細胞生物學(xué)-第四章

細胞生物學(xué)第四章2024/12/23細胞生物學(xué)第四章第一節(jié)細胞質(zhì)基質(zhì)一、細胞質(zhì)基質(zhì)的概念和組成1.細胞質(zhì)基質(zhì)的概念

細胞質(zhì)中除去細胞器和內(nèi)含物以外的、較為均質(zhì)半透明的液態(tài)膠狀物質(zhì)稱為細胞質(zhì)基質(zhì)（cytoplasmicmatrix或cytomatrix）,也稱為胞質(zhì)溶膠（cytosol,或胞液）。

2.細胞質(zhì)基質(zhì)的組成經(jīng)生化分析表明，細胞質(zhì)基質(zhì)中含有大量的水和無機離子，如、、、、等；含有各種代謝的中間產(chǎn)物，如脂類、糖類、氨基酸、核苷酸及其衍生物等；還含有蛋白質(zhì)、脂蛋白、RNA、多糖等大分子物質(zhì)。細胞質(zhì)基質(zhì)中存在著大量的酶，這些酶大多數(shù)與細胞進行蛋白質(zhì)合成、核酸合成、脂肪酸合成、糖酵解途徑以及糖原代謝作用等代謝反應(yīng)有關(guān)。同時構(gòu)成微絲微管的各種蛋白、細胞進行各種反應(yīng)所需的ATP等都存在于細胞質(zhì)基質(zhì)中。細胞生物學(xué)第四章第一節(jié)細胞質(zhì)基質(zhì)二、細胞質(zhì)基質(zhì)的功能1.細胞質(zhì)基質(zhì)是細胞內(nèi)物質(zhì)代謝的重要場所

經(jīng)研究表明，細胞內(nèi)所有的中間代謝過程均發(fā)生在細胞質(zhì)中，其中大部分是在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行的。2.細胞質(zhì)基質(zhì)與細胞質(zhì)骨架密切相關(guān)

由于構(gòu)成細胞質(zhì)骨架的蛋白質(zhì)存在于細胞質(zhì)基質(zhì)中，因此許多學(xué)者認為細胞質(zhì)骨架是細胞質(zhì)基質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)成分，它對維持細胞的形態(tài)、細胞運動、細胞內(nèi)的物質(zhì)運輸以及能量傳遞等有著重要作用，同時也為細胞質(zhì)基質(zhì)中的其他成分及細胞器提供了錨定位點。如果離開了細胞質(zhì)骨架的支持和組織，細胞質(zhì)基質(zhì)中的其他成分就失去了錨定點，隨之也就喪失了其復(fù)雜的高度有序的結(jié)構(gòu)體系，無法完成各種生物學(xué)功能。

細胞生物學(xué)第四章第一節(jié)細胞質(zhì)基質(zhì)3.細胞質(zhì)基質(zhì)在蛋白質(zhì)的修飾、蛋白質(zhì)壽命的控制以及蛋白質(zhì)選擇性降解等方面有重要作用現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)側(cè)鏈修飾有100余種，其中絕大多數(shù)的修飾是由專一的酶作用于蛋白質(zhì)側(cè)鏈的特定位點。已知在細胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)生蛋的白質(zhì)修飾主要有：輔酶或輔基與酶的共價結(jié)合；蛋白生物活性的磷酸化、去磷酸化；將N-乙酰葡萄糖胺分子加到絲氨酸殘基上的糖基化以及某些蛋白質(zhì)分子末端的甲基化修飾等。這些不同形式的修飾，用以調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的生物活性。同時，細胞質(zhì)基質(zhì)還在控制蛋白質(zhì)壽命、降解變性和錯誤折疊的蛋白質(zhì)以及幫助變性或錯誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊為新的正確的分子構(gòu)象等方面起重要作用。

細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)和類型1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由一層單位膜圍成的小管、小囊和扁囊所構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其膜厚約5～6nm。通常情況下，這些小管、小囊或扁囊相互連接，形成一個連續(xù)的、封閉的網(wǎng)狀膜系統(tǒng)，其內(nèi)腔是相連通的（圖4-1）。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通常占細胞膜系統(tǒng)的一半左右，體積約占細胞總體積的10%以上。在不同類型的細胞或同一細胞不同的發(fā)育，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)數(shù)量、類型與形態(tài)差異很大。圖4-1內(nèi)質(zhì)網(wǎng)立體結(jié)構(gòu)模式圖細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)2.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型根據(jù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面有無核糖體，可分為糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（roughendoplasmicreticulum,rER）和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smoothendoplasmicreticulum,sER）兩種基本類型。（1）糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（rER）

糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)又稱為粗面或顆粒型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。rER在細胞中多呈扁囊狀，排列較為整齊，因其膜的外表面附著有大量顆粒狀的核糖體，所以表面粗糙，稱為糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。

（2）光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（sER）光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)又稱滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或無顆粒型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。這類內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜表面沒有核糖體附著，所以表面光滑。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不同，多為分支小管或小囊構(gòu)成的細網(wǎng)，很少有扁囊狀的。小管直徑為50～100nm，它們連接成網(wǎng)，形成較為復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)（圖4-3）。細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)圖4-2胰腺腺泡細胞中發(fā)達的糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)圖4-3sER的形態(tài)細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的主要組成應(yīng)用蔗糖密度離心方法，可以從細胞勻漿中分離出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的碎片—微粒體。通過對微粒體的生化分析，得知內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和所有細胞的生物膜一樣，也由脂類和蛋白質(zhì)組成。ER中脂類約占1/3，蛋白質(zhì)約占2/3，相比較而言，rER中蛋白質(zhì)含量多于sER。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的脂類含量比細胞膜的少，蛋白質(zhì)含量比細胞膜的多。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，沒有或很少含膽固醇。ER約有30多種膜結(jié)合蛋白，另有30多種蛋白質(zhì)位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，這些蛋白的分布具有異質(zhì)性。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜還含有大量的酶，其中葡萄糖-6-磷酸酶被視為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的標(biāo)志酶。

細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

1.蛋白質(zhì)的合成、加工修飾和轉(zhuǎn)運（1）蛋白質(zhì)的合成和轉(zhuǎn)移細胞中的蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，并且起始于細胞質(zhì)基質(zhì)中。但是有些蛋白質(zhì)在合成開始不久便轉(zhuǎn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上進行合成。附著在rER上的核糖體所合成的蛋白質(zhì)主要有：向細胞外分泌的分泌蛋白，如酶、抗體，激素和細胞外基質(zhì)成分等；跨膜蛋白；駐留蛋白和溶酶體蛋白；需要進行修飾的蛋白，如糖蛋白等。這些蛋白質(zhì)的多肽鏈往往是邊合成邊進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。圖4-4在結(jié)合膜的核糖體上合成分泌蛋白示意圖細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)①信號肽的合成。蛋白質(zhì)的合成是從mRNA結(jié)合到游離的核糖體開始的。信號假說認為，在合成分泌蛋白時，游離的核糖體首先合成了一段多肽，在這段多肽的N端含有—信號序列——為18～30個非極性氨基酸殘基構(gòu)成，它指導(dǎo)新生多肽到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。這種能引導(dǎo)新合成的肽鏈轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的多肽就是信號肽（signalpeptide）。信號肽還能引導(dǎo)游離的核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合，從而成為附著核糖體，而那些不能合成信號肽的核糖體仍散布于細胞質(zhì)基質(zhì)中，即為游離核糖體。細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

②SRP－核糖體復(fù)合體形成。近年來研究證明，在細胞質(zhì)基質(zhì)中有一種信號識別顆粒（signalrecognitionparticle,SRP）它主要由6個不同的多肽亞單位和一個小的RNA分子組成，為一種GTP結(jié)合蛋白。當(dāng)信號肽從核糖體上一出現(xiàn)，就被信號識別顆粒（SRP）所識別。SRP迅速與信號肽和糖核體結(jié)合，形成SRP－核糖體復(fù)合體。此時，SRP占據(jù)了核糖體上與tRNA結(jié)合的位置，阻止了攜帶氨基酸的tRNA進入核糖體，從而使蛋白質(zhì)的合成暫時中止。細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)③SRP－核糖體復(fù)合體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合。SRP不僅可識別核糖體上的信號肽，而且還能識別糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的SRP受體。當(dāng)SRP－核糖體復(fù)合體形成后，在SRP的介導(dǎo)下逐漸向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜靠近，與之接觸后便與膜上的SRP受體結(jié)合。與此同時，核糖體則與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的轉(zhuǎn)移器相結(jié)合，從而加強了核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合的穩(wěn)定性。SRP受體亦稱停泊蛋白，為膜嵌蛋白，暴露于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的外表面，可與SRP特異結(jié)合，當(dāng)核糖體附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜之后，SRP便與SRP受體分離，又回到細胞質(zhì)基質(zhì)中，準(zhǔn)備完成下一次介導(dǎo)任務(wù)，實現(xiàn)了SRP循環(huán)。轉(zhuǎn)移器也是膜嵌蛋白，它只存在于糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，而不存在于光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和原核細胞的細胞膜。

細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)④多肽鏈進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。一旦核糖體牢固結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，新生肽鏈含信號肽的一端插入到轉(zhuǎn)移器的通道，信號肽結(jié)合到轉(zhuǎn)移器內(nèi)的一個位點，觸發(fā)打開到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的通道，同時SRP被釋放，先前處于暫停狀態(tài)的肽鏈合成又重新開始，新生肽鏈隨信號肽繼續(xù)延伸，并通過轉(zhuǎn)移器的通道進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。新生的多肽鏈邊合成邊向ER腔轉(zhuǎn)移，當(dāng)新合成的蛋白質(zhì)的羧基端通過ER膜時，由位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面的信號肽酶的作用將信號肽切除，并從轉(zhuǎn)移器孔釋放出來，進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，很快被其他蛋白酶降解成氨基酸。此時轉(zhuǎn)移器通道關(guān)閉，核糖體也隨之解離，脫離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，重新加入“核糖體循環(huán)”。

細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)綜上所述，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的過程可簡單表示為：信號肽與SRP結(jié)合→肽鏈延伸終止→SRP與受體結(jié)合→SRP脫離信號肽→肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成，同時信號肽打開轉(zhuǎn)移器的通道→新生肽鏈進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔→信號肽被切除→肽鏈延伸至終止→合成體系解散。值得說明的是，ER上核糖體所合成的如果是分泌蛋白，多肽鏈則全部穿過ER膜進入ER腔中；若是膜蛋白則存留于ER膜上，形成跨膜蛋白。注定留在膜內(nèi)的跨膜蛋白的轉(zhuǎn)移過程比可溶性蛋白的轉(zhuǎn)移更為復(fù)雜。細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（2）蛋白質(zhì)的修飾與加工進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)發(fā)生的化學(xué)修飾作用主要有糖基化、羥基化、?；c二硫鍵的形成等。糖基化是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中最常見的蛋白質(zhì)修飾，是指一些糖共價地結(jié)合到蛋白質(zhì)上形成糖蛋白的過程。在ER合成的多肽鏈進入ER腔后，大部分可溶蛋白或結(jié)合膜的蛋白質(zhì)，包括那些注定到高爾基體、溶酶體、質(zhì)膜或細胞外空間的蛋白質(zhì)都需要進行糖基化，形成糖蛋白。而在細胞質(zhì)中游離核糖體上所合成的可溶性蛋白不進行糖基化。

細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，ER腔里連接到蛋白質(zhì)上的糖是一種由N－乙酰葡萄糖胺、甘露糖、葡萄糖組成的寡糖，這種寡糖是與蛋白質(zhì)的天冬酰胺（Asn）殘基側(cè)鏈上的氨基基團連接（圖4-5）。在ER腔面，寡糖通過高能的焦磷酸鍵連接到插入ER膜內(nèi)的多萜醇上，當(dāng)新生肽鏈中與糖基化有關(guān)的氨基酸殘基出現(xiàn)后，通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔側(cè)面上的寡糖轉(zhuǎn)移酶的催化，將寡糖基由磷酸多萜醇轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的天冬酰胺殘基上（圖4-6）。圖4-5N－糖基化的蛋白質(zhì)細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)圖4-6在rER腔內(nèi)蛋白質(zhì)的糖基化作用細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（3）蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運

新合成的分泌蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中經(jīng)過糖基化等修飾加工之后，由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分離出來的囊泡所包裹，形成運輸小泡，并轉(zhuǎn)運到高爾基體中。隨后便在高爾基體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)闈饪s泡，再經(jīng)濃縮泡濃縮形成分泌顆粒而被排出細胞之外。這是分泌蛋白的常見排出途徑。另一種途徑是含有分泌蛋白的小泡由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脫落后，直接形成濃縮泡，再由濃縮泡變?yōu)榉置陬w粒而被排出。細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)2.脂類的合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是脂類合成的重要場所。已經(jīng)實驗證明，大部分膜的脂雙層是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)組裝的。ER膜能合成幾乎所有細胞需要的脂類，包括磷脂和膽固醇。其中最主要的磷脂是磷脂酰膽堿(又稱卵磷脂)。磷脂酰膽堿是由兩個脂肪酸、一個磷酸甘油和一個膽堿在三種酶的催化下合成的。這些酶位于sER的脂類雙層內(nèi)，它們的活性部位都朝向細胞質(zhì)基質(zhì)。這樣，新合成的脂類分子最初只嵌入sER脂類雙層的細胞質(zhì)基質(zhì)面。磷脂酰膽堿的合成過程如圖4-7所示。首先由?；D(zhuǎn)移酶催化細胞質(zhì)中的脂酰輔酶A和3-磷酸甘油，將2個脂肪酸加到磷酸甘油上，形成磷脂酸，磷脂酸為非水溶性化合物，合成后便保留在脂類雙層中；然后，在磷酸酶的作用下，將磷脂酸轉(zhuǎn)化為二?；视停蛔詈?，再在膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶的催化下，由二酰基甘油和CDP-膽堿合成磷脂酰膽堿。除磷脂酰膽堿外，其它幾種磷脂，如磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸以及磷脂酰肌醇等都以類似的方式合成。細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成的磷脂很快就由細胞質(zhì)基質(zhì)側(cè)轉(zhuǎn)向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜腔面，其中有的插入到脂雙分子里，有的向其它膜轉(zhuǎn)運。其轉(zhuǎn)運主要有兩種方式：一種是以出芽的方式，以運輸小泡轉(zhuǎn)運到高爾基體、溶酶體和細胞膜上；另一種方式是憑借一種水溶性的載體蛋白，即磷脂轉(zhuǎn)換蛋白（phospholipidexchangeprotein，PEP）在膜之間轉(zhuǎn)移磷脂。其轉(zhuǎn)運模式是：PED與磷脂分子結(jié)合形成水溶性的復(fù)合物進入細胞質(zhì)基質(zhì)，通過自由擴散，直到靶膜時，PEP將磷脂釋放出來，并安插在膜上，結(jié)果使磷脂從含量高的膜轉(zhuǎn)移到缺少磷脂的膜上。細胞中轉(zhuǎn)移到線粒體或過氧化物酶體膜上的磷脂就是通過此方式轉(zhuǎn)運的。細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)圖4-7磷脂酰膽堿在ER膜上合成的過程細胞生物學(xué)第四章第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)3.糖類代謝已有實驗證明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與糖原的分解。在sER膜上含有葡萄糖-6-磷酸酶，它可以催化細胞基質(zhì)中肝糖原降解所產(chǎn)生的葡萄糖-6-磷酸，使之分解成磷酸和葡萄糖，然后葡萄糖進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔再被釋放到血液中。4.解毒作用肝的解毒作用主要是由肝細胞的sER來完成的。生化研究得知，sER膜上集中著重要的氧化酶系，如細胞色素－、NADPH－細胞色素c還原酶等。許多對有機體有害的物質(zhì)，如藥物和毒物等經(jīng)氧化酶系的氧化、羥化等作用后，或被解除毒性，或轉(zhuǎn)化為易于排泄的物質(zhì)而排出體外。細胞生物學(xué)第四章第三節(jié)高爾基體一、高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)

圖4-8高爾基體立體結(jié)構(gòu)細胞生物學(xué)第四章第三節(jié)高爾基體1.高爾基體順面膜囊及順面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)這部分是由高爾基體順面最外側(cè)的扁平膜囊和與其相連的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成，是中間多孔而呈連續(xù)分支的管狀結(jié)構(gòu)。其膜厚約6nm，比高爾基體其它部位的膜略薄，但與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜厚接近。在順面可見許多由糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)“芽生”的運輸小泡，并可觀察到運輸小泡與扁平囊的順面向融合的現(xiàn)象。一般認為該結(jié)構(gòu)的主要功能是接受和分選由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)新合成的蛋白質(zhì)和脂類，分選后將其大部分轉(zhuǎn)入高爾基體中間膜囊，小部分蛋白質(zhì)和脂類再返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。順面高爾基體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可被鋨酸特異地染色，此反應(yīng)可作為高爾基體順面的標(biāo)志反應(yīng)。細胞生物學(xué)第四章第三節(jié)高爾基體2.高爾基體中間膜囊高爾基體中間膜囊是由扁平膜囊與管道組成，形成不同的間隔，但功能上是連續(xù)的、完整的膜囊體系。該部分主要執(zhí)行糖基化修飾、糖脂形成及多糖的合成等功能。高爾基中間膜囊中的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸酶(NADP酶)是該結(jié)構(gòu)的標(biāo)志酶。3.高爾基體反面膜囊及反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)這部分是由高爾基體反面最外側(cè)的扁平膜囊和與其相連的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成，形態(tài)呈管網(wǎng)狀，并有分泌泡與之相連。該結(jié)構(gòu)的主要功能是對蛋白質(zhì)進行分類和包裝，之后這些蛋白質(zhì)將由分泌泡輸出或運向溶酶體。通常采用焦磷酸硫胺素酶(TPP酶)和胞嘧啶核苷酸酶(CMP酶)的細胞化學(xué)反應(yīng)顯示該結(jié)構(gòu)。細胞生物學(xué)第四章第三節(jié)高爾基體圖4-9高爾基體三維結(jié)構(gòu)模型細胞生物學(xué)第四章第三節(jié)高爾基體二、高爾基體的化學(xué)組成對高爾基體膜的成分分析表明，其蛋白質(zhì)含量約占60%，脂類含量約占40%。其中具有一些和ER共同的蛋白質(zhì)成分，膜脂成分介于ER和質(zhì)膜之間，這說明高爾基體是處于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細胞膜之間的一種過渡性的細胞器。高爾基體中的酶主要有催化糖及蛋白質(zhì)生物合成的糖基轉(zhuǎn)移酶；催化糖脂合成的磺基-糖基轉(zhuǎn)移酶；催化磷脂合成的轉(zhuǎn)移酶和磷脂酶以及酪蛋白磷酸激酶、甘露糖苷酶等。高爾基體的標(biāo)志酶是焦磷酸硫胺素酶和胞嘧啶核苷酸酶及煙酰胺腺嘌呤二核苷酸酶。細胞生物學(xué)第四章第三節(jié)高爾基體三、高爾基體的功能1.參與細胞的分泌活動應(yīng)用放射自顯影技術(shù)，可觀察到高爾基體在細胞分泌活動中的作用。圖4-10H－亮氨酸追蹤分泌蛋白運輸過程示意圖細胞生物學(xué)第四章第三節(jié)高爾基體2.蛋白質(zhì)的修飾與加工（1）蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾

O-連接的主要或全部是在高爾基體內(nèi)進行的，這些蛋白質(zhì)的絲氨酸、蘇氨酸殘基側(cè)鏈的－OH基與寡糖共價結(jié)合，形成0－連接寡糖蛋白。

圖4-11N-連接寡糖在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中的加工過程（至少有11種以上的酶參與引自Albertetal.，1989）細胞生物學(xué)第四章第三節(jié)高爾基體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中，所有與糖基化及寡糖的加工有關(guān)的酶都是整合膜蛋白。它們固定在細胞的不同間隔中，其活性部位均位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體的腔面。寡糖鏈的合成與加工非常像在一條裝配流水線上，糖蛋白從細胞器的一個間隔運送到另一個間隔，固定在間隔內(nèi)壁上的一套排列有序的酶系，依次進行一道道加工，前一個反應(yīng)的產(chǎn)物又作為下一個反應(yīng)的底物，確保只有加工過的底物才能進入下一道工序。要正確修飾加工某種蛋白，必須依次通過所有的工序。細胞生物學(xué)第四章第三節(jié)高爾基體（2）特異蛋白的水解有很多肽激素和神經(jīng)多肽，在轉(zhuǎn)運到高爾基體的反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及其所生成的小泡中時，經(jīng)其上的蛋白質(zhì)水解酶的作用，發(fā)生特異地水解，從而成為有生物活性的多肽。蛋白質(zhì)在高爾基體中酶解加工的方式有三種：一是將沒有生物活性的蛋白原端或兩端的序列切除形成有活性的多肽，如胰島素、胰高血糖素及血清蛋白等；二是將含有重復(fù)氨基酸序列的前體切割成有活性的多肽，如神經(jīng)肽等；三是根據(jù)前體中不同的信號序列或同一前體在不同細胞中的不同加工方式而加工成不同種的多肽。細胞生物學(xué)第四章第三節(jié)高爾基體3.分選蛋白質(zhì)的功能經(jīng)修飾后形成的溶酶體酶、分泌蛋白和膜蛋白，在高爾基體中通過形成不同的轉(zhuǎn)運泡，以不同的途徑被分選、轉(zhuǎn)運到細胞的不同部位，發(fā)揮其特殊功能。下面以溶酶體蛋白的分選為例，說明高爾基體分選蛋白質(zhì)的功能。

由上述功能可知高爾基體是一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高度組織化的細胞器。每個部分都有其獨持的結(jié)構(gòu)和酶系統(tǒng)，發(fā)揮著不同的作用。最近，有人提出了高爾基體的扁平囊泡具有生化區(qū)室的看法。他們用密度梯度離心的方法，分出三個不同密度的高爾基體碎片，每種碎片都有它特定的酶。進一步研究發(fā)現(xiàn)，－乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶I只在高爾基體疊層中央的兩三個扁囊里，即中間膜囊；半乳糖轉(zhuǎn)移酶存在于反面膜囊中；磷酸轉(zhuǎn)移酶存在于順面膜囊內(nèi)?？梢姡鞍踪|(zhì)在不同的區(qū)室內(nèi)進行不同的修飾。因此，區(qū)室化可能對分類運送蛋白質(zhì)有著重要作用。蛋白質(zhì)經(jīng)過高爾基體不同部分的連續(xù)修飾，最后形成各種不同去向的物質(zhì)(圖4-12)。

細胞生物學(xué)第四章第三節(jié)高爾基體圖4-12高爾基體中的功能區(qū)隔化示意圖（仿B.Albert，等）Man(甘露糖)GlcNAc(N－乙酰葡萄糖胺)Gal(半乳糖)NANA(唾液酸)細胞生物學(xué)第四章第四節(jié)溶酶體一、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)及類型1.溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)溶酶體通常為球形，其大小差異較大。直徑一般在0.2～0.8m之間，最小的為0.05m，最大的可達幾微米。由于溶酶體中含有高濃度的酸性磷酸酶，因此用Gomori的酸性磷酸酶法顯示，在光鏡下成為可見的小顆粒。用電鏡細胞化學(xué)方法觀察，可見溶酶體是由一層厚約6nm的單位膜包圍、內(nèi)含多種高濃度酸性水解酶的一種球形囊狀結(jié)構(gòu)。在不同的細胞內(nèi)溶酶體的形態(tài)和數(shù)量有很大差異,即使在同一種細胞中，溶酶體的大小、形態(tài)也有很大區(qū)別，這主要是由于每個溶酶體處于其不同生理功能階段的緣故。細胞生物學(xué)第四章第四節(jié)溶酶體2.溶酶體的類型溶酶體的酶蛋白是在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體上合成的，溶酶體形成的主要部位是高爾基體。根據(jù)溶酶體的發(fā)育和生理功能狀況，可將溶酶體分為初級溶酶體、次級溶酶體和殘余溶酶體。初級溶酶體呈球形，直徑約0.2～0.5m，膜厚7.5nm，內(nèi)含物均勻，無明顯顆粒，是高爾基體分泌形成的（圖4-13）。含有多種水解酶，但沒有活性，只有當(dāng)溶酶體破裂，或其它物質(zhì)進入，才有酶活性。這時的溶酶體尚未開始進行消化作用。圖4-13初級(A)和次級(B)溶酶體細胞生物學(xué)第四章第四節(jié)溶酶體次級溶酶體是初級溶酶體與細胞內(nèi)的自噬泡、胞飲泡或吞噬泡融合形成的復(fù)合體（圖4-13）?？煞譃楫愂扇苊阁w和自噬溶酶體，前者消化的物質(zhì)來自外源，后者消化的物質(zhì)來自細胞本身的各種組分。兩者都是正在進行消化作用的溶酶體。圖4-14動物細胞溶酶體系統(tǒng)示意圖

細胞生物學(xué)第四章第四節(jié)溶酶體二、溶酶體的功能1.細胞的消化作用溶酶體內(nèi)含消化各類大分子的酶，主要功能是消化分解各種生物高分子物質(zhì)，它是細胞內(nèi)一個極其復(fù)雜而精致的消化系統(tǒng)。溶酶體酶也可外傾至細胞外發(fā)揮作用。根據(jù)被消化物質(zhì)的來源不同，細胞內(nèi)的消化可分為異噬作用和自噬作用。（1）異噬作用

溶酶體對細胞外源性異物的消化過程稱為異噬作用。細胞經(jīng)常從外界環(huán)境中攝取營養(yǎng)或異物(如大分子物質(zhì)或微生物)。

（2）自噬作用

溶酶體消化細胞自身衰老的細胞器和生物大分子的過程稱為自噬作用。

細胞生物學(xué)第四章第四節(jié)溶酶體自噬作用主要出現(xiàn)于以下情況：①在細胞新陳代謝中，一些衰老或變性的細胞結(jié)構(gòu)通過自噬作用，逐漸被消化，由此對細胞內(nèi)的細胞器、膜性結(jié)構(gòu)和酶進行不斷的更新；細胞在饑餓狀態(tài)下溶酶體消化細胞自身的部分物質(zhì)，以維持細胞的生存，提供營養(yǎng)，以避免整個細胞的死亡；②細胞在衰老或病理狀態(tài)下，也會發(fā)生自噬作用，這可能是一種病態(tài)反應(yīng)，開始或許有利于延續(xù)細胞的生存，但結(jié)果加速了細胞的破壞與死亡。細胞生物學(xué)第四章第四節(jié)溶酶體2.細胞的自溶作用自溶作用是指在細胞內(nèi)溶酶體膜破裂，釋放出其中的水解酶,引起細胞自身的溶解、死亡，使整個細胞被釋放的酶所消化的過程，又稱為細胞自溶。在正常的個體發(fā)生過程中，器官、組織的改建，通常是通過組織細胞的破壞和新生實現(xiàn)的。這涉及到程序性細胞死亡或細胞凋亡的問題，雖然引起這些過程的機制尚不十分清楚，但一般認為溶酶體起著重要的作用。溶酶體不僅使細胞崩解，而且使生物的大分子分解代謝，其中一些物質(zhì)又可供給組織細胞再利用。

3.溶酶體在細胞外的作用一般情況下溶酶體在細胞內(nèi)行使功能，但有時溶酶體酶釋放到細胞外去發(fā)揮作用。

細胞生物學(xué)第四章第五節(jié)過氧化物酶體一、過氧化物酶體的結(jié)構(gòu)過氧化物酶體是由單層膜包裹、內(nèi)含一種或幾種氧化酶類的圓球形小體。(圖4-15)。圖4-15哺乳動物細胞過氧化物酶體細胞生物學(xué)第四章第五節(jié)過氧化物酶體過氧化物酶體在不同的組織細胞中，其數(shù)目、結(jié)構(gòu)和形狀