第6章之(1)～(3)細胞質(zhì)基質(zhì)、核糖體、內(nèi)膜系統(tǒng)

1、細胞質(zhì)細胞質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)細細 胞胞 器器n定義定義：指細胞質(zhì)中除指細胞質(zhì)中除有形結(jié)構(gòu)有形結(jié)構(gòu) 之外的之外的無定無定 形膠狀形膠狀物質(zhì)體系（物質(zhì)體系（P119P119）。）。第一節(jié)第一節(jié) 細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)（cytoplasmic matrix or cytomatrix）n功能功能：六方面功能（自學，六方面功能（自學，P120P120）n注意注意：“細胞質(zhì)細胞質(zhì)”與與“細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)”的區(qū)別的區(qū)別(細胞器細胞器)(ribosome)19551955年年P(guān)aladePalade電鏡電鏡動物腺細胞動物腺細胞19581958年年RobertsRoberts命名命名ribosomeri

2、bosome（核糖體）（核糖體）第二節(jié)第二節(jié) 核糖體核糖體19531953年年Robinson Robinson BrownBrown電鏡電鏡植物細胞植物細胞 非膜性細胞器。非膜性細胞器。 電鏡下：電鏡下：直徑直徑 1515 25nm25nm；不規(guī)則顆粒狀；不規(guī)則顆粒狀； 由大小兩個異型亞基組成。由大小兩個異型亞基組成。功能活性部位5，3，mRNA （1 1）A A位位：是接受氨酰基是接受氨?；?tRNA-tRNA的位點。的位點。（2 2）P P位位：是與肽?；桥c肽?；?tRNA-tRNA結(jié)合的位點。結(jié)合的位點。（3 3）肽酰基轉(zhuǎn)移酶位點肽?；D(zhuǎn)移酶位點：在肽鏈延長時催化氨基酸在肽鏈延長時催

3、化氨基酸 與氨基酸之間形成肽鍵。與氨基酸之間形成肽鍵。（4 4）GTPGTP酶位點酶位點：水解水解GTPGTP，將肽?；瑢㈦孽；?tRNA-tRNA由由 A A位點轉(zhuǎn)移到位點轉(zhuǎn)移到P P位點。位點。（一）類型（一）類型真核細胞質(zhì)核糖體真核細胞質(zhì)核糖體真核細胞器核糖體真核細胞器核糖體原核細胞核糖體原核細胞核糖體（二）理化特性（二）理化特性70S核糖體核糖體50S30S80S核糖體核糖體60S40S23S rRNA16S rRNA5S rRNA 28S rRNA5.8S rRNA5S rRNA18S rRNA31種蛋白質(zhì)種蛋白質(zhì)21種蛋白質(zhì)種蛋白質(zhì)50種蛋白質(zhì)種蛋白質(zhì)33種蛋白質(zhì)種蛋白質(zhì) 1.1

4、.游離核糖體：游離核糖體：游離于細胞質(zhì)中；主要合成細胞本身的基礎(chǔ)性蛋白游離于細胞質(zhì)中；主要合成細胞本身的基礎(chǔ)性蛋白。2.2.附著核糖體：附著核糖體：附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上；主要合成分泌蛋白和膜蛋白。附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上；主要合成分泌蛋白和膜蛋白。 多聚核糖體多聚核糖體蛋白質(zhì)合成時，通常多個核糖體結(jié)合在一個蛋白質(zhì)合成時，通常多個核糖體結(jié)合在一個mRNAmRNA分子上，成串排列，形成蛋白質(zhì)合成的功能團，這種功能團稱為分子上，成串排列，形成蛋白質(zhì)合成的功能團，這種功能團稱為多聚核糖體多聚核糖體(polyribosome)(polyribosome)。相對于質(zhì)膜而言，細胞內(nèi)在結(jié)構(gòu)、功能乃至發(fā)生上相關(guān)相對于質(zhì)膜而

5、言，細胞內(nèi)在結(jié)構(gòu)、功能乃至發(fā)生上相關(guān)聯(lián)的膜性結(jié)構(gòu)細胞器的總稱。包括聯(lián)的膜性結(jié)構(gòu)細胞器的總稱。包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復合體、溶酶體、過氧化物酶體、各種轉(zhuǎn)運小泡及核膜體、溶酶體、過氧化物酶體、各種轉(zhuǎn)運小泡及核膜等。等。（P126）(endomembrane system) 增加細胞內(nèi)的表面積；增加細胞內(nèi)的表面積； 使特定功能在特定區(qū)域內(nèi)完使特定功能在特定區(qū)域內(nèi)完成，提高了細胞代謝效率。成，提高了細胞代謝效率。19451945年，年，K.R.PorterK.R.Porter等等 電鏡電鏡 小鼠成纖維細胞小鼠成纖維細胞(Endoplasmic reticulum, ER)標志酶：標志酶：

6、葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶主要成分主要成分脂脂 類：類：蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)：卵磷脂含量最多，鞘磷脂含量最少。卵磷脂含量最多，鞘磷脂含量最少。含量較細胞膜為多，包括大量酶類。含量較細胞膜為多，包括大量酶類。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由一層單位膜形成的是由一層單位膜形成的相互連通的相互連通的管管、泡泡和和扁囊所扁囊所組組成的膜性網(wǎng)狀系統(tǒng)成的膜性網(wǎng)狀系統(tǒng)。(P127)(P127)管管泡泡扁扁 囊囊管、泡、扁囊管、泡、扁囊ERER的基本結(jié)構(gòu)單位。的基本結(jié)構(gòu)單位。胞質(zhì)面附著大量核糖體，表面粗糙；胞質(zhì)面附著大量核糖體，表面粗糙； 由板層狀由板層狀扁囊扁囊構(gòu)成；構(gòu)成；多分布在分泌旺盛或分化完善的細胞內(nèi)。

7、多分布在分泌旺盛或分化完善的細胞內(nèi)。胞質(zhì)面無核糖體附著，表面光滑；胞質(zhì)面無核糖體附著，表面光滑； 由分支的由分支的管管或或泡泡構(gòu)成；構(gòu)成；多分布在一些特化的細胞中，如肝細胞。多分布在一些特化的細胞中，如肝細胞。核糖體核糖體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)1.1.糙（粗）面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糙（粗）面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rough endoplasmic reticulum, rER) 2.2.光（滑）面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)光（滑）面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(smooth endoplasmic reticulum, sER) 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：蛋白質(zhì)的合成、修飾、加工、轉(zhuǎn)運。蛋白質(zhì)的合成、修飾、加工、轉(zhuǎn)運?；鎯?nèi)質(zhì)網(wǎng)：滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：脂類

8、與固醇的合成、糖代謝以及細胞解毒作用。脂類與固醇的合成、糖代謝以及細胞解毒作用。 分泌性蛋白：分泌性蛋白：合成后分泌到細胞外的蛋白質(zhì)。合成后分泌到細胞外的蛋白質(zhì)。 （酶、抗體、肽類激素、胞外基質(zhì)蛋白等）（酶、抗體、肽類激素、胞外基質(zhì)蛋白等） 膜整合蛋白：膜整合蛋白：合成后嵌在膜內(nèi)的功能性膜蛋白。合成后嵌在膜內(nèi)的功能性膜蛋白。 （膜抗原、膜受體等）（膜抗原、膜受體等）由附著核糖體合成的蛋白質(zhì)有：由附著核糖體合成的蛋白質(zhì)有： 駐留蛋白：駐留蛋白：定位于各種細胞器中的可溶性蛋白。定位于各種細胞器中的可溶性蛋白。 多肽鏈盤繞、折疊所形成的空間結(jié)構(gòu)，直接決定多肽鏈盤繞、折疊所形成的空間結(jié)構(gòu)，直接決定蛋白

9、質(zhì)的功能。蛋白質(zhì)的功能。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)為新生多肽鏈的正確折疊和裝配提供有利內(nèi)質(zhì)網(wǎng)為新生多肽鏈的正確折疊和裝配提供有利的環(huán)境。的環(huán)境。 例如：例如：蛋白二硫鍵異構(gòu)酶：蛋白二硫鍵異構(gòu)酶：加快二硫鍵形成及多肽鏈的折疊。加快二硫鍵形成及多肽鏈的折疊。結(jié)合蛋白：結(jié)合蛋白：識別折疊錯誤的多肽鏈和尚未完成裝配的識別折疊錯誤的多肽鏈和尚未完成裝配的蛋白質(zhì)亞基，還可促進它們重新折疊與裝配。蛋白質(zhì)亞基，還可促進它們重新折疊與裝配。 在在rER上合成的大部分蛋白質(zhì)都要進行糖基化上合成的大部分蛋白質(zhì)都要進行糖基化修飾，形成糖蛋白。修飾，形成糖蛋白。N-N-連接糖基化：連接糖基化：寡糖與天冬酰胺寡糖與天冬酰胺(Asn(Asn

10、) )殘基側(cè)鏈上的殘基側(cè)鏈上的氨基氨基 基團基團相相連接。連接。 在在rERrER腔中完成。腔中完成。O-O-連接糖基化：連接糖基化：寡糖與絲氨酸寡糖與絲氨酸(Ser)(Ser)、蘇氨酸、蘇氨酸(Thr(Thr) )和酪氨酸和酪氨酸 (Tyr)(Tyr)殘基側(cè)鏈上的殘基側(cè)鏈上的羥基羥基基團相連接?；鶊F相連接。 主要在主要在GCGC中完成。中完成。分泌蛋白分泌蛋白rERrER腔腔轉(zhuǎn)運小泡轉(zhuǎn)運小泡高爾基復合體高爾基復合體分泌泡分泌泡 細胞外細胞外溶酶體蛋白溶酶體蛋白rERrER腔腔轉(zhuǎn)運小泡轉(zhuǎn)運小泡高爾基復合體高爾基復合體轉(zhuǎn)運小泡轉(zhuǎn)運小泡溶酶體溶酶體內(nèi)體內(nèi)體 1975年，年，Blobel等提出等提出

11、信號（肽）假說信號（肽）假說(signal hypothesis)，用以解釋兩個問題：，用以解釋兩個問題：游離核糖體如何附著到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上？游離核糖體如何附著到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上？新新生肽鏈如何落入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔？生肽鏈如何落入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔？獲獲1999年諾貝爾生理醫(yī)學獎。年諾貝爾生理醫(yī)學獎。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔細胞質(zhì)細胞質(zhì)SRP受體受體信號識別顆粒信號識別顆粒(signal recognition particle,SRP) tRNAAP核糖體核糖體mRNA信號肽信號肽(signal peptide)A信號密碼（信號密碼（signal codon)移位子移位子 1. SRP結(jié)合信號肽。結(jié)合信號肽。 分泌蛋白在細

12、胞質(zhì)中游離核糖體上起始合成。當信號肽被翻譯后，分泌蛋白在細胞質(zhì)中游離核糖體上起始合成。當信號肽被翻譯后，可立即被細胞質(zhì)中的可立即被細胞質(zhì)中的SRP識別、結(jié)合，并使翻譯暫停。識別、結(jié)合，并使翻譯暫停。 2. 核糖體錨著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。核糖體錨著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。 與信號肽結(jié)合的與信號肽結(jié)合的SRP識別并結(jié)合識別并結(jié)合ER膜上的膜上的SRP受體，介導核糖體受體，介導核糖體附著于附著于ER膜的移位子蛋白上。膜的移位子蛋白上。SRP離開核糖體返回細胞質(zhì)參加再循離開核糖體返回細胞質(zhì)參加再循環(huán)，蛋白質(zhì)合成繼續(xù)。環(huán)，蛋白質(zhì)合成繼續(xù)。 3. 新生肽鏈進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。新生肽鏈進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。 在信號肽的引導下，肽鏈通過由核糖

13、體大亞基和移位子蛋白共同在信號肽的引導下，肽鏈通過由核糖體大亞基和移位子蛋白共同形成的通道，穿膜進入形成的通道，穿膜進入ER腔。腔。 4. 信號肽被切除。信號肽被切除。 信號肽被信號肽被ER膜腔面的信號肽酶切除，肽鏈繼續(xù)延伸。膜腔面的信號肽酶切除，肽鏈繼續(xù)延伸。 5. 肽鏈合成完成。肽鏈合成完成。 當肽鏈合成完畢后，所合成的肽鏈在當肽鏈合成完畢后，所合成的肽鏈在ER腔內(nèi)修飾加工。核糖體大、腔內(nèi)修飾加工。核糖體大、小亞基解聚，離開小亞基解聚，離開ER，進入細胞質(zhì)被再利用。，進入細胞質(zhì)被再利用。過程描述過程描述（P130）1898年年 高爾基高爾基(Golgi) 光鏡光鏡 神經(jīng)細胞神經(jīng)細胞(Gol

14、gi complex)電鏡：電鏡：封閉的膜性封閉的膜性 囊泡狀結(jié)構(gòu)囊泡狀結(jié)構(gòu).電電鏡鏡高爾基扁平膜囊高爾基扁平膜囊(Golgi flatten cisternae)反反 面面順順 面面反面高爾基網(wǎng)反面高爾基網(wǎng) (trans Golgi network)順面高爾基網(wǎng)順面高爾基網(wǎng)(cis Golgi network)順面膜囊順面膜囊中間膜囊中間膜囊反面膜囊反面膜囊（凸面；進面；形成面）（凸面；進面；形成面）（凹面；出面；成熟面）（凹面；出面；成熟面）脂質(zhì)含量介于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與細胞膜之間；脂質(zhì)含量介于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與細胞膜之間；是質(zhì)膜和是質(zhì)膜和ERER之間的一種過渡性細胞器；之間的一種過渡性細胞器；特征性酶：

15、特征性酶：糖基轉(zhuǎn)移酶糖基轉(zhuǎn)移酶。脂類種類脂類種類內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復合體高爾基復合體細胞膜細胞膜脂類總量脂類總量 30.0 35.0 42.0磷磷 脂脂 26.6 28.5 29.8 膽固醇膽固醇 1.0 1.7 5.2糖糖 脂脂 0.4 1.5 2.5 3H標記亮氨酸追蹤實驗，標記亮氨酸追蹤實驗，GCGC在細胞分泌活動中起在細胞分泌活動中起著重要的運輸作用。著重要的運輸作用。3 min20 min120 min蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的O-連接糖基化連接糖基化作用主要作用主要或全部在高爾基復合體內(nèi)完成?；蛉吭诟郀柣鶑秃象w內(nèi)完成。3H標記甘露糖標記甘露糖3H標記半乳糖；標記半乳糖； 3H標記唾液酸標記

16、唾液酸糖蛋白的合成和修飾糖蛋白的合成和修飾過程具有嚴格的順序性。過程具有嚴格的順序性。蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成溶酶體寡聚糖磷酸化溶酶體寡聚糖磷酸化切除甘露糖切除甘露糖加加N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺加半乳糖；加唾液酸加半乳糖；加唾液酸分分 揀揀溶酶體溶酶體順面高爾基網(wǎng)順面高爾基網(wǎng)中間膜囊中間膜囊反面膜囊反面膜囊反面高爾基網(wǎng)反面高爾基網(wǎng)分泌泡分泌泡RER高爾基復合體高爾基復合體順面膜囊順面膜囊(lysosome)1955年年C.de Duve大鼠肝細胞勻漿大鼠肝細胞勻漿細胞化學顯示細胞化學顯示 由由一層單位膜一層單位膜包裹的包裹的囊狀小體囊狀小體，多為圓形或卵圓形。，多為圓形或卵圓形。含多種含多種酸

17、性水解酶酸性水解酶，最適，最適pH5.0。標志酶是。標志酶是酸性磷酸酶酸性磷酸酶。膜蛋白膜蛋白高度糖基化高度糖基化，以防止自身被水解消化。，以防止自身被水解消化。膜上有膜上有質(zhì)子泵，質(zhì)子泵，將胞質(zhì)中的將胞質(zhì)中的H+泵入溶酶體，維持溶酶體內(nèi)的酸性環(huán)境。泵入溶酶體，維持溶酶體內(nèi)的酸性環(huán)境。膜中存在多種膜中存在多種載體蛋白載體蛋白，用于向外運輸消化水解的產(chǎn)物。，用于向外運輸消化水解的產(chǎn)物。具有異質(zhì)性：組織、細胞、生理功能狀態(tài)不同決定了溶酶體的具有異質(zhì)性：組織、細胞、生理功能狀態(tài)不同決定了溶酶體的形態(tài)形態(tài)、大小大小和和所含酶類所含酶類的不同。的不同。1、初級溶酶體、初級溶酶體 (primary lys

18、osome)按形成過程和功能狀態(tài)分類按形成過程和功能狀態(tài)分類形成過程：形成過程：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復合體高爾基復合體初級溶酶體初級溶酶體功能狀態(tài)：功能狀態(tài)：只含酶，不含底物，處于非活性狀態(tài)。只含酶，不含底物，處于非活性狀態(tài)。2、次級溶酶體、次級溶酶體 (secondary lysosome)形成過程：形成過程：初級溶酶體初級溶酶體底物底物次級溶酶體次級溶酶體功能狀態(tài)：功能狀態(tài)：既含酶，又含底物，處于功能作用狀態(tài)。既含酶，又含底物，處于功能作用狀態(tài)。分分 類：類：自噬溶酶體自噬溶酶體異噬溶酶體異噬溶酶體（初級溶酶體（初級溶酶體+ +內(nèi)源性內(nèi)源性底物）底物）（初級溶酶體（初級溶酶體+ +外源性外源

19、性底物）底物）吞噬溶酶體：初級溶酶體吞噬體吞噬溶酶體：初級溶酶體吞噬體多多 泡泡 小小 體：初級溶酶體胞飲體體：初級溶酶體胞飲體 含鐵小體（含鐵小體（siderosome）髓樣結(jié)構(gòu)（髓樣結(jié)構(gòu)（myelin figure）3、三級溶酶體、三級溶酶體 (tertiary lysosome)當次級溶酶體到達其功能末期時，由于酶活性降當次級溶酶體到達其功能末期時，由于酶活性降低或喪失，一些未被消化分解的物質(zhì)保留其中，低或喪失，一些未被消化分解的物質(zhì)保留其中，形成三級溶酶體，也稱殘留小體。形成三級溶酶體，也稱殘留小體。定定 義：義：特特 征：征：電鏡下，電子密度高，染色較深。電鏡下，電子密度高，染色較深

20、。常見類型：常見類型：脂脂 褐褐 素（素（lipofuscin）內(nèi)體內(nèi)體初級溶酶體初級溶酶體吞噬體吞噬體異噬溶酶體異噬溶酶體（吞噬溶酶體）（吞噬溶酶體）胞飲體胞飲體異噬溶酶體異噬溶酶體（多泡小體）（多泡小體）內(nèi)源性底物內(nèi)源性底物自噬溶酶體自噬溶酶體次次 級級 溶溶 酶酶 體體三級溶酶體三級溶酶體外源性底物外源性底物外吐外吐內(nèi)吞體內(nèi)吞體rER順面高爾基網(wǎng)順面高爾基網(wǎng)反面高爾基網(wǎng)反面高爾基網(wǎng)高爾基復合體高爾基復合體 酶蛋白前體酶蛋白前體甘露糖甘露糖加入磷酸加入磷酸(M-6-P)前溶酶體前溶酶體ATPADP+PiH去磷酸去磷酸pH=6成熟溶酶體成熟溶酶體（初級溶酶體）（初級溶酶體）1 1、胞內(nèi)物質(zhì)消

21、化分解，衰老、殘存細胞器更新、胞內(nèi)物質(zhì)消化分解，衰老、殘存細胞器更新 細胞對外來異物及線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細胞器碎片的消化細胞對外來異物及線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細胞器碎片的消化作用。作用。2 2、細胞營養(yǎng)作用、細胞營養(yǎng)作用 在細胞饑餓狀態(tài)下，分解自身大分子物質(zhì)，為細胞生存在細胞饑餓狀態(tài)下，分解自身大分子物質(zhì)，為細胞生存提供營養(yǎng)物質(zhì)。提供營養(yǎng)物質(zhì)。3 3、防御保護功能、防御保護功能 巨噬細胞具有發(fā)達的溶酶體，被吞噬的細菌和病毒，最巨噬細胞具有發(fā)達的溶酶體，被吞噬的細菌和病毒，最終在溶酶體的作用下殺滅，并分解消化。終在溶酶體的作用下殺滅，并分解消化。甲狀腺濾泡甲狀腺濾泡上皮細胞上皮細胞甲狀腺甲狀腺球蛋白球蛋白蛋白酶將碘化的蛋白酶將碘化的甲狀腺球蛋白水甲狀腺球蛋白水解生成甲狀腺素解生成甲狀腺素甲