第四次 內(nèi)膜系統(tǒng)

1、第十二章 內(nèi)膜系統(tǒng)1一.內(nèi)膜系統(tǒng) (Endomembrance system)定義：位于細胞質(zhì)內(nèi)，在結(jié)構(gòu)、功能以及發(fā)生上具有一定聯(lián)系的膜性結(jié)構(gòu)的總稱。包括:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基復合體，溶酶體等細胞器和細胞質(zhì)內(nèi)的膜轉(zhuǎn)運小泡等。真核細胞特有2意義 大大提高了細胞的代謝效率，各細胞器執(zhí)行不同功能，互不干擾 各細胞器間以及細胞器和胞質(zhì)間又彼此相互依存，高度協(xié)調(diào)地進行各種代謝活動。一.內(nèi)膜系統(tǒng) (Endomembrance system)31945年，K.R.Poter-電子顯微鏡-小鼠成纖維細胞-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)第一節(jié) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum,ER）4核膜外層 一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)和類型

2、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由一層單位膜圍成的相互連續(xù)的小管，小泡，扁囊樣結(jié)構(gòu)組成的連續(xù)網(wǎng)狀膜系統(tǒng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的內(nèi)腔相互連通。細胞膜5圖：細胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細胞核、高爾基體的立體結(jié)構(gòu) 6核糖體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型根據(jù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上是否附有核糖體,將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分為兩類:粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 7粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（RER）附有大量的核糖體以扁囊為主，管腔與核膜腔相通。分布于幾乎所有細胞（除哺乳動物紅細胞）8滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（SER）膜面光滑，無核糖體附著以分支小管和小泡為主，和RER相通主要分布于一些特化細胞：如肝細胞肌肉細胞等9RER10特殊類型的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：微粒體和肌質(zhì)網(wǎng)電鏡下的微粒體微粒體(microsome) ：在細胞勻漿

3、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)。（糙面和光面）11 細胞粉碎、勻漿 分級離心 ER破碎成封閉的 小囊腔 微粒體（有的有核糖體、 有的無核糖體）12三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學組成脂類：約40%較細胞膜少，主要成分為磷脂。 磷脂酰膽堿含量較高，鞘磷脂含量較少。蛋白質(zhì)：約60%較細胞膜多，約有30多種膜結(jié)合蛋白。 大量酶類 葡萄糖-6-磷酸酶被認為是標志酶， 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜13內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能：使細胞質(zhì)區(qū)域化，為物質(zhì)代謝提供特定的內(nèi)環(huán)境；擴大膜的表面積，有利于酶的分布提高代謝效率；為蛋白質(zhì)，脂類和糖類的重要合成基地；參與物質(zhì)運輸，物質(zhì)交換和解毒作用；對細胞起機械支持作用。四、內(nèi)質(zhì)

4、網(wǎng)的功能14（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的主要功能是進行蛋白質(zhì)的合成、修飾加工、分選和轉(zhuǎn)運。15粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能蛋白質(zhì)的合成16RER合成的蛋白質(zhì)： 分泌蛋白細胞外基質(zhì)蛋白、消化酶、抗體、肽類激素、細胞因子等； 膜蛋白細胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、高爾基復合體膜上的膜蛋白； 細胞器中駐留蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復合體、溶酶體中的駐留蛋白；17 Blobel等（1975）提出信號假說，認為蛋白質(zhì)N端的信號肽，指導蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，獲1999年諾貝爾生理醫(yī)學獎。Blobel with members of his laboratoryGnter Blobel1.粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與分泌蛋白質(zhì)的合成18信號肽

5、的合成 信號識別顆粒(SRP)-核糖體復合體形成核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合多肽鏈進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔主要過程19信號肽（signal peptide）：由信號密碼翻譯出的肽鏈，叫做信號肽。一般1630個氨基酸殘基。信號識別顆粒（signal recognition particle，SRP），由6種多肽組成，結(jié)合一個7S RNA。能與信號序列結(jié)合，導致蛋白質(zhì)合成暫停。 SRP受體（SPR receptor），可與SRP特異結(jié)合。也成為?？康鞍?。蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成涉及以下成分：20SRP與核糖體的結(jié)合與分離 新生肽鏈上的信號肽SRPSRP-核糖體復合體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的SRP受體結(jié)合核糖體結(jié)合蛋白蛋白轉(zhuǎn)運器粗

6、面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的SRP受體蛋白SRP與信號肽的結(jié)合使翻譯暫停細胞質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔繼續(xù)翻譯并開始穿過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜SRP釋放并再循環(huán)21信號肽與移位子通道蛋白的特殊部位結(jié)合，開啟孔道，新生肽鏈以襻環(huán)形式插進孔道。22信號肽與SRP結(jié)合肽鏈延伸暫時停止SRP與受體結(jié)合核糖體附著到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上 SRP脫離信號肽肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成，同時信號肽引導新生肽鏈進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔信號肽切除肽鏈延伸至終止。總結(jié)：蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的過程23粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的折疊242.蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的折疊 蛋白質(zhì)折疊需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的可溶性駐留蛋白，如蛋白二硫鍵異構(gòu)酶（PDI)和分子伴侶的參與。分子伴侶（molecular c

7、haperon)：這類蛋白能識別正在合成的或一部分折疊的多肽并與之結(jié)合，予以正確折疊。但在這一過程中其本身并不參與最終產(chǎn)物的形成，只起陪伴作用。2526粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的折疊蛋白質(zhì)的糖基化修飾273.粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白質(zhì)的糖基化蛋白質(zhì)的糖基化：蛋白質(zhì)的糖基化有兩種： 即N-連接和O-連接的糖基化。前者在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進行，后者在高爾基復合體進行。28蛋白質(zhì)的糖基化修飾：N-連接的糖基化作用。 把寡糖鏈(N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖和葡萄糖組成）連接在多肽鏈天冬酰胺殘基側(cè)鏈的氨基基團上； 29糖基化的作用：使蛋白質(zhì)能夠抵抗消化酶的作用；賦予蛋白質(zhì)傳導信號的功能；某些蛋白只有在糖基化之后才能正

8、確折疊。30粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的折疊蛋白質(zhì)的糖基化修飾蛋白質(zhì)的運輸314.蛋白質(zhì)由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的運輸 新合成的分泌蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔小泡出芽經(jīng)高爾基體 分泌泡發(fā)育成酶原顆粒移到細胞的游離端排出分泌蛋白32粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的折疊蛋白質(zhì)的糖基化修飾蛋白質(zhì)的運輸膜脂的合成33脂肪酸 + 磷酸甘油 磷脂酸+磷酸甘油?；D(zhuǎn)移酶磷脂酸酶二脂酰甘油酯 + CDP-膽堿卵磷脂膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶5、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與膜脂的合成34滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能351.脂類的合成與轉(zhuǎn)運磷脂酸甘油二酯二磷酸胞苷膽堿2脂肪酰CoA +甘油磷酸磷脂酸乙酰轉(zhuǎn)移酶磷酸酶甘油二酯 + 二磷酸胞苷-膽堿磷脂酰膽堿膽堿磷

9、脂轉(zhuǎn)移酶36內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的磷脂不斷合成，使得內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜面積越來越大，必須有一種機制將磷脂轉(zhuǎn)運到其它的膜才能維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的平衡, 這就是磷脂轉(zhuǎn)運。 (a)通過小泡運輸將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的脂轉(zhuǎn)運到其他內(nèi)膜系統(tǒng)的膜上包括細胞核膜。(b)通過磷脂轉(zhuǎn)運蛋白將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的脂 轉(zhuǎn)運到線粒體、葉綠體和過氧化物酶體的膜中。 372.解毒作用 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)能夠?qū)ν鈦淼挠卸疚镔|(zhì), 多數(shù)解毒反應與氧化作用有關(guān),有些也涉及還原和水解,或者三者結(jié)合,使有毒物質(zhì)由脂溶性轉(zhuǎn)變成水溶性而被排出體外,此過程稱為肝細胞的解毒作用。圖：混合功能氧化酶將底物羥基化的機制383.糖原的合成與分解 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的葡萄糖-6-磷酸酶將葡萄糖-6-磷

10、酸水解生成葡萄糖和無機磷，釋放游離的葡萄糖進入血液，供細胞之用。394. Ca 2+離子的調(diào)節(jié)作用 肌質(zhì)網(wǎng)是細胞內(nèi)特化的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng), 是貯存Ca2+的細胞器。肌質(zhì)網(wǎng)膜上重要的膜蛋白是Ca2+ -ATP酶. 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可構(gòu)成心肌和骨胳肌肌原纖維周圍的肌質(zhì)網(wǎng)。 受到神經(jīng)沖動的刺激時，將Ca2+釋放入基質(zhì)40五、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的病理改變內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在病理條件下，會發(fā)生腫脹、肥大和某些物質(zhì)的積累、解聚和脫粒。41內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：可作為判斷細胞分化程度和功能狀態(tài)的形態(tài)學指標已分化細胞：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)達未分化細胞（增殖能力旺盛）：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不發(fā)達42RER側(cè)面反應細胞分化程度和功能狀態(tài)：癌細胞生長慢、分化程度高RER發(fā)達癌細胞生長快、分

11、化程度低RER不發(fā)達 （判斷腫瘤細胞惡性程度的亞微指標）43阿爾茨海默病阿爾茨海默?。涸缋闲园V呆臨床表現(xiàn)：進行性遠近的記憶力障礙，行為失常，甚至意識模糊等。病因： 淀粉樣蛋白在大腦皮層的凝集、沉積（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過量生成淀粉樣蛋白）。44第二節(jié) 高爾基體（Golgi complex)最早發(fā)現(xiàn)于1855年，1889年，Golgi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)，因此定名為高爾基體。20世紀50年代以后才正確認識它的存在和結(jié)構(gòu)。45一. 高爾基復合體的形態(tài)結(jié)構(gòu)光鏡：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)電鏡扁平囊成熟面（反面）小囊泡大囊泡形成面（順面）46靠近內(nèi)質(zhì)網(wǎng)朝向細胞膜順面高爾基網(wǎng)中間高爾基網(wǎng)順面扁囊中間扁囊反面

12、扁囊反面高爾基網(wǎng)形成面成熟面47高爾基體的三維結(jié)構(gòu)順面高爾基網(wǎng)：分選來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)新合成的蛋白質(zhì)、脂類。高爾基體中間膜囊：多數(shù)糖基修飾，糖脂的形成以及與高爾基體有關(guān)的糖合成均發(fā)生此處。反面高爾基體網(wǎng)：出口區(qū)域，參與蛋白質(zhì)的分類與包裝，最后輸出。 48蛋白質(zhì) 脂類 （膜脂中磷脂酰膽堿的含量介于ER和質(zhì)膜之間) 大量酶。標志酶為糖基轉(zhuǎn)移酶。二、高爾基復合體的化學組成49三、高爾基復合體的功能（一）與細胞的分泌活動有關(guān)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相當于“生產(chǎn)基地”高爾基體相當于“產(chǎn)品的精加工和質(zhì)量檢測分配部門”而細胞質(zhì)膜相當于“海關(guān)”。50 3H-標記氨基酸或糖，放射性自顯影跟蹤分泌蛋白的合成：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體分泌泡51分泌泡

13、（分泌顆粒）大泡 高爾基體 小泡RER 質(zhì)膜末端膨大融合并入芽生轉(zhuǎn)移小泡52（二）對蛋白質(zhì)的加工蛋白質(zhì)的糖基化53參與糖蛋白的合成和修飾0-連接的寡糖鏈（高爾基體）：蛋白質(zhì)上的酪氨酸、絲氨酸、蘇氨酸殘基側(cè)鏈的0H基團與寡糖共價結(jié)合、糖基化、形成糖蛋白。N-連接的寡糖鏈（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）：切除大部分甘露糖，加上其他一些糖基如半乳糖、唾液酸。54（二）對蛋白質(zhì)的加工蛋白質(zhì)的糖基化溶酶體酶的磷酸化55（三）溶酶體酶的磷酸化甘露糖 -6- 磷酸途徑：56 出芽 移入 出芽參與溶酶體的形成 酸性磷酸酶核糖體合成 各種水解酶 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔 小泡 高爾基體 溶酶體 聚集溶酶體酶 膜上6-磷酸甘露糖專一性 受體再循環(huán) 受

14、體（甘露糖在順面高爾基網(wǎng)被磷酸化，形成6-磷酸甘露糖）57（二）對蛋白質(zhì)的加工蛋白質(zhì)的糖基化溶酶體酶的磷酸化分泌性蛋白質(zhì)部分肽鏈的水解58例如：胰島素分子的合成前胰島素原胰島素原（無活性）含A，B，C三個肽鏈胰島素（有活性）A，B鏈連接信號肽酶蛋白酶59（五）分選蛋白質(zhì)的功能出芽去衣被蛋白質(zhì)釋放運輸小泡與靶部位的膜融合蛋白質(zhì)分選產(chǎn)物 分選作用主要是由信號序列和受體之間的相互作用決定的，不同部位的蛋白具有不同的信號，在反面高爾基網(wǎng)絡被分選包裝到不同的小泡,沒有特別信號的則進入非特異的分泌小泡。 60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；分選溶酶體順面管網(wǎng)中層囊

15、反面囊反面管網(wǎng)大泡（分泌顆粒）rER高爾基復合體順面囊切除甘露糖高爾基堆61膜流：細胞的各種膜性結(jié)構(gòu)之間相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象稱膜流。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運輸小泡高爾基復合體大囊泡（六）參與膜的轉(zhuǎn)化細胞膜回收膜62“出芽”形成溶酶體或分泌泡穿梭小泡從順面高爾基體網(wǎng)絡向反面高爾基體網(wǎng)絡移動ER與高爾基體順面間的蛋白質(zhì)運輸63第三節(jié) 溶酶體 (lysosome) 1955年: 發(fā)現(xiàn)具酸性磷酸酶活性顆粒， 1956年: 確認為細胞器， 定名為溶酶體。 現(xiàn)在: 發(fā)現(xiàn)幾乎所有的真核細胞都具有溶 酶體，原核細胞無. 細胞內(nèi)的消化器官64一、溶酶體的形態(tài)與特征形態(tài)特征：單位膜，6nm，內(nèi)含多種 酸性水解酶，具有異質(zhì)性，0.

16、20.8m，呈球形、卵圓形小體。65lysosome661、主要成分：脂類（鞘磷脂含量多） 、蛋白2、特殊性質(zhì)： 質(zhì)子泵：保持溶酶體基質(zhì)內(nèi)的酸性環(huán)境。 特殊的轉(zhuǎn)運蛋白：用于水解產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運。 高度糖基化：可能有利于防止自身膜蛋白降解。 （一）溶酶體的膜67溶酶體含有60多種水解酶，這些水解酶多為酸性水解酶； PH值5標志酶：酸性磷酸酶（AcP酶)（二）溶酶體的酶68溶酶體的形成粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)附著核糖體上合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：連接的糖基化高爾基體標記（甘露糖磷酸化形成甘露糖6磷酸）、分選（甘露糖6磷酸與受體結(jié)合）、轉(zhuǎn)運形成內(nèi)體性溶酶體（小泡和內(nèi)體融合）形成成熟溶酶體（pH下降，溶酶體前體與受體分離，去磷酸化成

17、熟）69內(nèi)吞體rER順面管網(wǎng)反面管網(wǎng)高爾基復合體 溶酶體水解酶前體加入磷酸基團M-6-P溶酶體酶前 溶 酶 體ATPADP+PiH+去除磷酸pH=6成熟溶酶體溶酶體的形成（復習）70二、溶酶體的類型溶酶體內(nèi)體性溶酶體（初級溶酶體）：運輸小泡+內(nèi)體。吞噬性溶酶體（次級溶酶體）：內(nèi)體性溶酶體+底物(endolysosome)(phagolysosome)內(nèi)體性溶酶體71初級溶酶體高爾基體反面膨大，脫離形成內(nèi)含多種酸性水解酶不含底物，無活性 72次級溶酶體（消化泡）外源或內(nèi)源物質(zhì)和初級溶酶體結(jié)合所形成含水解酶，含作用底物及消化產(chǎn)物正進行消化按底物來源可分為： 異噬溶酶體:底物為細胞外的外源性物質(zhì)：如

18、細菌、組織碎片等，大分子復合物。 自噬溶酶體:作用底物來源于細胞內(nèi)，是細胞本身物質(zhì)：如衰老退變的細胞器等。 73 3、殘余小體（殘質(zhì)體） 消化作用的末期階段， 酶活性降低或消失，未被 消化分解的殘渣物質(zhì)，殘 留在吞噬性溶酶體內(nèi)，形 成殘余小體。如：脂褐質(zhì)、74三、溶酶體的功能（1）對細胞內(nèi)吞物質(zhì)的消化：消化內(nèi)源性、外源性有機大分子供細胞利用。異噬作用：消化產(chǎn)物參加細胞代謝，還可形成殘余小體。自噬作用：清除衰老、病變的細胞器及細胞器碎片。粒溶作用：如斷奶時消化多余的乳汁顆粒。75（2）參與機體組織器官的變態(tài)和退化：如：胚胎發(fā)育早期有兩套管道為Walffian管 11Mullers管 2發(fā)育過程中

19、：1被消化2發(fā)育雌性個體2被消化1發(fā)育雄性個體76（3）參與受精過程：溶酶體除了在細胞內(nèi)具有消化作用外，也可以將水解酶釋放到細胞外消化細胞外物質(zhì)。如：受精。 77（4）溶酶體調(diào)節(jié)激素的分泌血管濾泡腔甲狀腺球蛋白I2溶酶體甲狀腺素甲狀腺濾泡上皮細胞 參與激素的成熟過程：如甲狀腺激素的合成78四、溶酶體與疾病的關(guān)系（一）溶酶體與矽肺二氧化硅塵粒（矽塵）吸入肺泡 巨噬細胞吞噬 吞噬細胞溶酶體破裂 水解酶釋放 細胞自溶 矽塵釋出 又被其他巨噬細胞吞噬 巨噬細胞不斷死亡成纖維細胞分泌大量膠原膠原纖維結(jié)節(jié)肺彈性下降矽肺7980（二）貯積病 1、由先天性缺乏某些酶引起代謝障礙造成溶酶體過載而致病 如：型糖原

20、蓄積病(先天性缺乏葡萄糖苷酶，致使糖原無法被分解而積累于溶酶體內(nèi)，使溶酶體越變越大，以致大部分細胞質(zhì)被溶酶體所占據(jù)，嚴重損傷器官正常功能)。2、由于酶的轉(zhuǎn)運異常造成 如：I-細胞病81第四節(jié) 過氧化物酶體(peroxisome)82一、過氧化物酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)電鏡：由一層單位膜包圍、高電子密度、圓形或卵圓形的細胞器。中央常含有電子密度較高，呈規(guī)則的結(jié)晶狀結(jié)構(gòu)，稱類核體化學本質(zhì)尿酸氧化酶結(jié)晶。83二、過氧化物酶體所含的酶 過氧化物酶體約含40多種酶。氧化酶：在氧化底物的同時將氧還原成過氧化氫。過氧化氫酶：標志酶，約占酶總量的40%。催化過氧化氫還原成水和氧氣。84三、過氧化物酶體的功能2H2O2過氧化氫酶2H2O +O2防止H2O2在細胞內(nèi)堆積，起保護細胞的作用。功 能對有