細胞分泌［細胞生物學］
發布時間：2011-10-18 共1頁
細胞的分泌與內吞作用
將蛋白質運送給細胞質膜或細胞外是通過細胞的胞吐作用（exocytosis）， 也稱細胞的分泌活動。與分泌過程相反的是細胞的內吞作用。
9.5.1 細胞分泌（cell secretion）
動物細胞和植物細胞將在粗面內質網上合成而又非內質網組成部分的蛋白和脂通過小泡運輸的方式經過高爾基體的進一步加工和分選運送到細胞內相應結構、細胞質膜以及細胞外的過程稱為細胞的分泌。
■ 細胞分泌活動的過程
細胞分泌活動是非常重要的生命現象，整個過程涉及三種不同的細胞器和細胞結構（圖9-50）∶內質網、高爾基體、細胞質膜。這三部分相當于三道關卡，嚴格地控制著產品的質量。這三個部分的職能又是不同的，內質網相當于生產基地，高爾基體相當于產品的精加工和質量檢測分配部門，而細胞質膜相當于海關。
圖9-50 細胞的分泌與內吞作用
圖中顯示了由ER合成的蛋白質經分泌小泡通過高爾基體復合物運向各目的地，包括溶酶體。分泌泡分泌途徑： ①核糖體合成的蛋白質與粗面內質網外表面的結合， 并在ER腔中糖基化； ② 從內質網形成的小泡攜帶新合成并經糖基化的蛋白到達順面高爾基體； ③通過膜融合，蛋白質進入高爾基體，并在高爾基體中進一步加工后通過小泡轉運到反面高爾基體， 經濃縮并經出芽形成④ 分泌小泡或⑤溶酶體小泡；分泌小泡移向質膜，或通過組成型（4a）或通過調節型（4b）釋放小泡內容物；⑥內吞作用從細胞外攝取蛋白質或其他物質，內吞泡或是與反面高爾基體融合（6a）或是與溶酶體融合（6b）。［ 搜集整理］
■ 組成型和調節型的分泌
蛋白質從內質網經高爾基體到細胞表面的物質運輸是通過運輸小泡和胞吐作用不斷進行的。這種分泌活動分為兩種類型，組成型和調節型（圖9-51）。
圖9-51 組成型和調節型分泌活動
● 組成型分泌途徑（constitutive secretory pathway）
這種分泌途徑中運輸小泡持續不斷地從高爾基體運送到細胞質膜，并立即進行膜的融合，將分泌小泡中的蛋白質釋放到細胞外， 此過程不需要任何信號的觸發， 它存在于所有類型的細胞中。
組成型分泌途徑除了給細胞外提供酶、生長因子和細胞外基質成分外，也為細胞質膜提供膜整合蛋白和膜脂。
組成型分泌小泡通常稱為運輸泡（transport vesicles），是由高爾基體反面網絡對組成型分泌蛋白的識別分選后形成的。
● 調節型分泌途徑（regulated secretory pathway）
又稱誘導型， 見于某些特化的細胞，如內分泌細胞。調節型分泌小泡通過出芽離開反面高爾基網絡并聚集在細胞質膜附近， 當細胞受到細胞外信號刺激時，就會與細胞質膜融合將內含物釋放到細胞外。如血糖的增加， 細胞會發出信號釋放胰島素。
調節型途徑中形成的小泡稱為分泌泡（secretory vesicles）。
調節型分泌有兩個特點：一是具有選擇性；第二個特點是具有濃縮作用，可使被運輸的物質濃度提高200倍。
■ 極性細胞中的蛋白質分選運輸
● 極性細胞中膜蛋白的選擇性分泌
在極性細胞中， 細胞質膜蛋白的分泌具有選擇性， 主要是通過反面高爾基網絡進行選擇性包裝， 將不同部位膜蛋白包裝到不同的小泡， 然后運送到不同的部位。或是通過轉胞吞作用（transcytosis）（圖9-52）。
圖9-52 表皮細胞的頂部和基底側質膜蛋白的分選
培養的MDCK表皮細胞同時被VSV和流感病毒感染， VSV糖蛋白（G蛋白）只存在基底側質膜中，而流感病毒的HA糖蛋白僅在頂部質膜中發現。如同這些病毒蛋白， 某些細胞質膜的蛋白在反面高爾基體分選后通過特殊的運輸小泡運輸到頂部和基底部的細胞質膜。在其他的一些極性細胞中， 基底和頂部質膜蛋白先一起運輸到基底部，然后通過內吞作用再將頂部質膜蛋白分選出來運輸到頂部。
■ 分泌過程中的蛋白質加工
● 對于細胞質膜蛋白和大多數分泌蛋白而言， 開始合成的是相當長的沒有活性的前體， 稱為前蛋白（proprotein）， 這些蛋白需要進一步加工才能成為成熟的、有活性的蛋白質， 如血清白蛋白（serum albumin）、胰島素、胰高血糖素、酵母的α交配因子以及所有的分泌蛋白和膜蛋白，包括流感病毒的HA蛋白。
● 一般說來，前體蛋白被酶解轉變成成熟的分子是在離開高爾基體后的分泌小泡中進行的。正常情況下， 成熟的分泌小泡是由幾個不成熟的小泡融合而成的， 然后通過加工使蛋白質成熟。
● 某些前蛋白質， 包括前白蛋白（proalbumin）在C-末端的某一位點切割一次，產生兩個堿性的識別序列，如∶Arg-Arg 或者Lys-Arg（圖9-53a）；另外一些前蛋白， 在N-端切除幾個氨基酸或在N-端和C-端同時切除幾個氨基酸。在前胰島素中， 多余的氨基酸稱為C肽，位于多肽的內部， 加工時要將C肽切除，并將兩端的A肽和B肽通過二硫鍵連接起來（圖9-53b）才有功能。
圖9-53 前白蛋白和前胰島素在組成型和調節型分泌過程中的加工
在加工過程中由內切蛋白酶切割C-末端，產生兩個連接在一起的堿性氨基酸。（a）內切蛋白酶――成對堿性氨基酸蛋白酶（furin）切割組成型分泌蛋白的前體；（b）兩個內切蛋白酶PC2和PC3作用于調節型分泌蛋白的前體。多數此類蛋白的最后一步加工是由羧肽酶（carboxypeptidase）切除多肽鏈C-末端的兩個堿性氨基酸。
■ 胞吐作用（exocytosis）與膜的融合
● 胞吐作用
胞吐作用是指真核細胞中含有待分泌物的包被小泡與質膜融合， 從而將內含物排出胞外的過程。在組成型分泌活動中，胞吐作用是自發進行的，但是在調節型的細胞中，胞吐作用必需有信號的觸發。
胞吐作用的結果一方面將分泌物釋放到細胞外，另一方面小泡的膜融入質膜， 使質膜得以補充。
● 膜的融合
在胞吐過程中，分泌泡同細胞質膜的融合只發生在局部細胞質膜上。融合作用是通過融合蛋白（fusion protein）介導的， 這些融合蛋白位于膜的表面和膜內，它們的作用是使兩種不同的膜靠近、接觸、最后融合。兩種膜接觸導致小的融合孔（fusion pore）的形成（圖9-54）， 最后兩種膜融為一體。
圖9-54 胞吐作用與膜融合模型
①兩種膜蛋白相互接觸； ②兩種膜之間形成一個封閉的孔，并逐漸擴大； ③由于膜脂的擴散，兩種膜的脂雙層融合成一體。
