細(xì)胞生物學(xué)-7細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)膜

細(xì)胞生物學(xué)-7細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)膜第一頁，共123頁。重點(diǎn)與難點(diǎn)：本章各個(gè)部分都屬重點(diǎn)本章難點(diǎn)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和溶酶體的功能；信號(hào)假說與蛋白質(zhì)分選系統(tǒng)；蛋白質(zhì)分選系統(tǒng)的基本途徑與類型。第二頁，共123頁。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

高爾基體溶酶體與過氧化物酶體細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組裝

第三頁，共123頁。第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（cytoplasmicmatrixorcytomatrix）細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)（endomembranesystem）第四頁，共123頁。一、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

（cytoplasmicmatrixorcytomatrix）

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是細(xì)胞的重要的結(jié)構(gòu)成分，其

體積約占細(xì)胞質(zhì)的一半細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能

第五頁，共123頁。細(xì)胞組分

數(shù)目

體積比細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞核內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體溶酶體胞內(nèi)體過氧化物酶體線粒體

1

111300200400170054612311122肝細(xì)胞中細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)及細(xì)胞其它組分的數(shù)目及所占的體積比 （引自Albert.1998）第六頁，共123頁。

基本概念：

在真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，除可分辨的細(xì)胞器以外的膠狀物質(zhì)，稱為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。它是一種高度有序且又不斷變化的結(jié)構(gòu)體系。在確保與協(xié)調(diào)各種代謝反應(yīng)、胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸與信息傳遞等方面，起重要作用。

主要成分：中間代謝有關(guān)的數(shù)千種酶類、細(xì)胞質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)。

主要特點(diǎn)：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是一個(gè)高度有序的體系； 通過弱鍵而相互作用處于動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)構(gòu)體系。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義第七頁，共123頁。第八頁，共123頁。

完成各種中間代謝過程 如糖酵解過程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等蛋白質(zhì)的分選與運(yùn)輸

與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能 維持細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸及能量傳遞等

蛋白質(zhì)的修飾、蛋白質(zhì)選擇性的降解 蛋白質(zhì)的修飾 控制蛋白質(zhì)的壽命降解變性和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)幫助變性或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊，形成正確的分子構(gòu)象細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能第九頁，共123頁。Theproteinsynthesis,degradationandmodification.第十頁，共123頁。二、細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)

（endomembranesystem）

細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)概述

細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的研究方法

第十一頁，共123頁。二、細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)

（endomembranesystem）

細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)概述

細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的研究方法

第十二頁，共123頁。內(nèi)膜系統(tǒng)和膜運(yùn)輸

第十三頁，共123頁。內(nèi)膜系統(tǒng)的進(jìn)化◆起因∶遺傳信息的擴(kuò)大體積的增大表面積與體積比值失調(diào)物質(zhì)代謝速度受限◆對(duì)策:細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)域化◆途徑：內(nèi)共生途徑細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)陷途徑。第十四頁，共123頁。細(xì)胞核、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體的進(jìn)化第十五頁，共123頁。內(nèi)膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與動(dòng)態(tài)性質(zhì)

◆具有質(zhì)膜的共性◆獨(dú)立性●內(nèi)膜封閉的區(qū)室●執(zhí)行獨(dú)立的功能◆協(xié)作性:動(dòng)態(tài)性質(zhì)第十六頁，共123頁。內(nèi)膜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性第十七頁，共123頁。內(nèi)膜系統(tǒng)的生物學(xué)意義①首先是內(nèi)膜系統(tǒng)中各細(xì)胞器膜結(jié)構(gòu)的合成和裝配是統(tǒng)一進(jìn)行的，這不僅提高了合成的效率，更重要的是保證了膜結(jié)構(gòu)的一致性，特別是保證了膜蛋白在這些膜結(jié)構(gòu)中方向的一致性。②內(nèi)膜系統(tǒng)在細(xì)胞內(nèi)形成了一些特定的功能區(qū)域和微環(huán)境，如酶系統(tǒng)的隔離與銜接,細(xì)胞內(nèi)不同區(qū)域形成pH值差異,離子濃度的維持,擴(kuò)散屏障和膜電位的建立等等，以便在蛋白質(zhì)、脂類、糖類的合成代謝、加工修飾、濃縮過程中完成其特定的功能。第十八頁，共123頁。③內(nèi)膜系統(tǒng)通過小泡分泌的方式完成膜的流動(dòng)和特定功能蛋白的定向運(yùn)輸，這不僅保證了內(nèi)膜系統(tǒng)中各細(xì)胞器的膜結(jié)構(gòu)的更新，更重要的是保證了一些具有殺傷性的酶類在運(yùn)輸過程中的安全，并能準(zhǔn)確迅速到達(dá)作用部位。④細(xì)胞內(nèi)的許多酶反應(yīng)是在膜上進(jìn)行的,內(nèi)膜系統(tǒng)的形成,使這些酶反應(yīng)互不干擾。⑤擴(kuò)大了表面積,提高了表面積與體積的比值。⑥區(qū)室的形成,相對(duì)提高了重要分子的濃度,提高了反應(yīng)效率。第十九頁，共123頁。真核細(xì)胞中具有膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器的總體描述

膜結(jié)合細(xì)胞器:指細(xì)胞質(zhì)中所有具有膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器,包括細(xì)胞核、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、分泌泡、線粒體、葉綠體和過氧化物酶體等。由于它們都是封閉的膜結(jié)構(gòu),內(nèi)部都有一定的空間,所以又稱為膜結(jié)合區(qū)室。內(nèi)膜系統(tǒng):內(nèi)膜系統(tǒng)是指內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體和液泡(包括內(nèi)體和分泌泡)等四類膜結(jié)合細(xì)胞器,因?yàn)樗鼈兊哪な窍嗷チ鲃?dòng)的,處于動(dòng)態(tài)平衡,在功能上也是相互協(xié)同的。廣義上的內(nèi)膜系統(tǒng)概念也包括線粒體、葉綠體、過氧化物酶體、細(xì)胞核等細(xì)胞內(nèi)所有膜結(jié)合的細(xì)胞器。第二十頁，共123頁。動(dòng)物細(xì)胞中膜結(jié)合的細(xì)胞器及分布

第二十一頁，共123頁。細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的研究方法

放射自顯影（Autoradiography）

微粒體(microsomes)分離

遺傳突變分析（Geneticmutants）第二十二頁，共123頁。第二十三頁，共123頁。微粒體(microsomes)

微粒體是指在細(xì)胞勻漿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),它包含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和核糖體兩種基本成分。在體外實(shí)驗(yàn)中,具有蛋白質(zhì)合成、蛋白質(zhì)糖基化和脂類合成等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的基本功能。第二十四頁，共123頁。微粒體分離確定了參與合成和分泌的主要細(xì)胞器的作用:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是參與蛋白質(zhì)合成和轉(zhuǎn)運(yùn)的,高爾基體不僅是中轉(zhuǎn)站,而且具有加工的作用。第二十五頁，共123頁。微粒體的功能研究

通過差速離心分離的微粒體不僅保留了膜的結(jié)構(gòu)特征,同時(shí)還具有活細(xì)胞中的生物活性和功能。如來自高爾基體的囊泡具有將蛋白質(zhì)和脂進(jìn)行糖基化修飾的作用。用從這些囊泡中分離的特殊蛋白作為抗原制備抗體,然后將制備的抗體與特定的顆粒如金顆粒結(jié)合,再通過免疫電鏡技術(shù)就能夠?qū)τ米骺乖拿高M(jìn)行定位,通過這些研究詳細(xì)揭示了高爾基體在復(fù)雜的糖裝配中的具體過程。第二十六頁，共123頁。突變體使用A:分泌蛋白不能進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng);B:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出芽缺陷;C:分泌小泡不能與高爾基體融合;D:高爾基體不能形成分泌泡;E:分泌泡不能與質(zhì)膜融合。第二十七頁，共123頁。第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)的形態(tài)結(jié)構(gòu)ER的功能

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與基因表達(dá)的調(diào)控

第二十八頁，共123頁。一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的兩種基本類型粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（roughendoplasmicreticulum，rER）光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smoothendoplasmicreticulum，sER）微粒體和肌質(zhì)網(wǎng)第二十九頁，共123頁。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的模式圖第三十頁，共123頁。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由一層單位膜所形成的囊狀、泡狀和管狀結(jié)構(gòu)，并形成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)膜系統(tǒng)。由于它靠近細(xì)胞質(zhì)的內(nèi)側(cè)，故稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在細(xì)胞內(nèi)占細(xì)胞體積的10%，占膜系統(tǒng)的一半左右內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形態(tài)結(jié)構(gòu)第三十一頁，共123頁。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)第三十二頁，共123頁。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與核膜的關(guān)系內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與核膜是相互連通的，有人把核膜看成是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一部分第三十三頁，共123頁。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成

◆內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的標(biāo)志酶是葡萄糖-6-磷酸酶?！艏?xì)胞色素P450在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中最為豐富。第三十四頁，共123頁。第三十五頁，共123頁。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(roughendoplasmicreticulum,RER）

多呈大的扁平膜囊狀,在電鏡下觀察排列極為整齊。它是核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)共同構(gòu)成的復(fù)合機(jī)能結(jié)構(gòu),普遍存在于分泌蛋白質(zhì)的細(xì)胞中,越是分泌旺盛的細(xì)胞(如漿細(xì)胞)越多,未分化和腫瘤細(xì)胞中較少。其主要功能是合成分泌性的蛋白質(zhì)、多種膜蛋白和酶蛋白。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞核的外層膜相連通。第三十六頁，共123頁。第三十七頁，共123頁。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(smoothendoplasmicreticulum,SER)

無核糖體附著的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)稱為光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),通常為小的膜管和小的膜囊狀,而非扁平膜囊狀,廣泛存在于各種類型的細(xì)胞中，包括合成膽固醇的內(nèi)分泌腺細(xì)胞、肌細(xì)胞、腎細(xì)胞等。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是脂類合成的重要場(chǎng)所,它往往作為出芽的位點(diǎn),將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)或脂類轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體。第三十八頁，共123頁。超薄和掃描電鏡觀察的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

第三十九頁，共123頁。2個(gè)特殊的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)肌質(zhì)網(wǎng)(sarcoplasmicreticulum)：心肌和骨骼肌細(xì)胞中的一種特殊的內(nèi)質(zhì)網(wǎng),其功能是參與肌肉收縮活動(dòng)微粒體(microsome)：在細(xì)胞勻漿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)第四十頁，共123頁。二、ER的功能

ER是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)與脂類合成的基地，幾乎全部脂類和多種重要蛋白都是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的。

rER的功能

sER的功能第四十一頁，共123頁。rER的功能——蛋白質(zhì)的合成和運(yùn)輸

因此，必須有極好的運(yùn)輸機(jī)制進(jìn)行分選定位,這就是信號(hào)肽假說rER合成的蛋白質(zhì)主要包括：

細(xì)胞外分泌蛋白

膜蛋白

溶酶體的酶類和胞外的酶類（細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白）第四十二頁，共123頁。核糖體循環(huán)第四十三頁，共123頁。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

--信號(hào)肽與蛋白質(zhì)運(yùn)輸

第四十四頁，共123頁。蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的修飾

除了N-連接糖基化以外，新生肽的脯氨酸和賴氨酸要進(jìn)行羥基化，形成羥脯氨酸和羥賴氨酸，不過這種反應(yīng)只是在少數(shù)蛋白上發(fā)生。在合成膠原的細(xì)胞中,脯氨酸和賴氨酸羥基化則是一個(gè)主要的反應(yīng)。羥基化(hydroxylation)第四十五頁，共123頁。N-連接糖基化第四十六頁，共123頁。形成脂錨定蛋白

第四十七頁，共123頁。sER的功能光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的酶類

◆糖代謝酶類

◆脂代謝酶類

◆藥物脫毒與相關(guān)的氧化酶

◆蛋白質(zhì)的加工酶類第四十八頁，共123頁。糖原分解與游離葡萄糖釋放脂類的合成與轉(zhuǎn)運(yùn)解毒作用Ca2+離子濃度的調(diào)節(jié)作用第四十九頁，共123頁。糖原分解與游離葡萄糖釋放

sER中的葡萄糖-6-磷酸酶將葡萄糖-6-磷酸水解生成葡萄糖和無機(jī)磷，釋放游離的葡萄糖進(jìn)入血液，供細(xì)胞之用

第五十頁，共123頁。類固醇激素的合成

在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上含有合成膽固醇和將膽固醇轉(zhuǎn)化為激素的全套酶系；所以光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)能夠合成膽固醇，然后將膽固醇氧化、還原、水解進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成各種類固醇激素。

第五十一頁，共123頁。磷脂的合成細(xì)胞膜所需要的最重要的磷脂也是在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的。在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的磷脂先作為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的構(gòu)成部分，然后再轉(zhuǎn)運(yùn)給其他的膜。首先，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中脂肪酸與胞質(zhì)溶膠中的磷酸甘油結(jié)合,然后脫磷,并內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中膽堿磷脂轉(zhuǎn)移酶的作用下,將胞質(zhì)溶膠中的CDP-膽堿與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中的甘油脂肪酸結(jié)合形成磷脂酰膽堿。新合成的磷脂酰膽堿朝向胞質(zhì)溶膠一側(cè),但可在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中磷脂轉(zhuǎn)位酶的作用下翻轉(zhuǎn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的腔面。第五十二頁，共123頁。在rER膜中合成磷脂酰膽堿第五十三頁，共123頁。磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)的方式第五十四頁，共123頁。轉(zhuǎn)脂蛋白的作用（葉綠體、線粒體和過氧化物酶體）第五十五頁，共123頁。解毒作用◆光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)含有豐富的氧化酶系統(tǒng)(如細(xì)胞色素P450、NADH細(xì)胞色素C還原酶等)能使許多有害物質(zhì)解毒,轉(zhuǎn)化為易于排出的物質(zhì)。第五十六頁，共123頁。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的氧化作用第五十七頁，共123頁。Ca2+離子濃度的調(diào)節(jié)作用

肌質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)特化的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),是貯存Ca2+的細(xì)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)。當(dāng)肌細(xì)胞膜的興奮信號(hào)傳遞到肌質(zhì)網(wǎng)時(shí)則引起肌質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+,從而導(dǎo)致肌細(xì)胞的收縮活動(dòng)。當(dāng)肌肉松弛時(shí),鈣離子又重新泵回肌質(zhì)網(wǎng)。所以肌質(zhì)網(wǎng)實(shí)際上是作為鈣庫,其內(nèi)有鈣結(jié)合蛋白,每個(gè)鈣結(jié)合蛋白可以結(jié)合30個(gè)左右的Ca2+。第五十八頁，共123頁。三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與基因表達(dá)的調(diào)控

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)的合成、加工、折疊、組裝及向高爾基體轉(zhuǎn)運(yùn)的復(fù)雜過程顯然是需要有一個(gè)精確調(diào)控的過程。

影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細(xì)胞核信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的三種因素：

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)未折疊蛋白的超量積累。

折疊好的膜蛋白的超量積累。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上膜脂成份的變化——主要是固醇缺乏不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，最終調(diào)節(jié)細(xì)胞核內(nèi)特異基因表達(dá)第五十九頁，共123頁。第三節(jié)高爾基體高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)

高爾基體的功能

高爾基體與細(xì)胞內(nèi)的膜泡運(yùn)輸

第六十頁，共123頁。◆高爾基器(Golgiapparatus)或高爾基復(fù)合體(Golgicomplex)◆意大利科學(xué)家CamilloGolgi在1898年發(fā)現(xiàn)的。高爾基體第六十一頁，共123頁。形態(tài)結(jié)構(gòu)連續(xù)的整體膜結(jié)構(gòu)。◆扁平囊泡(sacuules)◆小囊泡(vesicle)◆大囊泡(vacuoles)一、高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)第六十二頁，共123頁。高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)第六十三頁，共123頁。高爾基體的極性◆高爾基內(nèi)側(cè)網(wǎng)絡(luò)(cis-Golginetwork,CGN)

順面、形成面◆中間潴泡(medialcisternae)◆高爾基外側(cè)網(wǎng)絡(luò)

(transGoljinetwork,TGN)

外側(cè)面、成熟面第六十四頁，共123頁。第六十五頁，共123頁。數(shù)量與化學(xué)組成◆數(shù)量分泌功能越旺盛的細(xì)胞,越多?！舻鞍踪|(zhì)和脂

高爾基復(fù)合體高于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)膜:

質(zhì)膜:蛋白質(zhì)40%,脂60%;

內(nèi)質(zhì)網(wǎng):蛋白質(zhì)20%,脂50-60%;

高爾基體:蛋白質(zhì)60%,脂40%;◆高爾基復(fù)合體的標(biāo)志酶是糖基轉(zhuǎn)移酶。第六十六頁，共123頁。二、高爾基體的功能

蛋白質(zhì)運(yùn)輸◆ER到高爾基體內(nèi)側(cè)的運(yùn)輸◆ER蛋白的逆向運(yùn)輸◆高爾基體內(nèi)側(cè)到高爾基體外側(cè)運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的修飾蛋白質(zhì)的分選第六十七頁，共123頁。高爾基體的蛋白運(yùn)輸作用第六十八頁，共123頁?！鬍R駐守蛋白的駐守機(jī)制●內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐守信號(hào)(ERretentionsignal):Lys-Asp-Glu-Leu-COO-，即KDEL信號(hào)序列●KDEL信號(hào)受體▲內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜▲高爾基體膜第六十九頁，共123頁。KDEL信號(hào)及其受體維持ER蛋白的穩(wěn)定

第七十頁，共123頁。ER保留蛋白的運(yùn)輸?shù)谄呤豁?，?23頁。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白的運(yùn)輸?shù)谄呤?，?23頁。蛋白質(zhì)從順面高爾基網(wǎng)絡(luò)向反面高爾基網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸

伴隨有蛋白質(zhì)的各種加工

第七十三頁，共123頁。高爾基體中蛋白質(zhì)的糖基化

◆O-連接的糖基化

將糖鏈轉(zhuǎn)移到多肽鏈的絲氨酸、蘇氨酸或羥賴氨酸的羥基上，稱為O-連接的糖基化?！鬘-連接的寡聚糖進(jìn)一步加工第七十四頁，共123頁。

N-連接糖基化在高爾基體的加工

第七十五頁，共123頁。蛋白聚糖(proteoglycan)的合成高爾基體中也可以進(jìn)行多糖的合成。動(dòng)物細(xì)胞中合成的多糖主要是透明質(zhì)酸，這是一種氨基聚糖,是細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分。植物細(xì)胞壁中的幾種多糖，包括半纖維素、果膠也是在高爾基體中合成的。第七十六頁，共123頁。蛋白原的水解

胰島素是在胰島B細(xì)胞中合成的,剛從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的多肽在N-末端有信號(hào)肽鏈,稱前胰島素原(preproinsulin),相對(duì)分子質(zhì)量為12,000。隨后在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的信號(hào)肽酶的作用下,切除信號(hào)肽,成為胰島素原(proinsulin),相對(duì)分子質(zhì)量9,000,含84個(gè)氨基酸。運(yùn)輸?shù)礁郀柣w后,通過蛋白酶的水解作用,生成一個(gè)分子由51個(gè)氨基酸殘基組成的胰島素和一個(gè)分子C肽第七十七頁，共123頁。胰島素分子的加工成熟和運(yùn)輸?shù)谄呤隧?，?23頁。蛋白質(zhì)分選與輸出

◆分選的概念▲內(nèi)膜系統(tǒng)中的蛋白質(zhì)分選作用▲高爾基體外側(cè)網(wǎng)絡(luò)的分選作用●分選作用主要是由信號(hào)序列和受體之間的相互作用決定的第七十九頁，共123頁。蛋白質(zhì)分選第八十頁，共123頁。高爾基體進(jìn)行的蛋白質(zhì)的分選第八十一頁，共123頁。某些類型的信號(hào)肽特征第八十二頁，共123頁。高爾基體在細(xì)胞內(nèi)膜泡蛋白運(yùn)輸中起重要的樞紐作用第八十三頁，共123頁。第四節(jié)溶酶體與過氧化物酶體

溶酶體幾乎存在于所有的動(dòng)物細(xì)胞中。溶酶體（lysosome）：是單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類的囊泡狀細(xì)胞器。其主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化作用。

溶酶體的結(jié)構(gòu)類型

溶酶體的功能

溶酶體的發(fā)生

溶酶體與過氧化物酶體第八十四頁，共123頁。一、溶酶體的結(jié)構(gòu)

◆動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的一種細(xì)胞器◆小球狀,外面由一層單位膜包被◆溶酶體含有50多種水解酶類,在細(xì)胞內(nèi)起消化和保護(hù)作用◆當(dāng)細(xì)胞被損傷時(shí),溶酶體可釋放出水解酶類,使細(xì)胞自溶第八十五頁，共123頁。電子顯微鏡下的溶酶體第八十六頁，共123頁。

溶酶體膜的特征：

嵌有質(zhì)子泵，形成和維持溶酶體中酸性的內(nèi)環(huán)境；

具有多種載體蛋白用于水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運(yùn)；

膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解。溶酶體膜含有較高的膽固醇,促進(jìn)了膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

第八十七頁，共123頁。

溶酶體的標(biāo)志酶：酸性磷酸酶（acidphosphatase）溶酶體的形態(tài)、大小、及所含主要酶類第八十八頁，共123頁。溶酶體的類型

◆初級(jí)溶酶體(primarylysosome)：此類溶酶體是剛剛從反面高爾基體形成的小囊泡,僅含有水解酶類，但無作用底物，外面只有一層單位膜，其中的酶處于非活性狀態(tài)。

◆次級(jí)溶酶體(secondarylysosome)：

此類溶酶體中含有水解酶和相應(yīng)的底物，是一種將要或正在進(jìn)行消化作用的溶酶體。根據(jù)所消化的物質(zhì)來源不同,分為自噬性溶酶體、異噬性溶酶體。

▲自噬性溶酶體(aotolysosome)：

是一種自體吞噬泡,作用底物是內(nèi)源性的,即細(xì)胞內(nèi)的蛻變、破損的某些細(xì)胞器或局部細(xì)胞質(zhì)。這種溶酶體廣泛存在于正常的細(xì)胞內(nèi)，在細(xì)胞內(nèi)起“清道夫”作用。

▲異噬性溶酶體(heterolysosome)：又稱異體吞噬泡,它的作用底物是外源性的,即細(xì)胞經(jīng)吞噬、胞飲作用所攝入的胞外物質(zhì)。異噬性溶酶體實(shí)際上是初級(jí)溶酶體同內(nèi)吞泡融合后形成的。

第八十九頁，共123頁。植物液泡植物溶酶體是植物細(xì)胞中由一層單位膜包裹的含有細(xì)微結(jié)構(gòu)的球形顆粒，直徑為0.5～1μm，內(nèi)含酸性水解酶，相當(dāng)于動(dòng)物細(xì)胞的溶酶體。第九十頁，共123頁。溶酶體的功能（對(duì)內(nèi)是清道夫，對(duì)外消化）

吞噬作用(Phagocytosis)自噬作用(Autophagy)自溶作用(Autolysis)其它的生理功能◆胚胎發(fā)育和形態(tài)建成◆受精作用(fertilization)

第九十一頁，共123頁。自噬作用與吞噬作用第九十二頁，共123頁。自噬作用

自噬作用主要是清除降解細(xì)胞內(nèi)受損傷的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、衰老的細(xì)胞器、以及不再需要的生物大分子衰老的線粒體和過氧化物酶體被包裹在一個(gè)雙層膜結(jié)構(gòu)中,該膜來自于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。被ER膜包裹而成的自噬體將會(huì)與溶酶體融合,進(jìn)而被溶酶體酶降解第九十三頁，共123頁。自體吞噬泡形成的機(jī)制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成一個(gè)雙膜的杯形結(jié)構(gòu)(a,b),衰老的細(xì)胞器(線粒體)從杯口進(jìn)入(c),然后封口(d),形成雙膜的小泡。小泡與成熟的溶酶體融合(e),或與來自溶酶體分泌小泡融合(f),溶酶體的酶降解融合泡中的底物(g)。

第九十四頁，共123頁。異體吞噬第九十五頁，共123頁。其它重要的生理功能

作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官”為細(xì)胞提供營養(yǎng)；分泌腺細(xì)胞中，溶酶體攝入分泌顆粒參與分泌過程的調(diào)節(jié)參與清除贅生組織或退行性變化的細(xì)胞（如青蛙的尾巴的消除）；受精過程中的精子的頂體（acrosome）反應(yīng)（精細(xì)胞的溶酶體分泌酶進(jìn)行細(xì)胞外消化）。第九十六頁，共123頁。溶酶體與疾病

包涵體細(xì)胞病(inclusioncelldisease)

甘露糖不能被磷酸化，意味著溶酶體的酶不能正確地進(jìn)入溶酶體，而是被分泌到細(xì)胞外。病人的成纖維細(xì)胞中含有很多細(xì)胞質(zhì)小泡，小泡中大量的分子不能被溶酶體的酶消化。第九十七頁，共123頁。矽肺(silicosis)空氣中的矽(SiO2)被吸入肺后，被肺部的吞噬細(xì)胞所吞噬，由于吞入的二氧化硅顆粒不能被消化，并在顆粒的表面形成硅酸。硅酸的羧基和溶酶體膜的受體分子形成氫鍵，使膜破壞，釋放出水解酶，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，結(jié)果刺激成纖維細(xì)胞產(chǎn)生膠原纖維結(jié)節(jié)，造成肺組織的彈性降低，肺受到損傷，呼吸功能下降。第九十八頁，共123頁。Ⅱ型糖原貯積癥(glycogenstoragediseasetypeⅡ)是最早發(fā)現(xiàn)的貯積癥。由于常染色體上的一個(gè)隱性基因突變，造成了溶酶體缺乏α葡萄糖苷酶，缺少了這種酶的溶酶體不能把肝細(xì)胞中或肌細(xì)胞中過剩的糖原進(jìn)行水解而大量積累在溶酶體內(nèi)，造成溶酶體超載。此病多發(fā)于嬰兒，表現(xiàn)為肌肉無力，心臟增大，心力衰竭,通常于兩周內(nèi)死亡。第九十九頁，共123頁。休克(shock)由于組織缺血、缺氧，影響了供能系統(tǒng)，造成膜的不穩(wěn)定，引起溶酶體酶的外漏，造成細(xì)胞與機(jī)體的損傷。溶酶體的酶外漏的可能機(jī)理是：由于缺氧，引起細(xì)胞pH值的下降，酸性水解酶活化，水解溶酶體的膜,使膜漏增強(qiáng)，最終導(dǎo)致溶酶體膜破裂，溶酶體酶釋放，使細(xì)胞組織自溶；而三羧酸循環(huán)的受阻影響細(xì)胞氧化磷酸化的過程，ATP減少，功能不足，鈉泵失靈，組織內(nèi)滲透壓下降，導(dǎo)致溶酶體膜的通透性增高，酶釋放，組織自溶。因此，在搶救休克病人時(shí)，臨床上采用大劑量的糖皮質(zhì)類固醇，以穩(wěn)定溶酶體的膜。第一百頁，共123頁。三、溶酶體的發(fā)生

發(fā)生途徑

分選途徑多樣化

酶的加工方式多樣化

糖側(cè)鏈的部分水解、膜蛋白等第一百零一頁，共123頁。溶酶體酶的加工第一百零二頁，共123頁?！粜盘?hào)斑(signalpatch)

是溶酶體酶形成的一個(gè)特殊的空間結(jié)構(gòu)，信號(hào)斑是由幾段信號(hào)肽形成的一個(gè)三維結(jié)構(gòu)的表面,這幾段信號(hào)肽聚集在一起,形成一個(gè)斑點(diǎn)被磷酸轉(zhuǎn)移酶識(shí)別。第一百零三頁，共123頁。信號(hào)斑與信號(hào)肽第一百零四頁，共123頁。甘露糖磷酸化的酶

一種酶是N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶(N-acetyglucosaminephosphotransferase)，一個(gè)酶是N-乙酰葡萄糖苷酶,功能是釋放N-乙酰葡萄糖胺第一百零五頁，共123頁。甘露糖6-磷酸標(biāo)記第一百零六頁，共123頁?！鬗6P受體蛋白(M6Preceptorprotein)●M6P受體蛋白在pH為6.5～7的條件下與M6P結(jié)合●在酸性條件下(pH=6)脫落●M6P受體蛋白主要存在于高爾基體外側(cè)網(wǎng)絡(luò)●在某些細(xì)胞中M6P受體蛋白也存在于細(xì)胞質(zhì)膜上。溶酶體酶的分選第一百零七頁，共123頁。內(nèi)體(endosome)內(nèi)體是膜包裹的囊泡結(jié)構(gòu),有初級(jí)內(nèi)體(earlyendosome)和次級(jí)內(nèi)體(lateendosome)之分,初級(jí)內(nèi)體通常位于細(xì)胞質(zhì)的外側(cè)，次級(jí)內(nèi)體常位于細(xì)胞質(zhì)的內(nèi)側(cè)，靠近細(xì)胞核。內(nèi)體的主要特征是酸性的、不含溶酶體酶的小囊泡,其內(nèi)的受體與配體是分開的。一般認(rèn)為初級(jí)內(nèi)體是由于細(xì)胞的內(nèi)吞作用而形成的含有內(nèi)吞物質(zhì)的膜結(jié)合的細(xì)胞器,通常是管狀和小泡狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)集合體。次級(jí)內(nèi)體中的pH呈酸性,且具有分揀作用，能夠分選與配體結(jié)合的受體，讓它們?cè)傺h(huán)到細(xì)胞質(zhì)膜表面或高爾基體反面網(wǎng)絡(luò),次級(jí)內(nèi)體中的受體和配體不再偶聯(lián)在一起，所以次級(jí)內(nèi)體又被稱為CURL，意思是受體與配體非偶聯(lián)的區(qū)室。第一百零八頁，共123頁。溶酶體酶運(yùn)輸小泡與次級(jí)內(nèi)體的融合及次級(jí)內(nèi)體的分選作用

第一百零九頁，共123頁。溶酶體的形成

第一百一十頁，共123頁。溶酶體酶的合成及N-連接的糖基化修飾（RER）高爾基體cis膜囊寡糖鏈上的甘露糖殘基磷酸化M6PN-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶高爾基體trans-膜囊和TGN膜（M6P受體）溶酶體酶分選與局部濃縮以出芽的方式轉(zhuǎn)運(yùn)到前溶酶體磷酸葡萄糖苷酶磷酸化識(shí)別信號(hào)：信號(hào)斑發(fā)生途徑

第一百一十一頁，共123頁。四、溶酶體與過氧化物酶體

過氧化物酶體(peroxisome)又稱微體(microbody)，是由單層膜圍繞的內(nèi)含一種或幾種氧化酶類的異質(zhì)性細(xì)胞器。

過氧化物酶體與溶酶體的區(qū)別

過氧化物酶體的功能

過氧化物酶體的發(fā)生第一百一十二頁，共123頁。鼠肝細(xì)胞超薄切片所顯示的過氧化物酶體（P）和其它細(xì)胞器如線粒體（M）等（Albertetal.，1989）第一百一十三頁，共123頁。第一百一十四頁，共123頁。過氧化物酶體與溶酶體的區(qū)別過氧化物酶體和初級(jí)溶酶體的