細(xì)胞生物學(xué)3內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體ppt課件

1、內(nèi)膜系統(tǒng)： 真核細(xì)胞的胞質(zhì)中， 除線粒體和葉綠體之外， 由膜圍成的小管、小泡和扁囊組成的細(xì)胞器， 它們彼此相互關(guān)聯(lián)，組成復(fù)雜膜系統(tǒng)主要包括： 核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體三大部分，質(zhì)膜、溶酶體和分泌泡：可看作是衍生物內(nèi)膜系統(tǒng)：不含DNA， 功能活動(dòng)和裝配完全受核DNA控制 各種內(nèi)膜之間可經(jīng)過(guò)出芽交融式交流線粒體和葉綠體：含本身DNA， 功能活動(dòng)和裝配受DNA和本身DNA共同調(diào)控 不參與出芽和交融式的交流內(nèi)膜系統(tǒng)：細(xì)胞質(zhì)分區(qū)化 構(gòu)成上具有一定的順序相關(guān)性、膜分化 動(dòng)態(tài)構(gòu)造， 具有流動(dòng)性、鑲嵌性、不對(duì)稱性和蛋白質(zhì)極性細(xì)胞中只需一個(gè)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是延續(xù)系統(tǒng)，保證功能上具有延續(xù)性透射電鏡：平行的雙層膜狀，兩層膜

2、之間的寬距不等三維立體： 外形大小不同的小管、小囊或扁平囊 延續(xù)網(wǎng)狀膜系統(tǒng) 內(nèi)腔相通 大而扁平的片狀構(gòu)造，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的獨(dú)有特征 細(xì)胞核周圍：網(wǎng)狀三維構(gòu)造， 細(xì)胞質(zhì)內(nèi)：樹(shù)枝狀根據(jù)形狀不同，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分為兩個(gè)區(qū)域：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(RER)： 胞質(zhì)面附著有核糖體， 多為扁囊狀，合成蛋白質(zhì)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(SER)： 無(wú)核糖體附著， 小管或小囊狀，合成類固醇例：肝細(xì)胞，RER為扁囊狀， SER為扁囊邊緣伸出的小管網(wǎng) 主要來(lái)源于對(duì)微粒體(microsome)膜的研討微粒體： 不是細(xì)胞內(nèi)固有構(gòu)造 細(xì)胞勻漿在差速離心過(guò)程中分別出的一種膜泡成分 由內(nèi)膜系統(tǒng)中各組分的膜斷片自然卷曲而成， 根據(jù)RER和SER密度差別、差速離心可分

3、別兩種ER 高鹽度介質(zhì)中，微粒體上核糖體零落下來(lái)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜 脂類約占13，蛋白質(zhì)約占23； SER脂類要比RER多一些脂類：磷脂、中性脂肪、磷脂酰肌醇、縮醛磷脂 和一些神經(jīng)節(jié)苷脂等蛋白質(zhì)含量：比質(zhì)膜多。 約含30-40種酶， 有些酶與合成甘油三酯、磷脂和膽固 醇有關(guān) 至少有兩種黃素蛋白和兩種血紅蛋白 細(xì)胞色素P-450是SER特有標(biāo)志酶蛋白質(zhì)：邊周蛋白、整合膜蛋白； 膜上分布不對(duì)稱， 有的偏向腔面，有的偏向胞質(zhì)面1. 1. 蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的合成一切蛋白質(zhì)的合成起始：均在游離核糖體上一切蛋白質(zhì)的合成起始：均在游離核糖體上翻譯分泌蛋白的核糖體：結(jié)合在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上繼續(xù)進(jìn)展翻譯分泌蛋白的核糖體：

4、結(jié)合在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上繼續(xù)進(jìn)展翻譯非分泌蛋白核糖體：只能留在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中繼續(xù)進(jìn)翻譯非分泌蛋白核糖體：只能留在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中繼續(xù)進(jìn)RERRER上合成的多肽鏈：均具有信號(hào)肽序列；上合成的多肽鏈：均具有信號(hào)肽序列；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上含有核糖體親合蛋白與信號(hào)識(shí)別顆粒的受體，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上含有核糖體親合蛋白與信號(hào)識(shí)別顆粒的受體，在信號(hào)識(shí)別顆粒協(xié)助下，多肽鏈可被轉(zhuǎn)移到在信號(hào)識(shí)別顆粒協(xié)助下，多肽鏈可被轉(zhuǎn)移到RERRER上合成，上合成，合成的多肽鏈可穿過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。合成的多肽鏈可穿過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。穿膜時(shí)多肽鏈呈非折疊形狀，穿膜時(shí)多肽鏈呈非折疊形狀，HSP70HSP70能夠參與了去折疊能夠參與了去折疊RER合

5、成的蛋白質(zhì)：主要為分泌蛋白 及裝配內(nèi)膜系統(tǒng)和質(zhì)膜所需求的蛋白質(zhì)當(dāng)活潑合成蛋白質(zhì)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)扁平囊擴(kuò)展， 里面充溢了濃密的大分子物質(zhì)當(dāng)細(xì)胞內(nèi)必需營(yíng)養(yǎng)物缺乏、能源缺乏或受毒素刺激： ER具有降低蛋白質(zhì)合成起始速率的調(diào)控作用2合成蛋白質(zhì)的修飾與加工修飾、加工：多肽鏈的糖基化和羥基化等糖基化： 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面； 預(yù)先合成的寡糖鏈，經(jīng)過(guò)焦磷酸鍵， 銜接在一個(gè)插入到膜內(nèi)的磷酸多萜醇上； 當(dāng)穿過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的多肽鏈上出現(xiàn)天冬酰胺殘基時(shí)， 在膜中糖基轉(zhuǎn)移酶作用下， 將寡糖鏈從磷酸多萜醇上轉(zhuǎn)移到天冬酰胺殘基上RER糖基化：多為N-銜接寡糖鏈分兩部分： 中心區(qū)：各種寡糖鏈中均一樣 與天冬酰胺殘基直接相連的第一個(gè)糖 總是N-乙

6、酰葡萄糖胺 末端區(qū)：各種寡糖鏈中不同加工修飾只發(fā)生在寡糖鏈的末端區(qū)，中心區(qū)堅(jiān)持不變?；⒘u化、二硫鍵的構(gòu)成等修飾， 使新生多肽鏈折疊成正確的三維構(gòu)造3 3膜的生成膜的生成RERRER能不斷地進(jìn)展本身裝配和生成能不斷地進(jìn)展本身裝配和生成實(shí)驗(yàn)：蛋白質(zhì)和脂類前體物用實(shí)驗(yàn)：蛋白質(zhì)和脂類前體物用14C-14C-亮氨酸和亮氨酸和14C-14C-甘油標(biāo)志甘油標(biāo)志發(fā)現(xiàn)：標(biāo)志前體物摻入到發(fā)現(xiàn)：標(biāo)志前體物摻入到RERRER數(shù)量要比摻入到數(shù)量要比摻入到SERSER大得多大得多闡明：膜的生成方向由闡明：膜的生成方向由RERRER到到SERSER膜的生成：膜的生成： 首先合成根本膜脂和整合膜蛋白首先合成根本膜脂和整合

7、膜蛋白 然后按順序依次添加酶、專注性糖和脂類然后按順序依次添加酶、專注性糖和脂類膜分化過(guò)程：膜分化過(guò)程： 膜的生成要經(jīng)過(guò)化學(xué)和構(gòu)造上的改造，膜的生成要經(jīng)過(guò)化學(xué)和構(gòu)造上的改造， 逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)膜系統(tǒng)中各種膜，以致質(zhì)膜逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)膜系統(tǒng)中各種膜，以致質(zhì)膜4物質(zhì)的運(yùn)輸運(yùn)輸各種物質(zhì)的通道，胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸循環(huán)系統(tǒng)3H-亮氨酸做脈沖追蹤實(shí)驗(yàn)闡明： RER合成分泌蛋白，經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔進(jìn)入GC腔， 包裝成分泌顆粒后，運(yùn)輸至胞外或其他細(xì)胞器內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在離子和小分子物質(zhì)運(yùn)輸方面也起一定作用 物質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上可發(fā)生穿膜分散和自動(dòng)運(yùn)輸5貯積鈣離子細(xì)胞的根本需求之一：對(duì)胞質(zhì)中鈣程度的控制 由于Ca2+變化在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)中起關(guān)鍵作

8、用胞質(zhì)中Ca2+濃度極低(10-7 molL)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的Ca2+濃度很高 膜上的鈣泵來(lái)維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞信號(hào)傳送途徑的Ca2+貯藏庫(kù)一旦遭到信號(hào)刺激，膜上的鈣通道翻開(kāi)， Ca2+迅速涌人胞質(zhì)中，參與信號(hào)的進(jìn)一步傳送，引起細(xì)胞發(fā)生一定的反響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)含有呈強(qiáng)酸性的網(wǎng)質(zhì)蛋白 如內(nèi)質(zhì)蛋白和鈣網(wǎng)蛋白，對(duì)Ca2+具有高度親合性，在貯積Ca2方面具有重要作用1合成脂類 SER有許多與脂類合成有關(guān)酶， 如：乙酰轉(zhuǎn)移酶、磷酸酶和膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶等合成：除脂肪酸和兩種線粒體磷脂外， 新膜所需的各種脂類， 包括磷脂、膽固醇、甾體激素合成的脂類：摻入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜本身， 出芽或?qū)Ｗ⑿暂d體蛋白運(yùn)往其他細(xì)胞器翻轉(zhuǎn)酶：能把含膽堿

9、的磷脂 從膜的胞質(zhì)溶質(zhì)一半反轉(zhuǎn)到鄰腔的一半 呵斥膜兩半脂類分布的不對(duì)稱景象磷脂交換蛋白： 位于胞質(zhì)溶質(zhì)中，水溶性的蛋白； 可同脂類結(jié)合，攜帶脂類隨機(jī)分散， 把脂分子從含脂多的膜轉(zhuǎn)運(yùn)到含脂少的膜中 每一種磷脂都由專注的磷脂交換蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)2解毒作用 有些酶與外源性有害物質(zhì)結(jié)合，使其發(fā)生氧化而失活 去除脂溶性廢物和代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)例：SER細(xì)胞色素P-450的解毒反響過(guò)程細(xì)胞色素P-450： 末端氧化酶；在肝中具有解毒作用； 經(jīng)過(guò)羥基化使脂溶性廢物或代謝產(chǎn)物失活并溶解于水； 使一些農(nóng)藥或其他藥物失活； 排出細(xì)胞后送入尿液服用大量藥物的動(dòng)物，與解毒有關(guān)酶活性添加，SER增生；一旦藥物消逝，多余SER被

10、溶酶體消化，幾天內(nèi)又恢復(fù)3 3糖原代謝糖原代謝 肝細(xì)胞肝細(xì)胞SERSER膜胞質(zhì)面上附著有許多糖原小顆粒膜胞質(zhì)面上附著有許多糖原小顆粒當(dāng)體內(nèi)需求化學(xué)能時(shí)，當(dāng)體內(nèi)需求化學(xué)能時(shí)， 糖原在激素的調(diào)控下被磷酸化酶降解為葡萄糖糖原在激素的調(diào)控下被磷酸化酶降解為葡萄糖-1-1-磷磷酸，酸， 于胞質(zhì)中再轉(zhuǎn)化為葡萄糖于胞質(zhì)中再轉(zhuǎn)化為葡萄糖-6-6-磷酸；磷酸；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜對(duì)葡萄糖內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜對(duì)葡萄糖-6-6-磷酸具有不可通透性，磷酸具有不可通透性， 因此無(wú)法分開(kāi)肝細(xì)胞，也不能被其他細(xì)胞所利用；因此無(wú)法分開(kāi)肝細(xì)胞，也不能被其他細(xì)胞所利用；SERSER含葡萄糖含葡萄糖-6-6-磷酸酶，使之變成葡萄糖磷酸酶，使之變成葡萄糖葡

11、萄糖穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)入葡萄糖穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)入SERSER腔，再保送至血液中，供運(yùn)腔，再保送至血液中，供運(yùn)用用一、核糖體的根本構(gòu)造原核、真核、線粒體、葉綠體：均有核糖體原核、真核核糖體：外形和功能根本一樣，大小不同電鏡下分：大、小亞單位肝核糖體負(fù)染色：大亞單位： 略呈半圓形，直經(jīng)約為23nm， 一側(cè)伸出三個(gè)突起，中央為一凹陷， 有一垂直通道，新合成的肽鏈由此通道穿出， 維護(hù)新生肽鏈免受蛋白水解酶的降解小亞單位： 長(zhǎng)條形， 約13長(zhǎng)度處有一細(xì)的縊痕大小亞單位結(jié)合成核糖體： 凹陷部位彼此對(duì)應(yīng)，從而構(gòu)成一個(gè)隧道， 為蛋白質(zhì)翻譯時(shí)mRNA的穿行通路大亞單位：肽基轉(zhuǎn)移酶中心小亞單位：解碼中心核糖體重要活性部

12、位6個(gè)mRNA的結(jié)合位點(diǎn)：小亞單位 能識(shí)別并結(jié)合mRNA的起始端如：大多數(shù)原核細(xì)胞16S rRNA的3端有一段序列 同mRNA結(jié)合位點(diǎn)具有互補(bǔ)關(guān)系 A位點(diǎn)(氨?；稽c(diǎn)，亦稱氨基酸受位)：大亞單位 接受新?lián)饺氲陌滨?tRNA的結(jié)合位點(diǎn)P位點(diǎn)(肽?；稽c(diǎn)，肽基部位或釋放部位)： 小亞單位 為延伸中肽酰tRNA的結(jié)合位點(diǎn)E位點(diǎn)：大亞單位 肽基轉(zhuǎn)移后即將釋放的tRNA的結(jié)合位點(diǎn)；肽基轉(zhuǎn)移酶的催化位點(diǎn)：大亞單位中的rRNA 可催化氨基酸間構(gòu)成肽鍵，這是蛋白質(zhì)合成過(guò)程中的關(guān)鍵反響GTP酶易位酶的結(jié)合位點(diǎn)：大亞單位 延伸因子EF-G的結(jié)合位點(diǎn)，簡(jiǎn)稱G因子，對(duì)GTP具有活性，可催化肽酰-tRNA從A位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到

13、P位點(diǎn)，促使肽鏈的延伸兩亞單位常游離于細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)中當(dāng)小亞單位與mRNA結(jié)合后，大亞單位才與小亞單位結(jié)合成完好的核糖體肽鏈翻譯終了后，大小亞單位解離，重新游離細(xì)胞質(zhì)兩亞單位的結(jié)合與分別受Mg2+影響Mg2+lmmolL時(shí)，兩亞單位結(jié)合成單核糖體；Mg2+10mmolL時(shí)，兩個(gè)核糖體那么結(jié)合成二聚體細(xì)胞進(jìn)展蛋白質(zhì)合成時(shí)： 常多個(gè)核糖體同時(shí)結(jié)合在一條mRNA鏈上， 卷曲成蝸牛殼狀的構(gòu)造，稱為多核糖體， 為細(xì)胞正在合成蛋白質(zhì)的標(biāo)志。主要成分： 蛋白質(zhì)和RNA 蛋白質(zhì)占40-50，RNA占50-60RNA：占細(xì)胞中RNA總量80以上 rRNA的磷酸基所帶的負(fù)電荷量 多于蛋白質(zhì)所帶的正電荷量，因此核糖體呈

14、現(xiàn)出很強(qiáng)的負(fù)電性， 可同陽(yáng)離子和堿性染料相結(jié)合含核糖體多的細(xì)胞，其細(xì)胞質(zhì)可被堿性染料(如甲苯胺藍(lán))所濃染核糖體RNA： 原核生物3種rRNA；真核生物4種rRNArRNA具有高度復(fù)雜的二級(jí)構(gòu)造 線性rRNA分子內(nèi)部有70的區(qū)段構(gòu)成雙鏈螺旋 各種蛋白質(zhì)那么結(jié)合到折疊的rRNA分子上16SrRNA的3端一段序列： 同大多數(shù)原核生物mRNA的核糖體結(jié)合部位具有互補(bǔ)關(guān)系，從而使30S亞單位能識(shí)別mRNA的起始端5SrRNA一段序列： 同tRNA中的TCG順序互補(bǔ)，使tRNA能結(jié)合到核糖體上核糖體蛋白： 適當(dāng)條件下，CsCL離心，可將核糖體各成分分別出來(lái) 蛋白質(zhì)成分按照一定的順序一組一組地被分別出來(lái) 大

15、部分蛋白質(zhì)均含有豐富的堿性氨基酸 組成核糖體的蛋白質(zhì)， 在大小亞單位中均有一定的空間分布 利用專注性抗體， 在電鏡下可對(duì)各種蛋白質(zhì)做定位測(cè)定合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所由核糖體、mRNA和tRNA三者親密配合共同完成肽鏈合成的起始、延伸和終止三個(gè)階段的反響(一)核糖體與tRNA相互識(shí)別的分子機(jī)制Paul Schimmel等(2019)提出一個(gè)模型，該模型以為：1.帶有反密碼子的呈L型的tRNA具有兩個(gè)不同的臂：一個(gè)臂：其3端的通用CCA單鏈序列為氨基酸的結(jié)合位點(diǎn) 氨基酸經(jīng)過(guò)酯化作用可銜接到末端的A上；另一個(gè)臂：含有三聯(lián)體的反密碼子， 與mRNA上的三聯(lián)體密碼子進(jìn)展配對(duì)結(jié)合 2.一旦被氨基酸?；Y(jié)合，tRN

16、A的反密碼子功能區(qū)經(jīng)過(guò)密碼子-反密碼子相結(jié)合方式， 作為一個(gè)模板閱讀探頭來(lái)破譯mRNA上三聯(lián)體密碼子3.根據(jù)mRNA上的三聯(lián)體密碼子，氨基酸?；膖RNA線性陳列在mRNA上， 其帶電的小螺旋區(qū)緊靠在一同，從而使一個(gè)氨基酸的氨基端能攻擊另一個(gè)氨基酸的羧基端， 在兩個(gè)氨基酸之間便可構(gòu)成肽鍵轉(zhuǎn)譯過(guò)程均是由起始密碼子AUG啟動(dòng)起始密碼子AUG： 編碼產(chǎn)物：甲硫氨酸 可為特定的tRNA的反密碼子所識(shí)別而構(gòu)成一種特異性的起始物tRNAMet 原核生物、線粒體、葉綠體：甲酰甲硫氨酸對(duì)AUG正確識(shí)別：原核：16SrRNA3端的一段核苷酸序列 和mRNA5端起始部位(AUG上游) 3-9個(gè)互補(bǔ)核苷酸序列(SD sequence)堿基配對(duì)真核： 異三聚體的翻譯因子eIF2， 先與GTP和tRNAMet結(jié)合構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的三元復(fù)合物； 然后能與40S核糖體亞單位穩(wěn)定結(jié)合 構(gòu)成43S的前起始復(fù)合物； 此復(fù)合物與mRNA 5端附近的起始部位結(jié)合， 開(kāi)場(chǎng)向3端掃描； 靠tRNAMet上反密碼子和mRNA上AUG的配對(duì)作用 搜索起始密碼子AUG多肽合成起始： tRNAMet結(jié)合到P部位，A部位空著 接納的種類要依A部位上mRNA所暴露的密碼子決議A部位一旦被占據(jù)，在肽基轉(zhuǎn)移酶的催化下，P部位上tRNA所攜帶的甲酰甲硫氨酸(或肽鏈)與