醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 第06章 內(nèi)膜系統(tǒng)2

廣東醫(yī)學(xué)院生物教研室張華華第六章內(nèi)膜系統(tǒng)Endomembranesystem第六章之二內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（部分）高爾基復(fù)合體內(nèi)膜系統(tǒng)概念：細(xì)胞質(zhì)中由膜圍成的、在結(jié)構(gòu)、功能，乃至發(fā)生上有密切關(guān)系的小管、小泡和扁囊共同組成的膜系統(tǒng)。屬于內(nèi)膜系統(tǒng)的細(xì)胞器有：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、溶酶體、過(guò)氧化物酶體、各種運(yùn)輸小泡及核膜等功能結(jié)構(gòu)。意義：內(nèi)膜系統(tǒng)的出現(xiàn)是真核細(xì)胞區(qū)別于原核細(xì)胞的顯著特點(diǎn)之一，其意義在于：大大增加了細(xì)胞內(nèi)膜的表面積，為多種酶特別是多酶體系提供了大面積的結(jié)合部位。內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性?xún)?nèi)膜系統(tǒng)功能上的統(tǒng)一性是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的加工、分選和運(yùn)輸系統(tǒng)EndoplasmicReticulum(ER)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(RER)的功能滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(SER)的功能

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)和類(lèi)型

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的病理改變內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

（endoplasmicreticulum,ER）

1945年P(guān)orterK.R和ClaudeA.D用電子顯微鏡觀(guān)察培養(yǎng)的小鼠成纖維細(xì)胞發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)中有一些形狀大小略有不同的小管、小囊連接成網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)稱(chēng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。ER的化學(xué)組成脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂質(zhì)含量約為60%，蛋白質(zhì)含量約為40%。1、扁平囊排列：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜之間為狹窄的腔，形狀扁而長(zhǎng)，不封閉，相互連通。2.小泡狀排列泡狀，如氣球，腔較大。3.小管狀排列呈分支而細(xì)長(zhǎng)的管子。ER的形態(tài)結(jié)構(gòu)和類(lèi)型形態(tài)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)變異很大，其形態(tài)、數(shù)量和分布在不同細(xì)胞中不同，常與細(xì)胞的類(lèi)型、生理功能狀態(tài)、分化程度以及環(huán)境條件有關(guān)。同一細(xì)胞不同區(qū)域的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)其形態(tài)也會(huì)隨發(fā)育時(shí)期、生理狀態(tài)不同而不同。ER的形態(tài)結(jié)構(gòu)和類(lèi)型結(jié)構(gòu)1、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是交織分布在細(xì)胞質(zhì)中高度分化、十分復(fù)雜的內(nèi)膜管道系統(tǒng)。厚約5-6nm.2、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔：由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜圍成的空腔。其大小隨細(xì)胞種類(lèi)和生理狀態(tài)而不同。ER的形態(tài)結(jié)構(gòu)和類(lèi)型光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(SER)Smoothendoplasmicreticulum特點(diǎn):膜表面附著核糖體形態(tài):多為板層狀排列的扁囊分布:多在分泌活動(dòng)旺盛的細(xì)胞內(nèi)特點(diǎn):膜表面無(wú)核糖體形態(tài):多為分支小管或小泡分布:

肌細(xì)胞、合成類(lèi)固醇激素的細(xì)胞中較豐富核糖體細(xì)胞核ER的形態(tài)結(jié)構(gòu)和類(lèi)型糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(RER)Roughendoplasmicreticulum類(lèi)型Roughendoplasmicreticulum糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Smoothendoplasmicreticulum光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的模式圖漿細(xì)胞細(xì)胞核Z線(xiàn)I帶A帶肌原纖維肌纖維膜肌質(zhì)網(wǎng)線(xiàn)粒體肌細(xì)胞RERfunction1.蛋白質(zhì)合成二、ERfunction膜整合蛋白

分泌蛋白溶酶體酶蛋白駐留蛋白合成蛋白質(zhì)的種類(lèi)注意：細(xì)胞中蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，并都是起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中“游離”核糖體。編碼分泌蛋白的mRNA附著的多聚核糖體核糖體的大小亞基貯存庫(kù)編碼結(jié)構(gòu)蛋白的mRNARERfunction1.蛋白質(zhì)合成信號(hào)肽假說(shuō)的主要內(nèi)容參與因子蛋白質(zhì)N端的信號(hào)肽信號(hào)識(shí)別顆粒（signalrecognitionparticle，SRP）信號(hào)識(shí)別顆粒受體（SRP-receptor）通道蛋白移位子RERfunction1.蛋白質(zhì)合成信號(hào)肽的合成1信號(hào)肽-SRP-核糖體2123456信號(hào)肽-SRP-SRP受體-核糖體3核糖體-移位子4信號(hào)肽被切,多肽鏈進(jìn)入RER腔5多肽鏈合成完成,核糖體大小亞基分離6信號(hào)肽信號(hào)肽假說(shuō)細(xì)胞質(zhì)中核糖體在蛋白質(zhì)合成啟動(dòng)后,根據(jù)mRNA上特定的信號(hào)序列合成一段短肽,它可引導(dǎo)核糖體結(jié)合到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上SRPreceptor通道蛋白移位子信號(hào)識(shí)別顆粒(SRP)(signalrecognitionparticle)1.蛋白質(zhì)的合成RERfunction1.蛋白質(zhì)的合成2.新生多肽鏈的折疊和裝配RERfunction內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中含有豐富的氧化型谷胱甘肽（GSSG）、蛋白二硫鍵異構(gòu)酶（二硫鍵形成）和結(jié)合蛋白（Bindingprotein，Bip

促進(jìn)肽鏈折疊），為蛋白質(zhì)的折疊提供了極為有利的環(huán)境。多肽鏈的氨基酸組成和排列決定蛋白質(zhì)的基本理化特性；多肽鏈的折疊而成的三維高級(jí)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)功能的實(shí)現(xiàn)。

指單糖或寡糖與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合形成糖蛋白的過(guò)程蛋白質(zhì)的糖基化：3.蛋白質(zhì)的加工修飾RERfunctionN-連接的糖基化:(始于ER腔,完成于GC)

寡糖連接到肽鏈的天冬酰胺殘基側(cè)鏈的氨基(—NH2)上O-連接的糖基化:(全部或主要于GC完成)寡糖寡糖轉(zhuǎn)移酶多萜醇14個(gè)糖殘基Ｎ-連接的糖基化RER出芽運(yùn)輸小泡跨膜蛋白分泌蛋白溶酶體酶蛋白駐留蛋白靶細(xì)胞器到高爾基體RERfunction1.蛋白質(zhì)合成3.蛋白質(zhì)的加工和修飾4.蛋白質(zhì)的運(yùn)輸2.新生多肽鏈的折疊和裝配1.脂質(zhì)的合成

二、ERfunctionSERfunction(多功能的細(xì)胞器)

細(xì)胞所需絕大多數(shù)膜脂(包括磷脂和膽固醇）

是光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)最為重要的功能之一。1.脂質(zhì)的合成

二、ERfunctionSERfunction(多功能的細(xì)胞器)

脂質(zhì)合成的底物來(lái)源于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)；催化脂質(zhì)合成的酶系是定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的鑲嵌蛋白；脂質(zhì)的合成起始并完成于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的胞質(zhì)側(cè)。脂類(lèi)分子從ER膜的一層翻轉(zhuǎn)到另一層運(yùn)輸小泡轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基復(fù)合體、溶酶體、質(zhì)膜磷脂轉(zhuǎn)換蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至線(xiàn)粒體和過(guò)氧化物酶體ER合成磷脂后的兩種主要轉(zhuǎn)運(yùn)方式2.參與糖原分解代謝（肝細(xì)胞）葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖-6-磷酸——————

葡萄糖＋磷酸SERfunction(多功能的細(xì)胞器)注：糖原

葡萄糖-6-磷酸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行糖原合成代謝？SER在糖原分解中的作用3.具有解毒作用（肝細(xì)胞）

sER氧化及電子傳遞酶系由腸道吸收的外源性有毒物質(zhì)或藥物及機(jī)體代謝自生的內(nèi)源性毒物，大多數(shù)經(jīng)過(guò)肝細(xì)胞內(nèi)的SER通過(guò)氧化、羥化方式，使毒性降低、失毒或利于排泄。SERfunction(多功能的細(xì)胞器)解毒作用機(jī)體內(nèi)的外源性和內(nèi)源性毒物以及藥物均是通過(guò)肝細(xì)胞的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)完成解毒過(guò)程。氧化酶體系轉(zhuǎn)移酶體系細(xì)胞色素酶P450NADPH-細(xì)胞色素c還原酶細(xì)胞色素酶b5NADH-細(xì)胞色素b5還原酶細(xì)胞色素酶P450還原酶解毒酶系形成光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的電子傳遞體系，在電子傳遞、氧化還原過(guò)程中，催化多種化合物氧化、羥化、從而鈍化或破壞毒物或藥物的毒性；同時(shí)，由于羥化作用，化合物的水溶性增強(qiáng)，易于排泄。

氧化酶系的核心成員是細(xì)胞色素P-450。它參與有毒物質(zhì)以及類(lèi)固醇和脂肪酸的羥基化。被氧化的物質(zhì)同細(xì)胞色素P-450結(jié)合→細(xì)胞色素P-450中的鐵原子被NADPH還原→氧同細(xì)胞色素P-450結(jié)合→底物結(jié)合一個(gè)氧原子被氧化,另一個(gè)氧原子用于形成水。被氧化的底物由于帶上羥基,增強(qiáng)水溶性,容易被分泌排出。4.參與骨骼肌的收縮在肌細(xì)胞中肌質(zhì)網(wǎng)(即SER)是Ca++貯存場(chǎng)所,可通過(guò)釋放和回收Ca++調(diào)節(jié)肌肉收縮SERfunction(多功能的細(xì)胞器)儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)Ca2+濃度內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的病理性改變ER是一個(gè)敏感的細(xì)胞器。形態(tài)結(jié)構(gòu)改變：

腫脹——水解變性

肥大——藥物中毒、病毒感染等

囊池塌陷——膜損傷致合成障礙癌細(xì)胞：

低分化——ER少

高分化——ER多

低侵襲力——ER少高侵襲力——ER多內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與阿爾茨海默病大腦皮層β-淀粉樣蛋白聚集內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+信號(hào)調(diào)節(jié)紊亂，將改變?chǔ)?淀粉樣前體蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的加工，過(guò)量生成β-淀粉樣蛋白，沉積于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、胞質(zhì)和分泌到細(xì)胞外，形成AD病變。小結(jié)1、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)特征由一層單位膜圍成的連續(xù)的網(wǎng)狀膜系統(tǒng)2、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)RER：與蛋白質(zhì)的合成、加工、運(yùn)輸有關(guān)SER：多功能的細(xì)胞器(Golgicomplex,GC)高爾基復(fù)合體CamilloGolgi1843-1926Italianphysician/scientistSharedNobelPrize(1906)withSantiagoRamónyCajal(Spanish)fortheirworkonthestructureofthenervoussystem.(reticularistvs.neuronalist)高爾基復(fù)合體高爾基復(fù)合體的化學(xué)組成高爾基復(fù)合體的功能高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu)高爾基復(fù)合體的病理改變(Golgicomplex,GC)高爾基復(fù)合體是由一層單位膜包圍而成的復(fù)雜的囊泡系統(tǒng)，電鏡下由小囊泡、扁平囊和大囊泡組成高爾基復(fù)合體(Golgicomplex,GC)一.Golgicomplex的形態(tài)結(jié)構(gòu)光鏡下一般為不規(guī)則網(wǎng)狀、顆電鏡下由扁平囊和大小不等的常分布于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞膜之間，粒狀或線(xiàn)狀囊泡組成有極性；扁平囊凸面稱(chēng)生成面或未成熟面，凹面稱(chēng)成熟面或分泌面

凸面：生成(順)面凹面：分泌(反)面扁平囊小泡

大泡(分泌泡)順面膜囊反面膜囊中間膜囊反面膜囊(分選運(yùn)輸)中間膜囊(糖基化)順面膜囊(篩選)順面反面二.

化學(xué)組成標(biāo)志酶是糖基轉(zhuǎn)移酶高爾基體膜含有大約60%的蛋白質(zhì)和40%的脂類(lèi)。膜脂含量介于ER和質(zhì)膜之間。高爾基體中的酶主要有糖基轉(zhuǎn)移酶、氧化還原酶、磷酸酶、蛋白激酶、甘露糖苷酶、轉(zhuǎn)移酶和磷脂酶等不同的類(lèi)型。三.Golgicomplexfunctions（一）參與細(xì)胞的分泌活動(dòng)負(fù)責(zé)對(duì)細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工，分類(lèi)，并運(yùn)出。RER上合成蛋白質(zhì)→進(jìn)入ER腔→出芽形成囊泡→進(jìn)入CGN→在高爾基堆加工→在TGN形成囊泡→囊泡與質(zhì)膜融合、排出3H標(biāo)記亮氨酸3分鐘17分鐘117分鐘放射性示蹤實(shí)驗(yàn)進(jìn)入rER腔1轉(zhuǎn)移到高爾基體2分泌、釋放于細(xì)胞外3分泌蛋白運(yùn)輸途徑甘露糖N-乙酰葡萄糖胺半乳糖唾液酸高爾基復(fù)合體完成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中起始（二）糖蛋白的加工合成N-連接糖基化:三.Golgicomplex

functions（二）糖蛋白的加工合成O-連接糖基化:

寡糖連接到蛋白質(zhì)的酪氨酸、絲氨酸和蘇氨酸殘基側(cè)鏈的羥基(-OH)上糖基化的結(jié)果１、使不同的蛋白質(zhì)帶上不同的標(biāo)記２、改變多肽的構(gòu)象和增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性蛋白質(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)中層囊反面囊反面管網(wǎng)大泡（分泌顆粒）rER高爾基復(fù)合體順面囊切除甘露糖扁平囊高爾基體功能區(qū)隔化示意圖（溶酶體酶蛋白）糖蛋白在高爾基復(fù)合體中的加工和修飾在空間和時(shí)間上的高度有序性，高爾基復(fù)合體具有功能的區(qū)域性。

M-6-P是溶酶體酶的分選信號(hào)，這種磷酸化甘露糖的形成，一方面保護(hù)了甘露糖免受高爾基網(wǎng)中甘露糖酶的切割，同時(shí)，也防止了高爾基體中N-乙酰葡萄糖胺，半乳糖，唾液酸等的摻入而形成其他分泌蛋白。2.溶酶體酶的磷酸化

溶酶體的酶內(nèi)含有甘露糖-6-磷酸，高爾基復(fù)合體反面扁囊膜上有甘露糖-6-磷酸受體，能特異與其結(jié)合，誘導(dǎo)溶酶體酶聚集并出芽離開(kāi)高爾基復(fù)合體形成溶酶體。三.Golgicomplex

functions水解酶

人胰島素原轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素胰島素胰島素原ABABC（三）蛋白質(zhì)的水解有些蛋白質(zhì)或酶，只有在高爾基復(fù)合體中被特異性的水解后，才能夠成熟或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渥饔玫幕钚源嬖谛问?。（四）蛋白質(zhì)分選與胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸

新合成的蛋白質(zhì)經(jīng)高爾基復(fù)合體的加工和修飾后，被特異性的運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)靶部位的過(guò)程。分