細(xì)胞分子生物學(xué)

關(guān)于細(xì)胞分子生物學(xué)課件第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)含義二、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)功能三、胞質(zhì)溶膠第2頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)二、高爾基復(fù)合體三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體四、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的裝配第3頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是一個(gè)高度有序的體系,其中細(xì)胞質(zhì)骨架纖維貫穿在粘稠的蛋白質(zhì)膠體中,多數(shù)的蛋白質(zhì)直接或間接地與骨架結(jié)合,或與生物膜結(jié)合,從而完成特定的生物學(xué)功能.第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)含義在真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中,除去可分辨的細(xì)胞器以外的膠狀物質(zhì),稱為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì).細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中主要含有與中間代謝有關(guān)的數(shù)千種酶類,與維持細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸有關(guān)的細(xì)胞質(zhì)骨架結(jié)構(gòu).第4頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)二、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能1.許多中間代謝過(guò)程都在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行,如糖酵解過(guò)程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑、糖原的合成與部分分解過(guò)程等.2.細(xì)胞質(zhì)骨架作為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)成分,不僅與維持細(xì)胞的形態(tài)、細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸與能量傳遞有關(guān),而且也是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)結(jié)構(gòu)體系的組織者,為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中其他成分和細(xì)胞器提供錨定位點(diǎn).第5頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)二、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能3.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中可進(jìn)行蛋白質(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)重新折疊以形成正確的分子構(gòu)象.第6頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(1).蛋白質(zhì)的修飾在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)生蛋白質(zhì)修飾的類型主要有:輔酶或輔基與酶的共價(jià)結(jié)合;磷酸化與去磷酸化,用以調(diào)節(jié)很多蛋白質(zhì)的生物活性;糖基化.在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的糖基化是指哺乳動(dòng)物的細(xì)胞中把N-乙酰葡萄糖胺分子加到蛋白質(zhì)的絲氨酸殘基的羥基上.對(duì)某些蛋白質(zhì)的N端進(jìn)行甲基化修飾;?；?頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(2).控制蛋白質(zhì)的壽命細(xì)胞中的蛋白質(zhì)處于不斷地降解與更新的動(dòng)態(tài)過(guò)程中.決定蛋白質(zhì)壽命的信號(hào)存在于蛋白質(zhì)N端的第一個(gè)氨基酸殘基.識(shí)別蛋白質(zhì)N端不穩(wěn)定的氨基酸信號(hào)并準(zhǔn)確地將這種蛋白質(zhì)降解,是依賴于泛素的降解途徑.N端的第一個(gè)氨基酸是Met(甲硫氨酸),Ser(絲氨酸),Thr(蘇氨酸),Ala(丙氨酸),Val(纈氨酸),Cys(半胱氨酸),Gly(甘氨酸)或Pro(脯氨酸),則蛋白質(zhì)是穩(wěn)定的;如果是其他12種氨基酸之一,則是不穩(wěn)定的.第8頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(3).降解變性和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)細(xì)胞基質(zhì)中的變性蛋白、錯(cuò)誤折疊的蛋白、含有被氧化或其他非正常修飾氨基酸的蛋白,無(wú)論其N端氨基酸殘基是否穩(wěn)定,也常常很快被清除.降解作用可能涉及對(duì)畸形蛋白質(zhì)所暴露出來(lái)的氨基酸疏水基團(tuán)的識(shí)別,并由此啟動(dòng)對(duì)蛋白質(zhì)N端第一個(gè)氨基酸殘基的作用,其結(jié)果形成了N端不穩(wěn)定的氨基酸,同樣被依賴于泛素的蛋白降解途徑徹底水解.第9頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(4).幫助變性或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊以形成正確的分子構(gòu)象這一功能主要靠熱休克蛋白(Hsp)來(lái)完成.有證據(jù)表明,在正常細(xì)胞中,熱休克蛋白選擇性地與畸形蛋白質(zhì)結(jié)合形成聚合物,利用水解ATP釋放的能量使聚集的蛋白質(zhì)溶解,并進(jìn)一步折疊成正確構(gòu)象的蛋白質(zhì).第10頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)三、胞質(zhì)溶膠1.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和胞質(zhì)溶膠是從不同的角度提出的概念,二者雖然有一些差別,但過(guò)去在不少書中,常把這兩個(gè)名詞等同起來(lái).2.用差速離心的方法分離細(xì)胞勻漿中的各種細(xì)胞組分,最終可獲得富含蛋白質(zhì)的組分.早期的實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)家和生化學(xué)家稱之為胞質(zhì)溶膠.第11頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)三、胞質(zhì)溶膠3.胞質(zhì)溶膠中的多數(shù)蛋白質(zhì),特別是相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì),可能通過(guò)較弱的次級(jí)健直接或間接地結(jié)合在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的骨架纖維上.4.對(duì)一種蛋白來(lái)說(shuō)是否屬于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的結(jié)構(gòu)成分,主要取決于其在細(xì)胞生命活動(dòng)中,是結(jié)合在骨架纖維上,還是游離在周圍的溶液中.第12頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)二、高爾基復(fù)合體三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體四、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的裝配第13頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第14頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)K.R.Porter等于1945年發(fā)現(xiàn)于培養(yǎng)的小鼠成纖維細(xì)胞，因最初看到的是位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故名內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmicreticulum，ER）。第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)第15頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(一)、形態(tài)與組成第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)1.定義:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是真核細(xì)胞重要的細(xì)胞器,它由封閉的膜系統(tǒng)及其圍成的腔形成相互溝通的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).2.分類:分為粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（roughendoplasmicreticulum，RER）和光面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smoothendoplasmicreticulum，SER）。3.RER呈扁平囊狀，排列整齊，有核糖體附著。4.SER呈分支管狀或小泡狀，無(wú)核糖體附著。5.細(xì)胞不含純粹的RER或SER，它們分別是ER連續(xù)結(jié)構(gòu)的一部分。

第16頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(一)、形態(tài)與組成第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)6.主功能:ER主要功能是合成蛋白質(zhì)和脂類，分泌性蛋白和跨膜蛋白都是在ER中合成的。7.成分:ER膜中含大約60%的蛋白和40%的脂類，脂類主要成分為磷脂，磷脂酰膽堿含量較高，鞘磷脂含量較少，沒(méi)有或很少含膽固醇。8.ER膜蛋白的分布:約有30多種膜結(jié)合蛋白，另有30多種位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，這些蛋白的分布具有異質(zhì)性，如,葡糖-6-磷酸酶，普遍存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，被認(rèn)為是標(biāo)志酶，核糖體結(jié)合糖蛋白（ribophorin）只分布在RER，P450酶系只分布在SER。第17頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天ER第18頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天RER細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)核糖體ER腔第19頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天SER第20頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(二)、ER的功能第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)I、蛋白質(zhì)的合成。II、脂質(zhì)的合成。III、蛋白質(zhì)的修飾與加工。IV、新生肽鏈的折疊、組裝和運(yùn)輸V、其它作用第21頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天I、蛋白質(zhì)的合成。第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(二)、ER的功能1.蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，并且起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，但是有些蛋白質(zhì)在合成開(kāi)始不久后便轉(zhuǎn)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，這些蛋白主要有：(1).向細(xì)胞外分泌的蛋白.如抗體、激素；(2).膜的整合蛋白；(3).需要與其它細(xì)胞組合嚴(yán)格分開(kāi)的酶，如溶酶體的各種水解酶；(4).需要進(jìn)行修飾的蛋白，如糖蛋白。第22頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天I、蛋白質(zhì)的合成。第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(二)、ER的功能2.G.Blobel等1975年提出了信號(hào)假說(shuō)(Signalhypothesis)，認(rèn)為蛋白質(zhì)N端的信號(hào)肽，指導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，因此獲1999年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。第23頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天II、脂質(zhì)的合成第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(二)、ER的功能1.構(gòu)成細(xì)胞所需要的包括磷脂和膽固醇在內(nèi)的幾乎全部的膜脂都是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的,其中最主要的磷脂是磷脂酰膽堿(卵磷脂)。2.合成磷脂所需要的3種酶都定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上,活性部位在膜的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè).3.合成磷脂的底物來(lái)自細(xì)胞質(zhì)基質(zhì).反應(yīng)的第一步是增大膜面積;第二,三兩步確定新合成磷脂的種類.第24頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天II、脂質(zhì)的合成第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(二)、ER的功能4.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的磷脂幾分鐘后就由細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)側(cè)轉(zhuǎn)向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面,其轉(zhuǎn)位速度比自然轉(zhuǎn)位速度高105倍。5.合成的磷脂由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向其他膜的轉(zhuǎn)運(yùn)主要有兩種方式:一種是以出芽的方式轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體,溶酶體和細(xì)胞膜上;另一種方式是憑借一種水溶性的載體蛋白,稱為磷脂轉(zhuǎn)換蛋白(PEP)在膜之間轉(zhuǎn)移磷脂.其轉(zhuǎn)運(yùn)模式是:PEP+磷脂分子水溶性復(fù)合物細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)靶膜PEP釋放磷脂,安插在膜上實(shí)現(xiàn)磷脂從含量高的膜轉(zhuǎn)移到缺少磷脂的膜上,即從磷脂合成部位轉(zhuǎn)移到線粒體和過(guò)氧化物酶體膜上.自由擴(kuò)散第25頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天III、蛋白質(zhì)的修飾與加工第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(二)、ER的功能1.包括糖基化、羥基化、酰基化、二硫鍵形成等，其中最主要的是糖基化，幾乎所有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)最終被糖基化。糖基化的作用：①使蛋白質(zhì)能夠抵抗消化酶的作用；②賦予蛋白質(zhì)傳導(dǎo)信號(hào)的功能；③某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊。第26頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天III、蛋白質(zhì)的修飾與加工第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(二)、ER的功能糖基一般連接在4種氨基酸上，分為2種：O-連接的糖基化（O-linkedglycosylation）：與Ser、Thr和Hyp的OH連接，連接的糖為半乳糖或N-乙酰半乳糖胺，在RER或高爾基體上進(jìn)行。N-連接的糖基化（N-linkedglycosylation）：與天冬酰胺殘基的NH2連接，糖為N-乙酰葡糖胺,在RER上進(jìn)行。第27頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天ProteinglycosylationinRER第28頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天IV、新生肽鏈的折疊和裝配第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(二)、ER的功能不同的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中停留的時(shí)間不同，這主要取決于蛋白質(zhì)完成正確折疊和組裝的時(shí)間，這一過(guò)程是在屬于hsp70家族的ATP酶的作用下完成的，需要消耗能量。有些無(wú)法完成正確折疊的蛋白質(zhì)被輸出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，轉(zhuǎn)入溶酶體中降解掉，大約90%的新合成的T細(xì)胞受體亞單位和乙酰膽堿受體都被降解掉，而從未到達(dá)靶細(xì)胞膜。第29頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天V、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的其它作用第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(二)、ER的功能1.解毒，如肝細(xì)胞的細(xì)胞色素P450酶系。2.參與甾體類激素的合成。3.儲(chǔ)存鈣離子，作為細(xì)胞內(nèi)信號(hào)物質(zhì)，如肌質(zhì)網(wǎng)(肌肉細(xì)胞中的發(fā)達(dá)的特化的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng))4.提供酶附著的位點(diǎn)和機(jī)械支撐作用。第30頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、

高爾基體最早發(fā)現(xiàn)于1855年，1889年，Golgi用銀染法，在貓頭鷹的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)觀察到了清晰的結(jié)構(gòu)，因此定名為高爾基體。20世紀(jì)50年代以后才正確認(rèn)識(shí)它的存在和結(jié)構(gòu)。第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)第31頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第32頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(一)、形態(tài)與組成第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)二、高爾基體1.定義:是由數(shù)個(gè)扁平囊泡堆在一起形成的高度有極性的細(xì)胞器。2.分布:常分布于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞膜之間，呈弓形或半球形。3.結(jié)構(gòu):凸出的一面對(duì)著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)稱為形成面或順面（cisface）。凹進(jìn)的一面對(duì)著質(zhì)膜稱為成熟面或反面（transface）。順面和反面都有一些或大或小的運(yùn)輸小泡。4.基本構(gòu)造:扁平囊直徑約1um，單層膜構(gòu)成，中間為囊腔，周緣多呈泡狀，4-8個(gè)扁平囊在一起(某些藻類可達(dá)一二十個(gè))，構(gòu)成高爾基體的主體(Golgistack)。第33頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天

高爾基體第34頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第35頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(一)、形態(tài)與組成第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)二、高爾基體5.成分:高爾基體膜含有大約60%的蛋白和40%的脂類，具有一些和ER共同的蛋白成分。膜脂中磷脂酰膽堿的含量介于ER和質(zhì)膜之間，中性脂類主要包括膽固醇，膽固醇酯和甘油三酯。6.高爾基體中的酶:主要有糖基轉(zhuǎn)移酶、磺基-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型。7.標(biāo)志酶為糖基轉(zhuǎn)移酶。第36頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(二)、高爾基體的功能區(qū)隔第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)二、高爾基體1.高爾基體順面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（cisGolginetwork，CGN），是高爾基體的入口區(qū)域。2.高爾基體中間膜囊（medialGolgi），多數(shù)糖基修飾，糖脂的形成以及與高爾基體有關(guān)的糖合成均發(fā)生此處。3.高爾基體反面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（transGolginetwork，TGN），是高爾基體的出口區(qū)域，功能是參與蛋白質(zhì)的分類與包裝，最后輸出。

第37頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(二)、高爾基體的功能區(qū)隔第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)二、高爾基體4.高爾基體各部分膜囊具有不同的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)：①嗜鋨反應(yīng)：cis面膜囊被鋨酸特異地染色；②焦磷酸硫胺素酶(TPP酶)：可特異顯示高爾基體的trans面的1～2層膜囊；③煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP酶)：可顯示高爾基體中間幾層扁平囊；④胞嘧啶單核苷酸酶(CMP酶)：可顯示靠近trans面上的一些膜囊狀和管狀結(jié)構(gòu)，CMP酶也是溶酶體的標(biāo)志酶。第38頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(三)、高爾基體的功能第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)二、高爾基體1、參與細(xì)胞分泌活動(dòng)RER上合成蛋白質(zhì)→進(jìn)入ER腔→COPII運(yùn)輸泡→進(jìn)入CGN→在medialGdgi中加工→在TGN形成運(yùn)輸泡→運(yùn)輸與質(zhì)膜融合、排出。高爾基體對(duì)蛋白質(zhì)的分類，依據(jù)的是蛋白質(zhì)上的信號(hào)肽或信號(hào)斑。2、蛋白質(zhì)的糖基化O-連接的糖基化在高爾基體中進(jìn)行，糖的供體為核苷糖。第39頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(三)、高爾基體的功能第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)二、高爾基體3、進(jìn)行膜的轉(zhuǎn)化功能內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的新膜脂轉(zhuǎn)移至高爾基體后，經(jīng)過(guò)修飾和加工，形成運(yùn)輸泡與質(zhì)膜融合。4、將蛋白水解為活性物質(zhì)如將蛋白質(zhì)N端或C端切除，成為有活性的物質(zhì)，如胰島素（C端）；或?qū)⒑卸鄠€(gè)相同氨基序列的前體水解為有活性的多肽，如神經(jīng)肽。5、參與形成溶酶體。6、參與植物細(xì)胞壁的形成，合成纖維素和果膠質(zhì)。第40頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天高爾基體分泌功能示意圖第41頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)(一)、溶酶體的結(jié)構(gòu)(二)、溶酶體的功能(三)、溶酶體的發(fā)生(四)、溶酶體與疾病(五)、過(guò)氧化物酶體第42頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(一)、溶酶體的結(jié)構(gòu)第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體1、發(fā)現(xiàn):deDuve與Novikoff1955合作首次用電子顯微鏡證明了溶酶體的存在。2、定義: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)消化。3、特點(diǎn):具有異質(zhì)性，形態(tài)大小及內(nèi)含的水解酶種類都可能有很大的不同。酸性磷酸酶是標(biāo)志酶。膜有質(zhì)子泵，將H+泵入溶酶體，使其PH值降低。膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解4、分類:根據(jù)溶酶體所處的完成其生理功能的不同階段,大致可分為初級(jí)溶酶體、次級(jí)溶酶體和殘余體。第43頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天線粒體溶酶體小鼠脾臟巨噬細(xì)胞中的溶酶體第44頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(一)、溶酶體的結(jié)構(gòu)第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體(1)、初級(jí)溶酶體（primarylysosome）直徑約0.2-0.5um，有多種酸性水解酶，但沒(méi)有活性，包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酶酶等60余種，反應(yīng)的最適PH值為5左右。第45頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(一)、溶酶體的結(jié)構(gòu)第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體(2)、次級(jí)溶酶體（secondarylysosome）是正在進(jìn)行或完成消化作用的溶酶體，內(nèi)含水解酶和相應(yīng)的底物，可分為自噬溶酶體（autophagolysosome）和異噬溶酶體(phagolysosome)。(3)、殘?bào)w（residualbody）又稱后溶酶體（post-lysosome）已失去酶活性，僅留未消化的殘?jiān)?，故名。殘?bào)w可通過(guò)外排作用排出細(xì)胞，也可能留在細(xì)胞內(nèi)逐年增多，如表皮細(xì)胞的老年斑，肝細(xì)胞的脂褐質(zhì)。第46頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天

次級(jí)溶酶體第47頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天肝細(xì)胞脂褐質(zhì)第48頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(二)、溶酶體的功能第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體1、清除無(wú)用的生物大分子、衰老的細(xì)胞器及衰老損傷和死亡的細(xì)胞。2、防御功能。是某些細(xì)胞特有的功能,它可以識(shí)別并吞噬入侵的病毒或細(xì)菌,在溶酶體作用下將其殺死并進(jìn)一步降解.3、其他重要的生理功能:第49頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(二)、溶酶體的功能第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體(1)、細(xì)胞內(nèi)消化：如高等動(dòng)物內(nèi)吞低密脂蛋白獲得膽固醇，單細(xì)胞真核生物利用溶酶體的消化食物。(2)、參與分泌過(guò)程的調(diào)節(jié)：如將甲狀腺球蛋白降解成有活性的甲狀腺素。(3)、兩棲類發(fā)育過(guò)程中蝌蚪尾巴的退化,哺乳動(dòng)物斷奶后乳腺的退行性變化等都涉及某些特定細(xì)胞編程性死亡及周圍活細(xì)胞對(duì)其的清除,這些過(guò)程都與溶酶體有關(guān).(4)、形成精子的頂體。精子的頂體相當(dāng)于特化的溶酶體,其中含有多種水解酶,能溶解卵細(xì)胞的外被及濾泡細(xì)胞,產(chǎn)生孔道,使精子進(jìn)入卵細(xì)胞.第50頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(三)、溶酶體的發(fā)生第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體1、初級(jí)溶酶體是在高爾基體的trans面以出芽的形式形成，形成過(guò)程：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體合成溶酶體蛋白→進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔進(jìn)行N-連接的糖基化修飾→進(jìn)入高爾基體cis面膜囊→磷酸轉(zhuǎn)移酶識(shí)別溶酶體水解酶的信號(hào)區(qū)→將乙酰葡糖胺磷酸轉(zhuǎn)移在1-2個(gè)甘露糖殘基上→在中間膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配體→與trans膜囊上的受體結(jié)合→通過(guò)clathrin衣被包裝成初級(jí)溶酶體。第51頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天

溶酶體水解酶的運(yùn)輸?shù)?2頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(四)、溶酶體與疾病第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體1、矽肺：二氧化硅塵粒（矽塵）吸入肺泡后被巨噬細(xì)胞吞噬，導(dǎo)致吞噬細(xì)胞溶酶體破裂，水解酶釋放，細(xì)胞崩解，矽塵釋出，后又被其他巨噬細(xì)內(nèi)吞噬，如此反復(fù)進(jìn)行。激活成纖維細(xì)胞，導(dǎo)致膠原纖維沉積，肺組織纖維化。2、肺結(jié)核：結(jié)核桿菌不產(chǎn)生內(nèi)、外毒素,也無(wú)莢膜和侵襲性酶。但是菌體成分硫酸腦苷脂能抵抗溶酶體的殺傷作用,使結(jié)核桿菌在肺泡內(nèi)大量生長(zhǎng)繁殖,導(dǎo)致巨噬細(xì)胞裂解,釋放出的結(jié)核桿菌再被吞噬而重復(fù)上述過(guò)程，引起肺組織鈣化和纖維化。3、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎：溶酶體膜很易脆裂。第53頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(四)、溶酶體與疾病第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體4、各類貯積癥臺(tái)-薩氏綜合征（Tay-Sachsdiesease）：溶酶體缺少氨基已糖酯酶A，導(dǎo)致神經(jīng)節(jié)甘脂GM2積累。II型糖原累積?。≒ompe?。喝狈Ζ?1,4-葡萄糖苷酶，糖原在溶酶體中積累。Gaucher病：缺乏β-葡萄糖苷酶，葡糖腦苷脂沉積。細(xì)胞內(nèi)含物?。╥nclusion-celldisease）：N-乙酰葡糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶單基因突變。高爾基體中加工的溶酶體前酶上不能形成M6P分選信號(hào)，病人成纖維細(xì)胞的溶酶體中沒(méi)有水解酶，底物在溶酶體中貯積，形成“包涵體”。第54頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天

臺(tái)-薩氏綜合癥溶酶體的同心圓結(jié)構(gòu)第55頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(五)、過(guò)氧化物酶體第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體1、發(fā)現(xiàn):Rhodin1954發(fā)現(xiàn)于鼠腎小管上皮細(xì)胞。2、定義:又叫微體,是一種具有異質(zhì)性的細(xì)胞器。直徑通常0.5um，呈圓形，橢圓形或啞呤形不等，由單層膜圍繞而成,內(nèi)含一種或幾種氧化酶類的細(xì)胞器。3、特點(diǎn)：含過(guò)氧化氫酶（標(biāo)志酶）和一至多種依賴黃素（flavin）的氧化酶，已發(fā)現(xiàn)40多種氧化酶，各類氧化酶的共性是將底物氧化后生成過(guò)氧化氫。而過(guò)氧化氫酶又利用H2O2去氧化其它底物。RH2+O2→R+H2O2第56頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天煙草葉肉細(xì)胞的過(guò)氧化物酶體（中央具有尿酸氧化酶形成的晶體狀核心）第57頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(五)、過(guò)氧化物酶體第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體4、功能:(1)在動(dòng)物中：①參與脂肪酸的β-氧化；②具有解毒作用，過(guò)氧化氫酶利用H2O2將酚、甲醛、甲酸和醇等有害物質(zhì)氧化，飲入的酒精1/4是在微體中氧化為乙醛。(2)在植物中：①參與光呼吸，將光合作用的副產(chǎn)物乙醇酸氧化為乙醛酸和過(guò)氧化氫，②在萌發(fā)的種子中，進(jìn)行脂肪的β-氧化，產(chǎn)生乙酰輔酶A，經(jīng)乙醛酸循環(huán)，由異檸檬酸裂解為乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循環(huán)，因涉及乙醛酸循環(huán)，又稱乙醛酸循環(huán)體。第58頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(五)、過(guò)氧化物酶體第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)三、溶酶體與過(guò)氧化物酶體5、發(fā)生:(1)過(guò)氧化物酶體中所有的酶都由核基因編碼，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成，在信號(hào)肽的引導(dǎo)下，進(jìn)入過(guò)氧化物酶體。(2)已有的過(guò)氧化物酶體在細(xì)胞分裂時(shí)，以分裂方式傳給子代細(xì)胞。再進(jìn)行進(jìn)一步的裝配。

第59頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天第60頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的裝配

有的蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)合成,而有些在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)第61頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(一)、信號(hào)假說(shuō)與蛋白質(zhì)分選信號(hào)第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)四、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的裝配1、1975,G.Blobel&D.Sabatinii等提出信號(hào)假說(shuō)(signalhypothesis),即分泌蛋白N端序列為信號(hào)肽,指導(dǎo)分泌蛋白到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成,在蛋白質(zhì)合成結(jié)束之前信號(hào)肽被切除。2、信號(hào)肽位于蛋白質(zhì)的N端,一般有16-26個(gè)氨基酸殘基,其中包括疏水核心區(qū),信號(hào)肽的C端和N端等三部分。3、信號(hào)識(shí)別蛋白由6種多肽和一個(gè)7S的RNA組成的復(fù)合物,既可與新生肽信號(hào)序列和核糖體結(jié)合,又可與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的信號(hào)識(shí)別顆粒的受體(又叫停靠蛋白)結(jié)合.

第62頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(一)、信號(hào)假說(shuō)與蛋白質(zhì)分選信號(hào)第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)四、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的裝配4、細(xì)胞內(nèi)合成的蛋白質(zhì)、脂類等物質(zhì)之所以能夠定向的轉(zhuǎn)運(yùn)到特定的細(xì)胞器取決于兩個(gè)方面其一是蛋白質(zhì)中包含特殊的信號(hào)序列（signalsequence）。其二是細(xì)胞器上具特定的信號(hào)識(shí)別裝置（分選受體，sortingreceptor）。第63頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天signalsequenceandsignalpatch第64頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(一)、信號(hào)假說(shuō)與蛋白質(zhì)分選信號(hào)第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)四、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的裝配5、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成涉及以下成分：(1)信號(hào)肽（signalpeptide），位于新合成肽鏈的N端，一般16~30個(gè)氨基酸殘基，含有6-15個(gè)連續(xù)排列的帶正電荷的非極性氨基酸，由于信號(hào)肽又是引導(dǎo)肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的一段序列，又稱開(kāi)始轉(zhuǎn)移序列（starttransfersequence）；第65頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(一)、信號(hào)假說(shuō)與蛋白質(zhì)分選信號(hào)第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)四、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的裝配(2)信號(hào)識(shí)別顆粒（signalrecognitionparticle，SRP），由6種多肽組成，結(jié)合一個(gè)7SRNA，屬于一種RNP(ribonucleoprotein)。能與信號(hào)序列結(jié)合，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成暫停。(3)SRP受體（SPRreceptor），內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的整合蛋白，異二聚體，可與SRP特異結(jié)合。(4)停止轉(zhuǎn)移序列（stoptransfersequence），與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的親合力很高，阻止肽鏈繼續(xù)進(jìn)入網(wǎng)腔，成為跨膜Pr。(5)轉(zhuǎn)位因子（translocator，translocon），由3-4個(gè)Sec61蛋白構(gòu)成的通道，每個(gè)Sec61由3條肽鏈組成。；第66頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天TranslocationofsolubleproteinsacrossER第67頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(一)、信號(hào)假說(shuō)與蛋白質(zhì)分選信號(hào)第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)四、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的裝配5、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成涉及以下成分(小結(jié))：信號(hào)肽與SRP結(jié)合→肽鏈延伸終止→SRP與受體結(jié)合→SRP脫離信號(hào)肽→肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成，同時(shí)信號(hào)肽引導(dǎo)新生肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔→信號(hào)肽切除→肽鏈延伸至終止。第68頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(二)、蛋白質(zhì)分選運(yùn)輸機(jī)制第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)四、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的裝配1、門控運(yùn)輸（gatedtransport）：如通過(guò)核孔復(fù)合體的運(yùn)輸。2、跨膜運(yùn)輸（transmembranetransport）：蛋白質(zhì)通過(guò)跨膜通道進(jìn)入目的地。如細(xì)胞質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)通過(guò)線粒體上的轉(zhuǎn)位因子（translocator）進(jìn)入線粒體。3、膜泡運(yùn)輸（vesiculartransport）：被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體中加工成衣被小泡，選擇性地運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞器。第69頁(yè),共78頁(yè)，2024年2月25日，星期天(三)、膜泡運(yùn)輸?shù)诙?jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)四、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的裝配1、細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)之間的物質(zhì)傳遞常常