醫(yī)學細胞生物學細胞質和細胞器第四講-趙崴課件

細胞質和細胞器Cytoplasmandorganelles細胞質基質(胞質溶膠)：

細胞質中除去有形結構之外的無定形膠狀物質體系。細胞質基質的功能:

是活細胞進行新陳代謝的主要場所，為新陳代謝的進行，提供所需要的物質和一定的環(huán)境條件。直接或間接地影響并體現于細胞生命活動的各個方面。一、形態(tài)結構：由大小兩個亞基組成中央管二、化學組成真核細胞核糖體小亞基：40S(18S的rRNA＋

33個Pr.)

大亞基:60S(5S、5.8S、28S的rRNA＋49個Pr.)

80S以mRNA為模板，在核糖體上由氨基酸合成多肽鏈的過程－－翻譯。三、核糖體的功能核糖體蛋白質的合成1.附著核糖體(freeribosome)：分泌蛋白2.游離核糖體(polyribosome)：結構蛋白四、核糖體的存在形式內膜系統(tǒng)在結構和功能上是一個統(tǒng)一的整體，是細胞合成蛋白質、酶、脂類和糖類的場所，同時對合成產物具有加工、包裝和運輸的功能。內膜系統(tǒng)(endomembranesystem)真核細胞的細胞質內，與質膜在結構、功能和發(fā)生上有一定聯系的膜性結構的總稱。高等細胞區(qū)室化

Compartmentalization

質膜內膜生物膜原核細胞–質膜構成的單一區(qū)室真核細胞–內膜–各種細胞器內膜系統(tǒng)出現的意義：各自獨立，各司其職相互依存，協(xié)調同一大大提高了細胞代謝反應的效率一.內質網的形態(tài)結構內質網是由磷脂和蛋白質組成的一層單位膜(5~6nm)形成的小管、小泡和扁平囊相互聯通、封閉成腔的系統(tǒng)。內質網小管小泡扁囊狀細胞膜核膜

內質網膜與外層核膜相連。內質網腔與核間隙相通。向內折疊的細胞質膜有時與內質網相連接，有管道溝通。1.粗面內質網(rER)：表面附著大量顆粒狀核糖體。由板層狀排列的扁平囊構成。在分泌蛋白質旺盛及大量合成膜的細胞中豐富多種蛋白質的合成場所(酶、肽類激素、抗體)2.滑面內質網(sER)：表面光滑，無核糖體附著多為管狀或泡狀脂類代謝旺盛的細胞中含量豐富三.內質網的化學組成

微粒體(microsome)：

在細胞勻漿和超速離心過程中，由破碎的內質網形成的球狀的囊泡結構。四.內質網的功能rER：蛋白的合成、加工、轉運sER：

脂類合成、解毒、糖原分解、肌肉運動信號肽假說(signalhypothesis)信號密碼：mRNA的5ˊ端，編碼特殊氨基酸的密碼子，位于起始密碼AUG之后。信號肽(signalpeptide)：由信號密碼翻譯出的肽鏈，位于蛋白的N端，由18~30個疏水氨基酸組成?？杀籗RP識別，將核糖體引導到內質網膜，并繼續(xù)進行蛋白的合成。信號識別顆粒(signalrecognitionparticle,SRP)

SRP是由6個多肽亞單位和一個小的RNA(7S)組成的復合物。SRP既能識別露出核糖體之外的信號肽，又能識別粗面內質網膜上的SRP受體。幫助多肽轉運。SRPRNA與核糖體A位點結合區(qū)域識別SRP受體區(qū)域SRP識別信號肽區(qū)域信號肽假說：核糖體被信號肽引導，經SRP介導，與

SRP受體結合，進行蛋白質合成。

mRNAtRNA信號肽核糖體SRP蛋白質繼續(xù)合成，信號肽被切除SRP循環(huán)蛋白質合成結束，核糖體脫離內質網，進入下一個循環(huán)SRP受體膜蛋白的合成:(2)新生多肽鏈的折疊與裝配1.蛋白二硫鍵異構酶(PDI):反復切斷錯誤結合的二硫鍵，使新生肽形成正確折疊的蛋白質。2.結合蛋白(bindingprotein,Bip):與折疊不正常肽鏈結合予以滯留，待折疊正確后被進一步轉運至高爾基體。3.

葡萄糖調節(jié)蛋白(Grp94):參與新生肽折疊轉運。4.鈣網素(calreticulin):參與糖蛋白折疊。

內質網腔駐留蛋白分子能識別正在合成或部分折疊的多肽，并與多肽的一定部位結合，促使正確折疊。這一類分子本身并不參與最終產物的形成，稱為分子伴侶(molecularchaperone)

駐留蛋白(retentionprotien):內質網腔內分子伴侶的C端末尾具有滯留信號肽Lys-Asp-Glu-Leu(KDEL),與KDEL受體結合，使之駐留于內質網腔而不被轉運。(3).蛋白質的糖基化內質網腔中的寡糖與內質網膜上的多萜醇連接，并使其活化。在糖基轉移酶催化下，轉移到多肽鏈的天冬酰胺上的NH2端（N-連接糖基化）。(4)rER合成的蛋白質的分泌途徑分泌蛋白糖基化折疊ER腔運輸小泡高爾基體濃縮泡細胞外分泌顆粒（二）滑面內質網的功能1.脂質合成2.糖原代謝3.解毒作用4.Ca2+的貯存與Ca2+濃度的調節(jié)5.胃酸、膽汁的合成與分泌1.卵磷脂的合成二脂酰甘油磷脂酸磷脂酰膽堿脂酰CoA3-磷酸甘油磷酸酶膽堿磷酸轉移酶酰基轉移酶CDP-膽堿翻轉酶：合成脂類的酶和底物位于內質網的細胞質側。由結合于膜上的翻轉酶將合成的脂類分子翻轉至腔面的膜層中。內質網的細胞質側內質網的細胞腔側內質網的細胞質側內質網的細胞腔側翻轉酶脂類的合成細胞質基質面脂質雙層腔面五、內質網的病理變化內質網是一個敏感的細胞器，在各種因素如缺氧、輻射、毒物作用和感染等條件下，會產生病理變化，如腫脹、破裂、核糖體脫落，萎陷的內質網和其他細胞成分濃縮成團塊。高爾基體最早發(fā)現于1889年，Golgi用銀染法，在貓頭鷹的神經細胞內觀察到了清晰的結構，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構。一、形態(tài)結構：

由一層單位膜包圍形成的囊泡系統(tǒng)。由排列較整齊的扁平囊和囊泡構成。高爾基復合體有極性順面高爾基網(cisGolginetwork，CGN)中間高爾基網(medialGolginetwork，MGN)反面高爾基網(transGolginetwork，TGN)1.順面高爾基網(cis-Golginetwork,CGN)：膜厚6nm，呈連續(xù)分支管網狀結構。2.扁平囊區(qū)(cisterna):

由扁平囊和管道組成的連續(xù)、完整的膜囊體系標志酶：NADP酶3.反面高爾基網(trans-Golginetwork,TGN)：

靠近質膜，呈管網狀，有囊泡與之相連，膜厚7.5nm。有濃縮泡或分泌泡。

運輸小泡：直徑40~80nm，膜厚6nm。

由內質網芽生而來，分布于高爾基體的形成面，載有粗面內質網合成的蛋白質、脂類并運送到高爾基體的扁平囊中。分泌泡：直徑100~500nm，膜厚8nm。內含濃縮分泌物，由扁平囊的成熟面的膜局部膨大而成，亦稱濃縮泡。在分泌功能旺盛的細胞內多，如肝細胞、胰腺細胞。RegionaldifferencesinmembranecompositionacrosstheGolgistack二、化學組成1.蛋白質60%；脂類40%。介于細胞膜和內質網之間2.高爾基體的酶：糖基轉移酶；磺基糖基轉移酶；氧化還原酶；磷酸酶；激酶；甘露糖苷酶；磷脂酰轉移酶；磷脂酶。1.胞內物質的轉送運輸和分泌活動2.糖蛋白的加工合成3.蛋白質的水解4.蛋白質的分選與胞內膜泡運輸三.高爾基體的功能四、高爾基體的病理變化肥大、萎縮、內容物及形態(tài)結構的改變等。中毒細胞：萎縮、結構破壞消失。癌細胞：低分化不發(fā)達、高分化發(fā)達。損傷：擴張、崩解。3分鐘17分鐘117分鐘3H標記亮氨酸（一）與細胞的分泌活動有關2.糖蛋白的加工合成：O-連接的糖基化：蛋白質上的酪氨酸、絲氨酸、蘇氨酸殘基側鏈的-OH基團與寡糖共價結合。主要或全部在高爾基體進行。AsnAsnAsnAsnAsnN-乙酰葡萄糖胺甘露糖葡萄糖巖藻糖半乳糖唾液酸粗面內質網高爾基體

寡糖鏈經一系列酶的加工切除和添加特定的單糖（半乳糖、唾液酸），形成成熟糖蛋白并在結構上呈現多樣化差異。蛋白質合成寡糖磷酸化除甘露糖加N-乙酰葡萄糖胺加半乳糖、唾液酸分選溶酶體分泌泡糖基化有關的酶固定在內質網及高爾基體不同的區(qū)室內，為整合膜蛋白。O-連接糖基化：由不同的糖基轉移酶催化，每次加上一個單糖，最后加唾液酸殘基。3.蛋白的水解和加工：有些蛋白質在rER合成后，須經高爾基體水解加工才具有活性。

胰島B細胞前胰島素原胰島素原信號肽C段肽胰島素粗面內質網高爾基體轉變酶4.蛋白的分選和運輸：1）溶酶體酶：帶有分選信號，高爾基體生成的運輸小泡膜上有分選信號的受體。2）分泌蛋白：在成熟面，通過分選信號與相應受體結合，選擇性地將分泌蛋白送到分泌泡中。3）膜蛋白：由運輸小泡送至不同部位蛋白質分選信號及運輸途徑分選信號典型的信號序列ER腔內Lys-Asp-Glu-Leu-COO－膜蛋白Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala線粒體N-螺旋細胞核Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val過氧化物酶體Ser-Lys-Leu溶酶體M-6-P堿性氨基酸；酸性氨基酸核定位信號螺旋信號過氧化物酶體C端3肽信號肽N端信號肽結構性分泌小泡濃縮信號調節(jié)性分泌小泡信號M-6-P駐留內質網的蛋白質帶有(-Lys-Asp-Glu-Leu-COO－)信號。駐留高爾基復合體的蛋白質帶有跨膜螺旋信號。蛋白質的分選CopIandIIVesicles不能運輸途徑的衣被類型衣被類型GTP酶組成與銜接蛋白運輸方向clathrinARFClathrin重鏈與輕鏈，AP2質膜→內體Clathrin重鏈與輕鏈，AP1高爾基體→內體Clathrin重鏈與輕鏈，AP3高爾基體→溶酶體，植物液泡COPIARFCOPαββ’γδεζ高爾基體→內質網COPIISar1Sec23/S