第五章真核細胞內(nèi)膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)分選和膜泡運輸

1、第五章 真核細胞內(nèi)膜系統(tǒng)、 蛋白質(zhì)分選與膜泡運輸 真核細胞在進化上一個顯真核細胞在進化上一個顯 著特點就是出現(xiàn)了細胞內(nèi)著特點就是出現(xiàn)了細胞內(nèi) 的區(qū)隔（的區(qū)隔（intracellular intracellular compartmentcompartment），細胞質(zhì)被分），細胞質(zhì)被分 隔成不同的由膜包裹的區(qū)隔成不同的由膜包裹的區(qū) 室，即室，即被膜細胞器被膜細胞器 （ Membrane Bound Membrane Bound OrganellesOrganelles ）。）。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、胞內(nèi)體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、胞內(nèi)體和和分泌泡分泌泡等等 雖然具有各自獨立的結(jié)構(gòu)和功能，

2、但它們之間又雖然具有各自獨立的結(jié)構(gòu)和功能，但它們之間又 緊密相關(guān)，每個細胞器都作為相互協(xié)調(diào)的功能單緊密相關(guān)，每個細胞器都作為相互協(xié)調(diào)的功能單 位的一部分而發(fā)揮作用。因而被總稱為位的一部分而發(fā)揮作用。因而被總稱為細胞內(nèi)膜細胞內(nèi)膜 系統(tǒng)系統(tǒng)（endomembrane systemendomembrane system）。）。(see next)(see next) Endosymbiosis Evolution of Nuclear Membrane and ER n從系統(tǒng)發(fā)生來看從系統(tǒng)發(fā)生來看內(nèi)內(nèi) 膜系統(tǒng)膜系統(tǒng)起源于質(zhì)膜起源于質(zhì)膜 的內(nèi)陷和內(nèi)共生。的內(nèi)陷和內(nèi)共生。 n從個體發(fā)生來看新從個體發(fā)生來

3、看新 細胞的內(nèi)膜系統(tǒng)來細胞的內(nèi)膜系統(tǒng)來 源于原有內(nèi)膜系統(tǒng)源于原有內(nèi)膜系統(tǒng) 的分裂，具有核外的分裂，具有核外 遺傳的特性。遺傳的特性。 真核細胞的細胞質(zhì)中，除去可分辨的細胞器真核細胞的細胞質(zhì)中，除去可分辨的細胞器 以外的膠狀物質(zhì)，稱以外的膠狀物質(zhì)，稱細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì) （cytoplasmic matrix or cytomatrixcytoplasmic matrix or cytomatrix）。）。 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 第一節(jié)第一節(jié) 細胞質(zhì)基質(zhì)的涵義與功能細胞質(zhì)基質(zhì)的涵義與功能 第二節(jié)第二節(jié) 細胞內(nèi)膜系統(tǒng)及其功能細胞內(nèi)膜系統(tǒng)及其功能 第三節(jié)第三節(jié) 細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與膜泡運輸細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的

4、分選與膜泡運輸 第一節(jié) 細胞質(zhì)基質(zhì)的涵義與功 能 也被稱為：細胞液也被稱為：細胞液(cell sap)，透明質(zhì)，透明質(zhì)(hyaloplasm)， 胞質(zhì)溶膠胞質(zhì)溶膠(cytosol) 成分：主要含有與中間代謝有關(guān)的數(shù)千種酶類，與成分：主要含有與中間代謝有關(guān)的數(shù)千種酶類，與 維持細胞形態(tài)和細胞內(nèi)物質(zhì)運輸有關(guān)的細胞質(zhì)骨架。維持細胞形態(tài)和細胞內(nèi)物質(zhì)運輸有關(guān)的細胞質(zhì)骨架。 水和無機離子（水和無機離子（K、Na、Mg、Ca、Cl) 脂、糖、氨基酸、核苷酸及其衍生物脂、糖、氨基酸、核苷酸及其衍生物 蛋白質(zhì)、脂蛋白、多糖、蛋白質(zhì)、脂蛋白、多糖、RNA 糖原等一些處于貯存狀態(tài)的重要化合物糖原等一些處于貯存狀態(tài)的

5、重要化合物 細胞質(zhì)基質(zhì)的功能細胞質(zhì)基質(zhì)的功能 完成各種中間代謝過程完成各種中間代謝過程 如糖酵解過程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等如糖酵解過程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等 與細胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能與細胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能 維持細胞形態(tài)、細胞運動維持細胞形態(tài)、細胞運動、胞內(nèi)物質(zhì)運輸及能量傳遞等、胞內(nèi)物質(zhì)運輸及能量傳遞等 蛋白質(zhì)的修飾、蛋白質(zhì)選擇性的降解蛋白質(zhì)的修飾、蛋白質(zhì)選擇性的降解 蛋白質(zhì)的修飾蛋白質(zhì)的修飾 控制蛋白質(zhì)的壽命控制蛋白質(zhì)的壽命 降解變性和錯誤折疊的蛋白質(zhì)降解變性和錯誤折疊的蛋白質(zhì) 幫助變性或錯誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊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)象形成正確的分子構(gòu)象

6、 第二節(jié)細胞內(nèi)膜系統(tǒng)及其功能 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體高爾基體 溶酶體溶酶體 一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng) nK. R. PorterK. R. Porter等于等于19451945年發(fā)現(xiàn)于培養(yǎng)的小鼠成纖維年發(fā)現(xiàn)于培養(yǎng)的小鼠成纖維 細胞，因最初看到的是位于細胞質(zhì)內(nèi)部的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，細胞，因最初看到的是位于細胞質(zhì)內(nèi)部的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 故名故名內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulumendoplasmic reticulum，ERER）。）。 分類分類 組成組成 功能功能 根據(jù)是否附有核糖體：根據(jù)是否附有核糖體： 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)， routh endoplasmic r

7、outh endoplasmic reticulum, reticulum, rERrER) ) 有核糖體附著有核糖體附著 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)， smooth endoplasmic smooth endoplasmic reticulum, reticulum, sERsER) ) 無核糖體附著無核糖體附著 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)往往作為出芽光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)往往作為出芽 的位點的位點, , 將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成 的蛋白質(zhì)或脂類轉(zhuǎn)運到高的蛋白質(zhì)或脂類轉(zhuǎn)運到高 爾基體。爾基體。 1、分類 2、結(jié)構(gòu)和組成 形態(tài)結(jié)構(gòu)形態(tài)結(jié)構(gòu) ER 由封閉的膜系統(tǒng)及其形成的腔構(gòu)成由封閉的膜系統(tǒng)及其形成

8、的腔構(gòu)成相互溝相互溝 通通的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。它從核膜延伸至細胞質(zhì)中，靠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。它從核膜延伸至細胞質(zhì)中，靠 近細胞質(zhì)內(nèi)側(cè)。近細胞質(zhì)內(nèi)側(cè)。（next） ER 是真核細胞中是真核細胞中最大最大的細胞器的細胞器 ER的膜占細胞膜系統(tǒng)的的膜占細胞膜系統(tǒng)的一半一半 所包圍的體積占細胞總體積的所包圍的體積占細胞總體積的10% 超薄和掃描電鏡觀察的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)超薄和掃描電鏡觀察的內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 上部介透射電鏡照片上部介透射電鏡照片, ,下部是掃描電鏡照片下部是掃描電鏡照片 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)呈扁平囊狀，排列整齊粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)呈扁平囊狀，排列整齊 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)呈分支管狀或小泡狀光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)呈分支管狀或小泡狀 特征：特征： 大大增加了細胞內(nèi)膜的

9、表面積，為多種酶體系提大大增加了細胞內(nèi)膜的表面積，為多種酶體系提 供了大面積的結(jié)合位點。供了大面積的結(jié)合位點。 完整的封閉體系將其上合成的物質(zhì)與細胞基質(zhì)中完整的封閉體系將其上合成的物質(zhì)與細胞基質(zhì)中 合成的物質(zhì)分隔開，利于它們的加工和運輸。合成的物質(zhì)分隔開，利于它們的加工和運輸。 組成：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是膜囊結(jié)構(gòu)，所以構(gòu)成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的主組成：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是膜囊結(jié)構(gòu)，所以構(gòu)成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的主 要化學(xué)成份是蛋白質(zhì)和脂。要化學(xué)成份是蛋白質(zhì)和脂。 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶，普遍存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，被認(rèn)為是，普遍存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，被認(rèn)為是 標(biāo)志酶標(biāo)志酶 微粒體微粒體(microsome) (microsome) ：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一種特化

10、類型：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一種特化類型 在細胞勻漿和差速離心過程中獲得的由破碎的內(nèi)在細胞勻漿和差速離心過程中獲得的由破碎的內(nèi) 質(zhì)網(wǎng)自我融合形成的近似球形的膜囊泡狀結(jié)構(gòu)。質(zhì)網(wǎng)自我融合形成的近似球形的膜囊泡狀結(jié)構(gòu)。 在體外實驗中在體外實驗中, ,具有蛋白質(zhì)合成、蛋白質(zhì)糖基化和具有蛋白質(zhì)合成、蛋白質(zhì)糖基化和 脂類合成等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的基本功能。脂類合成等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的基本功能。 3、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 （1）蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的合成 分泌性蛋白質(zhì)；分泌性蛋白質(zhì)； 膜整合蛋白；膜整合蛋白； 細胞器中的可溶性駐留蛋白。細胞器中的可溶性駐留蛋白。 （2）脂質(zhì)的合成脂質(zhì)的合成 （3）蛋白質(zhì)的修飾與加工蛋白質(zhì)的修飾與加工 （4）新生多肽的折

11、疊與裝配新生多肽的折疊與裝配 （5）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的解毒功能）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的解毒功能 （6）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)具有儲存）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)具有儲存Ca2+的功能的功能 脂質(zhì)的合成脂質(zhì)的合成 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成構(gòu)成細胞所需的包括磷脂和膽固醇內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成構(gòu)成細胞所需的包括磷脂和膽固醇 在內(nèi)的在內(nèi)的幾乎全部的膜脂幾乎全部的膜脂，其中最主要的磷脂是，其中最主要的磷脂是 磷脂酰膽堿（卵磷脂）。磷脂酰膽堿（卵磷脂）。 合成磷脂所需要的合成磷脂所需要的3種酶（如?；D(zhuǎn)移酶，磷種酶（如酰基轉(zhuǎn)移酶，磷 酸酶，膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶）都酸酶，膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶）都定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，上， 其活性部位在膜的其活性部位在膜的細胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)細胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)。 The

12、synthesis of phosphatidylcholine. This phospholipid is synthesized from fatty acyl-coenzyme A (fatty acyl CoA), glycerol 3-phosphate, and cytidine-bisphosphocholine (CDP-choline) 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位：在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的磷脂幾分鐘之后就由胞質(zhì)溶：在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的磷脂幾分鐘之后就由胞質(zhì)溶 膠面轉(zhuǎn)向膜的另一面，即內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面膠面轉(zhuǎn)向膜的另一面，即內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面, , 磷脂的轉(zhuǎn)位是磷脂的轉(zhuǎn)位是 由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中磷脂轉(zhuǎn)位蛋白由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中磷脂轉(zhuǎn)位蛋白(

13、phospholipid (phospholipid translocator)translocator)或稱翻轉(zhuǎn)酶（或稱翻轉(zhuǎn)酶（flippaseflippase）幫助的。幫助的。 轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運: : 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的磷脂向其它膜的轉(zhuǎn)運有兩種方式：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的磷脂向其它膜的轉(zhuǎn)運有兩種方式： 出芽出芽( budding)( budding)：ERGCERGC、LyLy、PM PM 磷脂轉(zhuǎn)換蛋白磷脂轉(zhuǎn)換蛋白(phospholipid exchange proteins, (phospholipid exchange proteins, PEPPEP）：磷脂分子）：磷脂分子+PEP+PEP細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)靶

14、膜（線粒體、靶膜（線粒體、 過氧化物酶體的膜）過氧化物酶體的膜）(see next)(see next) 糖原分解與糖原分解與游離葡萄糖游離葡萄糖 釋放釋放 在在肝細胞肝細胞中中, ,糖原裂解釋放糖原裂解釋放 葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸磷酸, ,然后再轉(zhuǎn)變?nèi)缓笤俎D(zhuǎn)變 成葡萄糖成葡萄糖-6-6-磷酸磷酸, ,由于磷酸由于磷酸 化的葡萄糖不能通過細胞質(zhì)化的葡萄糖不能通過細胞質(zhì) 膜膜, ,光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的葡萄糖葡萄糖- - 6-6-磷酸酶磷酸酶將葡萄糖將葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 水解為葡萄糖和磷酸后水解為葡萄糖和磷酸后, ,葡葡 萄糖就可穿過細胞質(zhì)膜進入萄糖就可穿過細胞質(zhì)膜進入 血液血液

15、 解毒作用解毒作用(detoxification)(detoxification) 肝細胞肝細胞中的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)很豐富，其中含有一些中的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)很豐富，其中含有一些 酶，用以清除脂溶性廢物和代謝產(chǎn)生的有害物酶，用以清除脂溶性廢物和代謝產(chǎn)生的有害物 質(zhì)。如質(zhì)。如 細胞色素細胞色素P-450P-450家族酶系能使聚集在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)家族酶系能使聚集在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 上的不溶于水的廢物或代謝產(chǎn)物羥基化而完全上的不溶于水的廢物或代謝產(chǎn)物羥基化而完全 溶于水轉(zhuǎn)運出細胞進入尿液中。溶于水轉(zhuǎn)運出細胞進入尿液中。 n貯貯CaCa2+ 2+功能： 功能： 肌質(zhì)網(wǎng)肌質(zhì)網(wǎng)(sarcoplasmic reticullum)(

16、sarcoplasmic reticullum)是是肌細胞肌細胞內(nèi)內(nèi) 特化的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特化的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng), , 是貯存是貯存CaCa2+ 2+的細胞器。 的細胞器。 Translocation of soluble proteins across ER 蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的合成 向細胞外分泌的蛋白質(zhì)向細胞外分泌的蛋白質(zhì) 膜的整合蛋白質(zhì)膜的整合蛋白質(zhì) 細胞器中可溶性駐留蛋細胞器中可溶性駐留蛋 白質(zhì)（白質(zhì)（soluble proteins that reside within compartments of the endomembrane system ） 蛋白質(zhì)的修飾與加工蛋白質(zhì)的修飾與加工 包

17、括糖基化、羥基化、?；⒍蜴I形成等，包括糖基化、羥基化、酰基化、二硫鍵形成等， 其中最主要的是糖基化，幾乎所有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成其中最主要的是糖基化，幾乎所有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成 的蛋白質(zhì)最終被糖基化。的蛋白質(zhì)最終被糖基化。 糖基化的作用：糖基化的作用： 使蛋白質(zhì)能夠抵抗消化酶的作用；使蛋白質(zhì)能夠抵抗消化酶的作用； 賦予蛋白質(zhì)傳導(dǎo)信號的功能；賦予蛋白質(zhì)傳導(dǎo)信號的功能； 某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊。某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊。 在進化上，寡糖鏈具有一定的剛性，從而限制了其它大分子接近細在進化上，寡糖鏈具有一定的剛性，從而限制了其它大分子接近細 胞表面的膜蛋白，這就可能使真核細胞的祖先具

18、有一個保護性的外胞表面的膜蛋白，這就可能使真核細胞的祖先具有一個保護性的外 被，同時又不象細胞壁那樣限制細胞的形狀與運動被，同時又不象細胞壁那樣限制細胞的形狀與運動。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進行內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進行N-N-連接連接 的糖基化的糖基化。 N-linked N-linked glycosylationglycosylation：與天：與天 冬酰胺殘基的冬酰胺殘基的NHNH2 2連接，連接， 糖為糖為N-N-乙酰葡糖胺。乙酰葡糖胺。 Protein glycosylation in RER 新生多肽的折疊與裝配新生多肽的折疊與裝配 二硫鍵異構(gòu)酶二硫鍵異構(gòu)酶（protein disulfide isomer

19、aseprotein disulfide isomerase，PDIPDI：ERER 駐留蛋白駐留蛋白）催化新合成的蛋白形成和改組二硫鍵，形成正）催化新合成的蛋白形成和改組二硫鍵，形成正 確的折疊狀態(tài)。確的折疊狀態(tài)。 分子伴侶分子伴侶BiPBiP（Binding proteinBinding protein）識別錯誤折疊的蛋白或識別錯誤折疊的蛋白或 未裝配好的蛋白亞單位，并促進重新折疊與裝配。未裝配好的蛋白亞單位，并促進重新折疊與裝配。 不能正確折疊的畸形肽鏈或未裝配成寡聚體的蛋白質(zhì)亞單不能正確折疊的畸形肽鏈或未裝配成寡聚體的蛋白質(zhì)亞單 位，不能進入高爾基體。這些多肽一旦被識別，便從內(nèi)質(zhì)位，不

20、能進入高爾基體。這些多肽一旦被識別，便從內(nèi)質(zhì) 網(wǎng)腔轉(zhuǎn)至細胞質(zhì)基質(zhì)（通過網(wǎng)腔轉(zhuǎn)至細胞質(zhì)基質(zhì)（通過Sec61pSec61p復(fù)合體），被蛋白酶體復(fù)合體），被蛋白酶體 （proteasomesproteasomesprotein-degrading machineprotein-degrading machine）所降解。）所降解。 （see nextsee next） 二、高爾基體 n高爾基體（高爾基體（Golgi bodyGolgi body），也），也 稱高爾基器稱高爾基器(Golgi apparatus)(Golgi apparatus) 或 高 爾 基 復(fù) 合 體或 高 爾 基 復(fù) 合 體

21、( G o l g i ( G o l g i complex)complex) n最早發(fā)現(xiàn)于最早發(fā)現(xiàn)于18551855年，年，18891889年，年， GolgiGolgi用銀染法，在貓頭鷹的神用銀染法，在貓頭鷹的神 經(jīng)細胞內(nèi)觀察到了清晰的結(jié)構(gòu)，經(jīng)細胞內(nèi)觀察到了清晰的結(jié)構(gòu)， 因此定名為高爾基體。因此定名為高爾基體。2020世紀(jì)世紀(jì)5050 年代以后才正確認(rèn)識它的存在和年代以后才正確認(rèn)識它的存在和 結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。19091909年諾貝爾獎。年諾貝爾獎。 Golgi Apparatus in a plant parenchyma cell from Sauromatum guttatum (TEM

22、 x145,700). 組成：組成： 高爾基體膜含有大約高爾基體膜含有大約60%60%的蛋白的蛋白和和40%40%的脂類的脂類。 從蛋白質(zhì)含量看從蛋白質(zhì)含量看, , 高爾基復(fù)合體高于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)膜（分高爾基復(fù)合體高于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)膜（分 別為別為20%20%和和40%40%）。）。 從總磷脂看從總磷脂看, , 高爾基體介于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體介于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和 質(zhì)膜之間。質(zhì)膜之間。 標(biāo)志酶為標(biāo)志酶為糖基轉(zhuǎn)移酶糖基轉(zhuǎn)移酶。 還有磺基還有磺基- -糖基轉(zhuǎn)移酶、氧化還原酶、磷酸酶、蛋白糖基轉(zhuǎn)移酶、氧化還原酶、磷酸酶、蛋白 激酶、甘露糖苷酶、轉(zhuǎn)移酶和磷脂酶等不同的類型。激酶、甘露糖苷酶、轉(zhuǎn)移酶和磷脂酶等不同的類型。

23、1、形態(tài)和組成 功能區(qū)隔：功能區(qū)隔： CGN Medial Golgi TGN CGNCGN l 最內(nèi)側(cè)稱高爾基體順面最內(nèi)側(cè)稱高爾基體順面 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（cis Golgi cis Golgi networknetwork，CGNCGN），呈相），呈相 互連接的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)互連接的管網(wǎng)結(jié)構(gòu) （interconnected interconnected network of tubulesnetwork of tubules）, , 是高爾基體的入口區(qū)域。是高爾基體的入口區(qū)域。 Diagram of Golgi body. Vesicles arrive at the cis face and

24、 leave from trans face. The internal compartment of each membrane sac is called a “cisterna” (pl. cisternae). Golgi StackGolgi Stack： 高爾基體的主體由一系列大高爾基體的主體由一系列大 的、扁平膜囊和管道組成，的、扁平膜囊和管道組成， 形成不同間隔，但功能上是形成不同間隔，但功能上是 連續(xù)的?？煞譃檫B續(xù)的?？煞譃轫樏婺つ翼樏婺つ?（ciscis cisternae cisternae）、）、中間中間 膜囊膜囊（medialmedial cisternae cist

25、ernae） 和和反面膜囊反面膜囊（transtrans cisternaecisternae）。多數(shù)糖基化）。多數(shù)糖基化 修飾、糖脂的形成以及與高修飾、糖脂的形成以及與高 爾基體有關(guān)的多糖的合成都爾基體有關(guān)的多糖的合成都 發(fā)生在此。發(fā)生在此。 TGNTGN： 反面最外側(cè)稱高爾基反面最外側(cè)稱高爾基 體體反面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)反面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) （transtrans Golgi Golgi networknetwork，TGNTGN），呈），呈 管網(wǎng)狀，并有囊泡與管網(wǎng)狀，并有囊泡與 之相連。是高爾基體之相連。是高爾基體 的出口區(qū)域，功能是的出口區(qū)域，功能是 參與蛋白質(zhì)的分類與參與蛋白質(zhì)的分類與 包裝，最后輸出

26、。包裝，最后輸出。 2、高爾基體的功能 n蛋白質(zhì)運輸和分選（蛋白質(zhì)運輸和分選（sortingsorting） n蛋白質(zhì)修飾蛋白質(zhì)修飾 水解水解 糖基化糖基化 硫酸化：蛋白聚糖硫酸化：蛋白聚糖 n膜循環(huán)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的脂質(zhì)一部分轉(zhuǎn)移至高爾基體膜循環(huán)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的脂質(zhì)一部分轉(zhuǎn)移至高爾基體 后，經(jīng)過修飾和加工，形成運輸泡，向細胞膜和溶酶后，經(jīng)過修飾和加工，形成運輸泡，向細胞膜和溶酶 體膜等部位運輸。體膜等部位運輸。 高爾基體的主要功高爾基體的主要功 能是將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成能是將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成 的多種蛋白質(zhì)進行的多種蛋白質(zhì)進行 加工、分類與包裝加工、分類與包裝， 然后分門別類地然后分門別類地運運 送送到細胞特

27、定的部到細胞特定的部 位或分泌到細胞外。位或分泌到細胞外。 ( (見第三節(jié)見第三節(jié)) ) 糖基化糖基化 O-O-連接的糖基化在高爾基體中進行連接的糖基化在高爾基體中進行，糖的供體為核苷，糖的供體為核苷 糖（半乳糖或糖（半乳糖或N-N-乙酰半乳糖胺）。將糖鏈轉(zhuǎn)移到多肽乙酰半乳糖胺）。將糖鏈轉(zhuǎn)移到多肽 鏈的絲氨酸、蘇氨酸或羥賴氨酸的羥基上。鏈的絲氨酸、蘇氨酸或羥賴氨酸的羥基上。 N-N-連接的寡聚糖進一步加工連接的寡聚糖進一步加工 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上：磷酸多萜醇上的糖基轉(zhuǎn)移到多肽的天冬酰內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上：磷酸多萜醇上的糖基轉(zhuǎn)移到多肽的天冬酰 胺（胺（AsnAsn）上；）上； 高爾基體：加工，切除葡萄糖和部分甘露糖分

28、子，添高爾基體：加工，切除葡萄糖和部分甘露糖分子，添 加特定的單糖，形成成熟的糖蛋白。加特定的單糖，形成成熟的糖蛋白。 蛋白質(zhì)糖基化類型蛋白質(zhì)糖基化類型 特特 征征 N-連接連接 O-連接連接 1. 合成部位合成部位 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體高爾基體 2. 合成方式合成方式 來 自 同 一 個來 自 同 一 個 寡糖前體寡糖前體 一個個單糖加上去一個個單糖加上去 3. 與之結(jié)合的與之結(jié)合的 氨基酸殘基氨基酸殘基 天冬酰胺天冬酰胺 絲氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、 羥賴氨酸、羥脯氨酸羥賴氨酸、羥脯氨酸 4 最終長度最終長度 至少至少5個個 糖殘基糖殘基 一般一般14個糖殘基，個糖殘基， 但

29、但ABO血型抗原較長血型抗原較長 5.第一個糖殘第一個糖殘 基基 N乙酰葡萄乙酰葡萄 糖胺糖胺 N乙酰半乳糖胺等乙酰半乳糖胺等 蛋白質(zhì)在高爾基體中酶解加工蛋白質(zhì)在高爾基體中酶解加工 無生物活性的蛋白原（無生物活性的蛋白原（proproteinproprotein）高爾基體高爾基體切切 除除N-N-端或兩端的序列端或兩端的序列成熟的多肽。如胰島素、胰高成熟的多肽。如胰島素、胰高 血糖素及血清白蛋白等。血糖素及血清白蛋白等。 蛋白質(zhì)前體蛋白質(zhì)前體高爾基體高爾基體水解水解同種有活性的多肽，同種有活性的多肽， 如神經(jīng)肽等。如神經(jīng)肽等。 含有不同信號序列的蛋白質(zhì)前體含有不同信號序列的蛋白質(zhì)前體高爾基體高

30、爾基體加工成加工成 不同的產(chǎn)物。不同的產(chǎn)物。 同一種蛋白質(zhì)前體同一種蛋白質(zhì)前體不同細胞、以不同的方式加工不同細胞、以不同的方式加工 不同的多肽。不同的多肽。 三、溶酶體與過氧化 物酶體 （一）溶酶體及其（一）溶酶體及其類型類型 1955年年, de Duve與與Novikoff首次發(fā)現(xiàn)溶酶體首次發(fā)現(xiàn)溶酶體 (lysosome)。它是。它是單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水單層膜圍繞、內(nèi)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解酶類的囊泡狀細胞器，其主要功能是進行細胞 內(nèi)消化。內(nèi)消化。 溶酶體幾乎存在于所有動物細胞中，植物細胞內(nèi)溶酶體幾乎存在于所有動物細胞中，植物細胞內(nèi) 也有與溶酶體功能

31、類似的細胞器也有與溶酶體功能類似的細胞器圓球體及液圓球體及液 泡泡。 溶酶體膜溶酶體膜雖然與質(zhì)膜厚度相近，但成分不同，雖然與質(zhì)膜厚度相近，但成分不同， 主要區(qū)別是：主要區(qū)別是： 膜膜有質(zhì)子泵有質(zhì)子泵，將，將H+泵入溶酶體，使其泵入溶酶體，使其pH 值降低。值降低。 具有具有多種載體蛋白多種載體蛋白用于水解的產(chǎn)物向外用于水解的產(chǎn)物向外 轉(zhuǎn)運。轉(zhuǎn)運。 膜蛋白膜蛋白高度糖基化高度糖基化，可能有利于防止自，可能有利于防止自 身膜蛋白降解。身膜蛋白降解。 溶酶體是一種異質(zhì)性的細胞器，形態(tài)大小及溶酶體是一種異質(zhì)性的細胞器，形態(tài)大小及 內(nèi)含的水解酶種類都可能有很大的不同，標(biāo)志內(nèi)含的水解酶種類都可能有很大的不

32、同，標(biāo)志 酶為酸性磷酸酶。根據(jù)完成其生理功能的酶為酸性磷酸酶。根據(jù)完成其生理功能的不同不同 階段階段可分為可分為: （1）初級溶酶體初級溶酶體(primary lysosome) （ 2 ） 次 級 溶 酶 體） 次 級 溶 酶 體 ( s e c o n d a r y lysosome) （3）殘余小體）殘余小體 (residual body) 內(nèi)含物內(nèi)含物均一均一，無明，無明 顯顆粒，由高爾基顯顆粒，由高爾基 體分泌形成，含有體分泌形成，含有 多種水解酶，已知多種水解酶，已知 60余種，余種，均屬于均屬于 酸性水解酶酸性水解酶，反應(yīng)，反應(yīng) 的最適的最適PH值為值為4.6 （5.0）左右。

33、左右。 （1）初級溶酶體（primary lysosome） Secondary lysosome 是正在進行或完成消是正在進行或完成消 化作用的溶酶體，內(nèi)化作用的溶酶體，內(nèi) 含水解酶和相應(yīng)的底含水解酶和相應(yīng)的底 物，可分為：物，可分為： 自噬溶酶體自噬溶酶體 （autophagolysosomeautophagolysosome） 和和異噬溶酶體異噬溶酶體 (phagolysosome) (phagolysosome) 。 （2 2）次級溶酶體（）次級溶酶體（secondary lysosomesecondary lysosome） 肝細胞脂褐質(zhì)肝細胞脂褐質(zhì) 又 稱 后 溶 酶 體又 稱 后

34、 溶 酶 體 （post-lysosomepost-lysosome） 已失去酶活性已失去酶活性，僅留，僅留 未消化的未消化的殘渣殘渣，故名。，故名。 殘體可通過外排作用殘體可通過外排作用 排出細胞，也可能留排出細胞，也可能留 在細胞內(nèi)逐年增多，在細胞內(nèi)逐年增多， 如如表皮細胞的老年斑表皮細胞的老年斑， 肝細胞的脂褐質(zhì)肝細胞的脂褐質(zhì)。 （3 3）殘體（）殘體（residual bodyresidual body） （二）溶酶體的功能 1、清除清除無用的生物大分子、衰老細胞器、衰老損無用的生物大分子、衰老細胞器、衰老損 傷和死亡的細胞、傷和死亡的細胞、個體發(fā)育中多余的細胞個體發(fā)育中多余的細胞；

35、2、防御防御作用作用 ( (如巨噬細胞殺死病原體如巨噬細胞殺死病原體) )； 3、通過細胞內(nèi)消化為細胞、通過細胞內(nèi)消化為細胞提供營養(yǎng)提供營養(yǎng)（如高等動物如高等動物 內(nèi)吞低密度脂蛋白獲得膽固醇，單細胞真核生內(nèi)吞低密度脂蛋白獲得膽固醇，單細胞真核生 物利用溶酶體消化食物。物利用溶酶體消化食物。 4、參與、參與分泌過程分泌過程的調(diào)節(jié)（的調(diào)節(jié)（如將甲狀腺球蛋白降解如將甲狀腺球蛋白降解 成有活性的甲狀腺素）成有活性的甲狀腺素）； 5、在、在受精過程受精過程中的作用。中的作用。 動物細胞溶酶體系統(tǒng)示意圖動物細胞溶酶體系統(tǒng)示意圖 （三）溶酶體的發(fā)生（三）溶酶體的發(fā)生 溶酶體酶的合成及溶酶體酶的合成及N-N-

36、連接的糖基化修飾（連接的糖基化修飾（rERrER） 高爾基體高爾基體cis膜囊寡糖鏈上的甘露糖殘基磷酸化膜囊寡糖鏈上的甘露糖殘基磷酸化 N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶磷酸葡萄糖苷酶磷酸葡萄糖苷酶M6P 高爾基體高爾基體trans-膜囊和膜囊和TGN膜（膜（M6P受體）受體） 溶酶體酶分選與局部濃縮溶酶體酶分選與局部濃縮 以出芽的方式轉(zhuǎn)運到前溶酶體以出芽的方式轉(zhuǎn)運到前溶酶體 溶酶體的發(fā)生溶酶體的發(fā)生 （四）溶酶體與疾病 1、矽肺、矽肺 2、肺結(jié)核、肺結(jié)核 3、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎 4、各類貯積癥、各類貯積癥 （五）過氧化物酶體 過 氧 化 物 酶 體過 氧 化 物 酶

37、 體 ( ( p e r o x i s o m )p e r o x i s o m ) 又 稱 微 體又 稱 微 體 ( (microbody)microbody)，是由單層膜圍繞的內(nèi)含一種是由單層膜圍繞的內(nèi)含一種 或幾種氧化酶類的異質(zhì)性細胞器。或幾種氧化酶類的異質(zhì)性細胞器。 1 1、過氧化物酶體與溶酶體的區(qū)別、過氧化物酶體與溶酶體的區(qū)別 2 2、過氧化物酶體的功能、過氧化物酶體的功能 3 3、過氧化物酶體的發(fā)生、過氧化物酶體的發(fā)生 第三節(jié) 細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與膜 泡運輸 蛋白質(zhì)分選（蛋白質(zhì)分選（Protein sortingProtein sorting）: : 絕大多數(shù)蛋白質(zhì)均在細胞質(zhì)

38、基質(zhì)中的核糖體上開絕大多數(shù)蛋白質(zhì)均在細胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體上開 始合成，隨后，或在細胞質(zhì)基質(zhì)中或運至糙面內(nèi)始合成，隨后，或在細胞質(zhì)基質(zhì)中或運至糙面內(nèi) 質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成。然后，通過不同的途徑轉(zhuǎn)運到質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成。然后，通過不同的途徑轉(zhuǎn)運到 細胞的特定部位，也只有轉(zhuǎn)運到正確的部位并裝細胞的特定部位，也只有轉(zhuǎn)運到正確的部位并裝 配成結(jié)構(gòu)與功能復(fù)合體，才能參與細胞的生命活配成結(jié)構(gòu)與功能復(fù)合體，才能參與細胞的生命活 動。這一過程稱動。這一過程稱蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)運或分選蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)運或分選。 一、信號假說與與分泌性蛋白質(zhì) 的合成 （一）信號假說（一）信號假說 為什么有些蛋白質(zhì)在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成，而有些為什么有

39、些蛋白質(zhì)在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成，而有些 在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成呢？在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成呢？ Blobel 推推測測分泌性蛋白分泌性蛋白N端序列作為信號肽，指端序列作為信號肽，指 導(dǎo)分泌性蛋白到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成，在蛋白合成結(jié)導(dǎo)分泌性蛋白到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成，在蛋白合成結(jié) 束之前信號肽被切除。這就是束之前信號肽被切除。這就是1975年，美國紐年，美國紐 約洛克菲勒大學(xué)的約洛克菲勒大學(xué)的Gunter Blobel等提出的等提出的信號信號 肽假說肽假說（G. Blobel因此而獲得因此而獲得1999年諾貝爾生年諾貝爾生 理學(xué)理學(xué)/醫(yī)學(xué)獎）。醫(yī)學(xué)獎）。 現(xiàn)已確認(rèn)，指導(dǎo)分泌性蛋白在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成現(xiàn)已確認(rèn)，指導(dǎo)分泌性蛋白

40、在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成 的決定因素除了蛋白質(zhì)的決定因素除了蛋白質(zhì)N端的信號肽（端的信號肽（signal sequence或或signal peptide）外，還有外，還有信號識別信號識別 顆粒（顆粒（signal recognition particle, SRP）以及以及 位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的信號識別顆粒受體（又稱停泊信號識別顆粒受體（又稱停泊 蛋白蛋白docking protein, DP）和和易位子易位子等組分。等組分。 分泌性蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的合成過程如下：分泌性蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的合成過程如下： 蛋白質(zhì)首先在細胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上起始合成，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)首先在細胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上起始合

41、成，當(dāng) 多肽鏈延伸至多肽鏈延伸至80個氨基酸左右后，個氨基酸左右后，N端的信號肽與信號端的信號肽與信號 識別顆粒結(jié)合識別顆粒結(jié)合使肽鏈延伸暫時停止，并防止新生肽使肽鏈延伸暫時停止，并防止新生肽N端損端損 傷和成熟前折疊，直至信號識別顆粒與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的傷和成熟前折疊，直至信號識別顆粒與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的停停 泊蛋白泊蛋白結(jié)合，核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的結(jié)合，核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的易位子易位子結(jié)合。結(jié)合。 核糖體結(jié)合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上后，信號識別顆粒脫離信號核糖體結(jié)合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上后，信號識別顆粒脫離信號 序列和核糖體，序列和核糖體，返回細胞質(zhì)基質(zhì)中重復(fù)使用返回細胞質(zhì)基質(zhì)中重復(fù)使用，肽鏈又開，肽鏈又開 始延伸。始延伸。

42、 信號肽與易位子結(jié)合并使孔道打開，信號肽穿入內(nèi)質(zhì)信號肽與易位子結(jié)合并使孔道打開，信號肽穿入內(nèi)質(zhì) 網(wǎng)膜并引導(dǎo)肽鏈以袢環(huán)形式進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，與此同時，網(wǎng)膜并引導(dǎo)肽鏈以袢環(huán)形式進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，與此同時， 腔面上的信號肽酶切除信號肽腔面上的信號肽酶切除信號肽。肽鏈繼續(xù)延伸直至完成。肽鏈繼續(xù)延伸直至完成 整個多肽鏈的合成。整個多肽鏈的合成。 （二）信號肽與共轉(zhuǎn)移（二）信號肽與共轉(zhuǎn)移 信號肽（信號肽（signal peptide)：信號肽位于蛋白質(zhì)的：信號肽位于蛋白質(zhì)的 N端，一般有端，一般有1626個氨基酸殘基，分三個區(qū)：個氨基酸殘基，分三個區(qū)： N端為親水區(qū)含堿性氨基酸端為親水區(qū)含堿性氨基酸,帶正電荷。中間疏水帶正電荷。中間疏水 區(qū)含中性或疏水性氨基酸。區(qū)含中性或疏水性氨基酸。C端是信號肽酶切割端是信號肽酶切割 信號肽的部位。信號肽的部位。 以上這種肽鏈邊合成邊轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的方式以上這種肽鏈邊合成邊轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的方式 稱共轉(zhuǎn)移，信號肽可以看作為開始轉(zhuǎn)移序列。稱共轉(zhuǎn)移，信號肽可以看作為開始轉(zhuǎn)移序列。 （三）信號肽與后轉(zhuǎn)移 線粒體、葉綠體中絕大多數(shù)蛋白質(zhì)以及過氧化線粒體、葉綠體中絕大多數(shù)蛋白質(zhì)以及過氧化 物酶體中的蛋白質(zhì)物酶體中的蛋