細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)說課

1、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)說課a) Cis cisternae of Golgi complex: reduced osmium tetroxide(OsO4);b) Reaction for enzyme mannosidase II , localized in the medial;c) Reaction for enzyme nucleoside diphosphatase , localized in the trans cisternae.Regional differences in membrane composition across the Golgi stack高爾基體與細(xì)胞骨架關(guān)系密切

2、，在非極性細(xì)胞中，高爾基體分布在微管的負(fù)端-微管組織中心（MTOC）。高爾基的膜囊上存在馬達蛋白（cytoplasmic dynein和kinesin）和微絲的馬達蛋白（myosin）。最近還發(fā)現(xiàn)特異的血影蛋白（spectrin）網(wǎng)架。它們在維持高爾基體動態(tài)的空間結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜的膜泡運輸中起重要的作用。三、高爾基體主要功能1、負(fù)責(zé)對細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)進行加工，分類，并運出，其過程是SER 上合成蛋白質(zhì)進入ER腔以出芽形成囊泡進入CGN在medial Gdgi中加工在TGN形成囊泡囊泡與質(zhì)膜融合、排出。 高爾基體對蛋白質(zhì)的分類，依據(jù)的是蛋白質(zhì)上的信號肽或信號斑。 2、溶酶體酶的分選：M6P反面膜囊M

3、6P受體 在肝細(xì)胞中溶酶體酶還存在不依賴于M6P的另一種分選途徑。 （一）參與細(xì)胞分泌活動參與細(xì)胞分泌活動（二）參與蛋白質(zhì)的糖基化 特 征 N-連接 O-連接1. 合成部位 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體2. 合成方式 來自同一個寡糖前體一個個單糖加上去3. 與之結(jié)合的 氨基酸殘基 天冬酰胺 絲氨酸、蘇氨酸、羥賴氨酸、羥脯氨酸4 最終長度 至少5個 糖殘基一般14個糖殘基，但ABO血型抗原較長5.第一個糖殘基N乙酰葡萄糖胺N乙酰半乳糖胺等N-連接與O-連接的寡糖比較 1、 蛋白質(zhì)糖基化類型2、蛋白質(zhì)糖基化的特點及其生物學(xué)意義糖蛋白寡糖鏈的合成與加工都沒有模板，靠不同的酶在細(xì)胞不同間隔中經(jīng)歷復(fù)雜

4、的加工過程才能完成。糖基化的主要作用是使蛋白質(zhì)在成熟過程中折疊成正確構(gòu)象和增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性；多羥基糖側(cè)鏈影響蛋白質(zhì)的水溶性及蛋白質(zhì)所帶電荷的性質(zhì)。對多數(shù)分選的蛋白質(zhì)來說，糖基化并非作為蛋白質(zhì)的分選信號。進化上的意義：寡糖鏈具有一定的剛性，從而限制了其它大分子接近細(xì)胞表面的膜蛋白，這就可能使真核細(xì)胞的祖先具有一個保護性的外被，同時又不象細(xì)胞壁那樣限制細(xì)胞的形狀與運動。 1、 蛋白質(zhì)在高爾基體中酶解加工的幾種類型 無生物活性的蛋白原（proprotein）高爾基體 切除N-端或兩端的序列 成熟的多肽。如胰島素、胰高血糖素及血清白蛋白等。 蛋白質(zhì)前體 高爾基體 水解 同種有活性的多肽，如神經(jīng)肽 含

5、有不同信號序列的蛋白質(zhì)前體 高爾基體 加工成不同的產(chǎn)物。 同一種蛋白質(zhì)前體 不同細(xì)胞、以不同的方式加工 不同的多肽。2、 不同多肽加工方式多樣性的可能原因： 確保小肽分子的有效合成； 如5個氨基酸組成的神經(jīng)肽 彌補缺少包裝并轉(zhuǎn)運到分泌泡中的必要信號； 有效地防止這些活性物質(zhì)在合成它的細(xì)胞內(nèi)起作用。3、 肽鏈酪氨酸殘基的硫酸化作用：將 SO42+轉(zhuǎn)移到酪氨酸殘基的-OH上。（三）參與蛋白酶水解和其他加工過程（四）進行膜的轉(zhuǎn)化功能 高爾基體的膜無論是厚度還是在化學(xué)組成上都處于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)膜之間，因此高爾基體在進行著膜轉(zhuǎn)化的功能，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的新膜轉(zhuǎn)移至高爾基體后，經(jīng)過修飾和加工，形成運輸泡與質(zhì)膜融

6、合，使新形成的膜整合到質(zhì)膜上。（五）參與形成溶酶體。（六）參與植物細(xì)胞壁的形成。（七）合成植物細(xì)胞壁中的纖維素和果膠質(zhì)。高爾基體在細(xì)胞內(nèi)膜泡蛋白運輸中起重要的樞紐作用膜泡運輸?shù)闹饕緩?其中多數(shù)與高爾基體直接相關(guān)三、高爾基體與細(xì)胞內(nèi)的膜泡運輸?shù)谒墓?jié) 溶酶體與過氧化物酶體一、溶酶體的結(jié)構(gòu)溶酶體（lysosome）：是單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類的囊泡狀細(xì)胞器，其主要功能是進行細(xì)胞內(nèi)消化。C. de Duve與B. Novikoff 1955年首次發(fā)現(xiàn)。幾乎存在于所有的動物細(xì)胞中。具有異質(zhì)性（heterogenous），形態(tài)大小及內(nèi)含的水解酶種類都可能有很大的不同。執(zhí)行不同生理功能。共同特征：

7、含有大量酸性水解酶，酸性磷酸酶是標(biāo)志酶。膜有質(zhì)子泵，將H+泵入溶酶體，使其PH值降低。膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解內(nèi)有多種載體蛋白可將水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運。二、溶酶體的類型 根據(jù)完成其生理功能的不同階段可分為：1、初級溶酶體（primary lysosome）2、次級溶酶體（secondary lysosome）3、殘體（residual body）。直徑約0.20.5um膜厚7.5nm，內(nèi)含物均一，無明顯顆粒， 是高爾基體分泌形成的。含有多種水解酶，但沒有活性，只有當(dāng)溶酶體破裂，或其它 物質(zhì)進入，才有酶活性。水解酶包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酸酶、硫酸酯酶、磷 脂酶類，已知6

8、0余種，這些酶均屬于酸性水解酶，反應(yīng)的 最適PH值為5左右。 溶酶體膜雖然與質(zhì)膜厚度相近，但成分不同，主要區(qū)別是： 膜有質(zhì)子泵，將H+泵入溶酶體，使其PH值降低。 膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解。 具有多種載體蛋白用于水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運；1、初級溶酶體（primary lysosome）Figure13-18The low pH in lysosomes and endosomes.Proteins labeled with a pH-sensitive fluorescent probe (fluorescein) and then endocytosed by cells

9、can be used to measure the pH in endosomes and lysosomes. The different colors reflect the pH that the fluorescent probe encounters in these organelles. The pH in lysosomes (red) is about 5, while the pH in various types of endosomes (blue and green) ranges from 5.5 to 6.5. (Courtesy of Fred Maxfiel

10、d and Kenneth Dunn.) 小鼠脾臟巨噬細(xì)胞中的溶酶體用電鏡細(xì)胞化學(xué)技術(shù)顯示其中含有的酸性磷酸酶，M：線粒體，L：溶酶體（樸英杰）2、次級溶酶體（secondary lysosome） 是正在進行或完成消化作用的溶酶體，內(nèi)含水解酶和相應(yīng)的底物，可分為異噬溶酶體(hetephagolysosome) 和自噬溶酶體（autophagolysosome） 。前者消化的物質(zhì)來自外源，后者消化的物質(zhì)來自細(xì)胞本身的各種組分。3、殘體（residual body） 又稱后溶酶體（post-lysosome）已失去酶活性，僅留未消化的殘渣，故名。殘體可通過外排作用排出細(xì)胞，也可能留在細(xì)胞內(nèi)逐年增

11、多，如表皮細(xì)胞的老年斑，肝細(xì)胞的脂褐質(zhì)。動物細(xì)胞溶酶體系統(tǒng)示意圖 Primary Lys.Second LysFigure13-20The plant cell vacuole.This electron micrograph of cells in a young tobacco leaf shows that the cytosol is confined by the enormous vacuole to a thin layer, containing chloroplasts, pressed against the cell wall. The membrane of the v

12、acuole is called the tonoplast. (Courtesy of J. Burgess.) 二、溶酶體的功能自體吞噬：清除無用的生物大分子，衰老細(xì)胞、細(xì)胞器、個體發(fā)育中多余的細(xì)胞。許多生物大分子的半衰期只有幾小時至幾天，肝細(xì)胞中線粒體的平均壽命約10天左右。細(xì)胞內(nèi)消化：如高等動物內(nèi)吞低密脂蛋白獲得膽固醇，單細(xì)胞真核生物利用溶酶體的消化食物。防御作用：如巨噬細(xì)胞可吞入病原體，在溶酶體中將病原體殺死和降解。病原體感染刺激單核細(xì)胞分化成巨噬細(xì)胞而吞噬、消化。巨噬細(xì)胞中含有大量溶酶體。作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官”為細(xì)胞提供營養(yǎng)；參與分泌過程的調(diào)節(jié)：如將甲狀腺球蛋白降解成有活性的甲狀

13、腺素。細(xì)胞凋亡：個體發(fā)生過程中往往涉及組織或器官的改造或重建，如昆蟲和蛙類的變態(tài)發(fā)育等等。這一過程是在基因控制下實現(xiàn)的，稱為程序性細(xì)胞死亡，注定要消除的細(xì)胞以出芽的形式形成凋亡小體，被巨噬細(xì)胞吞噬并消化。形成精子的頂體（acrosome） ：受精過程中的精子的頂體相當(dāng)于一個化學(xué)鉆，可溶穿卵子的皮層，使精子進入卵子。 三、其它重要的生理功能Lysosomes are involved in three major cell functions: phagocytosis; autophagy; endocytosis.Primary lys fuse with either phagocytic or autophagic vesicles, forming residual bodies that either undergo exocytosis or are retained in the cell as lipofuscin granules.貯積癥（storage disease）:是由于遺傳缺陷引起的，由于溶酶體的酶發(fā)生變異，功能喪失，導(dǎo)致底物在溶酶體中大量貯積，進而影響細(xì)胞功能。如臺-薩氏綜合征（Tay-Sachs diesease）：要叫黑蒙性家族癡呆癥，溶酶體缺少氨基已糖酯酶A（-N-hexosaminidase