cellB細胞內膜系統(tǒng)

1、第四章 細胞內膜系統(tǒng)第一節(jié) 內質網第二節(jié) 高爾基復合體第三節(jié) 溶酶體（Ly）與內體第四節(jié) 過氧化物酶體1 細胞內膜系統(tǒng) 細胞是以膜包裹，并由膜進行空間分隔，這個膜就細胞內膜，有別于細胞表面的質膜，是真核細胞特有的、完成細胞的各種復雜生命活動過程所必需的結構。 內膜出現(xiàn)的意義：1.使細胞內部空間分隔成與其功能相適應的不同區(qū)室；2.為細胞內部各種功能的進行提供了充足的表面；3.內膜上的鑲嵌蛋白可執(zhí)行細胞中的各種功能；4.是真核細胞特有的，是細胞進化的標志。 2 內膜系統(tǒng)：細胞內膜構成了多種形態(tài)各異、功能不同的膜性細胞器，并在結構功能和形態(tài)發(fā)生上具有一定聯(lián)系，構成了一個完整的系統(tǒng)，即內膜系統(tǒng)。它包括

2、： 內質網 高爾基體 溶酶體 過氧化物酶體 各種轉運小泡 核膜34 第一節(jié) 內質網 （ endoplasmic reticulum，ER） 內質網在細胞中廣泛分布，構成一個與核膜相連，外延至細胞膜的連續(xù)的整體膜性網狀結構體系。 Porter（1954）觀察到管狀、囊狀結構連接成的網狀結構多集中靠近核的胞質區(qū)域而命名為內質網。一、內質網的形態(tài)結構 內質網是細胞質中相互連通的膜性管網狀系統(tǒng)，有管狀、泡狀、扁平囊狀三種形態(tài)，共同構成相互連通的網狀膜系統(tǒng)。膜厚約5-6nm5 內質網占細胞全部膜結構50%以上，內質網將細胞內10%以上的空間分隔包圍，形成內質網腔。內質網腔是一個獨立進行特殊生理生化過程的

3、環(huán)境。電鏡顯示內質網結構67二、內質網的類型 粗面內質網rER 光面內質網sER結構特點 膜表面粗糙 膜表面光滑 有核糖體附著 無核糖體附著，形態(tài)特點 扁平囊狀 泡狀、管狀功能特點 分泌蛋白的運輸 脂類、糖元的合成與 和加工 分解、解毒分布特點 蛋白分泌及代謝 脂類、糖類代謝旺盛 旺盛的細胞 的細胞如小腸上皮細 如胰腺細胞 胞、分泌激素的細胞8光鏡下顯示核糖體（棕色顆粒）電鏡下顯示內質網腔和表面附著核糖體 910三、內質網的化學組成磷 脂：3040%；（含豐富的磷脂酰膽堿）蛋白質 ：6070%；（有30多種）內質網膜的蛋白質含量高于細胞膜。內質網的標志酶：葡萄糖-6-磷酸酶11四、內質網的功能

4、（一）粗面內質網的功能 1.核糖體的附著與蛋白質的合成 附著核糖體與游離核糖體合成的蛋白質不同，附著核糖體合成的多肽鏈氨基端（N端）都有一段15 30個氨基酸殘基并以疏水氨基酸為主構成的肽段，被稱為信號肽。 Blobel提出了信號假說。（1）與附著核糖體合成有關的成分信號識別顆粒（SRP） （有3種存在方式）信號識別顆粒受體（SRP受體）（rER膜上）核糖體連接蛋白 （rER膜上）信號肽受體 （rER膜上）12信號識別顆粒（SRP） 由6條不同的肽鏈結合1分子7S RNA組11S核糖體蛋白。能識別信號肽。SRP以三種狀態(tài)存在： 與SRP受體結合； 游離于細胞質中； 與核糖體結合。1314（2）

5、附著核糖體與蛋白質的跨膜移位 a.合成分泌蛋白時，游離的核糖體首先合成一段信號肽。 b.胞質中的SRP立即與信號肽結合，并導致核糖體-mRNA 翻譯體系構象改變，暫時中止多肽鏈的合成。 c.mRNA-核糖體-信號肽-SRP復合體向內質網膜接近，內質網膜上SRP受體識別復合體中的SRP，恢復構象，多肽合成重新啟動。同時，由于構象改變，SRP、SRP受體與核糖體分離，循環(huán)回細胞質，準備在次介導核糖體的附著。 d.核糖體與內質網膜上的核糖體連接蛋白結合，成為附著核糖體。 e.信號肽也被信號肽受體識別，并引導其跨膜移位進入內質網腔，后繼的新生肽鏈也陸續(xù)跨膜進入內質網腔。 f.合成結束后，核糖體脫離內質

6、網膜，大、小亞基解離，重新游離于細胞質中。大多數(shù)信號肽進入內質網腔后，即被信號肽酶切除。15161718蛋白質的跨膜移位1920212.蛋白質糖基化 附著核糖體上合成的蛋白質在進入內質網腔后，立即被修飾。即將單糖和低聚糖連接到多肽鏈的氨基酸側鏈上，稱為蛋白質糖基化。 糖基化必須有糖基轉移酶的參與，糖基轉移酶的活性位點只存在于內質網和高爾基體腔內。 在rER中，糖鏈被連接在多肽鏈中的天冬酰胺殘基（Asn）的氨基基團上，故稱之為N-連接糖基化。但并非所有的天冬酰胺都能糖基化。22N-連接糖基化的信號有2個 天冬酰胺-X-絲氨酸； 天冬酰胺-X-蘇氨酸 （其中X代表任意氨基酸）233.內質網腔中蛋白

7、質的其他修飾行為（1）催化形成二硫鍵 二硫鍵異構酶催化-SH氧化形成-S-S-，使多肽鏈形成穩(wěn)定的次級結構。（2）正確的折疊裝配 內質網腔內有伴侶蛋白，它能協(xié)助多肽鏈正確折疊及蛋白質亞基正確適時裝配。24（二）光面內質網的功能 在特定的細胞內執(zhí)行特定的功能，1.脂類合成與運輸 sER中存在膽固醇的合成、激素轉化及其它脂類合成的有關酶系。sER是脂類的合成與運輸?shù)闹饕獔鏊?如腎上腺皮質細胞、睪丸間質細胞和卵巢黃體細胞sER均很發(fā)達，呈分支細管或小泡狀 膜脂的合成是內質網構建膜的重要步驟。2.糖原的合成與分解 糖原的分布與sER緊密聯(lián)系，說明sER與糖原合成有關； sER中有磷酸化酶，糖原分解也

8、有內質網有關。253.藥物代謝與解毒 sER上存在與解毒作用有關的酶和酶系，集中 了多種重要的氧化酶系，如細胞色素P450、NADPH-細胞色素C還原酶等等，許多對機體有害的物質，如藥物和毒物等經氧化酶系的作用可以被解毒和轉化。 如：給動物服用大量的苯巴比妥，動物肝臟內sER顯著增加。4.與HCl 、膽汁的形成有關5.在肌細胞中是Ca+貯存場所可通過釋放和回收Ca+調節(jié)肌肉收縮。以上一些功能在一些細胞的糙面內質網上也可發(fā)生。26第二節(jié) 高爾基復合體 Camillo Golgi（1898）在神經細胞中看到一種網狀結構，命名為內網器。20世紀50年代更名為高爾基復合體。它是內膜系統(tǒng)中對蛋白質進行加

9、工修飾、分類包裝和運輸?shù)闹匾獔鏊?。它與溶酶體的生成和細胞分泌密切相關。2728一、高爾基體的形態(tài)結構 高爾基復合體是由一層單位膜包圍而成的復雜的囊泡系統(tǒng)，電鏡下由?。遥┡?、扁平囊和大（囊）泡組成。 扁平囊（310層）外觀略呈扁盤狀，有凹面和凸面。 凸面稱為形成面或未成熟面，附近有許多小泡，是從附近內質網芽生而來，將內質網合成的蛋白質運送到高爾基體，故又稱運輸小泡。 凹面稱為分泌面或成熟面，附近有許多大泡，為分泌泡。 高爾基體是一個動態(tài)平衡的結構。2930313233 高爾基復合體是一種具有極性的細胞器，其扁平囊的兩個面在細胞中的朝向是固定的。高爾基復合體的形態(tài)變化較大，功能復雜。 順面囊（c

10、is face）相當于形成面（未成熟面） 反面囊（trans face）相當于成熟面（分泌面），來描述高爾基復合體的極性。 通過形態(tài)和細胞化學分析，將高爾基體分為膜囊區(qū)（致密區(qū)）和連接區(qū)（非致密區(qū)）。連接區(qū)是連通各膜囊區(qū)的管道網。膜囊區(qū)即扁平囊堆。34從順面到反面還可分為：（一）順面管網結構 由一層膜形成的中空管，并相互吻合連通所形成的網狀結構。（二）順面囊 由靠近順面管網結構的幾層扁平囊組成。（三）反面囊 由24層扁平囊組成，越靠近反面，扁平囊上出現(xiàn)的穿孔越多。（四）反面管網結構 扁平囊靠反面的最后12層，呈管狀吻合連通的復雜網狀結構。3536反面管網結構反面囊順面囊順面管網結構37二、高爾

11、基復合體的化學組成 高爾基體的化學組成介于細胞膜和內質網之間，鼠肝細胞的高爾基體約含60%蛋白質，40%脂類。高爾基體各部分的標志酶為： 順面管網結構：嗜鋨反應； 順面扁平囊：煙酰胺腺嘌呤二核苷（NADP）酶反應； 反面扁平囊：TPP（焦磷酸硫胺素）酶反應； 反面管網結構：胞嘧啶單核苷酸酶反應。38三、高爾基復合體體的功能Rothman 順面囊：進行磷酸化作用；磷酸轉移酶 提出 中扁囊：將乙酰葡萄糖胺加到蛋白質上；轉移酶 反面囊：對糖鏈的末端進行修飾；半乳糖轉移酶（一）蛋白質的糖基化及糖鏈的修飾 蛋白質合成在進入內質網腔后即已進行初步糖基化。隨后，糖蛋白在高爾基體中被進一步糖基化和進行糖鏈修飾

12、，使蛋白質更具多樣性，細胞具特異性。 連接在蛋白質側鏈氨基上（N-連接）的寡糖有兩類：復合寡聚糖：核心為甘露糖；末端有乳糖、唾液酸、 巖藻糖殘基等 高甘露寡聚糖：只有兩個N-乙酰葡萄糖胺和多個甘露醇殘基394041 許多糖蛋白還通過O-連接糖基化的方式進行修飾，這種方式使將糖基選擇性的連接到如絲氨酸或蘇氨酸殘基側鏈-OH基上。 糖基化的每一種糖基只能由特定的糖基轉移酶催化連接。在高爾基體中，不同的糖基轉移酶定位于不同區(qū)室的扁平囊中，蛋白質按順序通過這些區(qū)室逐步轉運的過程中被扁平囊中特定的酶依次切除或連接上糖基，使最后的成熟糖蛋白上的糖鏈有特定的次序，從而實現(xiàn)糖蛋白的多樣性和特異性。42內質網順

13、面管網順面囊中扁平囊反面囊反面管網扁囊堆分泌泡溶酶體甘露糖乙酰葡萄糖胺半乳糖43（二）蛋白原的水解 許多蛋白質產物剛從內質網合成時是分子較大的蛋白原，蛋白原必須在高爾基體中水解切除部分肽段或修飾成為成熟的分泌蛋白。 如胰島素。剛合成的稱前胰島素原，在內質網腔中切除信號肽，成為胰島素原（86個氨基酸）。再運送到高爾基體通過特異的蛋白酶切除C肽段，使之成為獨立的A肽段和B肽段，組成有活性的胰島素（51個氨基酸）。4445（三）蛋白質的分揀與運輸1.溶酶體酶蛋白的分揀運輸與溶酶體的形成 在順面囊中溶酶體的酶蛋白上的甘露糖被磷酸轉移酶催化而成為6-磷酸甘露糖，而6-磷酸甘露糖可保護溶酶體酶蛋白上的甘露

14、糖基，在高爾基體不同區(qū)室運輸過程中免遭切除。 6-磷酸甘露糖作為一種化學信號被位于反面囊內的膜鑲嵌受體識別結合，使溶酶體酶蛋白因此而選擇性富集，并在反面管網結構被膜包裝出芽脫落，形成內體性溶酶體。 在酸性條件下，6-磷酸甘露糖與受體分離，受體形成空泡，返回到高爾基體反面管網區(qū)域或細胞膜上。 6-磷酸甘露糖與受體分離后即被去磷酸化成為甘露糖46472.分泌蛋白的分揀運輸 細胞的分泌蛋白種類很多，一些分泌蛋白通過基本分泌途徑形成小泡持續(xù)不斷的通過胞吐作用分泌到細胞外，這種方式又稱連續(xù)分泌。如胞外基質中的糖蛋白、蛋白質類激素和各種酶類； 特殊的分泌細胞還可將分泌物質以很高的濃度儲存在分泌泡中，暫時存

15、留在細胞質，當受到一定的條件刺激時才釋放到胞外，這種方式稱為調節(jié)分泌，或稱調節(jié)分泌途徑。如消化酶的分泌。4849 當?shù)鞍踪|從高爾基體以出芽方式形成小泡時，小泡外表面常出現(xiàn)籠形蛋白被，成為有被小泡，其作用是介導跨膜受體的選擇性運輸。 另外，從內質網到高爾基體扁平囊之間有被小泡是非選擇性運輸。50515253第三節(jié) 溶酶體（Ly）與內體 溶酶體是從高爾基體以出芽方式形成的，為直徑很小的囊狀小體，內含多種酸性水解酶，可以消化多數(shù)外源性和內源性物質。一、溶酶體的結構 溶酶體是一層厚約6nm的單位膜包圍而成的囊泡狀結構，多呈圓形或橢圓形囊泡，大小不一。溶酶體內容物有較高的電子密度，故較容易將溶酶體與其它

16、細胞器區(qū)分開來。54光鏡下的內皮細胞：綠色熒光定位溶酶體 紅色顯示線粒體555657二、溶酶體的酶 內含60多種水解酶。大多為酸性水解酶，最適PH在46。這些酶可分為六大類：蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、脂酶、磷酸酶、硫酸酶等?？蓪⒌鞍踪|、脂肪、多糖、核酸等物質水解成能被細胞重新利用的小分子物質，從而為細胞的代謝提供原料。 但是不同類型的細胞的溶酶體中所含酶的種類和數(shù)量是不同的，相同類型細胞的不同溶酶體所含的酶也不盡相同。 溶酶體膜標志酶：酸性磷酸酶。5859三、溶酶體的類型 根據(jù)溶酶體的功能狀態(tài)以及溶酶體中是否含有被水解的底物，通常將溶酶體分為初級溶酶體、次級溶酶體和殘余小體。（一）初級溶酶體 初

17、級溶酶體是剛從高爾基體出芽形成的內含多種水解酶的含酶小體，此時小泡缺乏被水解的底物，小泡內的酶亦無活性。60 初級溶酶體的形成是一個以甘露糖-6-磷酸為化學信號的、受體介導的選擇性包裝過程。6162（二）次級溶酶體 初級溶酶體在細胞質中與含被水解底物的小泡融合，從而時水解酶激活，開始水解，此時的溶酶體就稱次級溶酶體。 在水解的過程中，溶酶體膜上的質子泵通過利用水解ATP釋放的能量向溶酶體內泵入大量H+，以維持水解酶所需的pH為5.0的酸性環(huán)境。63 根據(jù)底物的來源和種類，含底物的小泡可分為三類：1.內體或稱內吞體：是通過內吞作用攝入胞外大分子物質形成的；2.自噬體：是細胞內由來自內質網膜包圍衰

18、老或已不需要的細胞器和細胞器碎片形成的；3.吞噬體：是特殊細胞如巨噬細胞和中性粒細胞吞噬大顆?；蛭⑸锛爱愺w細胞時形成的。6465（三）殘余小體 消化過程中，一些物質無法消化，或由于細胞衰老，水解酶活性下降，致使一些底物不能完全被水解而殘留在溶酶體內，這種含有殘余底物的溶酶體稱為殘余小體。有些殘體能通過胞吐作用將殘余物質排出胞外，有些則長期駐留于細胞中不被排出，如脂褐質等。66四、內體與溶酶體 內體或內吞體是細胞膜通過內陷、出芽形成的特殊酸性囊泡，與細胞的內吞作用以及溶酶體的形成、發(fā)育和成熟有關。 根據(jù)其與溶酶體的關系，可將內體分為兩種形式：早期內體和晚期內體。67五、溶酶體的功能（一）消化作

19、用1.異噬作用 溶酶體對細胞外源性物質的消化作用稱為異噬作用。 細胞的異噬作用既可以消化外界物質獲取營養(yǎng)，又可以消除異體物質進行機體防御，是細胞利用外源物質和構成防御屏障的重要形式。682.自噬作用 細胞內因生理或病理而被破壞、損傷或衰老的細胞器通過形成自噬體，并被溶酶體消化，溶酶體的這一功能即自噬作用。 溶酶體本身也可以相互吞噬（溶噬），以降解過剩的溶酶體。 細胞在饑餓狀態(tài)下通過溶酶體的自噬作用消化部分自身物質，可以維持細胞生存避免整個細胞死亡。 在衰老和病理狀態(tài)下，細胞也會發(fā)生自噬作用，這是一種病態(tài)反應。693.分泌自噬 溶酶體對細胞內分泌顆粒的吞噬作用稱為分泌自噬。 在分泌細胞中，溶酶體

20、可與一部分分泌顆粒融合，然后將這些分泌顆粒降解。 如哺乳動物的母體中斷哺乳時，乳腺細胞內的乳汁顆?？梢酝ㄟ^上述作用而重新利用。70（二）自溶作用 如細胞內溶酶體膜破裂而使消化酶釋放到細胞質中將導致細胞本身被消化，這就是細胞的自溶作用。 正常機體個體發(fā)育過程中，組織器官的形成是由基因的特殊程序控制的，在這一過程中溶酶體起重要作用。例如蝌蚪變成蛙時尾部的消失。 非正常生理下，如動物機體死亡后細胞溶酶體膜迅速破裂導致機體的迅速腐爛。 病理狀態(tài)下，溶酶體膜破裂造成的細胞自溶作用也很常見。如類風濕。71（三）胞外消化 溶酶體也可以通過向胞外釋放酶蛋白而消化胞外物質。 如精子的頂體，釋放水解酶，消化卵外膜的濾泡細胞，使精子順利進入卵細胞。 另外，破骨細胞也是通過將溶酶體中的酶釋放到細胞外而產生骨質溶解作用的。7273六、溶酶體與人類疾?。ㄒ唬┤苊阁w與職業(yè)病 矽肺是工礦企業(yè)工人的職業(yè)病，由于長期吸入二氧化硅（SiO2）粉塵，硅塵被巨噬細胞吞噬，形成吞噬體，并與溶酶體結合形成吞噬溶酶體。二氧化硅在溶酶體中無法消化而聚集形成硅酸。硅酸使溶酶體膜破裂，引起巨噬