內(nèi)膜系統(tǒng)與膜運(yùn)輸3

1、 溶酶體膜的穩(wěn)定性溶酶體的外被是一層單位膜, 內(nèi)部沒有任何特殊的結(jié)構(gòu)。由于溶酶體中含有各種不同的水解酶類,所以溶酶體在生活細(xì)胞中必須是高度穩(wěn)定的。溶酶體的穩(wěn)定性與其膜的結(jié)構(gòu)組成有關(guān)： 溶酶體膜中嵌有質(zhì)子運(yùn)輸泵(H+-ATPase),將H+ 泵入溶酶體內(nèi), 使溶酶體中的H+ 濃度比細(xì)胞質(zhì)中高；同時, 在溶酶體膜上有Cl-離子通道蛋白，可向溶酶體中運(yùn)輸Cl-離子, 兩種運(yùn)輸?shù)鞍鬃饔玫慕Y(jié)果，就等于向溶酶體中運(yùn)輸了HCl, 以此維持溶酶體內(nèi)部的酸性環(huán)境(pH約為4.64.8)。 溶酶體膜含有各種不同酸性的、高度糖基化膜整合蛋白, 這些膜整合蛋白的功能可能是保護(hù)溶酶體的膜免遭溶酶體內(nèi)酶的攻擊, 有利于防

2、止自身膜蛋白的降解。 溶酶體膜含有較高的膽固醇, 促進(jìn)了膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。9.4.2 溶酶體的發(fā)現(xiàn)與溶酶體的酶類溶酶體內(nèi)含有50多種酶類,這些酶的最適pH值是5.0, 故均為酸性水解酶(acid hydrolases)。圖9-37是典型的溶酶體的大小、所含主要酶類及膜中的V-型質(zhì)子泵等。酸性磷酸酶是溶酶體的標(biāo)志酶，正是對這種酶的細(xì)胞定位研究導(dǎo)致溶酶體的發(fā)現(xiàn)。 圖 9-37 溶酶體的形態(tài)、大小、及所含主要酶類示意圖 酸性磷酸酶的定位研究與溶酶體的發(fā)現(xiàn)在二十世紀(jì)的五十年代初期，Christian de Duve 和他的同事在研究亞細(xì)胞組分時發(fā)現(xiàn)了溶酶體，不過，溶酶體的發(fā)現(xiàn)帶有很大的偶然性。你了解溶酶體

3、的發(fā)現(xiàn)過程嗎? 溶酶體的酶 溶酶體的酶都有一個共同的特點(diǎn)都是水解酶類，在酸性pH條件下具有最高的活性。溶酶體的酶包括蛋白酶、核酸酶、脂酶、糖苷酶等，主要類型的酶列于表9-8。 表9-8 溶酶體的主要酶類 酶 天然底物 酶 天然底物 磷酸酶類 酸性磷酸酶 磷酸單脂 酸性磷酸二脂酶 磷酸二脂 酸性焦磷酸酶 ATP， FAD 磷脂酸磷酸酶 磷脂酸 磷酸蛋白磷酸酶 磷酸蛋白 硫酸酯酶 芳基硫酸酯酶 芳基硫酸酯 蛋白酶和肽酶 組織蛋白酶 蛋白質(zhì) 膠原酶 膠原 肽酶 肽 核酸酶 核糖核酸酶 RNA 脫氧核糖核酸酶 DNA 脂酶 磷酸脂酶 磷脂 酯酶 脂肪酸酯 -葡萄糖腦苷脂酶 葡萄糖腦苷脂 糖苷酶 葡萄糖

4、苷酶 糖原 葡萄糖苷酶 糖蛋白 -半乳糖苷酶 糖脂、糖蛋白 溶菌酶 細(xì)菌的細(xì)胞壁 植物溶酶體圓球體(spherosome)是植物細(xì)胞中由一層單位膜包裹的含有細(xì)微結(jié)構(gòu)的球形顆粒，直徑為0.51m，內(nèi)含酸性水解酶，相當(dāng)于動物細(xì)胞的溶酶體。植物細(xì)胞的液泡(vacuoles)植物細(xì)胞的液泡幾乎占據(jù)了細(xì)胞總體積的90%,它含有多種水解酶類, 并具有與動物細(xì)胞的溶酶體酶的類似的功能。液泡膜上具有H+-ATPase, 能夠?qū)+運(yùn)輸?shù)揭号葜? 同時在液泡膜上還有一些運(yùn)輸?shù)鞍? 幫助液泡行使一些特殊的功能(圖9-38)。 圖9-38 植物液泡膜的運(yùn)輸系統(tǒng)及液泡內(nèi)離子和蔗糖濃度梯度的建立液泡膜含有兩種類型的質(zhì)子

5、泵:V-型H+-ATPase和單向焦磷酸水解質(zhì)子泵。這兩種泵可以維持液泡中低pH,并建立正電動勢,促使Cl-和NO3-從離子通道蛋白進(jìn)入液泡。通過H+質(zhì)子梯度的力, 促使Na+、Ca2+和蔗糖從胞質(zhì)溶膠運(yùn)入液泡。9.4.3 溶酶體的類型 由于溶酶體在形態(tài)上的多樣性和異質(zhì)性，曾發(fā)現(xiàn)各種不同類型的溶酶體。根據(jù)溶酶體處于完成其生理功能的不同階段, 大致分為以下幾種： 初級溶酶體(primary lysosome) 此類溶酶體是剛剛從反面高爾基體形成的小囊泡, 僅含有水解酶類，但無作用底物，外面只有一層單位膜，其中的酶處于非活性狀態(tài)。 次級溶酶體(secondary lysosome) 此類溶酶體中含

6、有水解酶和相應(yīng)的底物，是一種將要或正在進(jìn)行消化作用的溶酶體。根據(jù)所消化的物質(zhì)來源不同, 分為自噬性溶酶體、異噬性溶酶體。 自噬性溶酶體(autolysosome) 是一種自體吞噬泡, 作用底物是內(nèi)源性的,即細(xì)胞內(nèi)的蛻變、破損的某些細(xì)胞器或局部細(xì)胞質(zhì)。這種溶酶體廣泛存在于正常的細(xì)胞內(nèi)，在細(xì)胞內(nèi)起“清道夫”作用。 異噬性溶酶體(heterolysosome) 又稱異體吞噬泡, 它的作用底物是外源性的, 即細(xì)胞經(jīng)吞噬、胞飲作用所攝入的胞外物質(zhì)。異噬性溶酶體實(shí)際上是初級溶酶體同內(nèi)吞泡融合后形成的。9.4.4 溶酶體的功能溶酶體的主要功能是消化作用(圖9-39)。其消化底物的來源有三種途徑: 自體吞噬(

7、autophagy), 吞噬的是細(xì)胞內(nèi)原有的物質(zhì); 通過吞噬形成的吞噬體(phagosome)提供的有害物質(zhì); 通過內(nèi)吞作用(endocytosis)提供的營養(yǎng)物質(zhì)。由于吞噬作用和內(nèi)吞作用提供的被消化的物質(zhì)都是來自細(xì)胞外, 又將這兩種來源的物質(zhì)消化作用統(tǒng)稱為異體吞噬(heterophagy)。 圖9-39 溶酶體的類型及在細(xì)胞消化過程中的作用 圖中簡示了溶酶體的四種消化作用:A.吞噬作用;B自噬作用;C.自溶作用;D.細(xì)胞外消化作用。 吞噬作用(phagocytosis)吞噬作用外來的有害物質(zhì)被吞入細(xì)胞后, 即形成由膜包裹的吞噬小體(phagosome), 初級溶酶體很快同吞噬體融合形成次級溶

8、酶體, 此時溶酶體中的底物是從細(xì)胞外攝取的,故為異噬性的溶酶體, 在異噬性的溶酶體中吞噬物被酶水解(圖9-40)。 圖9-40 吞噬作用吞噬作用的第一階段是細(xì)胞質(zhì)膜上的受體與細(xì)菌結(jié)合,然后將被感染的細(xì)菌包裹起來形成吞噬體，接著是溶酶體與吞噬體融合, 通過溶酶體酶的作用將被吞噬的細(xì)菌降解。吞噬細(xì)胞多細(xì)胞的動物具有專門的吞噬細(xì)胞，即巨噬細(xì)胞(macrophages)和中性粒細(xì)胞(neutrophils)擔(dān)任機(jī)體中的保護(hù)防御任務(wù)。吞噬作用也是細(xì)胞獲取營養(yǎng)的一種方式, 細(xì)胞通過內(nèi)吞作用將一些營養(yǎng)物質(zhì)包進(jìn)內(nèi)吞體, 最后與溶酶體融合, 在溶酶體酶的作用下, 將吞進(jìn)的營養(yǎng)物質(zhì)消化形成可直接利用的小分子用于合

9、成代謝。吞噬作用也包括對衰老的、進(jìn)入編程死亡的細(xì)胞的吞噬。 自噬作用(autophagy)自噬作用自噬作用主要是清除降解細(xì)胞內(nèi)受損傷的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、衰老的細(xì)胞器、以及不再需要的生物大分子等(圖9-41)。 圖9-41 自噬作用電鏡照片所示是衰老的線粒體和過氧化物酶體被包裹在一個雙層膜結(jié)構(gòu)中,該膜來自于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。被ER膜包裹而成的自噬體將會與溶酶體融合,進(jìn)而被溶酶體酶降解。自噬作用的意義自噬作用對細(xì)胞的生命活動有什么意義?吞噬過程被吞噬的細(xì)胞器和生物大分子先要被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜包裹起來形成自噬泡(autophagic vacuole, 圖9-42), 然后與初級溶酶體融合形成次級溶酶體, 即自噬性的溶酶體,

10、 融合后的底物被溶酶體酶消化。 圖9-42 自體吞噬泡形成的機(jī)制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成一個雙膜的杯形結(jié)構(gòu)(a,b),衰老的細(xì)胞器(線粒體)從杯口進(jìn)入(c), 然后封口(d),形成雙膜的小泡。小泡與成熟的溶酶體融合(e),或與來自溶酶體分泌小泡融合(f), 溶酶體的酶降解融合泡中的底物(g)。 自溶作用(autolysis)自溶作用是細(xì)胞的自我毀滅(cellular self-destruction), 即溶酶體將酶釋放出來將自身細(xì)胞降解。在正常情況下, 溶酶體的膜是十分穩(wěn)定的,不會對細(xì)胞自身造成傷害。 如果細(xì)胞受到嚴(yán)重?fù)p傷, 造成溶酶體破裂, 那么細(xì)胞就會在溶酶體酶的作用下被降解, 如某些紅細(xì)胞常會有這種

11、情況發(fā)生。在多細(xì)胞生物的發(fā)育過程中，自溶對于形態(tài)建成具有重要作用。 細(xì)胞外的消化作用(extracellular digestion)溶酶體除了在細(xì)胞內(nèi)具有消化作用外，也可以將水解酶釋放到細(xì)胞外消化細(xì)胞外物質(zhì)。如精子頭部的頂端質(zhì)膜下方有一膜包裹的囊狀結(jié)構(gòu), 稱為頂體(acrosome), 是一種特殊的溶酶體, 在受精過程中, 通過頂體反應(yīng), 將頂體中的溶酶體的酶釋放到細(xì)胞外(圖9-43), 消化卵外膜濾泡細(xì)胞, 使精子抵達(dá)卵子質(zhì)膜, 卵子和精子的細(xì)胞質(zhì)膜相互融合, 達(dá)到受精的目的。 圖9-43 頂體反應(yīng) (a)海膽精子前端的頂體, 正好位于細(xì)胞核的前面; (b) 當(dāng)精子的質(zhì)膜與卵細(xì)胞周圍物質(zhì)接

12、觸時,精子釋放出頂體中溶酶體的酶,消化卵細(xì)胞外的物質(zhì),使精子得以與卵細(xì)胞接觸。9.4.5 溶酶體的生物發(fā)生 溶酶體的形成是一個相當(dāng)復(fù)雜的過程, 涉及的細(xì)胞器有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和內(nèi)體等。比較清楚的是甘露糖-6-磷酸途徑(mannose 6-phosphate sorting pathway)：溶酶體的酶類在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上起始合成, 跨膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的腔, 在順面高爾基體帶上甘露糖6-磷酸標(biāo)記后在高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)形成溶酶體分泌小泡, 最后還要通過脫磷酸才成為成熟的溶酶體(圖9-44)。 圖9-44 溶酶體的酶尋靶過程、涉及的細(xì)胞器及機(jī)理 大多數(shù)溶酶體的酶在寡糖鏈上含有甘露糖, 在順面高爾基網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變成甘露糖

13、-6-磷酸。新形成的溶酶體的酶通過高爾基復(fù)合體,在高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)與膜受體結(jié)合后被包進(jìn)溶酶體分泌小泡,通過出芽形成自由的分泌泡。通過H+-質(zhì)子泵調(diào)節(jié)溶酶體分泌小泡中的pH,使溶酶體的酶同受體脫離,受體再循環(huán), 溶酶體酶脫磷酸后成為成熟的初級溶酶體。 溶酶體酶蛋白的M6P標(biāo)記研究發(fā)現(xiàn)，溶酶體的酶上都有一個特殊的標(biāo)記6-磷酸甘露糖(mannose 6-phosphate, M6P)。這一標(biāo)記是溶酶體酶合成后在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體通過糖基化和磷酸化添加上去的。 糖基化 溶酶體酶蛋白在膜旁核糖體上合成，進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)后進(jìn)行N-連接糖基化, 經(jīng)加工后形成帶有8個甘露糖殘基和2個N-乙酰葡萄糖胺殘基的糖蛋白轉(zhuǎn)

14、運(yùn)到高爾基體。信號斑(signal patch)信號斑是溶酶體酶蛋白多肽形成的一個特殊的三維結(jié)構(gòu), 它是由三段信號序列構(gòu)成的, 可被磷酸轉(zhuǎn)移酶特異性識別(圖9-45)。 圖 9-45 信號斑 溶酶體蛋白的多肽上有三段信號序列, 通過折疊,三個信號序列相互靠近形成信號斑結(jié)構(gòu)。甘露糖磷酸化的酶將磷酸基團(tuán)添加到溶酶體酶的甘露糖的第六位碳上的反應(yīng)是由兩種酶催化的，一種酶是N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶(N-acetyglucosamine phosphotransferase)，另一個酶是N-乙酰葡萄糖苷酶, 功能是釋放N-乙酰葡萄糖胺(46)。 圖9-46 溶酶體酶蛋白信號斑與磷酸化酶相互作用順面高爾基

15、體中的N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶有兩個功能位點(diǎn),一個識別位點(diǎn)能夠識別信號斑并與之結(jié)合；催化位點(diǎn)與高甘露糖N-連接的寡聚糖以及UDP-GlcNAc結(jié)合。磷酸化反應(yīng)反應(yīng)中磷酸基的供體是UDP N-乙酰葡萄糖胺(N-acetyglucosamine，GlcNAc), 甘露糖殘基磷酸化的位點(diǎn)是第六位碳原子(圖9-47)。每個溶酶體酶蛋白至少有一個甘露糖殘基被磷酸化。溶酶體酶蛋白M6P標(biāo)記是怎樣形成的? 圖9-47 溶酶體酶蛋白甘露糖殘基磷酸化的生化反應(yīng) 溶酶體酶的M6P分選途徑 這一途徑的兩個關(guān)鍵是:M6P標(biāo)記和M6P受體蛋白。 M6P受體蛋白(M6P receptor protein)M6P受體蛋白

16、是反面高爾基網(wǎng)絡(luò)上的膜整合蛋白, 能夠識別溶酶體水解酶上的M6P信號并與之結(jié)合, 從而將溶酶體的酶蛋白分選出來。M6P受體蛋白主要存在于高爾基體的反面網(wǎng)絡(luò)，但在一些動物細(xì)胞的質(zhì)膜中發(fā)現(xiàn)有很多M6P受體蛋白的存在, 這是細(xì)胞的一種保護(hù)機(jī)制, 可防止溶酶體的酶不正確地分泌到細(xì)胞外。分選過程圖9-48 綜合了溶酶體酶的甘露糖6-磷酸分選途徑和溶酶體形成的主要過程。 圖9-48 甘露糖6-磷酸分選途徑和溶酶體形成的主要過程溶酶體酶前體從粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)移到順面高爾基體, 并進(jìn)行甘露糖殘基的磷酸化。在反面高爾基網(wǎng)絡(luò),磷酸化的酶同M6P受體結(jié)合,通過該受體將溶酶體的酶包裝到由纖維狀網(wǎng)格蛋白包被的小泡中, 然后

17、網(wǎng)格蛋白外被很快解體。無包被的運(yùn)輸小泡很快與次級內(nèi)體融合, 由于次級內(nèi)體中pH呈酸性, 致使磷酸化的酶與M6P受體脫離, 接著脫磷酸。通過次級內(nèi)體的分選作用. 溶酶體的酶進(jìn)入從次級內(nèi)體出芽形成的運(yùn)輸小泡, 接著同溶酶體融合完成溶酶體酶的傳遞過程。而受體重新回到高爾基體再利用。為簡化起見, 圖中只標(biāo)出酶蛋白的一個糖基化位點(diǎn), 實(shí)際上大多數(shù)糖蛋白具有多個糖基化的位點(diǎn)。M6P受體也位于細(xì)胞質(zhì)膜中, 它能夠同偶爾分泌到細(xì)胞外磷酸化的溶酶體酶結(jié)合, 并形成由網(wǎng)格蛋白包被的運(yùn)輸泡, 最后同樣被傳遞給溶酶體。 溶酶體的酶是如何經(jīng)M6P分選途徑進(jìn)行分選的?影響M6P分選的因素Brown 和Farquhar 發(fā)

18、現(xiàn)用胺離子(NH4+)處理細(xì)胞能夠干擾溶酶體的分選機(jī)制。當(dāng)溶酶體中胺離子濃度升高時會使溶酶體中的pH升高, 這樣, 溶酶體的酶就不能同M6P受體脫離, 從而影響了M6P受體回到高爾基體再循環(huán)。其結(jié)果,由于高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)中M6P受體的不足, 溶酶體的酶就會分泌到細(xì)胞外而不是被包裝到溶酶體分泌小泡。如果解除NH4+的作用, 使M6P受體得以釋放和再循環(huán), 溶酶體的分選恢復(fù)正常。M6P分選途徑的特點(diǎn):M6P作為分選信號; 包埋在高爾基體中的受體能夠被網(wǎng)格蛋白包裝成分泌小泡; 出芽形成的溶酶體酶的運(yùn)輸小泡只同酸性的次級內(nèi)體融合; 通過次級內(nèi)體的分選作用使受體再循環(huán)。 M6P分選途徑的發(fā)現(xiàn)M6P分選途

19、徑是通過對一類遺傳病: 稱為溶酶體貯積癥(lysosomal storage diseases)的研究發(fā)現(xiàn)的，此類遺傳病是由于溶酶體中缺少一種或幾種酶所致。如何根據(jù)溶酶體貯積癥研究M6P分選途徑? 內(nèi)體(endosome)內(nèi)體有初級內(nèi)體(early endosome)和次級內(nèi)體(late endosome)之分, 內(nèi)體的主要特征是酸性的、不含溶酶體酶的小囊泡。初級內(nèi)體是由于細(xì)胞的內(nèi)吞作用而形成的含有內(nèi)吞物質(zhì)的膜結(jié)合的細(xì)胞器。次級內(nèi)體中的pH呈酸性, 且具有分揀作用。內(nèi)體膜上具有ATPase-H+ 質(zhì)子泵，利用H+ 質(zhì)子的濃度，保證了內(nèi)部pH的酸性(圖9-49)。 圖9-49 溶酶體酶運(yùn)輸小泡與

20、次級內(nèi)體的融合及次級內(nèi)體的分選作用 溶酶體形成的非M6P途徑M6P途徑是溶酶體酶分選的主要途徑,但不是惟一的途徑, 這主要是通過對一種遺傳病的研究發(fā)現(xiàn)的。粘脂病(mucolipidosis)是一種遺傳病,這種病人不能使甘露糖磷酸化。病人的成纖維細(xì)胞中含有很多細(xì)胞質(zhì)小泡，小泡中有大量的未被消化的大分子, 這些大分子在正常情況下是由溶酶體降解的。由于甘露糖不被磷酸化,意味著大多數(shù)溶酶體酶不能正確地進(jìn)入溶酶體。非磷酸化的溶酶體酶在粘脂病的病人細(xì)胞的溶酶體中發(fā)現(xiàn)有未被磷酸化的水解酶, 推測這些酶是通過非M6P依賴性的分選途徑進(jìn)入溶酶體的。這種推測從I-細(xì)胞病人的肝細(xì)胞溶酶體酶分析中得到證實(shí)。I-細(xì)胞病

21、人的肝細(xì)胞中溶酶體的酶也沒有M6P標(biāo)記,但是能夠進(jìn)入溶酶體, 這就說明這些溶酶體必然是通過非M6P依賴的途徑進(jìn)入溶酶體的，但機(jī)理尚不清楚。 非M6P途徑的可能方式兩種可能:一是作為膜蛋白,合成時就插在膜上; 另一種可能就是作為前體合成并結(jié)合在膜上, 進(jìn)入溶酶體膜后水解釋放到溶酶體腔中。請舉例說明溶酶體酶進(jìn)入溶酶體的非M6P途徑的可能方式。 溶酶體與疾病 已知有不少疾病與溶酶體有關(guān), 如貯積癥(storage diseases)、I-細(xì)胞病、矽肺、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等。 矽肺病(silicosis) 型糖原貯積癥(glycogen storage disease type )休克(shock)9.

22、5 細(xì)胞的分泌與內(nèi)吞作用 將蛋白質(zhì)運(yùn)送給細(xì)胞質(zhì)膜或細(xì)胞外是通過細(xì)胞的胞吐作用(exocytosis), 也稱細(xì)胞的分泌活動。與分泌過程相反的是細(xì)胞的內(nèi)吞作用。 9.5.1 細(xì)胞分泌(cell secretion)動物細(xì)胞和植物細(xì)胞將在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成而又非內(nèi)質(zhì)網(wǎng)組成部分的蛋白和脂通過小泡運(yùn)輸?shù)姆绞浇?jīng)過高爾基體的進(jìn)一步加工和分選運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)相應(yīng)結(jié)構(gòu)、細(xì)胞質(zhì)膜以及細(xì)胞外的過程稱為細(xì)胞的分泌。 細(xì)胞分泌活動的過程細(xì)胞分泌活動是非常重要的生命現(xiàn)象，整個過程涉及三種不同的細(xì)胞器和細(xì)胞結(jié)構(gòu)(圖9-50)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細(xì)胞質(zhì)膜。這三部分相當(dāng)于三道關(guān)卡，嚴(yán)格地控制著產(chǎn)品的質(zhì)量。這三個部分的職能又是不同的，

23、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相當(dāng)于生產(chǎn)基地，高爾基體相當(dāng)于產(chǎn)品的精加工和質(zhì)量檢測分配部門，而細(xì)胞質(zhì)膜相當(dāng)于海關(guān)。 圖9-50 細(xì)胞的分泌與內(nèi)吞作用圖中顯示了由ER合成的蛋白質(zhì)經(jīng)分泌小泡通過高爾基體復(fù)合物運(yùn)向各目的地,包括溶酶體。分泌泡分泌途徑: 核糖體合成的蛋白質(zhì)與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外表面的結(jié)合, 并在ER腔中糖基化； 從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成的小泡攜帶新合成并經(jīng)糖基化的蛋白到達(dá)順面高爾基體; 通過膜融合,蛋白質(zhì)進(jìn)入高爾基體,并在高爾基體中進(jìn)一步加工后通過小泡轉(zhuǎn)運(yùn)到反面高爾基體, 經(jīng)濃縮并經(jīng)出芽形成 分泌小泡或溶酶體小泡;分泌小泡移向質(zhì)膜,或通過組成型(4a)或通過調(diào)節(jié)型(4b)釋放小泡內(nèi)容物;內(nèi)吞作用從細(xì)胞外攝取蛋白質(zhì)或其他物質(zhì),內(nèi)

24、吞泡或是與反面高爾基體融合(6a)或是與溶酶體融合(6b)。 組成型和調(diào)節(jié)型的分泌蛋白質(zhì)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)經(jīng)高爾基體到細(xì)胞表面的物質(zhì)運(yùn)輸是通過運(yùn)輸小泡和胞吐作用不斷進(jìn)行的。這種分泌活動分為兩種類型，組成型和調(diào)節(jié)型(圖9-51)。 圖9-51 組成型和調(diào)節(jié)型分泌活動 組成型分泌途徑(constitutive secretory pathway)這種分泌途徑中運(yùn)輸小泡持續(xù)不斷地從高爾基體運(yùn)送到細(xì)胞質(zhì)膜，并立即進(jìn)行膜的融合，將分泌小泡中的蛋白質(zhì)釋放到細(xì)胞外, 此過程不需要任何信號的觸發(fā), 它存在于所有類型的細(xì)胞中。 組成型分泌途徑除了給細(xì)胞外提供酶、生長因子和細(xì)胞外基質(zhì)成分外，也為細(xì)胞質(zhì)膜提供膜整合蛋白和膜脂

25、。 組成型分泌小泡通常稱為運(yùn)輸泡(transport vesicles)，是由高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)對組成型分泌蛋白的識別分選后形成的。 調(diào)節(jié)型分泌途徑(regulated secretory pathway) 又稱誘導(dǎo)型, 見于某些特化的細(xì)胞，如內(nèi)分泌細(xì)胞。調(diào)節(jié)型分泌小泡通過出芽離開反面高爾基網(wǎng)絡(luò)并聚集在細(xì)胞質(zhì)膜附近, 當(dāng)細(xì)胞受到細(xì)胞外信號刺激時,就會與細(xì)胞質(zhì)膜融合將內(nèi)含物釋放到細(xì)胞外。如血糖的增加, 細(xì)胞會發(fā)出信號釋放胰島素。調(diào)節(jié)型途徑中形成的小泡稱為分泌泡(secretory vesicles)。調(diào)節(jié)型分泌有兩個特點(diǎn):一是具有選擇性;第二個特點(diǎn)是具有濃縮作用,可使被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)濃度提高200倍。

26、 極性細(xì)胞中的蛋白質(zhì)分選運(yùn)輸極性細(xì)胞中膜蛋白的選擇性分泌在極性細(xì)胞中, 細(xì)胞質(zhì)膜蛋白的分泌具有選擇性, 主要是通過反面高爾基網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(yùn)送到不同的部位?；蚴峭ㄟ^轉(zhuǎn)胞吞作用(transcytosis)(圖9-52)。 圖9-52 表皮細(xì)胞的頂部和基底側(cè)質(zhì)膜蛋白的分選 培養(yǎng)的MDCK表皮細(xì)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(cè)質(zhì)膜中,而流感病毒的HA糖蛋白僅在頂部質(zhì)膜中發(fā)現(xiàn)。如同這些病毒蛋白, 某些細(xì)胞質(zhì)膜的蛋白在反面高爾基體分選后通過特殊的運(yùn)輸小泡運(yùn)輸?shù)巾敳亢突撞康募?xì)胞質(zhì)膜。在其他的一些極性細(xì)胞中, 基底和頂部質(zhì)膜蛋白先一起運(yùn)輸?shù)交撞?然后通過內(nèi)吞作用再將頂部質(zhì)膜蛋白分選出來運(yùn)輸?shù)巾敳俊?極性細(xì)胞中的膜蛋白通過什么方式進(jìn)行選擇性運(yùn)輸?shù)? 分泌過程中的蛋白質(zhì)加工對于細(xì)胞質(zhì)膜蛋白和大多數(shù)分泌蛋白而言, 開始合成的是相當(dāng)長的沒有活性的前體, 稱為前蛋白(proprotein), 這些蛋白需要進(jìn)一步加工才能成為成熟的、有活性的蛋白質(zhì), 如血清白蛋白(serum albumin)、