細胞生物第七章課件

第七章細胞的內膜系統(tǒng)濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室內膜系統(tǒng):定義:細胞內，在結構、功能和發(fā)生上相關的膜性細胞器或膜性結構稱為細胞內膜系統(tǒng)，如溶酶體、內質網、高爾基復合體和各種小泡等。功能：區(qū)隔化；增加內表面積，提高代謝和調節(jié)能力。主要功能之一：蛋白質的合成及分選。核糖體（分選信號）內質網高爾基復合體溶酶體濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室細胞質基質:細胞質基質是真核細胞的細胞質中除了細胞器和其他有形成分以外的較為均質而半透明的液體部分。成分：蛋白質、水分、無機離子、糖類、RNA等，細胞質基質是細胞的重要結構成分，其體積約占細胞質的一半。功能：完成各種中間代謝過程，維持細胞正常形態(tài)結構，蛋白質修飾和選擇性降解等。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室第1節(jié)內質網K.R.Porter等于1945年發(fā)現于培養(yǎng)的小鼠成纖維細胞，因最初看到的是位于細胞質內部的網狀結構，故名內質網（endoplasmicreticulum，ER）。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室一、內質網的一般特點內質網（endoplasmicreticulum，ER）：在細胞核附近的細胞質內部區(qū)域的一些小管和小泡連接形成的網狀結構。單位結構：由單位膜圍成的小管、小泡和扁囊。用整裝細胞電鏡技術（宋金丹）發(fā)現：1.以核為中心向周圍擴展；2.核膜周圍較稠密，形成復雜的立體結構；3.遠離核處較稀疏，延伸。形態(tài)結構差異與不同的細胞有關：分布狀態(tài)、多少與生理功能有關：濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室三、內質網的類型和功能1.粗面內質網（rER）：附有核糖體。核糖體有信號肽者，附著到內質網，合成分泌蛋白。如抗體，酶等。核糖體無信號肽者，游離在胞質中，合成結構蛋白。多者，分泌蛋白旺盛的細胞；如：胰腺細胞，漿細胞。少者，未分化、低分化的細胞。胚胎、干、腫瘤細胞。rER功能：蛋白質的合成、修飾加工、分選和轉運。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室rER的功能（一）蛋白質的合成蛋白質都是在核糖體上合成的，并且起始于細胞質基質，但是有些蛋白質在合成開始不久后便轉在內質網上合成，這些蛋白主要有：向細胞外分泌的蛋白、如抗體、激素；膜的整合蛋白；需要與其它細胞組分嚴格分開的酶，如溶酶體的各種水解酶；需要進行修飾的蛋白，如糖蛋白。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室G.Blobel等1975年提出了信號假說(Signalhypothesis)，認為蛋白質N端的信號肽，指導蛋白質轉至內質網上合成，因此獲1999年諾貝爾生理醫(yī)學獎。蛋白質轉移到內質網合成涉及以下成分：信號肽（signalpeptide），位于新合成肽鏈的N端，一般16~30個氨基酸殘基，含有6-15個連續(xù)排列的帶正電荷的非極性氨基酸，由于信號肽又是引導肽鏈進入內質網腔的一段序列，又稱開始轉移序列（starttransfersequence）；濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室蛋白質轉入內質網合成的過程：信號肽與SRP結合→肽鏈延伸終止→SRP與受體結合→SRP脫離信號肽→肽鏈在內質網上繼續(xù)合成，同時信號肽引導新生肽鏈進入內質網腔→信號肽切除→肽鏈延伸至終止。這種肽鏈邊合成邊向內質網腔轉移的方式，稱為co-translationaltranslocation。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室InsertionofaMultipassTransmembraneproteinintotheERmembrane濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室糖基一般連接在4種氨基酸上，分為2種：O-連接的糖基化（O-linkedglycosylation）：與Ser、Thr和Hyp的OH連接，連接的糖為半乳糖或N-乙酰半乳糖胺，在高爾基體上進行。N-連接的糖基化（N-linkedglycosylation）：與天冬酰胺殘基的NH2連接，糖為N-乙酰葡糖胺。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室內質網上進行N-連接的糖基化。糖的供體為核苷糖，如CMP-唾液酸、GDP-甘露糖、UDP-N-乙酰葡糖胺。糖分子首先被糖基轉移酶轉移到膜上的磷酸長醇（dolicholphosphate）分子上，裝配成寡糖鏈。再被寡糖轉移酶轉到新合成肽鏈特定序列（Asn-X-Ser或Asn-X-Thr）的天冬酰胺殘基上。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室ProteinglycosylationinrER濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室（四）膜脂的合成構成細胞膜和細胞內膜系統(tǒng)的膜脂如磷脂和膽固醇等，大部分在粗面內質網合成。在內質網合成的主要磷脂是卵磷脂。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室2.滑面內質網（sER）：無核糖體附著，由分枝小管，小泡組成。分布：顯示細胞種類特征解毒作用：豐富。如肝細胞。吸收：調節(jié)肌肉的收縮。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室sER的功能1）.

脂類的合成合成膽固醇轉化類固醇激素(腎上腺激素，雄、雌性激素）脂肪的合成：在肝，小腸細胞中合成2）.糖原的合成與分解如：肝中小鼠盡食后，糖原減少，sER增多。3）.其他功能肝中有解毒酶系；如細胞色素P450通過羥基化而使脂溶性廢物或代謝產物失活并溶解于水，使一些農藥或其它藥物失活，排出細胞后送入尿液。肌質網的作用；鹽酸的分泌和滲透壓調節(jié)濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室一、高爾基復合體的形態(tài)結構光學顯微鏡下：網狀；電子顯微鏡下：分為三部分反面高爾基網絡(TGN)：有分泌泡，分選蛋白質。中間平囊區(qū)：蛋白的糖基化，糖脂合成，多糖合成。順面高爾基網絡(CGN)：運輸小泡，篩選新合成的蛋白和脂類。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室二、高爾基復合體的化學組成高爾基復合體含有大約60%的蛋白和40%的脂類，具有一些和ER共同的蛋白成分。膜脂中磷脂酰膽堿的含量介于ER和質膜之間，中性脂類主要包括膽固醇，膽固醇酯和甘油三酯。高爾基復合體中的酶主要有糖基轉移酶、磺基-糖基轉移酶、氧化還原酶、磷酸酶、蛋白激酶、甘露糖苷酶、轉移酶和磷脂酶等不同的類型。標志酶為糖基轉移酶。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室

三、高爾基復合體的功能蛋白質的加工、分選發(fā)送；內膜交通。（一）分泌蛋白的加工與修飾１.糖蛋白的合成和修飾O-連接寡糖鏈：酪氨酸、絲氨酸、蘇氨酸殘基側鏈的OH基團與寡糖共價結合，糖基化，形成O-連接的寡糖糖蛋白。加工修飾N-連接寡糖糖蛋白N-連接與O-連接的寡糖比較２.蛋白質的加工改造酶原酶胰島素原（ABC段）胰島素（AB鏈）無活性切除C段有活性濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室RER上合成蛋白質→進入ER腔→COPII運輸泡→進入CGN→在medialGolgi中加工→在TGN形成分泌泡→運輸與質膜融合、排出。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室（二）

高爾基復合體與蛋白質的分選和運輸生化分區(qū)：每區(qū)有一個或幾個扁囊組成，完成分選1）分泌蛋白2）跨膜蛋白3）溶酶體蛋白由運輸小泡分送蛋白質膜泡運輸濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室（三）高爾基復合體與溶酶體的形成濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室（四）高爾基復合體與細胞內膜的交通內質網高爾基復合體膜

（膜流）膜厚，物質組成，分泌物濃度說明為樞鈕作用。出芽出芽挽救挽救濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室(五)高爾基復合體是有極性的細胞器位置方向物質轉運與生化極性濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室第3節(jié)溶酶體溶酶體（lysosome）為C.deDuve與B.Novikoff1955年首次發(fā)現。是單層膜圍繞、內含多種酸性水解酶類的囊泡狀細胞器，其主要功能是進行細胞內消化。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室一、溶酶體的形態(tài)特點和化學組成具有異質性，形態(tài)大小及內含的水解酶種類都可能有很大的不同。酸性磷酸酶是標志酶。膜有質子泵，形成和維持溶酶體中酸性的內環(huán)境。具有多種載體蛋白用于水解的產物向外轉運。膜蛋白高度糖基化，且糖基朝溶酶體內，可能有利于防止自身膜蛋白降解。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室二、溶酶體的類型（1）初級溶酶體：只有酶，不含底物（2）次級溶酶體：初級溶酶體+吞噬底物1）自噬溶酶體：自噬泡+初級溶酶體

2）異噬溶酶體：異噬泡+初級溶酶體

3）殘余體：吞噬性溶酶體到達末期階段時，一些未被消化和分解的殘留物質。如：脂褐質，含鐵小體濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室肝細胞脂褐質濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室三、溶酶體的發(fā)生發(fā)生途徑分選途徑多樣化

酶的加工方式多樣化

糖側鏈的部分水解、膜蛋白等濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室四、溶酶體的功能１.細胞內物質的消化自噬作用異噬作用２.細胞外物質的消化受精過程骨質更新３.自溶作用蝌蚪變態(tài)４.調節(jié)激素分泌分泌自噬濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室五、溶酶體與疾病矽肺：二氧化硅塵粒（矽塵）吸入肺泡后被巨噬細內吞噬，導致吞噬細胞溶酶體破裂，水解酶釋放，細胞崩解，矽塵釋出，后又被其他巨噬細內吞噬，如此反復進行。激活成纖維細胞，導致膠原纖維沉積，肺組織纖維化。肺結核：結核桿菌不產生內、外毒素,也無莢膜和侵襲性酶。但是菌體成分硫酸腦苷脂能抵抗溶酶體的殺傷作用,使結核桿菌在肺泡內大量生長繁殖,導致巨噬細胞裂解,釋放出的結核桿菌再被吞噬而重復上述過程，引起肺組織鈣化和纖維化。類風濕性關節(jié)炎：溶酶體膜很易脆裂。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室各類貯積癥臺-薩氏綜合征（Tay-Sachsdisease）：溶酶體缺少氨基已糖酯酶A，導致神經節(jié)甘脂GM2積累。II型糖原累積病（Pompe?。喝狈Ζ?1,4-葡萄糖苷酶，糖原在溶酶體中積累。Gaucher?。喝狈Ζ?葡萄糖苷酶，葡糖腦苷脂沉積。細胞內含物?。╥nclusion-celldisease）：N-乙酰葡糖胺磷酸轉移酶單基因突變。高爾基體中加工的溶酶體前酶上不能形成M6P分選信號，病人成纖維細胞的溶酶體中沒有水解酶，底物在溶酶體中貯積，形成“包涵體”。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室臺-薩氏綜合癥溶酶體的同心圓結構濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室第4節(jié)過氧化物酶體Rhodin1954發(fā)現于鼠腎小管上皮細胞。一、形態(tài)結構和化學組成.單位膜組成.圓形或卵圓形.類核體：常含有結晶（尿酸氧化酶結晶）.標志酶：過氧化氫酶濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室煙草葉肉細胞的過氧化物酶體（中央具有尿酸氧化酶形成的晶體狀核心）濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室二、功能RH2+O2→R+H2O2H2O2+R’H2→R’+H2O具有解毒作用，過氧化氫酶利用H2O2將酚、甲醛、甲酸和醇等有害物質氧化，飲入的酒精1/4是在過氧化物酶體中氧化為乙醛。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室三、發(fā)生過氧化物酶體中所有的酶都由核基因編碼，在細胞質基質中合成，在信號肽的引導下，進入過氧化物酶體。引導蛋白質進入過氧化物酶體的信號序列是-Ser-Lys-Leu-COO-。膜脂在內質網上合成后，通過磷脂轉移蛋白PTP轉移而來。已有的過氧化物酶體在細胞分裂時，以分裂方式傳給子代細胞。再進行進一步的裝配。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室thankyou!濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室信號識別顆粒（SRP）SRP：是核酸和蛋白質的復合體系，但比核糖體簡單，存在細胞質內

組成：7sRNA(300個核苷酸)、68k、70k、9k、14k、19k、5k的6條多肽鏈

6條多肽鏈形成6個球狀結構

7sRNA象一根線把他們尤其是9、14、19、68k4個肽牽在一起

GTP結合部位：SRP與信號肽結合需GTP。

疏水部位：與疏水信號肽結合與SRP受體結合部位濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室SRP功能：幫助正在合成肽鏈的核糖體和ER結合。

當信號肽在核糖體合成后——>SRP即與之結合——>繼而由SRP介導將SRP-信號肽-核糖體復合物與內質網上的SRP受體（停泊蛋白）相結合。

SRP與信號肽鏈結合使肽鏈合成暫停

SRP阻遏肽鏈合成的生理意義可能是：

(1)在多肽鏈合成前，給予核糖體足夠時間與內質網膜結合，以保證蛋白質不于釋放胞液。

(2)以免肽鏈過長而產生不成熟的卷曲。濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室rER濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室sER濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室N-連接與O-連接的寡糖比較特征N-連接O-連接1.合成部位粗面內質網粗面內質網或高爾基體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1～4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—乙酰半乳糖胺等濱州醫(yī)學院細胞生物學教研室蛋白質糖基化的特點及其生物學意義糖蛋白寡