12-13內(nèi)膜系統(tǒng)2-36-細胞生物學課件

2023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍1第二節(jié)高爾基復合體

(Golgicomplex,GC)一、形態(tài)結(jié)構(gòu)：有極性的細胞器。★運輸小泡：由ER芽生而來★順面高爾基網(wǎng)(cisface，形成面，凸面，CGN)★中間高爾基網(wǎng)(medialGolginetwork，MGN)★反面高爾基網(wǎng)(transface，成熟面，凹面，TGN)★分泌泡：出胞；胞內(nèi)轉(zhuǎn)運；發(fā)育成溶酶體等順面扁囊中間扁囊反面扁囊2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍22023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍32023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍42023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍5培養(yǎng)的上皮細胞中高爾基體的分布（高爾基體為紅色，核為綠色）2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍6二、GC的化學組成●蛋白質(zhì)約60%，脂類約40%。其膜厚度、膜脂和蛋白的含量介于ER和質(zhì)膜之間，說明GC是位于ER與質(zhì)膜之間一種過渡型的膜性細胞器。膽固醇：RER膜→GC膜→C膜逐漸↑糖脂：RER膜→GC膜→C膜逐漸↑蛋白質(zhì)：RER膜→GC膜→C膜逐漸↓●GC的標志酶——糖基轉(zhuǎn)移酶，參與糖蛋白、糖脂的合成。2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍7三、GC的極性

（一）構(gòu)成GC的各膜囊在形態(tài)、化學組成和功能上的差異●在細胞中有比較恒定的位置和方向●酶的定位分布（二）GC執(zhí)行功能時具方向性、順序性●特定的蛋白質(zhì)加工修飾、運輸方向●相應(yīng)的膜流方向順面高爾基網(wǎng)：磷酸轉(zhuǎn)移酶順面及中間扁囊：甘露糖苷酶、N-乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶反面扁囊：半乳糖基轉(zhuǎn)移酶、唾液酸轉(zhuǎn)移酶2023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍8杯狀細胞：具有顯著的分泌機能，稱為單細胞腺。脊椎動物腸上皮中的杯狀細胞積極地攝取葡萄糖和氨基酸，將形成的糖蛋白(粘蛋白)貯存于杯狀部，再釋放入腸腔中。

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四、GC的功能(一)GC對蛋白質(zhì)的加工1、蛋白質(zhì)的糖基化作用（1）O-連接糖基化作用：蛋白質(zhì)的Tyr(酪氨酸)、Ser(絲氨酸)、Thr(蘇氨酸)殘基側(cè)鏈的-OH基團與寡糖鏈的共價結(jié)合。（2）糖蛋白在GC進一步被加工成熟：糖基的剪切和加接。2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍10

RER中對糖蛋白高甘露糖側(cè)鏈的修飾

對于進入到高爾基體的糖蛋白來說，形成高甘露糖基寡聚糖側(cè)鏈所需的修飾比較簡單，只要切除3分子的葡萄糖和1分子的甘露糖即可，這一過程是在RER中完成的。2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍11

形成復合寡聚糖則比較復雜，要切除5分子甘露糖，加上2分子N-乙酰葡萄糖胺、2分子半乳糖、2分子唾液酸，有時還要加上巖藻糖。高爾基體中進行的對N-連接糖基化的修飾過程

2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍122、溶酶體酶的磷酸化修飾

RER合成的N-連接寡糖蛋白

GC

在甘露糖殘基上加Pi基團

溶酶體蛋白3、分泌蛋白質(zhì)部分肽鏈的水解無活性前體→具有生物活性的多肽形成M-6-P2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍13內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復合體對胰島素分子的加工成熟和運輸2023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍14膜糖蛋白、膜糖脂錨定蛋白中糖鏈方向的定向機制★★★★★★★2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍15（二）GC對蛋白質(zhì)的分選RER上合成蛋白質(zhì)

↓經(jīng)GC↓

自身存在或修飾形成的分選信號(如特定氨基酸序列、磷酸基團等)↓

具分選信號的蛋白質(zhì)被高爾基網(wǎng)膜上的專一的分選信號受體識別、濃縮、被分選進入不同的分泌泡，輸送到細胞的不同部位。2023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍16高爾基復合體對蛋白質(zhì)的修飾與分選蛋白質(zhì)合成溶酶體酶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GC網(wǎng)中層囊反面囊反面GC網(wǎng)分泌顆粒粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復合體順面囊切除甘露糖中間高爾基網(wǎng)2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍17穿梭轉(zhuǎn)運小泡從順面高爾基體網(wǎng)向反面高爾基體網(wǎng)移動2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍18

五、GC的病理變化（自學）（一）肥大與萎縮（二）GC中內(nèi)容物的改變（三）GC在腫瘤細胞中的變化

2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍19第三節(jié)溶酶體(Lysosome,Ly,L)一、L的形態(tài)結(jié)構(gòu)與酶

1、囊泡狀的膜性結(jié)構(gòu)，大小不一，異質(zhì)性的細胞器。2、

內(nèi)含60多種酸性水解酶，最適pH5.0

標志酶是酸性磷酸酶，可水解磷酸脂2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍20

溶酶體的形態(tài)、大小及所含主要酶類示意圖Cl-2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍212023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍22溶酶體中酸性磷酸酶分布電鏡圖

肝組織的Kupper細胞(肝星形細胞)中不同大小的溶酶體，該細胞主要是吞噬衰老的紅細胞。2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍23

小鼠脾臟巨噬細胞中的溶酶體用電鏡細胞化學技術(shù)顯示其中含有的酸性磷酸酶

M：線粒體，L：溶酶體2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍24二、溶酶體膜的特性

膜上有H+泵和Cl-通道蛋白，以維持Ly內(nèi)的酸性環(huán)境。

膜蛋白高度糖基化，對自身的水解酶具有獨特的抵抗性。

具多種轉(zhuǎn)運蛋白用于水解產(chǎn)物的向外運輸。2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍25

三、Ly的形成——M-6-P途徑

部位發(fā)生的變化

RER

合成溶酶體酶前體蛋白并輸入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，切除信號肽，N-連接糖基化，包裹形成轉(zhuǎn)運小泡

GC

標記：形成甘露糖-6-磷酸(M-6-P)分選信號分選：M-6-P與反面高爾基網(wǎng)膜M-6-P受體結(jié)合包裝：網(wǎng)格蛋白有被小泡出芽形成運輸小泡，內(nèi)含Ly酶前體

內(nèi)體性L

運輸小泡與晚期內(nèi)體融合形成

L的成熟

在酸性環(huán)境中，Ly酶前體與M-6-P受體分離，并通過去磷酸化而成熟2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍26內(nèi)吞體溶酶體的發(fā)生RER順面GC網(wǎng)反面GC網(wǎng)高爾基復合體溶酶體酶前體加入磷酸基團M-6-P內(nèi)體性溶酶體ATPADP+PiH+去除磷酸PH=6成熟溶酶體2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍272023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍28四、Ly的類型（一）初級Ly——來自反面高爾基網(wǎng)出芽，內(nèi)僅含水解酶、無作用底物的溶酶體。（二）次級Ly——指初級溶酶體與底物結(jié)合，既含水解酶、又含作用底物，是一種將要或正在進行消化作用的溶酶體。●自噬性Ly：作用底物來源于細胞內(nèi)(通過自噬作用)●異噬性Ly：作用底物來自細胞外(經(jīng)細胞吞噬、吞飲、受體介導的內(nèi)吞)●終末Ly或殘余小體：脂褐質(zhì)、髓樣結(jié)構(gòu)等2023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍29自噬性溶酶體2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍30肝細胞中的脂褐質(zhì)2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍31五、功能異體吞噬：對病原體、細胞碎片、LDL顆粒等。自體吞噬：新陳代謝(清除無用的細胞自身各種組分、衰老損傷的細胞器等)；饑餓；病理狀態(tài)，如死亡、缺Ｏ2、毒素等。自溶作用：溶酶體膜破裂，整個細胞被消化，甚至消化掉周圍的細胞。如細胞受到嚴重損傷時造成的細胞死亡和炎癥反應(yīng)。（一）消化、營養(yǎng)、防御作用2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍322023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍33自噬性溶酶體2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍34參與機體組織器官的變態(tài)和退化受精過程中精子的頂體(acrosome)反應(yīng)（屬細胞外消化作用）參與激素的生成與濃度調(diào)節(jié)（二）其它重要的生理功能2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍352023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍36

(a)海膽精子前端的頂體，位于細胞核的前面；(b)當精子的質(zhì)膜與卵細胞周圍物質(zhì)接觸時，精子釋放出頂體中溶酶體酶，消化卵細胞外的物質(zhì)，使精子得以與卵細胞接觸。2023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍372023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍38四、溶酶體與疾病

休克、矽肺、類風濕性關(guān)節(jié)炎、腫瘤

先天性溶酶體?。禾窃⒅|(zhì)、粘多糖儲積病

某些病原體（麻瘋桿菌、利什曼原蟲或病毒）被細胞攝入，進入溶酶體但并未被殺死而繁殖（抑制溶酶體的酸化或利用其中的酸性環(huán)境）2023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍39示粘多糖儲積病患者肝細胞L內(nèi)充滿的粘多糖分子2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍40粘多糖積蓄病2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍412023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍42黑蒙性先天愚型患兒神經(jīng)元中的溶酶體(由于糖脂不能被降解，而呈同心圓狀膜貯積在溶酶體中，在患者腦、神經(jīng)系統(tǒng)及心臟、肝臟等組織大量累積。)2023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍43

第四節(jié)過氧化物酶體（Peroxisome）（自學，考試范圍中）

▲形態(tài)結(jié)構(gòu)及特征（與其它細胞器的區(qū)別）▲所含酶類別（包括標志酶）▲功能▲過氧化物酶體病

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一、過氧化物酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)一層單位膜包裹的囊泡，大小不一，可有結(jié)晶核心（類核體），是異質(zhì)性的細胞器。

大鼠肝細胞內(nèi)的過氧化物酶體(尿酸氧化酶結(jié)晶)2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍45人肝細胞過氧化物酶體2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍46鼠肝細胞超薄切片所顯示的過氧化物酶體(P)和其它細胞器2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍472023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍48煙草葉肉細胞中的過氧化物酶體2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍49二、過氧化物酶體的酶已鑒定出40多種，主要分為下述三大類：氧化酶：約50%，氧化底物的同時，將氧還原成過氧化氫。

過氧化氫酶：約40%,將氧化酶作用底物后

（標志酶）形成的過氧化氫還原成水過氧化物酶：將過氧化氫還原成水。三、過氧化物酶體的功能

調(diào)節(jié)細胞的氧張力解毒作用2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍50

四、過氧化物酶體?、耦愡^氧化物酶體病:

過氧化物酶體功能幾乎全部喪失(如腦肝腎綜合癥)Ⅱ類過氧化物酶體病:

過氧化物酶體功能部分喪失(如腦肝腎樣綜合癥)Ⅲ類過氧化物酶體病:

僅缺一種過氧化物酶體的酶2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍51腦肝腎綜合征（Zellweger綜合征）

患者肝、腎細胞的過氧化物酶體中，酶蛋白輸入有關(guān)的蛋白質(zhì)變異，使過氧化物酶體及過氧化氫酶缺乏，其過氧化物酶體是“空的”。臨床表現(xiàn)為嚴重肝和腎功能障礙、重度骨骼肌張力減退、腦發(fā)育遲緩及癲癇等綜合癥狀，出生3-6個月后多死亡。2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍52過氧化氫酶體病2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍53

第五節(jié)

內(nèi)膜系統(tǒng)與細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選2023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍一、內(nèi)膜系統(tǒng)的區(qū)域化(房室化)

內(nèi)膜系統(tǒng)各區(qū)室具有各自獨立的結(jié)構(gòu)和功能，但它們又是緊密相關(guān)的，尤其是它們的膜結(jié)構(gòu)是相互動態(tài)轉(zhuǎn)換的，這種轉(zhuǎn)換的機制則是通過蛋白質(zhì)分選和膜運輸實現(xiàn)的。542023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍55二、蛋白質(zhì)的分選

細胞根據(jù)蛋白質(zhì)是否攜帶有地址簽以及地址簽的性質(zhì)，選擇性地將其送到細胞不同的部位，這一過程稱為蛋白質(zhì)分選(proteinsorting)或蛋白質(zhì)靶向運輸(proteintargetingtransport)。2023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍56細胞質(zhì)基質(zhì)細胞核溶酶體

高爾基體

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

線粒體過氧化物酶體分泌顆粒內(nèi)體細胞表面核糖體游離核糖體膜結(jié)合核糖體不同部位的蛋白質(zhì)如何準確地到達目的地？翻譯后轉(zhuǎn)運共翻譯轉(zhuǎn)運2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍57（一）蛋白質(zhì)分選的信號假說蛋白質(zhì)上有分選信號(signalsequenceortargetingsequence)相應(yīng)靶膜和靶細胞器上有分選信號的受體，即分選受體(sortingreceptor)二者特異性識別、結(jié)合而實現(xiàn)蛋白質(zhì)選分2023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍（二）蛋白質(zhì)的分揀信號與運輸途徑1、兩類分選信號

◆信號序列(signalsequence)：蛋白質(zhì)多肽鏈上的一段連續(xù)的特定氨基酸序列，具有分選信號的功能。可位于多肽鏈的任何部位，有的完成分選任務(wù)后被切除。

◆信號斑(signalpatch)：位于多肽鏈不同部位的幾個特定氨基酸序列經(jīng)折疊后形成的斑塊區(qū)，具有分選信號的功能。信號斑是一種三維結(jié)構(gòu)。完成分選任務(wù)后仍然存在。582023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍59

溶酶體蛋白的多肽上有三段信號序列，通過折疊，三個信號序列相互靠近形成信號斑結(jié)構(gòu)，可被位于高爾基順面網(wǎng)膜上的磷酸轉(zhuǎn)移酶特異性識別并催化。

(溶酶體酶蛋白信號斑)(磷酸轉(zhuǎn)移酶)M6P592023/10/2細胞生物學教研室

蒲淑萍602、幾種蛋白質(zhì)的分選(p106)(1)ER駐留蛋白的分選KDEL信號：位多肽鏈C末端，即賴氨酸(Lys)-天冬氨酸(Asp)-谷氨酸(Glu)-亮氨酸(Leu)-COO-序列RER及GCcisface膜上有KDEL受體(2)溶酶體水解酶的分選分選信號：M6PGCtransface膜上存在M6P受體(3)入核蛋白的分選■

核定位信號或核輸入信號：NLS■核孔復合體上有NLS受體2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍612023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍62靶向輸送蛋白信號序列或成分分泌蛋白N端信號肽內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔蛋白N端信號肽，KDEL序列線粒體蛋白N端導肽（20～35氨基酸殘基）核蛋白核定位序列（如SV40T抗原：-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-）過氧化酶體蛋白-Ser-Lys-Leu-（PST序列）溶酶體蛋白膜蛋白N端信號肽，信號斑，Man-6-P內(nèi)信號肽，終止轉(zhuǎn)移序列，N端信號肽幾種靶向輸送蛋白的信號序列或成分

2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍63三、蛋白質(zhì)的運輸方式●門控運輸細胞質(zhì)基質(zhì)→細胞核●穿膜運輸細胞質(zhì)基質(zhì)→細胞器●膜泡運輸細胞器→細胞器(包括細胞膜)2023/10/2細胞生物學教研室蒲淑萍64網(wǎng)格蛋白有被小泡：負責蛋白質(zhì)從高爾基體TGN

質(zhì)膜、胞內(nèi)體、溶酶體的運輸，還參與質(zhì)膜

胞內(nèi)體、受體介導的胞吞作用。COPⅠ有被小泡：位高爾基體cis面，主要負責將