細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)學(xué)時

1、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)學(xué)時學(xué)時第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) （cytoplasmic matrix or cytomatrix）內(nèi)膜系統(tǒng)（內(nèi)膜系統(tǒng)（endomembrane system）一、一、 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是細(xì)胞的重要的結(jié)構(gòu)成分，其 體積約占細(xì)胞質(zhì)的一半 1、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義 基本概念：基本概念： 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（Cytoplasmicmatrix）：指除去能分辯的細(xì)胞）：指除去能分辯的細(xì)胞器和顆粒以外的細(xì)胞質(zhì)部分，是一復(fù)雜的高度有組織的膠器和顆粒以外的細(xì)胞質(zhì)部分，是一復(fù)雜的高度有組織的膠體系統(tǒng)

2、。體系統(tǒng)。主要特點：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是一個高度有序的體系主要特點：細(xì)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)體系通過弱鍵而相互作用處于動態(tài)平衡的結(jié)構(gòu)體系 2、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)化學(xué)組成、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)化學(xué)組成 水、水、 各種離子（各種離子（ K+、Cl-、Na+、Mg2+、Ca2+）、）、 中間代謝有關(guān)的數(shù)千種酶類、細(xì)胞質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)中間代謝有關(guān)的數(shù)千種酶類、細(xì)胞質(zhì)骨架結(jié)構(gòu) 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、糖醛酸途徑等蛋白的合成和脂肪酸的合成蛋白的合成和脂肪酸的合成 與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能

3、維持細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞運動、胞內(nèi)物質(zhì)運輸及能量傳遞等維持細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞運動、胞內(nèi)物質(zhì)運輸及能量傳遞等 蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的分選與運輸分選與運輸3、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能在基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)命運不同：在基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)命運不同： a、具、具N端信號肽的（分泌蛋白）合成后端信號肽的（分泌蛋白）合成后內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；b、N端具導(dǎo)肽的分別被轉(zhuǎn)送到各種細(xì)胞器（線粒體、葉綠端具導(dǎo)肽的分別被轉(zhuǎn)送到各種細(xì)胞器（線粒體、葉綠體、微體、細(xì)胞核等）中；體、微體、細(xì)胞核等）中；c、留在細(xì)胞質(zhì)中（駐留蛋白）或參與膜建成（膜蛋白）。、留在細(xì)胞質(zhì)中（駐留蛋白）或參與膜建成（膜蛋白）。 完成各種中間代謝過程完成各種中間代

4、謝過程 蛋白的合成和脂肪酸的合成蛋白的合成和脂肪酸的合成 與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能 蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的分選與運輸分選與運輸 蛋白質(zhì)的修飾蛋白質(zhì)的修飾和和選擇性的降解選擇性的降解 蛋白質(zhì)的修飾 控制蛋白質(zhì)的壽命 3、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能控制蛋白質(zhì)壽命控制蛋白質(zhì)壽命蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)N端的第一個氨基酸，稱信號氨基酸，決定端的第一個氨基酸，稱信號氨基酸，決定N端的穩(wěn)端的穩(wěn)定或不穩(wěn)定。（定或不穩(wěn)定。（8種穩(wěn)定種穩(wěn)定aa：MTVCSGAP)泛素降解途徑泛素降解途徑 (ubiquitin-dependent pathway)： 泛素是一種由泛素是一種由76個氨基酸殘基組成的小分子蛋

5、白，具有個氨基酸殘基組成的小分子蛋白，具有蛋白質(zhì)降解和細(xì)胞周期調(diào)控等多種生物學(xué)功能。普遍存在蛋白質(zhì)降解和細(xì)胞周期調(diào)控等多種生物學(xué)功能。普遍存在于真核細(xì)胞中。于真核細(xì)胞中。 在蛋白質(zhì)降解過程中，多個泛素分子共價結(jié)合到含有不在蛋白質(zhì)降解過程中，多個泛素分子共價結(jié)合到含有不穩(wěn)定氨基酸殘基的蛋白質(zhì)的穩(wěn)定氨基酸殘基的蛋白質(zhì)的N端，然后由一種蛋白酶體端，然后由一種蛋白酶體（26S的蛋白酶復(fù)合體）將蛋白質(zhì)完全水解的蛋白酶復(fù)合體）將蛋白質(zhì)完全水解 完成各種中間代謝過程完成各種中間代謝過程 蛋白的合成和脂肪酸的合成蛋白的合成和脂肪酸的合成 蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的分選與運輸分選與運輸 與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能與細(xì)胞質(zhì)骨架

6、相關(guān)的功能 蛋白質(zhì)的修飾蛋白質(zhì)的修飾和和選擇性的降解選擇性的降解 蛋白質(zhì)的修飾 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，形成正確的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)象分子構(gòu)象3、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能熱休克蛋白熱休克蛋白(heat shock protein ，Hsp) 能選擇性的與畸形蛋白質(zhì)結(jié)合形成聚合物，利用水解能選擇性的與畸形蛋白質(zhì)結(jié)合形成聚合物，利用水解ATP釋放的能量使聚集的蛋白質(zhì)溶解，并進(jìn)一步折疊成釋放的能量使聚集的蛋白質(zhì)溶解，并進(jìn)一步折疊成正確構(gòu)象。主要包括正確構(gòu)象。主要包括3個家族（

7、個家族（25KD，70KD，90KD），），每一家族中都有由不同基因編碼的數(shù)種蛋白成員。每一家族中都有由不同基因編碼的數(shù)種蛋白成員。二、二、細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)概述細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)概述內(nèi)膜系統(tǒng)是指細(xì)胞內(nèi)在結(jié)構(gòu)、功能及發(fā)生上相關(guān)的由膜包繞形成的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)，主要包括：核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、線粒體、葉綠體、各種運輸小泡和液泡等。 內(nèi) 膜 系 統(tǒng) 使 真 核 細(xì) 胞 內(nèi) 區(qū) 域 化區(qū) 域 化（compartmentalization）第二節(jié)第二節(jié) 內(nèi)內(nèi) 質(zhì)質(zhì) 網(wǎng)網(wǎng)(endoplasmic reticulum,ER) 概概 述述 1945年，著名超微結(jié)構(gòu)學(xué)家，在電鏡下觀察組織培養(yǎng)的雞胚成纖維細(xì)胞時，

8、發(fā)現(xiàn)有各種大小的管道相連成網(wǎng)狀，定名為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)占到細(xì)胞膜系統(tǒng)的一半左右，體積約占細(xì)胞總體積10%。 一、一、 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)（一）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點（一）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點 ER是封閉的膜系統(tǒng)以及周圍的腔形成相互溝通的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。是封閉的膜系統(tǒng)以及周圍的腔形成相互溝通的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。扁平囊狀或分支管狀。扁平囊狀或分支管狀。 ER在外形上呈多態(tài)性，但有三種基本的形態(tài)：在外形上呈多態(tài)性，但有三種基本的形態(tài)： 1 扁平囊狀排列扁平囊狀排列 2 管道狀排列管道狀排列 3 小泡狀排列小泡狀排列 上述上述3種形狀是可以互相轉(zhuǎn)變的。種形狀是可以互相轉(zhuǎn)變的。扁囊扁囊小泡小泡小管小管一、

9、一、 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)（一）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點（一）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點（二）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的兩種基本類型（二）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的兩種基本類型 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ rough endoplasmic reticulum，rER） 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smooth endoplasmic reticulum，sER） 關(guān)于關(guān)于ER的化學(xué)組成是通過離體的化學(xué)分析進(jìn)行研究的，多的化學(xué)組成是通過離體的化學(xué)分析進(jìn)行研究的，多數(shù)資料來自微粒體。數(shù)資料來自微粒體。 微粒體：微粒體：細(xì)胞勻漿和超速離心的過程中由破碎的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成細(xì)胞勻漿和超速離心的過程中由破碎的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成的近似球形的囊泡狀結(jié)構(gòu)，而不是細(xì)胞內(nèi)固有結(jié)構(gòu)。的近似球

10、形的囊泡狀結(jié)構(gòu)，而不是細(xì)胞內(nèi)固有結(jié)構(gòu)。 分析表明：蛋白質(zhì)約占分析表明：蛋白質(zhì)約占2/3（比質(zhì)膜多），主要是酶類。（比質(zhì)膜多），主要是酶類。 脂類脂類1/3（比質(zhì)膜少）在滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高于粗面（比質(zhì)膜少）在滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高于粗面 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，主要為磷脂和膽固醇。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，主要為磷脂和膽固醇。（三）化學(xué)組成（三）化學(xué)組成二、ER的功能的功能ER是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)與脂類合成的基地，幾乎全部是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)與脂類合成的基地，幾乎全部脂類和多種重要蛋白都是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的。脂類和多種重要蛋白都是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的。 rER的功能的功能 sERsER的功能的功能rER的功能的功能 蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成 蛋白質(zhì)的修飾與加工蛋白質(zhì)的修

11、飾與加工 新生肽的折疊與組裝新生肽的折疊與組裝 （一）（一）蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要合成：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要合成：分泌蛋白；整合膜蛋白；內(nèi)膜系統(tǒng)各種細(xì)胞器內(nèi)的分泌蛋白；整合膜蛋白；內(nèi)膜系統(tǒng)各種細(xì)胞器內(nèi)的可溶性蛋白可溶性蛋白 其它的多肽是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中其它的多肽是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中“游離游離”核糖體上合核糖體上合成的成的, ,包括：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的駐留蛋白、質(zhì)膜外包括：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的駐留蛋白、質(zhì)膜外周蛋白、核輸入蛋白、轉(zhuǎn)運到線粒體、葉綠體和周蛋白、核輸入蛋白、轉(zhuǎn)運到線粒體、葉綠體和過氧物酶體的蛋白。過氧物酶體的蛋白。 注意：細(xì)胞中蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，并注意：細(xì)胞中蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，并都

12、是起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中都是起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中“游離游離”核糖體。核糖體。（二）（二）蛋白質(zhì)的修飾與加工蛋白質(zhì)的修飾與加工修飾加工：糖基化、羥基化、酰基化、二硫鍵形成修飾加工：糖基化、羥基化、?；?、二硫鍵形成等等 糖基化是糖基化是在在糖基轉(zhuǎn)移酶糖基轉(zhuǎn)移酶作用下作用下完成的，完成的，發(fā)生在發(fā)生在ER腔面腔面N- 連接的糖基化（連接的糖基化（Asn） O - 連 接 的 糖 基 化 （連 接 的 糖 基 化 （ S e r / T h r 或 者或 者Hylys/Hypro）（三）（三）新生肽的折疊與組裝新生肽的折疊與組裝 合成后折疊成正確構(gòu)象并裝配完成合成后折疊成正確構(gòu)象并裝配完成 蛋白二硫鍵異構(gòu)

13、酶蛋白二硫鍵異構(gòu)酶 結(jié)合蛋白（結(jié)合蛋白（Binding protein，Bip） 結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白屬于熱休克蛋白屬于熱休克蛋白70家族成員，普遍存在于家族成員，普遍存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，能內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，能識別錯誤折疊的蛋白或未裝配好的蛋白亞識別錯誤折疊的蛋白或未裝配好的蛋白亞單位，并促進(jìn)重新折疊與裝配。單位，并促進(jìn)重新折疊與裝配。 sERsER的功能的功能 脂類的合成脂類的合成 儲存鈣離子儲存鈣離子 肝的解毒作用（肝的解毒作用（Detoxification）清除脂溶性的廢物和代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)，如：清除脂溶性的廢物和代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)，如： 細(xì)胞色素細(xì)胞色素P450家族酶系家族酶系 合成固醇類激素合成固

14、醇類激素第三節(jié)第三節(jié) 高爾基體高爾基體 高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu) 高爾基體的功能高爾基體的功能 高爾基體與細(xì)胞內(nèi)的膜泡運輸高爾基體與細(xì)胞內(nèi)的膜泡運輸 高爾基復(fù)合體的發(fā)現(xiàn)高爾基復(fù)合體的發(fā)現(xiàn) 高爾基復(fù)合體是普遍存在于真核細(xì)胞中的重要細(xì)胞器，高爾基復(fù)合體是普遍存在于真核細(xì)胞中的重要細(xì)胞器，最初由意大利醫(yī)生最初由意大利醫(yī)生Camillo Golgi于于1898年用硝酸銀染色，年用硝酸銀染色，在貓頭鷹的小腦蒲肯野氏細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，為紀(jì)念在貓頭鷹的小腦蒲肯野氏細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，為紀(jì)念Golgi本人，本人，稱這種結(jié)構(gòu)為高爾基體（稱這種結(jié)構(gòu)為高爾基體（Golgi body ）或高爾基器（）或高爾基器（Gol

15、gi apparatus）。）。 高爾基體是內(nèi)膜系統(tǒng)的一部分，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由許多扁囊、高爾基體是內(nèi)膜系統(tǒng)的一部分，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由許多扁囊、小泡、大泡組成，現(xiàn)在稱這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)為高爾基復(fù)合體小泡、大泡組成，現(xiàn)在稱這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)為高爾基復(fù)合體（Golgi complex）。）。一、一、高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu) 電鏡下高爾基體結(jié)構(gòu)電鏡下高爾基體結(jié)構(gòu) 高爾基體是有極性的細(xì)胞器高爾基體是有極性的細(xì)胞器 扁囊彎曲成凸面扁囊彎曲成凸面 又稱形成面（又稱形成面（forming face）或順面（）或順面（cis face） 面向質(zhì)膜的凹面（面向質(zhì)膜的凹面（concave） 又稱成熟面（又稱成熟面（ma

16、ture face）或反面（）或反面（trans face） 高爾基體順面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（高爾基體順面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（cis-Golgi cis-Golgi networknetwork，CGNCGN） 高爾基體中間膜囊（高爾基體中間膜囊（medial Golgimedial Golgi） 高爾基體反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（高爾基體反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（trans Golgi trans Golgi networknetwork，TGN) TGN) 周圍大小不等的囊泡周圍大小不等的囊泡高爾基體的高爾基體的4 4個組成個組成部分部分二、二、 高爾基體的功能高爾基體的功能 高爾基體與細(xì)胞的分泌活動高爾基體與細(xì)胞的分泌活動 蛋白質(zhì)

17、的糖基化及其修飾蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾 蛋白酶的水解和其它加工過程蛋白酶的水解和其它加工過程（一）高爾基體參與細(xì)胞的分泌活動（一）高爾基體參與細(xì)胞的分泌活動 （一）高爾基體參與細(xì)胞的分泌活動（一）高爾基體參與細(xì)胞的分泌活動 蛋白質(zhì)的分選及其轉(zhuǎn)運蛋白質(zhì)的分選及其轉(zhuǎn)運 蛋白質(zhì)的分選及其轉(zhuǎn)運的信息僅存在于編碼該蛋白蛋白質(zhì)的分選及其轉(zhuǎn)運的信息僅存在于編碼該蛋白 質(zhì)質(zhì)的基因本身的基因本身 溶酶體酶的分選溶酶體酶的分選 溶酶體酶的分選過程溶酶體酶的分選過程: 溶酶體酶寡糖鏈中的甘露糖殘基磷酸化產(chǎn)生溶酶體酶寡糖鏈中的甘露糖殘基磷酸化產(chǎn)生6磷酸甘露糖（磷酸甘露糖（M6P），這是溶酶體酶的標(biāo)志，），這是溶酶體酶

18、的標(biāo)志，在高爾基體反面膜囊上有在高爾基體反面膜囊上有M6P受體，受體，M6P與之與之結(jié)合，從而與其它酶分離開，而進(jìn)入一個特殊結(jié)合，從而與其它酶分離開，而進(jìn)入一個特殊區(qū)域，最后形成溶酶體。區(qū)域，最后形成溶酶體。 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)或高爾基體或高爾基體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)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

19、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N-連接與連接與O-連接的寡糖比較連接的寡糖比較 （二）（二）蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾蛋白質(zhì)糖基化生物學(xué)意義蛋白質(zhì)糖基化生物學(xué)意義 為各種蛋白質(zhì)打上不同的標(biāo)記，以利于高爾基為各種蛋白質(zhì)打上不同的標(biāo)記，以利于高爾基體的分類包裝，同時保證糖蛋白從體的分類包裝，同時保證糖蛋白從rER至高爾至高爾基膜囊的單方向運輸?；つ业膯畏较蜻\輸。 蛋白質(zhì)在成熟過程中折疊成正確構(gòu)象蛋白質(zhì)在成熟過程中折疊成正確構(gòu)象 增加蛋

20、白質(zhì)的穩(wěn)定性增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性（三）蛋白質(zhì)在高爾基體中酶解加工的幾（三）蛋白質(zhì)在高爾基體中酶解加工的幾種類型種類型 無生物活性的蛋白原無生物活性的蛋白原高爾基體高爾基體切除切除N-N-端或兩端的端或兩端的序列序列成熟的多肽成熟的多肽。 如胰島素、胰高血糖素及血清白蛋白等。如胰島素、胰高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)前體高爾基體高爾基體加工成加工成不同的產(chǎn)物。不同的產(chǎn)物。三、三、高爾基體與細(xì)胞內(nèi)的膜泡運輸高爾基體與細(xì)胞內(nèi)的膜泡運輸高爾基體在細(xì)胞內(nèi)膜

21、泡蛋白運輸中起重要的樞紐作用高爾基體在細(xì)胞內(nèi)膜泡蛋白運輸中起重要的樞紐作用第四節(jié)第四節(jié) 溶酶體與過氧化物酶體溶酶體與過氧化物酶體 溶酶體（溶酶體（lysosomelysosome）幾乎存在于所有的動物細(xì)胞中。幾乎存在于所有的動物細(xì)胞中。溶酶體是單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類的囊泡狀溶酶體是單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類的囊泡狀細(xì)胞器。其主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化作用。細(xì)胞器。其主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化作用。 溶酶體的結(jié)構(gòu)溶酶體的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及、化學(xué)組成及類型類型 溶酶體的功能溶酶體的功能 溶酶體的發(fā)生溶酶體的發(fā)生一、結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成一、結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成 電鏡下觀察，溶酶體是外包一層單位膜的

22、圓泡狀結(jié)構(gòu)，大電鏡下觀察，溶酶體是外包一層單位膜的圓泡狀結(jié)構(gòu)，大小介于線粒體和微粒體之間。小介于線粒體和微粒體之間。 膜內(nèi)是細(xì)胞內(nèi)酶的倉庫，含有多種水解酶（膜內(nèi)是細(xì)胞內(nèi)酶的倉庫，含有多種水解酶（5060余種），余種），能分解蛋白質(zhì)、核酸和多糖及脂類。這些酶的最適能分解蛋白質(zhì)、核酸和多糖及脂類。這些酶的最適PH在在36之間，故稱酸性水解酶。之間，故稱酸性水解酶。 溶酶體的標(biāo)志酶：酸性磷酸酶（溶酶體的標(biāo)志酶：酸性磷酸酶（acid phosphataseacid phosphatase） 溶酶體膜的特征：溶酶體膜的特征： 嵌有質(zhì)子泵，形成和維持溶酶體中酸性的內(nèi)環(huán)境；嵌有質(zhì)子泵，形成和維持溶酶體中酸性

23、的內(nèi)環(huán)境； 具有多種載體蛋白用于水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運；具有多種載體蛋白用于水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運； 膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解的降解。 溶酶體的溶酶體的類型類型 初級溶酶體初級溶酶體 次級溶酶體次級溶酶體 殘余小體又稱后溶酶體。殘余小體又稱后溶酶體。 二、二、溶酶體的功能溶酶體的功能清除無用的生物大分子、衰老的細(xì)胞器及衰老清除無用的生物大分子、衰老的細(xì)胞器及衰老、損傷和死亡的細(xì)胞損傷和死亡的細(xì)胞 防御功能防御功能 其它重要的生理功能其它重要的生理功能其它重要的生理功能其它重要的生理功能 作為細(xì)胞內(nèi)的消化作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官器官”為細(xì)胞

24、提供營養(yǎng)；為細(xì)胞提供營養(yǎng)；分泌腺細(xì)胞中，溶酶體攝入分泌顆粒參與分泌過程的調(diào)分泌腺細(xì)胞中，溶酶體攝入分泌顆粒參與分泌過程的調(diào)節(jié)節(jié)參與清除贅生組織或退行性變化的細(xì)胞，保證發(fā)育的正參與清除贅生組織或退行性變化的細(xì)胞，保證發(fā)育的正常進(jìn)行；常進(jìn)行；受精過程中的精子的頂體反應(yīng)。受精過程中的精子的頂體反應(yīng)。 溶酶體酶的合成及溶酶體酶的合成及N-連接的糖基化修飾（連接的糖基化修飾（rER） 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

25、前溶酶體以出芽的方式轉(zhuǎn)運到前溶酶體磷酸化識別信號：信號斑磷酸化識別信號：信號斑三、三、溶酶體的發(fā)生溶酶體的發(fā)生溶酶體的發(fā)生過程溶酶體的發(fā)生過程 分選途徑多樣化分選途徑多樣化 依賴于依賴于M6P M6P 的分選途徑的效率不高，部分溶酶體酶通的分選途徑的效率不高，部分溶酶體酶通過過 運輸小泡直接分泌到細(xì)胞外運輸小泡直接分泌到細(xì)胞外；在細(xì)胞質(zhì)膜上也存在依在細(xì)胞質(zhì)膜上也存在依賴賴 于鈣離子的于鈣離子的M6PM6P受體，同樣可與胞外的溶酶體酶結(jié)合，受體，同樣可與胞外的溶酶體酶結(jié)合， 通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，將酶送至前溶酶體中，通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，將酶送至前溶酶體中，M6PM6P 受體返回細(xì)胞質(zhì)膜，反

26、復(fù)使用。受體返回細(xì)胞質(zhì)膜，反復(fù)使用。 還存在不依賴于還存在不依賴于M6PM6P的分選途徑（如酸性磷酸酶的分選途徑（如酸性磷酸酶） 第五節(jié)第五節(jié) 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組裝的組裝分泌蛋白合成的模型分泌蛋白合成的模型-信號假說信號假說 蛋白質(zhì)分選與分選信號蛋白質(zhì)分選與分選信號細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的組裝細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的組裝一、分泌蛋白合成的模型分泌蛋白合成的模型-信號假說信號假說信號假說信號假說 (Signal hypothesis) GBlobel et al：Signal hypothesis,1975 信號假說內(nèi)容信號假說內(nèi)容 指導(dǎo)因子：指導(dǎo)因子： 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)N-端

27、的信號肽（端的信號肽（signal peptide） 信號識別顆粒（信號識別顆粒（signal recognition particle，SRP） 信號識別顆粒的受體（又稱停泊蛋白信號識別顆粒的受體（又稱停泊蛋白docking protein，DP）等）等 信號肽的一級序列信號肽的一級序列信號肽是位于分泌蛋白信號肽是位于分泌蛋白N端的一段特殊序列。一般有端的一段特殊序列。一般有16-26個個左右的氨基酸組成。包括疏水核心區(qū)，信號肽的左右的氨基酸組成。包括疏水核心區(qū)，信號肽的N端和端和C端三端三部分。成熟后被切去。部分。成熟后被切去。信號肽假說：信號肽假說： 分泌性蛋白首先游離核糖體中合成，合成

28、到分泌性蛋白首先游離核糖體中合成，合成到80aa左右時，左右時，N端信號肽與信號識別顆粒（端信號肽與信號識別顆粒（SRP)結(jié)合，結(jié)合，肽鏈合成暫時中止，接著，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的停泊蛋白肽鏈合成暫時中止，接著，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的停泊蛋白（DP）與）與SRP結(jié)合，同時核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的易結(jié)合，同時核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的易位子結(jié)合（信號肽與易位子結(jié)合），通路打開，指位子結(jié)合（信號肽與易位子結(jié)合），通路打開，指導(dǎo)肽鏈以袢環(huán)的形式進(jìn)入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔（耗能），肽導(dǎo)肽鏈以袢環(huán)的形式進(jìn)入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔（耗能），肽鏈繼續(xù)合成，在蛋白合成完成之前信號肽被切除。鏈繼續(xù)合成，在蛋白合成完成之前信號肽被切除。第五節(jié)第五節(jié) 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分

29、選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組裝的組裝分泌蛋白合成的模型分泌蛋白合成的模型-信號假說信號假說 蛋白質(zhì)分選與分選信號蛋白質(zhì)分選與分選信號細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的組裝細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的組裝二、蛋白質(zhì)分選（二、蛋白質(zhì)分選（protein sorting） 與分選信號（與分選信號（sorting signals） 分選信號分選信號信號序列（信號序列（signal sequence）：存在于蛋白質(zhì)一級）：存在于蛋白質(zhì)一級結(jié)上的線性序列，通常結(jié)上的線性序列，通常15-60個氨基酸殘基，有些信號個氨基酸殘基，有些信號序列在完成蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)移后被信號肽酶切除序列在完成蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)移后被信號肽酶切除。信號斑

30、（信號斑（signal patch）：存在于完成折疊的蛋白質(zhì)）：存在于完成折疊的蛋白質(zhì)中，構(gòu)成信號斑的信號序列之間可以不相鄰，折疊在一中，構(gòu)成信號斑的信號序列之間可以不相鄰，折疊在一起構(gòu)成蛋白質(zhì)分選的信號。起構(gòu)成蛋白質(zhì)分選的信號。信號功能信號功能 舉舉 例例蛋白進(jìn)入蛋白進(jìn)入ER +H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Ler-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln-滯留在滯留在ER中中 -Lys-Asp-Glu-Leu-COO-（KDEL序列

31、）序列）蛋白進(jìn)入線蛋白進(jìn)入線粒體粒體 +H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu-進(jìn)入細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞核 -Pro-Pro-Lys-Lys-Arg-Lys-Val- 進(jìn)入過氧化進(jìn)入過氧化 物酶體物酶體 -Ser-Lys-Leu-信號序列信號序列分選途徑（Road map） 兩條基本途徑：兩條基本途徑： 1.翻譯后轉(zhuǎn)運途徑翻譯后轉(zhuǎn)運途徑在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中完成多肽鏈合成，然后分選到各種細(xì)胞在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中完成多肽鏈合成，然后分選到各種細(xì)胞器器,如線粒體、葉綠體、過氧化物酶體、細(xì)胞核及細(xì)胞如線粒體、葉綠體、過氧化物酶體、細(xì)胞核及細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的特定部位質(zhì)基質(zhì)的特定部位 2.共翻譯轉(zhuǎn)運途徑共翻譯轉(zhuǎn)運途徑在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中多肽鏈合成起始后，轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，然在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中多肽鏈合成起始后，轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，然后邊合成邊轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，再經(jīng)高爾基體運輸至溶酶體、后邊合成邊轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，再經(jīng)高爾基體運輸至溶酶體、細(xì)胞膜或分泌到細(xì)胞外。細(xì)胞膜或分泌到細(xì)胞外。細(xì)細(xì)胞胞內(nèi)內(nèi)蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)的的分分選選類類型型細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中蛋白質(zhì)的分選類型細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中蛋白質(zhì)的分選