。然而，这个巨大的孔隙并不是空的；相反，它充满了由通道核孔蛋白channel nucleoporins贡献的非结构化蛋白质区域。<br />
[[文件:细胞12.55.png|缩略图|The arrangement of NPCs in the nuclear envelope. (A) In a vertebrate NPC, nucleoporins are arranged with striking eightfold rotational symmetry. In addition, immunoelectron microscope studies show that the proteins that make up the central portion of the NPC are oriented symmetrically across the nuclear envelope, so that the nuclear and cytosolic sides look identical. The eightfold rotational and twofold transverse symmetry explains how such a huge structure can be formed from only about 30 different proteins: many of the nucleoporins are present in 8, 16, or 32 copies. On the basis of their approximate localization in the central portion of the NPC, nucleoporins can be classified into (1) transmembrane ring proteins that span the nuclear envelope and anchor the NPC to the envelope; (2) scaffold nucleoporins that form layered ring structures (some scaffold nucleoporins are membrane-bending proteins that stabilize the sharp membrane curvature where the nuclear envelope is penetrated); and (3) channel nucleoporins that line a central pore. In addition to folded domains that anchor the proteins in specific places, many channel nucleoporins contain extensive unstructured regions, where the polypeptide chains are intrinsically disordered. The central pore is filled with a high concentration of these disordered domains whose weak interactions with each other form a gel that blocks the passive diffusion of large macromolecules. The disordered regions contain a large number of phenylalanine–glycine (FG) repeats. Fibrils protrude from both the cytosolic and the nuclear sides of the NPC. By contrast to the twofold transverse symmetry of the NPC core, the fibrils facing the cytosol and nucleus are different: on the nuclear side, the fibrils converge at their distal end to form a basketlike structure. The precise arrangement of individual nucleoporins in the assembled NPC is still a matter of intense debate, because atomic resolution analyses have been hindered by the sheer size and flexible nature of the NPC and by difficulties in purifying sufficient amounts of homogeneous material. A combination of electron microscopy, computational analyses, and crystal structures of nucleoporin subcomplexes has been used to develop the current models of the NPC architecture. (B) A scanning electron micrograph of the nuclear side of the nuclear envelope of an oocyte, showing NPCs with their basketlike fibrils. (C) An electron micrograph showing a side view of two NPCs (brackets); note that the inner and outer nuclear membranes are continuous at the edges of the pore. (D) An electron micrograph showing face-on views of negatively stained NPCs. The membrane has been removed by detergent extraction. Note that some of the NPCs contain material in their center, which is thought to be trapped macromolecules in transit through these NPCs. (A, adapted from A. Hoelz et al., Annu. Rev. Biochem. 80:613–643, 2011. B, © 1992 M.W. Goldberg and T.D. Allen. Originally published in J. Cell Biol. <nowiki>https://doi.org/10.1083/</nowiki> jcb.119.6.1429. With permission from Rockefeller University Press. C, courtesy of Werner Franke and Ulrich Scheer. D, courtesy of Ron Milligan.)]]<br />
'''这些非结构化结构域含有大量苯丙氨酸-甘氨酸 (FG) 基序的重复序列，这些基序彼此之间亲和力较弱，在 NPC 内部形成凝胶状网状结构。'''该网状结构可充当筛子，限制大分子的扩散，同时允许较小分子通过。研究人员通过将不同大小的标记水溶性分子注入细胞溶胶，然后测量其扩散到细胞核中的速率，确定了筛子的有效尺寸。小分子（5000 道尔顿或更少）扩散得如此之快，以至于我们可以认为核膜可以自由渗透它们。屏障逐渐限制较大的分子，'''以至于直径大于 ~40,000 道尔顿或 ~5 纳米的蛋白质无法通过被动扩散进入'''。由于许多细胞蛋白质太大而无法被动扩散通过 NPC，因此核区室和细胞质可以维持不同的蛋白质组成？位置。例如，成熟的胞浆核糖体的直径约为 30 nm，因此不能通过 NPC 扩散，将蛋白质合成限制在细胞质中。<br />
<br />
但是细胞核如何输出新制造的核糖体亚基或输入大分子，例如 DNA 聚合酶和 RNA 聚合酶，它们的亚基分子量为 100,000-200,000 道尔顿？正如我们接下来讨论的那样，这些和大多数其他运输的蛋白质和 RNA 分子与特定的受体蛋白结合，这些受体蛋白将大分子运送通过 NPC。即使是组蛋白等小蛋白质也经常使用受体介导的机制穿过 NPC，从而提高运输效率。<br />
<br />
=== 核定位信号将蛋白质引导至细胞核 ===<br />
当通过实验从细胞核中提取蛋白质并将其重新引入细胞质时，即使是非常大的蛋白质也会有效地重新积累在细胞核中。称为核定位信号 (NLS) 的分选信号负责此主动核输入过程的选择性。通过使用重组 DNA 技术，已精确定义了输入到细胞核中的许多蛋白质的信号（图 12-6）。'''最常用的信号由一个或两个富含带正电荷氨基酸-赖氨酸和精氨酸的短序列组成（见图 12-3）'''，不同蛋白质的精确序列各不相同。一些核蛋白含有不同类型的信号，其中一些尚未被鉴定。<br />
<br />
NLS 几乎可以位于氨基酸序列中的任何位置，并且被认为在蛋白质表面形成环或斑块。许多 NLS 甚至在作为短肽连接到胞浆蛋白表面时也能发挥作用，'''这表明信号在核蛋白氨基酸序列中的精确位置并不重要'''。'''此外，只要多组分复合物的一个蛋白质亚基显示核定位信号，整个复合物就会被输入到细胞核中'''。大分子跨 NPC 的运输与蛋白质跨其他细胞器膜的运输有着根本的不同：NPC 运输是通过一个大的、组成性开放的、网状填充的孔进行的，而不是通过一个小得多的蛋白质转运蛋白进行的，后者的水孔通常由被运输的蛋白质控制。因此，完全折叠的蛋白质和大型多蛋白复合物可以通过核孔向任一方向运输。相比之下，通过内质网、线粒体和叶绿体的细胞器蛋白转运蛋白的运输是单向的，通常需要蛋白质被广泛展开。<br />
<br />
可以通过用核定位信号涂覆微小胶体金颗粒，将颗粒注入细胞质，然后通过电子显微镜跟踪它们的命运，来可视化核蛋白通过 NPC 的运输（图 12-7）。粒子首先到达从 NPC 边缘的支架核孔蛋白延伸到细胞质的触手状原纤维，然后穿过 NPC 的中心。这一观察结果表明，NLS 赋予大颗粒穿越核孔内无序网格造成的原本不可渗透的扩散屏障的能力。<br />
<br />
=== 核输入受体与核定位信号和 NPC 蛋白结合 ===<br />
要启动核输入，'''核定位信号必须被核运输受体识别'''。这些受体中的大多数都属于一个称为核转运蛋白'''karyopherins'''的大蛋白质家族。在酵母中，有 14 个基因编码核转运蛋白；在动物细胞中，这个数字要大得多。介导核输入的核转运蛋白家族成员称为核输入受体，而介导核输出（稍后讨论）的核转运蛋白家族成员称为核输出受体。每个输入受体都可以结合和运输包含适当核定位信号的货物蛋白子集（图 12-8A）。<br />
<br />
核输入受体有时使用衔接蛋白，在输入受体和要运输的蛋白质上的核定位信号之间形成桥梁（图 12-8B）。一些衔接蛋白在结构上与核输入受体相关，表明它们具有共同的进化起源。通过使用各种输入受体和衔接蛋白，细胞能够识别实现核蛋白上显示的核定位信号的广泛库。<br />
<br />
输入受体是可溶性胞浆蛋白，'''含有多个 FG 重复序列的低亲和力结合位点，胞浆核孔蛋白原纤维中的 FG 重复序列最初用于将输入受体及其结合的货物蛋白招募到 NPC'''。<br />
[[文件:细胞12.59.png|缩略图|核输入受体与 FG 重复序列的相互作用。左图：核输入受体在其表面包含各种低亲和力 FG 重复序列结合位点。这促进了它们最初募集到 NPC，因为与 NPC 胞质原纤维上发现的 FG 重复序列相互作用。NPC 的内部充满了包含 FG 重复序列的蛋白质网，这些蛋白质彼此之间的弱相互作用限制了蛋白质和其他大分子通过孔的非特异性扩散。右图：货物受体可以通过与 FG 重复序列相互作用并局部熔化网状物来快速分配到 FG 重复序列网格中。这种进出网格的划分大大加速了货物受体（及其结合的货物）通过 NPC 的扩散。没有表面 FG 重复序列结合位点的蛋白质不能融化网状物，并且它们通过 NPC 的扩散相对较慢。]]<br />
'''输入受体然后可以结合形成核孔内网格的 FG 重复序列，以破坏重复序列之间的相互作用。这样，受体复合物局部溶解凝胶状网格，并可以扩散到 NPC 孔内'''（图 12-9）。<br />
<br />
可以在试管中重新创建由含有 FG 重复序列的非结构化多肽组成的凝胶。这种凝胶显示出惰性货物以与 NPC 扩散类似的尺寸依赖性方式受限扩散。与输入受体结合的货物扩散到这种人造凝胶中的速度要快 1000 多倍。以这种速率，与输入受体复合的货物可以在几毫秒内穿过 NPC，与 NPC 的速率一致。重要的是要意识到，'''在这个模型中，扩散不是定向的；相反，进口受体仅仅加速扩散'''，使货物能够进入核区。正如我们将看到的，正是 NPC 核侧货物的选择性解离赋予了进口过程方向性。然后，进口受体返回胞质溶胶，运输下一个货物。<br />
<br />
=== Ran GTPase 通过 NPC 对核进口施加方向性 ===<br />
通过 NPC 进口核蛋白会将特定蛋白质集中在细胞核中，从而增加细胞内的秩序。细胞通过利用 GTPase Ran 的 GTP 水解能量来为这一排序过程提供动力，而核进口和出口都需要这种能量。<br />
<br />
与其他 GTPase 一样，Ran 是一种分子开关，可以根据 GDP 或 GTP 是否结合而存在于两种构象状态中（图 3-3）。两种 Ran 特异性调节蛋白触发两种状态之间的转换：'''胞浆 GTP 酶活化蛋白 (GAP) 触发 GTP 水解，从而将 Ran·GTP 转化为 Ran·GDP，核鸟嘌呤核苷酸交换因子 (GEF) 促进 GDP 与 GTP 的交换，从而将 Ran·DP 转化为 Ran·TP。'''由于 Ran GAP 位于胞浆中，而 Ran GEF 位于细胞核中，'''因此胞浆中主要含有 Ran·DP，而细胞核中主要含有 Ran·TP（'''图 12-0A）。GAP 和 GEF 在细胞中胞浆和细胞核之间的分配是由于它们分别优先与胞浆细胞骨架和细胞核染色质结合。 <br />
<br />
'''Ran 两种构象形式的梯度驱动核运输朝适当的方向进行'''。在 FG-重复序列结合的促进下，输入受体加速了通过 NPC 通道内网状物的扩散。当输入受体到达孔复合物的核侧时，Ran-GTP 与其结合并导致受体释放其货物（图 12-0B）。因为这只发生在在核孔侧（Ran·GTP 浓度较高），输入过程被纠正（即单向），即使货物输入受体复合物通过孔的扩散受随机的来回扩散控制。<br />
<br />
在细胞核中卸下货物后，空的 Ran-GTP 结合的进口受体通过相同的促进扩散机制通过孔复合物运输回。当 Ran-TP 和进口受体的复合物到达细胞质时，Ran GAP 触发 Ran-TP 水解其结合的 GTP。产生的 Ran-DP 对进口受体缺乏亲和力，将其释放以进行另一轮核进口。因此，Ran-DP 允许货物在细胞质中结合，而 Ran-TP 刺激货物在细胞核中排出，从而赋予进口过程方向性。<br />
<br />
=== 核出口与核进口类似，但方向相反 ===<br />
大分子（如新的核糖体亚基和 RNA 分子）的核出口通过 NPC 进行，也依赖于选择性运输系统。运输系统依赖于大分子上的核出口信号？需要输出的 ecules。输出受体既直接或通过适配器与输出信号结合，又与 NPC 蛋白结合，以引导其货物进入细胞质。<br />
<br />
正如从输入受体的结构和进化相似性所预期的那样rs 和输出受体，输入和输出运输系统的工作方式相似但方向相反：输入受体在细胞质中结合其货物分子，将其释放到细胞核中，然后输出到细胞质中重新使用，而输出受体则以相反的方式发挥作用（图 12-1）。<br />
<br />
出口受体反向工作的能力源于它们与 Ran GTPase 相互作用的方式。'''细胞核中的 Ran-GTP 促进货物与出口受体结合，而不是像进口受体那样促进货物解离。'''一旦出口受体通过孔隙移动到细胞质，它就会遇到 Ran GAP，这会诱导受体将其 GTP 水解为 GDP。结果，出口受体翻转其构象并在细胞质中释放其货物和 Ran-DP。自由输出受体和自由 Ran-DP 使用核输入途径进入细胞核并完成循环。正如我们在第 6 章中详细讨论的那样，细胞控制 RNA 从细胞核的输出。snRNA、miRNA 和 tRNA 与核输出受体结合，它们使用 Ran-TP 梯度为运输过程提供动力。相比之下，mRNA 从细胞核输出使用不同的机制，不使用输出受体或 Ran GTPase 系统。相反，剪接和加工后的 mRNA 与几种核 RNA 结合蛋白组装在一起，其中一些可以结合 NPC 的核侧，另一些可以结合 FG 重复序列（见图 6-0）。然后，这种具有输出能力的 mRNA 核糖核蛋白 (mRNP) 复合物可以穿过 NPC 内的 FG 重复网格。位于 NPC 胞质侧的解旋酶复合物利用 ATP 水解的能量从 mRNP 中剥离几种蛋白质，包括 FG 重复结合蛋白。这可防止输出的 mRNA 重新进入 NPC，从而使输出过程单向。剥离的 RNA 结合蛋白被迅速输入回细胞核（使用输入受体和 Ran GTPase 系统）进行另一轮运输。<br />
<br />
通过控制对运输机制的访问可以调节通过 NPC 的运输 一些蛋白质不断地在细胞核和细胞质之间来回穿梭。如果蛋白质足够小以扩散通过核孔，但包含一个不断将其检索到细胞核或细胞质的输入或输出信号，就会发生这种情况。其他蛋白质既包含核定位信号，也包含核输出信号。它们的输入和输出的相对速率阻碍了 ?了解此类穿梭蛋白的稳定定位：如果输入速率超过输出速率，则蛋白质将主要位于细胞核中；相反，如果输出速率超过输入速率，则蛋白质将主要位于细胞质中。因此，改变输入、输出或两者的速率可以改变蛋白质的位置。如第 7 章所述，细胞通过将某些转录调节剂保持在细胞核外直到需要它们为止来控制它们的活性（图 12-2）；同样，细胞可以通过将某些 mRNA 保留在细胞核中直到需要它们的蛋白质产物来控制它们的翻译。在许多情况下，细胞通过调节核定位和输出信号来控制运输——打开或关闭它们，通常是通过磷酸化靠近信号序列的氨基酸（图 12-3）。其他转录调节剂调节剂与抑制性胞浆蛋白结合，这些蛋白要么将它们锚定在胞浆中（通过与细胞骨架或特定细胞器的相互作用），要么掩盖它们的核定位信号，使它们无法与核输入受体相互作用。适当的刺激会将转录调节蛋白从其胞浆锚点或掩蔽物中释放出来，然后将其运输到细胞核中。一个重要的例子是潜在的转录调节蛋白，它控制胆固醇代谢基因的转录。该蛋白质以非活性形式制成并储存在内质网中的跨膜蛋白中。当细胞缺乏胆固醇时，蛋白质会从内质网运输到高尔基体，在那里遇到特定的蛋白酶，这些蛋白酶会切断胞浆结构域，将其释放到胞浆中。然后，该结构域被导入细胞核，在那里它激活胆固醇和胆固醇代谢所需的基因的转录。甾醇的吸收和合成（图 12-4）。在本章前面，我们讨论了一种控制未折叠蛋白反应 ATF6 臂激活的类似机制（见图 12-6）。<br />
<br />
=== 核膜在有丝分裂过程中分解和重新组装 ===<br />
在动物细胞中，核膜在有丝分裂过程中被拆除，以便微管可以进入复制的染色体，以便在两个子细胞之间分离（第 17 章讨论）。在有丝分裂结束时，核膜重新组装，细胞质和细胞核之间细胞内容物的不对称分布重新建立。必须可逆地拆卸的主要结构是核层、NPC 和核膜。拆卸过程由在有丝分裂开始时激活的细胞周期蛋白依赖性激酶 (Cdk) 启动（第 17 章讨论）。 Cdk<br />
<br />
驻留在其中的核膜蛋白。内质网逐渐包裹整个染色体组，直到内质网形成密封的核膜，吞噬染色体和与其结合的蛋白质（电影 12.7）。<br />
<br />
新形成的内核膜紧密贴合在染色体表面，富含内核膜蛋白，排除除最初与有丝分裂染色体结合的蛋白质以外的所有蛋白质，从而赋予吞噬过程高度的选择性。由于 Ran-TP 在细胞核内，而 Ran-DP 留在细胞核外，因此含有核定位信号的蛋白质可以通过 NPC 单向输入。这样，核蛋白质含量得到补充，而所有其他大蛋白质（包括核糖体）则被排除在新组装的细胞核之外。<br />
<br />
=== 摘要 ===<br />
核膜由内核膜和外核膜组成，它们在核孔复合体 (NPC) 形成的穿孔处相互连接。外核膜与 ER 膜连续，内核膜和外核膜之间的空间与 ER 腔连续。在细胞核中产生的 RNA 分子和在细胞核中组装的核糖体亚基被输出到细胞质；相反，所有在细胞核中起作用的蛋白质都是在细胞质中合成，然后被输入。<br />
<br />
细胞核和细胞质之间的大量物质运输通过 NPC 进行，NPC 提供了穿过核膜的直接通道。NPC 的内部包含一个非结构化蛋白质网，允许小分子通过，但施加了扩散屏障，需要大分子主动运输。<br />
<br />
通过 NPC 运输的蛋白质的核定位信号和核输出信号由相应的核运输受体识别。这些受体的功能是选择性地在核膜的一侧结合其货物，增加通过 NPC 的扩散速率，并在另一侧选择性地释放货物。单体 GTPase Ran 水解 GTP 的自由能被利用来为核运输提供方向性。<br />
<br />
信使 RNA 作为大型核糖核蛋白复合物的一部分通过 NPC 从细胞核输出；它们使用不同的运输路线，利用 ATP 水解重塑 NPC 胞浆侧的复合物。细胞通过控制这些分子进入运输机制来调节核蛋白和 RNA 分子通过 NPC 的运输。由于核定位信号没有被移除，核蛋白可以反复输入，这是每次有丝分裂后细胞核重新组装时所必需的。</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%AC%AC%E5%8D%81%E4%BA%8C%E7%AB%A0_%E7%BB%86%E8%83%9E%E5%86%85%E7%BB%84%E7%BB%87%E5%92%8C%E8%9B%8B%E7%99%BD%E8%B4%A8%E5%88%86%E9%80%89&diff=4045
第十二章 细胞内组织和蛋白质分选
2025-03-02T04:11:59Z
<p>N·CHEN·Y：/* 多肽链通过一个信号序列门控的亲水性通道 */</p>
<hr />
<div>== 内质网 ==<br />
内质网 （ER） 的膜通常占普通动物细胞总膜的一半以上（参见表 12-2）。ER 组织成一个网状迷宫，由分支小管和扁平囊组成，延伸到整个胞质溶胶（图 12-14 和电影 12.2）。小管和囊相互连接，它们的膜与外核膜连续。这个膜系统包含一个称为 ER 腔的内部空间，它与内外核膜之间的空间连续。ER 通常占据总细胞体积的 10% 以上（请参见表 12-1）。<br />
<br />
ER 在脂质和蛋白质的生物合成中起着核心作用，ER 腔储存在许多细胞信号反应中动员的细胞内 Ca2+（在第 15 章中讨论）。ER 膜是细胞器许多跨膜蛋白和脂质的产生场所，包括 ER 本身、高尔基体、溶酶体、内体、分泌囊泡、过氧化物酶体和质膜。ER 膜也是线粒体和质体膜的大多数脂质的制造部位。此外，几乎所有将分泌到细胞外部的蛋白质——加上那些发往内质网、高尔基体或溶酶体腔的蛋白质——最初都被输送到内质网腔。<br />
<br />
=== ER 在结构和功能上是多种多样的 ===<br />
虽然 ER 的各种功能对每个细胞都是必不可少的，但它们的相对重要性在单个细胞类型之间差异很大。为了满足不同的功能需求，ER的不同区域变得高度专业化。功能专业化导致 ER 不同部分的比例丰度发生巨大变化。这些变化被观察到为不同类型细胞中不同类型的 ER 膜。视觉上最引人注目的特化是粗糙 ER 和光滑 ER（图 12-15）。粗糙的外观是由于大量参与蛋白质合成的核糖体结合到 ER 的这一部分表面。相比之下，光滑 ER 区域缺乏核糖体，专用于其他 ER 功能，例如脂质的生物合成和代谢。所有细胞都有粗糙和光滑的 ER，但它们的相对丰度在特化细胞中可能会有很大差异。<br />
<br />
大多数分泌蛋白是由粗糙 ER 表面的核糖体合成的。因此，专门分泌大量蛋白质的细胞充满了大量的粗 ER。例如，胰腺的外分泌细胞每天在分泌自身重量的消化酶，这解释了为什么粗内质网占这些细胞膜的 60%（参见表 12-2）。同样，分泌抗体的浆细胞和分泌胰岛素的 β 细胞也含有标记扩增的粗 ER。高分泌细胞与大量粗面内质网之间的共存提供了ER是合成分泌蛋白的第一个证据。<br />
<br />
与粗略的 ER 相比，平滑 ER 的功能更加多样化，并且可以变得高度专业化。在所有细胞中发现的一种光滑的 ER 称为瞬时 ER'''transitional ER'''，'''携带新合成蛋白质和脂质的运输囊泡从中萌出并运输到高尔基体'''。在某些专门的细胞中，光滑的 ER 具有保证其扩展的附加功能。例如，合成类固醇激素的细胞含有突出的光滑内质网，以配合制造胆固醇的酶并对其进行修饰以形成各种类固醇激素（参见图 12-15B）。<br />
<br />
肝脏中的主要细胞类型，即肝细胞，也具有增加的平滑 ER 量（参见表 12-2），用于两个不同的目的。'''肝细胞是产生脂蛋白颗粒的主要部位'''，脂蛋白颗粒通过血流将脂质输送到身体的其他部位。合成颗粒脂质成分的酶富集在光滑的 ER 膜中。此外，这些膜还含有催化一系列反应的酶，以解毒药物和新陈代谢产生的各种有害化合物。这些解毒反应中研究最广泛的是由细胞色素 P450 酶家族进行的。它们催化一系列反应，在这些反应中，水不溶性药物或代谢物本来会在细胞膜中积累到毒性水平，但水溶性足以离开细胞并随尿液或胆汁排出。<br />
<br />
在大多数真核细胞中，ER 的另一个至关重要的功能是将胞质溶胶和Ca2+隔开。Ca2+ 从ER释放到胞质，及其随后的再摄取，发生在对细胞外信号的许多快速反应中，如第 15 章所述。Ca2+ 泵将 Ca2+ 从细胞质基质输送到 ER 腔。'''ER 中高浓度的 Ca2 + 结合蛋白有助于 Ca2 + 的储存。在某些细胞类型中，ER 的特定区域专门用于 Ca2+的储存。'''肌肉细胞具有丰富的、经过修饰的平滑 ER，称为肌质网。肌质网对 Ca2+ 的释放和再摄取在每一轮肌肉收缩期间分别触发肌原纤维收缩和松弛（在第 16 章中讨论）。<br />
<br />
最后，'''光滑ER 可以特化出与其他细胞器密切相联系的区域'''，'''尤其是与线粒体、质体、内体和质膜'''（图 12-16）。这些细胞器接触位点富含参与相邻膜之间关键代谢物联系或运输的蛋白质。例如，'''脂质从 ER 中的合成位点到线粒体的转运被认为发生在 ER -线粒体接触位点。ER与质膜的接触调节质膜中磷脂酰肌醇的水平'''，磷脂酰肌醇是参与许多信号通路的脂质（在第 13 章和第 15 章中讨论）。人们还观察到其他细胞器之间的接触，这些很可能也参与脂质和其他代谢物的选择性转移。<br />
<br />
为了研究 ER 的功能和生化性质，我们有必要将其分离。这似乎是一项无望的任务，因为 ER 与细胞质的其他成分的关系错综复杂。幸运的是，当组织或细胞被匀浆破坏时，ER 会分解成片段，这些片段重新密封形成小的（直径为 ∼100-200 nm）封闭囊泡，称为微粒体（图 12-17）。对于生物化学家来说，微粒体代表 ER 的真实缩小版，仍然能够进行蛋白质移位、蛋白质糖基化（稍后讨论）、Ca2+ 摄取和释放以及脂质合成。粗糙的微粒体，来源于粗面 ER，其外表面含核糖体，并包围了 ER 管腔的一小部分。缺乏核糖体的光面微粒体来源于滑面'''ER、质膜、高尔基体、内体和线粒体的囊泡化片段。附着在粗面微粒体上的核糖体使它们比光面微粒体更致密。因此，科学家们使用平衡密度梯度离心来分离粗面微粒体和光面微粒体（图 12-17）。'''来自不同细胞器的光面微粒体可以依据内含蛋白的不同进一步分离开。<br />
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=== 信号序列首先在转入粗面ER的蛋白质中发现 ===<br />
ER 在合成时从胞质中捕获选定的蛋白质。这些蛋白有两种类型：嵌入 ER 膜中的跨膜蛋白，和完全穿过 ER 膜转位到 ER 腔的水溶性蛋白。其中一些蛋白在 ER 中起作用，但许多蛋白质的归宿注定在另一个细胞器中：驻留在质膜中，或分泌到细胞外。所有这些蛋白质，无论其随后的命运如何，最初都通过 ER 信号序列定向到 ER 膜上。<br />
<br />
信号序列（以及蛋白质分选的信号序列策略）是在分泌的水溶性蛋白质中发现的，这些蛋白质首先跨 ER 膜易位。在关键实验中，将编码分泌蛋白的 mRNA 添加到从细胞中提取的胞质溶胶中。在这种体外实验中，胞质溶胶中的核糖体将 mRNA 翻译成比正常分泌蛋白略大的蛋白质（图 12-18）。在来自粗面ER的微粒体存在时重复实验，核糖体产生正确大小并最终定位于微粒体内部的蛋白质（图 12-18）。相比之下，无论是否存在粗糙的微粒体，编码胞质蛋白的 mRNA 都产生正确大小的产物。为了解释这些观察到的结果，人们提出了信号假说。根据这个假说，分泌蛋白的 mRNA 编码出来的蛋白质会比最终的分泌蛋白大。有人提出，额外的多肽是将分泌蛋白引导到 ER 膜上的信号序列。信号序列发挥其功能后，在多肽链的合成完工之前，它就被 ER 膜中的信号肽酶切掉了。<br />
<br />
这些实验强调了如何通过将必要的细胞成分（如 mRNA、胞质溶胶和微粒体）混合在一起，在无细胞系统中重构复杂的细胞过程（如 ER 蛋白转入）。通过不同的方式将细胞成分组合，就可以在直接对编码的mRNA测序之前推断出分泌蛋白上信号序列的存在。事实证明，这种无细胞系统易于操作对于识别、纯化和研究负责 ER 输入的分子机制的各种成分是必不可少的。后来建立了类似的系统来剖析蛋白质进出细胞核的运输、蛋白质输入线粒体和叶绿体以及囊泡运输。<br />
<br />
=== 信号识别颗粒SRP将 ER 信号序列引导至 ER处的特定受体 ===<br />
ER 信号序列由至少两个成分引导至 ER 膜：与信号序列结合的信号识别颗粒 （SRP） 和 ER 膜上的 SRP 受体。SRP 是一个大型复合体;在动物细胞中，它由与单个 RNA 分子结合的六条不同的多肽链组成（图 12-19A）。这个蛋白质靶向机制在进化的早期就已经出现并一直高度保守。<br />
<br />
'''ER 信号序列的氨基酸序列差异很大，但每个序列的中心都有 8 个或更多的疏水氨基酸（参见图 12-13）'''。SRP 如何特异性结合这么多不同的氨基酸序列？答案来自SRP 蛋白的构造，'''它表明信号序列结合位点是一个富含甲硫氨酸的大疏水口袋'''（图 12-19B）。'''由于甲硫氨酸具有不分支的柔性侧链，因此该口袋具有很强的可塑性，可以容纳各种大小和形状的疏水信号序列。'''<br />
<br />
'''在真核细胞中，SRP 是一种铰链棒状结构，可以包裹在大核糖体亚基上（图''' 12-19C）。SRP包含信号肽结合口袋的末端位于核糖体的通道附近，新合成的多肽穿过该“隧道”现身。这使得 SRP 能够在信号肽露出核糖体时就结合上去。'''一旦 SRP 与信号肽结合，SRP 的另一端就可以结合在核糖体大亚基和小亚基的交界处（图 12-19D）。因为和翻译延伸因子共用了同一结合位点，所以SRP 参与的核糖体翻译速度会比正常情况慢一些。'''较慢的翻译可能使核糖体有充裕的时间在多肽合成完工之前与 ER 膜结合，从而确保蛋白质不会释放到胞质基质中去。这种安全机制对于分泌型和溶酶体内的水解酶可能尤其重要，因为它们可能会对胞质基质造成严重破坏;然而，分泌大量水解酶的细胞需要额外的预防措施，即其胞质中含有高浓度的水解酶抑制剂。<br />
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当与信号肽结合时，SRP 暴露了 SRP 受体的结合位点（参见图 12–19D），该受体是粗面 ER 膜上的跨膜蛋白复合体。SRP 与其受体的结合使 SRP-核糖体复合体转移到ER 膜上未被占据的'''蛋白质移位子（protein translocator''' ）。在核糖体通道附近结合的 SRP 移动到其他不同的部位，并允许移位子占据当前这个位置。而后SRP 和 SRP 受体解离，蛋白质合成全速恢复。与此同时和核糖体紧密结合的移位子将延长的多肽链跨膜转运进腔中（图 12-20）<br />
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这个共翻译转运过程产生了两个空间上独立的核糖体库。附着在 ER 膜胞质侧的膜结合核糖体参与当下跨 ER 膜移位的蛋白质的合成。未附着在任何膜上的游离核糖体合成由核基因组编码的所有其他蛋白质。膜结合核糖体和游离核糖体在结构和功能上相同。它们的区别仅仅在于给定的任意时间里合成的蛋白质。<br />
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由于许多核糖体可以与单个 mRNA 分子结合，因此通常会形成多核糖体。如果 mRNA 编码具有 ER 信号序列的蛋白质，则多核糖体会附着在 ER 膜上，由多个生长的多肽链上的信号序列引导。与这种 mRNA 分子相关的单个核糖体在完成翻译并与游离核糖体库混合时可以返回胞质。然而，mRNA 本身仍然通过不同的核糖体附着在内质网膜上。<br />
<br />
=== 多肽链通过一个信号序列门控的亲水性通道 ===<br />
长期以来，多肽链是通过与脂双层直接接触还是通过转运蛋白的通道跨ER 膜转移一直是备受争议。这场争论以分离出移位蛋白告终，该移位蛋白被证明在多肽链通过的膜上形成一个充满水的通道。'''移位蛋白的核心称为 Sec61 复合物'''，由三个亚基构成，从细菌到真核细胞都是高度保守的。Sec61 转运蛋白的结构显示，'''10个 α螺旋围绕着一个中央通道'''（图 12-22）。通道中插入一个短的α 螺旋，该螺旋在正常状态下保持移位子的关闭。保持通道关闭以防离子（如 Ca2+）从 ER 中泄漏出来非常重要。当蛋白质移位时，这个”栓塞“就会移开，以便多肽可以顺利穿过通道。<br />
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Sec61 移位蛋白仅对含有信号肽的蛋白质开放。Sec61p识别信号肽的能力为移位提供了一个校对的步骤，以确保只有真正用于 ER 的蛋白质才可以进入。在冷冻电镜下观察信号肽识别前后 Sec61 移位点，结果显示信号肽楔入 Sec61 中的侧门或接缝，'''其 N端朝向细胞质基质（图 12-23A'''）。在这个侧向门上插入信号序列会加宽中央通道并释放塞子。然后，开放的转位器很容易容纳通道内信号序列后面的多肽片段。'''信号序列是疏水性的，横向离开门进入膜，在那里它被信号肽酶切割掉，'''然后被 ER 膜和胞质溶胶中的其他蛋白酶迅速降解为氨基酸。正如这种机制所示，'''Sec61 转运器中的侧门提供了从 Sec61 的中央通道到细胞膜的疏水核心的入口路线'''。除了在识别信号序列中的作用外，侧门还指导跨膜蛋白整合到 ER 中，我们将在后面讨论。<br />
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一旦信号序列打开 Sec61 转位器并将随后的多肽穿入通道，转位与继续翻译同时发生。在易位过程中，核糖体大亚基内的多肽隧道'''747-785'''与 Sec61 转运体内的通道对齐（图 12-23B）。这种配置为多肽从核糖体中的肽基转移酶中心（其中新氨基酸被添加到生长的蛋白质链中）到 15 nm 外的 ER 腔提供了一条连续的路径。通过这种方式，'''用于多肽延伸的能量也被间接利用来驱动跨 ER 膜的易位。'''<br />
<br />
当翻译终止时，多肽的末端从核糖体中释放出来，并通过 Sec61 转运蛋白滑过，其插头返回以关闭通道。因此，ER 导入的整个过程，从 SRP 的信号序列识别到通过 Sec61 转位器的易位，在多肽有机会折叠之前以共翻译方式发生。此途径提供了一种解决方案，以解决如何将大的蛋白质穿过膜的屏障，而不导致小的离子和代谢物的泄露。<br />
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=== 穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生 ===<br />
一些蛋白在加入ER之前完全在细胞质中合成，展示了穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生。这称为'''翻译后转运'''。翻译后转运在酵母的ER中更常见，以及细菌的细胞膜上。两种情况下，Sec61易位子（细菌中SecY）被使用。其狭窄的通道意味着'''前体只能作为未折叠的多肽转运'''。'''因此，前体蛋白在胞质溶胶中初始合成后不会折叠。'''相反，它们与其他胞质溶胶蛋白相互作用，这些蛋白在与 Sec61 转运蛋白结合之前阻止前体折叠或聚集。这些相互作用的蛋白质通常是一般的伴侣蛋白，'''例如 hsp70 家族的蛋白质'''（第 6 章讨论），并且必须在未折叠的多肽穿过转运蛋白时解离。<br />
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正如前面讨论的共翻译转运一样，前体的信号肽直接与 Sec61 转运蛋白结合以打开通道。然而，跨膜转运的下一步发生的方式不同，并且依赖于使用细胞能量将多肽拉动的辅助蛋白，从腔侧穿过通道或从胞质溶胶进入通道（图 12-25）。为了将蛋白质拉入内质网腔，'''真核细胞使用称为 Sec62 和 Sec63 的辅助蛋白，它们与 Sec61 转运蛋白相关联，并将 hsp70 样分子伴侣蛋白（称为 BiP，代表结合蛋白）定位在转运通道的腔侧开口附近。'''与其胞质表亲一样，BiP 对未折叠的多肽链具有高亲和力，并且多肽链一旦从内质网腔中的 Sec61 转运蛋白中出现，它就会紧密结合到进入的蛋白质链上。'''BiP 的紧密结合可防止蛋白质链向后滑动，有利于更多的链进入腔内，'''在那里它可以与另一个 BiP 分子结合。 '''BiP 对 ATP 的水解使其释放多肽，使其能够再次与任何新出现的转运多肽片段结合。'''这种能量驱动的结合和释放循环充当'''分子棘轮'''，在前体最初插入 Sec61 转运蛋白后，为蛋白质的输入提供驱动力。<br />
<br />
'''由于细菌将蛋白质直接运输到没有能量的细胞外空间，因此它们使用一种称为 SecA ATPase的细胞质辅助蛋白。'''<br />
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''图 12-5 蛋白质转运可以通过结构相似的转运蛋白驱动的三种方式。（A）共翻译转运。核糖体由 SRP 和 SRP 受体带到膜上，然后与 Sec61 转运蛋白结合。生长的多肽链在生成时穿过膜。不需要额外的能量，因为生长链的唯一可用路径是穿过膜。 (B) 真核细胞中的翻译后转运需要由 Sec62 和 Sec63 蛋白组成的额外复合物。该复合物附着在 Sec61 转运蛋白上，并将 BiP 分子定位在它们可以与从内质网腔中的转运蛋白中出现的转运链结合的位置。ATP 驱动的 BiP 结合和释放循环将蛋白质拉入腔内。''<br />
<br />
''(C) 细菌中的翻译后转运。完整的多肽链由 SecA ATPase 从细胞质侧送入质膜中 Sec61 转运蛋白的细菌同源物（称为 SecY）。ATP 水解驱动的构象变化驱动 SecA 中的活塞式运动。活塞不仅推动蛋白质链的几种氨基酸通过转运蛋白的孔，而且还防止链回滑到细胞质中。尽管Sec61 转运蛋白、SRP 和 SRP 受体存在于所有生物体中，但 SecA 仅存在于细菌中，而Sec62✣ec63 复合物仅存在于真核细胞中。（改编自 P. Walter 和 A.E. Johnson，Annu. Rev.Cell Biol. 10:87-19, 1994.）''<br />
<br />
S'''ecA 与前体多肽结合并附着在转运蛋白的胞质侧，在那里，它经历由 ATP 水解引起的周期性构象变化。每次水解 ATP 时，一部分 SecA 蛋白都会插入转运蛋白的孔中，推动前体蛋白的短片段。'''由于这种类似活塞的棘轮机制，SecA ATPase 逐渐推动运输蛋白的多肽链穿过膜。<br />
<br />
=== 跨膜蛋白含有被识别为信号序列的疏水片段 ===<br />
所有存在于 ER、高尔基体、溶酶体、内体、分泌囊泡和质膜中的跨膜蛋白在移动到最终目的地之前都会插入 ER 膜中。内质网产生的跨膜蛋白通过一个或多个螺旋疏水性分子跨越脂质双层转运 - 膜片段（见图 10-7）。因此，膜蛋白的生物合成需要多肽链的某些部分跨脂质双层转运，其他部分留在胞质溶胶中，跨膜片段整合到膜中。尽管增加了这种复杂性，'''但刚刚描述的用于将可溶性蛋白质转移到 ER 腔中的相同因子（SRP、SRP 受体和 Sec61 转运蛋白）也介导跨膜蛋白整合到 ER 膜中。'''可以使用相同的因子，因为定义跨膜蛋白的跨膜片段类似于指导可溶性蛋白质转运的疏水性 ER 信号序列。<br />
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在最简单的情况下，跨膜蛋白包含单个跨膜片段，该片段最终将作为跨膜α螺旋嵌入脂质双层中。当该跨膜片段在合成过程中从核糖体中出现时，'''SRP 将其疏水性螺旋特征识别为信号序列'''，并将该核糖体带到内质网膜上的 Sec61 转运蛋白。然后，跨膜片段插入 Sec61 转运蛋白的侧门，该侧门与信号序列结合的位点相同。跨膜片段插入侧门的方向决定了跨膜片段之前或之后的蛋白质片段是否穿过膜进入内质网腔（图 12-26）。'''如果 N 末端较短且未折叠，则跨膜片段的方向取决于多肽链的特征，'''例如附近带电氨基酸的分布和跨膜片段的长度。'''如果前面的 N 末端片段很长且折叠稳定，则它不会通过狭窄的 Sec61 通道穿过膜。'''在这种情况下，仍在合成中（因此未折叠）的 C 末端片段会跨膜转位。<br />
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图 12?6 跨膜片段引导膜蛋白插入内质网膜。许多单次通过的膜蛋白使用其跨膜片段直接插入内质网膜（影片 12.3）。跨膜片段被 SRP（未显示）识别，并通过 SRP 受体（未显示）递送至内质网膜上的 Sec61 转运蛋白。然后，跨膜片段以两种方向之一插入 Sec61 转运蛋白的侧门。（A）一些跨膜片段插入侧门，使得 N 端结构域保留在 Sec61 的胞质侧。这种方向有利于 N 端结构域非常长或折叠的蛋白质，以及侧翼氨基酸在 N 端侧带有净正电荷的跨膜片段。 (B) 一些跨膜片段插入侧门，使得 C 端侧翼区保留在 Sec61 的胞质侧。在这种情况下，N 端侧翼区被认为通过 Sec61 通道跨膜转移。这种方向有利于侧翼氨基酸在 C 端侧带净正电荷的跨膜片段。<br />
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<br />
许多跨膜蛋白含有较大的 N 末端腔内结构域。'''在这种情况下，N 末端信号序列用于启动易位，就像可溶性蛋白质一样。''' 这样，成熟多肽的 N 末端通过信号序列进入内质网腔，多肽的其余部分开始通过 Sec61 转运蛋白进行易位。 '''当多肽中的疏水片段从核糖体中出现时，它插入侧门以进入脂质双层。'''由于疏水片段在膜中比在水性通道中更稳定，它会从侧向离开通道，转运停止，其余蛋白质在内质网膜的胞质侧合成（图 12-7）。<br />
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=== 根据上下文解释多通道跨膜蛋白的疏水片段以确定其方向 ===<br />
在多跨膜蛋白中，多肽链以疏水螺旋的形式反复穿过脂质双层（见图 10-7）。多通道跨膜蛋白的合成直到第一个跨膜片段的发生，就像我们刚刚描述的单通道跨膜蛋白一样。因此，SRP 会将蛋白质运送到转运蛋白，在那里第一个跨膜片段将插入 Sec61 转运蛋白的侧门，其方向由前一个 N 末端结构域和附近带电氨基酸的特征决定。这样，第一个跨膜片段插入膜可有效锁定蛋白质其余部分的拓扑结构。从此时起，Sec61 转运蛋白根据蛋白质前一部分的拓扑结构和特性解释每个连续的疏水片段。<br />
<br />
由于核糖体和 Sec61 转运蛋白之间紧密耦合，每个疏水片段都出现在非常靠近侧门的位置，可进入脂质双层。在最简单的情况下，新出现的疏水片段以与最近插入的跨膜片段相反的方向与侧门接合，并插入脂质双层中（图 12-8）。 一些多通道蛋白的跨膜片段仅部分疏水，并且它们本身在脂质双层中不稳定。 但如果它们能够与靠近 Sec61 侧门的先前跨膜片段之一相互作用，它们仍然可以插入膜中。这种合作使得产生含有脂质双层内亲水部分的多通道跨膜蛋白成为可能，这对于许多重要的蛋白质是至关重要的，如转运蛋白和通道（在第 11 章中讨论）。<br />
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图12-7 膜蛋白插入过程中切割的ER信号序列和跨膜片段的顺序使用。在ER腔侧含有相对较大N末端结构域的膜蛋白同时利用切割的ER信号序列和跨膜片段。靶向 ER 膜、通过 Sec61 启动转运以及信号序列的裂解都与分泌蛋白完全相同（见图 12-0）。然而，当跨膜片段进入 Sec61 转运蛋白时，转运停止，跨膜片段通过侧门进入脂质双层。蛋白质的其余部分继续在膜的胞质侧合成，直到翻译终止。<br />
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跨膜片段之间的亲水序列要么合成到细胞溶胶中，要么穿过 Sec61 转运蛋白，这取决于前一个跨膜片段的方向。这样，多通道蛋白质编织到膜中，片段达到相反的方向，直到它们全部作为跨膜 a 螺旋插入膜中。<br />
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由于膜蛋白总是以这种程序化的方式从 ER 的胞质侧插入，因此相同多肽链的所有副本在脂质双层中都将具有相同的方向。这会产生不对称的 ER 膜，其中暴露在一侧的蛋白质结构域与暴露在另一侧的蛋白质结构域不同。这种不对称性在许多膜出芽和融合事件中得以维持，这些事件将 ER 中产生的蛋白质运输到其他细胞膜（第 13 章讨论）。因此，新合成的蛋白质插入 ER 膜的方式也决定了蛋白质在所有其他膜中的方向。<br />
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=== 一些蛋白质通过翻译后机制整合到内质网膜中 ===<br />
[[文件:细胞12.29.png|缩略图|12.29:The insertion mechanism for tail-anchored proteins. (A) In this post-translational pathway for the insertion of tail-anchored membrane proteins into the ER, a soluble pre-targeting complex captures the hydrophobic C-terminal transmembrane segment (red) after it emerges from the ribosomal exit tunnel and loads it onto the Get3 targeting factor. The resulting complex is targeted to the ER membrane by interaction with the Get1–Get2 receptor complex, which functions as a membrane protein insertion machine. After the tail-anchored protein is released from Get3 and inserted into the ER membrane, Get3 is recycled back to the cytosol. This targeting cycle is conceptually similar to protein targeting by SRP (see Figure 12–20). Although not shown in the figures, both Get3 and SRP bind and hydrolyze nucleoside triphosphates to provide directionality to the targeting cycle. ATP is used by Get3, and GTP is used by SRP. (B) Crystal structure of the Get3 targeting factor bound to a transmembrane segment (red helix). The hydrophobic transmembrane segment binds to a deep groove in Get3 lined by hydrophobic amino acids (yellow), including many flexible methionines. (PDB code: 4XTR.)]]<br />
'''许多重要的胞质溶胶膜蛋白通过非常靠近 C 末端的单个跨膜 α 螺旋锚定在膜中。'''这些尾锚定蛋白包括大量 SNARE 蛋白亚基，可引导囊泡运输（第 13 章讨论）。当尾锚定蛋白被翻译时，核糖体到达终止密码子，而注定要成为跨膜 α 螺旋的多肽序列仍在核糖体出口通道内。'''因此，SRP 无法识别，蛋白质从核糖体释放到胞质溶胶中。疏水片段被专门的伴侣复合物识别，该复合物将其转移到称为 Get3 的靶向因子'''（图 12-9）'''。尽管 Get3 与 SRP 无关，但它也含有一个疏水口袋，口袋内衬有许多蛋氨酸侧链，'''以帮助它识别各种疏水片段，而不管它们的确切序列如何。 '''ER 膜上的两种蛋白质 Get1 和 Get2 不仅是 Get3 的受体，也是插入疏水片段的转运蛋白。'''因此，这种翻译后靶向机制在概念上类似于 SRP 依赖性蛋白质靶向（见图 12-0）'''。一些尾锚定蛋白靶向线粒体或过氧化物酶体而不是 ER，但它们的靶向机制尚不清楚。'''<br />
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=== 一些膜蛋白获得共价连接的糖基磷脂酰肌醇 (GPI) 锚 ===<br />
[[文件:细胞12.30.png|缩略图|12.30：The attachment of a GPI anchor to a protein in the ER. GPI-anchored proteins are targeted to the ER membrane by an N-terminal signal sequence (not shown), integrated into the membrane, and processed by signal peptidase similarly to a single-pass transmembrane protein (see Figure 12–27). Immediately after the completion of protein synthesis, the precursor protein remains anchored in the ER membrane by a hydrophobic C-terminal sequence of 15–20 amino acids; the rest of the protein is in the ER lumen. Within less than a minute, a transamidase enzyme in the ER cleaves the protein from its membrane-bound C-terminus and simultaneously attaches the new C-terminus to an amino group on a preassembled GPI intermediate. The sugar chain contains an inositol attached to the lipid from which the GPI anchor derives its name. It is followed by a glucosamine and three mannoses. The terminal mannose links to a phosphoethanolamine that provides the amino group to attach the protein through an amide bond. The signal that specifies this modification is contained within the hydrophobic C-terminal sequence and a few amino acids adjacent to it on the lumenal side of the ER membrane; if this signal is added to other proteins, they too become modified in this way. Because of the covalently linked lipid anchor, the protein remains membrane-bound, with all of its amino acids exposed initially on the lumenal side of the ER and eventually on the exterior of the plasma membrane]]<br />
'''蛋白质附着在膜上的另一种方式是通过糖基磷脂酰肌醇 (GPI) 锚，该锚与一些前往质膜的蛋白质的 C 末端共价连接。''' GPI 锚定蛋白最初由 N 末端信号序列引导至 ER，非常靠近 C 末端处有疏水片段。ER 膜中的转酰胺酶transamidase选择性地识别该疏水片段，同时'''裂解疏水片段并将预先形成的 GPI 锚附着到蛋白质的其余部分'''（图 12-30）。许多质膜蛋白都是以这种方式修饰的。由于它们仅通过 GPI 锚附着在质膜外部，因此它们可以以可溶形式从细胞中释放出来，以响应激活质膜中特定磷脂酶的信号。例如，锥虫寄生虫在受到免疫系统攻击时使用这种机制来脱落其 GPI 锚定表面蛋白的外壳。 GPI 锚还参与引导一些质膜蛋白进入特殊区域，如脂筏，从而将它们与其他膜蛋白横向隔离（见图 10-3）。<br />
<br />
=== 转位的多肽链在粗面内质网腔内折叠和组装 ===<br />
蛋白质以未折叠的多肽形式进入内质网腔。因此，它们必须折叠并组装成正确的三维结构，就像胞质溶胶中新合成的蛋白质必须折叠一样（第 3 章讨论）。为了满足这一需求，内质网腔含有高浓度的常驻分子伴侣和其他蛋白质折叠催化剂。'''这些 ER 驻留蛋白在其 C 末端含有四个氨基酸的 ER 保留信号，负责将蛋白质保留在 ER 中'''（见图 12-3；第 13 章第 768 页讨论）。<br />
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蛋白质 BiP 是 hsp70 伴侣蛋白家族的成员，是ER 折叠机制的主要组成部分。我们已经讨论了BiP 如何通过 Sec61 ER 转运体将蛋白质翻译后拉入 ER。与其他分子伴侣（第 6 章讨论）一样，BiP 可识别错误折叠的蛋白质以及尚未组装成最终寡聚复合物的蛋白质亚基。它通过结合暴露的疏水性氨基酸序列来实现这一点，这些序列通常隐藏在正确折叠或组装的多肽链内部。'''结合的 BiP 既可防止蛋白质聚集，又有助于将其保持在 ER 中（从而远离高尔基体和分泌途径的后续部分）。BiP 水解 ATP 以在高亲和力和低亲和力多肽结合状态之间穿梭。通过这种方式，BiP 定期释放其底物蛋白，让它们有机会折叠，然后如果尚未折叠，则重新结合它们。'''<br />
<br />
ER 驻留蛋白蛋白质二硫键异构酶 (PDI) 催化氧化半胱氨酸上的游离巯基 (SH) 基团形成二硫键 (S-S)。蛋白质中几乎所有暴露在胞外环境或细胞期内腔的半胱氨酸都形成了二硫键。二硫键稳定蛋白质的折叠状态，使其能够更好地承受严酷、多变且无伴侣的细胞外环境。由于蛋白质通常含有多个半胱氨酸，因此它们有时会配对不正确。PDI 通过重新排列蛋白质中的二硫键直到其正确折叠来解决此问题。这是可能的，因为 PDI 酶能够反向操作以减少未成熟蛋白质的错误配对二硫键。内质网腔包含多个成员在 PDI 家族中，有些 PDI 酶专门用于还原二硫键，以完全展开需要转运回胞质溶胶进行降解的错误折叠蛋白质（稍后讨论）。因此，所有 PDI 酶都是氧化还原酶，可以催化其客户蛋白质中二硫键的形成或断裂。二硫键的形成依赖于维持内质网腔中的氧化环境。由于内质网腔的还原环境，二硫键在暴露于胞质溶胶的区域很少形成。<br />
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=== 粗面内质网中合成的大多数蛋白质都是通过添加常见的 N 连接寡糖进行糖基化的 ===<br />
寡糖与蛋白质的共价添加是内质网的主要生物合成功能之一。内质网中加工的可溶性和膜蛋白（包括那些注定要运输到高尔基体、溶酶体、质膜或细胞外空间的蛋白）中约有一半是以这种方式修饰的糖蛋白。胞质溶胶和细胞核中的一些蛋白质也被糖基化，但不是用大的寡糖：而是带有一种简单得多的糖修饰，其中单个 N - 乙酰葡萄糖胺基团被添加到蛋白质的丝氨酸或苏氨酸上。<br />
[[文件:细胞12.33.png|缩略图|12.33： The export and degradation of misfolded ER proteins. Misfolded soluble proteins in the ER lumen are recognized and targeted to a translocator complex in the ER membrane. They first interact in the ER lumen with chaperones, disulfide isomerases, and lectins. The chaperones maintain the misfolded protein in an unfolded conformation and prevent their aggregation. The disulfide isomerases reduce disulfide bonds to fully unfold the protein. The lectins selectively recognize trimmed N-linked oligosaccharides that are generated when a protein spends too long in the ER. The lectins have binding sites on a membrane-embedded protein translocator built around an E3 ubiquitin ligase. The unfolded protein is then exported into the cytosol through the translocator. The E3 ubiquitin ligase ubiquitylates the unfolded protein as it emerges on the cytosolic side of the translocator. The ubiquitin prevents backsliding of the protein into the ER and provides a molecular handle for an AAA-ATPase that completes the extraction reaction. The unfolded protein is then de-glycosylated and degraded in proteasomes. Misfolded membrane proteins follow a similar pathway but are thought to engage the translocator sideways within the lipid bilayer. Multiple translocator complexes containing different E3 ubiquitin ligases reside in the ER. They are thought to handle different subsets of proteins that are misfolded in different ways.]]<br />
<br />
<br />
在内质网中最常见的蛋白质糖基化形式中，预先形成的前体寡糖（'''含有 14 个糖，由 2 个 N - 乙酰葡萄糖胺、9 个甘露糖和 3 个葡萄糖组成'''）作为一个完整的单位转移到蛋白质中。由于这种寡糖被转移到蛋白质中天冬酰胺的侧链 NH 2 基团上，因此它被称为 N 连接或天冬酰胺连接（图 12-2A）。一种称为'''多萜醇的特殊脂质分子（见图 2-，第 102-03 页）将前体寡糖锚定在内质网膜上'''。前体寡糖通过寡糖基转移酶在单个酶促步骤中转移到目标天冬酰胺上。这种膜连接酶与 Sec61 转运蛋白结合，其活性位点暴露在腔侧。这使得寡糖基转移酶能够在目标天冬酰胺在蛋白质转运过程中进入 ER 腔后立即修饰新制造的蛋白质（图 12?2B）。<br />
<br />
前体寡糖由结合在多萜醇上的糖组成。糖首先在细胞溶胶中通过形成核苷酸（UDP 或 GDP）-糖中间体被激活，然后这些中间体首先将其糖捐赠给多萜醇脂质，然后以有序的顺序捐赠给部分组装的寡糖树。在此过程中，脂质连接的寡糖在转运蛋白的帮助下，从细胞溶胶翻转到脂质ER 膜的内侧（图 12-3）。<br />
<br />
'''N 连接寡糖是迄今为止最常见的寡糖，存在于 90% 的所有糖蛋白中。较少见的是，寡糖与丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸或羟脯氨酸氨基酸侧链上的羟基相连。这些 O 连接寡糖的第一个糖在 ER 中添加[译注：应该是部分O连接发生在ER（吧？]。'''N 连接和 O 连接寡糖在高尔基体中经历广泛的加工、修饰和延伸（第 13 章），产生在成熟糖蛋白上观察到的寡糖结构的多样性。<br />
<br />
=== 寡糖用作标记蛋白质折叠状态的标签 ===<br />
长期以来，人们一直在争论为什么糖基化是如此常见的加工修饰？进入内质网的蛋白质。一个特别令人费解的观察结果是，'''一些蛋白质需要 N 连接糖基化才能在内质网中正确折叠，但附着在蛋白质表面的寡糖的准确位置似乎并不重要'''。糖基化在蛋白质折叠中的作用的线索来自对两种内质网伴侣蛋白的研究，'''这两种蛋白被称为钙联蛋白和钙网蛋白 calnexin and calreticulin，因为它们的活动需要 Ca2+'''。这些分子伴侣是糖结合蛋白或凝集素，'''它们与未完全折叠的蛋白质上的寡糖结合并将它们保留在 ER 中。'''与其他分子伴侣一样，它们可以防止不完全折叠的蛋白质不可逆地聚集。'''钙联蛋白和钙网蛋白也促进不完全折叠的蛋白质与另一个 ER 分子伴侣的结合——后者与尚未形成二硫键的半胱氨酸结合。'''<br />
<br />
'''钙联蛋白和钙网蛋白如何区分正确折叠的蛋白质和不完全折叠的蛋白质？'''答案在于附着在蛋白质上的寡糖的结构。'''新合成的蛋白质获得 N 连接的前体寡糖后不久，ER 葡萄糖苷酶会迅速去除两个葡萄糖，留下一个末端葡萄糖。'''这种单糖基化的寡糖'''被钙联蛋白和钙网蛋白识别，确保所有新合成的（因此可能尚未折叠）糖蛋白与这些分子伴侣之一结合。'''最后一种葡萄糖会随着时间的推移被去除，留下一种脱葡萄糖基化的糖蛋白，不再与钙联蛋白或钙网蛋白结合。如果糖蛋白折叠，它可以离开 ER。然而，另一种 ER 酶，'''即葡萄糖基转移酶，会选择性地将末端葡萄糖添加到尚未完全折叠的糖蛋白上。葡萄糖随后导致未折叠蛋白与钙连接蛋白或钙网蛋白重新结合。'''因此，葡萄糖修剪（通过葡萄糖苷酶）和葡萄糖添加（通过葡萄糖基转移酶）驱动与钙连接蛋白和钙网蛋白的解离和重新结合循环直到新合成的未折叠蛋白质达到其完全折叠状态（图 12-4）。<br />
<br />
=== 折叠不正确的蛋白质从内质网输出并在胞质溶胶中降解 ===<br />
尽管有伴侣分子的帮助，许多转运到内质网的蛋白质分子仍未能达到其正确折叠或寡聚状态。 这些蛋白质从内质网输出回胞质溶胶，'''在那里它们在蛋白酶体中降解'''（第 6 章讨论）。 在许多方面，这种逆转位的机制与其他翻译后转位模式相似。例如，与翻译后进入内质网一样，'''伴侣蛋白对于在转运之前和转运过程中保持多肽链处于未折叠状态必不可少。'''同样，需要能量源来为运输提供方向性并将蛋白质拉入细胞溶胶。最后，转运蛋白是必需的。<br />
<br />
从内质网中选择蛋白质进行降解是一个具有挑战性的过程：'''错误折叠的蛋白质或未组装的蛋白质亚基应该被降解，但新合成蛋白质的折叠中间体则不应该。N 链寡糖有助于做出这种区分，它们可作为计时器，测量蛋白质在内质网中停留的时间。'''内质网中的一种酶'''（甘露糖苷酶）缓慢地修剪核心寡糖树上的特定甘露糖，从而产生一种新的寡糖结构，这种结构可被内质网逆转位装置的内质网凝集素识别。'''如果蛋白质折叠并从内质网中离开的速度比甘露糖苷酶去除其目标甘露糖的速度快，则不会发生降解。<br />
<br />
除了内质网中识别寡糖的凝集素外，'''分子伴侣和蛋白质二硫键异构酶也与必须降解的蛋白质相关联。'''分子伴侣可防止未折叠的蛋白质聚集，二硫键异构酶可破坏可能形成错误的二硫键，从而使线性多肽链可以转运回细胞溶胶。多个转运蛋白复合物将不同的蛋白质从内质网移出膜或腔进入胞质溶胶。<br />
<br />
'''转运蛋白复合物总是含有 E3 泛素连接酶'''（第 6 章），'''当未折叠的蛋白质进入胞质溶胶时，该酶将多泛素标签附着到未折叠的蛋白质上'''，标记它们以进行破坏。由 ATP 水解产生的能量驱动，AAA TPases 家族的六聚体 ATPase（见图 6-8）将未折叠的蛋白质拉过转运蛋白进入胞质溶胶。'''N-糖基化酶将附着在逆转运蛋白上的任何寡糖链全部去除。'''在其泛素标签的引导下，脱糖基化的多肽被迅速送入蛋白酶体，在那里被降解（图 12-5）。<br />
<br />
=== 内质网中的错误折叠蛋白质激活未折叠蛋白质反应 ===<br />
细胞仔细监测各个隔室中错误折叠蛋白质的数量。例如，细胞质中错误折叠蛋白质的合成会引发热休克反应（第 6 章讨论），从而刺激编码有助于重新折叠蛋白质的细胞质伴侣的基因的转录。类似地，ER 中错误折叠蛋白质的积累会触发未折叠蛋白质反应，刺激基因转录，共同提高 ER 的蛋白质包装能力。受刺激的基因编码 ER 伴侣、蛋白质逆转位和降解机制、蛋白质转运出 ER 的因子以及 ER 扩张的因子。这种多管齐下的反应通过将 ER 腔内错误折叠蛋白质的检测与进入细胞核的转录调节蛋白的产生结合起来来调节数百种基因的转录。<br />
<br />
内质网中的错误折叠蛋白质如何向细胞核发出信号？'''有三条平行的途径执行未折叠蛋白质反应'''（图 12-6）。第一种途径最初是在酵母细胞中发现的，'''它在所有真核细胞中都得到保留，并且特别引人注目。'''内质网中的错误折叠蛋白质导致内质网中的'''跨膜蛋白激酶 IRE1 自身寡聚化和磷酸化'''。这种激活机制类似于质膜中某些细胞表面受体激酶的激活方式（第 15 章讨论）。'''寡聚和磷酸化的 IRE1 使其胞浆内切核糖核酸酶结构域能够从特定的胞浆 mRNA 分子中去除内含子。'''IRE1 通过在两个位置切割 mRNA 来完成此任务，然后通过 一个RNA 连接酶将它们连接在一起。这种'''剪接反应'''产生的 mRNA 被翻译成一种活性转录调节蛋白，这种蛋白可增加未折叠蛋白反应基因子集的表达（图 12-7）。'''IRE1 对细胞质 mRNA 的调节剪接是所有 mRNA 剪接都发生在细胞核中并由剪接体催化的规则的一个独特例外。'''<br />
<br />
'''错误折叠的蛋白质还会激活 ER 中的第二个跨膜激酶 PERK。'''激活的 PERK 的靶标是一种翻译起始蛋白，其磷酸化会产生两种后果。'''首先，整个细胞中新蛋白质的翻译减少，从而减少了需要在 ER 中折叠的蛋白质负荷。其次，当翻译起始因子稀缺时，某些蛋白质会优先翻译，其中之一是一个转录调节蛋白'''，帮助激活执行未折叠蛋白质反应的基因的转录。<br />
<br />
最后，'''第三个转录调节剂 ATF6 最初合成为跨膜 ER 蛋白。'''由于它嵌入 ER 膜中，因此无法激活细胞核内基因的转录。'''当错误折叠的蛋白质在 ER 中积累时，ATF6 蛋白被运送到高尔基体。高尔基体膜中的常驻蛋白酶会裂解 ATF6 的胞质结构域，ATF6 现在可以迁移到细胞核中并帮助激活编码参与未折叠蛋白反应的蛋白质的基因的转录。'''这种激活潜伏膜嵌入转录因子的机制'''类似于控制胆固醇生物合成的转录调节剂的激活方式（'''本章后面将讨论）。这三种途径在未折叠蛋白反应中的相对重要性在不同细胞类型中有所不同，这使得每种细胞类型都能根据其特定需求定制未折叠蛋白反应。<br />
<br />
在正常生理条件下，'''执行未折叠蛋白反应的信号通路用于调整 ER 容量以紧密匹配 ER 的需求'''。例如，在进餐后，胰腺细胞中的胰岛素产量会大幅增加。内质网（胰岛素最初组装的地方）对处理能力的需求增加，部分激活了 PERK，因此细胞可以调整胰岛素合成率，以避免内质网负担过重。在另一个例子中，当 B 细胞开始分化为抗体分泌浆细胞时，IRE1 被激活。IRE1 激活会显著扩大细胞的内质网含量，为即将在那里组装的极高水平的免疫球蛋白做好准备。<br />
<br />
未折叠蛋白质反应最终会增加改善内质网中的蛋白质处理并减少错误折叠蛋白质的负担的蛋白质的产生。随着体内平衡的恢复，IRE1、PERK 和 ATF6 的活性会减弱。如果无法恢复体内平衡，来自内质网的持续活跃信号，特别是通过 PERK，会激活引发细胞凋亡的基因。在多细胞生物中，消除持续功能失调的细胞通常比冒着其与邻近细胞发生异常相互作用的风险危害更小。<br />
<br />
=== ER 组装大多数脂质双层 ===<br />
ER 膜是细胞中几乎所有主要脂质类别的合成位点，包括磷脂和胆固醇，这些脂质是新细胞膜生成所必需的。主要产生的磷脂是磷脂酰胆碱，它可以通过三步由胆碱、两种脂肪酸和甘油磷酸酯形成（图 12-8）。每个步骤都由 ER 膜中的酶催化，'''这些酶的活性位点面向细胞溶胶，所有必需的代谢物都位于细胞溶胶中。因此，磷脂合成仅发生在内质网膜的胞质小叶中。'''由于脂肪酸不溶于水，它们由脂肪酸结合蛋白从胞质溶胶中的合成位点引导至内质网。到达内质网膜并被辅酶 A 激活后，酰基转移酶依次将两个脂肪酸添加到甘油磷酸酯中以产生磷脂酸。磷脂酸的水不溶性足以留在脂质双层中；脂肪酸结合蛋白无法将其从双层中提取出来。因此，正是这第一步扩大了内质网脂质双层。后面的步骤决定了新形成的脂质分子的头部基团，从而决定了双层的化学性质，但不会导致净膜生长。其他两个主要成员膜磷脂——磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸（见图 10?）——以及次要磷脂——磷脂酰肌醇 (PI) 都是以这种方式合成的。<br />
<br />
由于磷脂合成发生在内质网脂质双层的胞浆小叶中，因此需要有一种机制将一些新形成的磷脂分子转移到双层的腔小叶中。在合成的脂质双层中，脂质不会以这种方式“翻转”（见图 10-10）。然而，在内质网中，磷脂在几分钟内就能在膜上达到平衡，这几乎比自发“翻转”快 100,000 倍。'''这种快速的跨膜运动是由一种特征不明显的磷脂转运蛋白（称为 scramblase）介导的，该蛋白非选择性地平衡'''磷脂在脂质双层的两个小叶之间（图 12-9）。'''因此，不同类型的磷脂被认为在ER 膜的两个小叶之间均匀分布。'''<br />
<br />
'''内质网还会产生胆固醇和神经酰胺（图 12-0）。'''神经酰胺是通过将氨基酸丝氨酸与脂肪酸缩合形成氨基醇鞘氨醇（见图 10-）而制成的；然后共价添加第二个脂肪酸以形成神经酰胺。神经酰胺被输出到高尔基体，在那里它作为两种脂质合成的前体。当寡糖添加到神经酰胺中时，会形成糖鞘脂（糖脂；见图 10-6），而鞘磷脂（第 10 章讨论）则由添加磷酸胆碱而产生。'''由于糖脂和鞘磷脂都是由活性位点暴露于高尔基体腔内的酶产生的，因此它们被限制在包含它们的脂质双层的非胞质小叶中。'''<br />
<br />
如第 13 章所述，质膜和高尔基体、溶酶体和内体的膜都是膜系统的一部分，该系统通过运输囊泡与内质网进行通信。构成这些细胞器膜的大部分脂质是通过运输囊泡运送的膜获得的。尽管通过囊泡运输进行膜脂质交换，但每个细胞器膜的脂质组成都是不同的，并且有助于其独特身份和功能特性决定了其专业化。这种专业化是通过三种机制的组合实现的。<br />
<br />
首先，'''运输囊泡的脂质组成可以不同于它要离开的细胞器，从而只将一部分脂质运送到目的地。'''<br />
<br />
其次，'''细胞器膜上的蛋白质可以修改某些脂质的头部基团以改变脂质的身份（例如从神经酰胺生成鞘磷脂）或使用翻转酶将某些磷脂从膜的一个叶片移动到另一叶片'''（图 12?9B）。第三，'''特定脂质可以通过非囊泡运输途径选择性地从一个膜转移到另一个膜，如下所述。'''<br />
<br />
=== ER 和其他细胞器之间的膜接触位点促进选择性脂质转移 ===<br />
'''线粒体和质体不通过囊泡转移与 ER 通信，因此它们需要不同的机制从 ER 进口许多脂质用于生长'''。胞质溶胶中的载体蛋白称为脂质转移蛋白，在膜之间运送单个脂质分子，其功能与脂肪酸结合蛋白非常相似，后者引导脂肪酸通过胞质溶胶（见图 12-8）。'''在许多情况下，脂质转移蛋白在细胞器接触点起作用，其中起始膜和目标膜通过特定的连接复合物保持在 10-0 纳米范围内。不同的脂质转移蛋白将磷脂酰胆碱和磷脂酰丝氨酸从 ER 运送到接触点的线粒体。'''连接复合物或脂质转移蛋白的破坏会损害脂质进入线粒体并导致其功能障碍。<br />
<br />
ER 的广泛网络参与与大多数其他细胞器的接触点（图 12-1）。与内质网膜接触位点（见图 12-6）一样，'''这些其他细胞器接触位点的主要功能之一是交换脂质'''（图 12-2）。细胞含有几种脂质转移蛋白家族。这些蛋白通常可以结合一种特定脂质分子（或在某些情况下结合多种相关脂质），并具有可与特定细胞膜相互作用的额外结构域。通过这种方式，它们充当穿梭蛋白，对供体和受体膜以及它们运输的脂质具有独特的特异性。两个细胞器膜之间的接触位点有利于募集结合这些'''膜的脂质转移蛋白s，从而提高脂质交换的效率。胆固醇使用专门的运输系统从溶酶体（在溶酶体中以脂蛋白中的胆固醇酯形式输送）到质膜和细胞内的其他位置'''（如我们在第 13 章中讨论的那样）。<br />
<br />
=== 总结 ===<br />
广泛的 ER 网络充当生产几乎所有细胞脂质的工厂。此外，细胞蛋白质合成的大部分发生在粗面内质网的胞质表面：几乎所有要分泌或进入内质网本身、高尔基体、溶酶体、内体和质膜的蛋白质都首先从胞质溶胶进入内质网。在内质网腔中，蛋白质折叠和寡聚化，形成二硫键，并添加 N 连接的寡糖。N 连接的糖基化模式用于指示蛋白质折叠的程度，因此蛋白质只有在正确折叠时才会离开内质网。未正确折叠或寡聚化的蛋白质被转运回胞质溶胶，在那里它们被去糖基化、多泛素化并在蛋白酶体中降解。如果错误折叠的蛋白质在内质网中过量积累，它们会触发未折叠蛋白质反应，从而激活细胞核中的适当基因以帮助内质网应对。只有携带特殊内质网信号序列的蛋白质才会被输入内质网。信号识别颗粒 (SRP) 识别信号序列，该颗粒结合正在生长的多肽链和核糖体，并将它们引导至粗糙内质网膜胞浆表面上的受体蛋白。这种与内质网膜的结合启动了转运过程，该过程使多肽链环通过蛋白质转运蛋白的亲水孔穿过内质网膜。可溶性蛋白质——注定要进入内质网腔、分泌或转移到其他细胞器腔——完全进入内质网腔。跨膜蛋白被送往内质网或其他细胞膜，通过其多肽链中的一个或多个跨膜α螺旋片段锚定在内质网膜上。当这些蛋白质的疏水部分从核糖体中出来时，它们会被蛋白质转运蛋白识别，从而为进入膜提供通道。当多肽含有多个疏水片段时，它将作为多次跨膜蛋白来回穿过双层膜多次。内质网中蛋白质插入和糖基化的不对称性决定了内质网为所有其他细胞器提供膜蛋白的膜的侧性。脂质在内质网的胞浆表面合成，在脂质双层的两个小叶之间保持平衡，并经常通过位于细胞器间连接处的脂质转移蛋白运输到其他细胞器。特定的翻转酶在质膜中建立并维持脂质不对称，进一步促进其侧性。<br />
<br />
== 过氧化物酶体 ==<br />
过氧化物酶体是氧气利用的主要场所，几乎存在于所有真核细胞中。它们含有氧化酶，例如过氧化氢酶和尿酸氧化酶e，浓度如此之高，以至于在某些细胞中，过氧化物酶体由于存在晶体状蛋白质核心而在电子显微照片中脱颖而出（图 12-3）。过氧化物酶体的进化起源尚未确定，但人们普遍认为它们代表了构成分泌和内吞途径的膜系统的一个特殊分支。一种假设是，过氧化物酶体是一种古老细胞器的遗迹，它在真核细胞的原始祖先中完成了所有的氧气代谢。当光合细菌产生的氧气首次在大气中积累时，它对大多数细胞都是有剧毒的。过氧化物酶体可能降低了细胞内的氧气浓度，同时也利用了它的化学反应性来进行有用的氧化反应。根据这种观点，后来的发展？线粒体的取代使得过氧化物酶体对细胞代谢的重要性降低，因为许多以前在过氧化物酶体中进行的不产生能量的生化反应现在通过氧化磷酸化与 ATP 形成相结合。因此，目前细胞中过氧化物酶体进行的氧化反应可能部分是其功能未被线粒体取代的反应。<br />
<br />
=== 过氧化物酶体使用分子氧和过氧化氢进行氧化反应 ===<br />
过氧化物酶体之所以如此命名，是因为它们通常含有一种或多种酶，这些酶利用分子氧从特定有机底物（此处指定为 R）中去除氢原子，从而产生过氧化氢（H2O2）：<br />
<br />
RH2 + O2 →R + H2O2<br />
<br />
过氧化氢酶利用细胞器中其他酶产生的 H 2O2，通过“过氧化”反应氧化各种底物，包括甲酸、甲醛和酒精： H 2O2 + R'H2 →R' + 2H 2O，这种氧化反应在肝脏和肾脏细胞中尤为重要，过氧化物酶体会将进入血液的各种有害分子解毒。'''我们喝的乙醇中约有 25% 以这种方式氧化成乙醛'''。此外，当过量的 H2O2 在细胞中积累时，过氧化氢酶会通过反应 2H2O2→2H2O + O2 将其转化为 H2O。<br />
<br />
过氧化物酶体中进行的氧化反应的主要功能是分解脂肪酸分子。该过程称为 b 氧化，每次以两个碳原子为单位依次缩短脂肪酸的烷基链，从而将脂肪酸转化为乙酰辅酶 A。然后，过氧化物酶体将乙酰辅酶 A 输出到细胞质中，用于生物合成反应。在哺乳动物细胞中，氧化发生在线粒体和过氧化物酶体中；'''然而，在真菌和植物细胞中，这种基本反应仅发生在过氧化物酶体中。'''<br />
<br />
'''动物过氧化物酶体的一个重要生物合成功能是催化缩醛磷脂形成的第一个反应。'''这种丰富的磷脂类存在于所有人类细胞中，'''但在脑中尤其丰富，它是髓鞘的主要成分（图 12-4）'''。'''缩醛磷脂缺乏会导致严重的髓鞘形成异常，这是许多过氧化物酶体疾病导致神经系统疾病的原因之一'''。<br />
<br />
'''过氧化物酶体是异常多样化的细胞器，即使在单个生物体的各种细胞类型中，它们也可能含有不同的酶组。'''例如，大多数植物有两种主要类型的过氧化物酶体（图 12-5）。一种存在于叶子中，参与光呼吸（第 14 章讨论）。另一种过氧化物酶体存在于发芽的种子中，它将种子脂质中储存的脂肪酸转化为幼苗生长所需的糖。由于这种脂肪向糖的转化是通过一系列称为乙醛酸循环的反应完成的，因此这些过氧化物酶体也称为乙醛酸酶体。在乙醛酸循环中，过氧化物酶体中脂肪酸分解产生的两分子乙酰辅酶 A 用于制造琥珀酸，琥珀酸随后离开过氧化物酶体并在细胞质中转化为葡萄糖。乙醛酸循环不会在动物细胞中发生，因此动物无法将脂肪转化为碳水化合物。<br />
<br />
除了跨不同细胞类型或生物体进行多样化之外，过氧化物酶体还能适应细胞内不断变化的条件。例如，在糖上生长的酵母有几个小的过氧化物酶体。但是，当一些酵母在甲醇上生长时，会形成许多大的过氧化物酶体，这些过氧化物酶体会氧化甲醇；而当在脂肪酸上生长时，它们会形成许多大的过氧化物酶体，这些过氧化物酶体会通过氧化将脂肪酸分解为乙酰辅酶 A。<br />
<br />
=== 短信号序列指导蛋白质进入过氧化物酶体 ===<br />
组成过氧化物酶体的蛋白质通过两种不同的途径传递（图 12-6）。'''在第一种途径中，'''过氧化物酶体膜的一些'''整合膜蛋白首先使用 ER 驻留蛋白 Sec61 转运蛋白插入 ER。'''然后这些过氧化物酶体蛋白被包装成老化成专门的过氧化物酶体前体囊泡。新的前体囊泡相互融合形成新的过氧化物酶体，或与现有的过氧化物酶体融合以促进其生长。在'''第二种途径中，过氧化物酶体蛋白可以直接从胞质溶胶输入到预先存在的过氧化物酶体中。'''位于许多过氧化物酶体蛋白 '''C 端的三个氨基酸（SKL）'''的特定序列起着输入信号的作用（见图 12-3）。'''其他过氧化物酶体蛋白在 N 端附近含有稍长且部分疏水的信号序列。'''如果任一序列附着在胞质溶胶蛋白上，则该蛋白质被输入到过氧化物酶体中。<br />
<br />
过氧化物酶体蛋白的输入由 ATP 水解驱动，并利用一组称为过氧化物酶的蛋白质来催化输入循环。 '''C 末端PTS由胞质溶胶中的peroxin Pex5 识别。'''该输入受体随其货物一路进入过氧化物酶体膜中的蛋白质转运体。'''货物在过氧化物酶体内部释放后，Pex5 被回收回胞质溶胶。此回收步骤需要用泛素修饰 Pex5，泛素被 Pex1 和 Pex6 组成的 ATPase 复合物用作手柄。Pex1 和 Pex6 复合物利用 ATP 水解的能量从过氧化物酶体中释放 Pex5，以便它可以拾取下一个货物分子。N 端过氧化物酶体信号序列由过氧化物酶体 Pex7 识别。'''Pex7 -货物复合物与其他附属peroxin一起似乎参与了类似于 Pex5 介导的输入循环。<br />
<br />
过氧化物酶体膜中的蛋白质转运蛋白由至少六种不同的peroxin组成。'''与 ER 中的蛋白质转运蛋白不同，过氧化物酶体转运蛋白可以将完全折叠甚至寡聚的蛋白质转运过膜。'''为了允许大分子和不同大小的货物分子通过，转运蛋白被认为能够动态地适应要运输的特定货物分子的大小。'''目前尚不清楚如何利用如此大的孔隙进行运输，而不会在胞质溶胶和过氧化物酶体之间发生内容物泄漏。'''<br />
<br />
人类遗传病 Zellweger 综合征证明了蛋白质进入过氧化物酶体的重要性。十几种不同的过氧化物酶中的任何一种发生突变，最常见的是 Pex1，都会导致过氧化物酶体蛋白质输入受损。这些个体的细胞含有“空”过氧化物酶体，积累了通常在过氧化物酶体中分解的非常长链和支链脂肪酸。此外，他们缺乏缩醛磷脂。这些代谢障碍会导致个体的大脑、肝脏和肾脏出现严重异常，并在出生后不久死亡。<br />
<br />
=== 摘要 ===<br />
过氧化物酶体专门利用分子氧进行氧化反应。它们产生过氧化氢，用于氧化目的，并含有过氧化氢酶来破坏过量。所有过氧化物酶体蛋白都在细胞核中编码。其中一些蛋白质通过从内质网萌发的过氧化物酶体前体囊泡传送到过氧化物酶体，但大多数蛋白质是在细胞质中合成并直接输入的。许多后者蛋白质的 C 端附近的三个氨基酸的特定序列作为过氧化物酶体输入信号，由细胞质中的互补输入受体识别。进口通过过氧化物酶体膜中的蛋白质转运体进行，这与内质网中的蛋白质转运体不同，因为大而完全折叠的蛋白质从细胞质中进口时不展开。<br />
<br />
== 蛋白质进入线粒体和叶绿体的过程 ==<br />
线粒体和叶绿体（绿藻和植物细胞中一种特殊的质体）是双层膜封闭的细胞器。它们专门用于 ATP 合成，利用来自线粒体中的电子传递和氧化磷酸化以及叶绿体中的光合作用的能量（第 14 章讨论）。虽然这两种细胞器都含有自己的 DNA、核糖体和蛋白质合成所需的其他成分，但几乎所有蛋白质都在细胞核中编码并从细胞质中进口。每种输入的蛋白质都必须到达其发挥作用的特定细胞器亚区室。<br />
<br />
线粒体中的不同亚区室由两个同心的线粒体膜形成（图 12-7A）：内线粒体膜，包围基质空间并形成称为嵴的广泛内陷，以及与细胞质接触的外线粒体膜。内膜和外膜之间的空间细分为嵴空间和膜间隙，在嵴内陷的连接处有蛋白质复合物。叶绿体具有外膜和内膜，它们包围膜间隙，以及基质，基质是叶绿体中线粒体基质空间的等价物（图 12-7B）。它们有一个额外的亚区室，即类囊体空间，被类囊体膜包围。类囊体膜在质体发育过程中从内膜衍生而来，并被夹断以与内膜不连续。线粒体和叶绿体中的每个亚区室都含有一组不同的蛋白质。<br />
<br />
新的线粒体和叶绿体是由预先存在的细胞器生长产生的，然后是裂变（第 14 章讨论）。生长主要取决于从细胞质中输入蛋白质。蛋白质进入线粒体和叶绿体的许多核心原理与我们之前讨论过的蛋白质进入内质网的类似过程相似。然而，多个膜和亚区室的存在增加了将新输入的蛋白质运送到正确位置的复杂性。本节解释了它是如何发生的。<br />
<br />
=== 转运到线粒体依赖于信号序列和蛋白质转运蛋白 ===<br />
一个或多个信号序列将所有线粒体前体蛋白引导至其适当的线粒体亚区室。许多进入基质空间的蛋白质在其 N 端含有信号序列，该序列在输入后会被信号肽酶迅速去除。其他输入的蛋白质，包括所有外膜和许多内膜和膜间空间蛋白质，都有未被去除的内部信号序列。信号序列对于蛋白质的输入和正确定位既是必要的也是充分的：当使用基因工程技术将这些信号与细胞质蛋白质连接时，信号会将蛋白质引导至正确的线粒体亚区室。因此，信号假说的原理旨在解释蛋白质如何分离到 ER，也适用于线粒体。<br />
<br />
多亚基蛋白复合物作为蛋白转运蛋白，介导蛋白穿过或进入线粒体膜（图 12-8A）。为了提供进入每个线粒体亚区的通道，蛋白转运蛋白复合物位于线粒体内膜和外膜中。一般来说，每个转运蛋白都有能力识别特定类型的信号，并充当穿过或进入其所在膜的导管。这些转运蛋白一起将约 1500 种不同的前体蛋白从细胞溶胶引导到线粒体的适当亚区：外膜、膜间隙和嵴间隙、内膜和基质空间。<br />
<br />
前体蛋白中信号的组织最终控制前体蛋白与哪种转运蛋白结合以及信号到达线粒体内蛋白质最终目的地的顺序。'''这个组合系统意味着有时有不止一条路线可以到达某个特定目的地'''，就像不同的地铁线路可以带你从布鲁克林到纽约时代广场一样。例如，位于线粒体内膜的膜蛋白至少使用三条路线到达那里。图 12-8B 显示了到达每个线粒体亚区室的可能路线以及引导蛋白质到达那里的转运蛋白复合物。<br />
<br />
TOM 复合物是几乎所有细胞核内编码的线粒体蛋白质的输入所必需的。它最初识别它们的信号序列并进行传输它们从细胞溶胶进入膜间隙。从这里开始，不同的线粒体蛋白质根据蛋白质中编码的序列特征遵循不同的路线。'''外膜中特别丰富的桶状蛋白被传递到 SAM 复合物，以便插入和折叠在外膜中。两种不同的 TIM 复合物介导内膜上的蛋白质运输。基质蛋白使用 TIM23 复合物进行运输，而内膜蛋白使用 TIM22 复合物、TIM23 复合物或 OXA 复合物进行插入。其余蛋白质留在膜间隙中，在那里发挥作用。'''<br />
<br />
除了必须从细胞质中输入的 ~99% 的线粒体蛋白质外，所有真核生物的线粒体基因组都编码了少量膜蛋白。'''这些蛋白质由线粒体核糖体合成，并由 OXA 复合物插入内膜。'''线粒体编码的膜蛋白质与从胞质溶胶中输入的核编码膜蛋白组装形成功能性蛋白质复合物，例如用于产生能量的呼吸链复合物（见第 14 章）。细胞如何在线粒体和细胞核之间进行通信以确保构建内膜复合物的蛋白质的平等表达尚不清楚。<br />
<br />
=== 线粒体蛋白质在翻译后作为未折叠的多肽链输入 ===<br />
正如我们在前面的部分中了解到的，蛋白质转运到内质网通常发生在蛋白质由与内质网蛋白质转运蛋白紧密结合的核糖体合成时。蛋白质输入过程中核糖体与转运蛋白的结合使粗糙内质网具有其特征性外观。'''相反，线粒体外膜中的蛋白质转运蛋白不与核糖体结合，大多数线粒体蛋白质通过翻译后机制导入。这就是为什么在线粒体表面观察到的核糖体非常少。'''<br />
<br />
与内质网易位一样，线粒体蛋白质的输入可以在试管中通过无细胞反应重建。在这样的实验中，将放射性标记的线粒体前体蛋白与纯化的线粒体混合，以允许其输入细胞器。通过改变试管中的条件，可以确定输入的生化要求、捕获过程中的中间体以及确定使用了哪些转运蛋白。我们对线粒体输入分子机制的大部分了解来自无细胞反应分析。<br />
<br />
'''线粒体前体蛋白在合成后不会立即折叠成其天然结构；相反，它们通过与其他蛋白质的相互作用在细胞溶胶中保持未折叠状态。'''这些相互作用蛋白中的'''一些是 hsp70 家族的一般伴侣'''（第 6 章讨论），而其他'''一些则专门用于线粒体前体蛋白并直接与其信号序列结合'''。所有相互作用蛋白都有助于防止前体蛋白在与线粒体外膜中的 TOM 复合物结合之前自发聚集或折叠。作为输入过程的第一步，TOM 复合物的输入受体结合线粒体前体蛋白的信号序列。然后，随着胞浆相互作用蛋白被剥离，未折叠的多肽链首先被信号序列馈送到 TOM 复合物内的转运通道。<br />
<br />
一旦转运蛋白突出到膜间隙，多肽链内的序列将决定接下来会发生什么。例如，前往基质或内膜的蛋白质与 TIM 复合物之一结合，并跨过或插入内膜。我们可以做到快速中止细胞外线粒体输入反应，以在转运过程中的中间步骤中阻止蛋白质。对被阻止进入基质的蛋白质进行检查的实验表明，它跨越了线粒体内膜和外膜：其 N 端信号序列已被位于基质中的信号肽酶去除，而蛋白质的 C 端部分仍然暴露在线粒体外。因此，我们可以得出结论，前体蛋白质可以同时穿过两个线粒体膜进入基质空间（图 12-9）。<br />
<br />
'''尽管 TOM 和 TIM 复合物通常协同作用，同时将前体蛋白转运到两个膜上，但它们能够独立运行。'''例如，在分离的外膜中，TOM 复合物可以将前体蛋白的信号序列转运到膜上。同样，如果通过实验从分离的线粒体中去除外膜，暴露的 TIM23 复合物可以有效地将前体蛋白导入基质空间。通过实验将通常相连的过程解偶联，可以更详细地研究和理解每个步骤和转运系统。<br />
<br />
=== 蛋白质输入由 ATP 水解、膜电位和氧化还原电位提供动力 ===<br />
蛋白质的定向运输需要能量（图 12-0）。线粒体蛋白质输入利用四个离散位点的三种不同能量来源。'''ATP 是大多数生物系统中的常见燃料，在其中两个位置使用：线粒体外和基质内。另外两个能量来源由跨线粒体内膜的膜电位和电子传递链的氧化还原电位贡献。并非所有线粒体前体蛋白都需要这些能量来源才能到达最终目的地。'''<br />
<br />
大多数线粒体前体蛋白在转运过程的初始阶段都需要能量，能量的初始使用有助于在输入之前将多肽保持在未折叠状态（见图 12-9）。如第 6 章所述，执行此任务的分子伴侣使用 ATP 结合和水解循环来控制它们与新合成的多肽的相互作用。分子伴侣相互作用是防止细胞溶胶中过早折叠所必需的，'''而分子伴侣解离是允许通过 TOM 复合物进行运输所必需的。'''<br />
<br />
一旦信号序列通过 TOM 复合物并与 TIM 复合物结合，'''进一步通过 TIM 转运通道的转运需要膜电位'''（图 12?0A），它是跨内膜的电化学 H + 梯度的电成分（见图 11?）。由内膜中的电子传输过程（在第 14 章中讨论）驱动，将 H+ 从基质空间泵送到膜间隙，从而维持电化学梯度。跨内膜的电化学 H+ 梯度中的能量'''通过电泳驱动带正电荷的信号序列通过 TIM 复合物的转运'''。相同的 H + 梯度还为线粒体内膜中的 ATP 合酶复合物提供大部分细胞 ATP 合成的能量。<br />
<br />
'''一旦前体蛋白的初始片段到达基质，线粒体 hsp70 对于完成输入过程至关重要'''，'''类似于 BiP 对于将翻译后蛋白质输入 ER 的作用'''。线粒体 hsp70 与 TIM23 复合物的基质侧结合，'''并充当将前体蛋白拉入基质空间的马达'''。与其胞浆表亲一样，线粒体 hsp70 对未折叠的多肽链具有很高的亲和力，并且一旦输入的蛋白质链从基质空间中的 TIM 转运蛋白中出现，它就会紧密结合该蛋白质链。然后，hsp70 经历 ATP 依赖性构象变化，在释放被输入的蛋白质之前对其施加拉力。这种能量驱动的结合、牵引和释放循环持续进行，直到蛋白质通过 TIM23 复合物完成输入（图 12-0B）。'''许多输入的基质蛋白被传递给另一种伴侣蛋白线粒体 hsp60，以帮助它们通过 ATP 水解循环折叠（见第 6 章）'''。<br />
<br />
某些含有半胱氨酸基序cysteine motifs的膜间隙蛋白'''利用细胞质和线粒体之间的氧化还原电位差异作为能量来源'''。当这些蛋白质的一部分最初进入膜间隙时，'''它们与 Mia40 蛋白形成瞬时共价二硫键'''（图 12-0C）。这种相互作用可防止蛋白质通过 TOM 复合物倒退到细胞质中。输入的蛋白质最终以含有链内二硫键的氧化形式从 Mia40 中释放出来，结果折叠蛋白现在被困在膜间隙中。Mia40 在此过程中被还原，然后通过将电子传递到线粒体内膜中的电子传输链而被重新氧化。这样，储存在线粒体电子传输链中的氧化还原电位中的能量就被用来驱动蛋白质的输入。<br />
<br />
=== 进入线粒体内膜的运输通过几种途径进行 ===<br />
线粒体内膜中的三种不同的转运蛋白（见图 12-8）都能够插入膜蛋白。不同亚群的线粒体内膜蛋白通过不同的途径到达这些转运蛋白之一，从而插入膜中。<br />
<br />
'''在最常见的转运途径中，从细胞质中开始的前体使用 TOM 和 TIM23 复合物开始输入基质中。'''然而，只有运输蛋白的 N 端信号序列才能真正进入基质空间（图 12-1A）。'''TIM23 复合物将位于 N 端信号序列之后的疏水性氨基酸序列识别为跨膜结构域。这允许跨膜结构域插入内膜并防止进一步转位到基质中，'''可能是通过类似于 ER 驻留 Sec61 转运蛋白中的侧门。蛋白质的其余部分通过 TOM 复合物进入膜间隙，信号序列在基质中被切割。<br />
<br />
'''通往内膜的第二条运输路线专门用于代谢物特异性转运蛋白家族'''，它们将大量小分子转移到内膜上。这些转运蛋白为线粒体基质中的代谢酶（例如柠檬酸循环中的酶）提供底物，并将其产物运回细胞溶胶。这些多通道跨膜蛋白'''利用内部信号序列通过 TOM 复合物进入膜间隙'''。它们与膜间隙分子伴侣结合，后者'''引导它们进入 TIM22 复合物'''，疏水性跨膜区域在此划分为内膜。此插入过程需要膜电位来确保蛋白质的适当区域被运输到基质侧，以便转运蛋白获得正确的拓扑结构（图 12-1B）。<br />
[[文件:细胞12-51.png|缩略图|线粒体内膜蛋白的产生途径。（A） N 端信号序列（红色）开始导入基质空间。遵循基质靶向信号序列的疏水跨膜片段（蓝色）与内膜中的 TIM23 转运体（橙色）结合并终止易位。然后，蛋白质的其余部分通过外膜中的 TOM 转运蛋白被拉入膜间隙，跨膜段被释放到内膜中，将蛋白质锚定在那里。（B） 作为代谢物转运蛋白的多通道内膜蛋白包含内部信号序列，并以环的形式蜿蜒穿过 TOM 复合物。然后，它们与膜间隙中的伴侣结合，从而将蛋白质引导至 TIM22 复合物。TIM22 复合物专门用于插入多通道内膜蛋白。（C） OXA 复合物介导由线粒体基因组编码并在基质空间中翻译的蛋白质的膜蛋白插入内膜。（D） 内膜中的 OXA 复合物可以介导蛋白质从基质空间插入。为了获得这条途径，核编码的蛋白质必须首先通过 TOM 和 TIM23 复合物完全转位到基质空间。用于初始易位的信号序列（红色）的切割揭示了新 N 端相邻的疏水信号序列（蓝色）。然后，该信号将蛋白质引导到内膜中。]]<br />
'''进入内膜的最终途径是使用 OXA 复合物'''。如前所述，'''OXA 复合物还插入在线粒体基质中编码和翻译的少数膜蛋白'''（图 12-1C）。因此，'''只能从膜的基质侧访问 OXA 复合物'''。因此，'''依赖 OXA 复合物插入的核编码膜蛋白必须首先使用 TIM23 转位到基质中'''（图 12-1D）。在这里，N 端信号序列被移除以暴露疏水信号序列，然后 OXA 复合物使用该序列插入内膜。<br />
<br />
=== 细菌和线粒体使用类似的机制将“β-桶”插入其外膜 ===<br />
如本章前面所述，线粒体是从原始真核细胞内的祖先内共生细菌进化而来的。因此，线'''粒体外膜在进化上与革兰氏阴性细菌的外膜有关'''（见图 11-7）。两种膜均含有孔蛋白，这是一种丰富的成孔攮桶蛋白，可渗透无机离子和代谢物（但不能渗透大多数蛋白质）。TOM 复合物只允许含有疏水性 α 螺旋的蛋白质横向离开，因此不能将孔蛋白或其他攮桶蛋白整合到脂质双层中。'''相反，它们首先作为未折叠蛋白质通过 TOM 复合物运输到膜间隙'''。膜间隙中的特殊伴侣蛋白可防止桶蛋白聚集（图 12-2A），'''直到它们插入并由外膜中的 SAM 复合物折叠而成。'''<br />
<br />
'''SAM 复合物的一个中心亚基与一种细菌外膜蛋白同源，'''该蛋白有助于将 β 桶蛋白插入细菌外膜。在细菌中，β 桶蛋白从周质空间插入，周质空间的拓扑结构相当于线粒体中的膜间隙（图 12-2B）。这种插入 β 桶蛋白的保守途径进一步强调了线粒体的内共生起源。值得注意的是，'''TOM 和 SAM 复合物的中心亚基本身就是 β 桶蛋白'''。因此，需要预先存在的 TOM 和 SAM 复合物来复制更多这些必需的蛋白质转运蛋白。<br />
<br />
=== 两个信号序列将蛋白质引导至叶绿体中的类囊体膜 ===<br />
蛋白质进入叶绿体的过程类似于进入线粒体的运输。这两个过程都发生在翻译后，使用每个膜中的单独转运复合物，需要能量，并使用多种类型的信号序列将前体引导至适当的细胞器亚区室。然而，形成转运复合物的许多蛋白质成分是不同的。此外，线粒体利用其内膜上的电化学 H + 梯度来驱动运输，而'''叶绿体在其类囊体膜上有电化学 H + 梯度，但在内膜上没有，它使用 GTP 和 ATP 水解来为跨双层膜包膜的进口提供动力。'''因此，功能相似性源于趋同进化，反映了跨双层膜转运的共同要求。<br />
<br />
尽管输入叶绿体的信号序列表面上与输入线粒体的信号序列相似，但植物细胞可以同时拥有线粒体和叶绿体，因此蛋白质必须在两个细胞器之间正确分配。实验表明，如果细胞质蛋白质通过实验与线粒体蛋白质的N 端信号序列连接，则可以特异性地定向到植物细胞的线粒体；与叶绿体蛋白质的 N 端信号序列连接的相同蛋白质最终进入叶绿体。因此，每个细胞器上的输入受体区分不同的信号序列。<br />
<br />
线粒体中发现的相同隔间也存在于叶绿体中，叶绿体分为多个隔室，都有其独特的蛋白质组，这些蛋白质通过类似于线粒体系统的机制选择性地输送到细胞中。然而，叶绿体有一个额外的膜封闭区室，即类囊体。许多叶绿体蛋白质，包括光合作用系统和 ATP 合酶的蛋白质亚基（第 14 章讨论），都位于类囊体膜中。这些重要复合物的许多成分都编码在核基因组中，因此那些位于类囊体腔中的成分必须通过三个膜输入。这些蛋白质的前体利用二分信号序列分两步从细胞溶胶转移到最终目的地。首先，它们在 N 端叶绿体信号序列的引导下穿过外膜和内膜进入基质。在那里，基质信号肽酶去除 N 端叶绿体信号序列，揭示前体蛋白序列中'''紧随其后的类囊体信号序列'''。 类囊体信号序列启动整合到类囊体膜或易位到类囊体空间（图 12?3A）。<br />
[[文件:细胞12.53.png|缩略图|叶绿体前体蛋白易位到类囊体空间。（A） 前体蛋白包含一个 N 末端叶绿体信号序列（红色），然后紧接着一个类囊体信号序列（棕色）。叶绿体信号序列通过类似于线粒体前体蛋白易位到基质空间的机制启动转位到基质中，尽管名为 TOC 和 TIC （分别用于叶绿体外膜和内叶绿体膜中的转位蛋白）的转位复合物不同。然后信号序列被切割掉，揭开类囊体信号序列的面纱，从而启动跨类囊体膜的易位。（B） 易位到类囊体空间或类囊体膜可以通过至少三种途径中的任何一种发生：（1） Sec 通路，之所以这样称呼，是因为它使用是 Sec 蛋白同源物的成分，这些成分介导蛋白质跨 ER 和细菌质膜的易位;（2） 一种 OXA 样途径，之所以这样称呼，是因为它使用 OXA 转位酶的叶绿体同源物;（3） TAT（双精氨酸易位）通路，之所以这样称呼，是因为两个精氨酸在将蛋白质引导到该通路的信号序列中至关重要，这取决于类囊体膜上的 H+ 梯度。OXA 样通路利用缺乏 RNA 亚基的叶绿体 SRP。这种位于基质中的特化 SRP 识别类囊体定向的信号序列，并且仅在翻译后发挥作用，因为它位于与制造类囊体前体蛋白的核糖体不同的隔室中]]<br />
类囊体膜中有三种不同的蛋白质转运蛋白，每种蛋白转运蛋白识别不同类型的信号序列，处理不同的类囊体前体子集，并以不同的方式使用能量（图 12?3B）。正如我们之前所看到的，'''类囊体膜是从内叶绿体膜发育而来的，而内叶绿体膜在进化上与细菌内膜有关。因此，类囊体膜中的三种转运蛋白均具有用于细菌转运或膜插入的同源物，这并不奇怪。'''<br />
<br />
=== 总结 ===<br />
尽管线粒体和叶绿体有自己的遗传系统，但它们产生的自身蛋白质不到 1%。相反，这两个细胞器使用类似的机制从细胞质中导入大部分蛋白质。在这两种情况下，外膜和内膜中的多种蛋白质转运蛋白复合物识别不同类型的信号序列，以将前体引导至正确的细胞器亚区室。蛋白质通过翻译后机制以未折叠状态运输。细胞质 hsp70 家族的伴侣蛋白在转运前将前体蛋白保持在未折叠状态，基质空间或基质中的第二组 hsp70 蛋白将多肽链拉过内膜。转运到线粒体中的动力来自 ATP 水解、内膜上的膜电位和电子传递链的氧化还原电位。转运到叶绿体中的动力来自 GTP 和 ATP 水解以及类囊体膜上的膜电位。在叶绿体中，从基质到类囊体的输入可以通过几种途径进行，这些途径由蛋白质转运复合物和所用的能量源区分。<br />
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== 分子在细胞核和细胞质之间的运输 ==<br />
核膜包裹 DNA 并定义核区室。该膜由两个同心膜组成，这些膜由核孔复合体穿孔（图 12-4）。虽然内核膜和外核膜是连续的，但它们保持不同的蛋白质组成。内核膜含有作为'''核纤层结合位点的蛋白质'''，核纤层是聚合蛋白质亚基的网状结构，核纤层蛋白是细胞骨架蛋白中间丝家族的成员（见第 16 章）。层为核膜提供结构支撑核膜并充当染色体和核孔复合物的锚定位点。层板还通过跨越核膜的蛋白质复合物与细胞质细胞骨架相连，从而提供 DNA、核膜和细胞骨架之间的结构连接。外核膜与 ER 膜连续，并布满了参与蛋白质合成的核糖体（见图 12-5）。这些核糖体上制造的蛋白质被运送到内核膜和外核膜之间的空间（核周空间），该空间与 ER 腔连续。<br />
<br />
核孔在细胞质和细胞核之间进行广泛的双向交通。许多在细胞核中起作用的蛋白质（包括组蛋白、DNA 聚合酶、RNA 聚合酶、转录调节因子和 RNA 加工蛋白）被选择性地从它们产生的细胞质输入到核区室。同时，所有在细胞质中起作用的 RNA（包括 mRNA、rRNA、tRNA 和 miRNA）在细胞核中合成和加工后被输出。与输入过程一样，输出过程也是有选择性的；例如，mRNA 只有在细胞核中被 RNA 加工反应适当修饰后才会输出。在某些情况下，需要多个选择性运输步骤来组装复杂的结构。例如，核糖体由在胞质溶胶中合成的蛋白质组成，这些蛋白质被运送到细胞核中，只有在与新合成的核糖体 RNA 组装后才被输出回胞质溶胶。然后，这些前核糖体颗粒在胞质溶胶中完成组装成功能性核糖体，某些组装和运输因子返回细胞核，帮助组装下一个核糖体。<br />
<br />
=== 核孔复合物穿透核膜 ===<br />
所有真核生物的核膜上都有大型复杂的核孔复合物 (NPC)。每个 NPC 由一组大约 30 种不同的蛋白质或核孔蛋白组成。NPC 具有'''八重'''旋转对称性，因此，每个核孔蛋白都是多聚体。导致完全组装的 NPC 中存在 500-1000 个蛋白质分子，酵母中估计质量为 6600 万道尔顿，脊椎动物中估计质量为 1.25 亿道尔顿（图 12?5）。大多数核孔蛋白由重复的蛋白质结构域组成，这些结构域只有几种不同类型的重复，这些结构域是通过大量基因复制进化而来的。一些与膜相邻的支架核孔蛋白（见图 12?5）在进化和结构上与囊泡外壳蛋白复合物有关，例如网格蛋白和 COPII 外壳（第 13 章讨论），它们形成运输囊泡。'''一种蛋白质甚至被用作 NPC 和囊泡外壳的共同组成部分'''。似乎一种有助于形成真核细胞复杂膜系统的祖先膜终止蛋白进化成一个蛋白家族，该家族可稳定核孔和萌芽运输囊泡处的急剧膜弯曲。<br />
<br />
典型哺乳动物细胞的核膜包含 3000-4000 个 NPC，尽管该数字差异很大，从神经胶质细胞中的几百个到浦肯野神经元中的近 20,000 个。每个 NPC 每秒可以运输惊人的 1000 个大分子，并且可以同时双向运输。每个 NPC 的内径约为 40 纳米，足以容纳核糖体亚基甚至病毒颗粒。然而，这个巨大的孔隙并不是空的；相反，它充满了由通道核孔蛋白channel nucleoporins贡献的非结构化蛋白质区域。<br />
[[文件:细胞12.55.png|缩略图|The arrangement of NPCs in the nuclear envelope. (A) In a vertebrate NPC, nucleoporins are arranged with striking eightfold rotational symmetry. In addition, immunoelectron microscope studies show that the proteins that make up the central portion of the NPC are oriented symmetrically across the nuclear envelope, so that the nuclear and cytosolic sides look identical. The eightfold rotational and twofold transverse symmetry explains how such a huge structure can be formed from only about 30 different proteins: many of the nucleoporins are present in 8, 16, or 32 copies. On the basis of their approximate localization in the central portion of the NPC, nucleoporins can be classified into (1) transmembrane ring proteins that span the nuclear envelope and anchor the NPC to the envelope; (2) scaffold nucleoporins that form layered ring structures (some scaffold nucleoporins are membrane-bending proteins that stabilize the sharp membrane curvature where the nuclear envelope is penetrated); and (3) channel nucleoporins that line a central pore. In addition to folded domains that anchor the proteins in specific places, many channel nucleoporins contain extensive unstructured regions, where the polypeptide chains are intrinsically disordered. The central pore is filled with a high concentration of these disordered domains whose weak interactions with each other form a gel that blocks the passive diffusion of large macromolecules. The disordered regions contain a large number of phenylalanine–glycine (FG) repeats. Fibrils protrude from both the cytosolic and the nuclear sides of the NPC. By contrast to the twofold transverse symmetry of the NPC core, the fibrils facing the cytosol and nucleus are different: on the nuclear side, the fibrils converge at their distal end to form a basketlike structure. The precise arrangement of individual nucleoporins in the assembled NPC is still a matter of intense debate, because atomic resolution analyses have been hindered by the sheer size and flexible nature of the NPC and by difficulties in purifying sufficient amounts of homogeneous material. A combination of electron microscopy, computational analyses, and crystal structures of nucleoporin subcomplexes has been used to develop the current models of the NPC architecture. (B) A scanning electron micrograph of the nuclear side of the nuclear envelope of an oocyte, showing NPCs with their basketlike fibrils. (C) An electron micrograph showing a side view of two NPCs (brackets); note that the inner and outer nuclear membranes are continuous at the edges of the pore. (D) An electron micrograph showing face-on views of negatively stained NPCs. The membrane has been removed by detergent extraction. Note that some of the NPCs contain material in their center, which is thought to be trapped macromolecules in transit through these NPCs. (A, adapted from A. Hoelz et al., Annu. Rev. Biochem. 80:613–643, 2011. B, © 1992 M.W. Goldberg and T.D. Allen. Originally published in J. Cell Biol. <nowiki>https://doi.org/10.1083/</nowiki> jcb.119.6.1429. With permission from Rockefeller University Press. C, courtesy of Werner Franke and Ulrich Scheer. D, courtesy of Ron Milligan.)]]<br />
'''这些非结构化结构域含有大量苯丙氨酸-甘氨酸 (FG) 基序的重复序列，这些基序彼此之间亲和力较弱，在 NPC 内部形成凝胶状网状结构。'''该网状结构可充当筛子，限制大分子的扩散，同时允许较小分子通过。研究人员通过将不同大小的标记水溶性分子注入细胞溶胶，然后测量其扩散到细胞核中的速率，确定了筛子的有效尺寸。小分子（5000 道尔顿或更少）扩散得如此之快，以至于我们可以认为核膜可以自由渗透它们。屏障逐渐限制较大的分子，'''以至于直径大于 ~40,000 道尔顿或 ~5 纳米的蛋白质无法通过被动扩散进入'''。由于许多细胞蛋白质太大而无法被动扩散通过 NPC，因此核区室和细胞质可以维持不同的蛋白质组成？位置。例如，成熟的胞浆核糖体的直径约为 30 nm，因此不能通过 NPC 扩散，将蛋白质合成限制在细胞质中。<br />
<br />
但是细胞核如何输出新制造的核糖体亚基或输入大分子，例如 DNA 聚合酶和 RNA 聚合酶，它们的亚基分子量为 100,000-200,000 道尔顿？正如我们接下来讨论的那样，这些和大多数其他运输的蛋白质和 RNA 分子与特定的受体蛋白结合，这些受体蛋白将大分子运送通过 NPC。即使是组蛋白等小蛋白质也经常使用受体介导的机制穿过 NPC，从而提高运输效率。<br />
<br />
=== 核定位信号将蛋白质引导至细胞核 ===<br />
当通过实验从细胞核中提取蛋白质并将其重新引入细胞质时，即使是非常大的蛋白质也会有效地重新积累在细胞核中。称为核定位信号 (NLS) 的分选信号负责此主动核输入过程的选择性。通过使用重组 DNA 技术，已精确定义了输入到细胞核中的许多蛋白质的信号（图 12-6）。'''最常用的信号由一个或两个富含带正电荷氨基酸-赖氨酸和精氨酸的短序列组成（见图 12-3）'''，不同蛋白质的精确序列各不相同。一些核蛋白含有不同类型的信号，其中一些尚未被鉴定。<br />
<br />
NLS 几乎可以位于氨基酸序列中的任何位置，并且被认为在蛋白质表面形成环或斑块。许多 NLS 甚至在作为短肽连接到胞浆蛋白表面时也能发挥作用，'''这表明信号在核蛋白氨基酸序列中的精确位置并不重要'''。'''此外，只要多组分复合物的一个蛋白质亚基显示核定位信号，整个复合物就会被输入到细胞核中'''。大分子跨 NPC 的运输与蛋白质跨其他细胞器膜的运输有着根本的不同：NPC 运输是通过一个大的、组成性开放的、网状填充的孔进行的，而不是通过一个小得多的蛋白质转运蛋白进行的，后者的水孔通常由被运输的蛋白质控制。因此，完全折叠的蛋白质和大型多蛋白复合物可以通过核孔向任一方向运输。相比之下，通过内质网、线粒体和叶绿体的细胞器蛋白转运蛋白的运输是单向的，通常需要蛋白质被广泛展开。<br />
<br />
可以通过用核定位信号涂覆微小胶体金颗粒，将颗粒注入细胞质，然后通过电子显微镜跟踪它们的命运，来可视化核蛋白通过 NPC 的运输（图 12-7）。粒子首先到达从 NPC 边缘的支架核孔蛋白延伸到细胞质的触手状原纤维，然后穿过 NPC 的中心。这一观察结果表明，NLS 赋予大颗粒穿越核孔内无序网格造成的原本不可渗透的扩散屏障的能力。<br />
<br />
=== 核输入受体与核定位信号和 NPC 蛋白结合 ===<br />
要启动核输入，'''核定位信号必须被核运输受体识别'''。这些受体中的大多数都属于一个称为核转运蛋白'''karyopherins'''的大蛋白质家族。在酵母中，有 14 个基因编码核转运蛋白；在动物细胞中，这个数字要大得多。介导核输入的核转运蛋白家族成员称为核输入受体，而介导核输出（稍后讨论）的核转运蛋白家族成员称为核输出受体。每个输入受体都可以结合和运输包含适当核定位信号的货物蛋白子集（图 12-8A）。<br />
<br />
核输入受体有时使用衔接蛋白，在输入受体和要运输的蛋白质上的核定位信号之间形成桥梁（图 12-8B）。一些衔接蛋白在结构上与核输入受体相关，表明它们具有共同的进化起源。通过使用各种输入受体和衔接蛋白，细胞能够识别实现核蛋白上显示的核定位信号的广泛库。<br />
<br />
输入受体是可溶性胞浆蛋白，'''含有多个 FG 重复序列的低亲和力结合位点，胞浆核孔蛋白原纤维中的 FG 重复序列最初用于将输入受体及其结合的货物蛋白招募到 NPC'''。<br />
[[文件:细胞12.59.png|缩略图|核输入受体与 FG 重复序列的相互作用。左图：核输入受体在其表面包含各种低亲和力 FG 重复序列结合位点。这促进了它们最初募集到 NPC，因为与 NPC 胞质原纤维上发现的 FG 重复序列相互作用。NPC 的内部充满了包含 FG 重复序列的蛋白质网，这些蛋白质彼此之间的弱相互作用限制了蛋白质和其他大分子通过孔的非特异性扩散。右图：货物受体可以通过与 FG 重复序列相互作用并局部熔化网状物来快速分配到 FG 重复序列网格中。这种进出网格的划分大大加速了货物受体（及其结合的货物）通过 NPC 的扩散。没有表面 FG 重复序列结合位点的蛋白质不能融化网状物，并且它们通过 NPC 的扩散相对较慢。]]<br />
'''输入受体然后可以结合形成核孔内网格的 FG 重复序列，以破坏重复序列之间的相互作用。这样，受体复合物局部溶解凝胶状网格，并可以扩散到 NPC 孔内'''（图 12-9）。<br />
<br />
可以在试管中重新创建由含有 FG 重复序列的非结构化多肽组成的凝胶。这种凝胶显示出惰性货物以与 NPC 扩散类似的尺寸依赖性方式受限扩散。与输入受体结合的货物扩散到这种人造凝胶中的速度要快 1000 多倍。以这种速率，与输入受体复合的货物可以在几毫秒内穿过 NPC，与 NPC 的速率一致。重要的是要意识到，'''在这个模型中，扩散不是定向的；相反，进口受体仅仅加速扩散'''，使货物能够进入核区。正如我们将看到的，正是 NPC 核侧货物的选择性解离赋予了进口过程方向性。然后，进口受体返回胞质溶胶，运输下一个货物。<br />
<br />
=== Ran GTPase 通过 NPC 对核进口施加方向性 ===<br />
通过 NPC 进口核蛋白会将特定蛋白质集中在细胞核中，从而增加细胞内的秩序。细胞通过利用 GTPase Ran 的 GTP 水解能量来为这一排序过程提供动力，而核进口和出口都需要这种能量。<br />
<br />
与其他 GTPase 一样，Ran 是一种分子开关，可以根据 GDP 或 GTP 是否结合而存在于两种构象状态中（图 3-3）。两种 Ran 特异性调节蛋白触发两种状态之间的转换：'''胞浆 GTP 酶活化蛋白 (GAP) 触发 GTP 水解，从而将 Ran·GTP 转化为 Ran·GDP，核鸟嘌呤核苷酸交换因子 (GEF) 促进 GDP 与 GTP 的交换，从而将 Ran·DP 转化为 Ran·TP。'''由于 Ran GAP 位于胞浆中，而 Ran GEF 位于细胞核中，'''因此胞浆中主要含有 Ran·DP，而细胞核中主要含有 Ran·TP（'''图 12-0A）。GAP 和 GEF 在细胞中胞浆和细胞核之间的分配是由于它们分别优先与胞浆细胞骨架和细胞核染色质结合。 <br />
<br />
'''Ran 两种构象形式的梯度驱动核运输朝适当的方向进行'''。在 FG-重复序列结合的促进下，输入受体加速了通过 NPC 通道内网状物的扩散。当输入受体到达孔复合物的核侧时，Ran-GTP 与其结合并导致受体释放其货物（图 12-0B）。因为这只发生在在核孔侧（Ran·GTP 浓度较高），输入过程被纠正（即单向），即使货物输入受体复合物通过孔的扩散受随机的来回扩散控制。<br />
<br />
在细胞核中卸下货物后，空的 Ran-GTP 结合的进口受体通过相同的促进扩散机制通过孔复合物运输回。当 Ran-TP 和进口受体的复合物到达细胞质时，Ran GAP 触发 Ran-TP 水解其结合的 GTP。产生的 Ran-DP 对进口受体缺乏亲和力，将其释放以进行另一轮核进口。因此，Ran-DP 允许货物在细胞质中结合，而 Ran-TP 刺激货物在细胞核中排出，从而赋予进口过程方向性。<br />
<br />
=== 核出口与核进口类似，但方向相反 ===<br />
大分子（如新的核糖体亚基和 RNA 分子）的核出口通过 NPC 进行，也依赖于选择性运输系统。运输系统依赖于大分子上的核出口信号？需要输出的 ecules。输出受体既直接或通过适配器与输出信号结合，又与 NPC 蛋白结合，以引导其货物进入细胞质。<br />
<br />
正如从输入受体的结构和进化相似性所预期的那样rs 和输出受体，输入和输出运输系统的工作方式相似但方向相反：输入受体在细胞质中结合其货物分子，将其释放到细胞核中，然后输出到细胞质中重新使用，而输出受体则以相反的方式发挥作用（图 12-1）。<br />
<br />
出口受体反向工作的能力源于它们与 Ran GTPase 相互作用的方式。'''细胞核中的 Ran-GTP 促进货物与出口受体结合，而不是像进口受体那样促进货物解离。'''一旦出口受体通过孔隙移动到细胞质，它就会遇到 Ran GAP，这会诱导受体将其 GTP 水解为 GDP。结果，出口受体翻转其构象并在细胞质中释放其货物和 Ran-DP。自由输出受体和自由 Ran-DP 使用核输入途径进入细胞核并完成循环。正如我们在第 6 章中详细讨论的那样，细胞控制 RNA 从细胞核的输出。snRNA、miRNA 和 tRNA 与核输出受体结合，它们使用 Ran-TP 梯度为运输过程提供动力。相比之下，mRNA 从细胞核输出使用不同的机制，不使用输出受体或 Ran GTPase 系统。相反，剪接和加工后的 mRNA 与几种核 RNA 结合蛋白组装在一起，其中一些可以结合 NPC 的核侧，另一些可以结合 FG 重复序列（见图 6-0）。然后，这种具有输出能力的 mRNA 核糖核蛋白 (mRNP) 复合物可以穿过 NPC 内的 FG 重复网格。位于 NPC 胞质侧的解旋酶复合物利用 ATP 水解的能量从 mRNP 中剥离几种蛋白质，包括 FG 重复结合蛋白。这可防止输出的 mRNA 重新进入 NPC，从而使输出过程单向。剥离的 RNA 结合蛋白被迅速输入回细胞核（使用输入受体和 Ran GTPase 系统）进行另一轮运输。<br />
<br />
通过控制对运输机制的访问可以调节通过 NPC 的运输 一些蛋白质不断地在细胞核和细胞质之间来回穿梭。如果蛋白质足够小以扩散通过核孔，但包含一个不断将其检索到细胞核或细胞质的输入或输出信号，就会发生这种情况。其他蛋白质既包含核定位信号，也包含核输出信号。它们的输入和输出的相对速率阻碍了 ?了解此类穿梭蛋白的稳定定位：如果输入速率超过输出速率，则蛋白质将主要位于细胞核中；相反，如果输出速率超过输入速率，则蛋白质将主要位于细胞质中。因此，改变输入、输出或两者的速率可以改变蛋白质的位置。如第 7 章所述，细胞通过将某些转录调节剂保持在细胞核外直到需要它们为止来控制它们的活性（图 12-2）；同样，细胞可以通过将某些 mRNA 保留在细胞核中直到需要它们的蛋白质产物来控制它们的翻译。在许多情况下，细胞通过调节核定位和输出信号来控制运输——打开或关闭它们，通常是通过磷酸化靠近信号序列的氨基酸（图 12-3）。其他转录调节剂调节剂与抑制性胞浆蛋白结合，这些蛋白要么将它们锚定在胞浆中（通过与细胞骨架或特定细胞器的相互作用），要么掩盖它们的核定位信号，使它们无法与核输入受体相互作用。适当的刺激会将转录调节蛋白从其胞浆锚点或掩蔽物中释放出来，然后将其运输到细胞核中。一个重要的例子是潜在的转录调节蛋白，它控制胆固醇代谢基因的转录。该蛋白质以非活性形式制成并储存在内质网中的跨膜蛋白中。当细胞缺乏胆固醇时，蛋白质会从内质网运输到高尔基体，在那里遇到特定的蛋白酶，这些蛋白酶会切断胞浆结构域，将其释放到胞浆中。然后，该结构域被导入细胞核，在那里它激活胆固醇和胆固醇代谢所需的基因的转录。甾醇的吸收和合成（图 12-4）。在本章前面，我们讨论了一种控制未折叠蛋白反应 ATF6 臂激活的类似机制（见图 12-6）。<br />
<br />
=== 核膜在有丝分裂过程中分解和重新组装 ===<br />
在动物细胞中，核膜在有丝分裂过程中被拆除，以便微管可以进入复制的染色体，以便在两个子细胞之间分离（第 17 章讨论）。在有丝分裂结束时，核膜重新组装，细胞质和细胞核之间细胞内容物的不对称分布重新建立。必须可逆地拆卸的主要结构是核层、NPC 和核膜。拆卸过程由在有丝分裂开始时激活的细胞周期蛋白依赖性激酶 (Cdk) 启动（第 17 章讨论）。 Cdk<br />
<br />
驻留在其中的核膜蛋白。内质网逐渐包裹整个染色体组，直到内质网形成密封的核膜，吞噬染色体和与其结合的蛋白质（电影 12.7）。<br />
<br />
新形成的内核膜紧密贴合在染色体表面，富含内核膜蛋白，排除除最初与有丝分裂染色体结合的蛋白质以外的所有蛋白质，从而赋予吞噬过程高度的选择性。由于 Ran-TP 在细胞核内，而 Ran-DP 留在细胞核外，因此含有核定位信号的蛋白质可以通过 NPC 单向输入。这样，核蛋白质含量得到补充，而所有其他大蛋白质（包括核糖体）则被排除在新组装的细胞核之外。<br />
<br />
=== 摘要 ===<br />
核膜由内核膜和外核膜组成，它们在核孔复合体 (NPC) 形成的穿孔处相互连接。外核膜与 ER 膜连续，内核膜和外核膜之间的空间与 ER 腔连续。在细胞核中产生的 RNA 分子和在细胞核中组装的核糖体亚基被输出到细胞质；相反，所有在细胞核中起作用的蛋白质都是在细胞质中合成，然后被输入。<br />
<br />
细胞核和细胞质之间的大量物质运输通过 NPC 进行，NPC 提供了穿过核膜的直接通道。NPC 的内部包含一个非结构化蛋白质网，允许小分子通过，但施加了扩散屏障，需要大分子主动运输。<br />
<br />
通过 NPC 运输的蛋白质的核定位信号和核输出信号由相应的核运输受体识别。这些受体的功能是选择性地在核膜的一侧结合其货物，增加通过 NPC 的扩散速率，并在另一侧选择性地释放货物。单体 GTPase Ran 水解 GTP 的自由能被利用来为核运输提供方向性。<br />
<br />
信使 RNA 作为大型核糖核蛋白复合物的一部分通过 NPC 从细胞核输出；它们使用不同的运输路线，利用 ATP 水解重塑 NPC 胞浆侧的复合物。细胞通过控制这些分子进入运输机制来调节核蛋白和 RNA 分子通过 NPC 的运输。由于核定位信号没有被移除，核蛋白可以反复输入，这是每次有丝分裂后细胞核重新组装时所必需的。</div>
N·CHEN·Y
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第十二章 细胞内组织和蛋白质分选
2025-03-01T17:07:52Z
<p>N·CHEN·Y：/* ER 在结构和功能上是多种多样的 */</p>
<hr />
<div>== 内质网 ==<br />
内质网 （ER） 的膜通常占普通动物细胞总膜的一半以上（参见表 12-2）。ER 组织成一个网状迷宫，由分支小管和扁平囊组成，延伸到整个胞质溶胶（图 12-14 和电影 12.2）。小管和囊相互连接，它们的膜与外核膜连续。这个膜系统包含一个称为 ER 腔的内部空间，它与内外核膜之间的空间连续。ER 通常占据总细胞体积的 10% 以上（请参见表 12-1）。<br />
<br />
ER 在脂质和蛋白质的生物合成中起着核心作用，ER 腔储存在许多细胞信号反应中动员的细胞内 Ca2+（在第 15 章中讨论）。ER 膜是细胞器许多跨膜蛋白和脂质的产生场所，包括 ER 本身、高尔基体、溶酶体、内体、分泌囊泡、过氧化物酶体和质膜。ER 膜也是线粒体和质体膜的大多数脂质的制造部位。此外，几乎所有将分泌到细胞外部的蛋白质——加上那些发往内质网、高尔基体或溶酶体腔的蛋白质——最初都被输送到内质网腔。<br />
<br />
=== ER 在结构和功能上是多种多样的 ===<br />
虽然 ER 的各种功能对每个细胞都是必不可少的，但它们的相对重要性在单个细胞类型之间差异很大。为了满足不同的功能需求，ER的不同区域变得高度专业化。功能专业化导致 ER 不同部分的比例丰度发生巨大变化。这些变化被观察到为不同类型细胞中不同类型的 ER 膜。视觉上最引人注目的特化是粗糙 ER 和光滑 ER（图 12-15）。粗糙的外观是由于大量参与蛋白质合成的核糖体结合到 ER 的这一部分表面。相比之下，光滑 ER 区域缺乏核糖体，专用于其他 ER 功能，例如脂质的生物合成和代谢。所有细胞都有粗糙和光滑的 ER，但它们的相对丰度在特化细胞中可能会有很大差异。<br />
<br />
大多数分泌蛋白是由粗糙 ER 表面的核糖体合成的。因此，专门分泌大量蛋白质的细胞充满了大量的粗 ER。例如，胰腺的外分泌细胞每天在分泌自身重量的消化酶，这解释了为什么粗内质网占这些细胞膜的 60%（参见表 12-2）。同样，分泌抗体的浆细胞和分泌胰岛素的 β 细胞也含有标记扩增的粗 ER。高分泌细胞与大量粗面内质网之间的共存提供了ER是合成分泌蛋白的第一个证据。<br />
<br />
与粗略的 ER 相比，平滑 ER 的功能更加多样化，并且可以变得高度专业化。在所有细胞中发现的一种光滑的 ER 称为瞬时 ER'''transitional ER'''，'''携带新合成蛋白质和脂质的运输囊泡从中萌出并运输到高尔基体'''。在某些专门的细胞中，光滑的 ER 具有保证其扩展的附加功能。例如，合成类固醇激素的细胞含有突出的光滑内质网，以配合制造胆固醇的酶并对其进行修饰以形成各种类固醇激素（参见图 12-15B）。<br />
<br />
肝脏中的主要细胞类型，即肝细胞，也具有增加的平滑 ER 量（参见表 12-2），用于两个不同的目的。'''肝细胞是产生脂蛋白颗粒的主要部位'''，脂蛋白颗粒通过血流将脂质输送到身体的其他部位。合成颗粒脂质成分的酶富集在光滑的 ER 膜中。此外，这些膜还含有催化一系列反应的酶，以解毒药物和新陈代谢产生的各种有害化合物。这些解毒反应中研究最广泛的是由细胞色素 P450 酶家族进行的。它们催化一系列反应，在这些反应中，水不溶性药物或代谢物本来会在细胞膜中积累到毒性水平，但水溶性足以离开细胞并随尿液或胆汁排出。<br />
<br />
在大多数真核细胞中，ER 的另一个至关重要的功能是将胞质溶胶和Ca2+隔开。Ca2+ 从ER释放到胞质，及其随后的再摄取，发生在对细胞外信号的许多快速反应中，如第 15 章所述。Ca2+ 泵将 Ca2+ 从细胞质基质输送到 ER 腔。'''ER 中高浓度的 Ca2 + 结合蛋白有助于 Ca2 + 的储存。在某些细胞类型中，ER 的特定区域专门用于 Ca2+的储存。'''肌肉细胞具有丰富的、经过修饰的平滑 ER，称为肌质网。肌质网对 Ca2+ 的释放和再摄取在每一轮肌肉收缩期间分别触发肌原纤维收缩和松弛（在第 16 章中讨论）。<br />
<br />
最后，'''光滑ER 可以特化出与其他细胞器密切相联系的区域'''，'''尤其是与线粒体、质体、内体和质膜'''（图 12-16）。这些细胞器接触位点富含参与相邻膜之间关键代谢物联系或运输的蛋白质。例如，'''脂质从 ER 中的合成位点到线粒体的转运被认为发生在 ER -线粒体接触位点。ER与质膜的接触调节质膜中磷脂酰肌醇的水平'''，磷脂酰肌醇是参与许多信号通路的脂质（在第 13 章和第 15 章中讨论）。人们还观察到其他细胞器之间的接触，这些很可能也参与脂质和其他代谢物的选择性转移。<br />
<br />
为了研究 ER 的功能和生化性质，我们有必要将其分离。这似乎是一项无望的任务，因为 ER 与细胞质的其他成分的关系错综复杂。幸运的是，当组织或细胞被匀浆破坏时，ER 会分解成片段，这些片段重新密封形成小的（直径为 ∼100-200 nm）封闭囊泡，称为微粒体（图 12-17）。对于生物化学家来说，微粒体代表 ER 的真实缩小版，仍然能够进行蛋白质移位、蛋白质糖基化（稍后讨论）、Ca2+ 摄取和释放以及脂质合成。粗糙的微粒体，来源于粗面 ER，其外表面含核糖体，并包围了 ER 管腔的一小部分。缺乏核糖体的光面微粒体来源于滑面'''ER、质膜、高尔基体、内体和线粒体的囊泡化片段。附着在粗面微粒体上的核糖体使它们比光面微粒体更致密。因此，科学家们使用平衡密度梯度离心来分离粗面微粒体和光面微粒体（图 12-17）。'''来自不同细胞器的光面微粒体可以依据内含蛋白的不同进一步分离开。<br />
<br />
=== 信号序列首先在转入粗面ER的蛋白质中发现 ===<br />
ER 在合成时从胞质中捕获选定的蛋白质。这些蛋白有两种类型：嵌入 ER 膜中的跨膜蛋白，和完全穿过 ER 膜转位到 ER 腔的水溶性蛋白。其中一些蛋白在 ER 中起作用，但许多蛋白质的归宿注定在另一个细胞器中：驻留在质膜中，或分泌到细胞外。所有这些蛋白质，无论其随后的命运如何，最初都通过 ER 信号序列定向到 ER 膜上。<br />
<br />
信号序列（以及蛋白质分选的信号序列策略）是在分泌的水溶性蛋白质中发现的，这些蛋白质首先跨 ER 膜易位。在关键实验中，将编码分泌蛋白的 mRNA 添加到从细胞中提取的胞质溶胶中。在这种体外实验中，胞质溶胶中的核糖体将 mRNA 翻译成比正常分泌蛋白略大的蛋白质（图 12-18）。在来自粗面ER的微粒体存在时重复实验，核糖体产生正确大小并最终定位于微粒体内部的蛋白质（图 12-18）。相比之下，无论是否存在粗糙的微粒体，编码胞质蛋白的 mRNA 都产生正确大小的产物。为了解释这些观察到的结果，人们提出了信号假说。根据这个假说，分泌蛋白的 mRNA 编码出来的蛋白质会比最终的分泌蛋白大。有人提出，额外的多肽是将分泌蛋白引导到 ER 膜上的信号序列。信号序列发挥其功能后，在多肽链的合成完工之前，它就被 ER 膜中的信号肽酶切掉了。<br />
<br />
这些实验强调了如何通过将必要的细胞成分（如 mRNA、胞质溶胶和微粒体）混合在一起，在无细胞系统中重构复杂的细胞过程（如 ER 蛋白转入）。通过不同的方式将细胞成分组合，就可以在直接对编码的mRNA测序之前推断出分泌蛋白上信号序列的存在。事实证明，这种无细胞系统易于操作对于识别、纯化和研究负责 ER 输入的分子机制的各种成分是必不可少的。后来建立了类似的系统来剖析蛋白质进出细胞核的运输、蛋白质输入线粒体和叶绿体以及囊泡运输。<br />
<br />
=== 信号识别颗粒SRP将 ER 信号序列引导至 ER处的特定受体 ===<br />
ER 信号序列由至少两个成分引导至 ER 膜：与信号序列结合的信号识别颗粒 （SRP） 和 ER 膜上的 SRP 受体。SRP 是一个大型复合体;在动物细胞中，它由与单个 RNA 分子结合的六条不同的多肽链组成（图 12-19A）。这个蛋白质靶向机制在进化的早期就已经出现并一直高度保守。<br />
<br />
'''ER 信号序列的氨基酸序列差异很大，但每个序列的中心都有 8 个或更多的疏水氨基酸（参见图 12-13）'''。SRP 如何特异性结合这么多不同的氨基酸序列？答案来自SRP 蛋白的构造，'''它表明信号序列结合位点是一个富含甲硫氨酸的大疏水口袋'''（图 12-19B）。'''由于甲硫氨酸具有不分支的柔性侧链，因此该口袋具有很强的可塑性，可以容纳各种大小和形状的疏水信号序列。'''<br />
<br />
'''在真核细胞中，SRP 是一种铰链棒状结构，可以包裹在大核糖体亚基上（图''' 12-19C）。SRP包含信号肽结合口袋的末端位于核糖体的通道附近，新合成的多肽穿过该“隧道”现身。这使得 SRP 能够在信号肽露出核糖体时就结合上去。'''一旦 SRP 与信号肽结合，SRP 的另一端就可以结合在核糖体大亚基和小亚基的交界处（图 12-19D）。因为和翻译延伸因子共用了同一结合位点，所以SRP 参与的核糖体翻译速度会比正常情况慢一些。'''较慢的翻译可能使核糖体有充裕的时间在多肽合成完工之前与 ER 膜结合，从而确保蛋白质不会释放到胞质基质中去。这种安全机制对于分泌型和溶酶体内的水解酶可能尤其重要，因为它们可能会对胞质基质造成严重破坏;然而，分泌大量水解酶的细胞需要额外的预防措施，即其胞质中含有高浓度的水解酶抑制剂。<br />
<br />
当与信号肽结合时，SRP 暴露了 SRP 受体的结合位点（参见图 12–19D），该受体是粗面 ER 膜上的跨膜蛋白复合体。SRP 与其受体的结合使 SRP-核糖体复合体转移到ER 膜上未被占据的'''蛋白质移位子（protein translocator''' ）。在核糖体通道附近结合的 SRP 移动到其他不同的部位，并允许移位子占据当前这个位置。而后SRP 和 SRP 受体解离，蛋白质合成全速恢复。与此同时和核糖体紧密结合的移位子将延长的多肽链跨膜转运进腔中（图 12-20）<br />
<br />
这个共翻译转运过程产生了两个空间上独立的核糖体库。附着在 ER 膜胞质侧的膜结合核糖体参与当下跨 ER 膜移位的蛋白质的合成。未附着在任何膜上的游离核糖体合成由核基因组编码的所有其他蛋白质。膜结合核糖体和游离核糖体在结构和功能上相同。它们的区别仅仅在于给定的任意时间里合成的蛋白质。<br />
<br />
由于许多核糖体可以与单个 mRNA 分子结合，因此通常会形成多核糖体。如果 mRNA 编码具有 ER 信号序列的蛋白质，则多核糖体会附着在 ER 膜上，由多个生长的多肽链上的信号序列引导。与这种 mRNA 分子相关的单个核糖体在完成翻译并与游离核糖体库混合时可以返回胞质。然而，mRNA 本身仍然通过不同的核糖体附着在内质网膜上。<br />
<br />
=== 多肽链通过一个信号序列门控的亲水性通道 ===<br />
长期以来，人们一直争论多肽链是通过与脂质双层直接接触还是通过蛋白质转运蛋白中的通道穿过 ER 膜转移。争论以鉴定出易位蛋白而告终，该转运蛋白被证明在多肽链通过的膜上形成一个充满水的通道。'''易位蛋白的核心称为 Sec61 复合物'''，由三个亚基构建，细菌到真核细胞都是高度保守的。Sec61 转运蛋白的结构显示，'''10个 α螺旋围绕着一个中央通道'''（图 12-22）。通道由一个短的 α 螺旋插入，该螺旋在空闲时保持 translocator 关闭。保持通道关闭以防止离子（如 Ca2+）从 ER 中泄漏出来非常重要。在易位过程中，栓子移开，以便多肽可以通过通道。<br />
<br />
Sec61 转位蛋白仅对包含信号序列的蛋白质开放。Sec61 转位器识别信号序列的能力提供了一个校对步骤，以确保只有真正用于 ER 的蛋白质可以进入。信号序列识别前后 Sec61 易位点的冷冻电子显微镜结构显示，信号序列楔入 Sec61 中的侧门或接缝，'''其 N末端面向细胞溶胶（图 12-23A'''）。在这个侧向门上插入信号序列会加宽中央通道并释放塞子。然后，开放的转位器很容易容纳通道内信号序列后面的多肽片段。'''信号序列是疏水性的，横向离开门进入膜，在那里它被信号肽酶切割掉，'''然后被 ER 膜和胞质溶胶中的其他蛋白酶迅速降解为氨基酸。正如这种机制所示，'''Sec61 转运器中的侧门提供了从 Sec61 的中央通道到细胞膜的疏水核心的入口路线'''。除了在识别信号序列中的作用外，侧门还指导跨膜蛋白整合到 ER 中，我们将在后面讨论。<br />
<br />
一旦信号序列打开 Sec61 转位器并将随后的多肽穿入通道，转位与继续翻译同时发生。在易位过程中，核糖体大亚基内的多肽隧道'''747-785'''与 Sec61 转运体内的通道对齐（图 12-23B）。这种配置为多肽从核糖体中的肽基转移酶中心（其中新氨基酸被添加到生长的蛋白质链中）到 15 nm 外的 ER 腔提供了一条连续的路径。通过这种方式，'''用于多肽延伸的能量也被间接利用来驱动跨 ER 膜的易位。'''<br />
<br />
当翻译终止时，多肽的末端从核糖体中释放出来，并通过 Sec61 转运蛋白滑过，其插头返回以关闭通道。因此，ER 导入的整个过程，从 SRP 的信号序列识别到通过 Sec61 转位器的易位，在多肽有机会折叠之前以共翻译方式发生。此途径提供了一种解决方案，以解决如何将大的蛋白质穿过膜的屏障，而不导致小的离子和代谢物的泄露。<br />
<br />
=== 穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生 ===<br />
一些蛋白在加入ER之前完全在细胞质中合成，展示了穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生。这称为'''翻译后转运'''。翻译后转运在酵母的ER中更常见，以及细菌的细胞膜上。两种情况下，Sec61易位子（细菌中SecY）被使用。其狭窄的通道意味着'''前体只能作为未折叠的多肽转运'''。'''因此，前体蛋白在胞质溶胶中初始合成后不会折叠。'''相反，它们与其他胞质溶胶蛋白相互作用，这些蛋白在与 Sec61 转运蛋白结合之前阻止前体折叠或聚集。这些相互作用的蛋白质通常是一般的伴侣蛋白，'''例如 hsp70 家族的蛋白质'''（第 6 章讨论），并且必须在未折叠的多肽穿过转运蛋白时解离。<br />
<br />
正如前面讨论的共翻译转运一样，前体的信号肽直接与 Sec61 转运蛋白结合以打开通道。然而，跨膜转运的下一步发生的方式不同，并且依赖于使用细胞能量将多肽拉动的辅助蛋白，从腔侧穿过通道或从胞质溶胶进入通道（图 12-25）。为了将蛋白质拉入内质网腔，'''真核细胞使用称为 Sec62 和 Sec63 的辅助蛋白，它们与 Sec61 转运蛋白相关联，并将 hsp70 样分子伴侣蛋白（称为 BiP，代表结合蛋白）定位在转运通道的腔侧开口附近。'''与其胞质表亲一样，BiP 对未折叠的多肽链具有高亲和力，并且多肽链一旦从内质网腔中的 Sec61 转运蛋白中出现，它就会紧密结合到进入的蛋白质链上。'''BiP 的紧密结合可防止蛋白质链向后滑动，有利于更多的链进入腔内，'''在那里它可以与另一个 BiP 分子结合。 '''BiP 对 ATP 的水解使其释放多肽，使其能够再次与任何新出现的转运多肽片段结合。'''这种能量驱动的结合和释放循环充当'''分子棘轮'''，在前体最初插入 Sec61 转运蛋白后，为蛋白质的输入提供驱动力。<br />
<br />
'''由于细菌将蛋白质直接运输到没有能量的细胞外空间，因此它们使用一种称为 SecA ATPase的细胞质辅助蛋白。'''<br />
<br />
''图 12-5 蛋白质转运可以通过结构相似的转运蛋白驱动的三种方式。（A）共翻译转运。核糖体由 SRP 和 SRP 受体带到膜上，然后与 Sec61 转运蛋白结合。生长的多肽链在生成时穿过膜。不需要额外的能量，因为生长链的唯一可用路径是穿过膜。 (B) 真核细胞中的翻译后转运需要由 Sec62 和 Sec63 蛋白组成的额外复合物。该复合物附着在 Sec61 转运蛋白上，并将 BiP 分子定位在它们可以与从内质网腔中的转运蛋白中出现的转运链结合的位置。ATP 驱动的 BiP 结合和释放循环将蛋白质拉入腔内。''<br />
<br />
''(C) 细菌中的翻译后转运。完整的多肽链由 SecA ATPase 从细胞质侧送入质膜中 Sec61 转运蛋白的细菌同源物（称为 SecY）。ATP 水解驱动的构象变化驱动 SecA 中的活塞式运动。活塞不仅推动蛋白质链的几种氨基酸通过转运蛋白的孔，而且还防止链回滑到细胞质中。尽管Sec61 转运蛋白、SRP 和 SRP 受体存在于所有生物体中，但 SecA 仅存在于细菌中，而Sec62✣ec63 复合物仅存在于真核细胞中。（改编自 P. Walter 和 A.E. Johnson，Annu. Rev.Cell Biol. 10:87-19, 1994.）''<br />
<br />
S'''ecA 与前体多肽结合并附着在转运蛋白的胞质侧，在那里，它经历由 ATP 水解引起的周期性构象变化。每次水解 ATP 时，一部分 SecA 蛋白都会插入转运蛋白的孔中，推动前体蛋白的短片段。'''由于这种类似活塞的棘轮机制，SecA ATPase 逐渐推动运输蛋白的多肽链穿过膜。<br />
<br />
=== 跨膜蛋白含有被识别为信号序列的疏水片段 ===<br />
所有存在于 ER、高尔基体、溶酶体、内体、分泌囊泡和质膜中的跨膜蛋白在移动到最终目的地之前都会插入 ER 膜中。内质网产生的跨膜蛋白通过一个或多个螺旋疏水性分子跨越脂质双层转运 - 膜片段（见图 10-7）。因此，膜蛋白的生物合成需要多肽链的某些部分跨脂质双层转运，其他部分留在胞质溶胶中，跨膜片段整合到膜中。尽管增加了这种复杂性，'''但刚刚描述的用于将可溶性蛋白质转移到 ER 腔中的相同因子（SRP、SRP 受体和 Sec61 转运蛋白）也介导跨膜蛋白整合到 ER 膜中。'''可以使用相同的因子，因为定义跨膜蛋白的跨膜片段类似于指导可溶性蛋白质转运的疏水性 ER 信号序列。<br />
<br />
在最简单的情况下，跨膜蛋白包含单个跨膜片段，该片段最终将作为跨膜α螺旋嵌入脂质双层中。当该跨膜片段在合成过程中从核糖体中出现时，'''SRP 将其疏水性螺旋特征识别为信号序列'''，并将该核糖体带到内质网膜上的 Sec61 转运蛋白。然后，跨膜片段插入 Sec61 转运蛋白的侧门，该侧门与信号序列结合的位点相同。跨膜片段插入侧门的方向决定了跨膜片段之前或之后的蛋白质片段是否穿过膜进入内质网腔（图 12-26）。'''如果 N 末端较短且未折叠，则跨膜片段的方向取决于多肽链的特征，'''例如附近带电氨基酸的分布和跨膜片段的长度。'''如果前面的 N 末端片段很长且折叠稳定，则它不会通过狭窄的 Sec61 通道穿过膜。'''在这种情况下，仍在合成中（因此未折叠）的 C 末端片段会跨膜转位。<br />
<br />
图 12?6 跨膜片段引导膜蛋白插入内质网膜。许多单次通过的膜蛋白使用其跨膜片段直接插入内质网膜（影片 12.3）。跨膜片段被 SRP（未显示）识别，并通过 SRP 受体（未显示）递送至内质网膜上的 Sec61 转运蛋白。然后，跨膜片段以两种方向之一插入 Sec61 转运蛋白的侧门。（A）一些跨膜片段插入侧门，使得 N 端结构域保留在 Sec61 的胞质侧。这种方向有利于 N 端结构域非常长或折叠的蛋白质，以及侧翼氨基酸在 N 端侧带有净正电荷的跨膜片段。 (B) 一些跨膜片段插入侧门，使得 C 端侧翼区保留在 Sec61 的胞质侧。在这种情况下，N 端侧翼区被认为通过 Sec61 通道跨膜转移。这种方向有利于侧翼氨基酸在 C 端侧带净正电荷的跨膜片段。<br />
<br />
<br />
许多跨膜蛋白含有较大的 N 末端腔内结构域。'''在这种情况下，N 末端信号序列用于启动易位，就像可溶性蛋白质一样。''' 这样，成熟多肽的 N 末端通过信号序列进入内质网腔，多肽的其余部分开始通过 Sec61 转运蛋白进行易位。 '''当多肽中的疏水片段从核糖体中出现时，它插入侧门以进入脂质双层。'''由于疏水片段在膜中比在水性通道中更稳定，它会从侧向离开通道，转运停止，其余蛋白质在内质网膜的胞质侧合成（图 12-7）。<br />
<br />
=== 根据上下文解释多通道跨膜蛋白的疏水片段以确定其方向 ===<br />
在多跨膜蛋白中，多肽链以疏水螺旋的形式反复穿过脂质双层（见图 10-7）。多通道跨膜蛋白的合成直到第一个跨膜片段的发生，就像我们刚刚描述的单通道跨膜蛋白一样。因此，SRP 会将蛋白质运送到转运蛋白，在那里第一个跨膜片段将插入 Sec61 转运蛋白的侧门，其方向由前一个 N 末端结构域和附近带电氨基酸的特征决定。这样，第一个跨膜片段插入膜可有效锁定蛋白质其余部分的拓扑结构。从此时起，Sec61 转运蛋白根据蛋白质前一部分的拓扑结构和特性解释每个连续的疏水片段。<br />
<br />
由于核糖体和 Sec61 转运蛋白之间紧密耦合，每个疏水片段都出现在非常靠近侧门的位置，可进入脂质双层。在最简单的情况下，新出现的疏水片段以与最近插入的跨膜片段相反的方向与侧门接合，并插入脂质双层中（图 12-8）。 一些多通道蛋白的跨膜片段仅部分疏水，并且它们本身在脂质双层中不稳定。 但如果它们能够与靠近 Sec61 侧门的先前跨膜片段之一相互作用，它们仍然可以插入膜中。这种合作使得产生含有脂质双层内亲水部分的多通道跨膜蛋白成为可能，这对于许多重要的蛋白质是至关重要的，如转运蛋白和通道（在第 11 章中讨论）。<br />
<br />
<br />
图12-7 膜蛋白插入过程中切割的ER信号序列和跨膜片段的顺序使用。在ER腔侧含有相对较大N末端结构域的膜蛋白同时利用切割的ER信号序列和跨膜片段。靶向 ER 膜、通过 Sec61 启动转运以及信号序列的裂解都与分泌蛋白完全相同（见图 12-0）。然而，当跨膜片段进入 Sec61 转运蛋白时，转运停止，跨膜片段通过侧门进入脂质双层。蛋白质的其余部分继续在膜的胞质侧合成，直到翻译终止。<br />
<br />
<br />
跨膜片段之间的亲水序列要么合成到细胞溶胶中，要么穿过 Sec61 转运蛋白，这取决于前一个跨膜片段的方向。这样，多通道蛋白质编织到膜中，片段达到相反的方向，直到它们全部作为跨膜 a 螺旋插入膜中。<br />
<br />
由于膜蛋白总是以这种程序化的方式从 ER 的胞质侧插入，因此相同多肽链的所有副本在脂质双层中都将具有相同的方向。这会产生不对称的 ER 膜，其中暴露在一侧的蛋白质结构域与暴露在另一侧的蛋白质结构域不同。这种不对称性在许多膜出芽和融合事件中得以维持，这些事件将 ER 中产生的蛋白质运输到其他细胞膜（第 13 章讨论）。因此，新合成的蛋白质插入 ER 膜的方式也决定了蛋白质在所有其他膜中的方向。<br />
<br />
=== 一些蛋白质通过翻译后机制整合到内质网膜中 ===<br />
[[文件:细胞12.29.png|缩略图|12.29:The insertion mechanism for tail-anchored proteins. (A) In this post-translational pathway for the insertion of tail-anchored membrane proteins into the ER, a soluble pre-targeting complex captures the hydrophobic C-terminal transmembrane segment (red) after it emerges from the ribosomal exit tunnel and loads it onto the Get3 targeting factor. The resulting complex is targeted to the ER membrane by interaction with the Get1–Get2 receptor complex, which functions as a membrane protein insertion machine. After the tail-anchored protein is released from Get3 and inserted into the ER membrane, Get3 is recycled back to the cytosol. This targeting cycle is conceptually similar to protein targeting by SRP (see Figure 12–20). Although not shown in the figures, both Get3 and SRP bind and hydrolyze nucleoside triphosphates to provide directionality to the targeting cycle. ATP is used by Get3, and GTP is used by SRP. (B) Crystal structure of the Get3 targeting factor bound to a transmembrane segment (red helix). The hydrophobic transmembrane segment binds to a deep groove in Get3 lined by hydrophobic amino acids (yellow), including many flexible methionines. (PDB code: 4XTR.)]]<br />
'''许多重要的胞质溶胶膜蛋白通过非常靠近 C 末端的单个跨膜 α 螺旋锚定在膜中。'''这些尾锚定蛋白包括大量 SNARE 蛋白亚基，可引导囊泡运输（第 13 章讨论）。当尾锚定蛋白被翻译时，核糖体到达终止密码子，而注定要成为跨膜 α 螺旋的多肽序列仍在核糖体出口通道内。'''因此，SRP 无法识别，蛋白质从核糖体释放到胞质溶胶中。疏水片段被专门的伴侣复合物识别，该复合物将其转移到称为 Get3 的靶向因子'''（图 12-9）'''。尽管 Get3 与 SRP 无关，但它也含有一个疏水口袋，口袋内衬有许多蛋氨酸侧链，'''以帮助它识别各种疏水片段，而不管它们的确切序列如何。 '''ER 膜上的两种蛋白质 Get1 和 Get2 不仅是 Get3 的受体，也是插入疏水片段的转运蛋白。'''因此，这种翻译后靶向机制在概念上类似于 SRP 依赖性蛋白质靶向（见图 12-0）'''。一些尾锚定蛋白靶向线粒体或过氧化物酶体而不是 ER，但它们的靶向机制尚不清楚。'''<br />
<br />
=== 一些膜蛋白获得共价连接的糖基磷脂酰肌醇 (GPI) 锚 ===<br />
[[文件:细胞12.30.png|缩略图|12.30：The attachment of a GPI anchor to a protein in the ER. GPI-anchored proteins are targeted to the ER membrane by an N-terminal signal sequence (not shown), integrated into the membrane, and processed by signal peptidase similarly to a single-pass transmembrane protein (see Figure 12–27). Immediately after the completion of protein synthesis, the precursor protein remains anchored in the ER membrane by a hydrophobic C-terminal sequence of 15–20 amino acids; the rest of the protein is in the ER lumen. Within less than a minute, a transamidase enzyme in the ER cleaves the protein from its membrane-bound C-terminus and simultaneously attaches the new C-terminus to an amino group on a preassembled GPI intermediate. The sugar chain contains an inositol attached to the lipid from which the GPI anchor derives its name. It is followed by a glucosamine and three mannoses. The terminal mannose links to a phosphoethanolamine that provides the amino group to attach the protein through an amide bond. The signal that specifies this modification is contained within the hydrophobic C-terminal sequence and a few amino acids adjacent to it on the lumenal side of the ER membrane; if this signal is added to other proteins, they too become modified in this way. Because of the covalently linked lipid anchor, the protein remains membrane-bound, with all of its amino acids exposed initially on the lumenal side of the ER and eventually on the exterior of the plasma membrane]]<br />
'''蛋白质附着在膜上的另一种方式是通过糖基磷脂酰肌醇 (GPI) 锚，该锚与一些前往质膜的蛋白质的 C 末端共价连接。''' GPI 锚定蛋白最初由 N 末端信号序列引导至 ER，非常靠近 C 末端处有疏水片段。ER 膜中的转酰胺酶transamidase选择性地识别该疏水片段，同时'''裂解疏水片段并将预先形成的 GPI 锚附着到蛋白质的其余部分'''（图 12-30）。许多质膜蛋白都是以这种方式修饰的。由于它们仅通过 GPI 锚附着在质膜外部，因此它们可以以可溶形式从细胞中释放出来，以响应激活质膜中特定磷脂酶的信号。例如，锥虫寄生虫在受到免疫系统攻击时使用这种机制来脱落其 GPI 锚定表面蛋白的外壳。 GPI 锚还参与引导一些质膜蛋白进入特殊区域，如脂筏，从而将它们与其他膜蛋白横向隔离（见图 10-3）。<br />
<br />
=== 转位的多肽链在粗面内质网腔内折叠和组装 ===<br />
蛋白质以未折叠的多肽形式进入内质网腔。因此，它们必须折叠并组装成正确的三维结构，就像胞质溶胶中新合成的蛋白质必须折叠一样（第 3 章讨论）。为了满足这一需求，内质网腔含有高浓度的常驻分子伴侣和其他蛋白质折叠催化剂。'''这些 ER 驻留蛋白在其 C 末端含有四个氨基酸的 ER 保留信号，负责将蛋白质保留在 ER 中'''（见图 12-3；第 13 章第 768 页讨论）。<br />
<br />
蛋白质 BiP 是 hsp70 伴侣蛋白家族的成员，是ER 折叠机制的主要组成部分。我们已经讨论了BiP 如何通过 Sec61 ER 转运体将蛋白质翻译后拉入 ER。与其他分子伴侣（第 6 章讨论）一样，BiP 可识别错误折叠的蛋白质以及尚未组装成最终寡聚复合物的蛋白质亚基。它通过结合暴露的疏水性氨基酸序列来实现这一点，这些序列通常隐藏在正确折叠或组装的多肽链内部。'''结合的 BiP 既可防止蛋白质聚集，又有助于将其保持在 ER 中（从而远离高尔基体和分泌途径的后续部分）。BiP 水解 ATP 以在高亲和力和低亲和力多肽结合状态之间穿梭。通过这种方式，BiP 定期释放其底物蛋白，让它们有机会折叠，然后如果尚未折叠，则重新结合它们。'''<br />
<br />
ER 驻留蛋白蛋白质二硫键异构酶 (PDI) 催化氧化半胱氨酸上的游离巯基 (SH) 基团形成二硫键 (S-S)。蛋白质中几乎所有暴露在胞外环境或细胞期内腔的半胱氨酸都形成了二硫键。二硫键稳定蛋白质的折叠状态，使其能够更好地承受严酷、多变且无伴侣的细胞外环境。由于蛋白质通常含有多个半胱氨酸，因此它们有时会配对不正确。PDI 通过重新排列蛋白质中的二硫键直到其正确折叠来解决此问题。这是可能的，因为 PDI 酶能够反向操作以减少未成熟蛋白质的错误配对二硫键。内质网腔包含多个成员在 PDI 家族中，有些 PDI 酶专门用于还原二硫键，以完全展开需要转运回胞质溶胶进行降解的错误折叠蛋白质（稍后讨论）。因此，所有 PDI 酶都是氧化还原酶，可以催化其客户蛋白质中二硫键的形成或断裂。二硫键的形成依赖于维持内质网腔中的氧化环境。由于内质网腔的还原环境，二硫键在暴露于胞质溶胶的区域很少形成。<br />
<br />
=== 粗面内质网中合成的大多数蛋白质都是通过添加常见的 N 连接寡糖进行糖基化的 ===<br />
寡糖与蛋白质的共价添加是内质网的主要生物合成功能之一。内质网中加工的可溶性和膜蛋白（包括那些注定要运输到高尔基体、溶酶体、质膜或细胞外空间的蛋白）中约有一半是以这种方式修饰的糖蛋白。胞质溶胶和细胞核中的一些蛋白质也被糖基化，但不是用大的寡糖：而是带有一种简单得多的糖修饰，其中单个 N - 乙酰葡萄糖胺基团被添加到蛋白质的丝氨酸或苏氨酸上。<br />
[[文件:细胞12.33.png|缩略图|12.33： The export and degradation of misfolded ER proteins. Misfolded soluble proteins in the ER lumen are recognized and targeted to a translocator complex in the ER membrane. They first interact in the ER lumen with chaperones, disulfide isomerases, and lectins. The chaperones maintain the misfolded protein in an unfolded conformation and prevent their aggregation. The disulfide isomerases reduce disulfide bonds to fully unfold the protein. The lectins selectively recognize trimmed N-linked oligosaccharides that are generated when a protein spends too long in the ER. The lectins have binding sites on a membrane-embedded protein translocator built around an E3 ubiquitin ligase. The unfolded protein is then exported into the cytosol through the translocator. The E3 ubiquitin ligase ubiquitylates the unfolded protein as it emerges on the cytosolic side of the translocator. The ubiquitin prevents backsliding of the protein into the ER and provides a molecular handle for an AAA-ATPase that completes the extraction reaction. The unfolded protein is then de-glycosylated and degraded in proteasomes. Misfolded membrane proteins follow a similar pathway but are thought to engage the translocator sideways within the lipid bilayer. Multiple translocator complexes containing different E3 ubiquitin ligases reside in the ER. They are thought to handle different subsets of proteins that are misfolded in different ways.]]<br />
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<br />
在内质网中最常见的蛋白质糖基化形式中，预先形成的前体寡糖（'''含有 14 个糖，由 2 个 N - 乙酰葡萄糖胺、9 个甘露糖和 3 个葡萄糖组成'''）作为一个完整的单位转移到蛋白质中。由于这种寡糖被转移到蛋白质中天冬酰胺的侧链 NH 2 基团上，因此它被称为 N 连接或天冬酰胺连接（图 12-2A）。一种称为'''多萜醇的特殊脂质分子（见图 2-，第 102-03 页）将前体寡糖锚定在内质网膜上'''。前体寡糖通过寡糖基转移酶在单个酶促步骤中转移到目标天冬酰胺上。这种膜连接酶与 Sec61 转运蛋白结合，其活性位点暴露在腔侧。这使得寡糖基转移酶能够在目标天冬酰胺在蛋白质转运过程中进入 ER 腔后立即修饰新制造的蛋白质（图 12?2B）。<br />
<br />
前体寡糖由结合在多萜醇上的糖组成。糖首先在细胞溶胶中通过形成核苷酸（UDP 或 GDP）-糖中间体被激活，然后这些中间体首先将其糖捐赠给多萜醇脂质，然后以有序的顺序捐赠给部分组装的寡糖树。在此过程中，脂质连接的寡糖在转运蛋白的帮助下，从细胞溶胶翻转到脂质ER 膜的内侧（图 12-3）。<br />
<br />
'''N 连接寡糖是迄今为止最常见的寡糖，存在于 90% 的所有糖蛋白中。较少见的是，寡糖与丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸或羟脯氨酸氨基酸侧链上的羟基相连。这些 O 连接寡糖的第一个糖在 ER 中添加[译注：应该是部分O连接发生在ER（吧？]。'''N 连接和 O 连接寡糖在高尔基体中经历广泛的加工、修饰和延伸（第 13 章），产生在成熟糖蛋白上观察到的寡糖结构的多样性。<br />
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=== 寡糖用作标记蛋白质折叠状态的标签 ===<br />
长期以来，人们一直在争论为什么糖基化是如此常见的加工修饰？进入内质网的蛋白质。一个特别令人费解的观察结果是，'''一些蛋白质需要 N 连接糖基化才能在内质网中正确折叠，但附着在蛋白质表面的寡糖的准确位置似乎并不重要'''。糖基化在蛋白质折叠中的作用的线索来自对两种内质网伴侣蛋白的研究，'''这两种蛋白被称为钙联蛋白和钙网蛋白 calnexin and calreticulin，因为它们的活动需要 Ca2+'''。这些分子伴侣是糖结合蛋白或凝集素，'''它们与未完全折叠的蛋白质上的寡糖结合并将它们保留在 ER 中。'''与其他分子伴侣一样，它们可以防止不完全折叠的蛋白质不可逆地聚集。'''钙联蛋白和钙网蛋白也促进不完全折叠的蛋白质与另一个 ER 分子伴侣的结合——后者与尚未形成二硫键的半胱氨酸结合。'''<br />
<br />
'''钙联蛋白和钙网蛋白如何区分正确折叠的蛋白质和不完全折叠的蛋白质？'''答案在于附着在蛋白质上的寡糖的结构。'''新合成的蛋白质获得 N 连接的前体寡糖后不久，ER 葡萄糖苷酶会迅速去除两个葡萄糖，留下一个末端葡萄糖。'''这种单糖基化的寡糖'''被钙联蛋白和钙网蛋白识别，确保所有新合成的（因此可能尚未折叠）糖蛋白与这些分子伴侣之一结合。'''最后一种葡萄糖会随着时间的推移被去除，留下一种脱葡萄糖基化的糖蛋白，不再与钙联蛋白或钙网蛋白结合。如果糖蛋白折叠，它可以离开 ER。然而，另一种 ER 酶，'''即葡萄糖基转移酶，会选择性地将末端葡萄糖添加到尚未完全折叠的糖蛋白上。葡萄糖随后导致未折叠蛋白与钙连接蛋白或钙网蛋白重新结合。'''因此，葡萄糖修剪（通过葡萄糖苷酶）和葡萄糖添加（通过葡萄糖基转移酶）驱动与钙连接蛋白和钙网蛋白的解离和重新结合循环直到新合成的未折叠蛋白质达到其完全折叠状态（图 12-4）。<br />
<br />
=== 折叠不正确的蛋白质从内质网输出并在胞质溶胶中降解 ===<br />
尽管有伴侣分子的帮助，许多转运到内质网的蛋白质分子仍未能达到其正确折叠或寡聚状态。 这些蛋白质从内质网输出回胞质溶胶，'''在那里它们在蛋白酶体中降解'''（第 6 章讨论）。 在许多方面，这种逆转位的机制与其他翻译后转位模式相似。例如，与翻译后进入内质网一样，'''伴侣蛋白对于在转运之前和转运过程中保持多肽链处于未折叠状态必不可少。'''同样，需要能量源来为运输提供方向性并将蛋白质拉入细胞溶胶。最后，转运蛋白是必需的。<br />
<br />
从内质网中选择蛋白质进行降解是一个具有挑战性的过程：'''错误折叠的蛋白质或未组装的蛋白质亚基应该被降解，但新合成蛋白质的折叠中间体则不应该。N 链寡糖有助于做出这种区分，它们可作为计时器，测量蛋白质在内质网中停留的时间。'''内质网中的一种酶'''（甘露糖苷酶）缓慢地修剪核心寡糖树上的特定甘露糖，从而产生一种新的寡糖结构，这种结构可被内质网逆转位装置的内质网凝集素识别。'''如果蛋白质折叠并从内质网中离开的速度比甘露糖苷酶去除其目标甘露糖的速度快，则不会发生降解。<br />
<br />
除了内质网中识别寡糖的凝集素外，'''分子伴侣和蛋白质二硫键异构酶也与必须降解的蛋白质相关联。'''分子伴侣可防止未折叠的蛋白质聚集，二硫键异构酶可破坏可能形成错误的二硫键，从而使线性多肽链可以转运回细胞溶胶。多个转运蛋白复合物将不同的蛋白质从内质网移出膜或腔进入胞质溶胶。<br />
<br />
'''转运蛋白复合物总是含有 E3 泛素连接酶'''（第 6 章），'''当未折叠的蛋白质进入胞质溶胶时，该酶将多泛素标签附着到未折叠的蛋白质上'''，标记它们以进行破坏。由 ATP 水解产生的能量驱动，AAA TPases 家族的六聚体 ATPase（见图 6-8）将未折叠的蛋白质拉过转运蛋白进入胞质溶胶。'''N-糖基化酶将附着在逆转运蛋白上的任何寡糖链全部去除。'''在其泛素标签的引导下，脱糖基化的多肽被迅速送入蛋白酶体，在那里被降解（图 12-5）。<br />
<br />
=== 内质网中的错误折叠蛋白质激活未折叠蛋白质反应 ===<br />
细胞仔细监测各个隔室中错误折叠蛋白质的数量。例如，细胞质中错误折叠蛋白质的合成会引发热休克反应（第 6 章讨论），从而刺激编码有助于重新折叠蛋白质的细胞质伴侣的基因的转录。类似地，ER 中错误折叠蛋白质的积累会触发未折叠蛋白质反应，刺激基因转录，共同提高 ER 的蛋白质包装能力。受刺激的基因编码 ER 伴侣、蛋白质逆转位和降解机制、蛋白质转运出 ER 的因子以及 ER 扩张的因子。这种多管齐下的反应通过将 ER 腔内错误折叠蛋白质的检测与进入细胞核的转录调节蛋白的产生结合起来来调节数百种基因的转录。<br />
<br />
内质网中的错误折叠蛋白质如何向细胞核发出信号？'''有三条平行的途径执行未折叠蛋白质反应'''（图 12-6）。第一种途径最初是在酵母细胞中发现的，'''它在所有真核细胞中都得到保留，并且特别引人注目。'''内质网中的错误折叠蛋白质导致内质网中的'''跨膜蛋白激酶 IRE1 自身寡聚化和磷酸化'''。这种激活机制类似于质膜中某些细胞表面受体激酶的激活方式（第 15 章讨论）。'''寡聚和磷酸化的 IRE1 使其胞浆内切核糖核酸酶结构域能够从特定的胞浆 mRNA 分子中去除内含子。'''IRE1 通过在两个位置切割 mRNA 来完成此任务，然后通过 一个RNA 连接酶将它们连接在一起。这种'''剪接反应'''产生的 mRNA 被翻译成一种活性转录调节蛋白，这种蛋白可增加未折叠蛋白反应基因子集的表达（图 12-7）。'''IRE1 对细胞质 mRNA 的调节剪接是所有 mRNA 剪接都发生在细胞核中并由剪接体催化的规则的一个独特例外。'''<br />
<br />
'''错误折叠的蛋白质还会激活 ER 中的第二个跨膜激酶 PERK。'''激活的 PERK 的靶标是一种翻译起始蛋白，其磷酸化会产生两种后果。'''首先，整个细胞中新蛋白质的翻译减少，从而减少了需要在 ER 中折叠的蛋白质负荷。其次，当翻译起始因子稀缺时，某些蛋白质会优先翻译，其中之一是一个转录调节蛋白'''，帮助激活执行未折叠蛋白质反应的基因的转录。<br />
<br />
最后，'''第三个转录调节剂 ATF6 最初合成为跨膜 ER 蛋白。'''由于它嵌入 ER 膜中，因此无法激活细胞核内基因的转录。'''当错误折叠的蛋白质在 ER 中积累时，ATF6 蛋白被运送到高尔基体。高尔基体膜中的常驻蛋白酶会裂解 ATF6 的胞质结构域，ATF6 现在可以迁移到细胞核中并帮助激活编码参与未折叠蛋白反应的蛋白质的基因的转录。'''这种激活潜伏膜嵌入转录因子的机制'''类似于控制胆固醇生物合成的转录调节剂的激活方式（'''本章后面将讨论）。这三种途径在未折叠蛋白反应中的相对重要性在不同细胞类型中有所不同，这使得每种细胞类型都能根据其特定需求定制未折叠蛋白反应。<br />
<br />
在正常生理条件下，'''执行未折叠蛋白反应的信号通路用于调整 ER 容量以紧密匹配 ER 的需求'''。例如，在进餐后，胰腺细胞中的胰岛素产量会大幅增加。内质网（胰岛素最初组装的地方）对处理能力的需求增加，部分激活了 PERK，因此细胞可以调整胰岛素合成率，以避免内质网负担过重。在另一个例子中，当 B 细胞开始分化为抗体分泌浆细胞时，IRE1 被激活。IRE1 激活会显著扩大细胞的内质网含量，为即将在那里组装的极高水平的免疫球蛋白做好准备。<br />
<br />
未折叠蛋白质反应最终会增加改善内质网中的蛋白质处理并减少错误折叠蛋白质的负担的蛋白质的产生。随着体内平衡的恢复，IRE1、PERK 和 ATF6 的活性会减弱。如果无法恢复体内平衡，来自内质网的持续活跃信号，特别是通过 PERK，会激活引发细胞凋亡的基因。在多细胞生物中，消除持续功能失调的细胞通常比冒着其与邻近细胞发生异常相互作用的风险危害更小。<br />
<br />
=== ER 组装大多数脂质双层 ===<br />
ER 膜是细胞中几乎所有主要脂质类别的合成位点，包括磷脂和胆固醇，这些脂质是新细胞膜生成所必需的。主要产生的磷脂是磷脂酰胆碱，它可以通过三步由胆碱、两种脂肪酸和甘油磷酸酯形成（图 12-8）。每个步骤都由 ER 膜中的酶催化，'''这些酶的活性位点面向细胞溶胶，所有必需的代谢物都位于细胞溶胶中。因此，磷脂合成仅发生在内质网膜的胞质小叶中。'''由于脂肪酸不溶于水，它们由脂肪酸结合蛋白从胞质溶胶中的合成位点引导至内质网。到达内质网膜并被辅酶 A 激活后，酰基转移酶依次将两个脂肪酸添加到甘油磷酸酯中以产生磷脂酸。磷脂酸的水不溶性足以留在脂质双层中；脂肪酸结合蛋白无法将其从双层中提取出来。因此，正是这第一步扩大了内质网脂质双层。后面的步骤决定了新形成的脂质分子的头部基团，从而决定了双层的化学性质，但不会导致净膜生长。其他两个主要成员膜磷脂——磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸（见图 10?）——以及次要磷脂——磷脂酰肌醇 (PI) 都是以这种方式合成的。<br />
<br />
由于磷脂合成发生在内质网脂质双层的胞浆小叶中，因此需要有一种机制将一些新形成的磷脂分子转移到双层的腔小叶中。在合成的脂质双层中，脂质不会以这种方式“翻转”（见图 10-10）。然而，在内质网中，磷脂在几分钟内就能在膜上达到平衡，这几乎比自发“翻转”快 100,000 倍。'''这种快速的跨膜运动是由一种特征不明显的磷脂转运蛋白（称为 scramblase）介导的，该蛋白非选择性地平衡'''磷脂在脂质双层的两个小叶之间（图 12-9）。'''因此，不同类型的磷脂被认为在ER 膜的两个小叶之间均匀分布。'''<br />
<br />
'''内质网还会产生胆固醇和神经酰胺（图 12-0）。'''神经酰胺是通过将氨基酸丝氨酸与脂肪酸缩合形成氨基醇鞘氨醇（见图 10-）而制成的；然后共价添加第二个脂肪酸以形成神经酰胺。神经酰胺被输出到高尔基体，在那里它作为两种脂质合成的前体。当寡糖添加到神经酰胺中时，会形成糖鞘脂（糖脂；见图 10-6），而鞘磷脂（第 10 章讨论）则由添加磷酸胆碱而产生。'''由于糖脂和鞘磷脂都是由活性位点暴露于高尔基体腔内的酶产生的，因此它们被限制在包含它们的脂质双层的非胞质小叶中。'''<br />
<br />
如第 13 章所述，质膜和高尔基体、溶酶体和内体的膜都是膜系统的一部分，该系统通过运输囊泡与内质网进行通信。构成这些细胞器膜的大部分脂质是通过运输囊泡运送的膜获得的。尽管通过囊泡运输进行膜脂质交换，但每个细胞器膜的脂质组成都是不同的，并且有助于其独特身份和功能特性决定了其专业化。这种专业化是通过三种机制的组合实现的。<br />
<br />
首先，'''运输囊泡的脂质组成可以不同于它要离开的细胞器，从而只将一部分脂质运送到目的地。'''<br />
<br />
其次，'''细胞器膜上的蛋白质可以修改某些脂质的头部基团以改变脂质的身份（例如从神经酰胺生成鞘磷脂）或使用翻转酶将某些磷脂从膜的一个叶片移动到另一叶片'''（图 12?9B）。第三，'''特定脂质可以通过非囊泡运输途径选择性地从一个膜转移到另一个膜，如下所述。'''<br />
<br />
=== ER 和其他细胞器之间的膜接触位点促进选择性脂质转移 ===<br />
'''线粒体和质体不通过囊泡转移与 ER 通信，因此它们需要不同的机制从 ER 进口许多脂质用于生长'''。胞质溶胶中的载体蛋白称为脂质转移蛋白，在膜之间运送单个脂质分子，其功能与脂肪酸结合蛋白非常相似，后者引导脂肪酸通过胞质溶胶（见图 12-8）。'''在许多情况下，脂质转移蛋白在细胞器接触点起作用，其中起始膜和目标膜通过特定的连接复合物保持在 10-0 纳米范围内。不同的脂质转移蛋白将磷脂酰胆碱和磷脂酰丝氨酸从 ER 运送到接触点的线粒体。'''连接复合物或脂质转移蛋白的破坏会损害脂质进入线粒体并导致其功能障碍。<br />
<br />
ER 的广泛网络参与与大多数其他细胞器的接触点（图 12-1）。与内质网膜接触位点（见图 12-6）一样，'''这些其他细胞器接触位点的主要功能之一是交换脂质'''（图 12-2）。细胞含有几种脂质转移蛋白家族。这些蛋白通常可以结合一种特定脂质分子（或在某些情况下结合多种相关脂质），并具有可与特定细胞膜相互作用的额外结构域。通过这种方式，它们充当穿梭蛋白，对供体和受体膜以及它们运输的脂质具有独特的特异性。两个细胞器膜之间的接触位点有利于募集结合这些'''膜的脂质转移蛋白s，从而提高脂质交换的效率。胆固醇使用专门的运输系统从溶酶体（在溶酶体中以脂蛋白中的胆固醇酯形式输送）到质膜和细胞内的其他位置'''（如我们在第 13 章中讨论的那样）。<br />
<br />
=== 总结 ===<br />
广泛的 ER 网络充当生产几乎所有细胞脂质的工厂。此外，细胞蛋白质合成的大部分发生在粗面内质网的胞质表面：几乎所有要分泌或进入内质网本身、高尔基体、溶酶体、内体和质膜的蛋白质都首先从胞质溶胶进入内质网。在内质网腔中，蛋白质折叠和寡聚化，形成二硫键，并添加 N 连接的寡糖。N 连接的糖基化模式用于指示蛋白质折叠的程度，因此蛋白质只有在正确折叠时才会离开内质网。未正确折叠或寡聚化的蛋白质被转运回胞质溶胶，在那里它们被去糖基化、多泛素化并在蛋白酶体中降解。如果错误折叠的蛋白质在内质网中过量积累，它们会触发未折叠蛋白质反应，从而激活细胞核中的适当基因以帮助内质网应对。只有携带特殊内质网信号序列的蛋白质才会被输入内质网。信号识别颗粒 (SRP) 识别信号序列，该颗粒结合正在生长的多肽链和核糖体，并将它们引导至粗糙内质网膜胞浆表面上的受体蛋白。这种与内质网膜的结合启动了转运过程，该过程使多肽链环通过蛋白质转运蛋白的亲水孔穿过内质网膜。可溶性蛋白质——注定要进入内质网腔、分泌或转移到其他细胞器腔——完全进入内质网腔。跨膜蛋白被送往内质网或其他细胞膜，通过其多肽链中的一个或多个跨膜α螺旋片段锚定在内质网膜上。当这些蛋白质的疏水部分从核糖体中出来时，它们会被蛋白质转运蛋白识别，从而为进入膜提供通道。当多肽含有多个疏水片段时，它将作为多次跨膜蛋白来回穿过双层膜多次。内质网中蛋白质插入和糖基化的不对称性决定了内质网为所有其他细胞器提供膜蛋白的膜的侧性。脂质在内质网的胞浆表面合成，在脂质双层的两个小叶之间保持平衡，并经常通过位于细胞器间连接处的脂质转移蛋白运输到其他细胞器。特定的翻转酶在质膜中建立并维持脂质不对称，进一步促进其侧性。<br />
<br />
== 过氧化物酶体 ==<br />
过氧化物酶体是氧气利用的主要场所，几乎存在于所有真核细胞中。它们含有氧化酶，例如过氧化氢酶和尿酸氧化酶e，浓度如此之高，以至于在某些细胞中，过氧化物酶体由于存在晶体状蛋白质核心而在电子显微照片中脱颖而出（图 12-3）。过氧化物酶体的进化起源尚未确定，但人们普遍认为它们代表了构成分泌和内吞途径的膜系统的一个特殊分支。一种假设是，过氧化物酶体是一种古老细胞器的遗迹，它在真核细胞的原始祖先中完成了所有的氧气代谢。当光合细菌产生的氧气首次在大气中积累时，它对大多数细胞都是有剧毒的。过氧化物酶体可能降低了细胞内的氧气浓度，同时也利用了它的化学反应性来进行有用的氧化反应。根据这种观点，后来的发展？线粒体的取代使得过氧化物酶体对细胞代谢的重要性降低，因为许多以前在过氧化物酶体中进行的不产生能量的生化反应现在通过氧化磷酸化与 ATP 形成相结合。因此，目前细胞中过氧化物酶体进行的氧化反应可能部分是其功能未被线粒体取代的反应。<br />
<br />
=== 过氧化物酶体使用分子氧和过氧化氢进行氧化反应 ===<br />
过氧化物酶体之所以如此命名，是因为它们通常含有一种或多种酶，这些酶利用分子氧从特定有机底物（此处指定为 R）中去除氢原子，从而产生过氧化氢（H2O2）：<br />
<br />
RH2 + O2 →R + H2O2<br />
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过氧化氢酶利用细胞器中其他酶产生的 H 2O2，通过“过氧化”反应氧化各种底物，包括甲酸、甲醛和酒精： H 2O2 + R'H2 →R' + 2H 2O，这种氧化反应在肝脏和肾脏细胞中尤为重要，过氧化物酶体会将进入血液的各种有害分子解毒。'''我们喝的乙醇中约有 25% 以这种方式氧化成乙醛'''。此外，当过量的 H2O2 在细胞中积累时，过氧化氢酶会通过反应 2H2O2→2H2O + O2 将其转化为 H2O。<br />
<br />
过氧化物酶体中进行的氧化反应的主要功能是分解脂肪酸分子。该过程称为 b 氧化，每次以两个碳原子为单位依次缩短脂肪酸的烷基链，从而将脂肪酸转化为乙酰辅酶 A。然后，过氧化物酶体将乙酰辅酶 A 输出到细胞质中，用于生物合成反应。在哺乳动物细胞中，氧化发生在线粒体和过氧化物酶体中；'''然而，在真菌和植物细胞中，这种基本反应仅发生在过氧化物酶体中。'''<br />
<br />
'''动物过氧化物酶体的一个重要生物合成功能是催化缩醛磷脂形成的第一个反应。'''这种丰富的磷脂类存在于所有人类细胞中，'''但在脑中尤其丰富，它是髓鞘的主要成分（图 12-4）'''。'''缩醛磷脂缺乏会导致严重的髓鞘形成异常，这是许多过氧化物酶体疾病导致神经系统疾病的原因之一'''。<br />
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'''过氧化物酶体是异常多样化的细胞器，即使在单个生物体的各种细胞类型中，它们也可能含有不同的酶组。'''例如，大多数植物有两种主要类型的过氧化物酶体（图 12-5）。一种存在于叶子中，参与光呼吸（第 14 章讨论）。另一种过氧化物酶体存在于发芽的种子中，它将种子脂质中储存的脂肪酸转化为幼苗生长所需的糖。由于这种脂肪向糖的转化是通过一系列称为乙醛酸循环的反应完成的，因此这些过氧化物酶体也称为乙醛酸酶体。在乙醛酸循环中，过氧化物酶体中脂肪酸分解产生的两分子乙酰辅酶 A 用于制造琥珀酸，琥珀酸随后离开过氧化物酶体并在细胞质中转化为葡萄糖。乙醛酸循环不会在动物细胞中发生，因此动物无法将脂肪转化为碳水化合物。<br />
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除了跨不同细胞类型或生物体进行多样化之外，过氧化物酶体还能适应细胞内不断变化的条件。例如，在糖上生长的酵母有几个小的过氧化物酶体。但是，当一些酵母在甲醇上生长时，会形成许多大的过氧化物酶体，这些过氧化物酶体会氧化甲醇；而当在脂肪酸上生长时，它们会形成许多大的过氧化物酶体，这些过氧化物酶体会通过氧化将脂肪酸分解为乙酰辅酶 A。<br />
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=== 短信号序列指导蛋白质进入过氧化物酶体 ===<br />
组成过氧化物酶体的蛋白质通过两种不同的途径传递（图 12-6）。'''在第一种途径中，'''过氧化物酶体膜的一些'''整合膜蛋白首先使用 ER 驻留蛋白 Sec61 转运蛋白插入 ER。'''然后这些过氧化物酶体蛋白被包装成老化成专门的过氧化物酶体前体囊泡。新的前体囊泡相互融合形成新的过氧化物酶体，或与现有的过氧化物酶体融合以促进其生长。在'''第二种途径中，过氧化物酶体蛋白可以直接从胞质溶胶输入到预先存在的过氧化物酶体中。'''位于许多过氧化物酶体蛋白 '''C 端的三个氨基酸（SKL）'''的特定序列起着输入信号的作用（见图 12-3）。'''其他过氧化物酶体蛋白在 N 端附近含有稍长且部分疏水的信号序列。'''如果任一序列附着在胞质溶胶蛋白上，则该蛋白质被输入到过氧化物酶体中。<br />
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过氧化物酶体蛋白的输入由 ATP 水解驱动，并利用一组称为过氧化物酶的蛋白质来催化输入循环。 '''C 末端PTS由胞质溶胶中的peroxin Pex5 识别。'''该输入受体随其货物一路进入过氧化物酶体膜中的蛋白质转运体。'''货物在过氧化物酶体内部释放后，Pex5 被回收回胞质溶胶。此回收步骤需要用泛素修饰 Pex5，泛素被 Pex1 和 Pex6 组成的 ATPase 复合物用作手柄。Pex1 和 Pex6 复合物利用 ATP 水解的能量从过氧化物酶体中释放 Pex5，以便它可以拾取下一个货物分子。N 端过氧化物酶体信号序列由过氧化物酶体 Pex7 识别。'''Pex7 -货物复合物与其他附属peroxin一起似乎参与了类似于 Pex5 介导的输入循环。<br />
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过氧化物酶体膜中的蛋白质转运蛋白由至少六种不同的peroxin组成。'''与 ER 中的蛋白质转运蛋白不同，过氧化物酶体转运蛋白可以将完全折叠甚至寡聚的蛋白质转运过膜。'''为了允许大分子和不同大小的货物分子通过，转运蛋白被认为能够动态地适应要运输的特定货物分子的大小。'''目前尚不清楚如何利用如此大的孔隙进行运输，而不会在胞质溶胶和过氧化物酶体之间发生内容物泄漏。'''<br />
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人类遗传病 Zellweger 综合征证明了蛋白质进入过氧化物酶体的重要性。十几种不同的过氧化物酶中的任何一种发生突变，最常见的是 Pex1，都会导致过氧化物酶体蛋白质输入受损。这些个体的细胞含有“空”过氧化物酶体，积累了通常在过氧化物酶体中分解的非常长链和支链脂肪酸。此外，他们缺乏缩醛磷脂。这些代谢障碍会导致个体的大脑、肝脏和肾脏出现严重异常，并在出生后不久死亡。<br />
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=== 摘要 ===<br />
过氧化物酶体专门利用分子氧进行氧化反应。它们产生过氧化氢，用于氧化目的，并含有过氧化氢酶来破坏过量。所有过氧化物酶体蛋白都在细胞核中编码。其中一些蛋白质通过从内质网萌发的过氧化物酶体前体囊泡传送到过氧化物酶体，但大多数蛋白质是在细胞质中合成并直接输入的。许多后者蛋白质的 C 端附近的三个氨基酸的特定序列作为过氧化物酶体输入信号，由细胞质中的互补输入受体识别。进口通过过氧化物酶体膜中的蛋白质转运体进行，这与内质网中的蛋白质转运体不同，因为大而完全折叠的蛋白质从细胞质中进口时不展开。<br />
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== 蛋白质进入线粒体和叶绿体的过程 ==<br />
线粒体和叶绿体（绿藻和植物细胞中一种特殊的质体）是双层膜封闭的细胞器。它们专门用于 ATP 合成，利用来自线粒体中的电子传递和氧化磷酸化以及叶绿体中的光合作用的能量（第 14 章讨论）。虽然这两种细胞器都含有自己的 DNA、核糖体和蛋白质合成所需的其他成分，但几乎所有蛋白质都在细胞核中编码并从细胞质中进口。每种输入的蛋白质都必须到达其发挥作用的特定细胞器亚区室。<br />
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线粒体中的不同亚区室由两个同心的线粒体膜形成（图 12-7A）：内线粒体膜，包围基质空间并形成称为嵴的广泛内陷，以及与细胞质接触的外线粒体膜。内膜和外膜之间的空间细分为嵴空间和膜间隙，在嵴内陷的连接处有蛋白质复合物。叶绿体具有外膜和内膜，它们包围膜间隙，以及基质，基质是叶绿体中线粒体基质空间的等价物（图 12-7B）。它们有一个额外的亚区室，即类囊体空间，被类囊体膜包围。类囊体膜在质体发育过程中从内膜衍生而来，并被夹断以与内膜不连续。线粒体和叶绿体中的每个亚区室都含有一组不同的蛋白质。<br />
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新的线粒体和叶绿体是由预先存在的细胞器生长产生的，然后是裂变（第 14 章讨论）。生长主要取决于从细胞质中输入蛋白质。蛋白质进入线粒体和叶绿体的许多核心原理与我们之前讨论过的蛋白质进入内质网的类似过程相似。然而，多个膜和亚区室的存在增加了将新输入的蛋白质运送到正确位置的复杂性。本节解释了它是如何发生的。<br />
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=== 转运到线粒体依赖于信号序列和蛋白质转运蛋白 ===<br />
一个或多个信号序列将所有线粒体前体蛋白引导至其适当的线粒体亚区室。许多进入基质空间的蛋白质在其 N 端含有信号序列，该序列在输入后会被信号肽酶迅速去除。其他输入的蛋白质，包括所有外膜和许多内膜和膜间空间蛋白质，都有未被去除的内部信号序列。信号序列对于蛋白质的输入和正确定位既是必要的也是充分的：当使用基因工程技术将这些信号与细胞质蛋白质连接时，信号会将蛋白质引导至正确的线粒体亚区室。因此，信号假说的原理旨在解释蛋白质如何分离到 ER，也适用于线粒体。<br />
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多亚基蛋白复合物作为蛋白转运蛋白，介导蛋白穿过或进入线粒体膜（图 12-8A）。为了提供进入每个线粒体亚区的通道，蛋白转运蛋白复合物位于线粒体内膜和外膜中。一般来说，每个转运蛋白都有能力识别特定类型的信号，并充当穿过或进入其所在膜的导管。这些转运蛋白一起将约 1500 种不同的前体蛋白从细胞溶胶引导到线粒体的适当亚区：外膜、膜间隙和嵴间隙、内膜和基质空间。<br />
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前体蛋白中信号的组织最终控制前体蛋白与哪种转运蛋白结合以及信号到达线粒体内蛋白质最终目的地的顺序。'''这个组合系统意味着有时有不止一条路线可以到达某个特定目的地'''，就像不同的地铁线路可以带你从布鲁克林到纽约时代广场一样。例如，位于线粒体内膜的膜蛋白至少使用三条路线到达那里。图 12-8B 显示了到达每个线粒体亚区室的可能路线以及引导蛋白质到达那里的转运蛋白复合物。<br />
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TOM 复合物是几乎所有细胞核内编码的线粒体蛋白质的输入所必需的。它最初识别它们的信号序列并进行传输它们从细胞溶胶进入膜间隙。从这里开始，不同的线粒体蛋白质根据蛋白质中编码的序列特征遵循不同的路线。'''外膜中特别丰富的桶状蛋白被传递到 SAM 复合物，以便插入和折叠在外膜中。两种不同的 TIM 复合物介导内膜上的蛋白质运输。基质蛋白使用 TIM23 复合物进行运输，而内膜蛋白使用 TIM22 复合物、TIM23 复合物或 OXA 复合物进行插入。其余蛋白质留在膜间隙中，在那里发挥作用。'''<br />
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除了必须从细胞质中输入的 ~99% 的线粒体蛋白质外，所有真核生物的线粒体基因组都编码了少量膜蛋白。'''这些蛋白质由线粒体核糖体合成，并由 OXA 复合物插入内膜。'''线粒体编码的膜蛋白质与从胞质溶胶中输入的核编码膜蛋白组装形成功能性蛋白质复合物，例如用于产生能量的呼吸链复合物（见第 14 章）。细胞如何在线粒体和细胞核之间进行通信以确保构建内膜复合物的蛋白质的平等表达尚不清楚。<br />
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=== 线粒体蛋白质在翻译后作为未折叠的多肽链输入 ===<br />
正如我们在前面的部分中了解到的，蛋白质转运到内质网通常发生在蛋白质由与内质网蛋白质转运蛋白紧密结合的核糖体合成时。蛋白质输入过程中核糖体与转运蛋白的结合使粗糙内质网具有其特征性外观。'''相反，线粒体外膜中的蛋白质转运蛋白不与核糖体结合，大多数线粒体蛋白质通过翻译后机制导入。这就是为什么在线粒体表面观察到的核糖体非常少。'''<br />
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与内质网易位一样，线粒体蛋白质的输入可以在试管中通过无细胞反应重建。在这样的实验中，将放射性标记的线粒体前体蛋白与纯化的线粒体混合，以允许其输入细胞器。通过改变试管中的条件，可以确定输入的生化要求、捕获过程中的中间体以及确定使用了哪些转运蛋白。我们对线粒体输入分子机制的大部分了解来自无细胞反应分析。<br />
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'''线粒体前体蛋白在合成后不会立即折叠成其天然结构；相反，它们通过与其他蛋白质的相互作用在细胞溶胶中保持未折叠状态。'''这些相互作用蛋白中的'''一些是 hsp70 家族的一般伴侣'''（第 6 章讨论），而其他'''一些则专门用于线粒体前体蛋白并直接与其信号序列结合'''。所有相互作用蛋白都有助于防止前体蛋白在与线粒体外膜中的 TOM 复合物结合之前自发聚集或折叠。作为输入过程的第一步，TOM 复合物的输入受体结合线粒体前体蛋白的信号序列。然后，随着胞浆相互作用蛋白被剥离，未折叠的多肽链首先被信号序列馈送到 TOM 复合物内的转运通道。<br />
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一旦转运蛋白突出到膜间隙，多肽链内的序列将决定接下来会发生什么。例如，前往基质或内膜的蛋白质与 TIM 复合物之一结合，并跨过或插入内膜。我们可以做到快速中止细胞外线粒体输入反应，以在转运过程中的中间步骤中阻止蛋白质。对被阻止进入基质的蛋白质进行检查的实验表明，它跨越了线粒体内膜和外膜：其 N 端信号序列已被位于基质中的信号肽酶去除，而蛋白质的 C 端部分仍然暴露在线粒体外。因此，我们可以得出结论，前体蛋白质可以同时穿过两个线粒体膜进入基质空间（图 12-9）。<br />
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'''尽管 TOM 和 TIM 复合物通常协同作用，同时将前体蛋白转运到两个膜上，但它们能够独立运行。'''例如，在分离的外膜中，TOM 复合物可以将前体蛋白的信号序列转运到膜上。同样，如果通过实验从分离的线粒体中去除外膜，暴露的 TIM23 复合物可以有效地将前体蛋白导入基质空间。通过实验将通常相连的过程解偶联，可以更详细地研究和理解每个步骤和转运系统。<br />
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=== 蛋白质输入由 ATP 水解、膜电位和氧化还原电位提供动力 ===<br />
蛋白质的定向运输需要能量（图 12-0）。线粒体蛋白质输入利用四个离散位点的三种不同能量来源。'''ATP 是大多数生物系统中的常见燃料，在其中两个位置使用：线粒体外和基质内。另外两个能量来源由跨线粒体内膜的膜电位和电子传递链的氧化还原电位贡献。并非所有线粒体前体蛋白都需要这些能量来源才能到达最终目的地。'''<br />
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大多数线粒体前体蛋白在转运过程的初始阶段都需要能量，能量的初始使用有助于在输入之前将多肽保持在未折叠状态（见图 12-9）。如第 6 章所述，执行此任务的分子伴侣使用 ATP 结合和水解循环来控制它们与新合成的多肽的相互作用。分子伴侣相互作用是防止细胞溶胶中过早折叠所必需的，'''而分子伴侣解离是允许通过 TOM 复合物进行运输所必需的。'''<br />
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一旦信号序列通过 TOM 复合物并与 TIM 复合物结合，'''进一步通过 TIM 转运通道的转运需要膜电位'''（图 12?0A），它是跨内膜的电化学 H + 梯度的电成分（见图 11?）。由内膜中的电子传输过程（在第 14 章中讨论）驱动，将 H+ 从基质空间泵送到膜间隙，从而维持电化学梯度。跨内膜的电化学 H+ 梯度中的能量'''通过电泳驱动带正电荷的信号序列通过 TIM 复合物的转运'''。相同的 H + 梯度还为线粒体内膜中的 ATP 合酶复合物提供大部分细胞 ATP 合成的能量。<br />
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'''一旦前体蛋白的初始片段到达基质，线粒体 hsp70 对于完成输入过程至关重要'''，'''类似于 BiP 对于将翻译后蛋白质输入 ER 的作用'''。线粒体 hsp70 与 TIM23 复合物的基质侧结合，'''并充当将前体蛋白拉入基质空间的马达'''。与其胞浆表亲一样，线粒体 hsp70 对未折叠的多肽链具有很高的亲和力，并且一旦输入的蛋白质链从基质空间中的 TIM 转运蛋白中出现，它就会紧密结合该蛋白质链。然后，hsp70 经历 ATP 依赖性构象变化，在释放被输入的蛋白质之前对其施加拉力。这种能量驱动的结合、牵引和释放循环持续进行，直到蛋白质通过 TIM23 复合物完成输入（图 12-0B）。'''许多输入的基质蛋白被传递给另一种伴侣蛋白线粒体 hsp60，以帮助它们通过 ATP 水解循环折叠（见第 6 章）'''。<br />
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某些含有半胱氨酸基序cysteine motifs的膜间隙蛋白'''利用细胞质和线粒体之间的氧化还原电位差异作为能量来源'''。当这些蛋白质的一部分最初进入膜间隙时，'''它们与 Mia40 蛋白形成瞬时共价二硫键'''（图 12-0C）。这种相互作用可防止蛋白质通过 TOM 复合物倒退到细胞质中。输入的蛋白质最终以含有链内二硫键的氧化形式从 Mia40 中释放出来，结果折叠蛋白现在被困在膜间隙中。Mia40 在此过程中被还原，然后通过将电子传递到线粒体内膜中的电子传输链而被重新氧化。这样，储存在线粒体电子传输链中的氧化还原电位中的能量就被用来驱动蛋白质的输入。<br />
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=== 进入线粒体内膜的运输通过几种途径进行 ===<br />
线粒体内膜中的三种不同的转运蛋白（见图 12-8）都能够插入膜蛋白。不同亚群的线粒体内膜蛋白通过不同的途径到达这些转运蛋白之一，从而插入膜中。<br />
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'''在最常见的转运途径中，从细胞质中开始的前体使用 TOM 和 TIM23 复合物开始输入基质中。'''然而，只有运输蛋白的 N 端信号序列才能真正进入基质空间（图 12-1A）。'''TIM23 复合物将位于 N 端信号序列之后的疏水性氨基酸序列识别为跨膜结构域。这允许跨膜结构域插入内膜并防止进一步转位到基质中，'''可能是通过类似于 ER 驻留 Sec61 转运蛋白中的侧门。蛋白质的其余部分通过 TOM 复合物进入膜间隙，信号序列在基质中被切割。<br />
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'''通往内膜的第二条运输路线专门用于代谢物特异性转运蛋白家族'''，它们将大量小分子转移到内膜上。这些转运蛋白为线粒体基质中的代谢酶（例如柠檬酸循环中的酶）提供底物，并将其产物运回细胞溶胶。这些多通道跨膜蛋白'''利用内部信号序列通过 TOM 复合物进入膜间隙'''。它们与膜间隙分子伴侣结合，后者'''引导它们进入 TIM22 复合物'''，疏水性跨膜区域在此划分为内膜。此插入过程需要膜电位来确保蛋白质的适当区域被运输到基质侧，以便转运蛋白获得正确的拓扑结构（图 12-1B）。<br />
[[文件:细胞12-51.png|缩略图|线粒体内膜蛋白的产生途径。（A） N 端信号序列（红色）开始导入基质空间。遵循基质靶向信号序列的疏水跨膜片段（蓝色）与内膜中的 TIM23 转运体（橙色）结合并终止易位。然后，蛋白质的其余部分通过外膜中的 TOM 转运蛋白被拉入膜间隙，跨膜段被释放到内膜中，将蛋白质锚定在那里。（B） 作为代谢物转运蛋白的多通道内膜蛋白包含内部信号序列，并以环的形式蜿蜒穿过 TOM 复合物。然后，它们与膜间隙中的伴侣结合，从而将蛋白质引导至 TIM22 复合物。TIM22 复合物专门用于插入多通道内膜蛋白。（C） OXA 复合物介导由线粒体基因组编码并在基质空间中翻译的蛋白质的膜蛋白插入内膜。（D） 内膜中的 OXA 复合物可以介导蛋白质从基质空间插入。为了获得这条途径，核编码的蛋白质必须首先通过 TOM 和 TIM23 复合物完全转位到基质空间。用于初始易位的信号序列（红色）的切割揭示了新 N 端相邻的疏水信号序列（蓝色）。然后，该信号将蛋白质引导到内膜中。]]<br />
'''进入内膜的最终途径是使用 OXA 复合物'''。如前所述，'''OXA 复合物还插入在线粒体基质中编码和翻译的少数膜蛋白'''（图 12-1C）。因此，'''只能从膜的基质侧访问 OXA 复合物'''。因此，'''依赖 OXA 复合物插入的核编码膜蛋白必须首先使用 TIM23 转位到基质中'''（图 12-1D）。在这里，N 端信号序列被移除以暴露疏水信号序列，然后 OXA 复合物使用该序列插入内膜。<br />
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=== 细菌和线粒体使用类似的机制将“β-桶”插入其外膜 ===<br />
如本章前面所述，线粒体是从原始真核细胞内的祖先内共生细菌进化而来的。因此，线'''粒体外膜在进化上与革兰氏阴性细菌的外膜有关'''（见图 11-7）。两种膜均含有孔蛋白，这是一种丰富的成孔攮桶蛋白，可渗透无机离子和代谢物（但不能渗透大多数蛋白质）。TOM 复合物只允许含有疏水性 α 螺旋的蛋白质横向离开，因此不能将孔蛋白或其他攮桶蛋白整合到脂质双层中。'''相反，它们首先作为未折叠蛋白质通过 TOM 复合物运输到膜间隙'''。膜间隙中的特殊伴侣蛋白可防止桶蛋白聚集（图 12-2A），'''直到它们插入并由外膜中的 SAM 复合物折叠而成。'''<br />
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'''SAM 复合物的一个中心亚基与一种细菌外膜蛋白同源，'''该蛋白有助于将 β 桶蛋白插入细菌外膜。在细菌中，β 桶蛋白从周质空间插入，周质空间的拓扑结构相当于线粒体中的膜间隙（图 12-2B）。这种插入 β 桶蛋白的保守途径进一步强调了线粒体的内共生起源。值得注意的是，'''TOM 和 SAM 复合物的中心亚基本身就是 β 桶蛋白'''。因此，需要预先存在的 TOM 和 SAM 复合物来复制更多这些必需的蛋白质转运蛋白。<br />
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=== 两个信号序列将蛋白质引导至叶绿体中的类囊体膜 ===<br />
蛋白质进入叶绿体的过程类似于进入线粒体的运输。这两个过程都发生在翻译后，使用每个膜中的单独转运复合物，需要能量，并使用多种类型的信号序列将前体引导至适当的细胞器亚区室。然而，形成转运复合物的许多蛋白质成分是不同的。此外，线粒体利用其内膜上的电化学 H + 梯度来驱动运输，而'''叶绿体在其类囊体膜上有电化学 H + 梯度，但在内膜上没有，它使用 GTP 和 ATP 水解来为跨双层膜包膜的进口提供动力。'''因此，功能相似性源于趋同进化，反映了跨双层膜转运的共同要求。<br />
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尽管输入叶绿体的信号序列表面上与输入线粒体的信号序列相似，但植物细胞可以同时拥有线粒体和叶绿体，因此蛋白质必须在两个细胞器之间正确分配。实验表明，如果细胞质蛋白质通过实验与线粒体蛋白质的N 端信号序列连接，则可以特异性地定向到植物细胞的线粒体；与叶绿体蛋白质的 N 端信号序列连接的相同蛋白质最终进入叶绿体。因此，每个细胞器上的输入受体区分不同的信号序列。<br />
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线粒体中发现的相同隔间也存在于叶绿体中，叶绿体分为多个隔室，都有其独特的蛋白质组，这些蛋白质通过类似于线粒体系统的机制选择性地输送到细胞中。然而，叶绿体有一个额外的膜封闭区室，即类囊体。许多叶绿体蛋白质，包括光合作用系统和 ATP 合酶的蛋白质亚基（第 14 章讨论），都位于类囊体膜中。这些重要复合物的许多成分都编码在核基因组中，因此那些位于类囊体腔中的成分必须通过三个膜输入。这些蛋白质的前体利用二分信号序列分两步从细胞溶胶转移到最终目的地。首先，它们在 N 端叶绿体信号序列的引导下穿过外膜和内膜进入基质。在那里，基质信号肽酶去除 N 端叶绿体信号序列，揭示前体蛋白序列中'''紧随其后的类囊体信号序列'''。 类囊体信号序列启动整合到类囊体膜或易位到类囊体空间（图 12?3A）。<br />
[[文件:细胞12.53.png|缩略图|叶绿体前体蛋白易位到类囊体空间。（A） 前体蛋白包含一个 N 末端叶绿体信号序列（红色），然后紧接着一个类囊体信号序列（棕色）。叶绿体信号序列通过类似于线粒体前体蛋白易位到基质空间的机制启动转位到基质中，尽管名为 TOC 和 TIC （分别用于叶绿体外膜和内叶绿体膜中的转位蛋白）的转位复合物不同。然后信号序列被切割掉，揭开类囊体信号序列的面纱，从而启动跨类囊体膜的易位。（B） 易位到类囊体空间或类囊体膜可以通过至少三种途径中的任何一种发生：（1） Sec 通路，之所以这样称呼，是因为它使用是 Sec 蛋白同源物的成分，这些成分介导蛋白质跨 ER 和细菌质膜的易位;（2） 一种 OXA 样途径，之所以这样称呼，是因为它使用 OXA 转位酶的叶绿体同源物;（3） TAT（双精氨酸易位）通路，之所以这样称呼，是因为两个精氨酸在将蛋白质引导到该通路的信号序列中至关重要，这取决于类囊体膜上的 H+ 梯度。OXA 样通路利用缺乏 RNA 亚基的叶绿体 SRP。这种位于基质中的特化 SRP 识别类囊体定向的信号序列，并且仅在翻译后发挥作用，因为它位于与制造类囊体前体蛋白的核糖体不同的隔室中]]<br />
类囊体膜中有三种不同的蛋白质转运蛋白，每种蛋白转运蛋白识别不同类型的信号序列，处理不同的类囊体前体子集，并以不同的方式使用能量（图 12?3B）。正如我们之前所看到的，'''类囊体膜是从内叶绿体膜发育而来的，而内叶绿体膜在进化上与细菌内膜有关。因此，类囊体膜中的三种转运蛋白均具有用于细菌转运或膜插入的同源物，这并不奇怪。'''<br />
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=== 总结 ===<br />
尽管线粒体和叶绿体有自己的遗传系统，但它们产生的自身蛋白质不到 1%。相反，这两个细胞器使用类似的机制从细胞质中导入大部分蛋白质。在这两种情况下，外膜和内膜中的多种蛋白质转运蛋白复合物识别不同类型的信号序列，以将前体引导至正确的细胞器亚区室。蛋白质通过翻译后机制以未折叠状态运输。细胞质 hsp70 家族的伴侣蛋白在转运前将前体蛋白保持在未折叠状态，基质空间或基质中的第二组 hsp70 蛋白将多肽链拉过内膜。转运到线粒体中的动力来自 ATP 水解、内膜上的膜电位和电子传递链的氧化还原电位。转运到叶绿体中的动力来自 GTP 和 ATP 水解以及类囊体膜上的膜电位。在叶绿体中，从基质到类囊体的输入可以通过几种途径进行，这些途径由蛋白质转运复合物和所用的能量源区分。<br />
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== 分子在细胞核和细胞质之间的运输 ==<br />
核膜包裹 DNA 并定义核区室。该膜由两个同心膜组成，这些膜由核孔复合体穿孔（图 12-4）。虽然内核膜和外核膜是连续的，但它们保持不同的蛋白质组成。内核膜含有作为'''核纤层结合位点的蛋白质'''，核纤层是聚合蛋白质亚基的网状结构，核纤层蛋白是细胞骨架蛋白中间丝家族的成员（见第 16 章）。层为核膜提供结构支撑核膜并充当染色体和核孔复合物的锚定位点。层板还通过跨越核膜的蛋白质复合物与细胞质细胞骨架相连，从而提供 DNA、核膜和细胞骨架之间的结构连接。外核膜与 ER 膜连续，并布满了参与蛋白质合成的核糖体（见图 12-5）。这些核糖体上制造的蛋白质被运送到内核膜和外核膜之间的空间（核周空间），该空间与 ER 腔连续。<br />
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核孔在细胞质和细胞核之间进行广泛的双向交通。许多在细胞核中起作用的蛋白质（包括组蛋白、DNA 聚合酶、RNA 聚合酶、转录调节因子和 RNA 加工蛋白）被选择性地从它们产生的细胞质输入到核区室。同时，所有在细胞质中起作用的 RNA（包括 mRNA、rRNA、tRNA 和 miRNA）在细胞核中合成和加工后被输出。与输入过程一样，输出过程也是有选择性的；例如，mRNA 只有在细胞核中被 RNA 加工反应适当修饰后才会输出。在某些情况下，需要多个选择性运输步骤来组装复杂的结构。例如，核糖体由在胞质溶胶中合成的蛋白质组成，这些蛋白质被运送到细胞核中，只有在与新合成的核糖体 RNA 组装后才被输出回胞质溶胶。然后，这些前核糖体颗粒在胞质溶胶中完成组装成功能性核糖体，某些组装和运输因子返回细胞核，帮助组装下一个核糖体。<br />
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=== 核孔复合物穿透核膜 ===<br />
所有真核生物的核膜上都有大型复杂的核孔复合物 (NPC)。每个 NPC 由一组大约 30 种不同的蛋白质或核孔蛋白组成。NPC 具有'''八重'''旋转对称性，因此，每个核孔蛋白都是多聚体。导致完全组装的 NPC 中存在 500-1000 个蛋白质分子，酵母中估计质量为 6600 万道尔顿，脊椎动物中估计质量为 1.25 亿道尔顿（图 12?5）。大多数核孔蛋白由重复的蛋白质结构域组成，这些结构域只有几种不同类型的重复，这些结构域是通过大量基因复制进化而来的。一些与膜相邻的支架核孔蛋白（见图 12?5）在进化和结构上与囊泡外壳蛋白复合物有关，例如网格蛋白和 COPII 外壳（第 13 章讨论），它们形成运输囊泡。'''一种蛋白质甚至被用作 NPC 和囊泡外壳的共同组成部分'''。似乎一种有助于形成真核细胞复杂膜系统的祖先膜终止蛋白进化成一个蛋白家族，该家族可稳定核孔和萌芽运输囊泡处的急剧膜弯曲。<br />
<br />
典型哺乳动物细胞的核膜包含 3000-4000 个 NPC，尽管该数字差异很大，从神经胶质细胞中的几百个到浦肯野神经元中的近 20,000 个。每个 NPC 每秒可以运输惊人的 1000 个大分子，并且可以同时双向运输。每个 NPC 的内径约为 40 纳米，足以容纳核糖体亚基甚至病毒颗粒。然而，这个巨大的孔隙并不是空的；相反，它充满了由通道核孔蛋白channel nucleoporins贡献的非结构化蛋白质区域。<br />
[[文件:细胞12.55.png|缩略图|The arrangement of NPCs in the nuclear envelope. (A) In a vertebrate NPC, nucleoporins are arranged with striking eightfold rotational symmetry. In addition, immunoelectron microscope studies show that the proteins that make up the central portion of the NPC are oriented symmetrically across the nuclear envelope, so that the nuclear and cytosolic sides look identical. The eightfold rotational and twofold transverse symmetry explains how such a huge structure can be formed from only about 30 different proteins: many of the nucleoporins are present in 8, 16, or 32 copies. On the basis of their approximate localization in the central portion of the NPC, nucleoporins can be classified into (1) transmembrane ring proteins that span the nuclear envelope and anchor the NPC to the envelope; (2) scaffold nucleoporins that form layered ring structures (some scaffold nucleoporins are membrane-bending proteins that stabilize the sharp membrane curvature where the nuclear envelope is penetrated); and (3) channel nucleoporins that line a central pore. In addition to folded domains that anchor the proteins in specific places, many channel nucleoporins contain extensive unstructured regions, where the polypeptide chains are intrinsically disordered. The central pore is filled with a high concentration of these disordered domains whose weak interactions with each other form a gel that blocks the passive diffusion of large macromolecules. The disordered regions contain a large number of phenylalanine–glycine (FG) repeats. Fibrils protrude from both the cytosolic and the nuclear sides of the NPC. By contrast to the twofold transverse symmetry of the NPC core, the fibrils facing the cytosol and nucleus are different: on the nuclear side, the fibrils converge at their distal end to form a basketlike structure. The precise arrangement of individual nucleoporins in the assembled NPC is still a matter of intense debate, because atomic resolution analyses have been hindered by the sheer size and flexible nature of the NPC and by difficulties in purifying sufficient amounts of homogeneous material. A combination of electron microscopy, computational analyses, and crystal structures of nucleoporin subcomplexes has been used to develop the current models of the NPC architecture. (B) A scanning electron micrograph of the nuclear side of the nuclear envelope of an oocyte, showing NPCs with their basketlike fibrils. (C) An electron micrograph showing a side view of two NPCs (brackets); note that the inner and outer nuclear membranes are continuous at the edges of the pore. (D) An electron micrograph showing face-on views of negatively stained NPCs. The membrane has been removed by detergent extraction. Note that some of the NPCs contain material in their center, which is thought to be trapped macromolecules in transit through these NPCs. (A, adapted from A. Hoelz et al., Annu. Rev. Biochem. 80:613–643, 2011. B, © 1992 M.W. Goldberg and T.D. Allen. Originally published in J. Cell Biol. <nowiki>https://doi.org/10.1083/</nowiki> jcb.119.6.1429. With permission from Rockefeller University Press. C, courtesy of Werner Franke and Ulrich Scheer. D, courtesy of Ron Milligan.)]]<br />
'''这些非结构化结构域含有大量苯丙氨酸-甘氨酸 (FG) 基序的重复序列，这些基序彼此之间亲和力较弱，在 NPC 内部形成凝胶状网状结构。'''该网状结构可充当筛子，限制大分子的扩散，同时允许较小分子通过。研究人员通过将不同大小的标记水溶性分子注入细胞溶胶，然后测量其扩散到细胞核中的速率，确定了筛子的有效尺寸。小分子（5000 道尔顿或更少）扩散得如此之快，以至于我们可以认为核膜可以自由渗透它们。屏障逐渐限制较大的分子，'''以至于直径大于 ~40,000 道尔顿或 ~5 纳米的蛋白质无法通过被动扩散进入'''。由于许多细胞蛋白质太大而无法被动扩散通过 NPC，因此核区室和细胞质可以维持不同的蛋白质组成？位置。例如，成熟的胞浆核糖体的直径约为 30 nm，因此不能通过 NPC 扩散，将蛋白质合成限制在细胞质中。<br />
<br />
但是细胞核如何输出新制造的核糖体亚基或输入大分子，例如 DNA 聚合酶和 RNA 聚合酶，它们的亚基分子量为 100,000-200,000 道尔顿？正如我们接下来讨论的那样，这些和大多数其他运输的蛋白质和 RNA 分子与特定的受体蛋白结合，这些受体蛋白将大分子运送通过 NPC。即使是组蛋白等小蛋白质也经常使用受体介导的机制穿过 NPC，从而提高运输效率。<br />
<br />
=== 核定位信号将蛋白质引导至细胞核 ===<br />
当通过实验从细胞核中提取蛋白质并将其重新引入细胞质时，即使是非常大的蛋白质也会有效地重新积累在细胞核中。称为核定位信号 (NLS) 的分选信号负责此主动核输入过程的选择性。通过使用重组 DNA 技术，已精确定义了输入到细胞核中的许多蛋白质的信号（图 12-6）。'''最常用的信号由一个或两个富含带正电荷氨基酸-赖氨酸和精氨酸的短序列组成（见图 12-3）'''，不同蛋白质的精确序列各不相同。一些核蛋白含有不同类型的信号，其中一些尚未被鉴定。<br />
<br />
NLS 几乎可以位于氨基酸序列中的任何位置，并且被认为在蛋白质表面形成环或斑块。许多 NLS 甚至在作为短肽连接到胞浆蛋白表面时也能发挥作用，'''这表明信号在核蛋白氨基酸序列中的精确位置并不重要'''。'''此外，只要多组分复合物的一个蛋白质亚基显示核定位信号，整个复合物就会被输入到细胞核中'''。大分子跨 NPC 的运输与蛋白质跨其他细胞器膜的运输有着根本的不同：NPC 运输是通过一个大的、组成性开放的、网状填充的孔进行的，而不是通过一个小得多的蛋白质转运蛋白进行的，后者的水孔通常由被运输的蛋白质控制。因此，完全折叠的蛋白质和大型多蛋白复合物可以通过核孔向任一方向运输。相比之下，通过内质网、线粒体和叶绿体的细胞器蛋白转运蛋白的运输是单向的，通常需要蛋白质被广泛展开。<br />
<br />
可以通过用核定位信号涂覆微小胶体金颗粒，将颗粒注入细胞质，然后通过电子显微镜跟踪它们的命运，来可视化核蛋白通过 NPC 的运输（图 12-7）。粒子首先到达从 NPC 边缘的支架核孔蛋白延伸到细胞质的触手状原纤维，然后穿过 NPC 的中心。这一观察结果表明，NLS 赋予大颗粒穿越核孔内无序网格造成的原本不可渗透的扩散屏障的能力。<br />
<br />
=== 核输入受体与核定位信号和 NPC 蛋白结合 ===<br />
要启动核输入，'''核定位信号必须被核运输受体识别'''。这些受体中的大多数都属于一个称为核转运蛋白'''karyopherins'''的大蛋白质家族。在酵母中，有 14 个基因编码核转运蛋白；在动物细胞中，这个数字要大得多。介导核输入的核转运蛋白家族成员称为核输入受体，而介导核输出（稍后讨论）的核转运蛋白家族成员称为核输出受体。每个输入受体都可以结合和运输包含适当核定位信号的货物蛋白子集（图 12-8A）。<br />
<br />
核输入受体有时使用衔接蛋白，在输入受体和要运输的蛋白质上的核定位信号之间形成桥梁（图 12-8B）。一些衔接蛋白在结构上与核输入受体相关，表明它们具有共同的进化起源。通过使用各种输入受体和衔接蛋白，细胞能够识别实现核蛋白上显示的核定位信号的广泛库。<br />
<br />
输入受体是可溶性胞浆蛋白，'''含有多个 FG 重复序列的低亲和力结合位点，胞浆核孔蛋白原纤维中的 FG 重复序列最初用于将输入受体及其结合的货物蛋白招募到 NPC'''。<br />
[[文件:细胞12.59.png|缩略图|核输入受体与 FG 重复序列的相互作用。左图：核输入受体在其表面包含各种低亲和力 FG 重复序列结合位点。这促进了它们最初募集到 NPC，因为与 NPC 胞质原纤维上发现的 FG 重复序列相互作用。NPC 的内部充满了包含 FG 重复序列的蛋白质网，这些蛋白质彼此之间的弱相互作用限制了蛋白质和其他大分子通过孔的非特异性扩散。右图：货物受体可以通过与 FG 重复序列相互作用并局部熔化网状物来快速分配到 FG 重复序列网格中。这种进出网格的划分大大加速了货物受体（及其结合的货物）通过 NPC 的扩散。没有表面 FG 重复序列结合位点的蛋白质不能融化网状物，并且它们通过 NPC 的扩散相对较慢。]]<br />
'''输入受体然后可以结合形成核孔内网格的 FG 重复序列，以破坏重复序列之间的相互作用。这样，受体复合物局部溶解凝胶状网格，并可以扩散到 NPC 孔内'''（图 12-9）。<br />
<br />
可以在试管中重新创建由含有 FG 重复序列的非结构化多肽组成的凝胶。这种凝胶显示出惰性货物以与 NPC 扩散类似的尺寸依赖性方式受限扩散。与输入受体结合的货物扩散到这种人造凝胶中的速度要快 1000 多倍。以这种速率，与输入受体复合的货物可以在几毫秒内穿过 NPC，与 NPC 的速率一致。重要的是要意识到，'''在这个模型中，扩散不是定向的；相反，进口受体仅仅加速扩散'''，使货物能够进入核区。正如我们将看到的，正是 NPC 核侧货物的选择性解离赋予了进口过程方向性。然后，进口受体返回胞质溶胶，运输下一个货物。<br />
<br />
=== Ran GTPase 通过 NPC 对核进口施加方向性 ===<br />
通过 NPC 进口核蛋白会将特定蛋白质集中在细胞核中，从而增加细胞内的秩序。细胞通过利用 GTPase Ran 的 GTP 水解能量来为这一排序过程提供动力，而核进口和出口都需要这种能量。<br />
<br />
与其他 GTPase 一样，Ran 是一种分子开关，可以根据 GDP 或 GTP 是否结合而存在于两种构象状态中（图 3-3）。两种 Ran 特异性调节蛋白触发两种状态之间的转换：'''胞浆 GTP 酶活化蛋白 (GAP) 触发 GTP 水解，从而将 Ran·GTP 转化为 Ran·GDP，核鸟嘌呤核苷酸交换因子 (GEF) 促进 GDP 与 GTP 的交换，从而将 Ran·DP 转化为 Ran·TP。'''由于 Ran GAP 位于胞浆中，而 Ran GEF 位于细胞核中，'''因此胞浆中主要含有 Ran·DP，而细胞核中主要含有 Ran·TP（'''图 12-0A）。GAP 和 GEF 在细胞中胞浆和细胞核之间的分配是由于它们分别优先与胞浆细胞骨架和细胞核染色质结合。 <br />
<br />
'''Ran 两种构象形式的梯度驱动核运输朝适当的方向进行'''。在 FG-重复序列结合的促进下，输入受体加速了通过 NPC 通道内网状物的扩散。当输入受体到达孔复合物的核侧时，Ran-GTP 与其结合并导致受体释放其货物（图 12-0B）。因为这只发生在在核孔侧（Ran·GTP 浓度较高），输入过程被纠正（即单向），即使货物输入受体复合物通过孔的扩散受随机的来回扩散控制。<br />
<br />
在细胞核中卸下货物后，空的 Ran-GTP 结合的进口受体通过相同的促进扩散机制通过孔复合物运输回。当 Ran-TP 和进口受体的复合物到达细胞质时，Ran GAP 触发 Ran-TP 水解其结合的 GTP。产生的 Ran-DP 对进口受体缺乏亲和力，将其释放以进行另一轮核进口。因此，Ran-DP 允许货物在细胞质中结合，而 Ran-TP 刺激货物在细胞核中排出，从而赋予进口过程方向性。<br />
<br />
=== 核出口与核进口类似，但方向相反 ===<br />
大分子（如新的核糖体亚基和 RNA 分子）的核出口通过 NPC 进行，也依赖于选择性运输系统。运输系统依赖于大分子上的核出口信号？需要输出的 ecules。输出受体既直接或通过适配器与输出信号结合，又与 NPC 蛋白结合，以引导其货物进入细胞质。<br />
<br />
正如从输入受体的结构和进化相似性所预期的那样rs 和输出受体，输入和输出运输系统的工作方式相似但方向相反：输入受体在细胞质中结合其货物分子，将其释放到细胞核中，然后输出到细胞质中重新使用，而输出受体则以相反的方式发挥作用（图 12-1）。<br />
<br />
出口受体反向工作的能力源于它们与 Ran GTPase 相互作用的方式。'''细胞核中的 Ran-GTP 促进货物与出口受体结合，而不是像进口受体那样促进货物解离。'''一旦出口受体通过孔隙移动到细胞质，它就会遇到 Ran GAP，这会诱导受体将其 GTP 水解为 GDP。结果，出口受体翻转其构象并在细胞质中释放其货物和 Ran-DP。自由输出受体和自由 Ran-DP 使用核输入途径进入细胞核并完成循环。正如我们在第 6 章中详细讨论的那样，细胞控制 RNA 从细胞核的输出。snRNA、miRNA 和 tRNA 与核输出受体结合，它们使用 Ran-TP 梯度为运输过程提供动力。相比之下，mRNA 从细胞核输出使用不同的机制，不使用输出受体或 Ran GTPase 系统。相反，剪接和加工后的 mRNA 与几种核 RNA 结合蛋白组装在一起，其中一些可以结合 NPC 的核侧，另一些可以结合 FG 重复序列（见图 6-0）。然后，这种具有输出能力的 mRNA 核糖核蛋白 (mRNP) 复合物可以穿过 NPC 内的 FG 重复网格。位于 NPC 胞质侧的解旋酶复合物利用 ATP 水解的能量从 mRNP 中剥离几种蛋白质，包括 FG 重复结合蛋白。这可防止输出的 mRNA 重新进入 NPC，从而使输出过程单向。剥离的 RNA 结合蛋白被迅速输入回细胞核（使用输入受体和 Ran GTPase 系统）进行另一轮运输。<br />
<br />
通过控制对运输机制的访问可以调节通过 NPC 的运输 一些蛋白质不断地在细胞核和细胞质之间来回穿梭。如果蛋白质足够小以扩散通过核孔，但包含一个不断将其检索到细胞核或细胞质的输入或输出信号，就会发生这种情况。其他蛋白质既包含核定位信号，也包含核输出信号。它们的输入和输出的相对速率阻碍了 ?了解此类穿梭蛋白的稳定定位：如果输入速率超过输出速率，则蛋白质将主要位于细胞核中；相反，如果输出速率超过输入速率，则蛋白质将主要位于细胞质中。因此，改变输入、输出或两者的速率可以改变蛋白质的位置。如第 7 章所述，细胞通过将某些转录调节剂保持在细胞核外直到需要它们为止来控制它们的活性（图 12-2）；同样，细胞可以通过将某些 mRNA 保留在细胞核中直到需要它们的蛋白质产物来控制它们的翻译。在许多情况下，细胞通过调节核定位和输出信号来控制运输——打开或关闭它们，通常是通过磷酸化靠近信号序列的氨基酸（图 12-3）。其他转录调节剂调节剂与抑制性胞浆蛋白结合，这些蛋白要么将它们锚定在胞浆中（通过与细胞骨架或特定细胞器的相互作用），要么掩盖它们的核定位信号，使它们无法与核输入受体相互作用。适当的刺激会将转录调节蛋白从其胞浆锚点或掩蔽物中释放出来，然后将其运输到细胞核中。一个重要的例子是潜在的转录调节蛋白，它控制胆固醇代谢基因的转录。该蛋白质以非活性形式制成并储存在内质网中的跨膜蛋白中。当细胞缺乏胆固醇时，蛋白质会从内质网运输到高尔基体，在那里遇到特定的蛋白酶，这些蛋白酶会切断胞浆结构域，将其释放到胞浆中。然后，该结构域被导入细胞核，在那里它激活胆固醇和胆固醇代谢所需的基因的转录。甾醇的吸收和合成（图 12-4）。在本章前面，我们讨论了一种控制未折叠蛋白反应 ATF6 臂激活的类似机制（见图 12-6）。<br />
<br />
=== 核膜在有丝分裂过程中分解和重新组装 ===<br />
在动物细胞中，核膜在有丝分裂过程中被拆除，以便微管可以进入复制的染色体，以便在两个子细胞之间分离（第 17 章讨论）。在有丝分裂结束时，核膜重新组装，细胞质和细胞核之间细胞内容物的不对称分布重新建立。必须可逆地拆卸的主要结构是核层、NPC 和核膜。拆卸过程由在有丝分裂开始时激活的细胞周期蛋白依赖性激酶 (Cdk) 启动（第 17 章讨论）。 Cdk<br />
<br />
驻留在其中的核膜蛋白。内质网逐渐包裹整个染色体组，直到内质网形成密封的核膜，吞噬染色体和与其结合的蛋白质（电影 12.7）。<br />
<br />
新形成的内核膜紧密贴合在染色体表面，富含内核膜蛋白，排除除最初与有丝分裂染色体结合的蛋白质以外的所有蛋白质，从而赋予吞噬过程高度的选择性。由于 Ran-TP 在细胞核内，而 Ran-DP 留在细胞核外，因此含有核定位信号的蛋白质可以通过 NPC 单向输入。这样，核蛋白质含量得到补充，而所有其他大蛋白质（包括核糖体）则被排除在新组装的细胞核之外。<br />
<br />
=== 摘要 ===<br />
核膜由内核膜和外核膜组成，它们在核孔复合体 (NPC) 形成的穿孔处相互连接。外核膜与 ER 膜连续，内核膜和外核膜之间的空间与 ER 腔连续。在细胞核中产生的 RNA 分子和在细胞核中组装的核糖体亚基被输出到细胞质；相反，所有在细胞核中起作用的蛋白质都是在细胞质中合成，然后被输入。<br />
<br />
细胞核和细胞质之间的大量物质运输通过 NPC 进行，NPC 提供了穿过核膜的直接通道。NPC 的内部包含一个非结构化蛋白质网，允许小分子通过，但施加了扩散屏障，需要大分子主动运输。<br />
<br />
通过 NPC 运输的蛋白质的核定位信号和核输出信号由相应的核运输受体识别。这些受体的功能是选择性地在核膜的一侧结合其货物，增加通过 NPC 的扩散速率，并在另一侧选择性地释放货物。单体 GTPase Ran 水解 GTP 的自由能被利用来为核运输提供方向性。<br />
<br />
信使 RNA 作为大型核糖核蛋白复合物的一部分通过 NPC 从细胞核输出；它们使用不同的运输路线，利用 ATP 水解重塑 NPC 胞浆侧的复合物。细胞通过控制这些分子进入运输机制来调节核蛋白和 RNA 分子通过 NPC 的运输。由于核定位信号没有被移除，核蛋白可以反复输入，这是每次有丝分裂后细胞核重新组装时所必需的。</div>
N·CHEN·Y
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第十二章 细胞内组织和蛋白质分选
2025-03-01T15:54:48Z
<p>N·CHEN·Y：/* ER 在结构和功能上是多种多样的 */</p>
<hr />
<div>== 内质网 ==<br />
内质网 （ER） 的膜通常占普通动物细胞总膜的一半以上（参见表 12-2）。ER 组织成一个网状迷宫，由分支小管和扁平囊组成，延伸到整个胞质溶胶（图 12-14 和电影 12.2）。小管和囊相互连接，它们的膜与外核膜连续。这个膜系统包含一个称为 ER 腔的内部空间，它与内外核膜之间的空间连续。ER 通常占据总细胞体积的 10% 以上（请参见表 12-1）。<br />
<br />
ER 在脂质和蛋白质的生物合成中起着核心作用，ER 腔储存在许多细胞信号反应中动员的细胞内 Ca2+（在第 15 章中讨论）。ER 膜是细胞器许多跨膜蛋白和脂质的产生场所，包括 ER 本身、高尔基体、溶酶体、内体、分泌囊泡、过氧化物酶体和质膜。ER 膜也是线粒体和质体膜的大多数脂质的制造部位。此外，几乎所有将分泌到细胞外部的蛋白质——加上那些发往内质网、高尔基体或溶酶体腔的蛋白质——最初都被输送到内质网腔。<br />
<br />
=== ER 在结构和功能上是多种多样的 ===<br />
虽然 ER 的各种功能对每个细胞都是必不可少的，但它们的相对重要性在单个细胞类型之间差异很大。为了满足不同的功能需求，ER的不同区域变得高度专业化。功能专业化导致 ER 不同部分的比例丰度发生巨大变化。这些变化被观察到为不同类型细胞中不同类型的 ER 膜。视觉上最引人注目的特化是粗糙 ER 和光滑 ER（图 12-15）。粗糙的外观是由于大量参与蛋白质合成的核糖体结合到 ER 的这一部分表面。相比之下，光滑 ER 区域缺乏核糖体，专用于其他 ER 功能，例如脂质的生物合成和代谢。所有细胞都有粗糙和光滑的 ER，但它们的相对丰度在特化细胞中可能会有很大差异。<br />
<br />
大多数分泌蛋白是由粗糙 ER 表面的核糖体合成的。因此，专门分泌大量蛋白质的细胞充满了大量的粗 ER。例如，胰腺的外分泌细胞每天在分泌自身重量的消化酶，这解释了为什么粗内质网占这些细胞膜的 60%（参见表 12-2）。同样，分泌抗体的浆细胞和分泌胰岛素的 β 细胞也含有标记扩增的粗 ER。高分泌细胞与大量粗面内质网之间的共存提供了ER是合成分泌蛋白的第一个证据。<br />
<br />
与粗略的 ER 相比，平滑 ER 的功能更加多样化，并且可以变得高度专业化。在所有细胞中发现的一种光滑的 ER 称为瞬时 ER'''transitional ER'''，'''携带新合成蛋白质和脂质的运输囊泡从中萌出并运输到高尔基体'''。在某些专门的细胞中，光滑的 ER 具有保证其扩展的附加功能。例如，合成类固醇激素的细胞含有突出的光滑内质网，以配合制造胆固醇的酶并对其进行修饰以形成各种类固醇激素（参见图 12-15B）。<br />
<br />
肝脏中的主要细胞类型，即肝细胞，也具有增加的平滑 ER 量（参见表 12-2），用于两个不同的目的。'''肝细胞是产生脂蛋白颗粒的主要部位'''，脂蛋白颗粒通过血流将脂质输送到身体的其他部位。合成颗粒脂质成分的酶富集在光滑的 ER 膜中。此外，这些膜还含有催化一系列反应的酶，以解毒药物和新陈代谢产生的各种有害化合物。这些解毒反应中研究最广泛的是由细胞色素 P450 酶家族进行的。它们催化一系列反应，在这些反应中，水不溶性药物或代谢物本来会在细胞膜中积累到毒性水平，但水溶性足以离开细胞并随尿液或胆汁排出。<br />
<br />
在大多数真核细胞中，ER 的另一个至关重要的功能是将胞质溶胶和Ca2+隔开。Ca2+ 从ER释放到胞质，及其随后的再摄取，发生在对细胞外信号的许多快速反应中，如第 15 章所述。Ca2+ 泵将 Ca2+ 从细胞质基质输送到 ER 腔。'''ER 中高浓度的 Ca2 + 结合蛋白有助于 Ca2 + 的储存。在某些细胞类型中，ER 的特定区域专门用于 Ca2+的储存。'''肌肉细胞具有丰富的、经过修饰的平滑 ER，称为肌质网。肌质网对 Ca2+ 的释放和再摄取在每一轮肌肉收缩期间分别触发肌原纤维收缩和松弛（在第 16 章中讨论）。<br />
<br />
最后，'''光滑ER 可以特化出与其他细胞器密切相联系的区域'''，'''尤其是与线粒体、质体、内体和质膜'''（图 12-16）。这些细胞器接触位点富含参与相邻膜之间关键代谢物联系或运输的蛋白质。例如，'''脂质从 ER 中的合成位点到线粒体的转运被认为发生在 ER -线粒体接触位点。ER与质膜的接触调节质膜中磷脂酰肌醇的水平'''，磷脂酰肌醇是参与许多信号通路的脂质（在第 13 章和第 15 章中讨论）。人们还观察到其他细胞器之间的接触，这些很可能也参与脂质和其他代谢物的选择性转移。<br />
<br />
为了研究 ER 的功能和生化性质，有必要将其分离。这似乎是一项无望的任务，因为 ER 与细胞质的其他成分错综复杂地交错。幸运的是，当组织或细胞被匀浆破坏时，ER 会分解成片段，这些片段重新密封形成小的（直径为 ∼100-200 nm）封闭囊泡，称为微粒体（图 12-17）。对于生物化学家来说，微粒体代表 ER 的小真实版本，仍然能够进行蛋白质易位、蛋白质糖基化（稍后讨论）、Ca2+ 摄取和释放以及脂质合成。粗糙的微粒体，来源于粗糙的 ER，在其外表面包含核糖体，并包围了 ER 管腔的一小部分。缺乏核糖体的光滑微粒体来源于'''光滑 ER、质膜、高尔基体、内体和线粒体的囊泡化片段。附着在粗糙微粒体上的核糖体使它们比光滑的微粒体更致密。因此，科学家们使用平衡密度离心来分离粗糙和光滑的微粒（图 12-17）。'''来自不同细胞器的光滑微粒体可以依据内含蛋白的不同进一步分离。<br />
<br />
=== 信号序列首先在输入粗糙ER的蛋白质中发现 ===<br />
ER 在合成时从胞质溶胶中捕获选定的蛋白质。T 蛋白有两种类型：跨膜蛋白，嵌入 ER 膜中，和水溶性蛋白，它们完全穿过 ER 膜转位到 ER 腔。其中一些蛋白质在 ER 中起作用，但许多蛋白质注定要驻留在另一个细胞器中，驻留在质膜中，或分泌到细胞外。所有这些蛋白质，无论其随后的命运如何，最初都通过 ER 信号序列定向到 ER 膜。<br />
<br />
信号序列（以及蛋白质分选的信号序列策略）是在分泌的水溶性蛋白质中发现的，这些蛋白质首先跨 ER 膜易位。在关键实验中，将编码分泌蛋白的 mRNA 添加到从细胞中提取的胞质溶胶中。在这种无细胞反应中，胞质溶胶中的核糖体将 mRNA 翻译成比正常分泌蛋白略大的蛋白质（图 12-18）。当在来自粗 ER 的微粒体存在下重复反应时，产生正确大小的蛋白质并位于微粒体内部（图 12-18）。相比之下，编码胞质蛋白的 mRNA 产生正确大小的产物，无论是否存在粗糙的微粒体。信号假说被提出来解释这些观察结果。根据这个模型，分泌蛋白的 mRNA 编码的蛋白质最终比分泌的蛋白质大。有人提出，额外的多肽是将分泌的蛋白质引导到 ER 膜的信号序列。信号序列发挥其功能后，在多肽链完成之前，它被 ER 膜中的信号肽酶切割掉。<br />
<br />
这些实验强调了如何通过将必要的细胞成分（如 mRNA、胞质溶胶和微粒体）混合在一起，在无细胞系统中重构复杂的细胞过程（如 ER 输入）。通过以不同的方式组合组成部分，早在可以直接对其 mRNA 进行测序之前，就推断出分泌蛋白上信号序列的存在。事实证明，这种无细胞系统易于操作对于识别、纯化和研究负责 ER 输入的分子机制的各种成分是必不可少的。后来建立了类似的系统来解剖蛋白质进出细胞核的运输、蛋白质输入线粒体和叶绿体以及囊泡运输。<br />
<br />
=== 信号识别粒子SRP将 ER 信号序列引导至 ER处的特定受体 ===<br />
ER 信号序列由至少两个成分引导至 ER 膜：与信号序列结合的信号识别粒子 （SRP） 和 ER 膜中的 SRP 受体。SRP 是一个大型综合体;在动物细胞中，它由与单个 RNA 分子结合的六条不同的多肽链组成（图 12-19A）。这个蛋白质靶向机制出现在进化的早期并且一直被保守。<br />
<br />
'''ER 信号序列的氨基酸序列差异很大，但每个序列的中心都有 8 个或更多非极性氨基酸（参见图 12-13）'''。SRP 如何特异性结合这么多不同的序列？答案来自一种 SRP 蛋白的结构，'''它表明信号序列结合位点是一个富含蛋氨酸的大疏水口袋'''（图 12-19B）。'''由于蛋氨酸具有未支链的柔性侧链，因此该口袋具有足够的可塑性，可以容纳各种大小和形状的不同疏水信号序列。'''<br />
<br />
'''在真核细胞中，SRP 是一种铰链棒状结构，可以包裹在大核糖体亚基上（图''' 12-19C）。SRP包含信号肽结合口袋的末端位于核糖体隧道附近，新制造的多肽通过该隧道出现。这使得 SRP 能够在信号序列从核糖体中出现时参与信号序列。'''一旦 SRP 与信号序列结合，SRP 的另一端就可以在大核糖体亚基和小核糖体亚基之间的界面处结合（图 12-19D）。这是翻译延伸因子结合的同一位点，因此 SRP 参与的核糖体翻译蛋白质的速度会比正常情况慢。'''较慢的翻译可能使核糖体有足够的时间在多肽完成之前与 ER 膜结合，从而确保蛋白质不会释放到胞质溶胶中。这种安全装置对于分泌型和溶酶体水解酶可能特别重要，它们可能会对胞质溶胶造成严重破坏;然而，分泌大量水解酶的细胞需要额外的预防措施，即其胞质溶胶中含有高浓度的水解酶抑制剂。<br />
<br />
当信号序列结合时，SRP 暴露了 SRP 接收的结合位点（参见图 12–19D），该受体是粗面 ER 膜中的跨膜蛋白复合物。SRP 与其受体的结合使 SRP-核糖体复合体到 ER 膜中未占据的'''蛋白质易位子protein translocator''' 。在核糖体隧道附近结合的 SRP 部分移动到不同的部位，允许易位子占据这个位置。然后释放 SRP 和 SRP 受体，蛋白质合成全速恢复。现在与翻译核糖体紧密结合的转运体将生长的多肽链转移过膜（图 12-20）<br />
<br />
这个共翻译转移过程产生了两个空间上独立的核糖体种群。附着在 ER 膜胞质侧的膜结合核糖体参与当前跨 ER 膜易位的蛋白质的合成。未附着在任何膜上的游离核糖体合成由核基因组编码的所有其他蛋白质。膜结合核糖体和游离核糖体在结构和功能上相同。T hey 的区别仅在于它们在任何给定时间制造的蛋白质。<br />
<br />
由于许多核糖体可以与单个 mRNA 分子结合，因此通常会形成多核糖体。如果 mRNA 编码具有 ER 信号序列的蛋白质，则多核糖体会附着在 ER 膜上，由多个生长的多肽链上的信号序列引导。与这种 mRNA 分子相关的单个核糖体在完成翻译并与游离核糖体库混合时可以返回胞质溶胶。然而，mRNA 本身仍然通过不同的核糖体附着在内质网上。<br />
<br />
=== 多肽链通过一个信号序列门控的亲水性通道 ===<br />
长期以来，人们一直争论多肽链是通过与脂质双层直接接触还是通过蛋白质转运蛋白中的通道穿过 ER 膜转移。争论以鉴定出易位蛋白而告终，该转运蛋白被证明在多肽链通过的膜上形成一个充满水的通道。'''易位蛋白的核心称为 Sec61 复合物'''，由三个亚基构建，细菌到真核细胞都是高度保守的。Sec61 转运蛋白的结构显示，'''10个 α螺旋围绕着一个中央通道'''（图 12-22）。通道由一个短的 α 螺旋插入，该螺旋在空闲时保持 translocator 关闭。保持通道关闭以防止离子（如 Ca2+）从 ER 中泄漏出来非常重要。在易位过程中，栓子移开，以便多肽可以通过通道。<br />
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Sec61 转位蛋白仅对包含信号序列的蛋白质开放。Sec61 转位器识别信号序列的能力提供了一个校对步骤，以确保只有真正用于 ER 的蛋白质可以进入。信号序列识别前后 Sec61 易位点的冷冻电子显微镜结构显示，信号序列楔入 Sec61 中的侧门或接缝，'''其 N末端面向细胞溶胶（图 12-23A'''）。在这个侧向门上插入信号序列会加宽中央通道并释放塞子。然后，开放的转位器很容易容纳通道内信号序列后面的多肽片段。'''信号序列是疏水性的，横向离开门进入膜，在那里它被信号肽酶切割掉，'''然后被 ER 膜和胞质溶胶中的其他蛋白酶迅速降解为氨基酸。正如这种机制所示，'''Sec61 转运器中的侧门提供了从 Sec61 的中央通道到细胞膜的疏水核心的入口路线'''。除了在识别信号序列中的作用外，侧门还指导跨膜蛋白整合到 ER 中，我们将在后面讨论。<br />
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一旦信号序列打开 Sec61 转位器并将随后的多肽穿入通道，转位与继续翻译同时发生。在易位过程中，核糖体大亚基内的多肽隧道'''747-785'''与 Sec61 转运体内的通道对齐（图 12-23B）。这种配置为多肽从核糖体中的肽基转移酶中心（其中新氨基酸被添加到生长的蛋白质链中）到 15 nm 外的 ER 腔提供了一条连续的路径。通过这种方式，'''用于多肽延伸的能量也被间接利用来驱动跨 ER 膜的易位。'''<br />
<br />
当翻译终止时，多肽的末端从核糖体中释放出来，并通过 Sec61 转运蛋白滑过，其插头返回以关闭通道。因此，ER 导入的整个过程，从 SRP 的信号序列识别到通过 Sec61 转位器的易位，在多肽有机会折叠之前以共翻译方式发生。此途径提供了一种解决方案，以解决如何将大的蛋白质穿过膜的屏障，而不导致小的离子和代谢物的泄露。<br />
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=== 穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生 ===<br />
一些蛋白在加入ER之前完全在细胞质中合成，展示了穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生。这称为'''翻译后转运'''。翻译后转运在酵母的ER中更常见，以及细菌的细胞膜上。两种情况下，Sec61易位子（细菌中SecY）被使用。其狭窄的通道意味着'''前体只能作为未折叠的多肽转运'''。'''因此，前体蛋白在胞质溶胶中初始合成后不会折叠。'''相反，它们与其他胞质溶胶蛋白相互作用，这些蛋白在与 Sec61 转运蛋白结合之前阻止前体折叠或聚集。这些相互作用的蛋白质通常是一般的伴侣蛋白，'''例如 hsp70 家族的蛋白质'''（第 6 章讨论），并且必须在未折叠的多肽穿过转运蛋白时解离。<br />
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正如前面讨论的共翻译转运一样，前体的信号肽直接与 Sec61 转运蛋白结合以打开通道。然而，跨膜转运的下一步发生的方式不同，并且依赖于使用细胞能量将多肽拉动的辅助蛋白，从腔侧穿过通道或从胞质溶胶进入通道（图 12-25）。为了将蛋白质拉入内质网腔，'''真核细胞使用称为 Sec62 和 Sec63 的辅助蛋白，它们与 Sec61 转运蛋白相关联，并将 hsp70 样分子伴侣蛋白（称为 BiP，代表结合蛋白）定位在转运通道的腔侧开口附近。'''与其胞质表亲一样，BiP 对未折叠的多肽链具有高亲和力，并且多肽链一旦从内质网腔中的 Sec61 转运蛋白中出现，它就会紧密结合到进入的蛋白质链上。'''BiP 的紧密结合可防止蛋白质链向后滑动，有利于更多的链进入腔内，'''在那里它可以与另一个 BiP 分子结合。 '''BiP 对 ATP 的水解使其释放多肽，使其能够再次与任何新出现的转运多肽片段结合。'''这种能量驱动的结合和释放循环充当'''分子棘轮'''，在前体最初插入 Sec61 转运蛋白后，为蛋白质的输入提供驱动力。<br />
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'''由于细菌将蛋白质直接运输到没有能量的细胞外空间，因此它们使用一种称为 SecA ATPase的细胞质辅助蛋白。'''<br />
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''图 12-5 蛋白质转运可以通过结构相似的转运蛋白驱动的三种方式。（A）共翻译转运。核糖体由 SRP 和 SRP 受体带到膜上，然后与 Sec61 转运蛋白结合。生长的多肽链在生成时穿过膜。不需要额外的能量，因为生长链的唯一可用路径是穿过膜。 (B) 真核细胞中的翻译后转运需要由 Sec62 和 Sec63 蛋白组成的额外复合物。该复合物附着在 Sec61 转运蛋白上，并将 BiP 分子定位在它们可以与从内质网腔中的转运蛋白中出现的转运链结合的位置。ATP 驱动的 BiP 结合和释放循环将蛋白质拉入腔内。''<br />
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''(C) 细菌中的翻译后转运。完整的多肽链由 SecA ATPase 从细胞质侧送入质膜中 Sec61 转运蛋白的细菌同源物（称为 SecY）。ATP 水解驱动的构象变化驱动 SecA 中的活塞式运动。活塞不仅推动蛋白质链的几种氨基酸通过转运蛋白的孔，而且还防止链回滑到细胞质中。尽管Sec61 转运蛋白、SRP 和 SRP 受体存在于所有生物体中，但 SecA 仅存在于细菌中，而Sec62✣ec63 复合物仅存在于真核细胞中。（改编自 P. Walter 和 A.E. Johnson，Annu. Rev.Cell Biol. 10:87-19, 1994.）''<br />
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S'''ecA 与前体多肽结合并附着在转运蛋白的胞质侧，在那里，它经历由 ATP 水解引起的周期性构象变化。每次水解 ATP 时，一部分 SecA 蛋白都会插入转运蛋白的孔中，推动前体蛋白的短片段。'''由于这种类似活塞的棘轮机制，SecA ATPase 逐渐推动运输蛋白的多肽链穿过膜。<br />
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=== 跨膜蛋白含有被识别为信号序列的疏水片段 ===<br />
所有存在于 ER、高尔基体、溶酶体、内体、分泌囊泡和质膜中的跨膜蛋白在移动到最终目的地之前都会插入 ER 膜中。内质网产生的跨膜蛋白通过一个或多个螺旋疏水性分子跨越脂质双层转运 - 膜片段（见图 10-7）。因此，膜蛋白的生物合成需要多肽链的某些部分跨脂质双层转运，其他部分留在胞质溶胶中，跨膜片段整合到膜中。尽管增加了这种复杂性，'''但刚刚描述的用于将可溶性蛋白质转移到 ER 腔中的相同因子（SRP、SRP 受体和 Sec61 转运蛋白）也介导跨膜蛋白整合到 ER 膜中。'''可以使用相同的因子，因为定义跨膜蛋白的跨膜片段类似于指导可溶性蛋白质转运的疏水性 ER 信号序列。<br />
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在最简单的情况下，跨膜蛋白包含单个跨膜片段，该片段最终将作为跨膜α螺旋嵌入脂质双层中。当该跨膜片段在合成过程中从核糖体中出现时，'''SRP 将其疏水性螺旋特征识别为信号序列'''，并将该核糖体带到内质网膜上的 Sec61 转运蛋白。然后，跨膜片段插入 Sec61 转运蛋白的侧门，该侧门与信号序列结合的位点相同。跨膜片段插入侧门的方向决定了跨膜片段之前或之后的蛋白质片段是否穿过膜进入内质网腔（图 12-26）。'''如果 N 末端较短且未折叠，则跨膜片段的方向取决于多肽链的特征，'''例如附近带电氨基酸的分布和跨膜片段的长度。'''如果前面的 N 末端片段很长且折叠稳定，则它不会通过狭窄的 Sec61 通道穿过膜。'''在这种情况下，仍在合成中（因此未折叠）的 C 末端片段会跨膜转位。<br />
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图 12?6 跨膜片段引导膜蛋白插入内质网膜。许多单次通过的膜蛋白使用其跨膜片段直接插入内质网膜（影片 12.3）。跨膜片段被 SRP（未显示）识别，并通过 SRP 受体（未显示）递送至内质网膜上的 Sec61 转运蛋白。然后，跨膜片段以两种方向之一插入 Sec61 转运蛋白的侧门。（A）一些跨膜片段插入侧门，使得 N 端结构域保留在 Sec61 的胞质侧。这种方向有利于 N 端结构域非常长或折叠的蛋白质，以及侧翼氨基酸在 N 端侧带有净正电荷的跨膜片段。 (B) 一些跨膜片段插入侧门，使得 C 端侧翼区保留在 Sec61 的胞质侧。在这种情况下，N 端侧翼区被认为通过 Sec61 通道跨膜转移。这种方向有利于侧翼氨基酸在 C 端侧带净正电荷的跨膜片段。<br />
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许多跨膜蛋白含有较大的 N 末端腔内结构域。'''在这种情况下，N 末端信号序列用于启动易位，就像可溶性蛋白质一样。''' 这样，成熟多肽的 N 末端通过信号序列进入内质网腔，多肽的其余部分开始通过 Sec61 转运蛋白进行易位。 '''当多肽中的疏水片段从核糖体中出现时，它插入侧门以进入脂质双层。'''由于疏水片段在膜中比在水性通道中更稳定，它会从侧向离开通道，转运停止，其余蛋白质在内质网膜的胞质侧合成（图 12-7）。<br />
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=== 根据上下文解释多通道跨膜蛋白的疏水片段以确定其方向 ===<br />
在多跨膜蛋白中，多肽链以疏水螺旋的形式反复穿过脂质双层（见图 10-7）。多通道跨膜蛋白的合成直到第一个跨膜片段的发生，就像我们刚刚描述的单通道跨膜蛋白一样。因此，SRP 会将蛋白质运送到转运蛋白，在那里第一个跨膜片段将插入 Sec61 转运蛋白的侧门，其方向由前一个 N 末端结构域和附近带电氨基酸的特征决定。这样，第一个跨膜片段插入膜可有效锁定蛋白质其余部分的拓扑结构。从此时起，Sec61 转运蛋白根据蛋白质前一部分的拓扑结构和特性解释每个连续的疏水片段。<br />
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由于核糖体和 Sec61 转运蛋白之间紧密耦合，每个疏水片段都出现在非常靠近侧门的位置，可进入脂质双层。在最简单的情况下，新出现的疏水片段以与最近插入的跨膜片段相反的方向与侧门接合，并插入脂质双层中（图 12-8）。 一些多通道蛋白的跨膜片段仅部分疏水，并且它们本身在脂质双层中不稳定。 但如果它们能够与靠近 Sec61 侧门的先前跨膜片段之一相互作用，它们仍然可以插入膜中。这种合作使得产生含有脂质双层内亲水部分的多通道跨膜蛋白成为可能，这对于许多重要的蛋白质是至关重要的，如转运蛋白和通道（在第 11 章中讨论）。<br />
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图12-7 膜蛋白插入过程中切割的ER信号序列和跨膜片段的顺序使用。在ER腔侧含有相对较大N末端结构域的膜蛋白同时利用切割的ER信号序列和跨膜片段。靶向 ER 膜、通过 Sec61 启动转运以及信号序列的裂解都与分泌蛋白完全相同（见图 12-0）。然而，当跨膜片段进入 Sec61 转运蛋白时，转运停止，跨膜片段通过侧门进入脂质双层。蛋白质的其余部分继续在膜的胞质侧合成，直到翻译终止。<br />
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跨膜片段之间的亲水序列要么合成到细胞溶胶中，要么穿过 Sec61 转运蛋白，这取决于前一个跨膜片段的方向。这样，多通道蛋白质编织到膜中，片段达到相反的方向，直到它们全部作为跨膜 a 螺旋插入膜中。<br />
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由于膜蛋白总是以这种程序化的方式从 ER 的胞质侧插入，因此相同多肽链的所有副本在脂质双层中都将具有相同的方向。这会产生不对称的 ER 膜，其中暴露在一侧的蛋白质结构域与暴露在另一侧的蛋白质结构域不同。这种不对称性在许多膜出芽和融合事件中得以维持，这些事件将 ER 中产生的蛋白质运输到其他细胞膜（第 13 章讨论）。因此，新合成的蛋白质插入 ER 膜的方式也决定了蛋白质在所有其他膜中的方向。<br />
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=== 一些蛋白质通过翻译后机制整合到内质网膜中 ===<br />
[[文件:细胞12.29.png|缩略图|12.29:The insertion mechanism for tail-anchored proteins. (A) In this post-translational pathway for the insertion of tail-anchored membrane proteins into the ER, a soluble pre-targeting complex captures the hydrophobic C-terminal transmembrane segment (red) after it emerges from the ribosomal exit tunnel and loads it onto the Get3 targeting factor. The resulting complex is targeted to the ER membrane by interaction with the Get1–Get2 receptor complex, which functions as a membrane protein insertion machine. After the tail-anchored protein is released from Get3 and inserted into the ER membrane, Get3 is recycled back to the cytosol. This targeting cycle is conceptually similar to protein targeting by SRP (see Figure 12–20). Although not shown in the figures, both Get3 and SRP bind and hydrolyze nucleoside triphosphates to provide directionality to the targeting cycle. ATP is used by Get3, and GTP is used by SRP. (B) Crystal structure of the Get3 targeting factor bound to a transmembrane segment (red helix). The hydrophobic transmembrane segment binds to a deep groove in Get3 lined by hydrophobic amino acids (yellow), including many flexible methionines. (PDB code: 4XTR.)]]<br />
'''许多重要的胞质溶胶膜蛋白通过非常靠近 C 末端的单个跨膜 α 螺旋锚定在膜中。'''这些尾锚定蛋白包括大量 SNARE 蛋白亚基，可引导囊泡运输（第 13 章讨论）。当尾锚定蛋白被翻译时，核糖体到达终止密码子，而注定要成为跨膜 α 螺旋的多肽序列仍在核糖体出口通道内。'''因此，SRP 无法识别，蛋白质从核糖体释放到胞质溶胶中。疏水片段被专门的伴侣复合物识别，该复合物将其转移到称为 Get3 的靶向因子'''（图 12-9）'''。尽管 Get3 与 SRP 无关，但它也含有一个疏水口袋，口袋内衬有许多蛋氨酸侧链，'''以帮助它识别各种疏水片段，而不管它们的确切序列如何。 '''ER 膜上的两种蛋白质 Get1 和 Get2 不仅是 Get3 的受体，也是插入疏水片段的转运蛋白。'''因此，这种翻译后靶向机制在概念上类似于 SRP 依赖性蛋白质靶向（见图 12-0）'''。一些尾锚定蛋白靶向线粒体或过氧化物酶体而不是 ER，但它们的靶向机制尚不清楚。'''<br />
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=== 一些膜蛋白获得共价连接的糖基磷脂酰肌醇 (GPI) 锚 ===<br />
[[文件:细胞12.30.png|缩略图|12.30：The attachment of a GPI anchor to a protein in the ER. GPI-anchored proteins are targeted to the ER membrane by an N-terminal signal sequence (not shown), integrated into the membrane, and processed by signal peptidase similarly to a single-pass transmembrane protein (see Figure 12–27). Immediately after the completion of protein synthesis, the precursor protein remains anchored in the ER membrane by a hydrophobic C-terminal sequence of 15–20 amino acids; the rest of the protein is in the ER lumen. Within less than a minute, a transamidase enzyme in the ER cleaves the protein from its membrane-bound C-terminus and simultaneously attaches the new C-terminus to an amino group on a preassembled GPI intermediate. The sugar chain contains an inositol attached to the lipid from which the GPI anchor derives its name. It is followed by a glucosamine and three mannoses. The terminal mannose links to a phosphoethanolamine that provides the amino group to attach the protein through an amide bond. The signal that specifies this modification is contained within the hydrophobic C-terminal sequence and a few amino acids adjacent to it on the lumenal side of the ER membrane; if this signal is added to other proteins, they too become modified in this way. Because of the covalently linked lipid anchor, the protein remains membrane-bound, with all of its amino acids exposed initially on the lumenal side of the ER and eventually on the exterior of the plasma membrane]]<br />
'''蛋白质附着在膜上的另一种方式是通过糖基磷脂酰肌醇 (GPI) 锚，该锚与一些前往质膜的蛋白质的 C 末端共价连接。''' GPI 锚定蛋白最初由 N 末端信号序列引导至 ER，非常靠近 C 末端处有疏水片段。ER 膜中的转酰胺酶transamidase选择性地识别该疏水片段，同时'''裂解疏水片段并将预先形成的 GPI 锚附着到蛋白质的其余部分'''（图 12-30）。许多质膜蛋白都是以这种方式修饰的。由于它们仅通过 GPI 锚附着在质膜外部，因此它们可以以可溶形式从细胞中释放出来，以响应激活质膜中特定磷脂酶的信号。例如，锥虫寄生虫在受到免疫系统攻击时使用这种机制来脱落其 GPI 锚定表面蛋白的外壳。 GPI 锚还参与引导一些质膜蛋白进入特殊区域，如脂筏，从而将它们与其他膜蛋白横向隔离（见图 10-3）。<br />
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=== 转位的多肽链在粗面内质网腔内折叠和组装 ===<br />
蛋白质以未折叠的多肽形式进入内质网腔。因此，它们必须折叠并组装成正确的三维结构，就像胞质溶胶中新合成的蛋白质必须折叠一样（第 3 章讨论）。为了满足这一需求，内质网腔含有高浓度的常驻分子伴侣和其他蛋白质折叠催化剂。'''这些 ER 驻留蛋白在其 C 末端含有四个氨基酸的 ER 保留信号，负责将蛋白质保留在 ER 中'''（见图 12-3；第 13 章第 768 页讨论）。<br />
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蛋白质 BiP 是 hsp70 伴侣蛋白家族的成员，是ER 折叠机制的主要组成部分。我们已经讨论了BiP 如何通过 Sec61 ER 转运体将蛋白质翻译后拉入 ER。与其他分子伴侣（第 6 章讨论）一样，BiP 可识别错误折叠的蛋白质以及尚未组装成最终寡聚复合物的蛋白质亚基。它通过结合暴露的疏水性氨基酸序列来实现这一点，这些序列通常隐藏在正确折叠或组装的多肽链内部。'''结合的 BiP 既可防止蛋白质聚集，又有助于将其保持在 ER 中（从而远离高尔基体和分泌途径的后续部分）。BiP 水解 ATP 以在高亲和力和低亲和力多肽结合状态之间穿梭。通过这种方式，BiP 定期释放其底物蛋白，让它们有机会折叠，然后如果尚未折叠，则重新结合它们。'''<br />
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ER 驻留蛋白蛋白质二硫键异构酶 (PDI) 催化氧化半胱氨酸上的游离巯基 (SH) 基团形成二硫键 (S-S)。蛋白质中几乎所有暴露在胞外环境或细胞期内腔的半胱氨酸都形成了二硫键。二硫键稳定蛋白质的折叠状态，使其能够更好地承受严酷、多变且无伴侣的细胞外环境。由于蛋白质通常含有多个半胱氨酸，因此它们有时会配对不正确。PDI 通过重新排列蛋白质中的二硫键直到其正确折叠来解决此问题。这是可能的，因为 PDI 酶能够反向操作以减少未成熟蛋白质的错误配对二硫键。内质网腔包含多个成员在 PDI 家族中，有些 PDI 酶专门用于还原二硫键，以完全展开需要转运回胞质溶胶进行降解的错误折叠蛋白质（稍后讨论）。因此，所有 PDI 酶都是氧化还原酶，可以催化其客户蛋白质中二硫键的形成或断裂。二硫键的形成依赖于维持内质网腔中的氧化环境。由于内质网腔的还原环境，二硫键在暴露于胞质溶胶的区域很少形成。<br />
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=== 粗面内质网中合成的大多数蛋白质都是通过添加常见的 N 连接寡糖进行糖基化的 ===<br />
寡糖与蛋白质的共价添加是内质网的主要生物合成功能之一。内质网中加工的可溶性和膜蛋白（包括那些注定要运输到高尔基体、溶酶体、质膜或细胞外空间的蛋白）中约有一半是以这种方式修饰的糖蛋白。胞质溶胶和细胞核中的一些蛋白质也被糖基化，但不是用大的寡糖：而是带有一种简单得多的糖修饰，其中单个 N - 乙酰葡萄糖胺基团被添加到蛋白质的丝氨酸或苏氨酸上。<br />
[[文件:细胞12.33.png|缩略图|12.33： The export and degradation of misfolded ER proteins. Misfolded soluble proteins in the ER lumen are recognized and targeted to a translocator complex in the ER membrane. They first interact in the ER lumen with chaperones, disulfide isomerases, and lectins. The chaperones maintain the misfolded protein in an unfolded conformation and prevent their aggregation. The disulfide isomerases reduce disulfide bonds to fully unfold the protein. The lectins selectively recognize trimmed N-linked oligosaccharides that are generated when a protein spends too long in the ER. The lectins have binding sites on a membrane-embedded protein translocator built around an E3 ubiquitin ligase. The unfolded protein is then exported into the cytosol through the translocator. The E3 ubiquitin ligase ubiquitylates the unfolded protein as it emerges on the cytosolic side of the translocator. The ubiquitin prevents backsliding of the protein into the ER and provides a molecular handle for an AAA-ATPase that completes the extraction reaction. The unfolded protein is then de-glycosylated and degraded in proteasomes. Misfolded membrane proteins follow a similar pathway but are thought to engage the translocator sideways within the lipid bilayer. Multiple translocator complexes containing different E3 ubiquitin ligases reside in the ER. They are thought to handle different subsets of proteins that are misfolded in different ways.]]<br />
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在内质网中最常见的蛋白质糖基化形式中，预先形成的前体寡糖（'''含有 14 个糖，由 2 个 N - 乙酰葡萄糖胺、9 个甘露糖和 3 个葡萄糖组成'''）作为一个完整的单位转移到蛋白质中。由于这种寡糖被转移到蛋白质中天冬酰胺的侧链 NH 2 基团上，因此它被称为 N 连接或天冬酰胺连接（图 12-2A）。一种称为'''多萜醇的特殊脂质分子（见图 2-，第 102-03 页）将前体寡糖锚定在内质网膜上'''。前体寡糖通过寡糖基转移酶在单个酶促步骤中转移到目标天冬酰胺上。这种膜连接酶与 Sec61 转运蛋白结合，其活性位点暴露在腔侧。这使得寡糖基转移酶能够在目标天冬酰胺在蛋白质转运过程中进入 ER 腔后立即修饰新制造的蛋白质（图 12?2B）。<br />
<br />
前体寡糖由结合在多萜醇上的糖组成。糖首先在细胞溶胶中通过形成核苷酸（UDP 或 GDP）-糖中间体被激活，然后这些中间体首先将其糖捐赠给多萜醇脂质，然后以有序的顺序捐赠给部分组装的寡糖树。在此过程中，脂质连接的寡糖在转运蛋白的帮助下，从细胞溶胶翻转到脂质ER 膜的内侧（图 12-3）。<br />
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'''N 连接寡糖是迄今为止最常见的寡糖，存在于 90% 的所有糖蛋白中。较少见的是，寡糖与丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸或羟脯氨酸氨基酸侧链上的羟基相连。这些 O 连接寡糖的第一个糖在 ER 中添加[译注：应该是部分O连接发生在ER（吧？]。'''N 连接和 O 连接寡糖在高尔基体中经历广泛的加工、修饰和延伸（第 13 章），产生在成熟糖蛋白上观察到的寡糖结构的多样性。<br />
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=== 寡糖用作标记蛋白质折叠状态的标签 ===<br />
长期以来，人们一直在争论为什么糖基化是如此常见的加工修饰？进入内质网的蛋白质。一个特别令人费解的观察结果是，'''一些蛋白质需要 N 连接糖基化才能在内质网中正确折叠，但附着在蛋白质表面的寡糖的准确位置似乎并不重要'''。糖基化在蛋白质折叠中的作用的线索来自对两种内质网伴侣蛋白的研究，'''这两种蛋白被称为钙联蛋白和钙网蛋白 calnexin and calreticulin，因为它们的活动需要 Ca2+'''。这些分子伴侣是糖结合蛋白或凝集素，'''它们与未完全折叠的蛋白质上的寡糖结合并将它们保留在 ER 中。'''与其他分子伴侣一样，它们可以防止不完全折叠的蛋白质不可逆地聚集。'''钙联蛋白和钙网蛋白也促进不完全折叠的蛋白质与另一个 ER 分子伴侣的结合——后者与尚未形成二硫键的半胱氨酸结合。'''<br />
<br />
'''钙联蛋白和钙网蛋白如何区分正确折叠的蛋白质和不完全折叠的蛋白质？'''答案在于附着在蛋白质上的寡糖的结构。'''新合成的蛋白质获得 N 连接的前体寡糖后不久，ER 葡萄糖苷酶会迅速去除两个葡萄糖，留下一个末端葡萄糖。'''这种单糖基化的寡糖'''被钙联蛋白和钙网蛋白识别，确保所有新合成的（因此可能尚未折叠）糖蛋白与这些分子伴侣之一结合。'''最后一种葡萄糖会随着时间的推移被去除，留下一种脱葡萄糖基化的糖蛋白，不再与钙联蛋白或钙网蛋白结合。如果糖蛋白折叠，它可以离开 ER。然而，另一种 ER 酶，'''即葡萄糖基转移酶，会选择性地将末端葡萄糖添加到尚未完全折叠的糖蛋白上。葡萄糖随后导致未折叠蛋白与钙连接蛋白或钙网蛋白重新结合。'''因此，葡萄糖修剪（通过葡萄糖苷酶）和葡萄糖添加（通过葡萄糖基转移酶）驱动与钙连接蛋白和钙网蛋白的解离和重新结合循环直到新合成的未折叠蛋白质达到其完全折叠状态（图 12-4）。<br />
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=== 折叠不正确的蛋白质从内质网输出并在胞质溶胶中降解 ===<br />
尽管有伴侣分子的帮助，许多转运到内质网的蛋白质分子仍未能达到其正确折叠或寡聚状态。 这些蛋白质从内质网输出回胞质溶胶，'''在那里它们在蛋白酶体中降解'''（第 6 章讨论）。 在许多方面，这种逆转位的机制与其他翻译后转位模式相似。例如，与翻译后进入内质网一样，'''伴侣蛋白对于在转运之前和转运过程中保持多肽链处于未折叠状态必不可少。'''同样，需要能量源来为运输提供方向性并将蛋白质拉入细胞溶胶。最后，转运蛋白是必需的。<br />
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从内质网中选择蛋白质进行降解是一个具有挑战性的过程：'''错误折叠的蛋白质或未组装的蛋白质亚基应该被降解，但新合成蛋白质的折叠中间体则不应该。N 链寡糖有助于做出这种区分，它们可作为计时器，测量蛋白质在内质网中停留的时间。'''内质网中的一种酶'''（甘露糖苷酶）缓慢地修剪核心寡糖树上的特定甘露糖，从而产生一种新的寡糖结构，这种结构可被内质网逆转位装置的内质网凝集素识别。'''如果蛋白质折叠并从内质网中离开的速度比甘露糖苷酶去除其目标甘露糖的速度快，则不会发生降解。<br />
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除了内质网中识别寡糖的凝集素外，'''分子伴侣和蛋白质二硫键异构酶也与必须降解的蛋白质相关联。'''分子伴侣可防止未折叠的蛋白质聚集，二硫键异构酶可破坏可能形成错误的二硫键，从而使线性多肽链可以转运回细胞溶胶。多个转运蛋白复合物将不同的蛋白质从内质网移出膜或腔进入胞质溶胶。<br />
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'''转运蛋白复合物总是含有 E3 泛素连接酶'''（第 6 章），'''当未折叠的蛋白质进入胞质溶胶时，该酶将多泛素标签附着到未折叠的蛋白质上'''，标记它们以进行破坏。由 ATP 水解产生的能量驱动，AAA TPases 家族的六聚体 ATPase（见图 6-8）将未折叠的蛋白质拉过转运蛋白进入胞质溶胶。'''N-糖基化酶将附着在逆转运蛋白上的任何寡糖链全部去除。'''在其泛素标签的引导下，脱糖基化的多肽被迅速送入蛋白酶体，在那里被降解（图 12-5）。<br />
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=== 内质网中的错误折叠蛋白质激活未折叠蛋白质反应 ===<br />
细胞仔细监测各个隔室中错误折叠蛋白质的数量。例如，细胞质中错误折叠蛋白质的合成会引发热休克反应（第 6 章讨论），从而刺激编码有助于重新折叠蛋白质的细胞质伴侣的基因的转录。类似地，ER 中错误折叠蛋白质的积累会触发未折叠蛋白质反应，刺激基因转录，共同提高 ER 的蛋白质包装能力。受刺激的基因编码 ER 伴侣、蛋白质逆转位和降解机制、蛋白质转运出 ER 的因子以及 ER 扩张的因子。这种多管齐下的反应通过将 ER 腔内错误折叠蛋白质的检测与进入细胞核的转录调节蛋白的产生结合起来来调节数百种基因的转录。<br />
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内质网中的错误折叠蛋白质如何向细胞核发出信号？'''有三条平行的途径执行未折叠蛋白质反应'''（图 12-6）。第一种途径最初是在酵母细胞中发现的，'''它在所有真核细胞中都得到保留，并且特别引人注目。'''内质网中的错误折叠蛋白质导致内质网中的'''跨膜蛋白激酶 IRE1 自身寡聚化和磷酸化'''。这种激活机制类似于质膜中某些细胞表面受体激酶的激活方式（第 15 章讨论）。'''寡聚和磷酸化的 IRE1 使其胞浆内切核糖核酸酶结构域能够从特定的胞浆 mRNA 分子中去除内含子。'''IRE1 通过在两个位置切割 mRNA 来完成此任务，然后通过 一个RNA 连接酶将它们连接在一起。这种'''剪接反应'''产生的 mRNA 被翻译成一种活性转录调节蛋白，这种蛋白可增加未折叠蛋白反应基因子集的表达（图 12-7）。'''IRE1 对细胞质 mRNA 的调节剪接是所有 mRNA 剪接都发生在细胞核中并由剪接体催化的规则的一个独特例外。'''<br />
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'''错误折叠的蛋白质还会激活 ER 中的第二个跨膜激酶 PERK。'''激活的 PERK 的靶标是一种翻译起始蛋白，其磷酸化会产生两种后果。'''首先，整个细胞中新蛋白质的翻译减少，从而减少了需要在 ER 中折叠的蛋白质负荷。其次，当翻译起始因子稀缺时，某些蛋白质会优先翻译，其中之一是一个转录调节蛋白'''，帮助激活执行未折叠蛋白质反应的基因的转录。<br />
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最后，'''第三个转录调节剂 ATF6 最初合成为跨膜 ER 蛋白。'''由于它嵌入 ER 膜中，因此无法激活细胞核内基因的转录。'''当错误折叠的蛋白质在 ER 中积累时，ATF6 蛋白被运送到高尔基体。高尔基体膜中的常驻蛋白酶会裂解 ATF6 的胞质结构域，ATF6 现在可以迁移到细胞核中并帮助激活编码参与未折叠蛋白反应的蛋白质的基因的转录。'''这种激活潜伏膜嵌入转录因子的机制'''类似于控制胆固醇生物合成的转录调节剂的激活方式（'''本章后面将讨论）。这三种途径在未折叠蛋白反应中的相对重要性在不同细胞类型中有所不同，这使得每种细胞类型都能根据其特定需求定制未折叠蛋白反应。<br />
<br />
在正常生理条件下，'''执行未折叠蛋白反应的信号通路用于调整 ER 容量以紧密匹配 ER 的需求'''。例如，在进餐后，胰腺细胞中的胰岛素产量会大幅增加。内质网（胰岛素最初组装的地方）对处理能力的需求增加，部分激活了 PERK，因此细胞可以调整胰岛素合成率，以避免内质网负担过重。在另一个例子中，当 B 细胞开始分化为抗体分泌浆细胞时，IRE1 被激活。IRE1 激活会显著扩大细胞的内质网含量，为即将在那里组装的极高水平的免疫球蛋白做好准备。<br />
<br />
未折叠蛋白质反应最终会增加改善内质网中的蛋白质处理并减少错误折叠蛋白质的负担的蛋白质的产生。随着体内平衡的恢复，IRE1、PERK 和 ATF6 的活性会减弱。如果无法恢复体内平衡，来自内质网的持续活跃信号，特别是通过 PERK，会激活引发细胞凋亡的基因。在多细胞生物中，消除持续功能失调的细胞通常比冒着其与邻近细胞发生异常相互作用的风险危害更小。<br />
<br />
=== ER 组装大多数脂质双层 ===<br />
ER 膜是细胞中几乎所有主要脂质类别的合成位点，包括磷脂和胆固醇，这些脂质是新细胞膜生成所必需的。主要产生的磷脂是磷脂酰胆碱，它可以通过三步由胆碱、两种脂肪酸和甘油磷酸酯形成（图 12-8）。每个步骤都由 ER 膜中的酶催化，'''这些酶的活性位点面向细胞溶胶，所有必需的代谢物都位于细胞溶胶中。因此，磷脂合成仅发生在内质网膜的胞质小叶中。'''由于脂肪酸不溶于水，它们由脂肪酸结合蛋白从胞质溶胶中的合成位点引导至内质网。到达内质网膜并被辅酶 A 激活后，酰基转移酶依次将两个脂肪酸添加到甘油磷酸酯中以产生磷脂酸。磷脂酸的水不溶性足以留在脂质双层中；脂肪酸结合蛋白无法将其从双层中提取出来。因此，正是这第一步扩大了内质网脂质双层。后面的步骤决定了新形成的脂质分子的头部基团，从而决定了双层的化学性质，但不会导致净膜生长。其他两个主要成员膜磷脂——磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸（见图 10?）——以及次要磷脂——磷脂酰肌醇 (PI) 都是以这种方式合成的。<br />
<br />
由于磷脂合成发生在内质网脂质双层的胞浆小叶中，因此需要有一种机制将一些新形成的磷脂分子转移到双层的腔小叶中。在合成的脂质双层中，脂质不会以这种方式“翻转”（见图 10-10）。然而，在内质网中，磷脂在几分钟内就能在膜上达到平衡，这几乎比自发“翻转”快 100,000 倍。'''这种快速的跨膜运动是由一种特征不明显的磷脂转运蛋白（称为 scramblase）介导的，该蛋白非选择性地平衡'''磷脂在脂质双层的两个小叶之间（图 12-9）。'''因此，不同类型的磷脂被认为在ER 膜的两个小叶之间均匀分布。'''<br />
<br />
'''内质网还会产生胆固醇和神经酰胺（图 12-0）。'''神经酰胺是通过将氨基酸丝氨酸与脂肪酸缩合形成氨基醇鞘氨醇（见图 10-）而制成的；然后共价添加第二个脂肪酸以形成神经酰胺。神经酰胺被输出到高尔基体，在那里它作为两种脂质合成的前体。当寡糖添加到神经酰胺中时，会形成糖鞘脂（糖脂；见图 10-6），而鞘磷脂（第 10 章讨论）则由添加磷酸胆碱而产生。'''由于糖脂和鞘磷脂都是由活性位点暴露于高尔基体腔内的酶产生的，因此它们被限制在包含它们的脂质双层的非胞质小叶中。'''<br />
<br />
如第 13 章所述，质膜和高尔基体、溶酶体和内体的膜都是膜系统的一部分，该系统通过运输囊泡与内质网进行通信。构成这些细胞器膜的大部分脂质是通过运输囊泡运送的膜获得的。尽管通过囊泡运输进行膜脂质交换，但每个细胞器膜的脂质组成都是不同的，并且有助于其独特身份和功能特性决定了其专业化。这种专业化是通过三种机制的组合实现的。<br />
<br />
首先，'''运输囊泡的脂质组成可以不同于它要离开的细胞器，从而只将一部分脂质运送到目的地。'''<br />
<br />
其次，'''细胞器膜上的蛋白质可以修改某些脂质的头部基团以改变脂质的身份（例如从神经酰胺生成鞘磷脂）或使用翻转酶将某些磷脂从膜的一个叶片移动到另一叶片'''（图 12?9B）。第三，'''特定脂质可以通过非囊泡运输途径选择性地从一个膜转移到另一个膜，如下所述。'''<br />
<br />
=== ER 和其他细胞器之间的膜接触位点促进选择性脂质转移 ===<br />
'''线粒体和质体不通过囊泡转移与 ER 通信，因此它们需要不同的机制从 ER 进口许多脂质用于生长'''。胞质溶胶中的载体蛋白称为脂质转移蛋白，在膜之间运送单个脂质分子，其功能与脂肪酸结合蛋白非常相似，后者引导脂肪酸通过胞质溶胶（见图 12-8）。'''在许多情况下，脂质转移蛋白在细胞器接触点起作用，其中起始膜和目标膜通过特定的连接复合物保持在 10-0 纳米范围内。不同的脂质转移蛋白将磷脂酰胆碱和磷脂酰丝氨酸从 ER 运送到接触点的线粒体。'''连接复合物或脂质转移蛋白的破坏会损害脂质进入线粒体并导致其功能障碍。<br />
<br />
ER 的广泛网络参与与大多数其他细胞器的接触点（图 12-1）。与内质网膜接触位点（见图 12-6）一样，'''这些其他细胞器接触位点的主要功能之一是交换脂质'''（图 12-2）。细胞含有几种脂质转移蛋白家族。这些蛋白通常可以结合一种特定脂质分子（或在某些情况下结合多种相关脂质），并具有可与特定细胞膜相互作用的额外结构域。通过这种方式，它们充当穿梭蛋白，对供体和受体膜以及它们运输的脂质具有独特的特异性。两个细胞器膜之间的接触位点有利于募集结合这些'''膜的脂质转移蛋白s，从而提高脂质交换的效率。胆固醇使用专门的运输系统从溶酶体（在溶酶体中以脂蛋白中的胆固醇酯形式输送）到质膜和细胞内的其他位置'''（如我们在第 13 章中讨论的那样）。<br />
<br />
=== 总结 ===<br />
广泛的 ER 网络充当生产几乎所有细胞脂质的工厂。此外，细胞蛋白质合成的大部分发生在粗面内质网的胞质表面：几乎所有要分泌或进入内质网本身、高尔基体、溶酶体、内体和质膜的蛋白质都首先从胞质溶胶进入内质网。在内质网腔中，蛋白质折叠和寡聚化，形成二硫键，并添加 N 连接的寡糖。N 连接的糖基化模式用于指示蛋白质折叠的程度，因此蛋白质只有在正确折叠时才会离开内质网。未正确折叠或寡聚化的蛋白质被转运回胞质溶胶，在那里它们被去糖基化、多泛素化并在蛋白酶体中降解。如果错误折叠的蛋白质在内质网中过量积累，它们会触发未折叠蛋白质反应，从而激活细胞核中的适当基因以帮助内质网应对。只有携带特殊内质网信号序列的蛋白质才会被输入内质网。信号识别颗粒 (SRP) 识别信号序列，该颗粒结合正在生长的多肽链和核糖体，并将它们引导至粗糙内质网膜胞浆表面上的受体蛋白。这种与内质网膜的结合启动了转运过程，该过程使多肽链环通过蛋白质转运蛋白的亲水孔穿过内质网膜。可溶性蛋白质——注定要进入内质网腔、分泌或转移到其他细胞器腔——完全进入内质网腔。跨膜蛋白被送往内质网或其他细胞膜，通过其多肽链中的一个或多个跨膜α螺旋片段锚定在内质网膜上。当这些蛋白质的疏水部分从核糖体中出来时，它们会被蛋白质转运蛋白识别，从而为进入膜提供通道。当多肽含有多个疏水片段时，它将作为多次跨膜蛋白来回穿过双层膜多次。内质网中蛋白质插入和糖基化的不对称性决定了内质网为所有其他细胞器提供膜蛋白的膜的侧性。脂质在内质网的胞浆表面合成，在脂质双层的两个小叶之间保持平衡，并经常通过位于细胞器间连接处的脂质转移蛋白运输到其他细胞器。特定的翻转酶在质膜中建立并维持脂质不对称，进一步促进其侧性。<br />
<br />
== 过氧化物酶体 ==<br />
过氧化物酶体是氧气利用的主要场所，几乎存在于所有真核细胞中。它们含有氧化酶，例如过氧化氢酶和尿酸氧化酶e，浓度如此之高，以至于在某些细胞中，过氧化物酶体由于存在晶体状蛋白质核心而在电子显微照片中脱颖而出（图 12-3）。过氧化物酶体的进化起源尚未确定，但人们普遍认为它们代表了构成分泌和内吞途径的膜系统的一个特殊分支。一种假设是，过氧化物酶体是一种古老细胞器的遗迹，它在真核细胞的原始祖先中完成了所有的氧气代谢。当光合细菌产生的氧气首次在大气中积累时，它对大多数细胞都是有剧毒的。过氧化物酶体可能降低了细胞内的氧气浓度，同时也利用了它的化学反应性来进行有用的氧化反应。根据这种观点，后来的发展？线粒体的取代使得过氧化物酶体对细胞代谢的重要性降低，因为许多以前在过氧化物酶体中进行的不产生能量的生化反应现在通过氧化磷酸化与 ATP 形成相结合。因此，目前细胞中过氧化物酶体进行的氧化反应可能部分是其功能未被线粒体取代的反应。<br />
<br />
=== 过氧化物酶体使用分子氧和过氧化氢进行氧化反应 ===<br />
过氧化物酶体之所以如此命名，是因为它们通常含有一种或多种酶，这些酶利用分子氧从特定有机底物（此处指定为 R）中去除氢原子，从而产生过氧化氢（H2O2）：<br />
<br />
RH2 + O2 →R + H2O2<br />
<br />
过氧化氢酶利用细胞器中其他酶产生的 H 2O2，通过“过氧化”反应氧化各种底物，包括甲酸、甲醛和酒精： H 2O2 + R'H2 →R' + 2H 2O，这种氧化反应在肝脏和肾脏细胞中尤为重要，过氧化物酶体会将进入血液的各种有害分子解毒。'''我们喝的乙醇中约有 25% 以这种方式氧化成乙醛'''。此外，当过量的 H2O2 在细胞中积累时，过氧化氢酶会通过反应 2H2O2→2H2O + O2 将其转化为 H2O。<br />
<br />
过氧化物酶体中进行的氧化反应的主要功能是分解脂肪酸分子。该过程称为 b 氧化，每次以两个碳原子为单位依次缩短脂肪酸的烷基链，从而将脂肪酸转化为乙酰辅酶 A。然后，过氧化物酶体将乙酰辅酶 A 输出到细胞质中，用于生物合成反应。在哺乳动物细胞中，氧化发生在线粒体和过氧化物酶体中；'''然而，在真菌和植物细胞中，这种基本反应仅发生在过氧化物酶体中。'''<br />
<br />
'''动物过氧化物酶体的一个重要生物合成功能是催化缩醛磷脂形成的第一个反应。'''这种丰富的磷脂类存在于所有人类细胞中，'''但在脑中尤其丰富，它是髓鞘的主要成分（图 12-4）'''。'''缩醛磷脂缺乏会导致严重的髓鞘形成异常，这是许多过氧化物酶体疾病导致神经系统疾病的原因之一'''。<br />
<br />
'''过氧化物酶体是异常多样化的细胞器，即使在单个生物体的各种细胞类型中，它们也可能含有不同的酶组。'''例如，大多数植物有两种主要类型的过氧化物酶体（图 12-5）。一种存在于叶子中，参与光呼吸（第 14 章讨论）。另一种过氧化物酶体存在于发芽的种子中，它将种子脂质中储存的脂肪酸转化为幼苗生长所需的糖。由于这种脂肪向糖的转化是通过一系列称为乙醛酸循环的反应完成的，因此这些过氧化物酶体也称为乙醛酸酶体。在乙醛酸循环中，过氧化物酶体中脂肪酸分解产生的两分子乙酰辅酶 A 用于制造琥珀酸，琥珀酸随后离开过氧化物酶体并在细胞质中转化为葡萄糖。乙醛酸循环不会在动物细胞中发生，因此动物无法将脂肪转化为碳水化合物。<br />
<br />
除了跨不同细胞类型或生物体进行多样化之外，过氧化物酶体还能适应细胞内不断变化的条件。例如，在糖上生长的酵母有几个小的过氧化物酶体。但是，当一些酵母在甲醇上生长时，会形成许多大的过氧化物酶体，这些过氧化物酶体会氧化甲醇；而当在脂肪酸上生长时，它们会形成许多大的过氧化物酶体，这些过氧化物酶体会通过氧化将脂肪酸分解为乙酰辅酶 A。<br />
<br />
=== 短信号序列指导蛋白质进入过氧化物酶体 ===<br />
组成过氧化物酶体的蛋白质通过两种不同的途径传递（图 12-6）。'''在第一种途径中，'''过氧化物酶体膜的一些'''整合膜蛋白首先使用 ER 驻留蛋白 Sec61 转运蛋白插入 ER。'''然后这些过氧化物酶体蛋白被包装成老化成专门的过氧化物酶体前体囊泡。新的前体囊泡相互融合形成新的过氧化物酶体，或与现有的过氧化物酶体融合以促进其生长。在'''第二种途径中，过氧化物酶体蛋白可以直接从胞质溶胶输入到预先存在的过氧化物酶体中。'''位于许多过氧化物酶体蛋白 '''C 端的三个氨基酸（SKL）'''的特定序列起着输入信号的作用（见图 12-3）。'''其他过氧化物酶体蛋白在 N 端附近含有稍长且部分疏水的信号序列。'''如果任一序列附着在胞质溶胶蛋白上，则该蛋白质被输入到过氧化物酶体中。<br />
<br />
过氧化物酶体蛋白的输入由 ATP 水解驱动，并利用一组称为过氧化物酶的蛋白质来催化输入循环。 '''C 末端PTS由胞质溶胶中的peroxin Pex5 识别。'''该输入受体随其货物一路进入过氧化物酶体膜中的蛋白质转运体。'''货物在过氧化物酶体内部释放后，Pex5 被回收回胞质溶胶。此回收步骤需要用泛素修饰 Pex5，泛素被 Pex1 和 Pex6 组成的 ATPase 复合物用作手柄。Pex1 和 Pex6 复合物利用 ATP 水解的能量从过氧化物酶体中释放 Pex5，以便它可以拾取下一个货物分子。N 端过氧化物酶体信号序列由过氧化物酶体 Pex7 识别。'''Pex7 -货物复合物与其他附属peroxin一起似乎参与了类似于 Pex5 介导的输入循环。<br />
<br />
过氧化物酶体膜中的蛋白质转运蛋白由至少六种不同的peroxin组成。'''与 ER 中的蛋白质转运蛋白不同，过氧化物酶体转运蛋白可以将完全折叠甚至寡聚的蛋白质转运过膜。'''为了允许大分子和不同大小的货物分子通过，转运蛋白被认为能够动态地适应要运输的特定货物分子的大小。'''目前尚不清楚如何利用如此大的孔隙进行运输，而不会在胞质溶胶和过氧化物酶体之间发生内容物泄漏。'''<br />
<br />
人类遗传病 Zellweger 综合征证明了蛋白质进入过氧化物酶体的重要性。十几种不同的过氧化物酶中的任何一种发生突变，最常见的是 Pex1，都会导致过氧化物酶体蛋白质输入受损。这些个体的细胞含有“空”过氧化物酶体，积累了通常在过氧化物酶体中分解的非常长链和支链脂肪酸。此外，他们缺乏缩醛磷脂。这些代谢障碍会导致个体的大脑、肝脏和肾脏出现严重异常，并在出生后不久死亡。<br />
<br />
=== 摘要 ===<br />
过氧化物酶体专门利用分子氧进行氧化反应。它们产生过氧化氢，用于氧化目的，并含有过氧化氢酶来破坏过量。所有过氧化物酶体蛋白都在细胞核中编码。其中一些蛋白质通过从内质网萌发的过氧化物酶体前体囊泡传送到过氧化物酶体，但大多数蛋白质是在细胞质中合成并直接输入的。许多后者蛋白质的 C 端附近的三个氨基酸的特定序列作为过氧化物酶体输入信号，由细胞质中的互补输入受体识别。进口通过过氧化物酶体膜中的蛋白质转运体进行，这与内质网中的蛋白质转运体不同，因为大而完全折叠的蛋白质从细胞质中进口时不展开。<br />
<br />
== 蛋白质进入线粒体和叶绿体的过程 ==<br />
线粒体和叶绿体（绿藻和植物细胞中一种特殊的质体）是双层膜封闭的细胞器。它们专门用于 ATP 合成，利用来自线粒体中的电子传递和氧化磷酸化以及叶绿体中的光合作用的能量（第 14 章讨论）。虽然这两种细胞器都含有自己的 DNA、核糖体和蛋白质合成所需的其他成分，但几乎所有蛋白质都在细胞核中编码并从细胞质中进口。每种输入的蛋白质都必须到达其发挥作用的特定细胞器亚区室。<br />
<br />
线粒体中的不同亚区室由两个同心的线粒体膜形成（图 12-7A）：内线粒体膜，包围基质空间并形成称为嵴的广泛内陷，以及与细胞质接触的外线粒体膜。内膜和外膜之间的空间细分为嵴空间和膜间隙，在嵴内陷的连接处有蛋白质复合物。叶绿体具有外膜和内膜，它们包围膜间隙，以及基质，基质是叶绿体中线粒体基质空间的等价物（图 12-7B）。它们有一个额外的亚区室，即类囊体空间，被类囊体膜包围。类囊体膜在质体发育过程中从内膜衍生而来，并被夹断以与内膜不连续。线粒体和叶绿体中的每个亚区室都含有一组不同的蛋白质。<br />
<br />
新的线粒体和叶绿体是由预先存在的细胞器生长产生的，然后是裂变（第 14 章讨论）。生长主要取决于从细胞质中输入蛋白质。蛋白质进入线粒体和叶绿体的许多核心原理与我们之前讨论过的蛋白质进入内质网的类似过程相似。然而，多个膜和亚区室的存在增加了将新输入的蛋白质运送到正确位置的复杂性。本节解释了它是如何发生的。<br />
<br />
=== 转运到线粒体依赖于信号序列和蛋白质转运蛋白 ===<br />
一个或多个信号序列将所有线粒体前体蛋白引导至其适当的线粒体亚区室。许多进入基质空间的蛋白质在其 N 端含有信号序列，该序列在输入后会被信号肽酶迅速去除。其他输入的蛋白质，包括所有外膜和许多内膜和膜间空间蛋白质，都有未被去除的内部信号序列。信号序列对于蛋白质的输入和正确定位既是必要的也是充分的：当使用基因工程技术将这些信号与细胞质蛋白质连接时，信号会将蛋白质引导至正确的线粒体亚区室。因此，信号假说的原理旨在解释蛋白质如何分离到 ER，也适用于线粒体。<br />
<br />
多亚基蛋白复合物作为蛋白转运蛋白，介导蛋白穿过或进入线粒体膜（图 12-8A）。为了提供进入每个线粒体亚区的通道，蛋白转运蛋白复合物位于线粒体内膜和外膜中。一般来说，每个转运蛋白都有能力识别特定类型的信号，并充当穿过或进入其所在膜的导管。这些转运蛋白一起将约 1500 种不同的前体蛋白从细胞溶胶引导到线粒体的适当亚区：外膜、膜间隙和嵴间隙、内膜和基质空间。<br />
<br />
前体蛋白中信号的组织最终控制前体蛋白与哪种转运蛋白结合以及信号到达线粒体内蛋白质最终目的地的顺序。'''这个组合系统意味着有时有不止一条路线可以到达某个特定目的地'''，就像不同的地铁线路可以带你从布鲁克林到纽约时代广场一样。例如，位于线粒体内膜的膜蛋白至少使用三条路线到达那里。图 12-8B 显示了到达每个线粒体亚区室的可能路线以及引导蛋白质到达那里的转运蛋白复合物。<br />
<br />
TOM 复合物是几乎所有细胞核内编码的线粒体蛋白质的输入所必需的。它最初识别它们的信号序列并进行传输它们从细胞溶胶进入膜间隙。从这里开始，不同的线粒体蛋白质根据蛋白质中编码的序列特征遵循不同的路线。'''外膜中特别丰富的桶状蛋白被传递到 SAM 复合物，以便插入和折叠在外膜中。两种不同的 TIM 复合物介导内膜上的蛋白质运输。基质蛋白使用 TIM23 复合物进行运输，而内膜蛋白使用 TIM22 复合物、TIM23 复合物或 OXA 复合物进行插入。其余蛋白质留在膜间隙中，在那里发挥作用。'''<br />
<br />
除了必须从细胞质中输入的 ~99% 的线粒体蛋白质外，所有真核生物的线粒体基因组都编码了少量膜蛋白。'''这些蛋白质由线粒体核糖体合成，并由 OXA 复合物插入内膜。'''线粒体编码的膜蛋白质与从胞质溶胶中输入的核编码膜蛋白组装形成功能性蛋白质复合物，例如用于产生能量的呼吸链复合物（见第 14 章）。细胞如何在线粒体和细胞核之间进行通信以确保构建内膜复合物的蛋白质的平等表达尚不清楚。<br />
<br />
=== 线粒体蛋白质在翻译后作为未折叠的多肽链输入 ===<br />
正如我们在前面的部分中了解到的，蛋白质转运到内质网通常发生在蛋白质由与内质网蛋白质转运蛋白紧密结合的核糖体合成时。蛋白质输入过程中核糖体与转运蛋白的结合使粗糙内质网具有其特征性外观。'''相反，线粒体外膜中的蛋白质转运蛋白不与核糖体结合，大多数线粒体蛋白质通过翻译后机制导入。这就是为什么在线粒体表面观察到的核糖体非常少。'''<br />
<br />
与内质网易位一样，线粒体蛋白质的输入可以在试管中通过无细胞反应重建。在这样的实验中，将放射性标记的线粒体前体蛋白与纯化的线粒体混合，以允许其输入细胞器。通过改变试管中的条件，可以确定输入的生化要求、捕获过程中的中间体以及确定使用了哪些转运蛋白。我们对线粒体输入分子机制的大部分了解来自无细胞反应分析。<br />
<br />
'''线粒体前体蛋白在合成后不会立即折叠成其天然结构；相反，它们通过与其他蛋白质的相互作用在细胞溶胶中保持未折叠状态。'''这些相互作用蛋白中的'''一些是 hsp70 家族的一般伴侣'''（第 6 章讨论），而其他'''一些则专门用于线粒体前体蛋白并直接与其信号序列结合'''。所有相互作用蛋白都有助于防止前体蛋白在与线粒体外膜中的 TOM 复合物结合之前自发聚集或折叠。作为输入过程的第一步，TOM 复合物的输入受体结合线粒体前体蛋白的信号序列。然后，随着胞浆相互作用蛋白被剥离，未折叠的多肽链首先被信号序列馈送到 TOM 复合物内的转运通道。<br />
<br />
一旦转运蛋白突出到膜间隙，多肽链内的序列将决定接下来会发生什么。例如，前往基质或内膜的蛋白质与 TIM 复合物之一结合，并跨过或插入内膜。我们可以做到快速中止细胞外线粒体输入反应，以在转运过程中的中间步骤中阻止蛋白质。对被阻止进入基质的蛋白质进行检查的实验表明，它跨越了线粒体内膜和外膜：其 N 端信号序列已被位于基质中的信号肽酶去除，而蛋白质的 C 端部分仍然暴露在线粒体外。因此，我们可以得出结论，前体蛋白质可以同时穿过两个线粒体膜进入基质空间（图 12-9）。<br />
<br />
'''尽管 TOM 和 TIM 复合物通常协同作用，同时将前体蛋白转运到两个膜上，但它们能够独立运行。'''例如，在分离的外膜中，TOM 复合物可以将前体蛋白的信号序列转运到膜上。同样，如果通过实验从分离的线粒体中去除外膜，暴露的 TIM23 复合物可以有效地将前体蛋白导入基质空间。通过实验将通常相连的过程解偶联，可以更详细地研究和理解每个步骤和转运系统。<br />
<br />
=== 蛋白质输入由 ATP 水解、膜电位和氧化还原电位提供动力 ===<br />
蛋白质的定向运输需要能量（图 12-0）。线粒体蛋白质输入利用四个离散位点的三种不同能量来源。'''ATP 是大多数生物系统中的常见燃料，在其中两个位置使用：线粒体外和基质内。另外两个能量来源由跨线粒体内膜的膜电位和电子传递链的氧化还原电位贡献。并非所有线粒体前体蛋白都需要这些能量来源才能到达最终目的地。'''<br />
<br />
大多数线粒体前体蛋白在转运过程的初始阶段都需要能量，能量的初始使用有助于在输入之前将多肽保持在未折叠状态（见图 12-9）。如第 6 章所述，执行此任务的分子伴侣使用 ATP 结合和水解循环来控制它们与新合成的多肽的相互作用。分子伴侣相互作用是防止细胞溶胶中过早折叠所必需的，'''而分子伴侣解离是允许通过 TOM 复合物进行运输所必需的。'''<br />
<br />
一旦信号序列通过 TOM 复合物并与 TIM 复合物结合，'''进一步通过 TIM 转运通道的转运需要膜电位'''（图 12?0A），它是跨内膜的电化学 H + 梯度的电成分（见图 11?）。由内膜中的电子传输过程（在第 14 章中讨论）驱动，将 H+ 从基质空间泵送到膜间隙，从而维持电化学梯度。跨内膜的电化学 H+ 梯度中的能量'''通过电泳驱动带正电荷的信号序列通过 TIM 复合物的转运'''。相同的 H + 梯度还为线粒体内膜中的 ATP 合酶复合物提供大部分细胞 ATP 合成的能量。<br />
<br />
'''一旦前体蛋白的初始片段到达基质，线粒体 hsp70 对于完成输入过程至关重要'''，'''类似于 BiP 对于将翻译后蛋白质输入 ER 的作用'''。线粒体 hsp70 与 TIM23 复合物的基质侧结合，'''并充当将前体蛋白拉入基质空间的马达'''。与其胞浆表亲一样，线粒体 hsp70 对未折叠的多肽链具有很高的亲和力，并且一旦输入的蛋白质链从基质空间中的 TIM 转运蛋白中出现，它就会紧密结合该蛋白质链。然后，hsp70 经历 ATP 依赖性构象变化，在释放被输入的蛋白质之前对其施加拉力。这种能量驱动的结合、牵引和释放循环持续进行，直到蛋白质通过 TIM23 复合物完成输入（图 12-0B）。'''许多输入的基质蛋白被传递给另一种伴侣蛋白线粒体 hsp60，以帮助它们通过 ATP 水解循环折叠（见第 6 章）'''。<br />
<br />
某些含有半胱氨酸基序cysteine motifs的膜间隙蛋白'''利用细胞质和线粒体之间的氧化还原电位差异作为能量来源'''。当这些蛋白质的一部分最初进入膜间隙时，'''它们与 Mia40 蛋白形成瞬时共价二硫键'''（图 12-0C）。这种相互作用可防止蛋白质通过 TOM 复合物倒退到细胞质中。输入的蛋白质最终以含有链内二硫键的氧化形式从 Mia40 中释放出来，结果折叠蛋白现在被困在膜间隙中。Mia40 在此过程中被还原，然后通过将电子传递到线粒体内膜中的电子传输链而被重新氧化。这样，储存在线粒体电子传输链中的氧化还原电位中的能量就被用来驱动蛋白质的输入。<br />
<br />
=== 进入线粒体内膜的运输通过几种途径进行 ===<br />
线粒体内膜中的三种不同的转运蛋白（见图 12-8）都能够插入膜蛋白。不同亚群的线粒体内膜蛋白通过不同的途径到达这些转运蛋白之一，从而插入膜中。<br />
<br />
'''在最常见的转运途径中，从细胞质中开始的前体使用 TOM 和 TIM23 复合物开始输入基质中。'''然而，只有运输蛋白的 N 端信号序列才能真正进入基质空间（图 12-1A）。'''TIM23 复合物将位于 N 端信号序列之后的疏水性氨基酸序列识别为跨膜结构域。这允许跨膜结构域插入内膜并防止进一步转位到基质中，'''可能是通过类似于 ER 驻留 Sec61 转运蛋白中的侧门。蛋白质的其余部分通过 TOM 复合物进入膜间隙，信号序列在基质中被切割。<br />
<br />
'''通往内膜的第二条运输路线专门用于代谢物特异性转运蛋白家族'''，它们将大量小分子转移到内膜上。这些转运蛋白为线粒体基质中的代谢酶（例如柠檬酸循环中的酶）提供底物，并将其产物运回细胞溶胶。这些多通道跨膜蛋白'''利用内部信号序列通过 TOM 复合物进入膜间隙'''。它们与膜间隙分子伴侣结合，后者'''引导它们进入 TIM22 复合物'''，疏水性跨膜区域在此划分为内膜。此插入过程需要膜电位来确保蛋白质的适当区域被运输到基质侧，以便转运蛋白获得正确的拓扑结构（图 12-1B）。<br />
[[文件:细胞12-51.png|缩略图|线粒体内膜蛋白的产生途径。（A） N 端信号序列（红色）开始导入基质空间。遵循基质靶向信号序列的疏水跨膜片段（蓝色）与内膜中的 TIM23 转运体（橙色）结合并终止易位。然后，蛋白质的其余部分通过外膜中的 TOM 转运蛋白被拉入膜间隙，跨膜段被释放到内膜中，将蛋白质锚定在那里。（B） 作为代谢物转运蛋白的多通道内膜蛋白包含内部信号序列，并以环的形式蜿蜒穿过 TOM 复合物。然后，它们与膜间隙中的伴侣结合，从而将蛋白质引导至 TIM22 复合物。TIM22 复合物专门用于插入多通道内膜蛋白。（C） OXA 复合物介导由线粒体基因组编码并在基质空间中翻译的蛋白质的膜蛋白插入内膜。（D） 内膜中的 OXA 复合物可以介导蛋白质从基质空间插入。为了获得这条途径，核编码的蛋白质必须首先通过 TOM 和 TIM23 复合物完全转位到基质空间。用于初始易位的信号序列（红色）的切割揭示了新 N 端相邻的疏水信号序列（蓝色）。然后，该信号将蛋白质引导到内膜中。]]<br />
'''进入内膜的最终途径是使用 OXA 复合物'''。如前所述，'''OXA 复合物还插入在线粒体基质中编码和翻译的少数膜蛋白'''（图 12-1C）。因此，'''只能从膜的基质侧访问 OXA 复合物'''。因此，'''依赖 OXA 复合物插入的核编码膜蛋白必须首先使用 TIM23 转位到基质中'''（图 12-1D）。在这里，N 端信号序列被移除以暴露疏水信号序列，然后 OXA 复合物使用该序列插入内膜。<br />
<br />
=== 细菌和线粒体使用类似的机制将“β-桶”插入其外膜 ===<br />
如本章前面所述，线粒体是从原始真核细胞内的祖先内共生细菌进化而来的。因此，线'''粒体外膜在进化上与革兰氏阴性细菌的外膜有关'''（见图 11-7）。两种膜均含有孔蛋白，这是一种丰富的成孔攮桶蛋白，可渗透无机离子和代谢物（但不能渗透大多数蛋白质）。TOM 复合物只允许含有疏水性 α 螺旋的蛋白质横向离开，因此不能将孔蛋白或其他攮桶蛋白整合到脂质双层中。'''相反，它们首先作为未折叠蛋白质通过 TOM 复合物运输到膜间隙'''。膜间隙中的特殊伴侣蛋白可防止桶蛋白聚集（图 12-2A），'''直到它们插入并由外膜中的 SAM 复合物折叠而成。'''<br />
<br />
'''SAM 复合物的一个中心亚基与一种细菌外膜蛋白同源，'''该蛋白有助于将 β 桶蛋白插入细菌外膜。在细菌中，β 桶蛋白从周质空间插入，周质空间的拓扑结构相当于线粒体中的膜间隙（图 12-2B）。这种插入 β 桶蛋白的保守途径进一步强调了线粒体的内共生起源。值得注意的是，'''TOM 和 SAM 复合物的中心亚基本身就是 β 桶蛋白'''。因此，需要预先存在的 TOM 和 SAM 复合物来复制更多这些必需的蛋白质转运蛋白。<br />
<br />
=== 两个信号序列将蛋白质引导至叶绿体中的类囊体膜 ===<br />
蛋白质进入叶绿体的过程类似于进入线粒体的运输。这两个过程都发生在翻译后，使用每个膜中的单独转运复合物，需要能量，并使用多种类型的信号序列将前体引导至适当的细胞器亚区室。然而，形成转运复合物的许多蛋白质成分是不同的。此外，线粒体利用其内膜上的电化学 H + 梯度来驱动运输，而'''叶绿体在其类囊体膜上有电化学 H + 梯度，但在内膜上没有，它使用 GTP 和 ATP 水解来为跨双层膜包膜的进口提供动力。'''因此，功能相似性源于趋同进化，反映了跨双层膜转运的共同要求。<br />
<br />
尽管输入叶绿体的信号序列表面上与输入线粒体的信号序列相似，但植物细胞可以同时拥有线粒体和叶绿体，因此蛋白质必须在两个细胞器之间正确分配。实验表明，如果细胞质蛋白质通过实验与线粒体蛋白质的N 端信号序列连接，则可以特异性地定向到植物细胞的线粒体；与叶绿体蛋白质的 N 端信号序列连接的相同蛋白质最终进入叶绿体。因此，每个细胞器上的输入受体区分不同的信号序列。<br />
<br />
线粒体中发现的相同隔间也存在于叶绿体中，叶绿体分为多个隔室，都有其独特的蛋白质组，这些蛋白质通过类似于线粒体系统的机制选择性地输送到细胞中。然而，叶绿体有一个额外的膜封闭区室，即类囊体。许多叶绿体蛋白质，包括光合作用系统和 ATP 合酶的蛋白质亚基（第 14 章讨论），都位于类囊体膜中。这些重要复合物的许多成分都编码在核基因组中，因此那些位于类囊体腔中的成分必须通过三个膜输入。这些蛋白质的前体利用二分信号序列分两步从细胞溶胶转移到最终目的地。首先，它们在 N 端叶绿体信号序列的引导下穿过外膜和内膜进入基质。在那里，基质信号肽酶去除 N 端叶绿体信号序列，揭示前体蛋白序列中'''紧随其后的类囊体信号序列'''。 类囊体信号序列启动整合到类囊体膜或易位到类囊体空间（图 12?3A）。<br />
[[文件:细胞12.53.png|缩略图|叶绿体前体蛋白易位到类囊体空间。（A） 前体蛋白包含一个 N 末端叶绿体信号序列（红色），然后紧接着一个类囊体信号序列（棕色）。叶绿体信号序列通过类似于线粒体前体蛋白易位到基质空间的机制启动转位到基质中，尽管名为 TOC 和 TIC （分别用于叶绿体外膜和内叶绿体膜中的转位蛋白）的转位复合物不同。然后信号序列被切割掉，揭开类囊体信号序列的面纱，从而启动跨类囊体膜的易位。（B） 易位到类囊体空间或类囊体膜可以通过至少三种途径中的任何一种发生：（1） Sec 通路，之所以这样称呼，是因为它使用是 Sec 蛋白同源物的成分，这些成分介导蛋白质跨 ER 和细菌质膜的易位;（2） 一种 OXA 样途径，之所以这样称呼，是因为它使用 OXA 转位酶的叶绿体同源物;（3） TAT（双精氨酸易位）通路，之所以这样称呼，是因为两个精氨酸在将蛋白质引导到该通路的信号序列中至关重要，这取决于类囊体膜上的 H+ 梯度。OXA 样通路利用缺乏 RNA 亚基的叶绿体 SRP。这种位于基质中的特化 SRP 识别类囊体定向的信号序列，并且仅在翻译后发挥作用，因为它位于与制造类囊体前体蛋白的核糖体不同的隔室中]]<br />
类囊体膜中有三种不同的蛋白质转运蛋白，每种蛋白转运蛋白识别不同类型的信号序列，处理不同的类囊体前体子集，并以不同的方式使用能量（图 12?3B）。正如我们之前所看到的，'''类囊体膜是从内叶绿体膜发育而来的，而内叶绿体膜在进化上与细菌内膜有关。因此，类囊体膜中的三种转运蛋白均具有用于细菌转运或膜插入的同源物，这并不奇怪。'''<br />
<br />
=== 总结 ===<br />
尽管线粒体和叶绿体有自己的遗传系统，但它们产生的自身蛋白质不到 1%。相反，这两个细胞器使用类似的机制从细胞质中导入大部分蛋白质。在这两种情况下，外膜和内膜中的多种蛋白质转运蛋白复合物识别不同类型的信号序列，以将前体引导至正确的细胞器亚区室。蛋白质通过翻译后机制以未折叠状态运输。细胞质 hsp70 家族的伴侣蛋白在转运前将前体蛋白保持在未折叠状态，基质空间或基质中的第二组 hsp70 蛋白将多肽链拉过内膜。转运到线粒体中的动力来自 ATP 水解、内膜上的膜电位和电子传递链的氧化还原电位。转运到叶绿体中的动力来自 GTP 和 ATP 水解以及类囊体膜上的膜电位。在叶绿体中，从基质到类囊体的输入可以通过几种途径进行，这些途径由蛋白质转运复合物和所用的能量源区分。<br />
<br />
== 分子在细胞核和细胞质之间的运输 ==<br />
核膜包裹 DNA 并定义核区室。该膜由两个同心膜组成，这些膜由核孔复合体穿孔（图 12-4）。虽然内核膜和外核膜是连续的，但它们保持不同的蛋白质组成。内核膜含有作为'''核纤层结合位点的蛋白质'''，核纤层是聚合蛋白质亚基的网状结构，核纤层蛋白是细胞骨架蛋白中间丝家族的成员（见第 16 章）。层为核膜提供结构支撑核膜并充当染色体和核孔复合物的锚定位点。层板还通过跨越核膜的蛋白质复合物与细胞质细胞骨架相连，从而提供 DNA、核膜和细胞骨架之间的结构连接。外核膜与 ER 膜连续，并布满了参与蛋白质合成的核糖体（见图 12-5）。这些核糖体上制造的蛋白质被运送到内核膜和外核膜之间的空间（核周空间），该空间与 ER 腔连续。<br />
<br />
核孔在细胞质和细胞核之间进行广泛的双向交通。许多在细胞核中起作用的蛋白质（包括组蛋白、DNA 聚合酶、RNA 聚合酶、转录调节因子和 RNA 加工蛋白）被选择性地从它们产生的细胞质输入到核区室。同时，所有在细胞质中起作用的 RNA（包括 mRNA、rRNA、tRNA 和 miRNA）在细胞核中合成和加工后被输出。与输入过程一样，输出过程也是有选择性的；例如，mRNA 只有在细胞核中被 RNA 加工反应适当修饰后才会输出。在某些情况下，需要多个选择性运输步骤来组装复杂的结构。例如，核糖体由在胞质溶胶中合成的蛋白质组成，这些蛋白质被运送到细胞核中，只有在与新合成的核糖体 RNA 组装后才被输出回胞质溶胶。然后，这些前核糖体颗粒在胞质溶胶中完成组装成功能性核糖体，某些组装和运输因子返回细胞核，帮助组装下一个核糖体。<br />
<br />
=== 核孔复合物穿透核膜 ===<br />
所有真核生物的核膜上都有大型复杂的核孔复合物 (NPC)。每个 NPC 由一组大约 30 种不同的蛋白质或核孔蛋白组成。NPC 具有'''八重'''旋转对称性，因此，每个核孔蛋白都是多聚体。导致完全组装的 NPC 中存在 500-1000 个蛋白质分子，酵母中估计质量为 6600 万道尔顿，脊椎动物中估计质量为 1.25 亿道尔顿（图 12?5）。大多数核孔蛋白由重复的蛋白质结构域组成，这些结构域只有几种不同类型的重复，这些结构域是通过大量基因复制进化而来的。一些与膜相邻的支架核孔蛋白（见图 12?5）在进化和结构上与囊泡外壳蛋白复合物有关，例如网格蛋白和 COPII 外壳（第 13 章讨论），它们形成运输囊泡。'''一种蛋白质甚至被用作 NPC 和囊泡外壳的共同组成部分'''。似乎一种有助于形成真核细胞复杂膜系统的祖先膜终止蛋白进化成一个蛋白家族，该家族可稳定核孔和萌芽运输囊泡处的急剧膜弯曲。<br />
<br />
典型哺乳动物细胞的核膜包含 3000-4000 个 NPC，尽管该数字差异很大，从神经胶质细胞中的几百个到浦肯野神经元中的近 20,000 个。每个 NPC 每秒可以运输惊人的 1000 个大分子，并且可以同时双向运输。每个 NPC 的内径约为 40 纳米，足以容纳核糖体亚基甚至病毒颗粒。然而，这个巨大的孔隙并不是空的；相反，它充满了由通道核孔蛋白channel nucleoporins贡献的非结构化蛋白质区域。<br />
[[文件:细胞12.55.png|缩略图|The arrangement of NPCs in the nuclear envelope. (A) In a vertebrate NPC, nucleoporins are arranged with striking eightfold rotational symmetry. In addition, immunoelectron microscope studies show that the proteins that make up the central portion of the NPC are oriented symmetrically across the nuclear envelope, so that the nuclear and cytosolic sides look identical. The eightfold rotational and twofold transverse symmetry explains how such a huge structure can be formed from only about 30 different proteins: many of the nucleoporins are present in 8, 16, or 32 copies. On the basis of their approximate localization in the central portion of the NPC, nucleoporins can be classified into (1) transmembrane ring proteins that span the nuclear envelope and anchor the NPC to the envelope; (2) scaffold nucleoporins that form layered ring structures (some scaffold nucleoporins are membrane-bending proteins that stabilize the sharp membrane curvature where the nuclear envelope is penetrated); and (3) channel nucleoporins that line a central pore. In addition to folded domains that anchor the proteins in specific places, many channel nucleoporins contain extensive unstructured regions, where the polypeptide chains are intrinsically disordered. The central pore is filled with a high concentration of these disordered domains whose weak interactions with each other form a gel that blocks the passive diffusion of large macromolecules. The disordered regions contain a large number of phenylalanine–glycine (FG) repeats. Fibrils protrude from both the cytosolic and the nuclear sides of the NPC. By contrast to the twofold transverse symmetry of the NPC core, the fibrils facing the cytosol and nucleus are different: on the nuclear side, the fibrils converge at their distal end to form a basketlike structure. The precise arrangement of individual nucleoporins in the assembled NPC is still a matter of intense debate, because atomic resolution analyses have been hindered by the sheer size and flexible nature of the NPC and by difficulties in purifying sufficient amounts of homogeneous material. A combination of electron microscopy, computational analyses, and crystal structures of nucleoporin subcomplexes has been used to develop the current models of the NPC architecture. (B) A scanning electron micrograph of the nuclear side of the nuclear envelope of an oocyte, showing NPCs with their basketlike fibrils. (C) An electron micrograph showing a side view of two NPCs (brackets); note that the inner and outer nuclear membranes are continuous at the edges of the pore. (D) An electron micrograph showing face-on views of negatively stained NPCs. The membrane has been removed by detergent extraction. Note that some of the NPCs contain material in their center, which is thought to be trapped macromolecules in transit through these NPCs. (A, adapted from A. Hoelz et al., Annu. Rev. Biochem. 80:613–643, 2011. B, © 1992 M.W. Goldberg and T.D. Allen. Originally published in J. Cell Biol. <nowiki>https://doi.org/10.1083/</nowiki> jcb.119.6.1429. With permission from Rockefeller University Press. C, courtesy of Werner Franke and Ulrich Scheer. D, courtesy of Ron Milligan.)]]<br />
'''这些非结构化结构域含有大量苯丙氨酸-甘氨酸 (FG) 基序的重复序列，这些基序彼此之间亲和力较弱，在 NPC 内部形成凝胶状网状结构。'''该网状结构可充当筛子，限制大分子的扩散，同时允许较小分子通过。研究人员通过将不同大小的标记水溶性分子注入细胞溶胶，然后测量其扩散到细胞核中的速率，确定了筛子的有效尺寸。小分子（5000 道尔顿或更少）扩散得如此之快，以至于我们可以认为核膜可以自由渗透它们。屏障逐渐限制较大的分子，'''以至于直径大于 ~40,000 道尔顿或 ~5 纳米的蛋白质无法通过被动扩散进入'''。由于许多细胞蛋白质太大而无法被动扩散通过 NPC，因此核区室和细胞质可以维持不同的蛋白质组成？位置。例如，成熟的胞浆核糖体的直径约为 30 nm，因此不能通过 NPC 扩散，将蛋白质合成限制在细胞质中。<br />
<br />
但是细胞核如何输出新制造的核糖体亚基或输入大分子，例如 DNA 聚合酶和 RNA 聚合酶，它们的亚基分子量为 100,000-200,000 道尔顿？正如我们接下来讨论的那样，这些和大多数其他运输的蛋白质和 RNA 分子与特定的受体蛋白结合，这些受体蛋白将大分子运送通过 NPC。即使是组蛋白等小蛋白质也经常使用受体介导的机制穿过 NPC，从而提高运输效率。<br />
<br />
=== 核定位信号将蛋白质引导至细胞核 ===<br />
当通过实验从细胞核中提取蛋白质并将其重新引入细胞质时，即使是非常大的蛋白质也会有效地重新积累在细胞核中。称为核定位信号 (NLS) 的分选信号负责此主动核输入过程的选择性。通过使用重组 DNA 技术，已精确定义了输入到细胞核中的许多蛋白质的信号（图 12-6）。'''最常用的信号由一个或两个富含带正电荷氨基酸-赖氨酸和精氨酸的短序列组成（见图 12-3）'''，不同蛋白质的精确序列各不相同。一些核蛋白含有不同类型的信号，其中一些尚未被鉴定。<br />
<br />
NLS 几乎可以位于氨基酸序列中的任何位置，并且被认为在蛋白质表面形成环或斑块。许多 NLS 甚至在作为短肽连接到胞浆蛋白表面时也能发挥作用，'''这表明信号在核蛋白氨基酸序列中的精确位置并不重要'''。'''此外，只要多组分复合物的一个蛋白质亚基显示核定位信号，整个复合物就会被输入到细胞核中'''。大分子跨 NPC 的运输与蛋白质跨其他细胞器膜的运输有着根本的不同：NPC 运输是通过一个大的、组成性开放的、网状填充的孔进行的，而不是通过一个小得多的蛋白质转运蛋白进行的，后者的水孔通常由被运输的蛋白质控制。因此，完全折叠的蛋白质和大型多蛋白复合物可以通过核孔向任一方向运输。相比之下，通过内质网、线粒体和叶绿体的细胞器蛋白转运蛋白的运输是单向的，通常需要蛋白质被广泛展开。<br />
<br />
可以通过用核定位信号涂覆微小胶体金颗粒，将颗粒注入细胞质，然后通过电子显微镜跟踪它们的命运，来可视化核蛋白通过 NPC 的运输（图 12-7）。粒子首先到达从 NPC 边缘的支架核孔蛋白延伸到细胞质的触手状原纤维，然后穿过 NPC 的中心。这一观察结果表明，NLS 赋予大颗粒穿越核孔内无序网格造成的原本不可渗透的扩散屏障的能力。<br />
<br />
=== 核输入受体与核定位信号和 NPC 蛋白结合 ===<br />
要启动核输入，'''核定位信号必须被核运输受体识别'''。这些受体中的大多数都属于一个称为核转运蛋白'''karyopherins'''的大蛋白质家族。在酵母中，有 14 个基因编码核转运蛋白；在动物细胞中，这个数字要大得多。介导核输入的核转运蛋白家族成员称为核输入受体，而介导核输出（稍后讨论）的核转运蛋白家族成员称为核输出受体。每个输入受体都可以结合和运输包含适当核定位信号的货物蛋白子集（图 12-8A）。<br />
<br />
核输入受体有时使用衔接蛋白，在输入受体和要运输的蛋白质上的核定位信号之间形成桥梁（图 12-8B）。一些衔接蛋白在结构上与核输入受体相关，表明它们具有共同的进化起源。通过使用各种输入受体和衔接蛋白，细胞能够识别实现核蛋白上显示的核定位信号的广泛库。<br />
<br />
输入受体是可溶性胞浆蛋白，'''含有多个 FG 重复序列的低亲和力结合位点，胞浆核孔蛋白原纤维中的 FG 重复序列最初用于将输入受体及其结合的货物蛋白招募到 NPC'''。<br />
[[文件:细胞12.59.png|缩略图|核输入受体与 FG 重复序列的相互作用。左图：核输入受体在其表面包含各种低亲和力 FG 重复序列结合位点。这促进了它们最初募集到 NPC，因为与 NPC 胞质原纤维上发现的 FG 重复序列相互作用。NPC 的内部充满了包含 FG 重复序列的蛋白质网，这些蛋白质彼此之间的弱相互作用限制了蛋白质和其他大分子通过孔的非特异性扩散。右图：货物受体可以通过与 FG 重复序列相互作用并局部熔化网状物来快速分配到 FG 重复序列网格中。这种进出网格的划分大大加速了货物受体（及其结合的货物）通过 NPC 的扩散。没有表面 FG 重复序列结合位点的蛋白质不能融化网状物，并且它们通过 NPC 的扩散相对较慢。]]<br />
'''输入受体然后可以结合形成核孔内网格的 FG 重复序列，以破坏重复序列之间的相互作用。这样，受体复合物局部溶解凝胶状网格，并可以扩散到 NPC 孔内'''（图 12-9）。<br />
<br />
可以在试管中重新创建由含有 FG 重复序列的非结构化多肽组成的凝胶。这种凝胶显示出惰性货物以与 NPC 扩散类似的尺寸依赖性方式受限扩散。与输入受体结合的货物扩散到这种人造凝胶中的速度要快 1000 多倍。以这种速率，与输入受体复合的货物可以在几毫秒内穿过 NPC，与 NPC 的速率一致。重要的是要意识到，'''在这个模型中，扩散不是定向的；相反，进口受体仅仅加速扩散'''，使货物能够进入核区。正如我们将看到的，正是 NPC 核侧货物的选择性解离赋予了进口过程方向性。然后，进口受体返回胞质溶胶，运输下一个货物。<br />
<br />
=== Ran GTPase 通过 NPC 对核进口施加方向性 ===<br />
通过 NPC 进口核蛋白会将特定蛋白质集中在细胞核中，从而增加细胞内的秩序。细胞通过利用 GTPase Ran 的 GTP 水解能量来为这一排序过程提供动力，而核进口和出口都需要这种能量。<br />
<br />
与其他 GTPase 一样，Ran 是一种分子开关，可以根据 GDP 或 GTP 是否结合而存在于两种构象状态中（图 3-3）。两种 Ran 特异性调节蛋白触发两种状态之间的转换：'''胞浆 GTP 酶活化蛋白 (GAP) 触发 GTP 水解，从而将 Ran·GTP 转化为 Ran·GDP，核鸟嘌呤核苷酸交换因子 (GEF) 促进 GDP 与 GTP 的交换，从而将 Ran·DP 转化为 Ran·TP。'''由于 Ran GAP 位于胞浆中，而 Ran GEF 位于细胞核中，'''因此胞浆中主要含有 Ran·DP，而细胞核中主要含有 Ran·TP（'''图 12-0A）。GAP 和 GEF 在细胞中胞浆和细胞核之间的分配是由于它们分别优先与胞浆细胞骨架和细胞核染色质结合。 <br />
<br />
'''Ran 两种构象形式的梯度驱动核运输朝适当的方向进行'''。在 FG-重复序列结合的促进下，输入受体加速了通过 NPC 通道内网状物的扩散。当输入受体到达孔复合物的核侧时，Ran-GTP 与其结合并导致受体释放其货物（图 12-0B）。因为这只发生在在核孔侧（Ran·GTP 浓度较高），输入过程被纠正（即单向），即使货物输入受体复合物通过孔的扩散受随机的来回扩散控制。<br />
<br />
在细胞核中卸下货物后，空的 Ran-GTP 结合的进口受体通过相同的促进扩散机制通过孔复合物运输回。当 Ran-TP 和进口受体的复合物到达细胞质时，Ran GAP 触发 Ran-TP 水解其结合的 GTP。产生的 Ran-DP 对进口受体缺乏亲和力，将其释放以进行另一轮核进口。因此，Ran-DP 允许货物在细胞质中结合，而 Ran-TP 刺激货物在细胞核中排出，从而赋予进口过程方向性。<br />
<br />
=== 核出口与核进口类似，但方向相反 ===<br />
大分子（如新的核糖体亚基和 RNA 分子）的核出口通过 NPC 进行，也依赖于选择性运输系统。运输系统依赖于大分子上的核出口信号？需要输出的 ecules。输出受体既直接或通过适配器与输出信号结合，又与 NPC 蛋白结合，以引导其货物进入细胞质。<br />
<br />
正如从输入受体的结构和进化相似性所预期的那样rs 和输出受体，输入和输出运输系统的工作方式相似但方向相反：输入受体在细胞质中结合其货物分子，将其释放到细胞核中，然后输出到细胞质中重新使用，而输出受体则以相反的方式发挥作用（图 12-1）。<br />
<br />
出口受体反向工作的能力源于它们与 Ran GTPase 相互作用的方式。'''细胞核中的 Ran-GTP 促进货物与出口受体结合，而不是像进口受体那样促进货物解离。'''一旦出口受体通过孔隙移动到细胞质，它就会遇到 Ran GAP，这会诱导受体将其 GTP 水解为 GDP。结果，出口受体翻转其构象并在细胞质中释放其货物和 Ran-DP。自由输出受体和自由 Ran-DP 使用核输入途径进入细胞核并完成循环。正如我们在第 6 章中详细讨论的那样，细胞控制 RNA 从细胞核的输出。snRNA、miRNA 和 tRNA 与核输出受体结合，它们使用 Ran-TP 梯度为运输过程提供动力。相比之下，mRNA 从细胞核输出使用不同的机制，不使用输出受体或 Ran GTPase 系统。相反，剪接和加工后的 mRNA 与几种核 RNA 结合蛋白组装在一起，其中一些可以结合 NPC 的核侧，另一些可以结合 FG 重复序列（见图 6-0）。然后，这种具有输出能力的 mRNA 核糖核蛋白 (mRNP) 复合物可以穿过 NPC 内的 FG 重复网格。位于 NPC 胞质侧的解旋酶复合物利用 ATP 水解的能量从 mRNP 中剥离几种蛋白质，包括 FG 重复结合蛋白。这可防止输出的 mRNA 重新进入 NPC，从而使输出过程单向。剥离的 RNA 结合蛋白被迅速输入回细胞核（使用输入受体和 Ran GTPase 系统）进行另一轮运输。<br />
<br />
通过控制对运输机制的访问可以调节通过 NPC 的运输 一些蛋白质不断地在细胞核和细胞质之间来回穿梭。如果蛋白质足够小以扩散通过核孔，但包含一个不断将其检索到细胞核或细胞质的输入或输出信号，就会发生这种情况。其他蛋白质既包含核定位信号，也包含核输出信号。它们的输入和输出的相对速率阻碍了 ?了解此类穿梭蛋白的稳定定位：如果输入速率超过输出速率，则蛋白质将主要位于细胞核中；相反，如果输出速率超过输入速率，则蛋白质将主要位于细胞质中。因此，改变输入、输出或两者的速率可以改变蛋白质的位置。如第 7 章所述，细胞通过将某些转录调节剂保持在细胞核外直到需要它们为止来控制它们的活性（图 12-2）；同样，细胞可以通过将某些 mRNA 保留在细胞核中直到需要它们的蛋白质产物来控制它们的翻译。在许多情况下，细胞通过调节核定位和输出信号来控制运输——打开或关闭它们，通常是通过磷酸化靠近信号序列的氨基酸（图 12-3）。其他转录调节剂调节剂与抑制性胞浆蛋白结合，这些蛋白要么将它们锚定在胞浆中（通过与细胞骨架或特定细胞器的相互作用），要么掩盖它们的核定位信号，使它们无法与核输入受体相互作用。适当的刺激会将转录调节蛋白从其胞浆锚点或掩蔽物中释放出来，然后将其运输到细胞核中。一个重要的例子是潜在的转录调节蛋白，它控制胆固醇代谢基因的转录。该蛋白质以非活性形式制成并储存在内质网中的跨膜蛋白中。当细胞缺乏胆固醇时，蛋白质会从内质网运输到高尔基体，在那里遇到特定的蛋白酶，这些蛋白酶会切断胞浆结构域，将其释放到胞浆中。然后，该结构域被导入细胞核，在那里它激活胆固醇和胆固醇代谢所需的基因的转录。甾醇的吸收和合成（图 12-4）。在本章前面，我们讨论了一种控制未折叠蛋白反应 ATF6 臂激活的类似机制（见图 12-6）。<br />
<br />
=== 核膜在有丝分裂过程中分解和重新组装 ===<br />
在动物细胞中，核膜在有丝分裂过程中被拆除，以便微管可以进入复制的染色体，以便在两个子细胞之间分离（第 17 章讨论）。在有丝分裂结束时，核膜重新组装，细胞质和细胞核之间细胞内容物的不对称分布重新建立。必须可逆地拆卸的主要结构是核层、NPC 和核膜。拆卸过程由在有丝分裂开始时激活的细胞周期蛋白依赖性激酶 (Cdk) 启动（第 17 章讨论）。 Cdk<br />
<br />
驻留在其中的核膜蛋白。内质网逐渐包裹整个染色体组，直到内质网形成密封的核膜，吞噬染色体和与其结合的蛋白质（电影 12.7）。<br />
<br />
新形成的内核膜紧密贴合在染色体表面，富含内核膜蛋白，排除除最初与有丝分裂染色体结合的蛋白质以外的所有蛋白质，从而赋予吞噬过程高度的选择性。由于 Ran-TP 在细胞核内，而 Ran-DP 留在细胞核外，因此含有核定位信号的蛋白质可以通过 NPC 单向输入。这样，核蛋白质含量得到补充，而所有其他大蛋白质（包括核糖体）则被排除在新组装的细胞核之外。<br />
<br />
=== 摘要 ===<br />
核膜由内核膜和外核膜组成，它们在核孔复合体 (NPC) 形成的穿孔处相互连接。外核膜与 ER 膜连续，内核膜和外核膜之间的空间与 ER 腔连续。在细胞核中产生的 RNA 分子和在细胞核中组装的核糖体亚基被输出到细胞质；相反，所有在细胞核中起作用的蛋白质都是在细胞质中合成，然后被输入。<br />
<br />
细胞核和细胞质之间的大量物质运输通过 NPC 进行，NPC 提供了穿过核膜的直接通道。NPC 的内部包含一个非结构化蛋白质网，允许小分子通过，但施加了扩散屏障，需要大分子主动运输。<br />
<br />
通过 NPC 运输的蛋白质的核定位信号和核输出信号由相应的核运输受体识别。这些受体的功能是选择性地在核膜的一侧结合其货物，增加通过 NPC 的扩散速率，并在另一侧选择性地释放货物。单体 GTPase Ran 水解 GTP 的自由能被利用来为核运输提供方向性。<br />
<br />
信使 RNA 作为大型核糖核蛋白复合物的一部分通过 NPC 从细胞核输出；它们使用不同的运输路线，利用 ATP 水解重塑 NPC 胞浆侧的复合物。细胞通过控制这些分子进入运输机制来调节核蛋白和 RNA 分子通过 NPC 的运输。由于核定位信号没有被移除，核蛋白可以反复输入，这是每次有丝分裂后细胞核重新组装时所必需的。</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E8%84%8A%E6%A4%8E%E5%8A%A8%E7%89%A9%E7%9A%84%E7%89%99%E9%BD%BF%E7%B1%BB%E5%9E%8B&diff=4028
脊椎动物的牙齿类型
2025-03-01T15:04:28Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>== 齿冠的高度 ==<br />
低冠齿/短齿：brachydont<br />
<br />
高冠齿：hypsodont<br />
[[文件:三种咬合面的比较.png|缩略图]]<br />
<br />
== 咬合面的形态 ==<br />
丘型齿bunodont：杂食动物，齿尖为圆锥形<br />
<br />
脊型齿lophodont：奇蹄目和啮齿类动物，齿尖主要呈直线状<br />
<br />
月形齿selenodont：偶蹄目动物，齿尖是弯曲的月牙形<br />
<br />
== 牙齿的趣闻 ==<br />
<br />
* 大象的象牙是上颌的第二对门齿<br />
* 海象的獠牙是上颌的犬齿<br />
* 野猪的獠牙是下颌的犬齿<br />
* 独角鲸的“角”是上颌的左门齿，其只有一对门齿。<br />
** 这颗牙不同于别的（表面牙釉质内部牙本质），而是表面牙骨质内部牙本质。</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E6%96%87%E4%BB%B6:%E4%B8%89%E7%A7%8D%E5%92%AC%E5%90%88%E9%9D%A2%E7%9A%84%E6%AF%94%E8%BE%83.png&diff=4027
文件:三种咬合面的比较.png
2025-03-01T15:04:08Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>请对照本页面文本进行阅读</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E5%B8%B8%E8%A7%81%E6%8A%91%E5%88%B6%E5%89%82%E6%95%B4%E7%90%86&diff=4017
常见抑制剂整理
2025-03-01T09:55:05Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>==拓扑异构酶抑制剂==<br />
<br />
===细菌的旋转酶（II型拓扑异构酶）抑制剂===<br />
<br />
*喹诺酮类（如环丙沙星）：作用位点为A亚基，嵌入断裂DNA链，形成酶-DNA-药物三元复合物而抑制DNA回旋酶的切口活性和封口活性。<br />
*香豆素类（如新生霉素）：作用位点为B亚基，抑制ATP酶活性。<br />
<br />
===Topo I特异抑制剂===<br />
<br />
*喜树碱类：10-羟基喜树碱（HCPT）、拓扑替康（TPT）、伊立替康（IRT）、贝洛替康（BLT）等，其中伊立替康在体内代谢为活性产物SN-38而发挥抗肿瘤作用。<br />
*吲哚并咔唑类。<br />
*茚并异喹啉酮类。<br />
*苯并咪唑类。<br />
<br />
===Topo II特异抑制剂===<br />
<br />
*鬼臼毒素类：依托泊苷（VP-16）、替尼泊苷。<br />
*阿霉素类：多柔比星、柔红霉素、表柔比星、伊达比星。<br />
*蒽环化合物：米托蒽醌。<br />
<br />
==原核生物转录抑制剂==<br />
<br />
*利福霉素/利福平（''rif''）：由地中海链丝菌分泌的一类抗生素（利福平为其改良版），作用于β亚基，阻断2-3个核苷酸长度的新生转录物离开，抑制转录起始。<br />
*利（迪）链霉素：作用于β亚基，阻止RNA聚合酶在催化过程中必须经历的构象变化，从而抑制转录的延伸。<br />
<br />
==真核生物转录抑制剂==<br />
<br />
*α-鹅膏蕈（xùn）碱：白毒伞（''Amanita phalloides''）体内产生的一种环状八肽。其不影响NTP的结合，依靠与聚合酶形成的氢键阻碍了桥螺旋的移动，也就影响了聚合酶的移位，致使转录受阻。<br />
<br />
''注：三种聚合酶对其敏感程度为 II>III>I，叶绿体和线粒体RNA聚合酶也不敏感''<br />
<br />
==共同转录抑制剂==<br />
<br />
*放线菌素D：插入DNA的GC碱基对之间，致使DNA双螺旋的小沟变宽和扭曲从而阻止RNA聚合酶的移动。需要注意的是，RNA pol I对放线菌素D最敏感（rRNA的GC含量最高）。同时放线菌素D也能抑制复制的过程。<br />
<br />
==原核生物翻译抑制剂==<br />
<br />
=== 作用于30S亚基的 ===<br />
<br />
==== 四环素类：占据A位点，阻止tRNA加入核糖体（也可抑制ppGppp合成从而解除严紧反应） ====<br />
四环素（''tet''），金霉素（''cte''），土霉素（''oxy''），多西环素<br />
<br />
==== 氨基苷类：导致误读等等'''多种机制''' ====<br />
卡那霉素（''kan''），庆大霉素（''gen''），链霉素（''str''），新霉素（''neo''）：低浓度下导致核糖体误读mRNA，高浓是完全抑制转录起始。（不可逆结合到30S核糖体亚基上导致A位的破坏） 抗菌谱：G<sup>-</sup>和结核分枝杆菌。<br />
<br />
妥布霉素： 特异性与细菌核糖体30S亚基上的一个位点结合，阻断了细菌内肽链延长过程中的转位步骤，并阻止70S核糖体的形成与核糖体脱离，从而抑制细菌蛋白质的合成。<br />
<br />
大观霉素（=壮观霉素=奇霉素）（''spe''）：与链霉素不同，虽然能与30S结合并抑制蛋白翻译，但不会导致核糖体误读mRNA。<br />
<br />
春日霉素：抑制fMet-tRNA，抑制翻译起始<br />
<br />
==== 潮霉素（''hyg''）：作用位点在30S小亚基的A位点附近，阻挠A位点tRNA到P位点的移位。 ====<br />
<br />
=== 作用于50S亚基的 ===<br />
<br />
==== 大环内酯类：抑制转肽酶 ====<br />
红霉素（''ery''），罗红霉素，阿奇霉素（''azm''），麦迪霉素<br />
<br />
此外，雷帕霉素也是一种大环内酯类，但他以分子胶水的身份作用于哺乳动物的mTOR——mTOR就是“哺乳动物的雷帕霉素的靶标”的意思。（关于mTOR，见[[MTOR的性质]]）<br />
<br />
==== 氯霉素类：抑制转肽酶 ====<br />
氯霉素，甲砜霉素<br />
<br />
==== 林可霉素类：抑制转肽酶 ====<br />
林可霉素（''lin''），克林霉素，吡利霉素<br />
<br />
==== 稀疏霉素（spa）：抑制转肽酶 ====<br />
<br />
==== 红霉素（''ery''）、阿奇霉素（''azm''）：作用于50S亚基上的多肽离开通道，阻断正在生长的肽链的离开。 ====<br />
<br />
=== 其他机制 ===<br />
<br />
==== 假单胞酸（莫匹罗星，''mup''）：可逆性地与Ile-tRNA合成酶结合，阻止Ile掺入，从而抑制含Ile的蛋白质的合成。 ====<br />
<br />
==真核生物翻译抑制剂==<br />
<br />
*白喉毒素：白喉杆菌（''Corynebacterium diphtheria''）被β棒状杆菌噬菌体侵染，转导入β棒状杆菌噬体毒素基因（tox+），从而产生的外毒素；催化NAD<sup>+</sup>上ADP-核糖基转移至eEF2分子上使其失活，从而抑制移位反应。<br />
<br />
''注：①可造成神经细胞脱髓鞘；②对于古菌同样有抑制作用。''<br />
<br />
*蓖麻毒素：作为特异性 N-糖苷酶，切下28S rRNA上一个 A 从而导致核糖体失活，从而导致延伸因子无法与核糖体结合，GTP酶活性被抑制。（只作用于真核）<br />
*茴香霉素、放线菌酮=环己酰亚胺：与真核生物60S核糖体大亚基结合，抑制肽酰基转移酶活性从而抑制转录延伸。（茴香霉素还可作为细胞中JNK信号通路的激活剂，增强JNK的磷酸化）<br />
*注意：环己酰亚胺即放线菌酮（Cycloheximide），环己亚胺是另一种物质不是翻译抑制剂。<br />
<br />
==共同的抑制剂==<br />
<br />
*嘌呤霉素：分子结构类似酪氨酰-tRNA，翻译时进入A部位。随后形成的肽酰-嘌呤霉素并不能移位，而是与核糖体解离，造成肽链合成的提前结束。<br />
*α-帚曲霉素：作为一种特异性的核糖核酸内切酶切断28S rRNA（也可作用于原核生物的23S rRNA）<br />
<br />
''注：潮霉素、链霉素、α-帚曲霉素等都能作用于原核和真核细胞。''<br />
<br />
放线菌素D可以插入GC碱基对中，故理论上也可以抑制原核生物基因转录<br />
<br />
==细菌细胞壁合成的抑制剂==<br />
<br />
*环丝氨酸（恶唑毒素）：抑制Park核苷酸（UDP-N-乙酰胞壁酸五肽，肽聚糖合成的中间产物）合成过程中合成D-丙氨酰-D-丙氨酸的两步反应。<br />
*磷霉素：其自身结构类似于PEP，与其竞争，影响N-乙酰胞壁酸-UDP的合成。<br />
*万古霉素：分子结构复杂，通过抑制合成肽聚糖单体中-G-M-二联体插入至膜外肽聚糖合成处从而抑制细胞壁形成。<br />
*杆菌肽：抑制二磷酸-类脂载体脱磷酸的反应。<br />
*青霉素和头孢菌素：抑制肽葡聚糖转肽酶活性。（青霉素是D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物）<br />
*瑞斯托菌素：主要作用于G<sup>+</sup>，抑制糖肽聚合物的伸长作用位置偏僻，与其他抗生素无交叉耐药性。<br />
*达托霉素：通过干扰细胞膜对于氨基酸的转运作用抑制肽聚糖合成，作用方式独特。<br />
<br />
==两种蛋白转运的抑制剂==<br />
<br />
*Brefeldin A（布雷非德菌素）：大环内酯类抗生素，做常见的蛋白转运抑制剂，特异性阻断内质网到高尔基体到物质膜泡转运，抑制过程依赖于抑制AFR1P GTPase的GEF实现。也可做细胞自噬和线粒体自噬的抑制剂，还是一种CRISPR/Cas9激动剂，可抑制HSV-1病毒，并具有抗癌活性。<br />
*Monensin（莫能菌素）：聚醚类离子载体抗生素，优先与一价阳离子结合并将其转运至膜内，可阻断膜泡运输（破坏高尔基体）。<br />
<br />
==其他相关的抗生素或抑制剂==<br />
<br />
*狭霉素C：抑制黄苷酸氨基酶，因阻止GMP合成从而抑制DNA合成。<br />
*灰黄霉素：能抑制真菌有丝分裂，使有丝分裂的纺锤结构断裂，终止中期细胞分裂。只对某些属的真菌感染有效，主要用于治疗癣。<br />
*短杆菌酪肽：对细胞膜进行损害，降低呼吸作用，造成胞内物质外漏。<br />
*多黏菌素：使细胞膜上蛋白质释放造成物质外漏，临床趋于淘汰。<br />
*制霉菌素，两性霉素B：与真菌膜上的麦角固醇结合并形成小孔，造成K<sup>+</sup>的泄漏。<br />
*缬氨霉素：是一种由12个氨基酸（其中含有D-Val）组成的环形小肽。能选择地与K<sup>+</sup>离子结合形成脂溶性复合物，使K<sup>+</sup>容易得通过膜脂双层。<br />
*壳孢梭菌素：作为H<sup>+</sup>-ATPase强激活剂，可增强14-3-3蛋白与H<sup>+</sup>-ATPase的亲和性，造成植物细胞的不可逆性气孔开放。<br />
*洛霉素A：特异性抑制植物液泡上的V-ATPase（高浓度硝酸根可起到同样效果）。<br />
*托萘酯：抗真菌药，抑制其鲨烯单加氧酶活性。<br />
*克拉维酸钾：仅有微弱的抗菌活性，但可与多数的β-内酰胺酶牢固结合，生成不可逆的结合物、它具有强力而广谱的抑制β-内酰胺酶的作用。因而常与β-内酰胺类药物（如阿莫西林）搭配使用。<br />
*硫酸粘杆菌素：与敏感菌接触时，其化学结构中的游离氨基（带正电）与细菌细胞膜上磷酯的磷酸根（带负电）结合，使膜的通透性增加，导致细胞内的重要物质如氨基酸、嘌呤、嘧啶、K<sup>+</sup>等外漏。<br />
*伊曲康唑：广谱抗真菌活性，三唑类衍生物，破坏麦角固醇合成。<br />
*羽田杀菌素：与Asp竞争腺苷酸琥珀酸合成酶，阻止次黄嘌呤核苷酸转化成AMP。<br />
*溶葡球菌素： 能特异性水解细菌细胞壁肽聚糖五甘氨酸肽键桥（第2与第3位Gly形成的肽键），从而快速溶解细菌细胞壁而产生破壁溶菌作用。<br />
*短杆菌肽：作为离子通道插入细胞膜，导致解偶联。（不同于短杆菌酪肽）</div>
N·CHEN·Y
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细菌vs.古菌vs.真核
2025-03-01T09:49:15Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>{| class="wikitable"<br />
|+细菌、古菌、真核生物的比较<br />
! colspan="2" |项目名称<br />
!细菌<br />
!古菌<br />
!真核<br />
|-<br />
| rowspan="3" |运动器官<br />
|鞭毛能量来源<br />
|H+梯度<br />
|ATP<br />
|ATP<br />
|-<br />
|鞭毛运动方式<br />
|旋转<br />
|旋转<br />
|挥动<br />
|-<br />
|鞭毛组装方式<br />
|尖端加入<br />
|基部加入<br />
|尖端加入<br />
|-<br />
| rowspan="25" |中心法则<br />
|TψC环<br />
|含T<br />
|T换成1mψ<br />
|含T<br />
|-<br />
|D环<br />
|一般有D<br />
|一般无D<br />
|一般有D<br />
|-<br />
|CTD<br />
|α亚基有能结合-35区的CTD<br />
|无<br />
|RNApolⅡ具<br />
|-<br />
|单链结合蛋白<br />
|有协同性<br />
|无协同性<br />
|无协同性<br />
|-<br />
|复制起始位点<br />
|一个<br />
|多个<br />
|多个<br />
|-<br />
|翻译起始残基<br />
|fMet<br />
|Met<br />
|Met<br />
|-<br />
|SD序列<br />
|常见<br />
|较不常见<br />
|不存在<br />
|-<br />
|EF-2&白喉毒素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|蓖麻毒素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|茴香霉素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|放线菌酮<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|嘌呤霉素<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|α-帚曲霉素<br />
|敏感<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|利福平<br />
|敏感<br />
|不敏感<br />
|不敏感<br />
|-<br />
|polyA尾作用<br />
|降解mRNA<br />
|降解mRNA<br />
|保护mRNA<br />
|-<br />
|5‘帽子<br />
|无<br />
|无<br />
|有<br />
|-<br />
|mRNA内含子类型<br />
|一般无，若有则可能是II类<br />
|若有则是IV类<br />
|一般为III类<br />
|-<br />
|tRNA加工范式<br />
|可能有II类内含子，一般3'端有CCA<br />
|可能有IV类内含子，一般无CCA，也无需添加<br />
|可能有IV类内含子，一般无CCA，需添加<br />
|-<br />
|引物切除<br />
|RNaseH,DNAPI<br />
|RNaseH，FENI<br />
|RNaseH，FENI<br />
|-<br />
|负超螺旋引入机制<br />
|旋转酶<br />
|同时具有旋转酶和组蛋白(可同时用)，有的古菌<br />
还有反旋转酶以引入正超螺旋，以适应极端高温<br />
|利用组蛋白<br />
|-<br />
|表达调控<br />
|负调控为主<br />
|负调控为主<br />
|正调控为主<br />
|-<br />
|滑动钳<br />
|β滑动钳子，两亚基构成<br />
|PCNA，可异源三聚体，更多正电残基<br />
|PCNA，同源三聚体<br />
|-<br />
|主要DNA聚合酶<br />
|C类<br />
|B类<br />
|B类<br />
|-<br />
|DNA连接酶<br />
|NAD<br />
|ATP或无<br />
|ATP<br />
|-<br />
|泛素及蛋白酶体<br />
|不具（放线菌有原核拟泛素蛋白）<br />
|具简版泛素（古菌小修饰物蛋白）<br />
|具<br />
|-<br />
| rowspan="3" |膜脂<br />
|甘油构型<br />
|L-甘油<br />
|D-甘油<br />
|L-甘油<br />
|-<br />
|脂质位置<br />
|1，2<br />
|2，3<br />
|1，2<br />
|-<br />
|连接方式<br />
|酯键<br />
|醚键(几乎全部都是)<br />
|酯键<br />
|-<br />
| colspan="2" |芽孢<br />
|有<br />
|没有<br />
|没有<br />
|-<br />
| colspan="2" |组蛋白<br />
|无<br />
|四聚体无尾部<br />
|八聚体有尾部<br />
|}</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%BB%86%E8%8F%8Cvs.%E5%8F%A4%E8%8F%8Cvs.%E7%9C%9F%E6%A0%B8&diff=4015
细菌vs.古菌vs.真核
2025-03-01T09:41:57Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>{| class="wikitable"<br />
|+细菌、古菌、真核生物的比较<br />
! colspan="2" |项目名称<br />
!细菌<br />
!古菌<br />
!真核<br />
|-<br />
| rowspan="3" |运动器官<br />
|鞭毛能量来源<br />
|H+梯度<br />
|ATP<br />
|ATP<br />
|-<br />
|鞭毛运动方式<br />
|旋转<br />
|旋转<br />
|挥动<br />
|-<br />
|鞭毛组装方式<br />
|尖端加入<br />
|基部加入<br />
|尖端加入<br />
|-<br />
| rowspan="25" |中心法则<br />
|TψC环<br />
|含T<br />
|T换成1mψ<br />
|含T<br />
|-<br />
|D环<br />
|一般有D<br />
|一般无D<br />
|一般有D<br />
|-<br />
|CTD<br />
|α亚基有能结合-35区的CTD<br />
|无<br />
|RNApolⅡ具<br />
|-<br />
|单链结合蛋白<br />
|有协同性<br />
|无协同性<br />
|无协同性<br />
|-<br />
|复制起始位点<br />
|一个<br />
|多个<br />
|多个<br />
|-<br />
|翻译起始残基<br />
|fMet<br />
|Met<br />
|Met<br />
|-<br />
|SD序列<br />
|常见<br />
|较不常见<br />
|不存在<br />
|-<br />
|EF-2&白喉毒素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|蓖麻毒素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|茴香霉素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|放线菌酮<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|嘌呤霉素<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|α-帚曲霉素<br />
|敏感<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|利福平<br />
|敏感<br />
|不敏感<br />
|不敏感<br />
|-<br />
|polyA尾作用<br />
|降解mRNA<br />
|降解mRNA<br />
|保护mRNA<br />
|-<br />
|5‘帽子<br />
|无<br />
|无<br />
|有<br />
|-<br />
|mRNA内含子类型<br />
|一般无，若有则可能是II类<br />
|若有则是IV类<br />
|一般为III类<br />
|-<br />
|tRNA加工范式<br />
|可能有II类内含子，一般3'端有CCA<br />
|可能有IV类内含子，一般无CCA，也无需添加<br />
|可能有IV类内含子，一般无CCA，需添加<br />
|-<br />
|引物切除<br />
|RNaseH,DNAPI<br />
|RNaseH，FENI<br />
|RNaseH，FENI<br />
|-<br />
|负超螺旋引入机制<br />
|旋转酶<br />
|同时具有旋转酶和组蛋白(可同时用)，有的古菌<br />
还有反旋转酶以引入正超螺旋，以适应极端高温<br />
|利用组蛋白<br />
|-<br />
|表达调控<br />
|负调控为主<br />
|负调控为主<br />
|正调控为主<br />
|-<br />
|滑动钳<br />
|β滑动钳子，两亚基构成<br />
|PCNA，可异源三聚体，更多正电残基<br />
|PCNA，同源三聚体<br />
|-<br />
|主要DNA聚合酶<br />
|C类<br />
|B类<br />
|B类<br />
|-<br />
|DNA连接酶<br />
|NAD<br />
|ATP或无<br />
|ATP<br />
|-<br />
|泛素及蛋白酶体<br />
|不具（放线菌有原核拟泛素蛋白）<br />
|具简版泛素（古菌小修饰物蛋白）<br />
|具<br />
|-<br />
| rowspan="3" |膜脂<br />
|甘油构型<br />
|L-甘油<br />
|D-甘油<br />
|L-甘油<br />
|-<br />
|脂质位置<br />
|1，2<br />
|2，3<br />
|1，2<br />
|-<br />
|连接方式<br />
|酯键<br />
|醚键(全部都是)<br />
|酯键<br />
|-<br />
| colspan="2" |芽孢<br />
|有<br />
|没有<br />
|没有<br />
|-<br />
| colspan="2" |组蛋白<br />
|无<br />
|四聚体无尾部<br />
|八聚体有尾部<br />
|}</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%BB%86%E8%8F%8Cvs.%E5%8F%A4%E8%8F%8Cvs.%E7%9C%9F%E6%A0%B8&diff=4014
细菌vs.古菌vs.真核
2025-03-01T09:39:39Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>{| class="wikitable"<br />
|+细菌、古菌、真核生物的比较<br />
! colspan="2" |项目名称<br />
!细菌<br />
!古菌<br />
!真核<br />
|-<br />
| rowspan="3" |运动器官<br />
|鞭毛能量来源<br />
|H+梯度<br />
|ATP<br />
|ATP<br />
|-<br />
|鞭毛运动方式<br />
|旋转<br />
|旋转<br />
|挥动<br />
|-<br />
|鞭毛组装方式<br />
|尖端加入<br />
|基部加入<br />
|尖端加入<br />
|-<br />
| rowspan="24" |中心法则<br />
|TψC环<br />
|含T<br />
|T换成1mψ<br />
|含T<br />
|-<br />
|D环<br />
|一般有D<br />
|一般无D<br />
|一般有D<br />
|-<br />
|CTD<br />
|α亚基有能结合-35区的CTD<br />
|无<br />
|RNApolⅡ具<br />
|-<br />
|单链结合蛋白<br />
|有协同性<br />
|无协同性<br />
|无协同性<br />
|-<br />
|复制起始位点<br />
|一个<br />
|多个<br />
|多个<br />
|-<br />
|翻译起始残基<br />
|fMet<br />
|Met<br />
|Met<br />
|-<br />
|SD序列<br />
|常见<br />
|较不常见<br />
|不存在<br />
|-<br />
|EF-2&白喉毒素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|蓖麻毒素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|茴香霉素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|放线菌酮<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|嘌呤霉素<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|α-帚曲霉素<br />
|敏感<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|polyA尾作用<br />
|降解mRNA<br />
|降解mRNA<br />
|保护mRNA<br />
|-<br />
|5‘帽子<br />
|无<br />
|无<br />
|有<br />
|-<br />
|mRNA内含子类型<br />
|一般无，若有则可能是II类<br />
|若有则是IV类<br />
|一般为III类<br />
|-<br />
|tRNA加工范式<br />
|可能有II类内含子，一般3'端有CCA<br />
|可能有IV类内含子，一般无CCA，也无需添加<br />
|可能有IV类内含子，一般无CCA，需添加<br />
|-<br />
|引物切除<br />
|RNaseH,DNAPI<br />
|RNaseH，FENI<br />
|RNaseH，FENI<br />
|-<br />
|负超螺旋引入机制<br />
|旋转酶<br />
|同时具有旋转酶和组蛋白(可同时用)，有的古菌<br />
还有反旋转酶以引入正超螺旋，以适应极端高温<br />
|利用组蛋白<br />
|-<br />
|表达调控<br />
|负调控为主<br />
|负调控为主<br />
|正调控为主<br />
|-<br />
|滑动钳<br />
|β滑动钳子，两亚基构成<br />
|PCNA，可异源三聚体，更多正电残基<br />
|PCNA，同源三聚体<br />
|-<br />
|主要DNA聚合酶<br />
|C类<br />
|B类<br />
|B类<br />
|-<br />
|DNA连接酶<br />
|NAD<br />
|ATP或无<br />
|ATP<br />
|-<br />
|泛素及蛋白酶体<br />
|不具（放线菌有原核拟泛素蛋白）<br />
|具简版泛素（古菌小修饰物蛋白）<br />
|具<br />
|-<br />
| rowspan="3" |膜脂<br />
|甘油构型<br />
|L-甘油<br />
|D-甘油<br />
|L-甘油<br />
|-<br />
|脂质位置<br />
|1，2<br />
|2，3<br />
|1，2<br />
|-<br />
|连接方式<br />
|酯键<br />
|醚键(全部都是)<br />
|酯键<br />
|-<br />
| colspan="2" |芽孢<br />
|有<br />
|没有<br />
|没有<br />
|-<br />
| colspan="2" |组蛋白<br />
|无<br />
|四聚体无尾部<br />
|八聚体有尾部<br />
|}</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%BB%86%E8%8F%8Cvs.%E5%8F%A4%E8%8F%8Cvs.%E7%9C%9F%E6%A0%B8&diff=4013
细菌vs.古菌vs.真核
2025-03-01T09:36:50Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>{| class="wikitable"<br />
|+细菌、古菌、真核生物的比较<br />
! colspan="2" |项目名称<br />
!细菌<br />
!古菌<br />
!真核<br />
|-<br />
| rowspan="3" |运动器官<br />
|鞭毛能量来源<br />
|H+梯度<br />
|ATP<br />
|ATP<br />
|-<br />
|鞭毛运动方式<br />
|旋转<br />
|旋转<br />
|挥动<br />
|-<br />
|鞭毛组装方式<br />
|尖端加入<br />
|基部加入<br />
|尖端加入<br />
|-<br />
| rowspan="24" |中心法则<br />
|TψC环<br />
|含T<br />
|T换成1mψ<br />
|含T<br />
|-<br />
|D环<br />
|一般有D<br />
|一般无D<br />
|一般有D<br />
|-<br />
|CTD<br />
|α亚基有能结合-35区的CTD<br />
|无<br />
|RNApolⅡ具<br />
|-<br />
|单链结合蛋白<br />
|有协同性<br />
|无协同性<br />
|无协同性<br />
|-<br />
|复制起始位点<br />
|一个<br />
|多个<br />
|多个<br />
|-<br />
|翻译起始残基<br />
|fMet<br />
|Met<br />
|Met<br />
|-<br />
|SD序列<br />
|常见<br />
|较不常见<br />
|不存在<br />
|-<br />
|EF-2&白喉毒素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|蓖麻毒素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|茴香霉素<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|放线菌酮<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|嘌呤霉素<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|α-帚曲霉素<br />
|敏感<br />
|不敏感<br />
|敏感<br />
|-<br />
|polyA尾作用<br />
|降解mRNA<br />
|降解mRNA<br />
|保护mRNA<br />
|-<br />
|5‘帽子<br />
|无<br />
|无<br />
|有<br />
|-<br />
|mRNA内含子类型<br />
|一般无，若有则可能是II类<br />
|若有则是IV类<br />
|一般为III类<br />
|-<br />
|tRNA加工范式<br />
|可能有II类内含子，一般3'端有CCA<br />
|可能有IV类内含子，一般无CCA<br />
|可能有IV类内含子，一般无CCA<br />
|-<br />
|引物切除<br />
|RNaseH,DNAPI<br />
|RNaseH，FENI<br />
|RNaseH，FENI<br />
|-<br />
|负超螺旋引入机制<br />
|旋转酶<br />
|同时具有旋转酶和组蛋白(可同时用)，有的古菌<br />
还有反旋转酶以引入正超螺旋，以适应极端高温<br />
|利用组蛋白<br />
|-<br />
|表达调控<br />
|负调控为主<br />
|负调控为主<br />
|正调控为主<br />
|-<br />
|滑动钳<br />
|β滑动钳子，两亚基构成<br />
|PCNA，可异源三聚体，更多正电残基<br />
|PCNA，同源三聚体<br />
|-<br />
|主要DNA聚合酶<br />
|C类<br />
|B类<br />
|B类<br />
|-<br />
|DNA连接酶<br />
|NAD<br />
|ATP或无<br />
|ATP<br />
|-<br />
|泛素及蛋白酶体<br />
|不具（放线菌有原核拟泛素蛋白）<br />
|具简版泛素（古菌小修饰物蛋白）<br />
|具<br />
|-<br />
| rowspan="3" |膜脂<br />
|甘油构型<br />
|L-甘油<br />
|D-甘油<br />
|L-甘油<br />
|-<br />
|脂质位置<br />
|1，2<br />
|2，3<br />
|1，2<br />
|-<br />
|连接方式<br />
|酯键<br />
|醚键(全部都是)<br />
|酯键<br />
|-<br />
| colspan="2" |芽孢<br />
|有<br />
|没有<br />
|没有<br />
|-<br />
| colspan="2" |组蛋白<br />
|无<br />
|四聚体无尾部<br />
|八聚体有尾部<br />
|}</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E5%9F%B9%E5%85%BB%E5%9F%BA%E6%80%BB%E7%BB%93&diff=4012
培养基总结
2025-03-01T09:28:49Z
<p>N·CHEN·Y：/* 鉴别性培养基 */</p>
<hr />
<div>=== 选择性培养基<!-- 关于选择性培养基和鉴别性培养基的划分只是人为的、为理解方便而定的理论标准。在实际应用时，这两种功能常常有机地结合在一起，例如，上述EMB培养基除有鉴别不同菌落特征的作用外，同时兼有抑制G+细菌和促进G-肠道菌生长的作用。（摘自周德庆《微生物学教程（第三版）》） --> ===<br />
* 察氏培养基：各种真菌。<br />
** 蔗糖是唯一碳源。<br />
* 高氏一号培养基：放线菌<br />
* 甘露糖高盐培养基：选择性培养金黄色葡萄球菌<br />
* 酵母提取物蛋白胨葡萄糖YPD培养基：培养酵母。（用酵母提取物培养酵母）<br />
* Ashby无氮培养基：富集好氧性自生固氮菌<br />
* Martin培养基：富集土壤真菌<br />
* 含糖酵母膏培养基：在厌氧条件下富集乳酸菌<br />
<br />
=== 鉴别性培养基 ===<br />
<br />
* EMB培养基（伊红美蓝琼脂培养基）<br />
** 革兰氏阳性菌不能生长<br />
** 乳糖是所含唯一糖。不发酵乳糖，不产生酸的菌落基本无色或琥珀色（变形杆菌属、沙门氏菌属、志贺氏菌属）<br />
** 有伊红和亚甲蓝。能发酵乳糖、产酸力强的细菌因此可以结合伊红和亚甲蓝，最后在透射光下呈紫色，在反射光下呈金属光泽的绿色（如大肠杆菌）。产酸力弱的细菌菌落呈棕色（如肠杆菌属、克雷伯氏菌属、哈夫尼氏菌属）。<br />
* SS培养基（沙门氏菌、志贺氏菌琼脂培养基）<br />
** 牛胆盐、枸橼酸钠和煌绿抑制革兰氏阳性菌及大多数的大肠菌群和变形杆菌，但不影响沙门氏菌的生长<br />
** 硫代硫酸钠和柠檬酸铁铵检测硫化氢的产生，使菌落中心呈黑色<br />
** 中性红为pH指示剂，发酵糖产酸的菌落呈红色，不发酵糖的菌落为无色<br />
* BS培养基（亚硫酸铋琼脂培养基）<br />
* HE培养基（Hektoen肠道细菌琼脂培养基）<br />
* MC培养基（麦康凯琼脂培养基）<br />
<br />
{| class="wikitable"<br />
|+用于临床致病细菌检验的5种鉴别性培养基<br />
!菌名<br />
!EMB<br />
!SS<br />
!BS<br />
!HE<br />
!MC<br />
|-<br />
|大肠埃希氏菌<br />
|绿色金属光泽，中心深色<br />
|红或粉红色<br />
|生长受抑制<br />
|黄-粉红色<br />
|红或粉红色<br />
|-<br />
|肠杆菌属<br />
|与E.coli相似，但稍大<br />
|白或米色<br />
|银灰色，黏性<br />
|黄-粉红色<br />
|红或粉红色<br />
|-<br />
|克雷伯氏菌属<br />
|大形，黏性，褐色<br />
|红至粉红色<br />
|生长受抑制<br />
|黄-粉红色<br />
|粉红色<br />
|-<br />
|变形杆菌属<br />
|半透明，无色<br />
|中央黑色，边缘透明<br />
|绿色<br />
|透明<br />
|透明，无色<br />
|-<br />
|假单胞菌属<br />
|半透明，无色至金色<br />
|生长受抑制<br />
|生长受抑制<br />
|透明<br />
|透明，无色<br />
|-<br />
|沙门氏菌属<br />
|半透明，无色至金色<br />
|灰暗色<br />
|黑色至深绿<br />
|绿色或透明有黑心<br />
|半透明，无色<br />
|-<br />
|志贺氏菌属<br />
|半透明，无色至金色<br />
|灰暗色<br />
|褐色或受抑制<br />
|绿色或透明<br />
|透明，无色<br />
|}<br />
<ref>周德庆《微生物学教程（第三版）》</ref></div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%BB%86%E8%8F%8C%E5%B8%B8%E8%A7%81%E8%B4%AE%E8%97%8F%E7%89%A9%E6%95%B4%E7%90%86&diff=4011
细菌常见贮藏物整理
2025-03-01T08:58:58Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>== 细胞包含体（inclusion body）<ref>周德庆.微生物学教程.4版.北京：高等教育出版社，2019.</ref> ==<br />
细胞包含体指细胞质内一些显微镜下可见、形状较大的有机或无机的颗粒状构造。<!-- （本页面大标题写成贮藏物了，现在不知道咋改，另外有些菌革兰阳或阴可能会有点问题，并没有过多查证，大家见谅） --><br />
<br />
=== 一、贮藏物（reserve material） ===<br />
一类有不同化学成分累积而成的不溶性颗粒，主要功能是储存营养物<br />
<br />
==== 1.碳源及能源类 ====<br />
<br />
===== （1）糖原 =====<br />
这我便不多说了，存在于大肠埃希氏菌（G-)、克雷伯氏菌（G-)、芽孢杆菌（G+）、蓝细菌等<br />
<br />
===== （2）聚-β-羟丁酸（PHB） =====<br />
一种存在于许多细菌细胞质内属于脂质的碳源类贮藏物，不溶于水，溶于氯仿，可贮存能量、碳源、降低细胞渗透压。PHA与PHB相似，可以有效缓解白色污染，选用嗜盐菌生产效果好。存在于固氮菌（G-）、产碱菌（G-）、肠杆菌（G-）等。罗尼蓝，苏丹黑染色。<br />
<br />
===== （3）硫粒 =====<br />
有的菌在体内能形成硫磺粒，当环境中缺少硫化氢等物时，体内硫磺进一步氧化成硫酸，存在于紫硫细菌（G-)、丝硫细菌(G-)、贝日阿托氏菌(G-)等。硫粒可以用墨汁或苯胺黑染色。<br />
<br />
==== 2.氮源类 ====<br />
<br />
==== （1）藻青素 ====<br />
多聚-L-精氨酰-聚(L-天冬氨酸)，不在核糖体合成，存在于蓝细菌和少数异养细菌中。储氮。<br />
<br />
==== （2）藻青蛋白 ====<br />
从蓝绿色藻类提取出的一种深蓝色色素，可以抗氧化，存在于蓝细菌中<br />
<br />
==== 3.磷粒（异染粒、捩转菌素） ====<br />
无机偏磷酸聚合物，线性，贮藏能量、降低细胞渗透压，存在于迂回螺菌、白喉棒杆菌(G+)、结核分枝杆菌（G+）。Albert染色，美蓝染为紫红色，光镜可见。<br />
<br />
=== 二、磁小体 ===<br />
纳米级、高纯度、高均匀度的磁晶体，成分为四氧化三铁，助于细菌趋磁，故存在于水生螺菌属、噬胆球菌属等趋磁细菌中。有一层脂、蛋白包裹。海龟定位、酶载体也与此相关。<br />
<br />
=== 三、羧酶体 ===<br />
多角形或六角形内含物，内含Rubisco,RUBP激酶，碳酸酐酶等光合作用相关酶，存在于硫杆菌属、贝日阿托菌属等化能自养的G-和一些光能自养的蓝细菌中<br />
<br />
=== 四、气泡 ===<br />
没错，这个也是。外有蛋白质膜包裹，可调节细胞密度以便提高光合效率，可折射强光、保护色素。存在于多种蓝细菌中</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%97%85%E6%AF%92%E5%88%86%E7%B1%BB%E6%95%B4%E7%90%86&diff=4010
病毒分类整理
2025-03-01T07:00:55Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>== 各种病毒的基因组类型总结 ==<br />
dsDNA:（天花，牛痘）,HPV,(水痘，带状疱疹，巨细胞病毒CMV)，腺病毒；大多数噬菌体；猿猴病毒40（SV40）<br />
<br />
ssDNA：细小病毒（腺联病毒AAV），玉米条纹病毒，核盘菌SsHADV-1病毒<br />
<br />
dsRNA：呼肠孤病毒（轮状病毒），昆虫质型多角体病毒，玉米矮缩病毒，真菌病毒（核盘菌除外）<br />
<br />
+ssRNA：冠状病毒（日冕病毒），脊髓灰质炎，黄病毒（黄热病，乙脑，登革热，丙肝，寨卡），风疹，乙肝丁肝以外的所有肝炎病毒；烟草花叶病毒TMV<br />
<br />
-ssRNA：狂犬病，腮腺炎，流感，麻疹，埃博拉，丁肝，汉坦<br />
<br />
反转录ssRNA：HIV<br />
<br />
反转录dsDNA：乙肝，花椰菜花叶病毒CaMV<br />
<br />
* 总结：DNA大多双链除了细小，RNA大多单链除了呼肠孤；负链包括“狂塞遛马爱丁汉”（狂腮流麻埃丁汉）（在狂风大作的塞外遛马的来自爱丁堡的汉子）。正链包括“观日几恼黄热风”（冠日脊脑黄热风）（他在观看日出时好几次因为黄热的风而感到气恼）（黄热代表了好几个黄病毒科的物种）。<br />
<br />
== 病毒分类法 ==<br />
<br />
=== ICTV 分类法 ===<br />
国际病毒分类委员会（ICTV）是国际微生物学联合会发展、改进和维护通用病毒分类的唯一机构，在1966年建立起了一个病毒分类的通用系统和统一的命名法则。第七届 ICTV 会议首次规范化了病毒物种的概念，即病毒分类的分支层次中的最低分类单元。分类的主要依据是病毒颗粒的特性、抗原特性与生物特性。<br />
<br />
到目前为止只有一小部分的病毒得到了研究，从来自人体的病毒样品中发现有20%的序列是未曾发现过的，而来自环境中（如海水、大洋沉积物等）的病毒样品则大部分的序列都是全新的。<br />
<br />
病毒分类从域开始，结构如下，分类后缀在括号中：<br />
:域 Realm（''-viria''）<br />
::亚域 Subrealm（''-vira''）<br />
:::界 Kingdom（''-viriae''）<br />
::::亚界 Subkingdom（''-virites''）<br />
:::::门 Phylum（''-viricota''）<br />
::::::亚门 Subphylum（''-viricotina''）<br />
:::::::纲 Class（''-viricetes''）<br />
::::::::亚纲 Subclass（''-viricetidae''）<br />
:::::::::目 Order（''-virales''）<br />
::::::::::亚目 Suborder（''-virineae''）<br />
:::::::::::科 Family（''-viridae''）<br />
::::::::::::亚科 Subfamily（''-virinae''）<br />
:::::::::::::属 Genus（''-virus''）<br />
::::::::::::::亚属 Subgenus（''-virus''）<br />
:::::::::::::::种 Species<br />
<br />
ICTV 2020版分类表中总共有6个域、10个界、17个门、2个亚门、39个纲、59个目、8个亚目、189个科、136个亚科、2224个属、70个亚属与9110个种。除亚域、亚界和亚纲外，其他级别的分类单元都被使用。共有6个域、1个地位未定纲、19个地位未定科及2个地位未定属被承认。<br />
<br />
=== 巴尔的摩分类法 ===<br />
诺贝尔奖获得者生物学家戴维·巴尔的摩在1970年代提出了巴尔的摩分类系统。巴尔的摩分类法与ICTV分类法一起用于现代病毒的分类。<br />
<br />
巴尔的摩分类法是基于病毒 mRNA 的生成机制。在从病毒基因组到蛋白质的过程中，必须要生成mRNA来完成蛋白质合成和基因组的复制，但每一个病毒家族都采用不同的机制来完成这一过程。病毒基因组可以是单链或双链的 RNA 或 DNA，可以有也可以没有反转录酶。而且，单链RNA病毒可以是正义（+）或反义（-）。这一分类法将病毒分为7类：<br />
<br />
*第一类是双链 DNA 病毒（如腺病毒、疱疹病毒、痘病毒）<br />
*第二类是单链 DNA 病毒（+）DNA（如小 DNA 病毒）<br />
*第三类是双链RNA病毒（如呼肠孤病毒）<br />
*第四类是（+）单链RNA病毒（如微小核糖核酸病毒、披盖病毒、甲肝病毒、丙肝病毒、黄热病毒、鼻病毒、脊髓灰质炎病毒、风疹病毒）<br />
*第五类是（-）单链RNA病毒（如正黏液病毒（流感病毒）、炮弹病毒）<br />
*第六类是单链RNA反转录病毒（如反转录病毒、人类免疫缺陷病毒）<br />
*第七类是双链 DNA 反转录病毒（如乙肝病毒）<br />
举一个病毒分类的例子：水痘病毒，即带状疱疹病毒，属于疱疹病毒目，疱疹病毒科，甲型疱疹病毒亚科，水疱病毒属；同时，带状疱疹病毒是巴尔的摩分类法中的第一类，因为它是双链 DNA 病毒，且不含有反转录酶。<br />
物种名称通常以[疾病]病毒的形式出现，尤其是高等动植物。<br />
<ref>[https://zh.wikipedia.org/wiki/病毒分类表 病毒分类表-维基百科]</ref><br />
== 卫星 ==<br />
卫星（Satellite）是亚病毒因子的一类，不能单独存在，需要辅助病毒协助复制核酸，或者由辅助病毒提供衣壳蛋白来包被核酸。分为两大类：能利用自己核酸编码衣壳蛋白的为卫星病毒，不能的则称卫星核酸。如丁型肝炎病毒(HDV)必须利用乙型肝炎病毒的包膜蛋白才能完成复制周期，常见的卫星病毒还有腺联病毒(AAV)、卫星烟草花叶病毒(STMV)、卫星玉米白线花叶病毒(SMWLMV)、卫星稷子花叶病毒（SPMV)等。<br />
== 类病毒 ==<br />
类病毒（Viroid）是一种具有传染性的单链环状RNA病原体。它比病毒要小，且没有典型病毒所有的蛋白质外壳。类病毒为严格寄生物，专一性很强。目前所有已知的类病毒均为被子植物栖居者，且多数造成疾病；它们通常透过种子或花粉传播，且整合到细胞核内进行复制。<br />
类病毒最早由在美国工作的瑞士学者迪纳（Theodor O. Diener）于1971年在马铃薯纺锤块茎病中发现。<br />
<br />
== 拟病毒 ==<br />
拟病毒又称类类病毒，使指一类包裹在真病毒粒中的有缺陷的类病毒。拟病毒极其微小，一般仅由裸露的RNA组成。与拟病毒“共生”的真病毒又称辅助病毒，拟病毒则成了它的“卫星”。拟病毒的复制必须依赖辅助病毒的协助。同时，拟病毒也可干扰辅助病毒的复制和减轻其对宿主的病害，因此，它可用于生物防治中。<br />
<br />
== 朊病毒 ==<br />
朊病毒是一种具感染性的致病因子，能引发哺乳动物的传染性海绵状脑病。朊毒体疾病（传染性海绵状脑病）和阿尔茨海默病、帕金森病同属于神经退行性疾病。最早发现于哺乳动物的传染性海绵状脑病，包括羊搔痒症、疯牛病、慢性消耗病，以及人类的克雅二氏病。它不是病毒，而是仅由蛋白质构成的致病因子。它虽然不含核酸，但可自我复制且具有感染性。朊病毒由错误折叠的朊蛋白（PrP）聚集组成。它能够诱导在神经细胞上原本是正常结构的朊蛋白转变为错误结构并进行聚集反应，借由这个机制引入新的朊蛋白，不断自我复制并传递至邻近细胞，最终扩散至整个脑部。<br />
<br />
== 病毒进化史 ==<br />
[[文件:进化史.png|缩略图|<ref>病毒进化史 <nowiki>https://www.bilibili.com/read/cv5205466/?from=readlist</nowiki> 来源：bilibili 作者：制御秘书长杜鹃</ref>]]<br />
进化历史细则:1，类病毒与德尔塔病毒(以下简称丁肝病毒)繁殖方式一样，只是丁肝病毒多了一个德尔塔抗原。(蛇丁肝病毒多了一个疑似德尔塔棘突蛋白)<br />
<br />
2，丁肝病毒的RNA是反义RNA，繁殖方式与反义RNA病毒一样(丁肝病毒：转录——德尔塔抗原催化RNA复制；反义RNA病毒：转录——基质蛋白催化RNA复制)<br />
<br />
3，丁肝病毒生活需要细胞的DNA依赖的RNA聚合酶（主要是RNA聚合酶II——转录mRNA的RNA聚合酶）进行RNA复制（可见细胞的RNA聚合酶祖先是RNA依赖的RNA聚合酶）<br />
<br />
4，正义RNA病毒、反义RNA病毒的RNA依赖的RNA聚合酶与逆转录病毒的逆转录酶拥有共同结构。<br />
<br />
5，正义RNA病毒RNA复制时首先形成双链RNA，然后双链RNA转录形成正义RNA；双链RNA病毒首先进行转录形成正义RNA，最终正义RNA转录成为双链RNA，可谓是“师出同门”<br />
<br />
6，正义RNA病毒复制时在细胞内形成小体，双链RNA病毒可直接作为小体<br />
<br />
7，反义RNA病毒复制时不形成双链RNA，与正义RNA病毒完全不同<br />
<br />
8，人体内有内源性博尔纳病毒基因(EBLN-1/2/3P)，而博尔纳病毒正是反义RNA病毒，可见反义RNA病毒可以整合在宿主DNA基因组中，这与逆转录病毒是一样的（可见，反义RNA病毒是逆转录病毒的祖先）<br />
<br />
9，反义RNA病毒、逆转录病毒、拟逆转录病毒、单链DNA病毒与双链DNA病毒均可以通过内含子剪辑RNA来改变外显子的表达，这与细胞是一样的<br />
<br />
10，逆转录病毒中的泡沫病毒有20%的概率会形成拥有双链DNA的病毒，这种病毒的生活方式与乙肝病毒一样（泡沫病毒中拥有双链DNA的病毒遗传信息流与乙肝病毒均为DNA→RNA→DNA，泡沫病毒中拥有双正义RNA的病毒遗传信息流为RNA→DNA→RNA）<br />
<br />
11，乙肝病毒（DR1与DR2）、花椰菜花叶病毒（19S与35S）的DNA上均有两个正向重复序列（direct repeat），用以mRNA转录、pgRNA合成与病毒DNA合成。逆转录病毒的DNA上也有两个重复序列（long terminal repeat），用以mRNA转录、正义RNA合成与病毒DNA合成<br />
<br />
12，无论是像HIV的逆转录病毒（retrovirus），还是像乙肝病毒的拟逆转录病毒（pararetrovirus），它们合成双链DNA的逆转录过程中，均会形成单链DNA，而且单链DNA也含有重复序列。而腺相关病毒这种无害的人细小病毒的单链DNA也含有重复序列（inverted repeat）<br />
<br />
13，无论是拥有线型单链DNA的腺相关病毒，还是拥有环状单链DNA的M13噬菌体，它们均拥有重复序列以作为启动子<br />
<br />
14，人体细胞内的DNA很多都是逆转录病毒（少数为反义RNA病毒）整合而来<br />
<br />
15，反义RNA病毒的RNA依赖的RNA聚合酶与逆转录酶、DNA聚合酶和RNA聚合酶结构相似<br />
<br />
16，非洲猪瘟病毒与原始细胞的DNA聚合酶均缺失外切酶修复校正功能，由此可知，原始细胞由原始双链DNA病毒进化而来。<br />
<br />
17，原始DNA病毒的DNA聚合酶开始没有外切酶修复校正功能，修复校正功能是后期进化而来。原始细胞的DNA细胞的DNA聚合酶也是如此<br />
<br />
18，最早出现的外切酶修复校正功能为3'→5'外切酶，最晚出现的外切酶修复校正功能为5'→3'外切酶。<br />
<br />
19，真核细胞的染色体与现代双链DNA病毒的DNA均为线型，而细胞的末端为由重复序列组成的端粒，现代双链DNA病毒DNA的末端为重复序列。<br />
<br />
20，真核细胞的端粒上有端粒酶用以合成替换引物的DNA，腺病毒的DNA末端有磷蛋白作为DNA复制的引物</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%97%85%E6%AF%92%E5%88%86%E7%B1%BB%E6%95%B4%E7%90%86&diff=4009
病毒分类整理
2025-03-01T06:51:07Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>== 各种病毒的基因组类型总结 ==<br />
dsDNA:（天花，牛痘）,HPV,(水痘，带状疱疹，巨细胞病毒CMV)，腺病毒；大多数噬菌体；<br />
<br />
ssDNA：细小病毒（腺联病毒AAV），玉米条纹病毒<br />
<br />
dsRNA：呼肠孤病毒（轮状病毒），昆虫质型多角体病毒，玉米矮缩病毒<br />
<br />
+ssRNA：冠状病毒（日冕病毒），脊髓灰质炎，黄病毒（黄热病，乙脑，登革热，丙肝，寨卡），风疹，乙肝丁肝以外的所有肝炎病毒；烟草花叶病毒TMV<br />
<br />
-ssRNA：狂犬病，腮腺炎，流感，麻疹，埃博拉，丁肝，汉坦<br />
<br />
反转录ssRNA：HIV<br />
<br />
反转录dsDNA：乙肝，花椰菜花叶病毒CaMV<br />
<br />
* 总结：DNA大多双链除了细小，RNA大多单链除了呼肠孤；负链包括“狂塞遛马爱丁汉”（狂腮流麻埃丁汉）（在狂风大作的塞外遛马的来自爱丁堡的汉子）。正链包括“观日几恼黄热风”（冠日脊脑黄热风）（他在观看日出时好几次因为黄热的风而感到气恼）（黄热代表了好几个黄病毒科的物种）。<br />
<br />
== 病毒分类法 ==<br />
<br />
=== ICTV 分类法 ===<br />
国际病毒分类委员会（ICTV）是国际微生物学联合会发展、改进和维护通用病毒分类的唯一机构，在1966年建立起了一个病毒分类的通用系统和统一的命名法则。第七届 ICTV 会议首次规范化了病毒物种的概念，即病毒分类的分支层次中的最低分类单元。分类的主要依据是病毒颗粒的特性、抗原特性与生物特性。<br />
<br />
到目前为止只有一小部分的病毒得到了研究，从来自人体的病毒样品中发现有20%的序列是未曾发现过的，而来自环境中（如海水、大洋沉积物等）的病毒样品则大部分的序列都是全新的。<br />
<br />
病毒分类从域开始，结构如下，分类后缀在括号中：<br />
:域 Realm（''-viria''）<br />
::亚域 Subrealm（''-vira''）<br />
:::界 Kingdom（''-viriae''）<br />
::::亚界 Subkingdom（''-virites''）<br />
:::::门 Phylum（''-viricota''）<br />
::::::亚门 Subphylum（''-viricotina''）<br />
:::::::纲 Class（''-viricetes''）<br />
::::::::亚纲 Subclass（''-viricetidae''）<br />
:::::::::目 Order（''-virales''）<br />
::::::::::亚目 Suborder（''-virineae''）<br />
:::::::::::科 Family（''-viridae''）<br />
::::::::::::亚科 Subfamily（''-virinae''）<br />
:::::::::::::属 Genus（''-virus''）<br />
::::::::::::::亚属 Subgenus（''-virus''）<br />
:::::::::::::::种 Species<br />
<br />
ICTV 2020版分类表中总共有6个域、10个界、17个门、2个亚门、39个纲、59个目、8个亚目、189个科、136个亚科、2224个属、70个亚属与9110个种。除亚域、亚界和亚纲外，其他级别的分类单元都被使用。共有6个域、1个地位未定纲、19个地位未定科及2个地位未定属被承认。<br />
<br />
=== 巴尔的摩分类法 ===<br />
诺贝尔奖获得者生物学家戴维·巴尔的摩在1970年代提出了巴尔的摩分类系统。巴尔的摩分类法与ICTV分类法一起用于现代病毒的分类。<br />
<br />
巴尔的摩分类法是基于病毒 mRNA 的生成机制。在从病毒基因组到蛋白质的过程中，必须要生成mRNA来完成蛋白质合成和基因组的复制，但每一个病毒家族都采用不同的机制来完成这一过程。病毒基因组可以是单链或双链的 RNA 或 DNA，可以有也可以没有反转录酶。而且，单链RNA病毒可以是正义（+）或反义（-）。这一分类法将病毒分为7类：<br />
<br />
*第一类是双链 DNA 病毒（如腺病毒、疱疹病毒、痘病毒）<br />
*第二类是单链 DNA 病毒（+）DNA（如小 DNA 病毒）<br />
*第三类是双链RNA病毒（如呼肠孤病毒）<br />
*第四类是（+）单链RNA病毒（如微小核糖核酸病毒、披盖病毒、甲肝病毒、丙肝病毒、黄热病毒、鼻病毒、脊髓灰质炎病毒、风疹病毒）<br />
*第五类是（-）单链RNA病毒（如正黏液病毒（流感病毒）、炮弹病毒）<br />
*第六类是单链RNA反转录病毒（如反转录病毒、人类免疫缺陷病毒）<br />
*第七类是双链 DNA 反转录病毒（如乙肝病毒）<br />
举一个病毒分类的例子：水痘病毒，即带状疱疹病毒，属于疱疹病毒目，疱疹病毒科，甲型疱疹病毒亚科，水疱病毒属；同时，带状疱疹病毒是巴尔的摩分类法中的第一类，因为它是双链 DNA 病毒，且不含有反转录酶。<br />
物种名称通常以[疾病]病毒的形式出现，尤其是高等动植物。<br />
<ref>[https://zh.wikipedia.org/wiki/病毒分类表 病毒分类表-维基百科]</ref><br />
== 卫星 ==<br />
卫星（Satellite）是亚病毒因子的一类，不能单独存在，需要辅助病毒协助复制核酸，或者由辅助病毒提供衣壳蛋白来包被核酸。分为两大类：能利用自己核酸编码衣壳蛋白的为卫星病毒，不能的则称卫星核酸。如丁型肝炎病毒(HDV)必须利用乙型肝炎病毒的包膜蛋白才能完成复制周期，常见的卫星病毒还有腺联病毒(AAV)、卫星烟草花叶病毒(STMV)、卫星玉米白线花叶病毒(SMWLMV)、卫星稷子花叶病毒（SPMV)等。<br />
== 类病毒 ==<br />
类病毒（Viroid）是一种具有传染性的单链环状RNA病原体。它比病毒要小，且没有典型病毒所有的蛋白质外壳。类病毒为严格寄生物，专一性很强。目前所有已知的类病毒均为被子植物栖居者，且多数造成疾病；它们通常透过种子或花粉传播，且整合到细胞核内进行复制。<br />
类病毒最早由在美国工作的瑞士学者迪纳（Theodor O. Diener）于1971年在马铃薯纺锤块茎病中发现。<br />
<br />
== 拟病毒 ==<br />
拟病毒又称类类病毒，使指一类包裹在真病毒粒中的有缺陷的类病毒。拟病毒极其微小，一般仅由裸露的RNA组成。与拟病毒“共生”的真病毒又称辅助病毒，拟病毒则成了它的“卫星”。拟病毒的复制必须依赖辅助病毒的协助。同时，拟病毒也可干扰辅助病毒的复制和减轻其对宿主的病害，因此，它可用于生物防治中。<br />
<br />
== 朊病毒 ==<br />
朊病毒是一种具感染性的致病因子，能引发哺乳动物的传染性海绵状脑病。朊毒体疾病（传染性海绵状脑病）和阿尔茨海默病、帕金森病同属于神经退行性疾病。最早发现于哺乳动物的传染性海绵状脑病，包括羊搔痒症、疯牛病、慢性消耗病，以及人类的克雅二氏病。它不是病毒，而是仅由蛋白质构成的致病因子。它虽然不含核酸，但可自我复制且具有感染性。朊病毒由错误折叠的朊蛋白（PrP）聚集组成。它能够诱导在神经细胞上原本是正常结构的朊蛋白转变为错误结构并进行聚集反应，借由这个机制引入新的朊蛋白，不断自我复制并传递至邻近细胞，最终扩散至整个脑部。<br />
<br />
== 病毒进化史 ==<br />
[[文件:进化史.png|缩略图|<ref>病毒进化史 <nowiki>https://www.bilibili.com/read/cv5205466/?from=readlist</nowiki> 来源：bilibili 作者：制御秘书长杜鹃</ref>]]<br />
进化历史细则:1，类病毒与德尔塔病毒(以下简称丁肝病毒)繁殖方式一样，只是丁肝病毒多了一个德尔塔抗原。(蛇丁肝病毒多了一个疑似德尔塔棘突蛋白)<br />
<br />
2，丁肝病毒的RNA是反义RNA，繁殖方式与反义RNA病毒一样(丁肝病毒：转录——德尔塔抗原催化RNA复制；反义RNA病毒：转录——基质蛋白催化RNA复制)<br />
<br />
3，丁肝病毒生活需要细胞的DNA依赖的RNA聚合酶（主要是RNA聚合酶II——转录mRNA的RNA聚合酶）进行RNA复制（可见细胞的RNA聚合酶祖先是RNA依赖的RNA聚合酶）<br />
<br />
4，正义RNA病毒、反义RNA病毒的RNA依赖的RNA聚合酶与逆转录病毒的逆转录酶拥有共同结构。<br />
<br />
5，正义RNA病毒RNA复制时首先形成双链RNA，然后双链RNA转录形成正义RNA；双链RNA病毒首先进行转录形成正义RNA，最终正义RNA转录成为双链RNA，可谓是“师出同门”<br />
<br />
6，正义RNA病毒复制时在细胞内形成小体，双链RNA病毒可直接作为小体<br />
<br />
7，反义RNA病毒复制时不形成双链RNA，与正义RNA病毒完全不同<br />
<br />
8，人体内有内源性博尔纳病毒基因(EBLN-1/2/3P)，而博尔纳病毒正是反义RNA病毒，可见反义RNA病毒可以整合在宿主DNA基因组中，这与逆转录病毒是一样的（可见，反义RNA病毒是逆转录病毒的祖先）<br />
<br />
9，反义RNA病毒、逆转录病毒、拟逆转录病毒、单链DNA病毒与双链DNA病毒均可以通过内含子剪辑RNA来改变外显子的表达，这与细胞是一样的<br />
<br />
10，逆转录病毒中的泡沫病毒有20%的概率会形成拥有双链DNA的病毒，这种病毒的生活方式与乙肝病毒一样（泡沫病毒中拥有双链DNA的病毒遗传信息流与乙肝病毒均为DNA→RNA→DNA，泡沫病毒中拥有双正义RNA的病毒遗传信息流为RNA→DNA→RNA）<br />
<br />
11，乙肝病毒（DR1与DR2）、花椰菜花叶病毒（19S与35S）的DNA上均有两个正向重复序列（direct repeat），用以mRNA转录、pgRNA合成与病毒DNA合成。逆转录病毒的DNA上也有两个重复序列（long terminal repeat），用以mRNA转录、正义RNA合成与病毒DNA合成<br />
<br />
12，无论是像HIV的逆转录病毒（retrovirus），还是像乙肝病毒的拟逆转录病毒（pararetrovirus），它们合成双链DNA的逆转录过程中，均会形成单链DNA，而且单链DNA也含有重复序列。而腺相关病毒这种无害的人细小病毒的单链DNA也含有重复序列（inverted repeat）<br />
<br />
13，无论是拥有线型单链DNA的腺相关病毒，还是拥有环状单链DNA的M13噬菌体，它们均拥有重复序列以作为启动子<br />
<br />
14，人体细胞内的DNA很多都是逆转录病毒（少数为反义RNA病毒）整合而来<br />
<br />
15，反义RNA病毒的RNA依赖的RNA聚合酶与逆转录酶、DNA聚合酶和RNA聚合酶结构相似<br />
<br />
16，非洲猪瘟病毒与原始细胞的DNA聚合酶均缺失外切酶修复校正功能，由此可知，原始细胞由原始双链DNA病毒进化而来。<br />
<br />
17，原始DNA病毒的DNA聚合酶开始没有外切酶修复校正功能，修复校正功能是后期进化而来。原始细胞的DNA细胞的DNA聚合酶也是如此<br />
<br />
18，最早出现的外切酶修复校正功能为3'→5'外切酶，最晚出现的外切酶修复校正功能为5'→3'外切酶。<br />
<br />
19，真核细胞的染色体与现代双链DNA病毒的DNA均为线型，而细胞的末端为由重复序列组成的端粒，现代双链DNA病毒DNA的末端为重复序列。<br />
<br />
20，真核细胞的端粒上有端粒酶用以合成替换引物的DNA，腺病毒的DNA末端有磷蛋白作为DNA复制的引物</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%97%85%E6%AF%92%E5%88%86%E7%B1%BB%E6%95%B4%E7%90%86&diff=4008
病毒分类整理
2025-03-01T06:47:59Z
<p>N·CHEN·Y：/* 各种病毒的基因组类型总结 */</p>
<hr />
<div>== 各种病毒的基因组类型总结 ==<br />
dsDNA:（天花，牛痘）,HPV,(水痘，带状疱疹，巨细胞病毒CMV)，腺病毒；大多数噬菌体；<br />
<br />
ssDNA：细小病毒（腺联病毒AAV）、玉米条纹病毒<br />
<br />
dsRNA：呼肠孤病毒（轮状病毒）、昆虫质型多角体病毒、玉米矮缩病毒<br />
<br />
+ssRNA：冠状病毒（日冕病毒），脊髓灰质炎，黄病毒（黄热病，乙脑，登革热，丙肝，寨卡），风疹，乙肝丁肝以外的所有肝炎病毒；烟草花叶病毒TMV<br />
<br />
-ssRNA：狂犬病，腮腺炎，流感，麻疹，埃博拉，丁肝，汉坦<br />
<br />
反转录ssRNA：HIV<br />
<br />
反转录dsDNA：乙肝，花椰菜花叶病毒CaMV<br />
<br />
* 总结：DNA大多双链除了细小，RNA大多单链除了呼肠孤；负链包括“狂塞遛马爱丁汉”（狂腮流麻埃丁汉）（在狂风大作的塞外遛马的来自爱丁堡的汉子）。正链包括“观日几恼黄热风”（冠日脊脑黄热风）（他在观看日出时好几次因为黄热的风而感到气恼）（黄热代表了好几个黄病毒科的物种）。<br />
<br />
== 病毒分类法 ==<br />
<br />
=== ICTV 分类法 ===<br />
国际病毒分类委员会（ICTV）是国际微生物学联合会发展、改进和维护通用病毒分类的唯一机构，在1966年建立起了一个病毒分类的通用系统和统一的命名法则。第七届 ICTV 会议首次规范化了病毒物种的概念，即病毒分类的分支层次中的最低分类单元。分类的主要依据是病毒颗粒的特性、抗原特性与生物特性。<br />
<br />
到目前为止只有一小部分的病毒得到了研究，从来自人体的病毒样品中发现有20%的序列是未曾发现过的，而来自环境中（如海水、大洋沉积物等）的病毒样品则大部分的序列都是全新的。<br />
<br />
病毒分类从域开始，结构如下，分类后缀在括号中：<br />
:域 Realm（''-viria''）<br />
::亚域 Subrealm（''-vira''）<br />
:::界 Kingdom（''-viriae''）<br />
::::亚界 Subkingdom（''-virites''）<br />
:::::门 Phylum（''-viricota''）<br />
::::::亚门 Subphylum（''-viricotina''）<br />
:::::::纲 Class（''-viricetes''）<br />
::::::::亚纲 Subclass（''-viricetidae''）<br />
:::::::::目 Order（''-virales''）<br />
::::::::::亚目 Suborder（''-virineae''）<br />
:::::::::::科 Family（''-viridae''）<br />
::::::::::::亚科 Subfamily（''-virinae''）<br />
:::::::::::::属 Genus（''-virus''）<br />
::::::::::::::亚属 Subgenus（''-virus''）<br />
:::::::::::::::种 Species<br />
<br />
ICTV 2020版分类表中总共有6个域、10个界、17个门、2个亚门、39个纲、59个目、8个亚目、189个科、136个亚科、2224个属、70个亚属与9110个种。除亚域、亚界和亚纲外，其他级别的分类单元都被使用。共有6个域、1个地位未定纲、19个地位未定科及2个地位未定属被承认。<br />
<br />
=== 巴尔的摩分类法 ===<br />
诺贝尔奖获得者生物学家戴维·巴尔的摩在1970年代提出了巴尔的摩分类系统。巴尔的摩分类法与ICTV分类法一起用于现代病毒的分类。<br />
<br />
巴尔的摩分类法是基于病毒 mRNA 的生成机制。在从病毒基因组到蛋白质的过程中，必须要生成mRNA来完成蛋白质合成和基因组的复制，但每一个病毒家族都采用不同的机制来完成这一过程。病毒基因组可以是单链或双链的 RNA 或 DNA，可以有也可以没有反转录酶。而且，单链RNA病毒可以是正义（+）或反义（-）。这一分类法将病毒分为7类：<br />
<br />
*第一类是双链 DNA 病毒（如腺病毒、疱疹病毒、痘病毒）<br />
*第二类是单链 DNA 病毒（+）DNA（如小 DNA 病毒）<br />
*第三类是双链RNA病毒（如呼肠孤病毒）<br />
*第四类是（+）单链RNA病毒（如微小核糖核酸病毒、披盖病毒、甲肝病毒、丙肝病毒、黄热病毒、鼻病毒、脊髓灰质炎病毒、风疹病毒）<br />
*第五类是（-）单链RNA病毒（如正黏液病毒（流感病毒）、炮弹病毒）<br />
*第六类是单链RNA反转录病毒（如反转录病毒、人类免疫缺陷病毒）<br />
*第七类是双链 DNA 反转录病毒（如乙肝病毒）<br />
举一个病毒分类的例子：水痘病毒，即带状疱疹病毒，属于疱疹病毒目，疱疹病毒科，甲型疱疹病毒亚科，水疱病毒属；同时，带状疱疹病毒是巴尔的摩分类法中的第一类，因为它是双链 DNA 病毒，且不含有反转录酶。<br />
物种名称通常以[疾病]病毒的形式出现，尤其是高等动植物。<br />
<ref>[https://zh.wikipedia.org/wiki/病毒分类表 病毒分类表-维基百科]</ref><br />
== 卫星 ==<br />
卫星（Satellite）是亚病毒因子的一类，不能单独存在，需要辅助病毒协助复制核酸，或者由辅助病毒提供衣壳蛋白来包被核酸。分为两大类：能利用自己核酸编码衣壳蛋白的为卫星病毒，不能的则称卫星核酸。如丁型肝炎病毒(HDV)必须利用乙型肝炎病毒的包膜蛋白才能完成复制周期，常见的卫星病毒还有腺联病毒(AAV)、卫星烟草花叶病毒(STMV)、卫星玉米白线花叶病毒(SMWLMV)、卫星稷子花叶病毒（SPMV)等。<br />
== 类病毒 ==<br />
类病毒（Viroid）是一种具有传染性的单链环状RNA病原体。它比病毒要小，且没有典型病毒所有的蛋白质外壳。类病毒为严格寄生物，专一性很强。目前所有已知的类病毒均为被子植物栖居者，且多数造成疾病；它们通常透过种子或花粉传播，且整合到细胞核内进行复制。<br />
类病毒最早由在美国工作的瑞士学者迪纳（Theodor O. Diener）于1971年在马铃薯纺锤块茎病中发现。<br />
<br />
== 拟病毒 ==<br />
拟病毒又称类类病毒，使指一类包裹在真病毒粒中的有缺陷的类病毒。拟病毒极其微小，一般仅由裸露的RNA组成。与拟病毒“共生”的真病毒又称辅助病毒，拟病毒则成了它的“卫星”。拟病毒的复制必须依赖辅助病毒的协助。同时，拟病毒也可干扰辅助病毒的复制和减轻其对宿主的病害，因此，它可用于生物防治中。<br />
<br />
== 朊病毒 ==<br />
朊病毒是一种具感染性的致病因子，能引发哺乳动物的传染性海绵状脑病。朊毒体疾病（传染性海绵状脑病）和阿尔茨海默病、帕金森病同属于神经退行性疾病。最早发现于哺乳动物的传染性海绵状脑病，包括羊搔痒症、疯牛病、慢性消耗病，以及人类的克雅二氏病。它不是病毒，而是仅由蛋白质构成的致病因子。它虽然不含核酸，但可自我复制且具有感染性。朊病毒由错误折叠的朊蛋白（PrP）聚集组成。它能够诱导在神经细胞上原本是正常结构的朊蛋白转变为错误结构并进行聚集反应，借由这个机制引入新的朊蛋白，不断自我复制并传递至邻近细胞，最终扩散至整个脑部。<br />
<br />
== 病毒进化史 ==<br />
[[文件:进化史.png|缩略图|<ref>病毒进化史 <nowiki>https://www.bilibili.com/read/cv5205466/?from=readlist</nowiki> 来源：bilibili 作者：制御秘书长杜鹃</ref>]]<br />
进化历史细则:1，类病毒与德尔塔病毒(以下简称丁肝病毒)繁殖方式一样，只是丁肝病毒多了一个德尔塔抗原。(蛇丁肝病毒多了一个疑似德尔塔棘突蛋白)<br />
<br />
2，丁肝病毒的RNA是反义RNA，繁殖方式与反义RNA病毒一样(丁肝病毒：转录——德尔塔抗原催化RNA复制；反义RNA病毒：转录——基质蛋白催化RNA复制)<br />
<br />
3，丁肝病毒生活需要细胞的DNA依赖的RNA聚合酶（主要是RNA聚合酶II——转录mRNA的RNA聚合酶）进行RNA复制（可见细胞的RNA聚合酶祖先是RNA依赖的RNA聚合酶）<br />
<br />
4，正义RNA病毒、反义RNA病毒的RNA依赖的RNA聚合酶与逆转录病毒的逆转录酶拥有共同结构。<br />
<br />
5，正义RNA病毒RNA复制时首先形成双链RNA，然后双链RNA转录形成正义RNA；双链RNA病毒首先进行转录形成正义RNA，最终正义RNA转录成为双链RNA，可谓是“师出同门”<br />
<br />
6，正义RNA病毒复制时在细胞内形成小体，双链RNA病毒可直接作为小体<br />
<br />
7，反义RNA病毒复制时不形成双链RNA，与正义RNA病毒完全不同<br />
<br />
8，人体内有内源性博尔纳病毒基因(EBLN-1/2/3P)，而博尔纳病毒正是反义RNA病毒，可见反义RNA病毒可以整合在宿主DNA基因组中，这与逆转录病毒是一样的（可见，反义RNA病毒是逆转录病毒的祖先）<br />
<br />
9，反义RNA病毒、逆转录病毒、拟逆转录病毒、单链DNA病毒与双链DNA病毒均可以通过内含子剪辑RNA来改变外显子的表达，这与细胞是一样的<br />
<br />
10，逆转录病毒中的泡沫病毒有20%的概率会形成拥有双链DNA的病毒，这种病毒的生活方式与乙肝病毒一样（泡沫病毒中拥有双链DNA的病毒遗传信息流与乙肝病毒均为DNA→RNA→DNA，泡沫病毒中拥有双正义RNA的病毒遗传信息流为RNA→DNA→RNA）<br />
<br />
11，乙肝病毒（DR1与DR2）、花椰菜花叶病毒（19S与35S）的DNA上均有两个正向重复序列（direct repeat），用以mRNA转录、pgRNA合成与病毒DNA合成。逆转录病毒的DNA上也有两个重复序列（long terminal repeat），用以mRNA转录、正义RNA合成与病毒DNA合成<br />
<br />
12，无论是像HIV的逆转录病毒（retrovirus），还是像乙肝病毒的拟逆转录病毒（pararetrovirus），它们合成双链DNA的逆转录过程中，均会形成单链DNA，而且单链DNA也含有重复序列。而腺相关病毒这种无害的人细小病毒的单链DNA也含有重复序列（inverted repeat）<br />
<br />
13，无论是拥有线型单链DNA的腺相关病毒，还是拥有环状单链DNA的M13噬菌体，它们均拥有重复序列以作为启动子<br />
<br />
14，人体细胞内的DNA很多都是逆转录病毒（少数为反义RNA病毒）整合而来<br />
<br />
15，反义RNA病毒的RNA依赖的RNA聚合酶与逆转录酶、DNA聚合酶和RNA聚合酶结构相似<br />
<br />
16，非洲猪瘟病毒与原始细胞的DNA聚合酶均缺失外切酶修复校正功能，由此可知，原始细胞由原始双链DNA病毒进化而来。<br />
<br />
17，原始DNA病毒的DNA聚合酶开始没有外切酶修复校正功能，修复校正功能是后期进化而来。原始细胞的DNA细胞的DNA聚合酶也是如此<br />
<br />
18，最早出现的外切酶修复校正功能为3'→5'外切酶，最晚出现的外切酶修复校正功能为5'→3'外切酶。<br />
<br />
19，真核细胞的染色体与现代双链DNA病毒的DNA均为线型，而细胞的末端为由重复序列组成的端粒，现代双链DNA病毒DNA的末端为重复序列。<br />
<br />
20，真核细胞的端粒上有端粒酶用以合成替换引物的DNA，腺病毒的DNA末端有磷蛋白作为DNA复制的引物</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%BB%86%E8%8F%8C%E5%B8%B8%E8%A7%81%E8%B4%AE%E8%97%8F%E7%89%A9%E6%95%B4%E7%90%86&diff=3967
细菌常见贮藏物整理
2025-02-28T08:12:02Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>== 细胞包含体（inclusion body）<ref>周德庆.微生物学教程.4版.北京：高等教育出版社，2019.</ref> ==<br />
细胞包含体指细胞质内一些显微镜下可见、形状较大的有机或无机的颗粒状构造。<!-- （本页面大标题写成贮藏物了，现在不知道咋改，另外有些菌革兰阳或阴可能会有点问题，并没有过多查证，大家见谅） --><br />
<br />
=== 一、贮藏物（reserve material） ===<br />
一类有不同化学成分累积而成的不溶性颗粒，主要功能是储存营养物<br />
<br />
==== 1.碳源及能源类 ====<br />
<br />
===== （1）糖原 =====<br />
这我便不多说了，存在于大肠埃希氏菌（G-)、克雷伯氏菌（G-)、芽孢杆菌（G+）、蓝细菌等<br />
<br />
===== （2）聚-β-羟丁酸（PHB） =====<br />
一种存在于许多细菌细胞质内属于脂质的碳源类贮藏物，不溶于水，溶于氯仿，可贮存能量、碳源、降低细胞渗透压。PHA与PHB相似，可以有效缓解白色污染，选用嗜盐菌生产效果好。存在于固氮菌（G-）、产碱菌（G-）、肠杆菌（G-）等<br />
<br />
===== （3）硫粒 =====<br />
有的菌在体内能形成硫磺粒，当环境中缺少硫化氢等物时，体内硫磺进一步氧化成硫酸，存在于紫硫细菌（G-)、丝硫细菌(G-)、贝日阿托氏菌(G-)等<br />
<br />
==== 2.氮源类 ====<br />
<br />
==== （1）藻青素 ====<br />
多聚-L-精氨酰-聚(L-天冬氨酸)，不在核糖体合成，存在于蓝细菌和少数异养细菌中<br />
<br />
==== （2）藻青蛋白 ====<br />
从蓝绿色藻类提取出的一种深蓝色色素，可以抗氧化，存在于蓝细菌中<br />
<br />
==== 3.磷粒（异染粒） ====<br />
无机偏磷酸聚合物，线性，贮藏能量、降低细胞渗透压，存在于迂回螺菌、白喉棒杆菌(G+)、结核分枝杆菌（G+）<br />
<br />
=== 二、磁小体 ===<br />
纳米级、高纯度、高均匀度的磁晶体，成分为四氧化三铁，助于细菌趋磁，故存在于水生螺菌属、噬胆球菌属等趋磁细菌中<br />
<br />
=== 三、羧酶体 ===<br />
多角形或六角形内含物，内含Rubisco，存在于硫杆菌属、贝日阿托菌属等化能自养的G-和一些光能自养的蓝细菌中<br />
<br />
=== 四、气泡 ===<br />
没错，这个也是。外有蛋白质膜包裹，可调节细胞密度以便提高光合效率，可折射强光、保护色素。存在于多种蓝细菌中</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E7%BB%86%E8%8F%8C%E5%B8%B8%E8%A7%81%E8%B4%AE%E8%97%8F%E7%89%A9%E6%95%B4%E7%90%86&diff=3966
细菌常见贮藏物整理
2025-02-28T07:56:54Z
<p>N·CHEN·Y：创建页面，内容为“== 细胞包含体（inclusion body）<ref>周德庆.微生物学教程.4版.北京：高等教育出版社，2019.</ref> == 细胞包含体指细胞质内一些显微镜下可见、形状较大的有机或无机的颗粒状构造。 === 一、贮藏物（reserve material） === 一类有不同化学成分累积而成的不溶性颗粒，主要功能是储存营养物 ==== 1.碳源及能源类 ==== ===== （1）糖原 ===== 这我便不多说了，存在于…”</p>
<hr />
<div>== 细胞包含体（inclusion body）<ref>周德庆.微生物学教程.4版.北京：高等教育出版社，2019.</ref> ==<br />
细胞包含体指细胞质内一些显微镜下可见、形状较大的有机或无机的颗粒状构造。<br />
<br />
=== 一、贮藏物（reserve material） ===<br />
一类有不同化学成分累积而成的不溶性颗粒，主要功能是储存营养物<br />
<br />
==== 1.碳源及能源类 ====<br />
<br />
===== （1）糖原 =====<br />
这我便不多说了，存在于大肠埃希氏菌（G-)、克雷伯氏菌（G-)、芽孢杆菌（G+）、蓝细菌等<br />
<br />
===== （2）聚-β-羟丁酸（PHB） =====<br />
一种存在于许多细菌细胞质内属于脂质的碳源类贮藏物，不溶于水，溶于氯仿，可贮存能量、碳源、降低细胞渗透压。PHA与PHB相似，可以有效缓解白色污染，选用嗜盐菌生产效果好。存在于固氮菌（G-）、产碱菌（G-）、肠杆菌（G-）等<br />
<br />
===== （3）硫粒（异染粒） =====<br />
无机偏磷酸聚合物，线性，贮藏能量、降低细胞渗透压，存在于紫硫细菌（G-)、丝硫细菌(G-)、贝日阿托氏菌(G-)等<br />
<br />
==== 2.磁小体 ====<br />
纳米级、高纯度、高均匀度的磁晶体，成分为四氧化三铁，助于细菌趋磁，故存在于水生螺菌属、噬胆球菌属等趋磁细菌中<br />
<br />
==== 3.羧酶体 ====<br />
多角形或六角形内含物，内含Rubisco，存在于硫杆菌属、贝日阿托菌属等化能自养的G-和一些光能自养的蓝细菌中<br />
<br />
==== 4.气泡 ====<br />
没错，这个也是。外有蛋白质膜包裹，可调节细胞密度以便提高光合效率，可折射强光、保护色素。存在于多种蓝细菌中<!-- 若有错误欢迎修改 --></div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=Bio_index&diff=3964
Bio index
2025-02-28T07:24:16Z
<p>N·CHEN·Y：/* 微生物学 */</p>
<hr />
<div>== 问题页面 ==<br />
<br />
=== · '''[[提出你的问题]]''' ===<br />
<br />
=== · '''[[幻想乡问题精选]]''' ===<br />
<br />
=== • '''[[愿程二群Q&A整理]]'''''（未完成）'' ===<br />
<br />
==任务==<br />
<br />
=== 编辑意向的任务 ===<br />
* '''[[无脊椎动物比较]]'''(''未完成'')<br />
* '''[[无脊椎动物系统比较]]'''<br />
* '''[[心电图及各种疾病时的变型]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[被子植物各科介绍]]'''''（未完成）''<br />
<br />
*'''[[两栖动物的皮肤及其衍生物]]'''''(未完成）''<br />
* '''[[昆虫的标本制作]]'''''（基本完成）''<br />
*'''[[2023诺贝尔生理学或医学奖简介]]'''''(未完成）''<br />
*'''[[生物信息数据库及工具简介整理]]'''''（未完成）''<br />
*'''[[报告基因整理]]'''''（未完成）''<br />
*'''[[生物缩写]]'''''（未完成）''<br />
*'''[[糖酵解]]'''''（未完成）''<br />
*'''[[细胞死亡方式整理]]'''''（未完成）'' <br />
*'''[[常见动物生理学抑制剂整理]]''' ''(未完成)''<br />
*'''[[重要的同源器官]]'''''（未完成）''<br />
*'''[[RNA的生物合成]]''' ''(未完成)''<br />
*'''[[金属酶]]''' ''（未完成）''<br />
*'''[[关于Histidine]]''' ''（未完成）''<br />
*'''[[组织学与胚胎学]]'''''（未完成）''<br />
*'''[[常见序列整理]]'''（未完成）<br />
<br />
* [[教材思考题及答案|'''各教材思考题及答案''']](''待编辑'')<br />
* '''[[系统发育学]]'''''（基本完成）''<br />
* '''[[类人群星闪耀时——古人类们]]'''''（未完成)''<br />
* '''[[核酸酶整理]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[模式生物相关知识]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[教材错误与矛盾]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[关于锥虫二三事]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[前列腺素]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[原生动物门]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[各种脂肪酸的俗称及对应命名总结]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[常见受体阻断与激动剂]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[昆虫口器类型总结]]'''''（接近完成）''<br />
*'''[[植物的同源器官及变态演化]]'''''（未完成）''<br />
<br />
=== 每个生物人都应该知道的网站（欢迎补充） ===<br />
编辑要求：用语简洁，少说废话<br />
<br />
* '''[[生物网站]]'''<br />
<br />
=== 外文教材翻译 ===<br />
* [[Invertebrates Fourth Edition 译文版|'''Invertebrates Fourth Edition 译文版''']]<br />
* [[Vertebrates:Comparative Anatomy,Function,Evolution|'''Vertebrates:Comparative Anatomy,Function,Evolution''']]<br />
* [[Molecular Biology of the Cell|'''Molecular Biology of the Cell''']]<br />
* [[Molecular Population Genetics|'''Molecular Popation Genetics''']]<br />
* '''[[Plant systematics|Plant Systematics]]'''<br />
* [[Plant Physiology and Development, Seventh Edition (Lincoln Taiz）|'''Plant Physiology and Development, Seventh Edition (Lincoln Taiz）''']]<br />
<br />
==现有条目==<br />
<br />
*[[特殊:孤立页面|特殊:孤立页面（没有被双向链接的条目）]]<br />
<br />
=== 生物学综合 ===<br />
<br />
==== 在这里发布你的科普文章 ====<br />
*'''[[OSM生物刊]]'''<br />
<br />
==== 生物学基础 ====<br />
*'''[[生物之最]]'''<br />
<br />
*'''[[生物口诀学]]'''<br />
*'''[[十分钟读完基础物理化学]]'''<br />
*'''[[模式生物的种名]]'''<br />
<br />
==== 题目 ====<br />
*'''[[全国中学生生物学联赛试题|全国中学生生物学联赛试题及答案（2000-2024）]]'''<br />
<br />
==== 非正式生物竞赛内容 ====<br />
*'''[[生竞梗百科是什么梗|生竞梗百科]]'''<br />
*'''[[笑话数则]]'''<br />
*'''[[西洋笑传之阉鸡、骟马、歌唱巨星]]'''<br />
<br />
=== 第一部分：生物化学、分子生物学、细胞生物学、生物技术 ===<br />
<br />
==== 生物化学 ====<br />
*'''[[氨基酸性质整理]]'''<br />
*'''[[磷酸戊糖途径和卡尔文循环之间的联系|磷酸戊糖途径和卡尔文循环的联系]]'''<br />
*'''[[生化代谢产能分析]]'''<br />
*'''[[生化过程抑制剂整理]]'''<br />
*'''[[脂质代谢]]'''<br />
*'''[[酶]]'''<br />
*'''[[酶动力学作图]]'''<br />
*'''[[颜色反应]]'''<br />
*'''[[C/D/E-DNA]]'''<br />
*'''[[TCA回补反应]]'''<br />
<br />
==== 分子生物学 ====<br />
*'''[[DNA聚合酶]]'''<br />
*'''[[western blot条带结果分析整理]]'''<br />
*'''[[调控RNA]]'''<br />
*'''[[DNA解链酶]]'''<br />
*'''[[RNA的生物合成]]'''<br />
<br />
==== 细胞生物学 ====<br />
*'''[[癌]]'''<br />
*'''[[细胞染色带型整理]]'''<br />
*'''[[糖基化区分]]'''<br />
*'''[[细胞同步化方法]]'''<br />
*[[mTOR的性质|'''mTOR的性质''']]<br />
*[[细胞因子和细胞因子受体|'''细胞因子''']]<br />
*'''[[信号转导]]'''<br />
*'''[[内膜系统运输]]'''<br />
*'''[[细胞间连接]]'''<br />
*'''[[核受体]]''' <br />
*'''[[红细胞的膜骨架]]''' <br />
*'''[[溶酶体疾病和过氧化物酶体疾病]]''' <br />
*'''[[Hippo信号通路]]''' <br />
*'''[[14-3-3蛋白]]''' <br />
*'''[[各细胞组分标志酶]](未完成)'''<br />
*'''[[凋亡的特征和分子标记]]'''<br />
<br />
==== 生物技术 ====<br />
*'''[[各种工具酶]]'''<br />
*'''[[生物学实验技术手册v1.0]]'''<br />
*'''[[生化分子细胞技术列表]]'''<br />
*'''[[蛋白质含量测定]]'''<br />
<br />
=== 第二部分：植物学、植物生理学、微生物学 ===<br />
<br />
==== 植物学 ====<br />
*'''[[:文件:APG4 中文版大图.pdf]]'''<br />
<br />
*'''[[藻类分类整理]]'''<br />
*'''[[藻类生活史总结]]'''<br />
*'''该链接无大图，要图看上面的链接 [[APG IV]]'''<br />
*'''[[裸子植物]]'''<br />
*'''[[苔藓植物]]'''<br />
*'''[[花]]'''<br />
*'''[[维管植物的结构]]'''<br />
*'''[[蔬菜水果的食用部分总结]]'''<br />
*'''[[自交不亲和]]'''<br />
*'''[[无融合生殖]]'''<br />
*'''[[好玩但不考的植物学知识]]'''<br />
*'''[[柿树科]]'''<br />
*'''[[植物学表格知识]]'''<br />
*'''[[种子]]'''<br />
<br />
==== 植物生理学 ====<br />
*'''[[植物生长物质整理]]'''<br />
*'''[[植物矿质元素整理]]'''<br />
*'''[[植物抗逆生理整理]]'''<br />
*'''[[植物的矿质生理学]]'''<br />
*'''[[植物的水生理学]]'''<br />
*'''[[环境因素对植物发育的影响]]'''<br />
*'''[[植物激素演化]]'''<br />
*'''[[红光受体]]'''<br />
*'''[[蓝光受体]]'''<br />
*'''[[C4途径]]'''<br />
*'''[[各种特殊的光合作用总结]]'''<br />
<br />
==== 微生物学 ====<br />
*'''[[常见抑制剂整理|常见抗生素抑制剂整理]]'''<br />
*'''[[病毒分类整理]]'''<br />
*'''[[病毒的结构]]'''<br />
*'''[[低等真核生物]]'''<br />
*'''[[衣原体]]'''<br />
*'''[[细菌染色法]]'''<br />
*'''[[培养基总结]]'''<br />
*'''[[转染菌种特性]]'''<br />
*'''[[细菌vs.古菌vs.真核]]'''<br />
*'''[[细菌常见贮藏物整理|细菌常见包含体整理]]'''<br />
<br />
=== 第三部分：动物学、生理学、生态学、动物行为学 ===<br />
<br />
==== 动物学 ====<br />
*'''[[总鳍鱼整理]]'''<br />
*'''[[论证于脊椎动物到底是怎么个进化路线]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的中枢神经]]'''<br />
*'''[[动物学人名结构整理]]'''<br />
*'''[https://life.scnu.edu.cn/biology/jingpin/dwx/course_learn/chapter_20/chapter_2/learn/default.htm 动物地理区系划分]'''<br />
*'''[[肺鱼特征整理]]'''<br />
*'''[[辅助呼吸器官]]'''<br />
*'''[[鸟的趾整理]]'''<br />
*'''[[无脊椎动物幼虫整理]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的心脏]]'''<br />
*'''[[昆虫的外部解剖]]'''<br />
*'''[[昆虫的变态整理]]'''<br />
*'''[[昆虫特征分类]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的皮肤]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的骨骼系统]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的循环系统]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的呼吸系统]]'''<br />
*'''[[丢失的五脏六腑]]'''<br />
*'''[[蛇|蛇的重要考点]]'''<br />
*'''[[脑神经整理|人脑神经整理]]'''<br />
*'''[[百背不记的始祖鸟]]'''<br />
*'''[[卵裂]]'''<br />
*'''[[昆虫的复眼]]'''<br />
*'''[[最非凡的心脏——潘氏孔相关释疑]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的牙齿类型]]'''<br />
<br />
==== 生理学 ====<br />
*'''[[器官的神经调控]]'''<br />
*'''[[内分泌整理]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的泌尿和生殖系统]]'''<br />
*'''[[关于各种利尿剂的总结]]'''<br />
*'''[[止血和凝血]]'''<br />
*'''[[血型]]'''<br />
*'''[[先天免疫系统]]'''<br />
*'''[[哺乳动物的适应性免疫系统]]'''<br />
*'''[[神经递质|中枢神经递质]]'''<br />
*'''[[特殊呼吸型整理]]'''<br />
*'''[[心功能曲线-血管功能曲线]]'''<br />
*'''[[肾脏与酸碱平衡]]'''<br />
<br />
==== 生态学 ====<br />
*'''[[生态学人名规律整理]]'''<br />
*'''[[生物的地理分区]]'''<br />
*'''[[生物多样性]]'''<br />
*'''[[种群大小的测定]]'''<br />
<br />
==== 动物行为学 ====<br />
*'''[[动物行为学术语]]'''<br />
*'''[[常用动物行为学实验方法]]'''<br />
*'''[[人名拟态的典例整理]]'''<br />
<br />
=== 第四部分：遗传学、演化生物学、生物信息学 ===<br />
<br />
==== 遗传学 ====<br />
*'''[[表观遗传疾病]]'''<br />
*'''[[染色体结构与结构变异]]'''<br />
*[[各种显性隐性常染性连锁遗传疾病总结|'''各种显性隐性常染性连锁遗传病总结''']]<br />
*'''[[表观遗传学]]'''<br />
<br />
==== 演化生物学 ====<br />
*'''[[初级内共生新知]]'''<br />
*'''[[构建系统发生树常用方法]]'''<br />
*'''[[进化生物学与古大陆变迁]]'''''（未完成）''<br /><br />
[[分类:生物|index]]<br />
== 本网站Kiwix离线维基zim文件下载 ==<br />
维基百科和类维基百科网站拥有离线保存和阅读的功能<br />
<br />
网站内容可保存为zim格式文件，通过Kiwix阅读器阅读<br />
<br />
主要为了解决有些学校断网无法查资料而制作<br />
<br />
这是Kiwix的下载链接<br />
<br />
https://wiki.kiwix.org/wiki/Software/zh-cn<br />
<br />
以下是本站zim文件的下载链接<br />
<br />
*[https://pan.baidu.com/s/1wkYT0xDpN-bc8gfem5FO0w?pwd=u6p9 5月25日离线版某度网盘下载]<br />
*[https://pan.baidu.com/s/1VJnG3klC1snJBnPjTybWuw?pwd=1gqn 12月13日离线版度盘下载]<br />
*[[12月13日离线版种子|12月13日离线版磁链]]<br />
*2025/2/6离线版<nowiki/>https://s3.us-west-1.wasabisys.com/org-kiwix-zimit/other/osm.bio_d52b3a0f.zim<br />
*'''如果急需最新版本的zim文件，可以[https://zimit.kiwix.org/ Zimit]输入本网站网址（<nowiki>https://osm.bio）和你的接收邮箱等待官方来帮你做一份</nowiki>'''<br />
*或者不想排队也可以去[https://github.com/openzim/zimit Github的OpenZim]项目把代码下下来自己跑一下<br />
*在Kiwix浏览器中如果没有找到导入的zim文件试着把搜索结果筛选改成英文，因为做zim的时候有可能忘了标语言</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=Bio_index&diff=3963
Bio index
2025-02-28T07:23:07Z
<p>N·CHEN·Y：/* 微生物学 */</p>
<hr />
<div>== 问题页面 ==<br />
<br />
=== · '''[[提出你的问题]]''' ===<br />
<br />
=== · '''[[幻想乡问题精选]]''' ===<br />
<br />
=== • '''[[愿程二群Q&A整理]]'''''（未完成）'' ===<br />
<br />
==任务==<br />
<br />
=== 编辑意向的任务 ===<br />
* '''[[无脊椎动物比较]]'''(''未完成'')<br />
* '''[[无脊椎动物系统比较]]'''<br />
* '''[[心电图及各种疾病时的变型]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[被子植物各科介绍]]'''''（未完成）''<br />
<br />
*'''[[两栖动物的皮肤及其衍生物]]'''''(未完成）''<br />
* '''[[昆虫的标本制作]]'''''（基本完成）''<br />
*'''[[2023诺贝尔生理学或医学奖简介]]'''''(未完成）''<br />
*'''[[生物信息数据库及工具简介整理]]'''''（未完成）''<br />
*'''[[报告基因整理]]'''''（未完成）''<br />
*'''[[生物缩写]]'''''（未完成）''<br />
*'''[[糖酵解]]'''''（未完成）''<br />
*'''[[细胞死亡方式整理]]'''''（未完成）'' <br />
*'''[[常见动物生理学抑制剂整理]]''' ''(未完成)''<br />
*'''[[重要的同源器官]]'''''（未完成）''<br />
*'''[[RNA的生物合成]]''' ''(未完成)''<br />
*'''[[金属酶]]''' ''（未完成）''<br />
*'''[[关于Histidine]]''' ''（未完成）''<br />
*'''[[组织学与胚胎学]]'''''（未完成）''<br />
*'''[[常见序列整理]]'''（未完成）<br />
<br />
* [[教材思考题及答案|'''各教材思考题及答案''']](''待编辑'')<br />
* '''[[系统发育学]]'''''（基本完成）''<br />
* '''[[类人群星闪耀时——古人类们]]'''''（未完成)''<br />
* '''[[核酸酶整理]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[模式生物相关知识]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[教材错误与矛盾]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[关于锥虫二三事]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[前列腺素]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[原生动物门]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[各种脂肪酸的俗称及对应命名总结]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[常见受体阻断与激动剂]]'''''（未完成）''<br />
* '''[[昆虫口器类型总结]]'''''（接近完成）''<br />
*'''[[植物的同源器官及变态演化]]'''''（未完成）''<br />
<br />
=== 每个生物人都应该知道的网站（欢迎补充） ===<br />
编辑要求：用语简洁，少说废话<br />
<br />
* '''[[生物网站]]'''<br />
<br />
=== 外文教材翻译 ===<br />
* [[Invertebrates Fourth Edition 译文版|'''Invertebrates Fourth Edition 译文版''']]<br />
* [[Vertebrates:Comparative Anatomy,Function,Evolution|'''Vertebrates:Comparative Anatomy,Function,Evolution''']]<br />
* [[Molecular Biology of the Cell|'''Molecular Biology of the Cell''']]<br />
* [[Molecular Population Genetics|'''Molecular Popation Genetics''']]<br />
* '''[[Plant systematics|Plant Systematics]]'''<br />
* [[Plant Physiology and Development, Seventh Edition (Lincoln Taiz）|'''Plant Physiology and Development, Seventh Edition (Lincoln Taiz）''']]<br />
<br />
==现有条目==<br />
<br />
*[[特殊:孤立页面|特殊:孤立页面（没有被双向链接的条目）]]<br />
<br />
=== 生物学综合 ===<br />
<br />
==== 在这里发布你的科普文章 ====<br />
*'''[[OSM生物刊]]'''<br />
<br />
==== 生物学基础 ====<br />
*'''[[生物之最]]'''<br />
<br />
*'''[[生物口诀学]]'''<br />
*'''[[十分钟读完基础物理化学]]'''<br />
*'''[[模式生物的种名]]'''<br />
<br />
==== 题目 ====<br />
*'''[[全国中学生生物学联赛试题|全国中学生生物学联赛试题及答案（2000-2024）]]'''<br />
<br />
==== 非正式生物竞赛内容 ====<br />
*'''[[生竞梗百科是什么梗|生竞梗百科]]'''<br />
*'''[[笑话数则]]'''<br />
*'''[[西洋笑传之阉鸡、骟马、歌唱巨星]]'''<br />
<br />
=== 第一部分：生物化学、分子生物学、细胞生物学、生物技术 ===<br />
<br />
==== 生物化学 ====<br />
*'''[[氨基酸性质整理]]'''<br />
*'''[[磷酸戊糖途径和卡尔文循环之间的联系|磷酸戊糖途径和卡尔文循环的联系]]'''<br />
*'''[[生化代谢产能分析]]'''<br />
*'''[[生化过程抑制剂整理]]'''<br />
*'''[[脂质代谢]]'''<br />
*'''[[酶]]'''<br />
*'''[[酶动力学作图]]'''<br />
*'''[[颜色反应]]'''<br />
*'''[[C/D/E-DNA]]'''<br />
*'''[[TCA回补反应]]'''<br />
<br />
==== 分子生物学 ====<br />
*'''[[DNA聚合酶]]'''<br />
*'''[[western blot条带结果分析整理]]'''<br />
*'''[[调控RNA]]'''<br />
*'''[[DNA解链酶]]'''<br />
*'''[[RNA的生物合成]]'''<br />
<br />
==== 细胞生物学 ====<br />
*'''[[癌]]'''<br />
*'''[[细胞染色带型整理]]'''<br />
*'''[[糖基化区分]]'''<br />
*'''[[细胞同步化方法]]'''<br />
*[[mTOR的性质|'''mTOR的性质''']]<br />
*[[细胞因子和细胞因子受体|'''细胞因子''']]<br />
*'''[[信号转导]]'''<br />
*'''[[内膜系统运输]]'''<br />
*'''[[细胞间连接]]'''<br />
*'''[[核受体]]''' <br />
*'''[[红细胞的膜骨架]]''' <br />
*'''[[溶酶体疾病和过氧化物酶体疾病]]''' <br />
*'''[[Hippo信号通路]]''' <br />
*'''[[14-3-3蛋白]]''' <br />
*'''[[各细胞组分标志酶]](未完成)'''<br />
*'''[[凋亡的特征和分子标记]]'''<br />
<br />
==== 生物技术 ====<br />
*'''[[各种工具酶]]'''<br />
*'''[[生物学实验技术手册v1.0]]'''<br />
*'''[[生化分子细胞技术列表]]'''<br />
*'''[[蛋白质含量测定]]'''<br />
<br />
=== 第二部分：植物学、植物生理学、微生物学 ===<br />
<br />
==== 植物学 ====<br />
*'''[[:文件:APG4 中文版大图.pdf]]'''<br />
<br />
*'''[[藻类分类整理]]'''<br />
*'''[[藻类生活史总结]]'''<br />
*'''该链接无大图，要图看上面的链接 [[APG IV]]'''<br />
*'''[[裸子植物]]'''<br />
*'''[[苔藓植物]]'''<br />
*'''[[花]]'''<br />
*'''[[维管植物的结构]]'''<br />
*'''[[蔬菜水果的食用部分总结]]'''<br />
*'''[[自交不亲和]]'''<br />
*'''[[无融合生殖]]'''<br />
*'''[[好玩但不考的植物学知识]]'''<br />
*'''[[柿树科]]'''<br />
*'''[[植物学表格知识]]'''<br />
*'''[[种子]]'''<br />
<br />
==== 植物生理学 ====<br />
*'''[[植物生长物质整理]]'''<br />
*'''[[植物矿质元素整理]]'''<br />
*'''[[植物抗逆生理整理]]'''<br />
*'''[[植物的矿质生理学]]'''<br />
*'''[[植物的水生理学]]'''<br />
*'''[[环境因素对植物发育的影响]]'''<br />
*'''[[植物激素演化]]'''<br />
*'''[[红光受体]]'''<br />
*'''[[蓝光受体]]'''<br />
*'''[[C4途径]]'''<br />
*'''[[各种特殊的光合作用总结]]'''<br />
<br />
==== 微生物学 ====<br />
*'''[[常见抑制剂整理|常见抗生素抑制剂整理]]'''<br />
*'''[[病毒分类整理]]'''<br />
*'''[[病毒的结构]]'''<br />
*'''[[低等真核生物]]'''<br />
*'''[[衣原体]]'''<br />
*'''[[细菌染色法]]'''<br />
*'''[[培养基总结]]'''<br />
*'''[[转染菌种特性]]'''<br />
*'''[[细菌vs.古菌vs.真核]]'''<br />
*'''[[细菌常见贮藏物整理]]'''<br />
<br />
=== 第三部分：动物学、生理学、生态学、动物行为学 ===<br />
<br />
==== 动物学 ====<br />
*'''[[总鳍鱼整理]]'''<br />
*'''[[论证于脊椎动物到底是怎么个进化路线]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的中枢神经]]'''<br />
*'''[[动物学人名结构整理]]'''<br />
*'''[https://life.scnu.edu.cn/biology/jingpin/dwx/course_learn/chapter_20/chapter_2/learn/default.htm 动物地理区系划分]'''<br />
*'''[[肺鱼特征整理]]'''<br />
*'''[[辅助呼吸器官]]'''<br />
*'''[[鸟的趾整理]]'''<br />
*'''[[无脊椎动物幼虫整理]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的心脏]]'''<br />
*'''[[昆虫的外部解剖]]'''<br />
*'''[[昆虫的变态整理]]'''<br />
*'''[[昆虫特征分类]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的皮肤]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的骨骼系统]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的循环系统]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的呼吸系统]]'''<br />
*'''[[丢失的五脏六腑]]'''<br />
*'''[[蛇|蛇的重要考点]]'''<br />
*'''[[脑神经整理|人脑神经整理]]'''<br />
*'''[[百背不记的始祖鸟]]'''<br />
*'''[[卵裂]]'''<br />
*'''[[昆虫的复眼]]'''<br />
*'''[[最非凡的心脏——潘氏孔相关释疑]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的牙齿类型]]'''<br />
<br />
==== 生理学 ====<br />
*'''[[器官的神经调控]]'''<br />
*'''[[内分泌整理]]'''<br />
*'''[[脊椎动物的泌尿和生殖系统]]'''<br />
*'''[[关于各种利尿剂的总结]]'''<br />
*'''[[止血和凝血]]'''<br />
*'''[[血型]]'''<br />
*'''[[先天免疫系统]]'''<br />
*'''[[哺乳动物的适应性免疫系统]]'''<br />
*'''[[神经递质|中枢神经递质]]'''<br />
*'''[[特殊呼吸型整理]]'''<br />
*'''[[心功能曲线-血管功能曲线]]'''<br />
*'''[[肾脏与酸碱平衡]]'''<br />
<br />
==== 生态学 ====<br />
*'''[[生态学人名规律整理]]'''<br />
*'''[[生物的地理分区]]'''<br />
*'''[[生物多样性]]'''<br />
*'''[[种群大小的测定]]'''<br />
<br />
==== 动物行为学 ====<br />
*'''[[动物行为学术语]]'''<br />
*'''[[常用动物行为学实验方法]]'''<br />
*'''[[人名拟态的典例整理]]'''<br />
<br />
=== 第四部分：遗传学、演化生物学、生物信息学 ===<br />
<br />
==== 遗传学 ====<br />
*'''[[表观遗传疾病]]'''<br />
*'''[[染色体结构与结构变异]]'''<br />
*[[各种显性隐性常染性连锁遗传疾病总结|'''各种显性隐性常染性连锁遗传病总结''']]<br />
*'''[[表观遗传学]]'''<br />
<br />
==== 演化生物学 ====<br />
*'''[[初级内共生新知]]'''<br />
*'''[[构建系统发生树常用方法]]'''<br />
*'''[[进化生物学与古大陆变迁]]'''''（未完成）''<br /><br />
[[分类:生物|index]]<br />
== 本网站Kiwix离线维基zim文件下载 ==<br />
维基百科和类维基百科网站拥有离线保存和阅读的功能<br />
<br />
网站内容可保存为zim格式文件，通过Kiwix阅读器阅读<br />
<br />
主要为了解决有些学校断网无法查资料而制作<br />
<br />
这是Kiwix的下载链接<br />
<br />
https://wiki.kiwix.org/wiki/Software/zh-cn<br />
<br />
以下是本站zim文件的下载链接<br />
<br />
*[https://pan.baidu.com/s/1wkYT0xDpN-bc8gfem5FO0w?pwd=u6p9 5月25日离线版某度网盘下载]<br />
*[https://pan.baidu.com/s/1VJnG3klC1snJBnPjTybWuw?pwd=1gqn 12月13日离线版度盘下载]<br />
*[[12月13日离线版种子|12月13日离线版磁链]]<br />
*2025/2/6离线版<nowiki/>https://s3.us-west-1.wasabisys.com/org-kiwix-zimit/other/osm.bio_d52b3a0f.zim<br />
*'''如果急需最新版本的zim文件，可以[https://zimit.kiwix.org/ Zimit]输入本网站网址（<nowiki>https://osm.bio）和你的接收邮箱等待官方来帮你做一份</nowiki>'''<br />
*或者不想排队也可以去[https://github.com/openzim/zimit Github的OpenZim]项目把代码下下来自己跑一下<br />
*在Kiwix浏览器中如果没有找到导入的zim文件试着把搜索结果筛选改成英文，因为做zim的时候有可能忘了标语言</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E6%95%99%E6%9D%90%E9%94%99%E8%AF%AF%E4%B8%8E%E7%9F%9B%E7%9B%BE&diff=3950
教材错误与矛盾
2025-02-28T00:04:51Z
<p>N·CHEN·Y：</p>
<hr />
<div>==== 陆时万植物学第二版（修订版）下册p286~287： ====<br />
教材称'''''Lyonia'''''为'''南烛属'''，使用iplant查询为'''珍珠花属'''；教材称'''''Lyonia ovalifolia var. elliptica'' (Siebold & Zucc.) Hand.-Mazz.'''为'''小果南烛'''，查询其中名为'''小果珍珠花'''，别名为小果南烛。教材称'''''Vaccinium'''''为'''乌饭树属，'''查询为'''越橘属'''；教材称'''''V.bracteatum'' Thunb.'''为'''乌饭树，'''查询其中名应为'''南烛'''，乌饭树是别名。<br />
<br />
==== 陆时万植物学第二版（修订版）上册p175块根部分： ====<br />
教材称甘薯为山芋且说其具有块根，此指的应是'''番薯'''，使用iplant与多识植物百科查得甘薯应为'''Dioscorea''' '''esculenta''' (Lour.) Burkill的中名，为薯蓣科薯蓣属植物，主要食用部位为块茎；番薯为'''Ipomoea''' '''batatas''' (L.) Lam. 的中名，为旋花科番薯属植物，主要是用部位为块根，且地瓜通常指番薯，但甘薯也可作番薯别名。<br />
<br />
==== 马炜梁植物学第三版p273： ====<br />
教材称蛇莓、悬钩子、草莓等为小核果drupelet，但事实上从绝大多数主流教材的观点来看应该属于瘦果achene，而且从查询的有关草莓等果实的研究文献来看，的确是瘦果</div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E6%A4%8D%E7%89%A9%E7%9F%BF%E8%B4%A8%E5%85%83%E7%B4%A0%E6%95%B4%E7%90%86&diff=3949
植物矿质元素整理
2025-02-27T23:50:19Z
<p>N·CHEN·Y：源于Taiz、武维华</p>
<hr />
<div>{| class="wikitable"<br />
!元素<br />
!吸收主要形式<br />
!作用<br />
!缺乏症<br />
|-<br />
|氮<br />
|NO<sub><sub>3</sub></sub><sup><sup>-</sup></sup>,NH<sub><sub>4</sub></sub><sup><sup>+</sup></sup><br />
|构成蛋白质，组成生物碱核酸等生物分子，叶面积+，营养生长+<br />
|植株矮小，叶小色淡/色红，分枝-，花数量-，产量-，花色素苷+，老叶先现<br />
|-<br />
|磷<br />
|HPO<sub><sub>4</sub></sub><sup><sup>2-</sup></sup>,H<sub><sub>2</sub></sub>PO4<sup><sup>-</sup></sup><br />
|体内能量物质的构成元素，抗寒抗旱性+，保证代谢正常进行，成熟+<br />
|蛋白合成-，细胞分裂-，开花成熟期推迟，抗性-，产量-，糖分运输-，花色素苷+，老叶先现<br />
|-<br />
|钾<br />
|K<sup><sup>+</sup></sup><br />
|呼吸/光合酶活+，维持细胞膨胀电中性，糖分转化运输+，块根块茎+，种子饱满<br />
|茎秆韧性-，抗旱抗寒-，叶黄坏死，老叶先现<br />
|-<br />
|硫<br />
|SO<sub><sub>4</sub></sub><sup><sup>2-</sup></sup><br />
|辅酶及部分氨基酸构成<br />
|绿-，株高-，花色素苷+，新叶先现<br />
|-<br />
|钙<br />
|Ca<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|第二信使，胞壁构成，调控花粉管生长<br />
|细胞分裂-，可能出现多核细胞，生长-，番茄蒂腐病，莴苣顶枯病，芹菜裂茎病，菠菜黑心病，白菜干心病<br />
|-<br />
|镁<br />
|Mg<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|多数酶的辅离子，叶绿素必需<br />
|脉间变黄，或褐斑坏死，老叶先现<br />
|-<br />
|铁<br />
|Fe<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|光合固氮必需<br />
|叶脉缺绿，黄叶病，新叶先现<br />
|-<br />
|锰<br />
|Mn<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|多数酶的辅离子，希尔反应必需<br />
|脉间缺绿，坏死点（老叶新叶均可先现）<br />
|-<br />
|硼<br />
|BO<sub><sub>3</sub></sub><sup><sup>3-</sup></sup><br />
|半纤维素构成，生殖有关（如硼酸参与花粉的水合）<br />
|绒毡层-，花粉-，有毒酚类+嫩芽顶芽-，顶端优势-，分支+（枝会因为细胞分裂过度而坏死），甜菜干腐病，花椰菜褐腐病，马铃薯卷叶病，苹果缩果病，新叶先现，果实和肉质根、块茎坏死<br />
|-<br />
|锌<br />
|Zn<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|色氨酸合成，酶辅离子，叶绿素<br />
|节间-，莲丛状，叶面积-叶绿-，老叶先现，小叶病<br />
|-<br />
|铜<br />
|Cu<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|氧化酶组分，质体蓝素<br />
|叶黑绿坏死点，出现“光环效应”（待考证），新叶先现<br />
|-<br />
|钼<br />
|MoO<sub><sub>4</sub></sub><sup><sup>2-</sup></sup>,HMoO<sub><sub>4</sub></sub><sup><sup>-</sup></sup><br />
|硝酸还原酶，固氮<br />
|叶脉缺绿坏死<br />
|-<br />
|氯<br />
|Cl<sup><sup>-</sup></sup><br />
|希尔反应<br />
|叶面积-，叶尖干枯黄化，根生长-，根尖粗<br />
|-<br />
|镍<br />
|Ni<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|脲酶，氢化酶，固氮<br />
|脲+，坏死<br />
|}<br />
<ref>本文由干锅鸡助教编辑,由肺鱼审核</ref><br />
<references /></div>
N·CHEN·Y
https://osm.bio/index.php?title=%E6%A4%8D%E7%89%A9%E7%9F%BF%E8%B4%A8%E5%85%83%E7%B4%A0%E6%95%B4%E7%90%86&diff=3948
植物矿质元素整理
2025-02-27T23:35:17Z
<p>N·CHEN·Y：这一点好像王小菁和武维华都没说，知识点来源于北斗题目</p>
<hr />
<div>{| class="wikitable"<br />
!元素<br />
!吸收主要形式<br />
!作用<br />
!缺乏症<br />
|-<br />
|氮<br />
|NO<sub><sub>3</sub></sub><sup><sup>-</sup></sup>,NH<sub><sub>4</sub></sub><sup><sup>+</sup></sup><br />
|构成蛋白质，组成生物碱核酸等生物分子，叶面积+，营养生长+<br />
|植株矮小，叶小色淡/色红，分枝-，花数量-，产量-，花色素苷+，老叶先现<br />
|-<br />
|磷<br />
|HPO<sub><sub>4</sub></sub><sup><sup>2-</sup></sup>,H<sub><sub>2</sub></sub>PO4<sup><sup>-</sup></sup><br />
|体内能量物质的构成元素，抗寒抗旱性+，保证代谢正常进行，成熟+<br />
|蛋白合成-，细胞分裂-，开花成熟期推迟，抗性-，产量-，糖分运输-，花色素苷+，老叶先现<br />
|-<br />
|钾<br />
|K<sup><sup>+</sup></sup><br />
|呼吸/光合酶活+，维持细胞膨胀电中性，糖分转化运输+，块根块茎+，种子饱满<br />
|茎秆韧性-，抗旱抗寒-，叶黄坏死，老叶先现<br />
|-<br />
|硫<br />
|SO<sub><sub>4</sub></sub><sup><sup>2-</sup></sup><br />
|辅酶及部分氨基酸构成<br />
|绿-，株高-，花色素苷+，新叶先现<br />
|-<br />
|钙<br />
|Ca<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|第二信使，胞壁构成<br />
|细胞分裂-，可能出现多核细胞，生长-，番茄蒂腐病，莴苣顶枯病，芹菜裂茎病，菠菜黑心病，白菜干心病<br />
|-<br />
|镁<br />
|Mg<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|多数酶的辅离子，叶绿素必需<br />
|脉间变黄，或褐斑坏死，老叶先现<br />
|-<br />
|铁<br />
|Fe<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|光合固氮必需<br />
|叶脉缺绿，黄叶病，新叶先现<br />
|-<br />
|锰<br />
|Mn<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|多数酶的辅离子，希尔反应必需<br />
|脉间缺绿，坏死点（老叶新叶均可先现）<br />
|-<br />
|硼<br />
|BO<sub><sub>3</sub></sub><sup><sup>3-</sup></sup><br />
|半纤维素构成，生殖有关<br />
|绒毡层-，花粉-，有毒酚类+嫩芽顶芽-，顶端优势-，分支+，甜菜干腐病，花椰菜褐腐病，马铃薯卷叶病，苹果缩果病，新叶先现<br />
|-<br />
|锌<br />
|Zn<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|色氨酸合成，酶辅离子，叶绿素<br />
|节间-，莲丛状，叶面积-叶绿-，老叶先现，小叶病<br />
|-<br />
|铜<br />
|Cu<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|氧化酶组分，质体蓝素<br />
|叶黑绿坏死点，新叶先现<br />
|-<br />
|钼<br />
|MoO<sub><sub>4</sub></sub><sup><sup>2-</sup></sup>,HMoO<sub><sub>4</sub></sub><sup><sup>-</sup></sup><br />
|硝酸还原酶，固氮<br />
|叶脉缺绿坏死<br />
|-<br />
|氯<br />
|Cl<sup><sup>-</sup></sup><br />
|希尔反应<br />
|叶面积-，叶尖干枯黄化，根生长-，根尖粗<br />
|-<br />
|镍<br />
|Ni<sup><sup>2+</sup></sup><br />
|脲酶，氢化酶，固氮<br />
|脲+，坏死<br />
|}<br />
<ref>本文由干锅鸡助教编辑,由肺鱼审核</ref><br />
<references /></div>
N·CHEN·Y