細胞生物學(4)細胞質(zhì)

細胞質(zhì)（cytoplasm）細胞內(nèi)膜（internalmembrane）：內(nèi)膜構成的細胞器：線粒體，過氧化物酶體，細胞核，內(nèi)體，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基體，溶酶體，運輸小泡等。內(nèi)膜是真核細胞有別于原核細胞的一個主要特征內(nèi)膜的作用：區(qū)域化（區(qū)室），增加反應表面積第一節(jié)細胞質(zhì)的組成細胞器細胞質(zhì)內(nèi)含物細胞質(zhì)骨架細胞質(zhì)基質(zhì)一、細胞器（organelles）處于動態(tài)變化之中。具有獨特的結構特點和化學組成，行使各自的功能。彼此之間存在聯(lián)系在不同類型細胞中具有共同的形態(tài)特征和功能活動，但也是有區(qū)別的。核糖體中心體二、細胞質(zhì)內(nèi)含物（cytoplasmicinclusions）糖原脂滴蛋白結晶有形代謝物質(zhì)三、細胞質(zhì)骨架（cytoskeleton）微管、微絲、中間絲三種蛋白纖維構成的網(wǎng)絡結構動態(tài)有序參與細胞很多重要的生命活動四、細胞質(zhì)基質(zhì)（cytoplasmicmatrix）定義：形態(tài)學；實驗學和生物化學；胞質(zhì)溶膠（cytosol）化學成分和物理特性：功能內(nèi)環(huán)境和代謝的場所糖酵解蛋白質(zhì)、脂肪合成細胞內(nèi)外，細胞內(nèi)各結構間的交流胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導的途徑組成互相聯(lián)系，成為一整體細胞器細胞質(zhì)骨架細胞質(zhì)內(nèi)含物細胞質(zhì)基質(zhì)第二節(jié)核糖體（ribosome）RETURN一、核糖體的結構和成分

電鏡結構：大、小亞基,一定Mg++

濃度下聚合和解聚分子組成和結構：rRNA和蛋白質(zhì)RETURNMg++=1~10mmol/LMg++<1mmol/L種類

原核生物（70S）真核生物的線粒體、葉綠體（70S）

真核生物（80S）二、核糖體與蛋白質(zhì)的生物合成DNAto蛋白質(zhì)合成的模板——mRNA遺傳密碼（geneticcodes）起始密碼AUG終止密碼UAA/UAG/UGA同義密碼遺傳密碼是連續(xù)和有方向的遺傳密碼在各種生物中是一樣的密碼的解譯和氨基酸的轉(zhuǎn)運——tRNA丙氨酰-tRNA3’……CGI……5’mRNA

5’……GCU……3’mRNA5’……GCC……3’mRNA5’……GCA……3’密碼子反密碼子蛋白質(zhì)合成的裝配機——核糖體rRNA——核酶（ribozyme）rRNA——核糖體的形狀rRNA——tRNA在mRNA的定位rRNA和蛋白質(zhì)各司其職核糖體上的一些結合位點mRNA結合位點tRNA結合位點（P位，A位，E位）催化位點其他蛋白因子結合位點to核糖體移動方向延長中的多肽鏈核糖體RETURN三種RNA共同協(xié)調(diào)，完成蛋白質(zhì)的合成過程翻譯蛋白質(zhì)生物合成的過程：氨基酸的活化和結合起始、延長、終止氨基酰－tRNA合成酶特定的氨基酸特定的tRNA+氨基酰－tRNAATPADP多肽鏈合成的起始大亞基*小亞基與起始氨酰tRNA

結合與mRNA結合識別起始密碼

*大亞基與mRNA結合形成70s起始復合物*需起始因子（IF）和GTP多肽鏈合成的延長進位轉(zhuǎn)肽移位．進位

．轉(zhuǎn)肽由轉(zhuǎn)肽酶(核酶)催化．核糖體移動

需延長因子（EF）和GTP多肽鏈合成的終止釋放因子結合到終止密碼子上酯鍵水解多肽鏈釋放多肽鏈合成裝置解離終止密碼子釋放因子（RF）多肽鏈釋放出來肽鏈合成裝置解離

238多聚核糖體在細胞內(nèi)的存在形式固著核糖體游離核糖體第三節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

（EndoplasmicReticulum）一、形態(tài)特征與類型

糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（roughER）

動質(zhì)（ergastoplasm）光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smoothER）微粒體（microsome）固著核糖體游離核糖體二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

(一）糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能(二）光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能1.蛋白質(zhì)的合成合成的蛋白質(zhì)進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上胞質(zhì)溶膠細胞核溶酶體

高爾基體

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

線粒體過氧化物酶體分泌顆粒內(nèi)體細胞表面核糖體糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的三類蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體的駐留蛋白分泌蛋白膜蛋白（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、質(zhì)膜）back合成的蛋白有兩種形式：可溶性蛋白膜蛋白

2、蛋白質(zhì)糖基化（proteinglycosylation）寡聚糖轉(zhuǎn)移酶形成糖蛋白N-連接

O-連接蛋白質(zhì)糖基化（proteinglycosylation）

N-連接寡聚糖轉(zhuǎn)移酶Asn=天冬酰胺O-連接蘇氨酸、絲氨酸、賴氨酸的-OH4.膜脂合成蛋白多肽的正確折疊和裝配——伴侶蛋白（chaperoneprotein）3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中蛋白質(zhì)的正確折疊和裝配蛋白二硫鍵異構酶（PDI）結合蛋白(Bip)鈣聯(lián)蛋白、鈣網(wǎng)蛋白to二硫鍵的形成（PDI）Proteindisulfideisomerase，PDI蛋白二硫鍵異構酶backbackBip(bindingprotein)結合暴露的疏水氨基酸，防止蛋白聚集鈣聯(lián)蛋白back磷脂酰膽堿的合成過程細胞質(zhì)基質(zhì)面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面磷脂轉(zhuǎn)位子（攪雜酶）質(zhì)膜胞外側質(zhì)膜胞內(nèi)側磷脂轉(zhuǎn)位子（翻轉(zhuǎn)酶）磷脂酰絲氨酸磷脂酰乙醇胺磷脂的膜間轉(zhuǎn)運膜泡運輸磷脂交換蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)質(zhì)量控制蛋白修飾發(fā)生問題了怎么辦？蛋白修飾完成后怎么辦？

光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

1.類固醇激素的合成2.脂類的合成3.鈣的儲存和釋放4.藥物代謝與解毒第三節(jié)高爾基體

（GolgiComplex）扁平囊大泡小泡順面管網(wǎng)結構（cis-network）順面囊（ciscisterna）反面囊（transcisterna）反面管網(wǎng)結構（trans-network）反面順面To

一、形態(tài)結構扁平囊（cisternae）扁平囊堆（stack）大泡、小泡（vesicles）囊泡系統(tǒng)順面管網(wǎng)結構順面囊反面囊反面管網(wǎng)結構順面囊——嗜鋨反面囊——焦磷酸硫胺素酶反面管網(wǎng)——胞嘧啶單核苷酸不同的區(qū)室呈不同的細胞化學反應：可作為特征反應二、高爾基體的功能

（一）加工和修飾

（二）分選作用

1.糖蛋白的糖基化N-乙酰葡糖胺GlcNAc甘露糖Man半乳糖Gal唾液酸NANA高甘露糖寡聚糖復合寡聚糖高爾基體的區(qū)室和功能2.蛋白聚糖的糖基化3.糖脂的糖基化4.糖蛋白和蛋白聚糖的硫酸鹽化硫酸根酪氨酸5.分泌蛋白前體的有限水解胰島素原的有限水解back分選信號高爾基體的分選作用高爾基體根據(jù)蛋白所攜有的特定分選信號，以相應的受體與這些分選信號結合，并將不同的蛋白分裝到各自的運輸小泡中，分別運送至不同的目的地。主要分選的蛋白1.回輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分選2.溶酶體酶蛋白的分揀運輸與溶酶體的形成

back（2）受調(diào)分泌途徑3.分泌蛋白、膜蛋白的分選（1）基本分泌途徑4.高爾基體駐留蛋白的分選第四節(jié)溶酶體（lysosome）一、形態(tài)和特性單層膜包圍的小囊泡,內(nèi)含多種酸性水解酶大小不一有較高電子密度酸性水解酶酶的特性:1.最適pH3~62.多為帶負電荷的糖蛋白膜的特性:1.質(zhì)子泵2.有轉(zhuǎn)運蛋白3.膜蛋白高度糖基化back溶酶體的形成

二、溶酶體的功能——消化（一）消化方式

1）

胞內(nèi)消化

異噬作用heterophagy）自噬作用（autophagy)2）胞外消化to

三、溶酶體與細胞功能活動

消除異物提供營養(yǎng)更新細胞成分調(diào)節(jié)激素分泌四.溶酶體與疾病矽肺儲積病(storagedisease)I細胞病(Inclusioncelldisease)第五節(jié)過氧化物酶體（peroxisome）一、形態(tài)和特性膜包圍的微型小體——微體氧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶1.所包含的酶2.起源和形成

二、過氧化物酶體的功能

1）

解毒作用

RH2+H2O2R+2H2O過氧化氫酶2）

調(diào)節(jié)細胞氧張力

RH2+O2R+2H2O2氧化酶3）

參與脂肪酸的分解

第七章線粒體

線粒體（mitochondrion）是普遍存在于哺乳動物成熟紅細胞以外的真核細胞中的細胞器，它是細胞進行氧化和能量轉(zhuǎn)換的主要場所，被喻為細胞的“動力工廠”或“換能中心”。第一節(jié)線粒體的超微結構一、外膜二、內(nèi)膜與內(nèi)部空間內(nèi)腔（基質(zhì)腔）外腔（膜間腔）嵴（cristae）

基粒（elementaryparticle）外膜內(nèi)膜膜間腔核糖體基質(zhì)顆粒嵴基質(zhì)腔基粒（ATP酶）DNAto三、基質(zhì)腔線粒體核糖體線粒體DNA基質(zhì)顆粒（matricalgranule）ATP酶復合體柄部頭部(F1因子)基片(F0因子)第二節(jié)線粒體的化學組成一、化學組成1.蛋白質(zhì)：65％～70％2.脂類：25％～30％，磷脂3.DNA4.其它：輔酶、維生素、無機離子及RNA等二、酶的分布特點約120種：氧化還原酶37％合成酶10％水解酶＜9％不同部位有獨特的標志酶（約30種）第三節(jié)線粒體是物質(zhì)氧化和

能量轉(zhuǎn)換的場所一、電子傳遞鏈與氧化磷酸化的結構基礎（一）電子傳遞鏈（electrontransportchain）

呼吸鏈（respiratorychain

）NADH呼吸鏈和FADH2呼吸鏈氫原子（H）H+＋e－氫負離子（H－）

H+＋2e－to復合物Ⅰ輔酶Q復合物Ⅲ細胞色素C復合物Ⅳ琥珀酸復合物Ⅱ2e－2e－2e－2e－2e－2e－1/2O22e－2e－NADH電子傳遞鏈組分及反應序列示意圖復合物Ⅰ復合物Ⅳ復合物Ⅲ電子傳遞鏈return鑲嵌在內(nèi)膜脂質(zhì)雙分子層中，具有質(zhì)子通道作用由3α、3β、γ、δ和ε9個亞基構成，催化ATP合成柄部：基片(F0因子):F1的抑制物對寡霉素敏感的蛋白蛋白F6to（二）ATP酶復合體頭部(F1因子):returnATP合成以NAD+為受氫體，形成3分子ATP以FAD為受氫體，形成2分子ATP（三）氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）將生物氧化所釋放能量的轉(zhuǎn)移過程與ADP的磷酸化過程結合起來，而將生物氧化釋放的能量轉(zhuǎn)移到ATP的高能磷酸鍵中，又稱氧化磷酸化偶聯(lián)。ADP+PiATPEEto二、物質(zhì)氧化與能量轉(zhuǎn)換的機制以葡萄糖為例

1.無氧酵解2.丙酮酸乙酰輔酶A3.三羧酸循環(huán)（TAC）4.電子傳遞鏈氧化磷酸化

偶聯(lián)線粒體內(nèi)膜場所細胞質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)C6H12O6+6O2+6H2O12H2O+6CO2

生成36或38ATPreturnreturnreturn丙酮酸脂肪酸乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)returnto底物水平磷酸化氧化磷酸化葡萄糖2分子丙酮酸2分子乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)2NAD+2NADH+2H+2NAD+2FAD6NAD+2NADH26NADH+6H+2NADH+2H+2H2O+6ATP2H2O+4ATP6H2O+18ATP2H2O+6ATPO2+6ADPO2+6ADPO2+4ADP3O2+18ADP2ADP+2ATP4ATP2ATP2ADP2GDP2GTP凈產(chǎn)生2ATP4ATP34ATP三、化學滲透假說（chemiosmotishypothesis）

主要內(nèi)容：呼吸鏈各組分在內(nèi)膜上分布不對稱，當高能電子沿呼吸鏈傳遞，所釋放的能量將H＋泵至膜間腔造成膜間腔H＋濃度高于基質(zhì)，在內(nèi)膜兩側形成電化學質(zhì)子梯度，在電化學質(zhì)子梯度驅(qū)動下，H＋通過ATP合成酶流回基質(zhì)，其能量促使ADT和Pi形成ATP。

特點：1.強調(diào)線粒體膜結構的完整性2.定向的化學反應2e-1/2O2H2O四、線粒體功能：1.物質(zhì)氧化與能量轉(zhuǎn)換的場所2.儲積Ca2+3.調(diào)控細胞凋亡凋亡第四節(jié)線粒體的遺傳和半自主性半自主性的細胞器（semiautonomousorganelle）一、線粒體DNA：1.雙鏈環(huán)狀（H鏈和L鏈）。2.基因排列緊密。3.復制方式：半保留方式，但先后進行。4.轉(zhuǎn)錄：同時轉(zhuǎn)錄，完全對稱。5.轉(zhuǎn)錄和翻譯緊密聯(lián)系。6.線粒體遺傳密碼與通用密碼有所差異。人線粒體DNA編碼的基因分布模式圖37個結構基因：2種rRNA22種tRNA13種蛋白質(zhì)編碼序列returnreturnreturn線粒體是半自主性的細胞器二、核DNA編碼的線粒體蛋白質(zhì)的運輸Hsp：熱休克蛋白Hsp70在蛋白質(zhì)向線粒體中輸入的作用示意圖核糖體正確折疊的蛋白質(zhì)正確折疊的蛋白質(zhì)被蛋白酶水解丟棄Hsp60樣裝置Hsp60樣裝置hsp70裝置hsp70裝置蛋白質(zhì)輸入線粒體基質(zhì)示意圖引導肽前蛋白受體內(nèi)外膜接觸點成熟線粒體蛋白由電化學梯度驅(qū)動插入線粒體膜中識別轉(zhuǎn)移到基質(zhì)需要ATP參與被信號肽酶切割被切割的信號肽向線粒體膜間腔和內(nèi)膜輸入蛋白質(zhì)示意圖膜間腔蛋白蛋白酶切割內(nèi)膜上蛋白內(nèi)膜上蛋白線粒體合成的蛋白切割位點信號肽信號肽切割位點停止轉(zhuǎn)運的蛋白toLeber遺傳性視神經(jīng)?。↙HON）ND4*11778G→A，精氨酸→組氨酸ND1*3460G→A，丙氨酸→絲氨酸肌陣攣性癲癇和粗糙紅纖維綜合征（MERRF）tRNALys:8334A→G；8356T→C神經(jīng)性肌虛弱,共濟失調(diào)及色素性視網(wǎng)膜炎綜合征(NARP)H+-ATP酶:8993T→G，亮氨酸→精氨酸return第五節(jié)線粒體與人類疾病和衰老一、線粒體?。╩itochondrialdiseases，MD）特點：1.MD多數(shù)由于線粒體DNA改變而引起。2.MD具有母系遺傳的特點。3.MD多為神經(jīng)、肌肉系統(tǒng)疾病。二、線粒體與衰老：與mtDNA有關本章小結細胞質(zhì)由細胞器、細胞內(nèi)含物、細胞骨架、核糖體、中心體、細胞質(zhì)基質(zhì)等部分構成。其中，除細胞質(zhì)基質(zhì)外其余都為有形成分。細胞質(zhì)基質(zhì)為細胞提供了內(nèi)環(huán)境，并和這些有形成分存在廣泛的交流。核糖體是細胞合成蛋白的場所，整個合成過程中mRNA作為模板；tRNA解譯遺傳密碼，轉(zhuǎn)運相應的氨基酸；rRNA為前兩者提供結合的位點，并催化相關的反應。合成分起始、延長、終止三個步驟。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)由膜包圍而成，分糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)