第六部分細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng)

第六部分

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞內(nèi)區(qū)室化是真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的基本特征之一，細(xì)胞內(nèi)被膜區(qū)分為3類結(jié)構(gòu)：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)和其他由膜包被的各種細(xì)胞器（諸如線粒體、葉綠體、過(guò)氧化物酶體和細(xì)胞核）。第一節(jié)、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的含義與功能

主要成分：中間代謝有關(guān)的數(shù)千種酶類，細(xì)胞質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)。主要特點(diǎn)：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是一個(gè)高度有序的體系；通過(guò)弱鍵的相互作用處于動(dòng)態(tài)平衡。離開了細(xì)胞質(zhì)骨架的支持與組織，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)便無(wú)法維系這種復(fù)雜的高度有序的結(jié)構(gòu)，也就無(wú)法完成各種生物學(xué)功能。從細(xì)胞骨架的角度看，骨架的主要成分，特別是微管和微絲的裝配與解聚與周圍的液相始終處在一種動(dòng)態(tài)平衡之中，離開這種特定的環(huán)境，骨架系統(tǒng)也難以行使其功能。

蛋白質(zhì)的修飾輔酶或輔基與酶的共價(jià)結(jié)合磷酸化與去磷酸化：調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性。糖基化作用：主要發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體。對(duì)某些蛋白質(zhì)的N端進(jìn)行甲基化修飾——不易被細(xì)胞內(nèi)的蛋白水解酶水解，使蛋白質(zhì)在細(xì)胞中維持較長(zhǎng)的壽命。組蛋白甲基化修飾既可抑制也可增強(qiáng)基因表達(dá)。酰基化：一類是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的跨膜蛋白在通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中發(fā)生的；一類是在諸如src基因和ras基因這類癌基因的產(chǎn)物上。

蛋白質(zhì)選擇性降解—泛素依賴的降解途徑

（ubiquitin–dependentpathway）泛素是一個(gè)由76個(gè)氨基酸殘基組成的小分子球蛋白，具熱穩(wěn)定性，它的作用主要是識(shí)別要被降解的蛋白質(zhì)。蛋白酶體（proteasome)：降解蛋白質(zhì)的大分子復(fù)合體（約50種），富含ATP依賴的蛋白酶活性。由一個(gè)筒狀的20S的催化核心和其兩端各一個(gè)19S的調(diào)節(jié)部分組成，存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或細(xì)胞核中。

在ATP供能的情況下泛素的C端與非特異性泛素激活酶E1的半胱氨酸殘基共價(jià)結(jié)合，形成E1-泛素復(fù)合體。E1-泛素復(fù)合體再將泛素轉(zhuǎn)移給另一個(gè)泛素結(jié)合酶E2。E2結(jié)合的泛素羧基和靶蛋白賴氨酸側(cè)鏈的ε-氨基之間形成異肽鍵，該反應(yīng)由一個(gè)特異的泛素連接酶E3催化完成。蛋白酶體主要降解兩種類型的蛋白質(zhì)：一類是不穩(wěn)定、錯(cuò)誤折疊或異常的蛋白質(zhì)，另一類就是需要進(jìn)行存量調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)。功能：

蛋白質(zhì)質(zhì)量監(jiān)控

影響細(xì)胞代謝

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與受體調(diào)整

免疫反應(yīng)細(xì)胞周期轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和DNA修復(fù)等"forthediscoveryofubiquitin-mediatedproteindegradation"蛋白質(zhì)的折疊—分子伴侶（molecularchaperones）

細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)分子可以識(shí)別正在合成的多肽或部分折疊的多肽并與多肽的某些部位相結(jié)合，從而幫助這些多肽轉(zhuǎn)運(yùn)、折疊或裝配，這一類分子本身并不參與最終產(chǎn)物的形成，因此稱為分子伴侶。

Molecularchaperones：whichbindandstabilizeunfoldorpartlyfoldproteins，therebypreventingtheseproteinsfromaggregatingandbeingdegraded。

Chaperonins：whichdirectlyfacilitatethefoldingofproteins。1、細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)房室化的生物學(xué)意義（或高爾基體區(qū)室化對(duì)糖蛋白加工作用的意義）2、試述蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用，并舉例。3、舉例說(shuō)明蛋白磷酸化與去磷酸化在細(xì)胞周期調(diào)控中的作用。4、泛素依賴的降解途徑。5、蛋白質(zhì)的水解在細(xì)胞周期中有什么作用？

6、試述分子伴侶在細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸中的作用7、舉例說(shuō)明“分子伴侶”（molecularchaperone）的作用第二節(jié)、細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)概述從系統(tǒng)發(fā)生來(lái)看內(nèi)膜系統(tǒng)起源于質(zhì)膜的內(nèi)陷。從個(gè)體發(fā)生來(lái)看新細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)來(lái)源于原有內(nèi)膜系統(tǒng)的分裂。內(nèi)膜系統(tǒng)的生物學(xué)意義形成了一些特定的功能區(qū)域和微環(huán)境(細(xì)胞內(nèi)功能分化)

合理使用資源

集團(tuán)化管理

提高工作效率動(dòng)態(tài)性質(zhì)

保證了膜結(jié)構(gòu)的一致性

使細(xì)胞“青春常在內(nèi)膜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性質(zhì)內(nèi)膜系統(tǒng)將細(xì)胞內(nèi)的生化合成、分泌和胞吞作用連接形成動(dòng)態(tài)的、相互作用的網(wǎng)絡(luò)。細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的研究方法

放射自顯影（Autoradiography）生化分析（Biochemicalanalysis）遺傳突變分析（Geneticmutants）應(yīng)用放射自顯影技術(shù)研究生物大分子在細(xì)胞內(nèi)的合成動(dòng)態(tài)

利用放射性同位素電離輻射對(duì)乳膠（含AgBr或AgCl)的感光作用，對(duì)細(xì)胞內(nèi)生物大分子進(jìn)行定性、定位與半定量研究的一種細(xì)胞化學(xué)技術(shù)。實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞內(nèi)生物大分子進(jìn)行動(dòng)態(tài)和追蹤研究步驟：同位素標(biāo)記的生物大分子前體的摻入細(xì)胞內(nèi)同位素所在位置的顯示同位素標(biāo)記的前體物在生物大分子合成過(guò)程中摻入細(xì)胞內(nèi)即標(biāo)記（標(biāo)記：持續(xù)標(biāo)記和脈沖標(biāo)記）標(biāo)記后的組織或細(xì)胞按常規(guī)方法制片在暗室中像樣品表面均勻涂上一層乳膠，曝光、顯影、定影后于顯微鏡下觀察。細(xì)胞中銀顆粒所在的部位既代表放射性同位素的標(biāo)記部位遺傳突變體分析一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能微粒體（microsome）在細(xì)胞勻漿和超速離心過(guò)程中，由破碎的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成的近似球形的囊泡結(jié)構(gòu)，稱為微粒體。雖然這是形態(tài)上的人工產(chǎn)物，但在生化研究中常把它與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等同看待。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的基本類型

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上具有易位子（translocon）—Sec61p復(fù)合體

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分布常與微管的走向一致（驅(qū)動(dòng)蛋白）

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對(duì)外界因素的作用非常敏感

蛋白質(zhì)的合成是糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的主要功能細(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成都是起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中游離核糖體。在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白包括分泌蛋白、整合膜蛋白和內(nèi)膜系統(tǒng)各種細(xì)胞器內(nèi)的可溶性蛋白（需要隔離或修飾）。其它的多肽是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中“游離”核糖體上合成的。包括細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的駐留蛋白、核輸入蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體、葉綠體和過(guò)氧化物酶體的蛋白。信號(hào)假說(shuō)蛋白質(zhì)N-端的信號(hào)肽（signalpeptide）信號(hào)識(shí)別顆粒（SRP）—由6種結(jié)構(gòu)不同的蛋白和一個(gè)7SRNA（長(zhǎng)約300bp）組成的復(fù)合物，SRP上有3個(gè)功能部位：信號(hào)肽識(shí)別結(jié)合位點(diǎn)（P54）、翻譯暫停結(jié)構(gòu)域（P9/P14）、SRP受體蛋白結(jié)合位點(diǎn)（P68/P72）。信號(hào)識(shí)別顆粒的受體（又稱停泊蛋白dockingprotein，DP）為異二聚體膜整合蛋白，存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，可與SRP特異結(jié)合。轉(zhuǎn)位因子（translocon）—轉(zhuǎn)位因子由3-4個(gè)Sec61蛋白復(fù)合體構(gòu)成的一個(gè)類似于炸面圈的結(jié)構(gòu)，每個(gè)Sec61蛋白由三條肽鏈組成。信號(hào)序列（signalsequence）：存在于蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)上的線性序列，通常由15-60個(gè)氨基酸殘基組成，有些信號(hào)序列在完成蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)移后被信號(hào)肽酶（signalpeptidase）切除；通常信號(hào)序列對(duì)所引導(dǎo)的蛋白質(zhì)沒(méi)有特異性要求。信號(hào)斑（signalpatch）：存在于完成折疊的蛋白質(zhì)中，構(gòu)成信號(hào)斑的信號(hào)序列之間可以不相鄰，折疊在一起構(gòu)成蛋白質(zhì)分選的信號(hào)。每一種信號(hào)序列決定特殊的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方向。

信號(hào)肽（signalpeptide）引導(dǎo)新合成的肽鏈轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的信號(hào)序列稱為信號(hào)肽，位于新合成肽鏈的N端，一般有16-26個(gè)氨基酸殘基，包括疏水核心區(qū)（h)、信號(hào)肽的C端和N端三部分。由于信號(hào)肽又是引導(dǎo)肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的一段序列，又稱開始轉(zhuǎn)移序列（starttransfersequence）；信號(hào)肽沒(méi)有嚴(yán)格的專一性，目前尚未發(fā)現(xiàn)共同的信號(hào)序列。幾種典型的蛋白質(zhì)分選信號(hào)序列信號(hào)假說(shuō)

在非細(xì)胞系統(tǒng)中蛋白質(zhì)的翻譯過(guò)程與SRP、DP和微粒體的關(guān)系實(shí)驗(yàn)組別編碼信號(hào)序列的mRNASRPDP微粒體結(jié)果1+———產(chǎn)生含信號(hào)肽的完整多肽2++——合成70—100AA殘基后肽鏈停止延伸3+++—產(chǎn)生含信號(hào)肽的完整多肽4++++信號(hào)肽切除，肽鏈延伸入微粒體中"forthediscoverythatproteinshaveintrinsicsignalsthatgoverntheirtransportandlocalizationinthecell"導(dǎo)肽的結(jié)構(gòu)特征含有豐富的帶正電荷的堿性氨基酸，特別是精氨酸；羥基氨基酸如絲氨酸含量也較高；幾乎不含帶負(fù)電荷的酸性氨基酸；可形成既具有親水性又具有疏水性的α螺旋結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)特別有利于穿越線粒體的雙層膜。定位于線粒體基質(zhì)的蛋白質(zhì)運(yùn)送線粒體表面的受體（TOM22/20)識(shí)別導(dǎo)肽序列。內(nèi)膜兩側(cè)的膜電位對(duì)前體蛋白進(jìn)入內(nèi)膜起著啟動(dòng)作用，但轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程的完成并不一定依靠膜電位。前體蛋白在通過(guò)內(nèi)外膜接觸點(diǎn)輸入通道（Tom40和Tim23/17)之后，其導(dǎo)肽會(huì)被酶切除，并同時(shí)重新折疊為成熟的蛋白質(zhì)分子。定位于線粒體內(nèi)膜的蛋白質(zhì)運(yùn)送定位于線粒體膜間隙的蛋白質(zhì)運(yùn)送類囊體蛋白的定向輸入過(guò)氧化物酶體蛋白的分選核定位信號(hào)（NLS）NLS是存在于親核蛋白內(nèi)的一些短的氨基酸序列片段，富含堿性氨基酸殘基，如Lys、Arg，此外還常含有Pro。這些氨基酸殘基片段可以是一段連續(xù)的序列（T抗原），也可以分成兩段，兩段之間間隔約10個(gè)氨基酸殘基。在不同的NLS之間尚未發(fā)現(xiàn)共有的特征序列。NLS序列可存在于親核蛋白的不同部位，并在指導(dǎo)親核蛋白完成核輸入后并不被切除。NLS只是親核蛋白入核的一個(gè)必要條件而非充分條件。親核蛋白入核轉(zhuǎn)運(yùn)的步驟親核蛋白通過(guò)NLS與受體結(jié)合，形成轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物；在importinβ的介導(dǎo)下，轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物與核孔復(fù)合體的胞質(zhì)纖維結(jié)合；轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物通過(guò)改變構(gòu)象的核孔復(fù)合體從胞質(zhì)面被轉(zhuǎn)移到核質(zhì)面；轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物在核質(zhì)面與Ran-GTP結(jié)合，并導(dǎo)致復(fù)合物解離，親核蛋白釋放；受體亞基與結(jié)合的Ran返回胞質(zhì)，通過(guò)GTP的水解實(shí)現(xiàn)與受體的分離。新生多肽的折疊與組裝不能正確折疊的畸形肽鏈或未組裝的蛋白亞基從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，通過(guò)泛素依賴的降解途徑被蛋白酶體降解。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔是非還原性的環(huán)境，極易形成二硫鍵。蛋白二硫鍵異構(gòu)酶（proteindisulfideisomerase，PDI）切斷二硫鍵，幫助新合成的蛋白重新形成二硫鍵并處于正確折疊的狀態(tài)。結(jié)合蛋白（Bindingprotein，Bip）識(shí)別不正確折疊的蛋白或未組裝好的蛋白亞單位，并促進(jìn)它們重新折疊與組裝。蛋白二硫鍵異構(gòu)酶和Bip等蛋白都具有KDEL或HDEL4肽信號(hào)以保證它們滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是脂質(zhì)合成的重要場(chǎng)所ER合成細(xì)胞所需絕大多數(shù)膜脂（包括磷脂和膽固醇）

兩種例外：鞘磷脂和糖脂（ER開始→Golgicomplex完成）

Mit/Chl某些單一脂類是在它們的膜上合成磷脂合成酶是ER膜整合蛋白，活性位點(diǎn)朝向細(xì)胞質(zhì)；磷脂轉(zhuǎn)位因子：將新合成的脂類分子會(huì)由細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)側(cè)轉(zhuǎn)向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面，它對(duì)含膽堿的磷脂要比對(duì)含絲氨酸、乙醇胺和肌醇的磷脂轉(zhuǎn)位能力強(qiáng)，因此導(dǎo)致了磷脂分子在膜上分布的不對(duì)稱性。磷脂的轉(zhuǎn)運(yùn)：出芽或磷脂轉(zhuǎn)換蛋白SM：鞘磷脂；PC：磷脂酰膽堿；PS：磷脂酰絲氨酸；PE：磷脂酰乙醇胺；PI：磷脂酰肌醇；CI：膽固醇內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的其他功能肝細(xì)胞的解毒作用（Detoxification）：肝細(xì)胞中存在細(xì)胞色素P450家族酶系，在這些酶的作用下，可以使在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的不溶于水的毒物或代謝產(chǎn)物羥基化而完全溶于水的物質(zhì)，并通過(guò)尿液排出體外。類固醇激素的合成儲(chǔ)存鈣離子：肌質(zhì)網(wǎng)膜上的Ca2+-ATP酶將細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2+泵入肌質(zhì)網(wǎng)腔中。為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中很多蛋白提供了附著位點(diǎn)二、高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與極性電鏡下高爾基體是由扁平膜囊和大小不等的囊泡構(gòu)成，并且是一種有極性的細(xì)胞器。高爾基體至少由互相聯(lián)系的3個(gè)部分組成，每一部分又可能劃分出更精細(xì)的間隔。周圍大小不等的囊泡：順面囊泡稱ERGIC/VTC；反面體積較大的分泌泡與分泌顆粒。高爾基體與細(xì)胞骨架關(guān)系密切，在非極性細(xì)胞中，高爾基體分布在MTOC(負(fù)端)。順面高爾基體管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（cis-Golginetwork，CGN）RER（蛋白質(zhì)和脂類）（蛋白質(zhì)KDEL或HDEL）蛋白絲氨酸殘基發(fā)生O-連接糖基化；跨膜蛋白在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)結(jié)構(gòu)域的?；桓郀柣w中間膜囊（medialGolgi）多數(shù)糖基修飾；糖脂的形成；與高爾基體有關(guān)的多糖的合成反面高爾基體管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（trans-Golginetwork，TGN）參與蛋白質(zhì)的分類與包裝、運(yùn)輸；

某些“晚期”的蛋白質(zhì)修飾（如唾液酸化、蛋白質(zhì)酪氨酸殘基的硫酸化及蛋白原的水解加工）在蛋白質(zhì)與脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的“瓣膜”作用，保證單向轉(zhuǎn)運(yùn)。

高爾基體的3個(gè)組成部分功能之一—參與細(xì)胞的分泌活動(dòng)RER上合成的蛋白質(zhì)進(jìn)入ER腔COPⅡ運(yùn)輸泡進(jìn)入CGN

在medialGolgi中加工在TGN形成分泌泡運(yùn)輸與質(zhì)膜融合、排出。蛋白質(zhì)分選及其轉(zhuǎn)運(yùn)是由其自身氨基酸序列決定的功能之二—蛋白質(zhì)的修飾與加工

細(xì)胞對(duì)蛋白質(zhì)的修飾加工主要包括糖基化、羥基化、?；投蜴I的形成等。糖基化在糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下發(fā)生在ER腔面糖基化主要有兩種方式

N-連接的糖基化（Asn）：N-乙酰葡萄糖胺

O-連接的糖基化（Ser/Thr或Hylys/Hypro）：主要發(fā)生在高爾基體，N-乙酰半乳糖胺。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)蛋白糖基化修飾非常簡(jiǎn)單。蛋白質(zhì)糖基化的特點(diǎn)及其生物學(xué)意義溶酶體中的水解酶類、多數(shù)細(xì)胞膜上的膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白，而在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞核中絕大多數(shù)蛋白質(zhì)缺少糖基化修飾。糖蛋白寡糖鏈的合成與加工都沒(méi)有模板，靠不同的酶在細(xì)胞的不同間隔中經(jīng)歷復(fù)雜的加工過(guò)程才能完成。對(duì)多數(shù)由高爾基體分選的蛋白質(zhì)來(lái)說(shuō)，糖基化并非作為蛋白質(zhì)的分選信號(hào)。糖基化的主要作用可能是有助于蛋白質(zhì)在成熟過(guò)程中折疊成正確構(gòu)象和增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。進(jìn)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(gè)保護(hù)性的外被，同時(shí)又不象細(xì)胞壁那樣限制細(xì)胞的形狀與運(yùn)動(dòng)。蛋白質(zhì)糖基化的兩種類型比較特征N-連接O-連接

合成部位粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要在高爾基體合成方式來(lái)自同一個(gè)寡糖前體一個(gè)個(gè)單糖加上去與之結(jié)合的氨基酸殘基天冬酰氨絲氨酸、蘇氨酸、羥脯、羥賴最終長(zhǎng)度至少5個(gè)糖殘基1-4個(gè)糖殘基第一個(gè)糖殘基N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰半乳糖胺復(fù)雜的N-連接寡糖的加工過(guò)程反應(yīng)底物——核苷酸單糖（UDP-單糖）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中糖基化是把N-乙酰葡糖胺分子加到蛋白質(zhì)的絲氨酸殘基的羥基上；與一般O-連接寡糖不同，直接與絲氨酸羥基結(jié)合的不是N-乙酰半乳糖胺而是木糖（xylose)。蛋白酶的水解和其他加工過(guò)程無(wú)生物活性的蛋白原高爾基體切除N端或兩端的序列成熟的多肽。蛋白質(zhì)前體高爾基體水解同種有活性的多肽，如神經(jīng)肽等。含有不同信號(hào)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。加工方式多樣性的可能原因： 確保小肽分子的有效合成； 彌補(bǔ)缺少包裝并轉(zhuǎn)運(yùn)到分泌泡中的必要信號(hào)； 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。高爾基體與細(xì)胞內(nèi)的膜泡運(yùn)輸三、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能溶酶體是單層膜圍繞、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(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化作用。溶酶體是一種異質(zhì)性（heterogenous）的細(xì)胞器，不同溶酶體的形態(tài)大小、甚至其中所包含的水解酶的種類都有很大的不同。溶酶體的類型

初級(jí)溶酶體（primarylysosome）

次級(jí)溶酶體（secondarylysosome）

殘余體（residualbody）

溶酶體的功能清除無(wú)用的生物大分子、衰老的細(xì)胞器及衰老損傷和死亡的細(xì)胞；防御功能—某些細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞）可以識(shí)別并吞噬入侵的病毒或細(xì)菌，在溶酶體作用下將其殺死并進(jìn)一步降解；其他重要的生理功能

作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官”為細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)；

分泌腺細(xì)胞中，溶酶體攝入分泌顆粒參與分泌過(guò)程的調(diào)節(jié)；參與清除贅生組織或退行性變化的細(xì)胞；受精過(guò)程中的精子的頂體（acrosome）反應(yīng)。

溶酶體與疾病

溶酶體酶缺失或溶酶體酶的代謝環(huán)節(jié)故障，細(xì)胞溶酶體內(nèi)充滿了未被降解的物質(zhì)，影響細(xì)胞代謝，如臺(tái)-薩氏（Tay-Sachs—缺少β-氨基己糖酯酶）、Ⅱ型肝糖原儲(chǔ)積?。ㄈ鄙佴?葡萄糖苷酶）等各種儲(chǔ)積癥，是一種隱性遺傳病。溶酶體吞入了不能消化的成分，從而造成溶酶體膜破裂，釋放出其中的水解酶，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。如肺部細(xì)胞吞噬二氧化硅所引起的矽肺和石棉肺（釋放巨噬細(xì)胞纖維化因子，刺激成纖維細(xì)胞產(chǎn)生膠原纖維小結(jié)，造成肺組織的彈性降低）。I-細(xì)胞病溶酶體與休克：休克過(guò)程中，由于組織缺血、缺氧，影響供能系統(tǒng)，造成膜的不穩(wěn)定，引起溶酶體酶的外漏，從而造成細(xì)胞和機(jī)體的損傷。某些病原體（麻瘋桿菌、利什曼原蟲或病毒）被細(xì)胞攝入，進(jìn)入吞噬泡但并未被殺死而繁殖（抑制吞噬泡的酸化或利用胞內(nèi)體中的酸性環(huán)境）溶酶體酶的合成及N-連接的糖基化修飾（RER）

高爾基體cis膜囊寡糖鏈上的甘露糖殘基磷酸化M6PN-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶高爾基體trans-膜囊和TGN膜（M6P受體）溶酶體酶分選與局部濃縮以出芽的方式轉(zhuǎn)運(yùn)到前溶酶體磷酸葡萄糖苷酶磷酸化識(shí)別信號(hào)：信號(hào)斑溶酶體的發(fā)生

M6P受體與M6P分離，酶蛋白中M6P去磷酸化溶酶體分選途徑多樣化

依賴于M6P的分選途徑的效率不高，部分溶酶體酶通過(guò)運(yùn)輸小泡直接分泌到細(xì)胞外；在細(xì)胞質(zhì)膜上也存在依賴于鈣離子的M6P受體，同樣可與胞外的溶酶體酶結(jié)合，通過(guò)受體介導(dǎo)的胞吞作用，將酶送至前溶酶體，M6P受體返回細(xì)胞質(zhì)膜，反復(fù)使用。

還存在不依賴于M6P的分選途徑（分泌溶酶體的perforin和granzyme）溶酶體膜上的跨膜蛋白的分選不涉及M6P途徑，它是依賴于自身的氨基酸殘基信號(hào)進(jìn)行分選的。

亨特綜合癥（Hunter’ssyndrome）和赫爾勒綜合癥（Hunler’ssyndrome）都是隱形黏多糖代謝病，患者一般在20歲之前就會(huì)死亡。這些患者由于溶酶體中缺少特異的糖胺聚糖水解酶，導(dǎo)致這些成分不能被分解而積累在溶酶體中。當(dāng)將兩種不同患者的細(xì)胞融合在一起后，糖胺聚糖則能正常水解，說(shuō)明它們?nèi)笔Я瞬煌愋偷乃饷?。甚至將這兩種患者的細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，仍然可以獲得相同的效果——即相互彌補(bǔ)對(duì)方的缺陷。最令人吃驚的是培養(yǎng)赫爾勒綜合癥細(xì)胞的培養(yǎng)液可以彌補(bǔ)亨特綜合癥細(xì)胞的缺陷（反之也是一樣）。培養(yǎng)基中起到彌補(bǔ)作用的因子經(jīng)過(guò)不同方法（蛋白酶、或者過(guò)碘酸破壞糖基、或者堿性磷酸酶水解磷酸）處理后都可以導(dǎo)致該因子的失活。（1）你認(rèn)為這種因子是什么？它是通過(guò)何種途徑來(lái)彌補(bǔ)溶酶體缺陷的？（2）為什么這種因子在蛋白酶、過(guò)碘酸和堿性磷酸酶的作用下能夠失活？（3）是否能夠用同樣的方式來(lái)彌補(bǔ)細(xì)胞質(zhì)中各種酶的突變或缺失？為什么？過(guò)氧化物酶體與初級(jí)溶酶體的特征比較特征初級(jí)溶酶體過(guò)氧化物酶體形態(tài)大小多為球形，直徑0.2-0.5μm，無(wú)酶晶體球形，哺乳動(dòng)物中直徑多為0.15-0.25μm，內(nèi)常有酶晶體酶種類酸性水解酶含有氧化酶類pH值5左右7左右是否需氧不需要需要功能細(xì)胞內(nèi)的消化作用多種功能發(fā)生酶在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成經(jīng)高爾基體出芽形成酶在細(xì)胞質(zhì)中合成，經(jīng)分裂與組裝形成標(biāo)志酶酸性磷酸酶過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化物酶體的發(fā)生從已有的過(guò)氧化物酶體經(jīng)分裂后形成子代的細(xì)胞器，子代的過(guò)氧化物酶體還需要進(jìn)一步組裝形成成熟的細(xì)胞器。

組成過(guò)氧化物酶體的蛋白均由細(xì)胞核基因編碼，主要在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到過(guò)氧化物酶體中。

過(guò)氧化物酶體蛋白分選的信號(hào)序列（peroxisomal-targetingsignal，PTS）：

PTS1為Ser-lys-leu(SKL)，多存在于基質(zhì)蛋白的C端。

PTS2為Arg/Lys-Leu/Ile-5X-His/Gln-leu，存在于某些基質(zhì)蛋白N端。

過(guò)氧化物酶體膜上存在幾種可與信號(hào)序列相識(shí)別的受體過(guò)氧化物酶體的膜脂可能在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成后轉(zhuǎn)運(yùn)而來(lái)。三種不同類型的有被小泡具有不同的物質(zhì)運(yùn)輸作用

COPII有被小泡的組裝與運(yùn)輸介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)順向運(yùn)輸，負(fù)責(zé)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸；COPII包被由5種蛋白亞基組成，包括Sec13p、Sec31p、Sec23p、Sec24p和Sar1p；包被蛋白的裝配是受控的；COPII有被小泡具有對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的選擇性并使之濃縮。脫被后暴露的v-SNARE與高爾基體cis面膜上的同類蛋白t-SNARE相互配對(duì)，介導(dǎo)膜泡與靶膜融合，內(nèi)含物釋放進(jìn)入高爾基體。COPⅠ有被小泡的組裝與運(yùn)輸介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)膜泡的逆向運(yùn)輸，負(fù)責(zé)從順面高爾基體網(wǎng)狀區(qū)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)以及回收錯(cuò)誤分選的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)COPI包被含有7種蛋白亞基和一種調(diào)節(jié)膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)的GTP結(jié)合蛋白ARF(GTP-bindingprotein)，包被蛋白復(fù)合物的組裝與去組裝依賴于ARF；細(xì)胞器中保留及回收蛋白質(zhì)的兩種機(jī)制： 轉(zhuǎn)運(yùn)泡將應(yīng)被保留的駐留蛋白排斥在外，防止出芽轉(zhuǎn)運(yùn)；對(duì)逃逸蛋白的回收機(jī)制，使之返回它們正常駐留的部位。COPI-有被小泡除介導(dǎo)Golgi→ER逆向運(yùn)輸外，在高爾基體內(nèi)膜囊間的運(yùn)輸也涉及到COPI有被小泡。逃逸的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白的回收是通過(guò)回收信號(hào)介導(dǎo)的特異性受體完成的

網(wǎng)格蛋白有被小泡的組裝與運(yùn)輸負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)從高爾基體TGN向質(zhì)膜、胞內(nèi)體或溶酶體和植物液泡的運(yùn)輸。在受體介導(dǎo)的細(xì)胞胞吞途徑中也負(fù)責(zé)將物質(zhì)從質(zhì)膜胞吞泡(細(xì)胞質(zhì))

胞內(nèi)體溶酶體運(yùn)輸。高爾基體TGN是網(wǎng)格蛋白有被小泡形成的發(fā)源地在高爾基體TGN區(qū)籠形蛋白有被小泡的形成示意圖膜泡運(yùn)輸是一個(gè)特異性過(guò)程，涉及多種

蛋白識(shí)別、組裝、去組裝的復(fù)雜調(diào)控選擇性融合是保證細(xì)胞內(nèi)定向膜流的因素之一。通過(guò)v-SNARE和t-SNARE兩類蛋白間的互補(bǔ)性和相互作用，決定供體膜泡在靶膜上的錨定與融合。轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡尋靶：SNARE假說(shuō)膜泡運(yùn)輸、融合及Rab

蛋白的作用膜泡融合模型

轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡尋靶：SRNRE假說(shuō)

Rothman和他的同事發(fā)現(xiàn)動(dòng)物細(xì)胞融合需要一種可溶的細(xì)胞質(zhì)融合蛋白N-乙基馬來(lái)酰亞胺敏感因子（N-ethylmaleimide-sensitivefusionprotein，NSF）和幾種可溶性NSF附著蛋白（solubeNSFattachmentprotein，SNAP），NSF/SNAP負(fù)責(zé)介導(dǎo)不同類型膜泡的融合，沒(méi)有明顯特異性。提供特異性保障的是SNAP受體（SNAPreceptor，又稱SNARE）。每種轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡都有特異的v-SNARE（vesicle-SNAPreceptor）標(biāo)志，能識(shí)別并與靶膜上的t-SNARE（target-SNAPreceptor）相互作用。通過(guò)v-SNARE和t-SNARE兩類蛋白間的互補(bǔ)性和相互作用，決定供體膜泡在靶膜上的錨定與融合。膜泡運(yùn)輸、融合及Rab蛋白的作用供體膜上的GEF識(shí)別并結(jié)合特異性Rab

蛋白，誘發(fā)GTP置換GDP，進(jìn)而引發(fā)Rab

蛋白構(gòu)象改變并暴露其共價(jià)結(jié)合的脂質(zhì)基團(tuán)，從而幫助Rab

蛋白錨定在供體膜上，并隨膜泡轉(zhuǎn)移，在靶膜上Rab-GTP與Rab效應(yīng)器結(jié)合。在轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡與靶膜伴隨SNARE復(fù)合物的形成而融合后，Rab蛋白上的GTP水解后從膜中釋放出來(lái)，并與GDP解離抑制物結(jié)合。1、細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)由哪幾部分組成？并說(shuō)明其功能。2、試述細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的各種細(xì)胞器在結(jié)構(gòu)、功能和發(fā)生上的關(guān)系。3、試述內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體在結(jié)構(gòu)、功能和發(fā)生上的關(guān)系。4、二硫鍵異構(gòu)酶和結(jié)合蛋白（Bip）可以幫助新合成的蛋白質(zhì)正確折疊與裝配，它們都游離在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中。（－）5、微粒體實(shí)際上是破碎的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成的近似球形的囊泡結(jié)構(gòu)，又被稱為微體。6、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成哪幾種蛋白質(zhì)？在合成過(guò)程中需要那些主要結(jié)構(gòu)參與？它們是如何協(xié)同作用完成肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的？7、由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的駐留蛋白能被滯留于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)，是由于其N端末尾具有駐留信號(hào)肽。8、肝的解毒作用主要由肝細(xì)胞的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)來(lái)完成。

9、新生的多肽鏈折疊成的蛋白質(zhì)分子受哪些因素控制?10、蛋白質(zhì)糖基化有何生物學(xué)意義。11、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成哪幾種蛋白質(zhì)？在合成過(guò)程中需要那些主要結(jié)構(gòu)參與？它們是如何協(xié)同作用完成肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的？12、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的蛋白質(zhì)含量比細(xì)胞膜多，含有大量的酶。下列蛋白中哪些不是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特有的酶：

A．葡萄糖－6－磷酸酶B．細(xì)胞色素C氧化酶

C．細(xì)胞色素C還原酶D．細(xì)胞色素P45013、你用純化的微粒體研究蛋白質(zhì)的翻譯和轉(zhuǎn)運(yùn)但是你發(fā)現(xiàn)輸入的效率非常之低。下面提供的5種物質(zhì)中預(yù)期有一種能夠提供輸入效率，方法是將該物質(zhì)添加到蛋白質(zhì)和微粒體的混合物中，請(qǐng)指出是哪一種物質(zhì)，并加以解釋。A．BipB.細(xì)胞質(zhì)Hsp70C.游離核糖體D.Sec61復(fù)合物E．SRP14、新生蛋白在ER中進(jìn)行糖基化修飾時(shí)，首先是將一個(gè)含有14糖的預(yù)制件（糖鏈）加到肽鏈特定氨基酸殘基上，請(qǐng)問(wèn)這一方式具有哪些優(yōu)越性？15、新合成的蛋白質(zhì)在ER腔中不能形成S-S（二硫鍵），原因是在ER腔中有含硫的還原劑，阻止了二硫鍵的形成。16、蛋白質(zhì)進(jìn)入線粒體和葉綠體都需要Hsp70分子伴侶，但是為什么共翻譯進(jìn)入ER的蛋白質(zhì)則不需要？17、假定您已經(jīng)獲得多個(gè)工程基因，每一個(gè)都能編碼一種蛋白質(zhì)，但具有相互沖突的兩種定位信號(hào)。如果將這些基因在細(xì)胞中表達(dá)，請(qǐng)推測(cè)各種蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的最終去向。A.同時(shí)具有輸入細(xì)胞核和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）的信號(hào)B.同時(shí)具有進(jìn)入線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）中的滯留的信號(hào)C.同時(shí)具有進(jìn)入細(xì)胞核和輸出細(xì)胞核的信號(hào)18、核定位信號(hào)進(jìn)入細(xì)胞核后不被切除，而轉(zhuǎn)運(yùn)到其他區(qū)室的信號(hào)在蛋白質(zhì)定位后通常被切除，請(qǐng)推測(cè)核定位信號(hào)不被切除的原因何在？

19、結(jié)合高爾基復(fù)合體的結(jié)構(gòu)和功能論述該細(xì)胞器是極性細(xì)胞器。20、從GERL結(jié)構(gòu)，討論Golgi復(fù)合體的功能。21、在高爾基體內(nèi)糖蛋白的合成有何特點(diǎn)，它與在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中糖蛋白的合成有何不同？22、下列蛋白中那個(gè)是高爾基體中間膜囊的標(biāo)志酶。

A.葡萄糖－6－磷酸酶B.NADH-細(xì)胞色素b5還原酶

C.NADP酶D.NADH-細(xì)胞色素c還原酶23、試述高爾基復(fù)合體在蛋白質(zhì)加工、分選、膜泡運(yùn)輸以及膜轉(zhuǎn)化過(guò)程中的作用。24、在高爾基體內(nèi)糖蛋白的合成有何特點(diǎn)，它與在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中糖蛋白的合成有何不同？25、多肽如何正確折疊，以及是否進(jìn)一步加工或組裝成寡聚體的信號(hào)都存在于蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)中，或者說(shuō)這些信息僅存在于編碼該蛋白質(zhì)的基因本身。

26、一個(gè)蛋白質(zhì)具有一個(gè)不被切除的內(nèi)含信號(hào)序列，但并不含有一個(gè)停止轉(zhuǎn)移信號(hào)序列，這個(gè)蛋白質(zhì)的膜取向?yàn)?/p>

。A、N端朝向胞質(zhì)側(cè)的單跨膜蛋白B、C端朝向胞質(zhì)側(cè)的單跨膜蛋白C、N端和C端都朝向胞質(zhì)側(cè)的雙跨膜蛋白D、是一個(gè)分泌蛋白27、在間期細(xì)胞中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分布常常與

的走向一致，已發(fā)現(xiàn)一種馬達(dá)蛋白

與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合。A、微絲、驅(qū)動(dòng)蛋白B、微管、驅(qū)動(dòng)蛋白C、微管、動(dòng)力蛋白D、微絲、肌球蛋白28、在下列細(xì)胞中，含高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)較多的細(xì)胞是A、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞B、肌細(xì)胞C、汗腺細(xì)胞D、胰腺外分泌部細(xì)胞29、如果用堿性物質(zhì)（如氨或氯奎）處理細(xì)胞，將會(huì)使細(xì)胞器中的pH升高近中性。請(qǐng)推測(cè)此時(shí)M6P受體蛋白位于何種細(xì)胞器的膜中，原因是什么？30、用能夠使微管去聚合的藥物處理細(xì)胞時(shí)，Golgi發(fā)生片段化，成為小的膜泡，散布在細(xì)胞中。將藥物除去后，細(xì)胞恢復(fù)原狀并正常生長(zhǎng)。若用電子顯微鏡對(duì)這種恢復(fù)生長(zhǎng)的細(xì)胞進(jìn)行檢查，可觀察到Golgi非常正常，這是否意味著Golgi已經(jīng)重新合成了？還是另有原因？31、Ifyouthinkoftheproteinasatraveler,whatkindofvehiclewouldbestdescribethesortingreceptor：aprivatecar,ataxi,orabus？Explainyourchoice.32、內(nèi)膜系統(tǒng)的形成解決了進(jìn)化過(guò)程中出現(xiàn)的三大矛盾表面積與體積比、關(guān)鍵分子濃度對(duì)反應(yīng)的影響和細(xì)胞質(zhì)膜的合成。

33、蛋白質(zhì)的糖基化主要發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)生的糖基化是指在哺乳動(dòng)物的細(xì)胞中把N-乙酰葡萄糖胺分子加到蛋白質(zhì)的絲氨酸殘基的羥基上。34、試述細(xì)胞外被中糖蛋白在細(xì)胞內(nèi)合成、組裝和運(yùn)輸?shù)娜^(guò)程及其對(duì)于細(xì)胞的主要生理功能。35、不能正確折疊的畸形肽鏈或未裝配成寡聚體的蛋白質(zhì)亞基，不論在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上還是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，一般都不能進(jìn)入高爾基體36、生物大分子的裝配方式大體可分為自我組裝、協(xié)助組裝和直接組裝以及更為復(fù)雜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)體系之間的裝配。37、用什么方法追蹤活細(xì)胞中蛋白質(zhì)合成與分泌過(guò)程？包括哪幾個(gè)步驟？利用該技術(shù)試述細(xì)菌被巨噬細(xì)胞吞噬后其蛋白質(zhì)中放射性標(biāo)記氨基酸的命運(yùn)。38、哺乳動(dòng)物細(xì)胞表面常常帶有負(fù)電荷，是與很多膜蛋白糖側(cè)鏈上的唾液酸殘基的存在有關(guān)。39、試述細(xì)胞中跨膜蛋白合成的過(guò)程與相關(guān)機(jī)制。40、關(guān)于高爾基復(fù)合體形成并得以維持的兩種模型是什么？各有什么長(zhǎng)處？41、簡(jiǎn)述膜泡的主要類型（包括有被小泡和其他形式小泡）及各類型膜泡的結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸途徑與生物學(xué)功能。42、何謂細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)分選（sorting）?細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)分選的途徑與生物學(xué)意義是什么？細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換──

線粒體和葉綠體一、線粒體的超微結(jié)構(gòu)外膜：含有孔蛋白(porin)，通透性較高。內(nèi)膜：高度不通透性（富含心磷脂，缺乏膽固醇）；向內(nèi)折疊形成嵴（cristae）；含有與能量轉(zhuǎn)換相關(guān)的蛋白（電子傳遞鏈、ATP合成酶和內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）膜間隙：含可溶性的酶、底物及輔助因子?；|(zhì)（matrix）：含三羧酸循環(huán)酶系、線粒體基因表達(dá)酶系等以及線粒體DNA,RNA，核糖體。

線粒體各部分主要酶的分布

部位酶的名稱部位酶的名稱外膜單胺氧化酶NADH-細(xì)胞色素C還原酶犬尿酸氧化酶酰基輔酶A合成酶膜間隙腺苷酸激酶二磷酸激酶核苷酸激酶單磷酸激酶內(nèi)膜細(xì)胞色素氧化酶ATP合成酶系琥珀酸脫氧酶β-羥丁酸和β-羥丙酸脫氫酶肉毒堿?；D(zhuǎn)移酶丙酮酸氧化酶NADH脫氫酶基質(zhì)檸檬酸合成酶，蘋果酸脫氫酶延胡索酸酶，異檸檬酸脫氫酶順烏頭酸酶，谷氨酸脫氫酶脂肪酸氧化酶系天門冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶蛋白質(zhì)和核酸合成酶系丙酮酸脫氫酶復(fù)合物二、線粒體的功能

線粒體主要功能是進(jìn)行三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化合成ATP，為細(xì)胞生命活動(dòng)提供直接能量；與細(xì)胞中氧自由基的生成，調(diào)節(jié)細(xì)胞氧化還原電位和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、調(diào)控細(xì)胞凋亡、基因表達(dá)、細(xì)胞內(nèi)多種離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)及電解質(zhì)穩(wěn)態(tài)平衡。電子轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物復(fù)合物Ⅰ：NADH-CoQ還原酶（既是電子傳遞體又是質(zhì)子移位體）組成：含42個(gè)蛋白亞基，至少6個(gè)Fe-S中心和1個(gè)黃素蛋白；作用：催化1對(duì)電子從NADH輔酶Q；泵出4H+復(fù)合物Ⅱ：琥珀酸-CoQ還原酶（是電子傳遞體而非質(zhì)子移位體）組成：含F(xiàn)AD輔基，2Fe-S中心；作用：催化1對(duì)低能電子FADFe-S輔酶Q(無(wú)H+泵出)復(fù)合物Ⅲ：CoQ-細(xì)胞色素c還原酶（既是電子傳遞體又是質(zhì)子移位體）組成：包括1個(gè)cytc1、1個(gè)cytb、1個(gè)Fe-S蛋白作用：催化電子從UQH2cytc；泵出4H+

（2個(gè)來(lái)自UQ，2個(gè)來(lái)自基質(zhì)）復(fù)合物Ⅳ：細(xì)胞色素c氧化酶（既是電子傳遞體又是質(zhì)子移位體）組成：二聚體，每一單體含13個(gè)亞基；

作用：催化電子從cytc分子O2

形成水，2H+泵出，2H+

參與形成水

ATP形成機(jī)制—氧化磷酸化氧化(電子傳遞、放能)與磷酸化(ADP+Pi，儲(chǔ)能)同時(shí)進(jìn)行，密切耦聯(lián)，分別由兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)體系實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)1顆粒具有ATP酶活性。用超聲波將線粒體破碎，線粒體內(nèi)膜碎片可自然卷成顆粒朝外的小膜泡，這種小膜泡稱為亞線粒體小泡或亞線粒體顆粒。ATP合成酶的分子結(jié)構(gòu)結(jié)合變構(gòu)機(jī)制質(zhì)子梯度的作用并不是用于形成ATP，而是使ATP從酶分子上解脫下來(lái)。ATP合酶上的3個(gè)β亞基的氨基酸序列是相同的，但它們的構(gòu)象不同，即在任一時(shí)刻，3個(gè)β催化亞基以3種不同的構(gòu)象存在。ATP通過(guò)旋轉(zhuǎn)催化而合成，在此過(guò)程中，通過(guò)F0通道的質(zhì)子流引起c亞基環(huán)和附著于其上的γ亞基縱軸在α3β3的中央進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)是由F0質(zhì)子所進(jìn)行的質(zhì)子跨膜運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)的?？赡嫘詮?fù)合酶，即既能利用質(zhì)子電化學(xué)梯度儲(chǔ)存的能量合成ATP,又能水解ATP將質(zhì)子從基質(zhì)泵到膜間隙。氧化磷酸化的耦連機(jī)制—化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)

電子傳遞鏈各組分在線粒體內(nèi)膜中不對(duì)稱分布，當(dāng)高能電子沿其傳遞時(shí)，所釋放的能量將H+從基質(zhì)泵到膜間隙，由于膜對(duì)H+是不通透的，在內(nèi)膜兩側(cè)形成H+電化學(xué)梯度。在這個(gè)梯度驅(qū)使下，H+穿過(guò)ATP合成酶回到基質(zhì)，同時(shí)合成ATP,電化學(xué)梯度中蘊(yùn)藏的能量?jī)?chǔ)存到ATP高能磷酸鍵。三、線粒體與疾病線粒體疾病都為母系遺傳。細(xì)胞中線粒體的數(shù)量隨年齡增長(zhǎng)而減少，而體積卻隨年齡增長(zhǎng)而增大。人類線粒體疾病其原發(fā)機(jī)制都是mtDNA異常（突變、缺失、重排）引起的遺傳性疾病，表現(xiàn)為電子傳遞酶系和氧化磷酸化酶系的異常。誘導(dǎo)因素之一為氧自由基，機(jī)體衰老即退行性疾病時(shí)，Mn-SOD活性降低，氧自由基就積累在線粒體中，從而導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生。氧自由基造成mtDNA氧化損傷的積累量可比核DNA高16倍，同時(shí)mtDNA不具有核基因的修復(fù)裝置，因此mtDNA發(fā)生突變的頻率比細(xì)胞核高10倍以上。四、線粒體和葉綠體是半自主性細(xì)胞器半自主性細(xì)胞器的概念：自身含有遺傳表達(dá)系統(tǒng)(自主性)；但編碼的遺傳信息十分有限，其RNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)翻譯、自身構(gòu)建和功能發(fā)揮等必須依賴核基因組編碼的遺傳信息(自主性有限)。mtDNA復(fù)制的時(shí)間主要在細(xì)胞周期的S期及G2期，DNA先復(fù)制，隨后線粒體分裂。ctDNA復(fù)制的時(shí)間在G1期。復(fù)制仍受核的控制。內(nèi)共生學(xué)說(shuō)真核細(xì)胞的組先是一種體積巨大的、不需氧的、具有吞噬能力的細(xì)胞，通過(guò)糖酵解取得能量。線粒體的組先－原線粒體則是一種革蘭氏陰性菌，含有進(jìn)行三羧酸循環(huán)所需的酶系和電子傳遞鏈。這種細(xì)菌被吞噬后，即與宿主細(xì)胞間形成互利的共生關(guān)系。在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，這種細(xì)菌逐漸失去了原有的一些特征，關(guān)閉、丟失或向核內(nèi)轉(zhuǎn)移了一些基因，逐漸演化為現(xiàn)在細(xì)胞內(nèi)的線粒體。內(nèi)共生起源學(xué)說(shuō)的主要論據(jù)基因組在大小、形態(tài)和結(jié)構(gòu)方面與細(xì)菌相似。有自己完整的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，能獨(dú)立合成蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)合成機(jī)制有很多類似細(xì)菌而不同于真核生物。兩層被膜有不同的進(jìn)化來(lái)源，外膜與細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)相似，內(nèi)膜與細(xì)菌質(zhì)膜相似。以分裂的方式進(jìn)行繁殖，與細(xì)菌的繁殖方式相同。能在異源細(xì)胞內(nèi)長(zhǎng)期生存，說(shuō)明線粒體和葉綠體具有的自主性與共生性的特征。線粒體的祖先很可能來(lái)自反硝化副球菌或紫色非硫光合細(xì)菌。發(fā)現(xiàn)介于胞內(nèi)共生藍(lán)藻與葉綠體之間的結(jié)構(gòu)--藍(lán)小體，其特征在很多方面可作為原始藍(lán)藻向葉綠體演化的佐證。線粒體類似于細(xì)菌的特征環(huán)形DNA；70S核糖體；RNA聚合酶被溴化乙錠抑制，不被放線菌素D所抑制；tRNA和氨