細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件

1、第五章 細(xì)胞基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)endomembrane system第五章 細(xì)胞基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)endomembrane 第一節(jié) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)自學(xué)第一節(jié) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)自學(xué). 高等細(xì)胞區(qū)室化. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) the endoplasmic reticulum ER. 高爾基體 Golgi apparatus. 溶酶體 Lysosome. 過氧化物酶體 Peroxisome. 細(xì)胞內(nèi)蛋白運(yùn)輸 Main topics第二節(jié) 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng). 高等細(xì)胞區(qū)室化 Main topics第二節(jié) 細(xì)胞內(nèi)膜.高等細(xì)胞區(qū)室化 Compartmentalization.高等細(xì)胞區(qū)室化 Compartmental 質(zhì)膜 內(nèi)膜生

2、物膜原核細(xì)胞 質(zhì)膜構(gòu)成的單一區(qū)室真核細(xì)胞 內(nèi)膜 各種細(xì)胞器內(nèi)膜系統(tǒng)出現(xiàn)的意義： 各自獨(dú)立，各司其職 相互依存，協(xié)調(diào)同一大大提高了細(xì)胞代謝反應(yīng)的效率 質(zhì)膜生物膜原核細(xì)胞 質(zhì)膜構(gòu)成的單一區(qū)室內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體溶酶體過氧化物酶體線粒體細(xì)胞骨架中心粒核糖體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(基質(zhì)溶膠)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件1. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形態(tài)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由單層膜圍成的相互連續(xù)的小管、小泡和扁囊樣結(jié)構(gòu)組成的三維網(wǎng)狀膜系統(tǒng)；單層膜，占細(xì)胞膜面積的1/2；標(biāo)志酶： 葡萄糖-6-磷酸酶 .內(nèi)質(zhì)網(wǎng) Endoplasmic Reticulum, ER1. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形態(tài).內(nèi)質(zhì)

3、網(wǎng) Endoplasmic 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)遍布整個(gè)細(xì)胞質(zhì)由喹啉藍(lán)熒光染料染色的細(xì)胞在熒光顯微鏡下顯示的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)遍布整個(gè)細(xì)胞質(zhì)由喹啉藍(lán)熒光染料染色的細(xì)胞在熒光顯微鏡下經(jīng)高錳酸鉀技術(shù)處理后的細(xì)胞在TEM下的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜系統(tǒng)的全貌性結(jié)構(gòu)經(jīng)高錳酸鉀技術(shù)處理后2. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rER) 多呈扁平囊狀，外有核糖體附著 存在的部位：細(xì)胞核附近 經(jīng)過勻漿以后的粗面微粒體2. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型 經(jīng)過勻漿以后的粗面微粒體 核糖體 游離核糖體:存在于胞質(zhì)溶膠中 主要合成胞內(nèi)蛋白,分泌在細(xì)胞內(nèi) 如某些特殊蛋白質(zhì)（紅細(xì)胞的血紅蛋白） 膜結(jié)合核糖體:存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上 胞外蛋白 膜蛋白 水溶性蛋白質(zhì) 駐留蛋白 分泌性

4、蛋白 核糖體 游離核糖體:存在于胞質(zhì)溶膠中結(jié)構(gòu)蛋白分泌蛋白結(jié)構(gòu)蛋白分泌蛋白滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(sER)多由分枝小管和圓形小泡構(gòu)成，無核糖體附著在多數(shù)細(xì)胞中不發(fā)達(dá)，僅為rER中不附著核糖 體的小段區(qū)域 在一些特化細(xì)胞中豐富 肝細(xì)胞：產(chǎn)生脂蛋白、解毒 腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞： 腎上腺皮質(zhì)激素 骨骼?。≠|(zhì)網(wǎng)）：鈣庫 視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞（髓樣體）：利用光能 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(sER)細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件 sER sER微粒體(microsome) 粗面微粒體：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 滑面微粒體： 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的光滑區(qū)域 高爾基體 線粒體 細(xì)胞膜 保存內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的基本特征 微粒體(microsome)細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件細(xì)胞基質(zhì)

5、和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件3. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 蛋白質(zhì)的合成與轉(zhuǎn)運(yùn) * 蛋白質(zhì)的種類 膜蛋白- 細(xì)胞器膜（內(nèi)膜） 質(zhì)膜 可溶性蛋白- 細(xì)胞器腔內(nèi)（ER駐留蛋白） 分泌蛋白 3. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能* 信號假說 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號肽 2個(gè)必需成分 信號識別顆粒 SRP 組成：蛋白質(zhì)+7S RNA 存在部位：胞質(zhì)溶膠 功能：識別信號肽 識別SRP受體 SPR受體 存在部位：ER膜 * 信號假說 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號肽分泌蛋白的合成:1.核糖體由信號肽引導(dǎo)結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上2.核糖體合成的多肽鏈經(jīng)膜穿入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)3.分子伴侶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)對蛋白進(jìn)行折疊4.新合成的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)進(jìn)行糖基化5.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)可經(jīng)由高

6、爾基體被分 泌出細(xì)胞分泌蛋白的合成:1.核糖體由信號肽引導(dǎo)結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上SRP：signal recognition particle 信號肽識別顆粒1.核糖體由信號肽引導(dǎo)結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上SRP：signal A位點(diǎn)A位點(diǎn) 信號片 signal patches Two ways that a sorting signal can be built into a protein.The signal resides in a single discrete stretch of amino acid sequence, called a signal peptide, that is expo

7、sed in the folded protein. (B) A signal patch can be formed by the juxtaposition of amino acids from regions that are physically separated before the protein folds. 信號肽Signal peptides 信號片 Two ways that a sor2.核糖體合成的多肽鏈經(jīng)膜穿入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi) 信號肽酶（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)表面） 肽鏈繼續(xù)合成 協(xié)同翻譯轉(zhuǎn)運(yùn) 翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn) 線粒體/ 葉綠體 過氧化物酶體 細(xì)胞核2.核糖體合成的多肽鏈經(jīng)膜穿入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔

8、內(nèi)細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件3.蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的折疊由分子伴侶完成。 分子伴侶:是參與新生肽鏈折疊和轉(zhuǎn)運(yùn)的 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)貯留蛋白。 功能:識別正在合成的或已部分折疊的多肽，并與這些多肽的一定部位結(jié)合，予以正確折疊。 在此過程中，分子伴侶只起陪伴作用， 不參與最終底物的形成，故而得名。* 蛋白質(zhì)的折疊3.蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的折疊由分子伴侶完成。 * 蛋白質(zhì)的折PDI (protein disulfide isomerase) 蛋白二硫鍵異構(gòu)酶 PDI (protein disulfide isomerBip(結(jié)合蛋白):與折疊不正常的肽鏈結(jié)合，予以滯留 。Bip(結(jié)合蛋白):與折疊不正常的肽鏈結(jié)合

9、，予以滯留 。駐留蛋白:C端駐留信號肽受體（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)膜） KDEL:Lys-Asp-Glu-Leu駐留蛋白:C端駐留信號肽4.新合成的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)進(jìn)行糖基化寡糖轉(zhuǎn)移酶4.新合成的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)進(jìn)行糖基化寡糖轉(zhuǎn)移酶 蛋白質(zhì)Asn + 寡糖鏈 構(gòu)成 作用： Nlinked寡糖 1.保護(hù)蛋白質(zhì) 單糖種類 2.作為轉(zhuǎn)運(yùn)信號，指 N 乙酰葡糖胺 導(dǎo)蛋白的運(yùn)輸 甘露糖 3.維持膜的不對稱性 葡萄糖 O linked寡糖：蛋白質(zhì)er/Thr/yr(-OH) 在ER中在高爾基體中在ER中在高爾基體中核糖體上進(jìn)行分泌蛋白質(zhì)合成的信號假說核糖體上進(jìn)行分泌蛋白質(zhì)合成的信號假說5.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)可經(jīng)由高

10、爾基體被 分泌出細(xì)胞COP小泡COP小泡5.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)可經(jīng)由高爾基體被COP小泡 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中脂類的合成種類：磷脂、膽固醇合成部位: 胞質(zhì)一側(cè) 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中脂類的合成種類：磷脂、膽固醇 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 脂類合成和代謝 與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的脂類合成種類有所不同 主要成類固醇 解毒作用：有解毒酶，可以是脂溶性的藥物變成水溶性的，從而可以從腎臟中排泄出去。 參與Ca2+攝入與釋放：有鈣離子泵，如肌細(xì)胞滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能1. 高爾基體的結(jié)構(gòu)形態(tài)高爾基體是由4-8個(gè)排列較為整齊的扁平囊泡、小囊泡和大囊泡組成的三維網(wǎng)狀膜系統(tǒng)。高爾基體具有極性：順面：凸面為生成面（未成熟面）、靠近內(nèi)質(zhì)網(wǎng)反

11、面：凹面為分泌面（成熟面）標(biāo)志酶：糖基轉(zhuǎn)移酶（glycosyl transferase）. 高爾基體 Golgi apparatus1. 高爾基體的結(jié)構(gòu)形態(tài)標(biāo)志酶：糖基轉(zhuǎn)移酶（glycosyl中間膜囊中數(shù)量生物體中高爾基體的數(shù)量不等，平均為每個(gè)細(xì)胞20個(gè)。在分泌功能旺盛的的細(xì)胞中，高爾基體很多，如胰腺外分泌細(xì)胞、唾液腺細(xì)胞和上皮細(xì)胞等。而肌細(xì)胞高爾基體較少見。數(shù)量 Golgi apparatus in cultured cell (red: Golgi; green: nucleus) Golgi apparatus in cultured c.高爾基體的功能（1）主要功能：參與細(xì)胞的分泌活動(dòng)

12、（2）加工修飾蛋白質(zhì)、糖脂（3）對蛋白質(zhì)進(jìn)行分選（4）水解和加工蛋白質(zhì).高爾基體的功能（1）參與細(xì)胞的分泌活動(dòng)（1）參與細(xì)胞的分泌活動(dòng)（2）加工修飾蛋白質(zhì)（2）加工修飾蛋白質(zhì)糖基化的功能協(xié)助蛋白質(zhì)的折疊和轉(zhuǎn)運(yùn) (2) 維持膜的不對稱性(3)保護(hù)蛋白免受蛋白酶的降解 (4) 作為蛋白的分選信號(5) 作為細(xì)胞表面受體參與細(xì)胞間識別 糖基化的功能協(xié)助蛋白質(zhì)的折疊和轉(zhuǎn)運(yùn) （3）對蛋白質(zhì)進(jìn)行分選高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)的功能是進(jìn)行蛋白質(zhì)的分選 （3）對蛋白質(zhì)進(jìn)行分選高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)的功能是進(jìn)行蛋白質(zhì)的分（4）水解和加工蛋白質(zhì)120009000信號肽酶蛋白酶（4）水解和加工蛋白質(zhì)120009000信號肽酶蛋白酶

13、. 溶酶體Lysosome1. 結(jié)構(gòu) 酸性水解酶 細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)水解的場所 膜上有H+-pumps, pH 5.0 膜蛋白高度糖基化. 狀態(tài) 異質(zhì)性細(xì)胞器 . 標(biāo)志酶：酸性磷酸酶 acid phosphatase. 溶酶體Lysosome1. 結(jié)構(gòu). 狀態(tài) 細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件.溶酶體的類型初級溶酶體 ：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：此類溶酶體中含有水解酶和相應(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：是一種自體吞

14、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：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。.溶酶體的類型5. 功能(1) 消化細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì) 自噬 異噬 5. 功能(2)消化細(xì)胞外的物質(zhì)(2)消化細(xì)胞外的物質(zhì)Endomembrane System : The structural and functional relationship organelles including ER,Golgi comp

15、lex, lysosome, endosomes, secretory vesicles.Endomembrane System : The stru. 過氧化物酶體1. 結(jié)構(gòu) 大 小: 0.6 0.7 m 內(nèi)容物: 氧化酶 形 成: 自我復(fù)制，裂殖 標(biāo)志酶：過氧化氫酶觸酶 (catalase) 類核體：尿酸氧化酶結(jié)晶. 過氧化物酶體1. 結(jié)構(gòu)Electron micrograph of three peroxisomes in a rat liver cell.(The electron-dense inclusions are the enzyme urate oxidase)Electr

16、on micrograph of three p細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件胞質(zhì)的游離核糖體上合成以折疊的方式轉(zhuǎn)運(yùn)信號肽不被切除信號肽:Ser-Lys-Leu胞質(zhì)的游離核糖體信號肽:2. 功能 進(jìn)行氧化反應(yīng) (1) 利用氧 O2 RH2 + O2 R + H2O2 (2) 利用 H2O2 (catalase) H2O2 + RH R + 2H2O 2H2O2 2H2O + O2 2. 功能 進(jìn)行氧化反應(yīng)特征溶酶體過氧化物酶體形態(tài)大小無酶晶體常有酶晶體酶種類酸性水解酶氧化酶、過氧化氫酶類PH5左右7左右是否需氧不需要需要功能細(xì)胞內(nèi)消化多種功能發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成經(jīng)G出芽形成

17、酶在細(xì)胞基質(zhì)中合成，經(jīng)分裂裝配形成標(biāo)志酶酸性水解酶過氧化氫酶特征溶酶體過氧化物酶體形態(tài)大小無酶晶體常有酶晶體酶種類酸性水 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選除線粒體和植物葉綠體中能合成少量蛋白質(zhì)外，絕大多數(shù)的蛋白質(zhì)均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體上開始合成然后運(yùn)至細(xì)胞的特定部位。這一過程稱蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)運(yùn)或分選。 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選除線粒體和植物葉綠體中能合成少量蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的分選大體可分為兩條途徑：1、在細(xì)胞質(zhì)中完成多肽鏈的合成，然后轉(zhuǎn)運(yùn)至膜圍繞的細(xì)胞器，如線粒體、過氧化物酶體、細(xì)胞核及細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的特定部位，因此被稱為后轉(zhuǎn)移。2、蛋白質(zhì)合成起始后轉(zhuǎn)移至糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，新生肽邊合成邊轉(zhuǎn)入糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，隨后經(jīng)高爾基體運(yùn)至

18、溶酶體、細(xì)胞膜或分泌到細(xì)胞外，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體本身的蛋白成分的分選也是通過這一途徑完成的。這種肽鏈邊合成邊轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的方式成為共轉(zhuǎn)移。蛋白質(zhì)的分選大體可分為兩條途徑：1、在細(xì)胞質(zhì)中完成多肽鏈的3. 細(xì)胞內(nèi)蛋白運(yùn)輸通路 Cytosol ER1.門式運(yùn)輸： 2.跨膜運(yùn)輸： 3.囊泡運(yùn)輸： 3. 細(xì)胞內(nèi)蛋白運(yùn)輸通路 Cytosol ER1.門式門式運(yùn)輸 細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞核 核孔復(fù)合體 核定位信號nuclear localization signal (NLS) 以折疊方式轉(zhuǎn)運(yùn) 門式運(yùn)輸 跨膜運(yùn)輸 細(xì)胞質(zhì) Pero. ER Mi/Chl ER： 信號肽 Mit， Chl， Per: 導(dǎo)肽 膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 以折疊、非折疊方式運(yùn)輸 跨膜運(yùn)輸 細(xì)胞質(zhì) Pero.(3) 囊泡運(yùn)輸出芽, 轉(zhuǎn)運(yùn), 入塢，融合 在轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡周圍形成蛋白衣被 (Clathrin, COPII 和 COPI)只轉(zhuǎn)運(yùn)正確折疊、組裝的蛋白。(3) 囊泡運(yùn)輸細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)課件1. 如何理解細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成及其在細(xì)胞生命活動(dòng)中的作用。2. 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成哪幾類蛋白質(zhì)？3. 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成部位及其去向如何?4. 指導(dǎo)分泌性蛋白在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成需要哪些主要結(jié)構(gòu)或因子?它 們?nèi)绾螀f(xié)同作用完成肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的合成?5.