剖析細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)與囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)

1、剖析細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)與囊泡轉(zhuǎn)運(yùn) 類型 70S的核糖體： 原核細(xì)胞 真核細(xì)胞的 線粒體、 葉綠體 80S 的核糖體： 線粒體、葉綠體以外的真核 細(xì)胞 化學(xué)組成 RNA ： 60% 構(gòu)成核糖體的骨架 蛋白質(zhì)：40% 結(jié)構(gòu)、存在形式 大亞基 小亞基 一般以游離狀態(tài)存在，只有當(dāng)小亞基與mRNA結(jié)合后， 大 亞基才與小亞基結(jié)合，形成完整的核糖體 核糖體（ribosome)分布原核細(xì)胞：大部分核糖體游離存在真核細(xì)胞：大部分為附著核糖體附著核糖體附著在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上 合成水溶性蛋白（分泌蛋白、駐留蛋白） 和膜蛋白 游離核糖體游離在細(xì)胞質(zhì)中 合成基礎(chǔ)性蛋白（結(jié)構(gòu)蛋白、血紅蛋白）多聚核糖體：多個(gè)核糖體結(jié)合

2、到一個(gè)mRNA鏈上 成串排列，形成蛋白質(zhì)合成的功能 單位。附著和游離核糖體的結(jié)構(gòu)和功能相同，不同點(diǎn)在于合成蛋白質(zhì)的種類不同 功 能合成蛋白質(zhì)內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng)（endoplasmic reticulum, ER)形態(tài)結(jié)構(gòu) 1、單位膜圍成 的由連續(xù)的小管(tubule)、小泡 (vesicle)和扁囊(lamina)組成的三維網(wǎng)狀膜系統(tǒng) 。 2、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔與核膜腔相通 3、以核為中心向四周鋪展 4、在內(nèi)膜系統(tǒng)中占中心地位。 類 型 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum ,rER） 多為扁囊結(jié)構(gòu)，合成外輸性的蛋白質(zhì)、膜蛋白 分泌蛋白合成旺盛的細(xì)胞（胰腺和漿細(xì)胞）豐富 分化程度低（腫瘤/胚胎

3、細(xì)胞）較少 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smooth endoplasmic reticulum,sER） 多為小管、小泡結(jié)構(gòu) 肝細(xì)胞中豐富解毒作用 睪丸、腎上腺細(xì)胞豐富合成激素 平滑肌、橫紋肌調(diào)節(jié)收縮 分 布 通常兩種類型同時(shí)存在 特殊胰腺外分泌細(xì)胞：rER 肌細(xì)胞: sER 化學(xué)組成 1、微粒體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞內(nèi)其它成分連接復(fù)雜，不易分 離，當(dāng)細(xì)胞勻漿而被破壞后，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)斷裂成 許多封閉小泡。 2、脂類 蛋白質(zhì)比細(xì)胞膜中的含量高 分子伴侶蛋白 標(biāo)志酶：葡萄糖-6-磷酸酶 電子傳遞體系：細(xì)胞色素 微粒體 具備合成蛋白、脂類和蛋白糖基化等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的 基本功能， 在研究中可與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)同等看待。分為 粗面微粒體 滑面微粒體

4、：來(lái)源不易確定 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、 線粒體、細(xì)胞膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能參與蛋白質(zhì)的合成參與脂類的合成（sER)、膜的生成參與糖代謝解毒作用物質(zhì)運(yùn)輸與交換機(jī)械支持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與蛋白質(zhì)的合成主要由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)完成合成蛋白的種類 分泌蛋白（酶、多肽類激素等） 駐留蛋白：溶酶體中的酸性蛋白 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 固有的蛋白 胞內(nèi)體 膜蛋白：細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、 高爾基體膜、 溶酶體膜蛋白質(zhì)在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成過(guò)程核糖體由信號(hào)肽引導(dǎo)結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上核糖體合成的多肽鏈經(jīng)膜穿入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔分子伴侶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行折疊新合成的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)進(jìn)行糖基化（N-連接）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)經(jīng)高爾基體分泌出細(xì)胞信號(hào)肽和信號(hào)假說(shuō)信號(hào)肽

5、（signal peptide) 由位于成熟mRNA5-端起始密碼之后的信號(hào)密碼 編碼，是最先被翻譯的氨基酸序列，它能將核糖 體引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，并在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中完成蛋白 質(zhì)的合成。信號(hào)假說(shuō)（signal hypothesis)分子伴侶（chaperone）一些蛋白質(zhì)能特異識(shí)別新生肽鏈或部分折疊的多肽并與之結(jié)合，幫助這些多肽進(jìn)行折疊、裝配和轉(zhuǎn)運(yùn)，但本身不參與最終產(chǎn)物的形成，只起陪伴作用的蛋白質(zhì)包括：蛋白二硫異構(gòu)酶(PDI) 結(jié)合蛋白(Bip) 葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白94蛋白質(zhì)的修飾包括糖基化、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)上合成的蛋白質(zhì)最終被糖基化。糖基化的作用是：使

6、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(hào)的功能；某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊；有利于蛋白質(zhì)的分選和包裝 糖基一般連接在4種氨基酸上，分為2種：O-連接的糖基化：與Ser、Thr和Hyp的OH連接，連接的糖為半乳糖或N-乙酰半乳糖胺，在高爾基體上進(jìn)行O-連接的糖基化。N-連接的糖基化：與天冬酰胺殘基的NH2連接，糖為N-乙酰葡糖胺，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)行的為N-連接的糖基化。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與糖類的代謝主要在滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)行是否參與糖原的合成有爭(zhēng)議參與糖原的分解 糖原G-1-PG-6-P葡萄糖sER高爾基復(fù)合體（Golgi complex) 蛋白質(zhì)合成加工、糖基化的場(chǎng)所具有極性的膜性細(xì)胞器由扁平囊

7、泡、小泡、大泡構(gòu)成可分為3個(gè)區(qū)室高爾基復(fù)合體的3個(gè)區(qū)室的功能由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽生的運(yùn)輸小泡；篩選由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白和脂類，并將大部分轉(zhuǎn)入扁囊去，少部分返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)的糖基化、合成糖脂和多糖 體積較大的分泌泡， 進(jìn)行蛋白質(zhì)的分選功能 高爾基體的化學(xué)組成 蛋白質(zhì) ：60% 含量低于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，高于細(xì)胞膜 含有多種酶類 標(biāo)志性酶糖基轉(zhuǎn)移酶 脂 類 ：40% 卵磷脂介于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與細(xì)胞膜之間 高 爾 基 復(fù) 合 體 的 功 能 參與細(xì)胞的分泌活動(dòng) 對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的分泌蛋白進(jìn)行修飾、轉(zhuǎn)運(yùn)。 膜蛋白的定向運(yùn)輸 溶酶體酶的定向運(yùn)輸、修飾 加工修飾蛋白、糖脂等 糖蛋白的糖基化、硫酸鹽化 糖脂加工對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分選 參與

8、溶酶體的形成 挽救受體：識(shí)別錯(cuò)誤分選而丟失的蛋白并將其運(yùn)回Gc水解、加工蛋白質(zhì)參與細(xì)胞內(nèi)膜的轉(zhuǎn)化活動(dòng)內(nèi)吞體rER順面管網(wǎng)反面管網(wǎng)高爾基復(fù)合體 溶酶體水解酶前體加入磷酸基團(tuán)M-6-P溶酶體酶前 溶 酶 體ATPADP+PiH+去除磷酸PH=6成熟溶酶體形成溶酶體溶酶體（lysosome) 細(xì)胞的消化器官球形、顆粒狀的膜性細(xì)胞器，形態(tài)、大小不一含有多種酸性水解酶 標(biāo)志酶酸性磷酸酶膜蛋白高度糖基化（免受溶酶體內(nèi)蛋白酶的消化）內(nèi)部酸性環(huán)境靠質(zhì)子泵維持溶酶體的類型傳統(tǒng) 初級(jí)溶酶體 前溶酶體成熟溶酶體，只有酶而無(wú)底物 次級(jí)溶酶體 初級(jí)溶酶體+底物按形成過(guò)程、功能狀態(tài) 內(nèi)體性：由高爾基體芽生的運(yùn)輸小泡和內(nèi)體

9、合并而成。 吞噬性：內(nèi)體性溶酶體+將被水解的各種吞噬底物融合形成 底物的來(lái)源、性質(zhì) 自噬性底物來(lái)自細(xì)胞內(nèi)衰老崩解的細(xì)胞器 異噬性底物來(lái)自細(xì)胞外細(xì)菌、異物等 殘余小體（residual body) 定義：未被消化和分解的物質(zhì)殘留在溶酶體中形成 的電子密度較高、色調(diào)較深的小體。 常見(jiàn)的殘余小體 脂褐質(zhì)(lipofusion)：神經(jīng)細(xì)胞、心肌細(xì)胞 含鐵小體(siderosome)：?jiǎn)魏司奘杉?xì)胞 多泡體(multivesicular)：神經(jīng)細(xì)胞、卵母細(xì)胞、鹽酸細(xì)胞 髓樣結(jié)構(gòu)(myeline figure)：腫瘤細(xì)胞、病毒感染細(xì)胞、 巨噬 細(xì)胞系統(tǒng)溶酶體的功能1、消化細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì) 內(nèi)源性衰老、病變的細(xì)胞

10、器 胞質(zhì)中某些蛋白（含KFERQ序列） 更新細(xì)胞成分、維持生理功能 外源性細(xì)菌、異物、紅細(xì)胞、胞飲攝入的可溶性物質(zhì) 是細(xì)胞中膽固醇的來(lái)源2、消化細(xì)胞外的物質(zhì) 受精精子的頂體 骨質(zhì)更新破骨細(xì)胞的溶酶體3、參與器官的發(fā)育 兩棲類尾部的消失（細(xì)胞凋亡亦參與）4、參與激素分泌的調(diào)節(jié) 分泌自溶現(xiàn)象 參與甲狀腺素的生成與溶酶體相關(guān)的疾病 先天性溶酶體病 矽肺 類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎 腫瘤 過(guò)氧化物酶體（peroxisome)1、單位膜包裹的圓形、卵圓形小體2、含40多種氧化酶 過(guò)氧化氫酶標(biāo)志酶3、功能 消除氧化底物產(chǎn)生的過(guò)氧化氫 參與肝、腎的解毒功能 參與核酸、脂肪、糖的代謝RH2+O2 氧化酶 R+H2O2RH

11、2+H2O2 過(guò)氧化氫酶 R+H2O思考題內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是如何參與蛋白質(zhì)的合成。高爾基體按形態(tài)結(jié)構(gòu)、細(xì)胞化學(xué)反映和功能可分為哪三個(gè)組成部分。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分為幾類？在形態(tài)和功能上各有何特點(diǎn)？ 請(qǐng)說(shuō)明蛋白質(zhì)合成的信號(hào)肽學(xué)說(shuō)。 高爾基復(fù)合體由哪些結(jié)構(gòu)組成？各有何特點(diǎn)？ 高爾基復(fù)合體有哪些主要生理功能? 溶酶體有何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？其分類如何？?jī)?nèi)體性溶酶體的形成過(guò)程。蛋白質(zhì)合成溶酶體寡聚糖磷酸化切除甘露糖加N-乙酰葡萄糖胺加半乳糖加唾液酸；分揀溶酶體順面管網(wǎng)中層囊反面囊反面管網(wǎng)大泡（分泌顆粒）rER高爾基復(fù)合體順面囊切除甘露糖參與蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸高爾基體對(duì)蛋白質(zhì)的分類，依據(jù)的是蛋白質(zhì)上的信號(hào)肽或信號(hào)斑。分選：不同區(qū)室對(duì)

12、蛋白質(zhì)糖鏈按順序修飾囊泡運(yùn)輸囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)（vesicular transport）：囊泡以出芽方式從細(xì)胞的一種內(nèi)膜細(xì)胞器脫離后又與另一個(gè)內(nèi)膜細(xì)胞器發(fā)生融合，這個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程稱為囊泡運(yùn)輸。真核細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸?shù)囊环N重要方式一個(gè)雙向、有序的過(guò)程作用：物質(zhì)交換 信號(hào)傳遞 對(duì)胞內(nèi)合成的物質(zhì)進(jìn)行一定的化學(xué)修飾囊泡及其轉(zhuǎn)運(yùn)的分子基礎(chǔ) 囊泡：由來(lái)源于細(xì)胞（器）膜的囊膜包裹囊膜表面有特異性的包被蛋白囊泡的分類：根據(jù)包被蛋白 網(wǎng)格蛋白包被囊泡：細(xì)胞膜 內(nèi)體 高爾基體 內(nèi)體 高爾基體 溶酶體（偶見(jiàn)） COP包被小泡：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 COP包被小泡：高爾基體 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 其它網(wǎng)格蛋白包被囊泡的轉(zhuǎn)運(yùn) 網(wǎng)格蛋白(clathrin)：轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡表面的纖維絲狀蛋白 有三條腿 提高囊泡的表面張力轉(zhuǎn)運(yùn)方向 高爾基 質(zhì)膜 內(nèi)體、溶酶體 質(zhì)膜 內(nèi)吞泡 內(nèi)體 溶酶體 網(wǎng)格蛋白包被囊泡的形成 被轉(zhuǎn)運(yùn)分子與質(zhì)膜上的受體結(jié)合被接合素（adaptin）捕獲接合