細(xì)胞生物學(xué)內(nèi)膜系統(tǒng)

第六章內(nèi)膜系統(tǒng)（endomembranesystem)內(nèi)膜系統(tǒng):指細(xì)胞質(zhì)內(nèi)結(jié)構(gòu)、功能及發(fā)生上有一定聯(lián)系的膜性結(jié)構(gòu)的總稱。功能：區(qū)隔化，保證各種生化反應(yīng)所需的獨(dú)特的環(huán)境。增加內(nèi)表面積，提高代謝和調(diào)節(jié)能力核被膜和ER進(jìn)化的可能途徑起源于質(zhì)膜的內(nèi)陷起源于內(nèi)共生設(shè)想中的線粒體進(jìn)化起源第一節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)【脂質(zhì)和蛋白質(zhì)】

(endoplasmicreticulum,ER)一、化學(xué)組成：1.微粒體粗面微粒體滑面微粒體2.磷酯酰膽堿含量豐富,鞘磷脂含量較少3.所含蛋白質(zhì)比細(xì)胞膜多4.標(biāo)志酶：葡萄糖-6-磷酸酶二、形態(tài)結(jié)構(gòu)：小管、小泡及扁平囊?？膳c核膜外層相連。三、類型：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

細(xì)胞分泌活動(dòng)旺盛時(shí)，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)達(dá)，反之則少；分化程度高的細(xì)胞，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)達(dá)，反之未成熟或分化程度低的細(xì)胞則少粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能1.與分泌性蛋白質(zhì)的合成有關(guān)2.與蛋白質(zhì)的糖基化有關(guān)3.與蛋白質(zhì)的運(yùn)輸有關(guān)二、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能

(一):分泌蛋白質(zhì)的合成

信號肽:由mRNA5’端AUG之后的信號密碼子編碼,由18-30個(gè)疏水性氨基酸組成;（信號密碼）SRP:由6個(gè)多肽亞單位和1個(gè)小的7SLRNA組成的小顆粒。

信號序列的作用

ER上蛋白質(zhì)的合成有兩種：一類是穿過ER膜，進(jìn)入ER腔成為可溶性蛋白紅色為起始信號序列，為疏水性的，被信號肽酶切除，釋放蛋白至ER腔。另一類是膜蛋白----單次跨膜蛋白整合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中

紅色為起始信號序列，黃色為終止轉(zhuǎn)運(yùn)序列，均為疏水性的，且不被切除，作為單次跨膜蛋白定位在膜中。穿膜兩次的跨膜蛋白整和到ER紅色為起始信號序列，黃色為終止轉(zhuǎn)運(yùn)序列，均為疏水性的，且不被切除，作為穿膜兩次的跨膜蛋白定位在膜中。InsertionofaMultipassTransmembraneproteinintotheERmembrane游離的和與膜結(jié)合的核糖體上蛋白質(zhì)的合成細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的運(yùn)輸途徑(二):蛋白質(zhì)的糖基化糖與蛋白質(zhì)的連接方式：（1）N-連接的寡糖蛋白（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔）（2）O-連接的寡糖蛋白（高爾基復(fù)合體）

寡糖組成(約１４個(gè)):N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖和葡萄糖組成活化:多萜醇連接部位:天冬酰胺形成脂錨定蛋白蛋白質(zhì)附著到糖基磷脂酰肌醇成為脂錨定蛋白分泌蛋白的合成過程：

(1）信號肽引導(dǎo)核糖體結(jié)合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上

SRP顆粒：6個(gè)蛋白質(zhì)亞單位+7SRNA。功能：引導(dǎo)信號肽到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔結(jié)合部位：與信號肽結(jié)合；與SRP受體結(jié)合

（2）新生肽鏈到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)穿膜信號:起始穿膜信號（信號肽）終止穿膜信號（3）蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的折疊（4）蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的糖基化（5）蛋白質(zhì)由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基復(fù)合體的運(yùn)輸滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能（自學(xué)）脂類的合成糖原的合成與分解解毒作用橫紋肌的收縮水和電解質(zhì)代謝膽汁的生成第二節(jié)高爾基復(fù)合體一.高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu)光鏡：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)電鏡：1、扁平囊：多層平行排列。順面:靠近細(xì)胞核和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；反面:朝向細(xì)胞膜，與周圍的小管和小泡相通。

2、小囊泡（運(yùn)輸小泡）：分布于扁平囊與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間，由RER芽生而來。

3、大囊泡（濃縮泡）：位于扁平囊的末端或成熟面，帶有分泌顆粒。二、功能區(qū)隔高爾基體順面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是高爾基體的入口高爾基體中間膜囊，多數(shù)糖基修飾均發(fā)生此處。高爾基體反面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是高爾基體的出口區(qū)域，功能是參與蛋白質(zhì)的分類與包裝，最后輸出。

補(bǔ)充1.一定類型的細(xì)胞中，高爾基復(fù)合體形態(tài)、位置比較恒定。2.不同類型的細(xì)胞中，高爾基復(fù)合體數(shù)量形態(tài)有所不同。3.高爾基復(fù)合體的分化程度與細(xì)胞分化程度有關(guān)。三.功能(一)高爾基復(fù)合體對蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的糖基化修飾

高爾基復(fù)合體對蛋白質(zhì)的修飾加工轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí),分泌小泡與高爾基體膜囊的融合和出芽都是發(fā)生在兩側(cè)伴隨有蛋白質(zhì)的各種加工蛋白質(zhì)從順面高爾基網(wǎng)絡(luò)向反面高爾基網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸1.蛋白質(zhì)的糖基化：蛋白質(zhì)的N-連接糖基化是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行的,而對糖基的修飾則是在高爾基體中完成的。

O-連接的糖基化：將糖鏈轉(zhuǎn)移到多肽鏈的絲氨酸、蘇氨酸或羥賴氨酸的羥基的氧原子上。2.蛋白質(zhì)的改造功能(二)高爾基復(fù)合體對蛋白質(zhì)的分揀順面:接受由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的物質(zhì)并分類后轉(zhuǎn)入中間膜囊。中間膜囊:糖基修飾，糖脂的形成反面:出口區(qū),參與蛋白質(zhì)的分類與包裝，沒有特別信號的則進(jìn)入非特異的分泌小泡。

功能(三)高爾基復(fù)合體參與細(xì)胞的分泌活動(dòng)1.向細(xì)胞外分泌的蛋白、如抗體、激素；2.膜的整合蛋白；3.需要與其它細(xì)胞組合嚴(yán)格分開的酶，如溶酶體的各種水解酶；4.需要進(jìn)行修飾的蛋白，如糖蛋白。功能(四)高爾基復(fù)合體參與膜的運(yùn)輸細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)各種膜相結(jié)構(gòu)間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)移稱為膜流。高爾基體和ER間的雙向運(yùn)輸

從ER出芽形成的小泡到高爾基體順面稱為正向運(yùn)輸,偶爾也有從高爾基體形成的小泡都可獨(dú)立地通過微管運(yùn)回ER。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的滯留信號

ER滯留蛋白質(zhì)羧基端的羧基端的一個(gè)四肽序列:Lys-Asp-Glu-Leu-COO-

即KDEL信號序列是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的滯留信號。

高爾基復(fù)合體各個(gè)部分的膜上都有相應(yīng)的KDEL受體，與ER錯(cuò)誤包被的蛋白結(jié)合,形成小泡,并返回到ER。內(nèi)膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性都有單位膜結(jié)構(gòu)。核膜外層與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連接，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)又與高爾基復(fù)合體、溶酶體、細(xì)胞膜相連通。細(xì)胞膜內(nèi)陷以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽生出小泡，這些小泡在細(xì)胞中移行與細(xì)胞膜、與高爾基復(fù)合體、與溶酶體也發(fā)生聯(lián)系。

第三節(jié)溶酶體（Lysosome)：中國倉鼠細(xì)胞內(nèi)的溶酶體（特異的紅色染料所示):溶酶體具有不同的形態(tài)溶酶體的結(jié)構(gòu)：1.包裹溶酶體的膜叫生物膜2.基質(zhì)內(nèi)含多種酸性水解酶3.膜上具有H+質(zhì)子泵4.溶酶體膜內(nèi)存在著特殊的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白5.溶酶體的膜蛋白高度糖基化,防止自身膜蛋白降解高爾基體如何分揀溶酶體的酶？溶酶體的形成：溶酶體的酶在RER的核糖體上合成，隨后進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，并以芽生方式與高爾基體順面扁平囊融合。肽鏈末端的甘露糖磷酸化，形成甘露糖-6-磷酸，后者作為分揀信號運(yùn)輸至成熟面與膜上相應(yīng)的受體結(jié)合，形成運(yùn)輸小泡。運(yùn)輸小泡與胞內(nèi)晚期內(nèi)體融合，形成前溶酶體。H+質(zhì)子泵泵入H+,受體與酶分離，去磷酸，pH=5時(shí)成為成熟溶酶體。胞內(nèi)體：由細(xì)胞的胞吞作用形成的一類異質(zhì)性膜泡。晚期內(nèi)體：是相對于早期內(nèi)體而言。在最初形成的早期內(nèi)體囊腔中，是一個(gè)PH值和細(xì)胞外液大致相當(dāng)?shù)膬?nèi)環(huán)境。當(dāng)早期內(nèi)體與其它胞內(nèi)小泡發(fā)生融合后，即為晚期內(nèi)體。溶酶體的類型：1、初級溶酶體（primarylysosome）：直徑約0.2~0.5um，有多種酸性水解酶，但沒有活性，包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酶酶等60余種，反應(yīng)的最適PH值為5左右2、次級溶酶體（secondarylysosome）溶酶體，內(nèi)含水解酶和相應(yīng)的底物，自噬溶酶體（autophagolysosome）：底物為內(nèi)源性物質(zhì)異溶酶體(phagolysosome):底物為外源性異物自噬體（autophagosome)：

細(xì)胞內(nèi)衰老的細(xì)胞器等被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體的膜包裹而形成的小體。自噬作用對細(xì)胞的生命活動(dòng)有什么意義?

酶系統(tǒng)的更新:細(xì)胞質(zhì)中某些暫時(shí)不需要的酶系統(tǒng),需要通過自噬作用進(jìn)行更新。舊細(xì)胞器的清除:細(xì)胞器都有一定的壽命,為了保證細(xì)胞正常的代謝活動(dòng),必須不斷地清除衰老的細(xì)胞器和生物大分子。很多生物大分子的半衰期只有幾小時(shí)或幾天。肝細(xì)胞中線粒體的壽命平均約10天左右。參與細(xì)胞發(fā)育:如紅細(xì)胞發(fā)育成熟后,所有的細(xì)胞器都要通過自噬作用被清除。應(yīng)激反應(yīng):在細(xì)胞饑餓條件下,自噬作用也特別強(qiáng),主要是為細(xì)胞提供能量,維持細(xì)胞的生命活動(dòng)。

肝細(xì)胞脂褐質(zhì)3、殘余體（residualbody）臺-薩氏綜合癥溶酶體的髓樣結(jié)構(gòu)殘余體：已失去酶活性，僅留未消化的殘?jiān)??？赏ㄟ^外排作用排出細(xì)胞，也可能留在細(xì)胞內(nèi)。溶酶體的類型：1.初級溶酶體

2.次級溶酶體

3.殘余體

異溶酶體自溶酶體溶酶體功能1.細(xì)胞內(nèi)吞物質(zhì)的消化外源異物（如細(xì)菌、食物顆粒）

吞噬吞噬體

膜融合初級溶酶體異溶酶體

酶消化分解物入胞質(zhì)未分解物殘余體外吐

衰老細(xì)胞器

膜包裹

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體自噬體

初級溶酶體自溶酶體

分解物入胞質(zhì)未分解物殘余體外吐

2.細(xì)胞自身物質(zhì)的消化3.細(xì)胞外消化精子的頂體，其本質(zhì)也是一種溶酶體，在受精過程中，頂體中的酶被釋放到細(xì)胞外，消化卵外周的卵泡細(xì)胞，便于精子進(jìn)入卵細(xì)胞，達(dá)到受精目的。

溶酶體與疾病塵肺：空氣中的矽(SiO2)被吸入肺后，被肺部的吞噬細(xì)胞所吞噬，由于吞入的二氧化硅顆粒不能被消化，并在顆粒的表面形成硅酸。硅酸的羧基和溶酶體膜的受體分子形成氫鍵，使膜破壞，釋放出水解酶，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，結(jié)果刺激成纖維細(xì)胞產(chǎn)生膠原纖維結(jié)節(jié)，造成肺組織的彈性降低，肺受到損傷，呼吸功能下降。

2.Ⅱ型糖原貯積癥(glycogenstoragediseasetypeⅡ)

是最早發(fā)現(xiàn)的貯積癥。由