細胞生物學(xué)第七章細胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng).ppt

1、第七章細胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng),一、細胞質(zhì)基質(zhì),概念 體積占細胞總體積50%以上。 主要特點 細胞質(zhì)基質(zhì)是一個高度有序的體系； 通過弱鍵而相互作用處于動態(tài)平衡的結(jié)構(gòu)體系,成分 70%的水和無機離子（K+、Cl-、Na+、Mg2+、Ca2+等）； 各種代謝的中間產(chǎn)物（脂類、糖、氨基酸、核苷酸等）； 大量的可溶性蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)衍生物和酶； 大量的各類RNA分子及細胞進行各種反應(yīng)所需的ATP等,細胞質(zhì)基質(zhì)的功能,為某些蛋白質(zhì)和脂肪合成提供場所 與細胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能 維持細胞形態(tài)、細胞運動、胞內(nèi)物質(zhì)運輸及能量傳遞等； 細胞質(zhì)基質(zhì)結(jié)構(gòu)體系的組織者。 與細胞膜相關(guān)的功能,蛋白質(zhì)的修飾、蛋白質(zhì)選擇性的降解 蛋

2、白質(zhì)的修飾 控制蛋白質(zhì)的壽命 幫助變性或錯誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊，形成正確的分子構(gòu)象 降解變性和錯誤折疊的蛋白質(zhì),二、內(nèi)膜系統(tǒng),概念：指細胞內(nèi)在結(jié)構(gòu)、功能乃至發(fā)生上相關(guān)的，由膜圍繞的細胞器或細胞結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、胞內(nèi)體和分泌泡等。 作用：擴大膜的面積，提供各種反應(yīng)所需的適當(dāng)環(huán)境，使之互不干擾,三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（Endoplasmic reticulum,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）：由封閉的膜系統(tǒng)及其圍成的腔（池）形成相互溝通的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 形態(tài)：呈平行的雙層膜狀，有扁囊狀、管狀、泡狀等，可分為細胞質(zhì)面和腔面,類型 糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（rER）：典型的為相互平行的扁平囊，排列較整齊，有核糖體附著，與核膜相

3、連。 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（sER）：管狀，泡狀，無核糖體。 化學(xué)組成（用微粒體進行研究）：蛋白質(zhì)（占2/3），脂類（占1/3,1、 糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,蛋白質(zhì)合成 向細胞外分泌的蛋白質(zhì)：酶、抗體、多肽類激素、胞外基質(zhì)成分等； 膜的整合蛋白； 需要與其他組分嚴格隔離的蛋白質(zhì)：水解酶類、活性蛋白等； 需要進行復(fù)雜修飾的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)的修飾與加工：羥基化、糖基化、?；c二硫鍵的形成等。 新生肽的折疊與裝配,肽鏈的糖基化,N-連接的糖基化：天冬酰胺殘基N端，加上寡糖核心（N-乙酰葡萄糖胺殘基和甘露糖），磷酸多帖醇作為載體。 糖基化的過程在高爾基體中繼續(xù)進行，直到完成-O-連接的糖基化,多肽鏈的折疊,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中

4、含有一些與蛋白質(zhì)折疊有關(guān)的蛋白和酶類，如Bip（屬于分子伴侶蛋白的一種）和蛋白二硫鍵異構(gòu)酶，與多肽鏈結(jié)合，幫助折疊為正確的形式,2、滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,糖原分解 糖原 6-P-葡萄糖 葡萄糖 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔 血液細胞 6-P-葡萄糖酶（在滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)膜上） 合成脂類：磷脂、膽固醇和甾類激素 解毒作用 細胞色素P450家族酶系的解毒反應(yīng)過程,四、高爾基體（高爾基器，高爾基復(fù)合體,發(fā)現(xiàn) 1898年，意大利醫(yī)生Golgi用鍍銀法在貓頭鷹和貓的小腦神經(jīng)細胞中發(fā)現(xiàn)一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，初稱“內(nèi)網(wǎng)器”； 20世紀(jì)50年代，電鏡確認為一種真實的結(jié)構(gòu),形態(tài)結(jié)構(gòu) 扁囊多呈弓形，呈摞存在（48個），扁囊周圍有囊泡結(jié)構(gòu)。 順式面c

5、is（形成面）：凸面，靠近細胞核 反式面trans（成熟面）：凹面，面向質(zhì)膜 化學(xué)組成：介于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與質(zhì)膜之間,高爾基體的功能,細胞的分泌活動 蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾,蛋白酶的水解和其他加工過程 切除蛋白原的N端或兩端序列 成熟多肽（如胰島素）； 切割含有重復(fù)氨基酸序列的前體 活性多肽（如神經(jīng)肽）； 根據(jù)前體中不同的信號序列或同一前體在不同細胞中的不同加工方式加工成不同種的多肽。 膜泡運輸,分泌蛋白的合成,用3H-標(biāo)記氨基酸或糖，放射性自顯影跟蹤分泌蛋白的合成：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體分泌泡,糖蛋白的加工與運輸,半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶是高爾基體的標(biāo)記酶（半乳糖僅在高爾基體上摻入糖鏈,加工 對在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上加上去的“核

6、心”進行修飾（水解掉一些糖基）； 切除3個Man （甘露糖）殘基（在順面膜囊）； 加上3個GlcNAc（N-乙酰葡萄糖胺）殘基，移除2個Man 殘基（在中間膜囊）； 加上3個半乳糖殘基，每個半乳糖殘基連上一個N-乙酰神經(jīng)氨酸殘基（在反面膜囊,五、溶酶體,發(fā)現(xiàn) 1949年，de Duve，大鼠肝組織勻漿，分析酸性磷酸酶，酶活力新鮮的低，存放后反而升高。 此酶位于一種膜結(jié)構(gòu)中，存放后（特別是凍存后）膜破壞，酶釋放出來，故活力升高。 1955年，電鏡下確認,形態(tài)：圓球形顆粒，由一層單位膜包圍而成，內(nèi)含多種酸性水解酶，這些酶都是糖蛋白，最適pH在5左右。 溶酶體的標(biāo)記酶：酸性磷酸酶，作為細胞化學(xué)鑒定的

7、依據(jù),1、溶酶體的類型,初級溶酶體：小，處于非功能階段 次級溶酶體：形態(tài)多樣，功能階段 自噬溶酶體 異噬溶酶體 殘質(zhì)體（后溶酶體）：未被消化的物質(zhì)殘存在溶酶體內(nèi)形成,2、溶酶體的功能,異噬作用 正常的消化作用：降解營養(yǎng)物質(zhì) 免疫功能：識別并吞噬入侵的細菌或病毒 自噬作用 清除無用的生物大分子、衰老的細胞器和衰老損傷、死亡的細胞,細胞的自溶作用：溶酶體膜破壞水解酶釋放細胞溶解 生理性的：發(fā)育過程中某些結(jié)構(gòu)的去除 病理性的：矽肺等,3、溶酶體的發(fā)生,溶酶體酶的合成及N-連接的糖基化修飾（rER,高爾基體cis膜囊寡糖鏈上的甘露糖殘基磷酸化,M6P,N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶,高爾基體trans-膜

8、囊和TGN膜（M6P受體,溶酶體酶分選與局部濃縮,以出芽的方式轉(zhuǎn)運到前溶酶體,磷酸葡萄糖苷酶,磷酸化識別信號：信號斑,4、溶酶體缺陷與疾病,各種儲積癥 泰薩二氏病 細胞病,六、微體 過氧化物酶體,形態(tài) 單位膜 圓球形、卵形、啞鈴狀小泡 有些含有擬核體（尿酸氧化酶結(jié)晶,分布 幾乎所有的真核細胞 動物的肝、腎中豐富，比較大 其他細胞中比較小 微過氧化物酶體 酶類：過氧化物酶，D-（或L-）氨基酸氧化酶，尿酸氧化酶（可形成結(jié)晶,1、過氧化物酶體與溶酶體的區(qū)別,過氧化物酶體和初級溶酶體的形態(tài)與大小類似； 過氧化物酶體中的尿酸氧化酶等常形成晶格狀結(jié)構(gòu)，可作為電鏡下識別的主要特征。 通過離心可分離過氧化物

9、酶體與溶酶體 過氧化物酶體與溶酶體的差別,2、過氧化物酶體的功能,動物細胞： 解毒作用：將乙醇氧化成乙醛 使細胞免受H2O2的毒害 RH2 + O2H2O2+ R （依賴黃素FAD的氧化酶） H2O2H2O + 1/2 O2 （過氧化氫酶） RH2 + H2O2R + 2H2O,植物細胞 綠色植物葉肉細胞：催化CO2固定反應(yīng)副產(chǎn)物的氧化 （光呼吸反應(yīng)） 種子萌發(fā)過程：種子中的脂肪酸形成乙酰輔酶A琥珀酸離開過氧化物酶體進一步轉(zhuǎn)變成葡萄糖 乙醛酸循環(huán)體（glyoxysome,過氧化物酶體經(jīng)分裂后形成子代過氧化物酶體，經(jīng)進一步裝配形成成熟的細胞器； 組成過氧化物酶體的蛋白均由核基因編碼，主要在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成，然后轉(zhuǎn)運到過氧化物酶體中,3、過氧化物酶體的發(fā)生,過氧化物酶體蛋白分選的信號序列（Peroxisomal-targeting signal，PTS）： PTS1為Ser-lys-leu，存在于多數(shù)過氧化物酶體基質(zhì)蛋白的C端； PTS2為Arg/Lys-Leu/lle-5X-His/Gln-leu，存在于某些基質(zhì)蛋白N-端； 過氧化物酶體膜上存在幾種可與信號序列相識別的可能的受體蛋白,過氧化物酶體的膜脂可能在內(nèi)