脂類代謝與糖類代謝.ppt

第三章內膜系統(tǒng),內質網和高爾基體,細胞生物學第二小組：石丁華、阿麗圖尼漢麥麥提明、何蒙、陳頔、徐婷、吳旸、,內膜系統(tǒng),內膜系統(tǒng)是真核細胞特有的結構，主要包括內質網、高爾基復合體、溶酶體、各種轉運小泡以及核膜和過氧化物酶體等功能結構。因為它們的膜是相互流動的，處于動態(tài)平衡，在功能上也是相互協(xié)同的。廣義上的內膜系統(tǒng)概念也包括線粒體、葉綠體、過氧化物酶體、細胞核等細胞內所有膜結合的細胞器。,功能：擴大膜的總面積，為酶提供附著的支架，如脂肪代謝、氧化磷酸化相關的酶都結合在線粒體內膜上；將細胞內部區(qū)分為不同的功能區(qū)域，保證各種生化反應所需的獨特的環(huán)境。性質：內膜系統(tǒng)具有動態(tài)性質。雖然內膜系統(tǒng)中各細胞器是一個個封閉的區(qū)室，并各具一套獨特的酶系，有著各自的功能，在分布上有各自的空間。實際上，內膜系統(tǒng)中的結構式不斷變化的，此為內膜系統(tǒng)的最大特點，動態(tài)性質。動態(tài)網絡主要是由細胞中3種不同的生化活動及3種不同的代謝途徑造成的。1、生化合成途徑。2分泌途徑。3、內吞途徑內膜系統(tǒng)的研究方法：放射自顯影術，減速離心分離與功能分析、用突變體研究內膜系統(tǒng)的運輸作用。,內質網,主講人：阿麗、陳頔,Sndoplasmicreticulun，ER,內質網是細胞內的一個精細的膜系統(tǒng)。是交織分布于細胞質中的膜的管道系統(tǒng)內質網存在于除哺乳動物成熟的紅細胞外的各種真核細胞中。內質網為由生物膜構成的互相通連的片層隙狀或小管狀系統(tǒng)，膜片間的隙狀空間稱為池，通常與細胞外隙和細胞漿基質之間不直接相通。這種細胞內的膜性管道系統(tǒng)一方面構成細胞內物質運輸?shù)耐?，另方面為細胞內各種各樣的酶反應提供廣闊的反應面積。內質網與高爾基體及核膜相連續(xù)。,內質網作用：內質網的功能主要有以下4點：（1）蛋白質的合成與轉運（粗面內質網）（2）蛋白質的加工（粗面內質網，如N-連接的糖基化）（3）脂類代謝與糖類代謝（滑面內質網）（4）解毒作用（滑面內質網上有分解毒物的酶）,ER的其它功能1，合成膜脂：大多數(shù)膜只是完全在內質網中合成的，例外的情況包括：鞘磷脂是在內質網上開始合成的，但完成于高爾基體；某些線粒體和葉綠體獨有的膜脂是駐留在這些細胞器中的酶催化合成的。ER合成的膜脂以膜跑運輸?shù)姆绞睫D運至高爾基體，溶酶體和質膜上，或借磷脂轉移蛋白（phospholipidtransferprotein，PTP）形成水溶性復合物，轉至其他膜上。2，解毒作用：SER中的P450酶系屬于單加氧酶（monooxygenase），又稱為多功能氧化酶(mixedfunctionoxidase)、羥化酶(hydroxylase)，因其還原態(tài)的吸收峰在450nm處，故名。主要分布在SER中，但也存在于質膜、線粒體、高爾體、過氧化物酶體、核膜等細胞器的膜中，具有解毒作用，通常可將脂溶性有毒物質，代謝為水溶性物質，使有毒物質排出體外。有時也會將致癌物代謝為活性致癌物。P450種類繁多，但都是與其他輔助成分組成一個呼吸鏈來實現(xiàn)其功能，呼吸鏈中的P450還原酶實際就是一種黃素蛋白。P450催化O2分子中的一個原子加到底物分子上使之羥化，另一個氧原子被NADH或NADPH提供的氫還原生成水，在此氧化過程中無高能磷酸化合物生成。,3，甾體類激素的合成：在生殖腺和腎上腺的內分泌細胞中，SER、線粒體，可能還有高爾基體上的一些酶共同參與甾體類激素的合成。4，調節(jié)血糖濃度：使葡糖6-磷酸水解為磷酸和葡萄糖，釋放糖至血液中。細胞中的糖元可被酶轉化為葡糖1-磷酸，再轉變?yōu)槠咸?-磷酸，但由于膜對磷酸化的糖是高度不通透的，葡糖6-磷酸只有在去磷酸化以后才能通過質膜，進入血液。5，形成一些特殊結構：如肌細胞中的SER特化成的肌質網可儲存鈣離子，作為細胞內信號物質。6，支撐作用：內質網是細胞內最豐富的膜，形成了一種網絡結構，提供機械支撐作用，并成為細胞質中酶附著的支架。7，轉送作用：內質網可通過出芽來運送合成物，其中光面內質網尤為突出。,內質網的分類,內質網的分類,內質網是細胞內的一個精細的膜系統(tǒng)。是交織分布于細胞質中的膜的管道系統(tǒng)。兩膜間是扁平的腔、囊或池。內質網有兩種類型，一類是在膜的外側附有許多小顆粒，這種附有顆粒的內質網叫粗糙型內質網RER，這些顆粒是核糖體（核糖核蛋白ribosome）；另一類在膜的外側不附有顆粒，表面光滑，稱光滑型內質網SER。粗糙型內質網的功能是合成蛋白質大分子，并把它從細胞輸送出去或在細胞內轉運到其他部位。凡蛋白質合成旺盛的細胞，粗糙型內質網便發(fā)達。在神經細胞中，粗糙型內質網的發(fā)達與記憶有關。光滑型內質網的功能與糖類和脂類的合成、解毒、同化作用有關，并且還具有運輸?shù)鞍踪|的功能。,A.粗面內質網（RER）粗面內質網又，叫做顆粒型內質網常見于蛋白質合成旺盛的細胞中。粗面內質網大多為扁平的囊，少數(shù)為球形或管泡狀的囊。在靠近核的部分，囊泡可以與核的外膜連接。粗面內質網的表面所附著的核糖體(也叫核糖核蛋白體)是合成蛋白質的場所，新合成的蛋白質就進入內質網的囊腔內。粗面內質網既是新合成的蛋白質的運輸通道，又是核糖體附著的支架。,糖基化,糖基化是在酶的控制下，蛋白質或脂質附加上糖類的過程，發(fā)生于內質網。在糖基轉移酶作用下將糖轉移至蛋白質，和蛋白質上的氨基酸殘基形成糖苷鍵。蛋白質經過糖基化作用，形成糖蛋白。糖基化是對蛋白的重要的修飾作用，有調節(jié)蛋白質功能作用。,肽鏈間的二硫鍵形成,B.滑面內質網（SER）滑面內質網與蛋白質的合成無關，可是它的功能卻更為復雜，它可能參與糖元和脂類的合成、固醇類激素的合成以及具有分泌等功能。在胃組織的某些細胞的滑內質網上曾發(fā)現(xiàn)有Cl-的積累，這說明它與HCl的分泌有關。在小腸上皮細胞中，可以觀察到它與運輸脂肪有關。在心肌細胞和骨骼肌細胞內的滑面內質網，可能與傳導興奮的作用有關在平滑肌細胞內，卻發(fā)現(xiàn)它與Ca2+的攝取和釋放有關。,C.微粒體應用蔗糖密度梯度離心的方法可以將RER和SER分離開來。離心后，ER斷裂形成許多小泡，稱微粒體。微粒體是指在細胞勻漿和差速離心過程中獲得的由破碎的內質網自我融合形成的近似球形的膜囊泡狀結構,它包含內質網膜和核糖體兩種基本成分。在體外實驗中,具有蛋白質合成、蛋白質糖基化和脂類合成等內質網的基本功能。微粒體在細胞生物學中定義為從內質網的碎片所得到的小型囊泡。必須將肝臟或其他組織磨碎（均質化）之后，才能得到微粒體。微粒體含有細胞色素P450(CYP)氧化酶，與氧化代謝有關。分類：a.粗面微粒體：表面附著有核糖體，來源于RER。b.滑面微粒體：表面光滑，沒有附著核糖體，多來自SER。,6.相關病變細胞質的改變：滑面內質網和粗面內質網一、粗面內質網1、粗面內質網擴張、囊泡化正常粗面內質網系由膜形成扁池，腔很窄，在細胞水腫時，液體入腔內使之擴張，并形成小泡，在肝炎時肝細胞氣球樣變中也可見到。2、粗面內質網脫粒粗面內質網扁池膜旁有核糖體依附，在粗面內質網腫脹同時膜表面核糖體脫落。也有的粗面內質網膜表面核糖體脫落，但扁池不擴張。3、粗面內質網板層在內分泌細胞及胚胎肝細胞內出現(xiàn)短而緊密排列粗面內質網，在內分泌腫瘤及肝癌中也可見到。4、同心圓膜性小體有三種：第一種粗面內質網呈同心圓板層排列；第二種是滑面膜雙層呈同心圓排列；第三種是在滑面間夾有糖原。5、粗面內質網池內隔離粗面內質網扁池擴張，帶有核糖體的膜突入擴張的池內，切面如像島狀膜性小管小泡游離在池內。6、粗面內質網對合池平行兩片粗面內質網緊密靠攏，內側面核糖體消失。也可有三片或多片，稱三合池或多合池。,二、滑面內質網1、滑面內質網增生滑面內質網與產生固醇物質，解毒、激素滅活等功能有關，如解毒作用增強，肝細胞內滑面內質網增多，腎上腺皮質瘤內滑面內質網也多。2、肌漿網水腫肌漿網亦屬滑面內質網，與肌肉收縮及鈣離子釋放回收有關。肌細胞缺氧，中毒時，肌漿網可出現(xiàn)水腫。,高爾基體,Golgicomplex,主講人：石丁華何蒙,PARTONE,高爾基復合體的形態(tài)結構高爾基復合體的極性高爾基復合體的化學組成,PARTTWO,高爾基復合體的功能高爾基復合體與疾病,形態(tài)結構在不同的細胞中，高爾基復合體的形態(tài)、大小和分布均有很大差異。典型的高爾基復合體由呈弓形扁平膜囊和大、小囊泡構成。,扁平囊膜是高爾基復合體的主要部分，一般由3到10層略彎曲的扁平膜囊平行排布而成。形成高爾基錐。,高爾基體三維重建模式圖,分散型高爾基體本身的結構上亦有極性，它多呈弧形，有的呈半球形或球形。通過對高爾基復合體的電鏡細胞化學和三維結構重建研究，發(fā)現(xiàn)高爾基復合體是由順面高爾基網高爾基體中間膜囊和反面高爾基網組成的復雜結構。,高爾基體電鏡圖,高爾基體的順面是囊泡結構，靠近粗面內質網，中間部分是扁平膜囊，反面也是囊泡結構。扁平膜囊是高爾基復合體的主體部分。一般由310層扁平膜囊平行排列在一起組成一個扁平膜囊堆每層膜囊之間的距離為150300，每個扁平囊是由兩個平行的單位膜構成，膜厚67nm.小泡在扁平囊的周圍有許多小囊泡，直徑400-800？。這些小囊泡較多地集中在高爾基復合體的形成面。一般認為它是由附近的粗面內質網出芽形成的運輸泡。它們不斷地與高爾基體的扁平膜囊融合，使扁平膜囊的膜成分不斷得到補充。大泡多見于扁平膜囊擴大之末端，可與之相連。直徑0.1-0.5微米，泡膜厚約80。,Question：為什么高爾基體具有順面和反面的結構呢？,極性,高爾基復合體是一種有極性的細胞器，其極性包括倆個方面；一是組成高爾基復合體的各個囊膜在形態(tài)和化學組成，功能上具有方向性；二是高爾基復合體在執(zhí)行各項生物學功能時具有一定的方向性和順序性。,高爾基復合體的化學組成,對高度純化的高爾基復合體進行生化分析表明，其化學組成介于內質網和質膜之間。在大鼠肝細胞的高爾基復合體中，蛋白質含量約為60%,脂類約為40%.盡管組成高爾基體復合體膜的脂質成分還未明確，但已經證明其主要成分為膽固醇和磷脂。高爾基復合體膜中各種脂質成分的比例與其他膜結構略有不同，介于內質網和細胞膜之間。從粗面內質網，高爾基復合體到細胞膜，神經鞘磷脂和膽固醇的比例依次遞增，磷脂酰膽堿的比例則依次降低，其他磷脂的比例則較為恒定。,高爾基復合體的功能,高爾基體的主要功能將內質網合成的蛋白質進行加工、分類、與包裝，然后分門別類地送到細胞特定的部位或分泌到細胞外。高爾基體是完成細胞分泌物（如蛋白）最后加工和包裝的場所。從內質網送來的小泡與高爾基體膜融合，將內含物送入高爾基體腔中，在那里新合成的蛋白質肽鏈繼續(xù)完成修飾和包裝。高爾基體還合成一些分泌到胞外的多糖和修飾細胞膜的材料。,功能一：參與細胞分泌活動生成分泌性囊泡是高爾基體的重要功能之一。高爾基體對蛋白質的分類，依據的是蛋白質上的信號肽或信號斑。根據早期光鏡的觀察，已有人提出高爾基體與細胞的分泌活動有關。隨著現(xiàn)代科學的發(fā)展，運用電鏡、細胞化學及放射自顯影技術更進一步證實和發(fā)展了這個觀點。高爾基體在分泌活動中所起的作用，主要是將粗面型內質網運來的蛋白質類的物質，起著加工（如濃縮或離析）、儲存和運輸?shù)淖饔?，最后形成分泌泡。?）（2）,一、蛋白質在粗面內質網合成。二、新合成的蛋白質由內質網輸送到高爾基體。三、在高爾基體區(qū)蛋白質被濃縮包裝后成立酶原顆粒的內容物。四、新合成的酶原粒移至細胞頂部，隨后同細胞質膜融合并將內容物釋放到胰腺細胞外。研究進一步表明。除分泌蛋白外，很多膜蛋白、溶酶體酶、膠原纖維等細胞外基質成分都是通過高爾基體來完成其定向轉運過程的。,功能二：參與蛋白質的糖基化與?；男揎?蛋白質的糖基化蛋白質的糖基化不但是分揀信號、而且?guī)椭鞍踪|正確折疊、增加蛋白質的穩(wěn)定性、抵御酶降解和參與細胞識別。蛋白質在粗面內質網合成后，經過初步的糖基化修飾，但未具備成熟糖蛋白所需的結構，必須經過高爾基復合體進一步糖基化修飾才能成為成熟分子。糖蛋白的空間結構決定了它可以和哪一種糖基轉移酶結合，發(fā)生特定的糖基化修飾。高度分區(qū)化內部構造,（如圖為N-連接糖基化）新合成蛋白進行糖基化修飾的一種方是式。糖通過與蛋白質的天冬酰胺的自。由NH2基連接，所以將這種糖基化稱為為N-連接的糖基化。,蛋白質的糖基化有多種作用：一、保護蛋白質不被水解酶降解二、作為運輸信號，應道蛋白質被包裝到運輸泡中，輸送到目的細胞器三、在細胞表面形成糖萼，起到細胞識別和保護質膜的作用。,蛋白質的?；鞍踪|在執(zhí)行生命復雜的調控和信息傳遞過程中，需要在蛋白質分子鏈上街上某種分子或分子團，以改變蛋白質的功能，稱之為”蛋白質的修飾“。蛋白質的酰基化修飾主要發(fā)生在高爾基體腔內，將?；x擇性地鏈接在蛋白質分子鏈上，?；揎椇蟮牡鞍踪|可以對細胞內的各種通路進行精確地調節(jié)與控制。,功能三：參與蛋白質結構的再加工,如將蛋白質N端或C端切除，成為有活性的物質（胰島素C端）或將含有多個相同氨基序列的前體水解為有活性的多肽，如神經肽。,功能四：參與蛋白質的分揀與運輸,（3）,三種運輸途徑：1、溶酶體酶經高爾基復合體的單獨分揀包裝，以被小泡的形式運往溶酶體2、分揀蛋白被包裝成分泌泡，以有被小泡的形式運往細胞質膜或分泌到細胞外3、其余部分蛋白質被包裝成分泌小炮后，暫時儲存在細胞質中，一旦需要，再被釋放到細胞外,功能五：植物細胞壁形成,在高等植物細胞有絲分裂末期，形成細胞壁時，高爾基體數(shù)量增加。估計構成植物細胞典型初生壁的過程就涉及數(shù)百種酶。除少數(shù)酶共價結合在細胞壁上外，多數(shù)酶都存在于內質網和高爾基體中。植物細胞分裂時，高爾基體與細胞壁的形成有關。在高