第六章細胞內(nèi)膜系統(tǒng)

第五章內(nèi)膜系統(tǒng)（endomembranesystem)

內(nèi)膜系統(tǒng):指細胞內(nèi)在結構、功能乃至發(fā)生上有一定聯(lián)系的膜性結構的總稱。概述一、內(nèi)膜系統(tǒng)的概念核被膜和ER進化的可能途徑設想中的線粒體進化起源二.膜被細胞器由不同途徑進化而來三.生物學意義

房室性區(qū)域化，增加表面積提高代謝效率2025/1/194真核細胞功能區(qū)隔的主要功能細胞質(zhì) 代謝通路；蛋白質(zhì)的合成細胞核 含有核基因組;DNA和RNA合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 脂類的合成；蛋白質(zhì)合成和運輸高爾基體 分泌到細胞外或運輸?shù)狡渌毎鞯牡? 白質(zhì)和脂類的修飾，分選及包裝溶酶體 細胞內(nèi)物質(zhì)降解內(nèi)體(胞內(nèi)體) 被內(nèi)吞物質(zhì)的分選線粒體 氧化磷酸化合成ATP葉綠體 光合作用進行ATP合成和碳固定過氧化酶體 有毒物質(zhì)氧化第一節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmicreticulum,ER)一、化學組成：

1.微粒體:100nm2.磷酯含量豐富,鞘磷脂少

3.所含蛋白質(zhì)比細胞膜多

標志酶:葡萄糖-6-磷酸酶二、形態(tài)結構：（一）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是一種膜性管網(wǎng)結構系統(tǒng)小管、小泡及扁平囊?？膳c核膜外層相連。2.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔：

是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜圍成的腔。1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜：

厚度約5-6nm，面積占整個內(nèi)膜系統(tǒng)的一半左右。(二）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)差異生理變化

饑餓、缺氧、肝炎、藥物等影響,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)會發(fā)生相應的變化，出現(xiàn)囊泡化。

不同發(fā)育階段

分化低的細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)少、不發(fā)達；

分化高的細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)數(shù)量多、結構復雜。

單位結構存在情況

一些細胞，小管、小囊、扁平囊都存在；

而某些細胞只存在其中一種或兩種。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(RER)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(SER)三、類型：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)固著核糖體游離核糖體兩種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分布根據(jù)細胞類型的不同而不同胰腺外分泌細胞全為粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)肌細胞全為滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腎上腺皮質(zhì)細胞兩者均存在四、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能：1.蛋白質(zhì)的合成（1）信號肽假說(可溶性蛋白的合成)信號識別顆粒(SRP)：

識別信號肽，并與核糖體結合，形成SRP-核糖體復合體,使蛋白質(zhì)的合成暫時中止。信號肽：當氨基酸合成時，先在游離核糖體上由信號密碼翻譯出一段肽鏈，由18-30個氨基酸組成，稱為信號肽。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔細胞質(zhì)SRP受體信號識別顆粒(SRP)移位子（核糖體結合蛋白）tRNAAP核糖體mRNA信號肽A信號肽假說SRP的結構特點

核糖體附著與肽鏈的延伸合成轉運體與核糖體大亞基中央管形成肽鏈轉運通道轉運體結構斷面示意圖轉運體與新生多肽鏈的穿膜運輸過程：①SRP-核糖體復合體形成

[信號肽-SRP-核糖體A位]（肽鏈合成暫時停止）②SRP-核糖體復合體錨泊?？?/p>

[信號肽-SRP-核糖體A位]—[SRP受體—核糖體結合蛋白]（SRP釋放）③肽鏈合成重新開始，轉運器開放，肽鏈穿膜入腔轉運

信號序列的作用

（1）一般帶有10-15個疏水氨基酸；（2）在靠近該序列N-端常常有1個或數(shù)個帶正電荷的氨基酸；（3）在其C-末端靠近蛋白酶切割位點處常常帶有數(shù)個極性氨基酸，離切割位點最近的那個氨基酸往往帶有很短的側鏈（丙氨酸或甘氨酸）。信號肽的特點①停止轉移信號與單次跨膜蛋白的形成(2)跨膜蛋白的形成②內(nèi)信號肽與單次跨膜蛋白形成內(nèi)信號肽具有N端信號肽同樣功能2025/1/1926③多次跨膜蛋白的形成

含疏水性起始轉移信號和停止轉移信號序列2025/1/1928（3）蛋白質(zhì)共翻譯轉運：

一邊翻譯,一邊進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)翻譯后轉運細胞內(nèi)蛋白質(zhì)分選途徑（總結）2025/1/1932細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的運輸通過核孔進入細胞核跨膜轉運到線粒體，葉綠體，過氧化酶體以及核膜膜泡轉運，進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)后，以膜泡形式運輸?shù)礁郀柣w、溶酶體、胞內(nèi)體，質(zhì)膜，或分泌到細胞外2025/1/1933蛋白質(zhì)分選信號內(nèi)質(zhì)網(wǎng)N端切除 6-12疏水氨基酸為核心，緊接一到多個堿性氨基酸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白C端不切除 KDEL線粒體N端切除 3-5不連續(xù)Arg或Lys殘基,通常與Ser和Thr一起;沒有Glu和Asp殘基葉綠體N端切除 沒有共同序列;通常Ser,Thr,以及小疏水氨基酸殘基，無Glu和Asp過氧化酶體C端不切除 C端常為Ser-Lys-Leu（SKL)細胞核中間不切除 5個堿性氨基酸短序列，或兩個堿性氨基酸端序列，中間被約10個氨基酸分隔開依據(jù)蛋白質(zhì)合成場所不同劃分為：

內(nèi)源性蛋白和外輸性蛋白（1）內(nèi)源性蛋白（游離核糖體）①胞質(zhì)蛋白②通過核孔復合體轉運到細胞核中的核蛋白③線粒體、質(zhì)體、過氧化物酶體等細胞器所必需的核基因組編碼蛋白（2）外輸性蛋白（附著核糖體）①膜整合蛋白：插入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，以及內(nèi)膜系統(tǒng)各個區(qū)域以及細胞膜中 ②可溶性駐留蛋白：最終定位于RER、SER、高爾基復合體、溶酶體等細胞器中③分泌蛋白：通過出胞作用轉運到細胞外問題1一博士發(fā)現(xiàn)了遺忘蛋白，他假設遺忘蛋白的羧基端具有一疏水ER信號，能被SRP識別，穿過ER膜，最后由松果腺細胞分泌到血液，發(fā)揮破壞作用。若你是基金委成員，愿意資助此項目嗎？2.蛋白質(zhì)的糖基化-N連接3.蛋白質(zhì)附著到糖基磷脂酰肌醇成為脂錨定蛋白4.新生多肽的折疊與裝配。分子伴侶:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)貯留蛋白功能:識別正在合成的或已部分折疊的多肽，并與這些多肽的一定部位結合，予以正確折疊。Bip同未折疊蛋白質(zhì)的疏水氨基酸結合，防止蛋白質(zhì)不正確折疊和聚合，并促使它們重新折疊和裝配。PDI(proteindisulfideisomerase)蛋白二硫鍵異構酶駐留蛋白:C端駐留信號

受體（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復合體內(nèi)膜）

KDEL:

Lys-Asp-Glu-Leu★在此過程中，分子伴侶只起陪伴作用，不參與最終底物的形成，故而得名5．蛋白質(zhì)的胞內(nèi)運輸：兩條主要途徑：（1）經(jīng)過折疊和糖基化等作用，以轉運小泡的形式進入高爾基復合體。（2）含有分泌蛋白的膜泡由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上脫離下來形式一種濃縮泡，通過胞吐被排出

共同特點：以膜泡形式完全隔離于細胞質(zhì)進行轉運。（二）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能1.脂類合成與轉運：（1）脂類的合成膽固醇的合成在腎上腺皮質(zhì)細胞、睪丸間質(zhì)細胞和卵巢黃體細胞，滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)很發(fā)達，實驗證明這些滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)含有合成膽固醇的全套酶系。(2)脂類分子合成后的轉運基質(zhì)面ER腔面轉位酶①翻轉：從ER細胞質(zhì)基質(zhì)面“翻轉”到腔面的膜層中基質(zhì)面ER腔面基質(zhì)面ER腔面

②運輸小泡：轉運到高爾基復合體，溶酶體和細胞膜上?；|(zhì)面ER腔面磷脂轉移蛋白③磷脂轉移蛋白轉運至線粒體和過氧化物酶體上。磷脂轉換蛋白：水溶性載體蛋白，每一載體蛋白識別特殊類型的磷脂，且只與一個磷脂分子結合，成為水溶性復合物，觸到缺乏磷脂的線粒體和過氧化酶體便會釋放結合的磷脂分子，安插到該膜的脂雙層中。基質(zhì)面ER腔面基質(zhì)面ER腔面基質(zhì)面ER腔面2.參與糖原代謝SER上有葡萄糖-6-磷酸酶3、解毒作用實驗給動物喂食苯巴比妥肝細胞滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增多，

與解毒作用相關的酶含量增加。SER含有參與解毒作用的各種酶系。

解毒功能肝細胞中的sER，清除脂溶性廢物和代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)藥物、毒物─（ER膜上的氧化酶系）→解毒或轉化如：氨基酸代謝→氨→尿素（無毒）；苯巴比妥類藥物+葡萄糖醛酸→水溶性物質(zhì)4、是Ca2+儲存場所，參與肌肉收縮肌漿網(wǎng)上的Ca2+泵胞質(zhì)肌漿網(wǎng)胞質(zhì)Ca2+Ca2+細胞膜外界刺激ATP酶ATPADPPiCa2+5.胃酸、膽汁的合成與分泌

胃壁腺上皮細胞中的SER參與胃酸形成肝細胞中的SER參與膽汁的合成與分泌第二節(jié)高爾基復合體一.高爾基復合體的形態(tài)結構(一)光鏡：網(wǎng)狀結構40x10硝酸銀染色紅框所示為一個神經(jīng)元細胞貓脊神經(jīng)節(jié)切片核周的棕褐色彎曲線條示高爾基復合體

2.扁平囊

3.小囊泡

1.大囊泡電鏡下高爾基復合體橫切面模式圖由三種不同類型的膜性囊泡組成（二）電鏡觀察：成熟面（反面）形成面（順面）扁平囊呈盤狀，3-10層稱—高爾基堆扁平囊間距：20-30nm；囊腔寬：6-15nm形成面膜厚:6nm;成熟面膜厚：8nm小囊泡30-80nm;膜厚：6nm;囊腔內(nèi)含：中等電子密度物質(zhì)泡內(nèi)含物質(zhì)：低電子密度物質(zhì)，較透明。大囊泡100-500nm;膜厚：8nm;泡內(nèi)含物質(zhì)：高電子密度物質(zhì)。凸面：形成（順）面；凹面：成熟（反）面（三）高爾基復合體具有極性1.順面的網(wǎng)狀結構：

分選蛋白質(zhì)和脂類，小部分返回（駐留蛋白）進行蛋白質(zhì)糖基化和?；?.中間膜囊:

糖基修飾和多糖及糖脂合成。3.反面的網(wǎng)狀結構:分選與修飾（硫酸化、唾液酸化、水解）未分化的胚胎細胞、干細胞中，高爾基復合體往往較同類成熟型細胞少。分化程度高的細胞，高爾基復合體較發(fā)達，如神經(jīng)細胞、胰腺細胞、肝細胞。但也有例外，如成熟的紅細胞、成熟的粒細胞和骨骼肌細胞中，高爾基復合體顯著萎縮或消失。（四）高爾基復合體的發(fā)達程度與細胞的分化程度相關二、高爾基復合體的化學組成脂類：膜脂含量介于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)膜之間，40%；蛋白質(zhì)：60%

酶類：種類較多，如：糖基轉移酶、磷脂酶、氧化還原酶……(成熟面含酶多)；標志酶：糖基轉移酶糖類：多糖分布從形成面到成熟面呈梯度上升；三、高爾基復合體的功能1.蛋白質(zhì)運輸分泌的中轉站

2.蛋白質(zhì)的加工

①蛋白質(zhì)的糖基化

②蛋白質(zhì)的水解加工

3.參與多糖的合成

4.參與膜的轉化

5.參與形成溶酶體頂部分泌泡粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復合體胰腺細胞中蛋白質(zhì)合成與運輸途徑示意圖3H標記亮氨酸1.蛋白質(zhì)運輸分泌的中轉站3H標記亮氨酸3分鐘20分鐘120分鐘粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復合體頂部分泌泡O-連接：

與多肽鏈絲氨酸、蘇氨酸或羥賴氨酸的羥基的氧原子連接，連接的糖為半乳糖或N-乙酰半乳糖胺。高爾基復合體2.蛋白質(zhì)的加工①蛋白質(zhì)的糖基化N-連接:寡糖連接在蛋白質(zhì)的天冬酰氨殘基的氨基上。

粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)N-連接的糖基化加工過程N-乙酰葡萄糖胺甘露糖葡萄糖半乳糖唾液酸去甘露糖，加N-乙酰葡萄糖胺、半乳糖、唾液酸起始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，完成于高爾基復合體蛋白質(zhì)糖基化類型比較

特征N-連接O-連接1.合成部位

粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體2.合成方式

來自同一個寡糖前體一個個單糖加上去3.與之結合的氨基酸殘基

天冬酰胺絲氨酸、蘇氨酸、羥賴氨酸、羥脯氨酸4最終長度

至少5個糖殘基一般1～6個糖殘基，但ABO血型抗原較長5.第一個糖殘基

N—乙酰葡萄糖胺半乳糖,N—乙酰半乳糖胺

高爾基復合體中蛋白質(zhì)糖鏈的加工修飾具有嚴格的順序性和區(qū)域性。

RER溶酶體酶寡糖磷酸化去除甘露糖去除甘露糖、加上N-乙酰葡萄糖胺加上半乳糖加上唾液酸、糖蛋白分選溶酶體質(zhì)膜分泌泡糖基化的意義：避免降解作為運輸信號形成糖被來自ER的某些肽類激素，起初是無活性的，被運送至高爾基復合體，經(jīng)過水解酶的作用轉變?yōu)榛钚孕汀＂诘鞍踪|(zhì)的水解加工高爾基體中也可以進行多糖的合成。動物細胞中合成的多糖主要是透明質(zhì)酸，這是一種氨基聚糖，是細胞外基質(zhì)的主要成分。植物細胞壁中的幾種多糖，包括半纖維素、果膠也是在高爾基體中合成的3.參與多糖的合成4.參與膜的轉化膜流（membraneflow）：細胞內(nèi)膜系統(tǒng)中，各細胞器的膜性成分相互聯(lián)系和轉移的現(xiàn)象膜流的意義：①參與物質(zhì)運輸。②使細胞器的膜性成分不斷得到補充和更新

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

高爾基復合體

細胞膜

分泌泡核膜

運輸小泡細胞核內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復合體細胞膜內(nèi)吞體rER順面管網(wǎng)反面管網(wǎng)高爾基復合體溶酶體水解酶前體加入磷酸基團M-6-P溶酶體酶前溶酶體ATPADP+PiH+去除磷酸pH=6成熟溶酶體M-6-P(甘露糖-6-磷酸是一種分選信號)5.參與形成溶酶體

溶酶體的發(fā)生小結rER合成溶酶體酶運輸小泡在GC順面膜囊磷酸化在反面高爾基網(wǎng)狀結構特殊的運輸小泡晚期內(nèi)體內(nèi)體性溶酶體含受體的小泡出芽酶與受體分離（pH<6）形成帶有分選信號M6P的溶酶體酶通過帶M6P的溶酶體酶與MPR的結合攜帶溶酶體酶出芽脫磷酸內(nèi)膜系統(tǒng):指細胞質(zhì)內(nèi)結構、功能及發(fā)生上有一定聯(lián)系的膜性結構的總稱。連續(xù)分泌途徑除了給細胞外提供酶、生長因子和細胞外基質(zhì)成分外，也為細胞質(zhì)膜提供膜整合蛋白和膜脂。非連續(xù)分泌途徑，如內(nèi)分泌細胞。分泌小泡聚集在細胞質(zhì)膜附近，當受到細胞外信號刺激時，就會將內(nèi)含物釋放到細胞外。如血糖的增加，細胞會發(fā)出信號釋放胰島素。問題2在ER的蛋白質(zhì)上加上預先裝配好的14個糖殘基，而不是用一個個的酶按次序把糖加上去，這種做法有什么好處第三節(jié)溶酶體（Lysosome)中國倉鼠細胞內(nèi)的溶酶體（特異的紅色染料所示):一.溶酶體的形成1.單層包裹2.含有豐富酸性水解酶3.膜上具有H+質(zhì)子泵4.溶酶體膜內(nèi)存在著特殊的轉運蛋白5.膜蛋白高度糖基化防止自身膜蛋白降解二.溶酶體的結構：PH~5核酸酶蛋白酶糖苷酶酯酶磷酸酯酶硫酸酯酶磷酸酶ATPADP+Pi酸性水解酶H+細胞質(zhì)PH~7.2三.溶酶體的分類及相應形態(tài)(一)按功能1.初級溶酶體2.次級溶酶體1）自噬溶酶體2）異噬溶酶體3.三級溶酶體

（殘余體）(二)按形成1.內(nèi)體性溶酶體2.吞噬性溶酶體

1.內(nèi)體性溶酶體

由高爾基復合體芽生的運輸小泡和內(nèi)體合并而成。又稱為初級溶酶體(primarylysosome)2.吞噬性溶酶體內(nèi)體性溶酶體與不同的底物結合后，就成為吞噬性溶酶體，又稱次級溶酶體。類型：

①異噬性溶酶體

②自噬性溶酶體

初級溶酶體次級溶酶體①異噬性溶酶體固態(tài)物吞噬體內(nèi)體性溶酶體異噬性溶酶體液態(tài)物吞飲體小分子殘渣殘余小體細胞質(zhì)中

重新利用出胞留胞堆積肝細胞脂褐質(zhì)臺-薩氏綜合癥溶酶體的髓樣結構殘余體：已失去酶活性，僅留未消化的殘渣?？赏ㄟ^外排作用排出細胞，也可能留在細胞內(nèi)。②自噬性溶酶體被吞噬的線粒體固態(tài)物吞噬體內(nèi)體性溶酶體異噬性溶酶體液態(tài)物吞飲體小分子殘渣殘余小體細胞質(zhì)中

重新利用出胞留胞堆積破損衰老的細胞器自噬性溶酶體自噬體

（自體吞噬體）（autophagosome)：

細胞內(nèi)衰老的細胞器等被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體的膜包裹而形成的小體。內(nèi)體初級溶酶體吞噬體異溶酶體吞飲體異溶酶體自噬體自溶酶體分泌顆粒分泌溶酶體次級溶酶體殘質(zhì)體異噬作用自噬作用胞外消化四、溶酶體的功能1.物質(zhì)消化與營養(yǎng)功能2.清除無用大分子物質(zhì)（清除衰老、殘損的細胞器或細胞）；4.參與激素的生成