細(xì)胞生物學(xué)第五章內(nèi)膜系統(tǒng)

1、第五章第五章 內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)膜系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)第二節(jié)第二節(jié) 高爾基體高爾基體第三節(jié)第三節(jié) 溶酶體溶酶體第四節(jié)第四節(jié) 過氧化物酶體過氧化物酶體概念：概念：內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)膜系統(tǒng)(internal membrane system) 是指位于細(xì)胞內(nèi)那些在結(jié)構(gòu)、功能乃至發(fā)生上是指位于細(xì)胞內(nèi)那些在結(jié)構(gòu)、功能乃至發(fā)生上具有一定聯(lián)系的膜性結(jié)構(gòu)，其中包括細(xì)胞組分具有一定聯(lián)系的膜性結(jié)構(gòu)，其中包括細(xì)胞組分中的核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、過氧中的核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、過氧化物酶體及液泡?；锩阁w及液泡。特點(diǎn)：特點(diǎn)：內(nèi)膜系統(tǒng)是內(nèi)膜系統(tǒng)是真核細(xì)胞特有真核細(xì)胞特有的結(jié)構(gòu)。它的結(jié)構(gòu)。它們在結(jié)構(gòu)和功能上是統(tǒng)

2、一的整體，是細(xì)胞內(nèi)蛋們在結(jié)構(gòu)和功能上是統(tǒng)一的整體，是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、酶類、脂類和糖類合成的場所，也具有白質(zhì)、酶類、脂類和糖類合成的場所，也具有包裝和運(yùn)輸合成物與分泌產(chǎn)物的功能。包裝和運(yùn)輸合成物與分泌產(chǎn)物的功能。 第一節(jié)第一節(jié) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum, er) 一、形態(tài)結(jié)構(gòu)（了解）一、形態(tài)結(jié)構(gòu)（了解） 二、化學(xué)組成（了解）二、化學(xué)組成（了解） 三、類型（掌握）三、類型（掌握） 四、功能（掌握）四、功能（掌握）形態(tài)：形態(tài)：由一層厚約由一層厚約56nm的的單位膜單位膜包圍形成的包圍形成的管狀管狀、扁囊狀扁囊狀或或小泡狀小泡狀結(jié)構(gòu)。它們相互連通，形成了結(jié)構(gòu)。它們相互連通

3、，形成了連續(xù)的連續(xù)的網(wǎng)狀膜性系統(tǒng)網(wǎng)狀膜性系統(tǒng)，內(nèi)腔相互連通。，內(nèi)腔相互連通。 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：是一種是一種封閉結(jié)構(gòu)封閉結(jié)構(gòu)，因此，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)存在兩個(gè)面：，因此，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)存在兩個(gè)面：即內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的外表面稱為即內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的外表面稱為胞質(zhì)溶膠面胞質(zhì)溶膠面（cytosol surface），），內(nèi)表面為內(nèi)表面為腔面腔面。其內(nèi)表面之間的間隙為。其內(nèi)表面之間的間隙為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔或池內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔或池。 一、形態(tài)結(jié)構(gòu)一、形態(tài)結(jié)構(gòu)二、化學(xué)組成二、化學(xué)組成磷脂磷脂 50%60% 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 20% 種類比細(xì)胞膜多種類比細(xì)胞膜多 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（標(biāo)志酶）磷酸酶（標(biāo)志酶） 大量的酶類大量的酶類 電子傳遞體系電子傳遞體系 脂類合成有

4、關(guān)的酶脂類合成有關(guān)的酶 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白 蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn) 駐留蛋白（伴侶蛋白）參與蛋白質(zhì)的折疊駐留蛋白（伴侶蛋白）參與蛋白質(zhì)的折疊 三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型（掌握）三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型（掌握） 根據(jù)根據(jù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上是否附著核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上是否附著核糖體，將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分，將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分成兩種類型：成兩種類型： 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rough endoplasmic reticulum, rer) 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(smooth endoplasmic reticulum, ser) rer：胞質(zhì)溶膠面胞質(zhì)溶膠面有有核糖體附著，表面核糖體附著，表面粗糙粗糙ser：胞質(zhì)溶膠面胞質(zhì)溶膠面無無核糖體附

5、著，表面核糖體附著，表面光滑光滑（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) rer多呈大的囊狀，少數(shù)為小管和小泡。在電鏡下多呈大的囊狀，少數(shù)為小管和小泡。在電鏡下觀察觀察rer排列整齊，是排列整齊，是由核糖體和由核糖體和er構(gòu)成的復(fù)合體構(gòu)成的復(fù)合體，附，附著在著在rer上的核糖體稱為上的核糖體稱為附著核糖體附著核糖體。 除哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞外，幾乎所有的真核細(xì)胞均含有除哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞外，幾乎所有的真核細(xì)胞均含有rer。rer ser在細(xì)胞中通常多呈分支管狀或小泡狀。在細(xì)胞中通常多呈分支管狀或小泡狀。 ser只占內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的很少的部分，只有在一些只占內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的很少的部分，只有在一些特化的細(xì)胞中才具有豐富的特化的

6、細(xì)胞中才具有豐富的ser，同時(shí)也承擔(dān)，同時(shí)也承擔(dān)特殊的功能。例如，骨骼肌細(xì)胞中分布大量的特殊的功能。例如，骨骼肌細(xì)胞中分布大量的肌質(zhì)網(wǎng)，這是特化的肌質(zhì)網(wǎng)，這是特化的ser。（二）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（二）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) ser四、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能（掌握）四、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能（掌握）（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 l. 蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的合成 2. 蛋白質(zhì)的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的運(yùn)輸 3. 蛋白質(zhì)的修飾蛋白質(zhì)的修飾 （二）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能（二）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 l. 脂類的合成脂類的合成 2. 糖原的代謝糖原的代謝 3. 解毒作用解毒作用 rer的主要功能是的主要功能是進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成、運(yùn)輸、加工修進(jìn)行蛋白質(zhì)的

7、合成、運(yùn)輸、加工修飾飾，以指導(dǎo)這些蛋白質(zhì)到達(dá)目的地。，以指導(dǎo)這些蛋白質(zhì)到達(dá)目的地。1蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的合成 在核糖體上合成的，并且起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，但是有在核糖體上合成的，并且起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，但是有些蛋白質(zhì)在合成開始不久后便轉(zhuǎn)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，這些蛋些蛋白質(zhì)在合成開始不久后便轉(zhuǎn)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，這些蛋白主要有白主要有:分泌性蛋白分泌性蛋白: 抗體蛋白、激素、消化酶等抗體蛋白、激素、消化酶等;膜鑲嵌蛋白膜鑲嵌蛋白: 例如膜抗原、膜受體等；例如膜抗原、膜受體等；溶酶體蛋白溶酶體蛋白: 如酸性磷酸酶等；如酸性磷酸酶等；可溶性蛋白可溶性蛋白（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 blobel等（

8、等（1975）提出信號假說，認(rèn)為蛋白質(zhì)）提出信號假說，認(rèn)為蛋白質(zhì)n端的信號肽，指導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，端的信號肽，指導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，獲獲1999年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。blobel with members of his laboratorygnter blobell 信號肽信號肽(signal peptide)：新合成的蛋白質(zhì)分子新合成的蛋白質(zhì)分子n端含端含有一段由有一段由1530個(gè)疏水性氨基酸殘基組成的特殊序列，個(gè)疏水性氨基酸殘基組成的特殊序列，該序列就是蛋白質(zhì)分選信號，又稱信號肽。該序列就是蛋白質(zhì)分選信號，又稱信號肽。l信號識別顆粒（信號識別顆粒（s

9、ignal recognition particle， srp）：信號肽可被細(xì)胞質(zhì)中的信號肽可被細(xì)胞質(zhì)中的srp識別并結(jié)合，導(dǎo)致蛋白質(zhì)識別并結(jié)合，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成暫停。合成暫停。lsrp受體受體：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的整合蛋白，異二聚體，可與：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的整合蛋白，異二聚體，可與srp特異結(jié)合，從而使核糖體形成附著核糖體。特異結(jié)合，從而使核糖體形成附著核糖體?！靶盘柤僬f信號假說”（signal hypothesis） srp分子組成及功能位點(diǎn)分子組成及功能位點(diǎn)通過信號肽的疏水性引導(dǎo)新生肽跨脂雙分子層進(jìn)入通過信號肽的疏水性引導(dǎo)新生肽跨脂雙分子層進(jìn)入er腔腔關(guān)閉蛋白質(zhì)關(guān)閉蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)通道轉(zhuǎn)運(yùn)通道開啟蛋白質(zhì)開啟蛋白質(zhì)

10、轉(zhuǎn)運(yùn)通道轉(zhuǎn)運(yùn)通道信號肽被水解的信號肽被水解的成熟的蛋白質(zhì)成熟的蛋白質(zhì)translocation of proteins across er蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的過程：蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的過程：n信號肽與信號肽與srp結(jié)合結(jié)合肽鏈延伸終止肽鏈延伸終止srp與受體與受體結(jié)合結(jié)合srp脫離信號肽脫離信號肽肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成成信號肽切除信號肽切除肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中。肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中。n這種肽鏈邊合成邊向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)移的方式，稱為這種肽鏈邊合成邊向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)移的方式，稱為共翻譯易位機(jī)制。共翻譯易位機(jī)制。insertion of transmembrane protein int

11、o the er membrane2蛋白質(zhì)的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的運(yùn)輸 分泌型蛋白或溶酶體蛋白：出芽方式分泌型蛋白或溶酶體蛋白：出芽方式 膜鑲嵌蛋白質(zhì)的運(yùn)輸方式膜鑲嵌蛋白質(zhì)的運(yùn)輸方式在合成多肽鏈的同時(shí)，便直接與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)組合，形成了在合成多肽鏈的同時(shí)，便直接與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)組合，形成了 膜鑲嵌蛋白；膜鑲嵌蛋白；將合成的多肽鏈注入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，然后組合到膜中。將合成的多肽鏈注入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，然后組合到膜中。 可溶性蛋白質(zhì)直接轉(zhuǎn)入細(xì)胞質(zhì)中可溶性蛋白質(zhì)直接轉(zhuǎn)入細(xì)胞質(zhì)中3蛋白質(zhì)的修飾蛋白質(zhì)的修飾 有功能的蛋白質(zhì)依賴于蛋白質(zhì)多肽鏈折疊成三維結(jié)構(gòu)有功能的蛋白質(zhì)依賴于蛋白質(zhì)多肽鏈折疊成三維結(jié)構(gòu)，或者進(jìn)行糖基化形成糖蛋白。，或者進(jìn)行糖

12、基化形成糖蛋白。（1）蛋白質(zhì)的折疊）蛋白質(zhì)的折疊： 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中含有的氧化型谷胱甘肽（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中含有的氧化型谷胱甘肽（gssg），蛋），蛋白二硫異構(gòu)酶（白二硫異構(gòu)酶（pdi）能催化任何兩個(gè)半胱氨酸殘基之間）能催化任何兩個(gè)半胱氨酸殘基之間形成二硫鍵；形成二硫鍵； 分子伴侶系統(tǒng)是屬于熱激蛋白（分子伴侶系統(tǒng)是屬于熱激蛋白（hsp）家族，在細(xì)）家族，在細(xì)胞內(nèi)具有協(xié)助其他蛋白質(zhì)多肽鏈進(jìn)行正確折疊、組裝、轉(zhuǎn)胞內(nèi)具有協(xié)助其他蛋白質(zhì)多肽鏈進(jìn)行正確折疊、組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)及降解之功能。運(yùn)及降解之功能。er腔內(nèi)含有的分子伴侶腔內(nèi)含有的分子伴侶hsp70、hsp90家族。家族。（2）蛋白質(zhì)的糖基化：）蛋白質(zhì)的糖基化： 是指在

13、多肽鏈中特殊的氨基酸殘基側(cè)鏈上，以是指在多肽鏈中特殊的氨基酸殘基側(cè)鏈上，以共價(jià)健連接上單糖和低聚糖形成糖蛋白的過程。共價(jià)健連接上單糖和低聚糖形成糖蛋白的過程。 蛋白質(zhì)與糖連接方式有兩種：蛋白質(zhì)與糖連接方式有兩種： n連接糖蛋白連接糖蛋白：是指糖鏈被連接在多肽鏈中天：是指糖鏈被連接在多肽鏈中天冬酰胺（冬酰胺（asn）殘基的）殘基的nh2端，這種糖基化發(fā)生在端，這種糖基化發(fā)生在rer腔內(nèi)腔內(nèi)； o-連接糖蛋白連接糖蛋白：是指單糖鏈被連接在多肽鏈中：是指單糖鏈被連接在多肽鏈中絲氨酸或蘇氨酸殘基側(cè)鏈的絲氨酸或蘇氨酸殘基側(cè)鏈的-oh端上，這種糖基化端上，這種糖基化發(fā)生在發(fā)生在高爾基復(fù)合體腔內(nèi)高爾基復(fù)合體

14、腔內(nèi)。 protein glycosylation in rern幾乎所有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)最終被糖基化。幾乎所有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)最終被糖基化。n糖基化的作用：糖基化的作用：使蛋白質(zhì)能夠抵抗消化酶的作用；使蛋白質(zhì)能夠抵抗消化酶的作用；賦予蛋白質(zhì)傳導(dǎo)信號的功能；賦予蛋白質(zhì)傳導(dǎo)信號的功能；某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊。某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊。protein glycosylation in rer1脂類的合成脂類的合成 生物膜的膜脂幾乎都是由生物膜的膜脂幾乎都是由ser合成和運(yùn)輸。合成和運(yùn)輸。 ser可以合成膜脂中的磷脂、膽固醇和糖脂。可以合成膜脂中的磷脂、膽固醇和糖脂

15、。 2糖原的代謝糖原的代謝 在機(jī)體內(nèi)肝和肌肉是糖原貯存最主要組織器官。使葡萄在機(jī)體內(nèi)肝和肌肉是糖原貯存最主要組織器官。使葡萄糖糖6-磷酸水解，釋放糖至血液中。磷酸水解，釋放糖至血液中。（二）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能（二）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能3解毒作用解毒作用 肝臟是機(jī)體內(nèi)最重要解毒器官，而真正承擔(dān)解毒功能的肝臟是機(jī)體內(nèi)最重要解毒器官，而真正承擔(dān)解毒功能的是肝細(xì)胞中的是肝細(xì)胞中的ser。生化分析，。生化分析，ser膜上含有大量脫甲基酶膜上含有大量脫甲基酶、脫羧酶、脫氨酶、葡糖醛酸酶以及混合功能的氧化酶系。、脫羧酶、脫氨酶、葡糖醛酸酶以及混合功能的氧化酶系。 4與調(diào)節(jié)肌肉收縮有關(guān)與調(diào)節(jié)肌肉收縮有關(guān) 在肌細(xì)胞中

16、的肌漿網(wǎng)是在肌細(xì)胞中的肌漿網(wǎng)是ca2+貯存場所，可通過釋放貯存場所，可通過釋放和回收和回收ca2+調(diào)節(jié)肌肉收縮。調(diào)節(jié)肌肉收縮。5與水和電解質(zhì)代謝有關(guān)與水和電解質(zhì)代謝有關(guān) 哺乳動(dòng)物胃腺中的壁細(xì)胞有發(fā)達(dá)的哺乳動(dòng)物胃腺中的壁細(xì)胞有發(fā)達(dá)的ser，與鹽酸分，與鹽酸分泌和滲透壓的調(diào)節(jié)有關(guān)泌和滲透壓的調(diào)節(jié)有關(guān)。6與膽汁生成有關(guān)與膽汁生成有關(guān) 肝細(xì)胞中的肝細(xì)胞中的ser可合成部分的膽鹽（占總膽汁的可合成部分的膽鹽（占總膽汁的10%） 。1膜抗原：血型抗原和組織相容性抗原膜抗原：血型抗原和組織相容性抗原2膜受體：調(diào)節(jié)單位、轉(zhuǎn)換單位、催化單位膜受體：調(diào)節(jié)單位、轉(zhuǎn)換單位、催化單位3、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rer)和滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ser)4、rer主要功能是參與蛋白質(zhì)的合成、運(yùn)輸、加主要功能是參與蛋白質(zhì)的合成、運(yùn)輸、加工修飾工修飾 ； ser主要功能是脂類合成與轉(zhuǎn)運(yùn)、糖原代謝及主要功能是脂類合成與轉(zhuǎn)運(yùn)、糖原代謝及解毒作用。解毒作用。5、用、用“信號假說信號假說”解釋了蛋白的定向運(yùn)輸。解釋了蛋白的定向運(yùn)輸。小結(jié)小結(jié)1、名詞解釋：主動(dòng)運(yùn)輸、離子泵、伴隨運(yùn)輸、膜泡、名詞解釋：主動(dòng)運(yùn)輸、離子泵、伴隨運(yùn)輸、膜泡運(yùn)輸、有被小泡、受體介導(dǎo)的內(nèi)吞