細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器

1、第六章 細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器,第一節(jié) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),指細(xì)胞質(zhì)中除有形結(jié)構(gòu)之外(細(xì)胞器)的無(wú)定形膠狀物質(zhì)體系。 構(gòu)成生命代謝的內(nèi)環(huán)境，而且參與細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞、細(xì)胞生長(zhǎng)增殖、發(fā)育分化和遺傳變異各種生物學(xué)過(guò)程。 與細(xì)胞質(zhì)概念的區(qū)別,第二節(jié) 核糖體,一.核糖體的形態(tài)結(jié)構(gòu),非膜性細(xì)胞器 電鏡下：直徑 15-25nm的不規(guī)則顆粒狀 結(jié)構(gòu)體系，由大小兩個(gè)亞基組成,功能分區(qū),1）A部位：又稱(chēng)受體部位，接受氨酰-tRNA的部位,2）P部位：又稱(chēng)供體部位，結(jié)合肽酰-tRNA的位置,3）T因子：又稱(chēng)轉(zhuǎn)肽酶活性部位，在肽鏈延長(zhǎng)時(shí) 催化氨基酸之間形成肽鍵,4）G因子：又稱(chēng)GTP酶活性部位，分解GTP， 并將

2、肽酰-tRNA由A部位移到P部位,二、核糖體的理化特性,原核細(xì)胞,真核細(xì)胞,三. 核糖體在細(xì)胞內(nèi)的存在方式,1. 游離核糖體：游離于細(xì)胞質(zhì)中，主要合成細(xì)胞本身的基礎(chǔ)性蛋白,2. 附著核糖體：附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，主要合成分泌蛋白和膜蛋白,通常均表現(xiàn)為多聚核糖體形式，即多個(gè)核糖體結(jié)合到一個(gè)mRNA分子上，成串排列，形成蛋白質(zhì)合成的功能單位,第三節(jié) 內(nèi)膜系統(tǒng),概念,相對(duì)于質(zhì)膜而言，細(xì)胞內(nèi)在結(jié)構(gòu)、功能乃至發(fā)生上相關(guān)的膜性結(jié)構(gòu)的總稱(chēng)。包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、溶酶體、過(guò)氧化物酶體、各種轉(zhuǎn)運(yùn)小泡及核膜等,功能,提高細(xì)胞代謝效率，使特定的功能在特定的區(qū)域內(nèi)完成,一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(Endoplasmic reticu

3、lum,ER,發(fā)現(xiàn)： 1945年，K.R.Porter-電子顯微鏡 -小鼠成纖維細(xì)胞-內(nèi)質(zhì)區(qū)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),一）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成,通過(guò)微粒體研究?jī)?nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)成分,主要成分,脂 類(lèi)：卵磷脂含量豐富，鞘磷脂含量很少,蛋白質(zhì),網(wǎng)質(zhì)蛋白,二）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)與類(lèi)型,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由一層單位膜圍成的相互連續(xù)的小管、小泡和扁囊結(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)狀膜系統(tǒng),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)、數(shù)量及分布與細(xì)胞類(lèi)型、生理狀態(tài)及分化程度有關(guān),1.粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) (rough endoplasmic reticulum,rER,胞質(zhì)面附著大量核糖體，表面粗糙； 常由板層狀排列的扁囊構(gòu)成； 多分布在分泌功能旺盛或分化完善的細(xì)胞內(nèi),2.滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) (smooth

4、 endoplasmic reticulum,sER,胞質(zhì)面無(wú)核糖體附著，表面光滑； 常由分支的小管或小泡構(gòu)成； 多分布在一些特化的細(xì)胞中，如肝細(xì)胞,三）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,1、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)： 蛋白質(zhì)的合成、修飾、加工、轉(zhuǎn)運(yùn),1）核糖體附著的支架,由附著核糖體合成的蛋白有：分泌性蛋白、膜整合蛋白、駐留蛋白,2）新生多肽鏈的折疊與裝配,條件：氧化型谷胱甘肽、蛋白二硫鍵異構(gòu)酶、結(jié)合蛋白等,3）蛋白質(zhì)的糖基化,兩種糖基化修飾： N-連接糖基化、 O-連接糖基化,4）蛋白質(zhì)的胞內(nèi)運(yùn)輸,出芽形式-膜性小泡,三）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,2、滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)： 脂類(lèi)與固醇的合成、代謝以及細(xì)胞解毒作用,脂質(zhì)合成 糖原代謝 解毒作用

5、鈣的貯存與鈣濃度的調(diào)節(jié) 胃酸、膽汁的合成與分泌,四)新合成肽鏈穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的轉(zhuǎn)移機(jī)制,信號(hào)肽假說(shuō)(signal hypothesis,1975年Blobel等提出，用以解釋多肽鏈在游離核糖體上初始合成后，通過(guò)游離核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的識(shí)別、結(jié)合，穿過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的一系列事件,蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成涉及以下成分,1.信號(hào)肽（signal peptide)：在分泌蛋白mRNA5端起始密碼子AUG之后有一組信 號(hào)密碼,蛋白質(zhì)合成時(shí)先在游離核糖體上由信號(hào)密碼翻譯出信號(hào)肽，信號(hào)肽由 1830個(gè)疏水氨基酸組成。 2.信號(hào)識(shí)別顆粒（signal recognition particle，SRP）：由6種多

6、肽和1個(gè)RNA 組成，既能識(shí)別信號(hào)肽，又能與核糖體的A位點(diǎn)結(jié)合，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成暫停。 3.SRP受體（SRP receptor）：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的整合蛋白，可與SRP特異結(jié)合。 4.移位子（translocator，translocon）：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的通道蛋白,1、信號(hào)識(shí)別顆粒 結(jié)合信號(hào)肽 2、核糖體 錨于內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 3、新合成的多肽鏈 進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔 4、信號(hào)肽被切除 5、肽鏈合成完成,基本步驟,信號(hào)肽假說(shuō)(signal hypothesis,四)新合成肽鏈穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的轉(zhuǎn)移機(jī)制,思考題,1、以分泌性蛋白為例，闡述其從游離核糖體上的初始合成 到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中繼續(xù)合成、加工、修飾的過(guò)程,二、高爾基復(fù)合體(Gol

7、gi complex,1898年高爾基（Golgi）在光鏡下觀察神經(jīng)細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn),一)高爾基復(fù)合體的化學(xué)組成,1、高爾基復(fù)合體的脂質(zhì)組成 脂質(zhì)含量介于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與細(xì)胞膜之間 2、高爾基復(fù)合體的主要酶類(lèi) 特征性酶為糖基轉(zhuǎn)移酶,二)高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu),電鏡：封閉的膜性囊泡狀結(jié)構(gòu),具有極性,三)高爾基復(fù)合體的功能,胞內(nèi)物質(zhì)合成、加工的重要場(chǎng)所 -和內(nèi)膜系統(tǒng)其他結(jié)構(gòu)組分一起構(gòu)成胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)奶厥馔ǖ?1. 胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸和細(xì)胞的分泌活動(dòng),3H標(biāo)記亮氨酸追蹤實(shí)驗(yàn)證明，分泌蛋白在rER中 合成后被運(yùn)送至GC，在其中經(jīng)濃縮、修飾、加工后包裝于分泌泡中，最終分泌到細(xì)胞外,在細(xì)胞分泌活動(dòng)中 起著主要運(yùn)輸作用,三

8、)高爾基復(fù)合體的功能,2.糖蛋白的加工合成,蛋白質(zhì)的O-連接糖基化作用主要或全部在高爾基復(fù)合體內(nèi)完成,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)格的順序性,3.蛋白質(zhì)的水解,有些蛋白和酶，只有在GC中被特異性水解后才能成熟或具有活性,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),高爾基復(fù)合體,三)高爾基復(fù)合體的功能,三)高爾基復(fù)合體的功能,4.蛋白質(zhì)的分選與胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸,分選對(duì)于蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)各部位的正確分布具有重要意義 決定蛋白質(zhì)去向的因素之一是被分選蛋白質(zhì)本身所含的分選信號(hào),4.蛋白質(zhì)的分選與胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸,三)高爾基復(fù)合體的功能,高爾基體在細(xì)胞內(nèi) 蛋白質(zhì)膜泡運(yùn)輸中起重要樞紐作用,三、溶酶體(Lysosome,1955年 C.D

9、uve電鏡下-大鼠肝細(xì)胞,一)溶酶體的結(jié)構(gòu)特征,1、溶酶體由一層單位膜包圍的囊球狀結(jié)構(gòu)小體，多為圓形或卵圓形,跨膜蛋白高度糖基化：防止自身被水解消化 質(zhì)子泵：將H+泵入溶酶體，以形成和維持溶酶體內(nèi)的酸性環(huán)境 多種載體蛋白：向外運(yùn)輸消化水解的產(chǎn)物,膜的特點(diǎn),2、溶酶體內(nèi)含多種酸性水解酶，最適pH5.0，能分解蛋白質(zhì)、核酸、多糖、 脂類(lèi)等大分子。其中酸性磷酸酶是其標(biāo)志酶,二)溶酶體的類(lèi)型,早期按生理功能狀態(tài)分,初級(jí)溶酶體 次級(jí)溶酶體 三級(jí)溶酶體,二)溶酶體的類(lèi)型,現(xiàn)在按形成、成熟與作用過(guò)程分,內(nèi)體性溶酶體 吞噬性溶酶體 殘余小體,內(nèi)吞體,RER,順面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),高爾基復(fù)合體,溶酶體水

10、解酶前體,加入磷酸,M-6-P,前 溶 酶 體,ATP,ADP+Pi,H,去除磷酸,pH=6,成熟溶酶體,內(nèi)體性溶酶體,三）溶酶體的形成與成熟,四）溶酶體的功能,1、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的消化分解及衰老、殘存細(xì)胞器的消除更新,對(duì)外源性物質(zhì)（如細(xì)菌、塵粒）和內(nèi)源性物質(zhì)（如細(xì)胞器碎片）的消化分解與利用，以保證內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定，并利于細(xì)胞器的更新替代,2、細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)作用,細(xì)胞饑餓狀態(tài)下，分解某些大分子生物，為細(xì)胞生存提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),3、防御保護(hù)功能,巨噬細(xì)胞有發(fā)達(dá)的溶酶體，吞噬細(xì)菌和病毒后在水解酶作用下殺滅并分解消化,4、參與某些腺體組織細(xì)胞分泌過(guò)程的調(diào)節(jié),甲狀腺素就是在溶酶體的參與下形成的,5.在生物個(gè)體發(fā)生、

11、發(fā)育過(guò)程中起重要作用,協(xié)助精子與卵細(xì)胞受精，動(dòng)物精子的頂體是一種特化的溶酶體，含有多種水解酶 蝌蚪發(fā)育過(guò)程中尾部退化、哺乳動(dòng)物斷乳后乳腺退行性變化等都與溶酶體有關(guān),四、過(guò)氧化物酶體(Peroxisome,1954年電鏡小鼠腎小管上皮細(xì)胞微體(microbody,一）過(guò)氧化物酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu),電鏡：由一層單位膜包圍的膜性細(xì)胞器（含類(lèi)核體和邊緣板兩種特征結(jié)構(gòu),二）過(guò)氧化物酶體所含的酶,氧化酶、過(guò)氧化氫酶（標(biāo)志酶）、過(guò)氧化物酶等,三）過(guò)氧化物酶體的功能,具有解毒作用，過(guò)氧化氫酶利用H2O2將 酚、甲醛、甲酸和醇等有害物質(zhì)氧化 參與脂肪酸的-氧化 對(duì)細(xì)胞氧張力的調(diào)節(jié),五、核膜(nuclear membrane,核膜由兩層單位膜構(gòu)成，在結(jié)構(gòu)和功能上與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有直接聯(lián)系，有人認(rèn)為，核膜實(shí)際上是在間期細(xì)胞中包裹核物質(zhì)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的延伸，因此核膜也作為內(nèi)膜系統(tǒng)的一部分,六、內(nèi)膜系統(tǒng)與細(xì)胞內(nèi)的房室化,內(nèi)膜系統(tǒng)在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)個(gè)彼此隔離、相互獨(dú)立的功能性結(jié)構(gòu)區(qū)域，即所謂的細(xì)胞內(nèi)房室化或區(qū)域化，其意義在于,增大細(xì)胞內(nèi)的表面積，為細(xì)胞內(nèi)各種代謝提供更為廣闊的場(chǎng)所 不同催化功能的酶系分隔局限在