細胞生物學：第六章細胞質(zhì)和細胞器-1

第六章細胞質(zhì)和細胞器第一節(jié)細胞質(zhì)基質(zhì)指細胞質(zhì)中除有形結構之外(細胞器)的無定形膠狀物質(zhì)體系。構成生命代謝的內(nèi)環(huán)境，而且參與細胞的物質(zhì)運輸、能量轉換、信息傳遞、細胞生長增殖、發(fā)育分化和遺傳變異各種生物學過程。與細胞質(zhì)概念的區(qū)別第二節(jié)核糖體一.核糖體的形態(tài)結構非膜性細胞器電鏡下：直徑15-25nm的不規(guī)則顆粒狀結構體系，由大小兩個亞基組成功能分區(qū)（1）A部位：又稱受體部位，接受氨酰-tRNA的部位。（2）P部位：又稱供體部位，結合肽酰-tRNA的位置。（3）T因子：又稱轉肽酶活性部位，在肽鏈延長時催化氨基酸之間形成肽鍵。（4）G因子：又稱GTP酶活性部位，分解GTP，并將肽酰-tRNA由A部位移到P部位。二、核糖體的理化特性原核細胞真核細胞★三.核糖體在細胞內(nèi)的存在方式1.游離核糖體：游離于細胞質(zhì)中，主要合成細胞本身的基礎性蛋白。2.附著核糖體：附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，主要合成分泌蛋白和膜蛋白。通常均表現(xiàn)為多聚核糖體形式，即多個核糖體結合到一個mRNA分子上，成串排列，形成蛋白質(zhì)合成的功能單位第三節(jié)內(nèi)膜系統(tǒng)★概念：相對于質(zhì)膜而言，細胞內(nèi)在結構、功能乃至發(fā)生上相關的膜性結構的總稱。包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復合體、溶酶體、過氧化物酶體、各種轉運小泡及核膜等。功能：提高細胞代謝效率，使特定的功能在特定的區(qū)域內(nèi)完成。一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(Endoplasmicreticulum,ER)發(fā)現(xiàn)：

1945年，K.R.Porter---電子顯微鏡---小鼠成纖維細胞----內(nèi)質(zhì)區(qū)網(wǎng)狀結構（一）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學組成通過微粒體研究內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學成分主要成分脂類：卵磷脂含量豐富，鞘磷脂含量很少蛋白質(zhì)：★標志酶：葡萄糖-6-磷酸酶酶網(wǎng)質(zhì)蛋白（二）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結構與類型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由一層單位膜圍成的相互連續(xù)的小管、小泡和扁囊結構組成的網(wǎng)狀膜系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)、數(shù)量及分布與細胞類型、生理狀態(tài)及分化程度有關1.粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(roughendoplasmicreticulum,rER)胞質(zhì)面附著大量核糖體，表面粗糙；常由板層狀排列的扁囊構成；多分布在分泌功能旺盛或分化完善的細胞內(nèi)。2.滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(smoothendoplasmicreticulum,sER)胞質(zhì)面無核糖體附著，表面光滑；常由分支的小管或小泡構成；多分布在一些特化的細胞中，如肝細胞。（三）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能1、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：蛋白質(zhì)的合成、修飾、加工、轉運。（1）核糖體附著的支架★由附著核糖體合成的蛋白有：分泌性蛋白、膜整合蛋白、駐留蛋白（2）新生多肽鏈的折疊與裝配條件：氧化型谷胱甘肽、蛋白二硫鍵異構酶、結合蛋白等（3）蛋白質(zhì)的糖基化★兩種糖基化修飾：N-連接糖基化（主要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上）、O-連接糖基化（主要高爾基復合體上）（4）蛋白質(zhì)的胞內(nèi)運輸出芽形式---膜性小泡（三）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能2、滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：脂類與固醇的合成、代謝以及細胞解毒作用。脂質(zhì)合成糖原代謝解毒作用鈣的貯存與鈣濃度的調(diào)節(jié)胃酸、膽汁的合成與分泌★★(四)新合成肽鏈穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的轉移機制★信號肽假說(signalhypothesis)1975年Blobel等提出，用以解釋多肽鏈在游離核糖體上初始合成后，通過游離核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的識別、結合，穿過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的一系列事件。蛋白質(zhì)轉移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成涉及以下成分：1.信號肽（signalpeptide)：在分泌蛋白mRNA5’端起始密碼子AUG之后有一組信號密碼,蛋白質(zhì)合成時先在游離核糖體上由信號密碼翻譯出信號肽，信號肽由18~30個疏水氨基酸組成。2.信號識別顆粒（signalrecognitionparticle，SRP）：由6種多肽和1個RNA

組成，既能識別信號肽，又能與核糖體的A位點結合，導致蛋白質(zhì)合成暫停。3.SRP受體（SRPreceptor）：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的整合蛋白，可與SRP特異結合。4.移位子（translocator，translocon）：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的通道蛋白。1、信號識別顆粒結合信號肽2、核糖體錨于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)3、新合成的多肽鏈進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔4、信號肽被切除5、肽鏈合成完成基本步驟：★信號肽假說(signalhypothesis)★★(四)新合成肽鏈穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的轉移機制思考題：1、以分泌性蛋白為例，闡述其從游離核糖體上的初始合成到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中繼續(xù)合成、加工、修飾的過程。1信號肽在游離的核糖體上合成2SRP識別結合信號肽翻譯暫停3SRP與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的SRP-R識別結合使核糖體錨著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上4SRP脫離，參與循環(huán)新生肽鏈在信號肽的引導下進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)網(wǎng)腔5信號肽被切除新生肽鏈繼續(xù)延伸6肽鏈合成完成落入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔核糖體被分解二、高爾基復合體(Golgicomplex)1898年高爾基（Golgi）在光鏡下觀察神經(jīng)細胞時發(fā)現(xiàn)(一)高爾基復合體的化學組成1、高爾基復合體的脂質(zhì)組成脂質(zhì)含量介于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與細胞膜之間2、高爾基復合體的主要酶類★特征性酶為糖基轉移酶內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是葡萄糖-6磷酸酶溶酶體是酸性磷酸酶

★(二)高爾基復合體的形態(tài)結構電鏡：封閉的膜性囊泡狀結構?！锞哂袠O性★(三)高爾基復合體的功能---胞內(nèi)物質(zhì)合成、加工的重要場所---和內(nèi)膜系統(tǒng)其他結構組分一起構成胞內(nèi)物質(zhì)運輸?shù)奶厥馔ǖ?.胞內(nèi)物質(zhì)的運輸和細胞的分泌活動

3H標記亮氨酸追蹤實驗證明，分泌蛋白在rER中合成后被運送至GC，在其中經(jīng)濃縮、修飾、加工后包裝于分泌泡中，最終分泌到細胞外。在細胞分泌活動中起著主要運輸作用★(三)高爾基復合體的功能2.糖蛋白的加工合成蛋白質(zhì)的O-連接糖基化作用主要或全部在高爾基復合體內(nèi)完成高爾基復合體對糖蛋白的合成和修飾過程具有嚴格的順序性。3.蛋白質(zhì)的水解有些蛋白和酶，只有在GC中被特異性水解后才能成熟或具有活性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復合體★(三)高爾基復合體的功能★(三)高爾基復合體的功能4.蛋白質(zhì)的分選與胞內(nèi)膜泡運輸分選對于蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)各部位的正確分布具有重要意義決定蛋白質(zhì)去向的因素之一是被分選蛋白質(zhì)本身所含的分選信號4.蛋白質(zhì)的分選與胞內(nèi)膜泡運輸★(三)高爾基復合體的功能高爾基體在細胞內(nèi)蛋白質(zhì)膜泡運輸中起重要樞紐作用三、溶酶體(Lysosome)1955年C.Duve—電鏡下--大鼠肝細胞★(一)溶酶體的結構特征1、溶酶體由一層單位膜包圍的囊球狀結構小體，多為圓形或卵圓形。

跨膜蛋白高度糖基化：防止自身被水解消化質(zhì)子泵：將H+泵入溶酶體，以形成和維持溶酶體內(nèi)的酸性環(huán)境多種載體蛋白：向外運輸消化水解的產(chǎn)物膜的特點2、溶酶體內(nèi)含多種酸性水解酶，最適pH5.0，能分解蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類等大分子。其中酸性磷酸酶是其標志酶★(二)溶酶體的類型早期按生理功能狀態(tài)分初級溶酶體次級溶酶體三級溶酶體★(二)溶酶體的類型內(nèi)體性溶酶體形成過程：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復合體內(nèi)體性溶酶體功能狀態(tài)：只含酶，不含底物，未進行消化活動

吞噬性溶酶體形成過程：內(nèi)體性溶酶體底物吞噬性溶酶體功能狀態(tài)：既含酶，又含底物，已進行消化活動分類：①自噬性溶酶體：②異噬性溶酶體：（內(nèi)體性溶酶體+內(nèi)源性底物）（內(nèi)體性溶酶體+外源性底物）+殘余小體定義：當吞噬性溶酶體到達功能末期時，水解酶活性降低或喪失，一些未被消化分解的物質(zhì)保留在其中，形成殘余小體。常見類型：脂褐質(zhì)、含鐵小體、多泡體、髓樣結構現(xiàn)在按形成、成熟與作用過程分內(nèi)體性溶酶體吞噬性溶酶體殘余小體內(nèi)吞體RER順面網(wǎng)狀結構反面網(wǎng)狀結構高爾基復合體溶酶體水解酶前體加入磷酸(M-6-P)前溶酶體ATPADP+PiH+去除磷酸pH=6成熟溶酶體（內(nèi)體性溶酶體）（三）溶酶體的形成與成熟（四）溶酶體的功能1、細胞內(nèi)物質(zhì)的消化分解及衰老、殘存細胞器的消除更新對外源性物質(zhì)（如細菌、塵粒）和內(nèi)源性物質(zhì)（如細胞器碎片）的消化分解與利用，以保證內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定，并利于細胞器的更新替代2、細胞營養(yǎng)作用細胞饑餓狀態(tài)下，分解某些大分子生物，為細胞生存提供營養(yǎng)物質(zhì)3、防御保護功能巨噬細胞有發(fā)達的溶酶體，吞噬細菌和病毒后在水解酶作用下殺滅并分解消化4、參與某些腺體組織細胞分泌過程的調(diào)節(jié)甲狀腺素就是在溶酶體的參與下形成的5.在生物個體發(fā)生、發(fā)育過程中起重要作用協(xié)助精子與卵細胞受精，動物精子的頂體是一種特化的溶酶體，含有多種水解酶蝌蚪發(fā)育過程中尾部退化、哺乳動物斷乳后乳腺退行性變化等都與溶酶體有關四、過氧化物酶體(Peroxisome)1954年—電鏡—小鼠腎小管上皮細胞—微體(microbody)（一）過氧化物酶體的形態(tài)結構電鏡：由一層單位膜包圍的膜性細胞器（含類核體和邊緣板兩種特征結構）（二）過氧化物酶體所含的酶氧化酶、過氧化氫酶（標志酶）、過氧化物酶等（三）過氧化物酶體的功能①具有解毒作用，過氧化氫酶利用H2O2將酚、甲醛、甲酸和醇等有害物質(zhì)氧化②參與脂肪酸的β-氧化③對細胞氧張力的調(diào)節(jié)。五、核膜(nuclearmembrane)核膜由兩層單位膜構成，在結構和功能上與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有直接聯(lián)系，有人認為，核膜實際上是在間期細胞中包裹核物質(zhì)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結構的延伸，因此核膜也作為內(nèi)膜系統(tǒng)的一部分。六、內(nèi)膜系統(tǒng)與細胞內(nèi)的房室化內(nèi)膜系統(tǒng)在細胞內(nèi)形成一個個彼此隔離、相互獨立的功能性結構區(qū)域，即所謂的細胞內(nèi)房室化或區(qū)域化，其意義在于：①增大細胞內(nèi)