醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)：第五章 細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)與囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)

1、第五章 細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng) 與囊泡轉(zhuǎn)運(yùn),內(nèi)膜系統(tǒng)：指位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，在結(jié)構(gòu)，功能乃至發(fā)生上有一定聯(lián)系的膜性結(jié)構(gòu)的總稱。,內(nèi)膜系統(tǒng),內(nèi)質(zhì)網(wǎng),高爾基復(fù)合體,溶酶體,過(guò)氧化氫體 核膜,1945年，K.R.Poter-電子顯微鏡-小鼠成纖維細(xì)胞-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum, ER）,第一節(jié) 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng)（ER),核膜外層,一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由一層單位膜圍成的相互連續(xù)的小管、小泡、扁囊狀結(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)狀膜系統(tǒng)，膜厚5-6nm。,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),細(xì)胞膜,核膜外層,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),細(xì)胞膜,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的內(nèi)腔相互連通,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),小管,小泡,扁囊狀,細(xì)胞膜,核膜,核糖體,二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型,（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（R

2、ER):,1.表面附著大量顆粒狀核糖體。 2.多由板層狀排列的扁平囊構(gòu)成。 3.在分泌蛋白質(zhì)旺盛及大量合成膜的細(xì)胞中豐富。 4.未分化、分化程度低細(xì)胞中含量少。,RER,ER,電鏡下顯示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（蘭色），核糖體顆粒（綠色）,滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),（二）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（SER),1.表面光滑，無(wú)核糖體附著 2.多為管狀或泡狀 3.合成類固醇激素、脂類代謝旺盛的細(xì)胞中含量豐富。,SER,（三）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的衍生類型 孔環(huán)狀片層:存在于某些特殊組織細(xì)胞中 ，是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的的異型結(jié)構(gòu)。,RER、SER是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的基本類型,脂類：40%較細(xì)胞膜少，主要成分為磷脂。 磷脂酰膽堿含量較高，鞘磷脂含量較少。 蛋白質(zhì)：60%較細(xì)胞膜多，約

3、有30種膜結(jié)合蛋白。 葡萄糖-6-磷酸酶被認(rèn)為是標(biāo)志酶， 1.與解毒相關(guān)的電子傳遞酶系：細(xì)胞色素b5， NADH-細(xì)色素b5還原酶，細(xì)胞色素P450酶系等。 2. 與脂類物質(zhì)代謝功能反應(yīng)相關(guān)的酶 3. 與碳水化合物代謝功能反應(yīng)相關(guān)的酶,三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜,微粒體,（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的主要功能與外輸性蛋白質(zhì)的合成、修飾加工和轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)。,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要參與合成的蛋白質(zhì)有：,四、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,1.作為核糖體附著的支架,附著核糖體合成的蛋白,2. 新生肽鏈的折疊與裝配,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)為新生多肽鏈的正確折疊和裝配提供 了有利的環(huán)境內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中有分子伴侶。,分子伴侶： 1）概念 2）種類

4、 3）特點(diǎn),新生肽鏈折疊 蛋白質(zhì) 功能,2）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分子伴侶： 蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶（PDI） 免疫球蛋白重鏈結(jié)合蛋白（BiP） 鈣網(wǎng)蛋白 內(nèi)質(zhì)蛋白葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白94（GRP94） （內(nèi)質(zhì)網(wǎng)標(biāo)志性分子伴侶）,1）概念：是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的結(jié)合蛋白，它們能 與多肽鏈識(shí)別、結(jié)合來(lái)協(xié)助多肽鏈 轉(zhuǎn)運(yùn)、折疊和組裝。,分 子 伴 侶,3）分子伴侶的特點(diǎn)： 是駐留蛋白(retention protein)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi) 分子伴侶的C端末尾具有滯留信號(hào)肽Lys-Asp-Glu-Leu(KDEL),能與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上KDEL受體結(jié)合，使之駐留于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔而不被轉(zhuǎn)運(yùn)。 本身并不參與蛋白質(zhì)最終產(chǎn)物的形成,錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)、未完全裝

5、配的蛋白質(zhì),分子伴侶,滯留、糾正,不能糾正：進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)降解,蛋白質(zhì)質(zhì)量的監(jiān)控,過(guò)量堆積,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，可能導(dǎo)致細(xì)胞凋亡,分子伴侶是蛋白質(zhì)質(zhì)量監(jiān)控的重要因子,3.蛋白質(zhì)的N-連接糖基化,N-連接的寡糖蛋白：發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)。 寡糖與天冬酰胺殘基 的NH2連接。,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,蛋白質(zhì)的糖基化：是指單糖或寡糖與蛋白質(zhì) 共價(jià)結(jié)合形成糖蛋白的過(guò)程。,P,5,3,5,3,mRNA,Asn,NH2,Asn,NH2,rER膜,rER腔,多萜醇,糖基轉(zhuǎn)移酶,寡糖,核糖體,新生的多肽,正在RER中合成蛋白質(zhì)的N-連接糖基化,P,Protein glycosylation in RER,共同的前體為 2個(gè)N-乙酰葡萄

6、糖胺、 9個(gè)甘露糖 3個(gè)葡萄糖,4. 蛋白質(zhì)的胞內(nèi)運(yùn)輸,1）新合成的分泌蛋白,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔,轉(zhuǎn)運(yùn)小泡,出芽,經(jīng)高爾基體 大囊泡,發(fā)育成酶原顆粒,移到細(xì)胞的游離端,排出分泌蛋白,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,2）僅見于某些哺乳動(dòng)物的胰腺外分泌細(xì)胞,小結(jié) 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,1.作為核糖體附著的支架，參與多種蛋白 的合成（分泌蛋白、膜蛋白、駐留蛋白）,2.新生肽鏈的折疊與裝配,3. 蛋白質(zhì)的N-連接糖基化,4.蛋白質(zhì)胞內(nèi)運(yùn)輸,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,G. Blobel等1975年提出了信號(hào)假說(shuō)(Signal hypothesis)， 認(rèn)為蛋白質(zhì)N端的信號(hào)肽，指導(dǎo)蛋白質(zhì)由核糖體轉(zhuǎn)至內(nèi) 質(zhì)網(wǎng)上合成。因此獲1999年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

7、,（二）信號(hào)肽介導(dǎo)分泌蛋白的合成,Blobel with members of his laboratory,Gnter Blobel,得到全世界的科學(xué) 家們的認(rèn)可，并在 1999年獲得諾貝爾 生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。,提出假說(shuō),遭遇質(zhì)疑,堅(jiān)持研究,修成正果,被認(rèn)為無(wú)知、傲慢； 論文發(fā)表困難、 基金申請(qǐng)被拒,1975年提出“信號(hào)假說(shuō)”具體步驟。并用20年時(shí)間證明“信號(hào)肽假說(shuō)”的正確性和普遍性,1971年首次提出 “信號(hào)假說(shuō)”,感悟？,堅(jiān)持真理、不畏困難、 持之以恒, 信號(hào)肽（signal peptide）：是一段位于肽鏈N端的氨基酸序列，一般由1630個(gè)氨基酸殘基。,1.蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成需要4個(gè)成分

8、：,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,信號(hào)識(shí)別顆粒（SRP) SRP 6個(gè)多肽亞單位 小的RNA(7S,300個(gè)核苷酸) 能識(shí)別信號(hào)肽 與核糖體結(jié)合 識(shí)別內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上SRP受體, SRP受體（SPR receptor）：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的跨膜蛋白，可與SRP特異結(jié)合。 易位子（translocon）：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的通道蛋白，是核糖體合成的肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的通道。,蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成需要的4個(gè)成分,SRP受體,核糖體受體,蛋白質(zhì)易位子,mRNA,tRNA,SRP,SRP-核糖體復(fù)合體通過(guò)SRP與其受體的結(jié)合移位到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上,信號(hào)肽與SRP結(jié)合導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成暫停,SRP解離再循環(huán),肽鏈繼續(xù)翻譯并穿過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜,信號(hào)肽,SKIP,

9、信號(hào)肽的合成：在細(xì)胞質(zhì)中的游離核糖體上合成,信號(hào)識(shí)別顆粒(SRP) - 核糖體復(fù)合體形成,SRP-核糖體復(fù)合體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜SRP受體結(jié)合,多肽鏈繼續(xù)翻譯并進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，信號(hào)肽被切除,主要過(guò)程,2.蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的步驟：,SRP與核糖體的結(jié)合與分離,1. 新生肽鏈 上的信號(hào)肽的 合成,SRP,3.SRP-核糖體復(fù)合體通過(guò) SRP與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的SRP受體 結(jié)合移位到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜,核糖體 結(jié)合蛋白,蛋白 易位子,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上 的SRP受體蛋白,2.SRP與信號(hào)肽的結(jié)合形成復(fù)合體，使翻譯暫停,細(xì)胞質(zhì),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔,4.繼續(xù)翻譯并 開始穿過(guò)內(nèi) 質(zhì)網(wǎng)膜，信號(hào) 肽被切除,SRP釋放并再循環(huán),信 號(hào) 假 說(shuō),

10、多肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)后信號(hào)肽被酶切除,主要過(guò)程：,信號(hào)肽。,在細(xì)胞基質(zhì)的游離核糖體上先合成信號(hào)肽信號(hào)肽與SRP結(jié)合肽鏈延伸終止SRP與ER膜上受體結(jié)合SRP脫離信號(hào)肽核糖體錨定在ER膜的移位子上，肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成，同時(shí)信號(hào)肽引導(dǎo)新生肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔信號(hào)肽切除肽鏈延伸至終止。,蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的過(guò)程：,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,1.脂類的合成與轉(zhuǎn)運(yùn) 脂肪、膽固醇、固醇類激素、磷脂,（三）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,2.糖原的代謝：分解明確、合成有爭(zhēng)議,3.解毒作用：如肝細(xì)胞的細(xì)胞色素P450酶系，催化多種化合物的氧化、羥化作用。,4.是肌細(xì)胞Ca2+ 的儲(chǔ)存場(chǎng)所 5.參與胃酸、膽汁的合成與分泌,使

11、細(xì)胞質(zhì)區(qū)域化，為物質(zhì)代謝提供特定的內(nèi)環(huán)境； 擴(kuò)大膜的表面積，有利于酶的分布提高代謝效率； 為蛋白質(zhì)、脂類和糖類的重要合成基地； 參與物質(zhì)運(yùn)輸、物質(zhì)交換和解毒作用； 對(duì)細(xì)胞起機(jī)械支持作用。,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,第二節(jié) 高爾基復(fù)合體（Golgi complex),1889年，Golgi用銀染法，在貓頭鷹的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)觀察到了清晰的結(jié)構(gòu)，因此定名為高爾基體。20世紀(jì)50年代以后才正確認(rèn)識(shí)它的存在和結(jié)構(gòu)。,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,扁平囊,成熟面（反面）膜厚：8nm;,小囊泡,大囊泡,形成面（順面） 膜厚6nm;,(100-500nm),(40-80nm),（一）高爾

12、基體由扁平囊泡、小泡和大泡構(gòu)成,高爾基復(fù)合體是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的細(xì)胞器,扁 平 囊,呈盤狀，3-8層稱高爾基堆,凹面：成熟（反）面,凸面：形成（順）面；,凸面：形成（順）面；,形成面膜厚： 6nm ; 成熟面膜厚：8nm,小 囊 泡,直徑40-80nm球形小泡,囊腔內(nèi)含：中等電子密度的物質(zhì),泡內(nèi)含物質(zhì)：低電子密度物質(zhì)，較透明。,來(lái) 源：小囊泡融合。,來(lái) 源：由rER芽生而來(lái)。,大 囊 泡,直徑100-500nm;,泡內(nèi)含物質(zhì)：高電子密度物質(zhì)，分泌泡。,來(lái) 源：扁平囊周邊或局部球狀膨,突脫落形成。,凹 面：成熟（反）面,1）GC由小囊泡、扁平囊和大囊泡組成 2）來(lái)自RER的小泡不斷并入高爾基復(fù)合體的

13、扁 平囊的順面，既完成蛋白質(zhì)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向GC 的轉(zhuǎn)運(yùn)，又使扁平囊的膜和內(nèi)含物不斷得到 更新和補(bǔ)充 3）大囊泡不斷地從扁平囊的反面脫落，帶走扁 平囊的內(nèi)含物并消耗了扁平囊的膜,高爾基復(fù)合體是動(dòng)態(tài)平衡的細(xì)胞器,（二）高爾基復(fù)合體是一個(gè)極性細(xì)胞器,高爾基體的主體結(jié)構(gòu)扁平囊，從形成面到 成熟面可呈現(xiàn)不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)，各膜囊所執(zhí)行的功 能也不盡相同，因此高爾基體又被稱為極性細(xì)胞器。,順面高爾基網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) （cis Golgi network）,中間膜囊 （medial Golgi stack）,反面高爾基網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) （trans Golgi network）,高爾基復(fù)合體的三維結(jié)構(gòu),1.順面高爾基體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（c

14、is Golgi network，CGN），分選來(lái)自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)新合成的蛋白質(zhì)、脂類，O-連接糖基化。 2. 高爾基體中間膜囊（medial Golgi），進(jìn)行多數(shù)糖基修飾，糖脂的形成以及與高爾基體有關(guān)的多糖的合成。 3. 反面高爾基體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（trans Golgi network，）， 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，蛋白質(zhì)水解等。,（三）高爾基復(fù)合體的分布特征,家兔脊神經(jīng)節(jié)細(xì)胞,高爾基體膜：蛋白質(zhì) 60%、脂類 40% ，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(zhì)膜之間。 高爾基體中的酶：主要有糖基轉(zhuǎn)移酶、磺基-糖基轉(zhuǎn)移酶、氧化還原酶、酸性磷

15、酸酶、蛋白激酶、甘露糖苷酶、磷酸轉(zhuǎn)移酶和磷脂酶等不同的類型，分布在扁平囊不同的膜囊層。 標(biāo)志酶：糖基轉(zhuǎn)移酶,二、高爾基復(fù)合體的化學(xué)組成,三、高爾基復(fù)合體的功能,3H標(biāo)記亮氨酸,高爾基復(fù)合體在細(xì)胞分泌活動(dòng)中起著重要的運(yùn)輸作用；在分泌顆粒的形成過(guò)程中起著濃縮、修飾、加工等作用。,(一)蛋白質(zhì)運(yùn)輸分泌的中轉(zhuǎn)站,3分鐘,17分鐘,117分鐘,還有哪些蛋白經(jīng)GC轉(zhuǎn)運(yùn)？,分泌蛋白、溶酶體酶蛋白、細(xì)胞膜蛋白等都是經(jīng)由 高爾基體進(jìn)行修飾和定向轉(zhuǎn)運(yùn)的。,在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成并轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基復(fù)合體的蛋白質(zhì)，絕大多數(shù)要經(jīng)過(guò)糖基化的修飾和加工，形成糖蛋白。 兩種類型的糖基化：N-連接糖基化和O-連接糖基化 O-連接糖蛋白主

16、要或完全在高爾基復(fù)合體中進(jìn)行和完成的 N-連接糖蛋白的合成始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，完成于高爾基復(fù)合體,1. 糖蛋白的合成和修飾,（二）參與胞內(nèi)物質(zhì)的加工合成,Protein glycosylation in RER,共同的前體為 2個(gè)N-乙酰葡萄糖胺、 9個(gè)甘露糖 3個(gè)葡萄糖,N-連接糖基化,甘露糖苷酶I,甘,甘,N-乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶,甘,甘,N-乙酰 葡萄糖胺,甘露糖苷酶II,甘,甘,N-乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶,N-乙酰 葡萄糖胺,半乳糖轉(zhuǎn)移酶,唾液酸轉(zhuǎn)移酶,N-連接的寡糖鏈的修飾（高爾基復(fù)合體）,3H標(biāo)記甘露糖,3H標(biāo)記半乳糖、唾液酸,3H標(biāo)記N-乙酰葡萄糖胺,高爾基復(fù)合體對(duì)糖蛋白的合成和修飾過(guò)程具有嚴(yán)

17、格的順序性。,糖基化的作用： 對(duì)蛋白質(zhì)具有保護(hù)作用，以免遭水解酶的降解； 具有運(yùn)輸信號(hào)的作用，引導(dǎo)蛋白質(zhì)形成運(yùn)輸小泡，以便進(jìn)行蛋白質(zhì)的靶向運(yùn)輸。 糖基化形成細(xì)胞膜表面的糖被。在細(xì)胞膜的保護(hù)、識(shí)別以及通訊聯(lián)絡(luò)等生命活動(dòng)中發(fā)揮重要作用。,無(wú)活性的前體物質(zhì)（某些肽類激素） 胰島素原：A、B、C、三個(gè)肽鏈,加工改造,有生物活性的物質(zhì)（激素） 胰島素：A、B、二個(gè)肽鏈,2.蛋白質(zhì)的水解和加工,高爾基體的功能,A肽,B肽,C肽,NH2,COOH,S-S,S-S,S-S,高爾基復(fù)合體對(duì)胰島素原的加工,胰島素原由3個(gè)肽段(A、B和C)組成一條多肽鏈，運(yùn)送到高爾基復(fù)合體后通過(guò)特異的蛋白水解酶切除C肽段，使之成為

18、獨(dú)立的兩個(gè)A、B肽鏈。A、B肽鏈再通過(guò)鏈間的二硫鍵和鏈內(nèi)二硫鍵折疊，成為成熟的胰島素，最終通過(guò)高爾基復(fù)合體反面區(qū)室的包裝和濃縮形成分泌顆粒釋放到細(xì)胞外。,（三）蛋白質(zhì)分選和膜泡定向運(yùn)輸?shù)臉屑~,不同的蛋白帶上不同的分選信號(hào)，分選信號(hào)與GC膜上 受體結(jié)合，形成不同的運(yùn)輸小泡和分泌泡,蛋白質(zhì)合成,加唾液酸；分揀,溶酶體,順面管網(wǎng),反面管網(wǎng),大泡（分泌顆粒）,rER,高爾基復(fù)合體,中間膜囊,GC是胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和膜泡定向運(yùn)輸?shù)臉屑~,高爾基復(fù)合體對(duì)溶酶體酶、分泌蛋白、膜蛋白 的分選和定向運(yùn)輸?shù)耐緩?1.溶酶體信號(hào)定向轉(zhuǎn)運(yùn),3.連續(xù)分泌,2. 非 連 續(xù) 分 泌 （受 調(diào) 分 泌）,膜流：細(xì)胞的各種膜性

19、結(jié)構(gòu)之間相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),運(yùn)輸小泡,高爾基復(fù)合體,大囊泡,（四）參與膜的轉(zhuǎn)化,細(xì)胞膜,回收膜,高爾基體的功能,第四節(jié) 溶酶體 (lysosome), 1955年: 發(fā)現(xiàn)具酸性磷酸酶活性顆粒， 1956年: 確認(rèn)為細(xì)胞器， 定名為溶酶體。 現(xiàn)在: 發(fā)現(xiàn)幾乎所有的真核細(xì)胞都具有溶 酶體，原核細(xì)胞無(wú)。 細(xì)胞內(nèi)的“消化器官”,一、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成,（一）形態(tài)結(jié)構(gòu)：一層單位膜，6nm，內(nèi)含多種 酸性水解酶，在形態(tài)大小、數(shù)量分布、生理生化性質(zhì)上具有異質(zhì)性 0.20.8m，呈球形、卵圓形小體,lysosome,溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成,全套溶酶體酶有60多種，酸性水解酶，最適PH值

20、為5.0,酶,蛋白酶（肽酶）,核酸酶,磷酸酶,糖苷酶（水解糖蛋白和糖脂、糖鏈的酶）,脂 酶,硫酸酯酶（分解氨基多糖的酶）,標(biāo)志酶：酸性磷酸酶,溶酶體的酶,（二）溶酶體的酶,1. 主要成分：蛋白、脂（鞘磷脂含量多） 2. 特性： 膜上有質(zhì)子泵：保持溶酶體基質(zhì)內(nèi)的酸性環(huán)境。 膜上有特殊的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：用于水解產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運(yùn)。 膜蛋白高度糖基化：可能有利于防止自身膜蛋白降解。,（三）溶酶體的膜,溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成,二、溶酶體的類型,（一）溶酶體以其功能狀態(tài)的不同分為三種類型 初級(jí)溶酶體(primary lysosome) ：只有酶，沒(méi)有底物 次級(jí)溶酶體（secondary lysosome)：酶+

21、底物 三級(jí)溶酶體（tertiary lysosome)：含不能被消化、 分解的物質(zhì)，也稱殘余小體。,即來(lái)自細(xì)胞內(nèi)的衰老和崩解的細(xì)胞器等， 被細(xì)胞本身的膜包圍,1. 自噬溶酶體：作用底物是內(nèi)源性的。,2. 吞(異)噬溶酶體：作用底物是外源性的。 如：細(xì)菌、紅細(xì)胞、血紅蛋白、鐵蛋白、酶、糖原 顆粒,自噬作用,吞噬作用,自噬體,吞噬體 吞飲體,常見于單核-吞噬細(xì)胞系統(tǒng)的細(xì)胞、白細(xì)胞、肝細(xì)胞、 腎細(xì)胞,自噬 溶酶體,異（吞）噬溶酶體,次級(jí)溶酶體類型,是未能消化分解的物質(zhì)殘留于溶酶體中形成的，亦稱殘留小體。如： 脂褐質(zhì)（神經(jīng)細(xì)胞，心肌細(xì)胞）、 髓樣結(jié)構(gòu)（腫瘤細(xì)胞）、多泡體、 含鐵小體等 殘余小體的去路,

22、三級(jí)溶酶體（后溶酶體post-lysosome）：,肝細(xì)胞脂褐質(zhì),內(nèi)體性溶酶體（初級(jí)溶酶體）：GC芽生的運(yùn)輸小泡+內(nèi)體。,吞噬性溶酶體（次級(jí)溶酶體）：內(nèi)體性溶酶體+底物,（endolysosome),(phagolysosome),內(nèi)體性溶酶體,吞噬性溶酶體,（二）溶酶體以其形成過(guò)程分為兩大類型,（一）內(nèi)體性溶酶體（前溶酶體）是由運(yùn)輸小泡 和內(nèi)體合并形成的 由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體共同參與，集胞內(nèi)物質(zhì)合成加 工、包裝、運(yùn)輸及結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一體的復(fù)雜而有序的過(guò)程。 （二）吞噬性溶酶體是內(nèi)體性溶酶體與來(lái)源于胞內(nèi)外 的作用底物融合形成的 吞噬性溶酶體的發(fā)生機(jī)制、形成過(guò)程與次級(jí)溶酶體相同。,三、溶酶體形成與

23、成熟過(guò)程,內(nèi)體性溶酶體的形成過(guò)程,1.酶蛋白N-連接的糖基化與ER轉(zhuǎn)運(yùn) 2.酶蛋白在GC中的加工與轉(zhuǎn)移 3.酶蛋白在GC中的分選與轉(zhuǎn)運(yùn) 4.內(nèi)體性溶酶體的形成與成熟,內(nèi)吞體,rER,順面管網(wǎng),反面管網(wǎng),高爾基復(fù)合體,溶酶體水解酶前體（N-連接的甘露糖糖蛋白）,加入磷酸基團(tuán),M-6-P,溶酶體酶前體,H+,去除磷酸,成熟溶酶體,選擇性富集,溶酶體的發(fā)生,三、溶酶體形成與成熟過(guò)程,內(nèi)吞體,rER,順面管網(wǎng),反面管網(wǎng),高爾基復(fù)合體,溶酶體水解酶前體（N-連接的甘露糖糖蛋白）,M-6-P,H+,去除磷酸,成熟溶酶體,選擇性富集,溶酶體的發(fā)生,三、溶酶體形成與成熟過(guò)程,加入磷酸基團(tuán),溶酶體酶前體,內(nèi)體性

24、溶酶體的形成過(guò)程,1.酶蛋白N-連接的糖基化與ER轉(zhuǎn)運(yùn)：附著核糖體合成酶蛋白前體進(jìn)入ER腔，經(jīng)加工、修飾形成N-連接的甘露糖糖蛋白，以出芽形式運(yùn)輸?shù)紾C順面。 2.酶蛋白在GC中的加工與轉(zhuǎn)移：寡糖鏈上的甘露糖在GC順面磷酸化形成M-6-P（分選信號(hào)） 3.酶蛋白的分選與轉(zhuǎn)運(yùn):酶前體在GC反面與M-6-P受體識(shí)別結(jié)合，包裝成有被小泡，脫離GC。,4.內(nèi)體性溶酶體的形成與成熟：有被小泡去包被成無(wú)被小泡，與晚期內(nèi)吞體結(jié)合，形成內(nèi)體性溶酶體。在內(nèi)體性溶酶體膜質(zhì)子泵作用下形成酸性環(huán)境，酶與M-6-P受體解離，酶去磷酸化而成熟， M-6-P受體回到GC成熟面再循環(huán)。,溶酶體的消化作用,異噬作用：對(duì)細(xì)胞內(nèi)吞

25、物的消化,自噬作用：對(duì)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的消化,胞外消化：對(duì)細(xì)胞外物質(zhì)的消化,自溶作用：對(duì)細(xì)胞本身的消化,三、溶酶體的功能,溶酶體的消化作用,2.異噬作用（heterophagy）是指溶酶體對(duì)外源性異物的消化作用。,1. 自噬作用（autophagy）：是指溶酶體消化自身細(xì)胞內(nèi)衰老、死亡的細(xì)胞器的過(guò)程。,3. 自溶作用（autolysis）：是指溶酶體膜破裂，酶釋放出來(lái)將整個(gè)細(xì)胞消化分解的過(guò)程。,4. 胞外消化（autolysis）：是指溶酶體的酶釋放到細(xì)胞消化外，分解細(xì)胞外成分的過(guò)程。,內(nèi)體,內(nèi)體性溶酶體,吞噬體,異噬性溶酶體,自噬體,自噬性溶酶體,吞 噬 性 溶 酶 體,殘質(zhì)體,異噬作用,自噬作用

26、,胞外消化,（二）溶酶體具有物質(zhì)消化與細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)功能,（三）溶酶體是機(jī)體防御保護(hù)功能的組成部分,當(dāng)細(xì)胞饑餓時(shí)，溶酶體發(fā)揮自噬作用，為細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)。,（四）溶酶體調(diào)節(jié)激素的分泌,參與激素的成熟過(guò)程：如甲狀腺激素的合成,（一）溶酶體消化外來(lái)物質(zhì)及清除衰老細(xì)胞器,溶 酶 體 的 功 能,協(xié)助精子與卵細(xì)胞受精,動(dòng)物精子頭部頂端的頂體是一種特化的溶酶體，含有多種水解酶。,（五）溶酶體在個(gè)體發(fā)生與發(fā)育過(guò)程中起重 要作用,1.胞外消化,精子的胞外消化,在骨質(zhì)更新中的作用,在骨發(fā)生和骨再生過(guò)程中，溶酶體對(duì)骨質(zhì)的更新起著重要作用。破骨細(xì)胞的溶酶體酶能釋放到細(xì)胞外，分解和消除陳舊的骨基質(zhì)，這是骨質(zhì)更新的一個(gè)重要步驟

27、。,2.自溶作用 在生理狀態(tài)下：蝌蚪尾部逐漸退化消失；人體卵巢黃體的萎縮、哺乳類動(dòng)物子宮內(nèi)膜的周期性萎縮、斷乳后乳腺退行性改變過(guò)程。 在病理狀態(tài)下：矽肺的形成。,溶酶體的功能,一、過(guò)氧化物酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu),電鏡：由一層單位膜包圍、高電子密度、圓形或卵圓形的細(xì)胞器。0.3-0.5um；最小 0.1um；最大1.5um 。,第四節(jié) 過(guò)氧化物酶體(peroxisome),過(guò)氧化物酶體,有些細(xì)胞 (如大鼠肝細(xì)胞)的peroxisome內(nèi)含有 晶狀結(jié)構(gòu),稱類核體(nucleoid)或類晶 體(尿酸氧化酶)。,過(guò)氧化物酶體約含40多種酶，三類： 氧化酶：尿酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶等，占酶總量的50%-60

28、%。在氧化底物的同時(shí)將氧還原成過(guò)氧化氫。 過(guò)氧化氫酶：過(guò)氧化物酶體的標(biāo)志酶，約占酶總量的40%。催化過(guò)氧化氫還原成水和氧氣。 過(guò)氧化物酶：異檸檬酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶和乙醛酸酯還原酶等。作用與過(guò)氧化氫酶相同。,二、過(guò)氧化物酶體所含的酶,三、過(guò)氧化物酶體的功能,2H2O2,過(guò)氧化氫酶,2H2O +O2,防止H2O2在細(xì)胞內(nèi)堆積，起保護(hù)細(xì)胞的作用。,對(duì)有毒物質(zhì)的解毒作用： RH2+H2O2 R+ 2H2O,RH2+O2 R+ H2O2,氧化酶,（一）解毒作用,（二）調(diào)節(jié)細(xì)胞的氧張力 避免細(xì)胞受高氧損害 （三）某些高能物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化 脂肪酸 乙酰輔酶A,四、過(guò)氧化物酶體的起源,起 源,傳統(tǒng)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽

29、生而來(lái)。,與溶酶體相似：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)小泡高爾基復(fù)合體 分泌泡過(guò)氧化物酶體,近年來(lái)認(rèn)為：新的過(guò)氧化物酶體是由原有的過(guò) 氧化物酶體分裂形成的，其生長(zhǎng)所需的蛋白 質(zhì)、酶和脂類都直接來(lái)自細(xì)胞質(zhì)。,是個(gè)有爭(zhēng)議的細(xì)胞器，焦點(diǎn)在于是否屬于內(nèi)膜系統(tǒng)？,第五節(jié) 囊泡與囊泡轉(zhuǎn)運(yùn),蘭迪謝克曼,詹姆斯羅斯曼,托馬斯祖德霍夫,2013年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予2名美國(guó)科學(xué)家和1名德國(guó)科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的囊泡運(yùn)輸調(diào)控機(jī)制。,囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)是蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)闹饕緩街?（門控運(yùn)輸、穿膜運(yùn)輸、囊泡運(yùn)輸）,網(wǎng)格蛋白包被小泡,COPII 衣被形成,COPI有被囊泡和COP有被囊泡,COP I有被囊泡的功能：負(fù)責(zé)回收、轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白（escaped proteins）返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，逆向轉(zhuǎn)運(yùn)高爾基體膜內(nèi)蛋白。 COP有被囊泡的功能：介導(dǎo)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸。,囊泡的特點(diǎn)：膜的特定區(qū)域以出芽或內(nèi)凹的方式產(chǎn)生的，其表面具有特異性蛋白質(zhì)構(gòu)成的衣被（coat）。 囊泡的主要類型： 網(wǎng)格蛋白有被囊泡 COPI有被囊泡 COPII有被囊泡,網(wǎng)格蛋白包被小泡,COPI,COPII,網(wǎng)格蛋白有被囊泡,網(wǎng)格蛋白有被囊泡,COPI,COPII,二 、囊