核糖體沉降系數(shù)

沉降系數(shù) sedimentation coefficient 用離心法時(shí) 大分子沉降速度的量度 等于每 單位離心場(chǎng)的速度 或 s v 2r s 是沉降系數(shù) 是離心轉(zhuǎn)子的角速度 弧度 秒 r 是 到旋轉(zhuǎn)中心的距離 v 是沉降速度 沉降系數(shù)以每單位重力的沉降時(shí)間表示 并且通常為 1 200 10 13秒范圍 10 13這個(gè)因子叫做沉降單位 s 即1s 10 13秒 如血紅蛋白的沉 降系數(shù)約為4 10 13秒或4s 大多數(shù)蛋白質(zhì)和核酸的沉降系數(shù)在4s 和40s 之間 核糖體及 其亞基在30s 和80s 之間 多核糖體在100s 以上 核糖體 Ribosome 是核糖核酸蛋白體的簡(jiǎn)稱(chēng) 是細(xì)胞器的一種 為橢球形的粒狀 小體 原核與真核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的部位 70S 核糖體是核糖體的一種 沉降系數(shù)沉降系數(shù) 根據(jù)在超速離心機(jī)的離心時(shí)的沉降系數(shù) 原核生物的核糖體為70S 數(shù)字代表沉降系 數(shù)值 數(shù)值越大核糖體也就越大 亞基分述亞基分述 70S 核糖體由30S 和50S 兩個(gè)亞基組成 30S 亞基含有一個(gè)16S rRNA 分子和21種不同蛋白質(zhì) 50S 亞基含有一個(gè)5S rRNA 以及32種不同蛋白質(zhì) 70S 核糖體并不只存在于原核生物細(xì)胞內(nèi) 真核生物的線粒體 葉綠體和細(xì)胞核也有 各自的核糖體 它們的沉降系數(shù)均為70S 因此 可以依據(jù)70S 核糖體的存在來(lái)判別原核 生物 質(zhì)粒質(zhì)粒 質(zhì)粒是染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳單位 包括真核生物的細(xì)胞器和細(xì)菌細(xì)胞中 染色體以外的脫氧核糖核酸 DNA 分子 現(xiàn)在習(xí)慣上用來(lái)專(zhuān)指細(xì)菌 酵母菌和放線菌等生 物中染色體以外的 DNA 分子 在基因工程中質(zhì)粒常被用做基因的載體 目前 已發(fā)現(xiàn)有質(zhì)粒的細(xì)菌有幾百種 已知的絕大多數(shù)的細(xì)菌質(zhì)粒都是閉合環(huán)狀 DNA 分子 簡(jiǎn)稱(chēng) cccDNA 細(xì)菌質(zhì)粒的相對(duì)分子質(zhì)量一般較小 約為細(xì)菌染色體的0 5 3 根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量的大小 大致上可以把質(zhì)粒分成大小兩類(lèi) 較大一類(lèi)的相對(duì)分子質(zhì)量是 40 106以上 較小一類(lèi)的相對(duì)分子質(zhì)量是10 106以下 少數(shù)質(zhì)粒的相對(duì)分子質(zhì)量介于兩者 之間 每個(gè)細(xì)胞中的質(zhì)粒數(shù)主要決定于質(zhì)粒本身的復(fù)制特性 按照復(fù)制性質(zhì) 可以把質(zhì)粒 分為兩類(lèi) 一類(lèi)是嚴(yán)緊型質(zhì)粒 當(dāng)細(xì)胞染色體復(fù)制一次時(shí) 質(zhì)粒也復(fù)制一次 每個(gè)細(xì)胞內(nèi) 只有1 2個(gè)質(zhì)粒 另一類(lèi)是松弛型質(zhì)粒 當(dāng)染色體復(fù)制停止后仍然能繼續(xù)復(fù)制 每一個(gè)細(xì) 胞內(nèi)一般有20個(gè)左右質(zhì)粒 一般分子量較大的質(zhì)粒屬?lài)?yán)緊型 分子量較小的質(zhì)粒屬松弛型 質(zhì)粒的復(fù)制有時(shí)和它們的宿主細(xì)胞有關(guān) 某些質(zhì)粒在大腸桿菌內(nèi)的復(fù)制屬?lài)?yán)緊型 而在變 形桿菌內(nèi)則屬松弛型 在基因工程中 常用人工構(gòu)建的質(zhì)粒作為載體 人工構(gòu)建的質(zhì)?？梢约喾N有用的特 征于一體 如含多種單一酶切位點(diǎn) 抗生素耐藥性等 常用的人工質(zhì)粒運(yùn)載體有 pBR322 pSC101 pBR322含有抗四環(huán)素基因 Tcr 和抗氨芐青霉素基因 Apr 并含有5 種內(nèi)切酶的單一切點(diǎn) 如果將 DNA 片段插入 EcoRI 切點(diǎn) 不會(huì)影響兩個(gè)抗生素基因的表 達(dá) 但是如果將 DNA 片段插入到 Hind III Bam H I 或 Sal I 切點(diǎn) 就會(huì)使抗四環(huán)素基因 失活 這時(shí) 含有 DNA 插入片段的 pBR322將使宿主細(xì)菌抗氨芐青霉素 但對(duì)四環(huán)素敏感 沒(méi)有 DNA 插入片段的 pBR322會(huì)使宿主細(xì)菌既抗氨芐青霉素又抗四環(huán)素 而沒(méi)有 pBR322 質(zhì)粒的細(xì)菌將對(duì)氨芐青霉素和四環(huán)素都敏感 pSC101與 pBR322相似 只是沒(méi)有抗氨芐青 霉素基因和 PstI 切點(diǎn) 質(zhì)粒運(yùn)載體的最大插入片段約為10 kb kb 表示為千堿基對(duì) 以高中生物角度來(lái)看 質(zhì)粒是游離在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的環(huán)狀 DNA 主 要存在于細(xì)菌等原核生物中 負(fù)責(zé)某些蛋白質(zhì)與激素 抗生素等的 分泌 而葉綠體從結(jié)構(gòu)上看比質(zhì)粒要復(fù)雜得多 雖然葉綠體的 DNA 也是環(huán)狀結(jié)構(gòu) 但畢竟葉綠體不只有 DNA 還有雙層膜 其中還有 70S 核糖體 多種與光合作用 DNA 復(fù)制等基礎(chǔ)生命活動(dòng)有關(guān)的酶 遠(yuǎn)遠(yuǎn)比質(zhì)粒復(fù)雜 因此葉綠體不能算做質(zhì)粒 線粒體與葉綠體是一樣的道理 自然也不能算做的質(zhì)粒 首先 質(zhì)粒是游離在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的環(huán)狀 DNA 主要存在于細(xì)菌等原核生物中 是攜帶某 些抗生素 抗藥性以及一些蛋白的基因 線粒體和葉綠體是半自主性細(xì)胞器 半自主性細(xì)胞器的概念 自身含有遺傳表達(dá)系統(tǒng) 自主性 但編碼的遺傳信息十分有限 其 RNA 轉(zhuǎn)錄 蛋白質(zhì)翻譯 自身構(gòu)建和功能發(fā)揮等必須依賴(lài)核基因組編碼的遺傳信息 自 主性有限 很多學(xué)者把線粒體和葉綠體的遺傳信息系統(tǒng)稱(chēng)為真核細(xì)胞的第二遺傳信息系統(tǒng) 或核外基 因及其表達(dá)體系 這是因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn) 線粒體和葉綠體中除有 DNA 外 還有 RNA mRNA tRNA rRNA 核糖體 氨基酸活化酶等 說(shuō)明這兩種細(xì)胞器都具有獨(dú)立 進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯的功能 也就是說(shuō) 線粒體和葉綠體都具有自身轉(zhuǎn)錄 RNA 和翻譯蛋白質(zhì) 的體系 但迄今為止 人們發(fā)現(xiàn)葉綠體僅能合成13種蛋白質(zhì) 線粒體能夠合成的蛋白質(zhì)也 只有60多種 而參與組成線粒體和葉綠體的蛋白質(zhì)卻分別有上千種 這說(shuō)明 線粒體和葉 綠體中自身編碼合成的蛋白質(zhì)并不多 它們中的絕大多數(shù)蛋白質(zhì)是由核基因編碼 在細(xì)胞 質(zhì)核糖體上合成的 也就是說(shuō) 線粒體和葉綠體的自主程度是有限的 它們對(duì)核遺傳系統(tǒng) 有很大的依賴(lài)性 因此 線粒體和葉綠體的生長(zhǎng)和增殖是受核基因組及自身的基因組兩套 遺傳信息系統(tǒng)控制的 所以它們都被稱(chēng)為半自主性細(xì)胞器 線粒體 DNA 呈雙鏈環(huán)狀 與細(xì)菌 DNA 相似 一個(gè)線粒體中可有一個(gè)或幾個(gè) DNA 分子 各種生物的線粒體 DNA 大小不一樣 大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞線粒體 DNA 的周長(zhǎng)約為5 m 約含 有16 000個(gè)堿基對(duì) 相對(duì)分子質(zhì)量比核 DNA 分子小100 1 000倍 葉綠體 DNA 也呈雙鏈 環(huán)狀 其大小差異較大 有200 000 2 500 000個(gè)堿基對(duì) 葉綠體 DNA 的周長(zhǎng)一般在 40 60 m 每個(gè)線粒體中平均約含有6個(gè)線粒體 DNA 分子 每個(gè)葉綠體中平均約含12個(gè) 葉綠體 DNA 分子 線粒體 DNA 和葉綠體 DNA 都可以自我復(fù)制 復(fù)制也是以半保留方式進(jìn)行的 用3H 嘧啶 核苷標(biāo)記證明 線粒體 DNA 復(fù)制的時(shí)間主要在細(xì)胞周期的 S 期及 G2期 而且 DNA 先復(fù) 制 隨后線粒體分裂 葉綠體 DNA 復(fù)制的時(shí)間在 G1期 它們的復(fù)制都受核的控制 復(fù)制 所需的 DNA 聚合酶都是由核 DNA 編碼 在細(xì)胞質(zhì)核糖體上合成的 出芽生殖 ch y sh ng zh 出芽生殖 budding reproduction 出芽生殖又叫芽殖 是無(wú)性繁殖方式之一 出芽生 殖 中的 芽 是指在母體上長(zhǎng)出的芽體 而不是高等植物上真正的芽的結(jié)構(gòu) 由細(xì)胞分裂產(chǎn)生子代 在一定部位長(zhǎng)出與母體相似的芽體 即芽基 芽基并不立即脫離 母體 而與母體相連 繼續(xù)接受母體提供養(yǎng)分 直到個(gè)體可獨(dú)立生活才脫離母體 是一種 特殊的無(wú)性生殖方式 如酵母菌 水螅等腔腸動(dòng)物 海綿動(dòng)物等 有些生物在適當(dāng)環(huán)境下 會(huì)由體側(cè)凸出向外形成一個(gè)球形芽體 這個(gè)芽體的養(yǎng)份全由 母體供應(yīng) 待成熟后由母體相接處形成新的體壁 再與母體分離成為獨(dú)立的新個(gè)體 此現(xiàn) 象稱(chēng)為出芽生殖 一些低等動(dòng)物或植物無(wú)性生殖的一種方式 由母體長(zhǎng)出新個(gè)體 形狀和母體相似 僅 大小不同 脫落后成為獨(dú)立的個(gè)體 又為 同樣形態(tài) 營(yíng)養(yǎng)生殖是利用植物的營(yíng)養(yǎng)器官來(lái)進(jìn)行繁殖 只有高等植物具有根莖葉的分化 因此 它是高等植物的一種無(wú)性生殖方式 低等的植物細(xì)胞不可能進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生殖 而出芽生殖是低 等植物的一種無(wú)性生殖方式 例如 馬鈴薯利用芽進(jìn)行繁殖是利用塊莖進(jìn)行繁殖 它是營(yíng)養(yǎng)生殖而不是出芽生殖 地 瓜是用根進(jìn)行無(wú)性生殖 營(yíng)養(yǎng)生殖包括 扦插 嫁接 壓枝 分根 第六章 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)及細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng) 第六章 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)及細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng) 一 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) cytoplasmic matrix 或 cytomatrix 一 概念 1 經(jīng)典細(xì)胞學(xué) 電鏡下 除去可見(jiàn)的細(xì)胞器及其亞微結(jié)構(gòu)以外的細(xì)胞質(zhì)部分稱(chēng)為細(xì)胞質(zhì)基 質(zhì) 2 細(xì)胞生物學(xué) 分級(jí)離心后 除去所有細(xì)胞器和顆粒剩下的清液部分稱(chēng)為胞質(zhì)溶膠 學(xué)術(shù)爭(zhēng)議 有人認(rèn)為細(xì)胞骨架不屬于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的范疇 是細(xì)胞器 也有人認(rèn)為細(xì)胞骨架是 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)體系 是其他成分錨定的骨架 同時(shí)它們經(jīng)常處于裝配和解聚的動(dòng) 態(tài)平衡中 其解聚的亞單位仍保持在液相中 二 化學(xué)組成 成分復(fù)雜 不易分析 所以 反映了大部分細(xì)胞生化成分 即是許多細(xì)胞器生化反應(yīng)的底 物和產(chǎn)物的運(yùn)輸通道 本身又涉及了幾種細(xì)胞代謝途徑 離心分離中 易發(fā)生混雜和丟失 破碎的細(xì)胞器及液泡內(nèi)含物可能混入可溶相 而另外一些本屬基質(zhì)的物質(zhì) 如可溶性酶又 可依附在細(xì)胞器碎片上被分離掉 三 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)功能 1 是進(jìn)行某些細(xì)胞生化活動(dòng)的場(chǎng)所 糖酵解 脂肪酸合成 有些供細(xì)胞自身結(jié)構(gòu)和代謝 所需蛋白 如組蛋白 非組蛋白 肌球蛋白 核糖體蛋白都在游離核糖體中合成 2 維持細(xì)胞器穩(wěn)定 提供適宜離子環(huán)境 3 供應(yīng)細(xì)胞器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的底物 4 對(duì)蛋白質(zhì)修飾選擇性降解和構(gòu)象修正 磷酸化與去磷酸化 糖基化 甲基化 酰基化 依賴(lài)泛素標(biāo)記的蛋白酶體中的蛋白質(zhì)降解途徑 熱休克蛋白 HSP 幫助變性或畸形蛋白質(zhì)重新折疊 5 物質(zhì)貯存和運(yùn)輸 如 膜系統(tǒng)和細(xì)胞骨架系統(tǒng)解聚后的物質(zhì)均貯存于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中 被 稱(chēng)為 分子庫(kù) 當(dāng)需重新組裝時(shí)由此提供元件 二 內(nèi)膜系統(tǒng) 一 概念 1 內(nèi)膜和內(nèi)膜系統(tǒng) 內(nèi)膜 電鏡下可見(jiàn)的在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的膜相結(jié)構(gòu) 內(nèi)膜系統(tǒng) 由內(nèi)膜 圍成泡狀 管狀 扁囊狀的亞微結(jié)構(gòu)和細(xì)胞器 構(gòu)成復(fù)雜且精密的胞內(nèi)系統(tǒng) 主要包括內(nèi) 質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 溶酶體 胞內(nèi)體 過(guò)氧化物酶體以及衍生的小泡和液泡 內(nèi)膜系統(tǒng)在細(xì) 胞質(zhì)中的區(qū)域分布是依靠細(xì)胞骨架的立體網(wǎng)絡(luò)支撐 注意 一般不把核糖體和葉綠體作為內(nèi)膜系統(tǒng)成員 2 內(nèi)膜的共同結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1 單位膜的層次區(qū)別不如質(zhì)膜明顯 2 厚度稍薄 6 7nm 3 膜上抗原不同 三 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) endoplasmic reticulum ER 1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和分布 由單層單層內(nèi)膜圍成的管狀 扁囊狀結(jié)構(gòu) 連通成網(wǎng) 周邊區(qū)域常見(jiàn)由其出芽分離形成小 泡 按形態(tài)差別可分為兩類(lèi) 膜外表附有核糖體的稱(chēng)為粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) rough ER 而膜外無(wú) 核糖體的稱(chēng)為光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) smooth ER 一般呈平行囊狀分布 多數(shù)是圍繞在細(xì)胞核附近 其內(nèi)的腔與雙層核膜之間的腔 核周池 相通 而光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)呈分支的管狀網(wǎng)絡(luò)往往分布 在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的外側(cè) 這兩種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是連通的還可與質(zhì)膜相連 在不同類(lèi)型細(xì)胞中其數(shù)量 和類(lèi)型有不同 如 卵細(xì)胞 胚胎細(xì)胞 癌細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不發(fā)達(dá)而分泌細(xì)胞和肝臟細(xì)胞中卻 很多 又如 脂肪細(xì)胞 腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞 肝細(xì)胞 平滑肌細(xì)胞光面內(nèi)質(zhì)很多 而胰腺細(xì)胞 和分泌抗體的漿細(xì)胞中則是粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)多 這種分布與細(xì)胞合成功能有關(guān) 另外 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 數(shù)量還與動(dòng)物生理狀態(tài)有關(guān) 極度饑餓是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)數(shù)量減少 喂食后數(shù)量增多 當(dāng)長(zhǎng)期服用 藥物時(shí)細(xì)胞中光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增多 2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成 依據(jù)對(duì)微粒體的組成分析 微粒體是經(jīng)分級(jí)離心得到的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)碎片形成的人工產(chǎn)物 以蔗 糖密度梯度離心 可將兩種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分開(kāi) 再以脫氧膽脂酸鹽 處理 可將核糖體分 離出來(lái) 3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 1 蛋白質(zhì)合成 附著在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外表的核糖體合成多肽鏈 從 易位子 孔道進(jìn)入內(nèi)質(zhì) 網(wǎng)腔內(nèi) 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)包括 分泌蛋白 外分泌的酶 抗體 多肽類(lèi) 激素 胞 外基質(zhì)等 膜蛋白 將轉(zhuǎn)運(yùn)到質(zhì)膜和其它內(nèi)膜 和細(xì)胞器中可溶性駐留蛋白 轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾 基體 溶酶體 胞內(nèi)體 endosome 和植物液泡等細(xì)胞器 2 蛋白質(zhì)折疊裝配和修飾加工 新合成的多肽由結(jié)合蛋白 Bip 和蛋白二硫鍵異構(gòu)酶幫 助折疊裝配 前者起識(shí)別促進(jìn)作用 是 HSP70家族成員 后者起切斷和重新形成二硫鍵 作用 凡錯(cuò)誤折疊裝配的肽鏈都由易位子返回細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中 由依賴(lài)泛素的蛋白酶解聚 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成蛋白質(zhì)的糖基化是最常見(jiàn)的修飾加工 分為 N 連接糖基化和 O 連接糖基 化兩種方式 前者是在膜上的糖基轉(zhuǎn)移酶作用下 將膜內(nèi)側(cè)的磷酸多萜醇上的寡糖鏈轉(zhuǎn)移 到多肽鏈的天冬酰氨殘基上 而后者則是轉(zhuǎn)移到絲氨酸 蘇氨酸 羥賴(lài)氨酸 或羥脯氨酸 殘基上 3 脂類(lèi)合成 磷脂 膽固醇和甾類(lèi)激素都是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的 合成磷脂所需的三種酶 ?；D(zhuǎn)移酶 磷酸酶 膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶 都位于膜上 其活性部位朝向膜外 合成磷脂 的底物來(lái)自細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 合成后在磷脂轉(zhuǎn)位因子 phospholipid translocator 幫助下翻轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)位 迅速進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中 其合成的脂類(lèi)除部分用于自身的膜裝配 其他的轉(zhuǎn)運(yùn)到別 的細(xì)胞 轉(zhuǎn)運(yùn)方式 類(lèi)似于膜蛋白的膜流動(dòng)和膜泡出芽轉(zhuǎn)運(yùn) 還可以磷脂轉(zhuǎn)換蛋白 phospholipid exchange proteins PEP 為載體運(yùn)送到線粒體和過(guò)氧化物酶體等缺磷脂 的細(xì)胞器膜上 4 內(nèi)膜的生成和分化 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可不斷自身裝配生成 再通過(guò)一系列化學(xué)結(jié)構(gòu)上的膜 改造 如核糖體脫落 添加或減少膜的酶 脂類(lèi)及糖基等 實(shí)現(xiàn)各類(lèi)型內(nèi)膜的轉(zhuǎn)化 其膜 物質(zhì)的生成中心是粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 轉(zhuǎn)運(yùn)方式 凡連通的內(nèi)膜由膜流動(dòng)性轉(zhuǎn)運(yùn) 凡不連通的則有 由小泡 包括衣被小泡 轉(zhuǎn)運(yùn) 5 解毒作用 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中有些酶 如 細(xì)胞色素 P450酶系 能催化脂溶性物質(zhì) 如苯 巴比妥 氧化失效 6 糖原分解 動(dòng)物的糖原顆粒 肝糖原 肌糖原 貯存在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中 當(dāng)生理活動(dòng)需 消耗能量時(shí) 在激素控制由 CAMP 介導(dǎo) 糖原被 葡聚糖磷酸化酶降解成葡萄糖 6 磷酸 再由光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的磷酸脂酶催化去掉磷酸根 葡萄糖穿過(guò)膜進(jìn)入光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔 運(yùn)出細(xì)胞進(jìn)入血液供生理需要 7 Ca2 的貯存 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的 Ca2 泵將細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的 Ca2 大量泵入腔內(nèi)貯存 一 旦受胞外信號(hào)刺激時(shí) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的 Ca2 通道打開(kāi) Ca2 迅速涌出作為胞內(nèi)信號(hào)傳遞 基 質(zhì)網(wǎng)是肌細(xì)胞中特化的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 平時(shí)其內(nèi)貯存的 Ca2 濃度比細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中高數(shù)千倍 當(dāng)興奮沖動(dòng)刺激時(shí) 肌質(zhì)網(wǎng)大量釋放 Ca2 激活 ATP 酶 促進(jìn)肌肉收縮 8 合成物質(zhì)的運(yùn)輸和交換 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是胞內(nèi)物質(zhì)合成運(yùn)輸?shù)耐ǖ?以3H 亮氨酸脈沖標(biāo)記 追蹤觀察 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的分泌性多肽經(jīng)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體 包裝成分泌顆 粒 再輸出胞外或其他細(xì)胞器 此外 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)之間形成了巨大的物質(zhì)交換 面積 小分子物質(zhì)和離子在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上能發(fā)生穿膜擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸 四 高爾基復(fù)合體 高爾基體 Golgi body 或稱(chēng)高爾基器或稱(chēng)高爾基復(fù)合體 Golgi complex 一 形態(tài)結(jié)構(gòu)的分布 由一層膜包圍組成的囊狀 管狀和泡狀復(fù)合結(jié)構(gòu)的堆疊 可大致分為三部分區(qū)域 1 G 順面膜囊 CGN 高爾基體在位置朝向和物質(zhì)運(yùn)輸上都表現(xiàn)有極性 一般彎曲成弓 形 其凸面稱(chēng)形成面 或順面 朝向細(xì)胞核 其凹面朝向質(zhì)膜 稱(chēng)為成熟面 或反面 G 順面的纖膜囊是中間多孔而且具有連續(xù)分枝的管網(wǎng)結(jié)構(gòu) 其膜厚6nm 與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相近 CGN 區(qū)域?qū)?nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)來(lái)的物質(zhì)分類(lèi)后大部分轉(zhuǎn)運(yùn)至中間膜囊 小部分返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 返回內(nèi) 質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)有 KDEL 信號(hào)序列 它是駐留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)蛋白的特有序列 2 G 中間膜囊是進(jìn)行糖基化修飾 糖脂形成和多糖合成的主要區(qū)域 3 G 反面膜囊 TGN 是蛋白質(zhì)成分分類(lèi) 包裝和轉(zhuǎn)運(yùn)的主要區(qū)域 在高爾基體周?chē)哪遗菔怯赡つ抑芫壟虼蟛糠殖鲅啃纬?負(fù)責(zé)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn) 二 高爾基體的功能 1 細(xì)胞內(nèi)大分子運(yùn)輸樞紐 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)在此加工 分類(lèi)和包裝后 分別 運(yùn)送到細(xì)胞特定部位或分泌到細(xì)胞外 還是細(xì)胞內(nèi)糖類(lèi)合成的工廠 2 蛋白質(zhì)糖基化修飾 質(zhì)膜上許多膜蛋白和分泌蛋白以及胞外基質(zhì)中的蛋白聚糖等 都 是在高爾基體完成糖基化修飾 加工 包裝和分選的 糖基化有兩種類(lèi)型 N 連接和 O 連接 差別見(jiàn)表6 2 N 連接糖基化始于粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 直至高爾基體反面膜囊要經(jīng)過(guò)9 個(gè)步驟 11種以上酶的催化 部分切除添加等加工修飾 圖6 9 才能最終形成成熟的糖 蛋白 那些參與加工的酶都是固定整合在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的腔內(nèi)側(cè) 組成修飾加工流水 線 蛋白質(zhì)糖基化功能有 1 作為分選標(biāo)志 如 2 保證多肽正確折疊 3 增強(qiáng)構(gòu)象穩(wěn)定性 3 蛋白酶原加工 1 無(wú)生物活性的蛋白質(zhì)切除 N 端或兩端序列 如 激素原修剪成胰島 素 2 前體切割成多段同種有活性的多肽如神經(jīng)肽 3 對(duì)含有不同信號(hào)序列的蛋白質(zhì)前 體以不同方式加工成不同產(chǎn)物 4 在細(xì)胞分泌中的主要作用 消化道分泌物 唾液 胃液 膜液 膽汁等 呼吸道分泌 物 痰液等 都是高濃度的糖蛋白或糖胺聚糖或蛋白聚糖 在如 皮脂腺 汗腺中分泌的糖 脂類(lèi) 5 是酶原和初級(jí)溶酶體的發(fā)源地 酶原是無(wú)活性的蛋白酶前體 如胃蛋白酶原 胰蛋白 酶原等 6 在植物細(xì)胞分裂末期參與細(xì)胞多糖合成 7 是細(xì)胞內(nèi)的膜泡進(jìn)行 膜流 的調(diào)控樞紐 細(xì)胞內(nèi)的膜泡除轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)含物質(zhì)外 還轉(zhuǎn)運(yùn)了膜 物質(zhì) 故稱(chēng)為膜流 其方向有 外 內(nèi) 內(nèi) 內(nèi) 和內(nèi) 外 這是維持質(zhì)膜及內(nèi)膜系 統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡的膜物質(zhì)循環(huán)途徑 五 溶酶體 lysosome 和過(guò)氧化物酶體 peroxisome 溶酶體內(nèi)含多種水解酶 能降解融化各種大分子物質(zhì) 是廣泛存在于動(dòng)物細(xì)胞中的主要細(xì) 胞器 植物細(xì)胞中有與其功能類(lèi)似的圓球體及植物中央液泡 一 溶酶體的結(jié)構(gòu) 由單層膜包圍形成的泡狀細(xì)胞器 膜厚度7 5nm 其內(nèi)部無(wú)結(jié)構(gòu) 但大小相差極大 其直 徑為0 2 0 5nm 不等 所含的水解酶有60余種 包括蛋白酶 核酸酶 糖苷酶 酯酶 磷 脂酶 都是酸性水解酶 最適 PH 值為5 0左右 其中酸性磷酸酶是溶酶體的標(biāo)志酶 溶酶體的特點(diǎn) 1 嵌有質(zhì)子泵 能維持中酸性?xún)?nèi)環(huán)境 2 具有多種載體蛋白 能將水解 產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運(yùn) 3 膜蛋白高度糖基化 可能對(duì)防止自身膜物質(zhì)降解有利 二 溶酶體的功能 1 細(xì)胞內(nèi)消化 降解胞吞作用進(jìn)入的大分子異物 為細(xì)胞代謝提供營(yíng)養(yǎng) 饑餓時(shí) 溶酶體 也分解細(xì)胞內(nèi)的生物大分子以保證機(jī)體所需能量 2 防御功能 白細(xì)胞和巨噬細(xì)胞可吞噬細(xì)菌或病毒 在溶酶體中將其殺死 消化降解后的 產(chǎn)物供給細(xì)胞營(yíng)養(yǎng) 3 自噬清除細(xì)胞內(nèi)衰老損傷的生物大分子和細(xì)胞器 胞內(nèi)生物大分子和細(xì)胞器有一定壽命 衰老損傷的由溶酶體和蛋白酶體消化清除的 有用物質(zhì)被轉(zhuǎn)化更新 4 對(duì)機(jī)體中的衰老病變細(xì)胞的清除 主要由巨噬細(xì)胞吞噬到溶酶體中降解 5 對(duì)發(fā)育過(guò)程中的凋亡細(xì)胞的清除 如 蝌蚪尾的退化 斷乳期乳腺的退化 6 受精時(shí)精子頂體效應(yīng) 三 溶酶體的發(fā)生 如前所述 合成過(guò)程中的容酶體在 GCGN 區(qū)域發(fā)生磷酸化 形成 M6P 標(biāo)志 到 TGN 區(qū) 域由 M6P 受體穿梭于高爾基體和溶酶體之間 反復(fù)使用 此外 還有部分含 M6P 受體的 溶酶體酶先分泌在胞外 再由質(zhì)膜上的 M6P 受體介導(dǎo)的有被小泡運(yùn)送到溶酶體 其 M6P 受體在質(zhì)膜與前溶酶體之間往返 四 過(guò)氧化物酶體的特征 功能及發(fā)生 過(guò)氧化物酶體又稱(chēng)為微體 microbody 也是單層膜圍繞而成的泡狀細(xì)胞器 其主要特征 是 內(nèi)含氧化酶類(lèi) PH7左右 常見(jiàn)晶體結(jié)構(gòu) 其識(shí)別標(biāo)志酶是過(guò)氧化氫酶 1 微體中常含兩種酶 依賴(lài)黃素 FAD 的氧化酶和過(guò)氧化氫酶 前者能將底物氧化成 H2O2 后者能將其分解成水 氧氣 所以?xún)煞N酶偶聯(lián)反應(yīng) 能保護(hù)細(xì)胞免受過(guò)氧化氫的 毒害 2 有人認(rèn)為 微體能分解脂肪酸等高能分子對(duì)細(xì)胞直接提供熱能 而不是通過(guò)水解 ATP 途徑提供熱能 3 植物葉肉細(xì)胞中的微體 是植物光呼吸反應(yīng)中的乙醛酸代謝場(chǎng)所 乙醛酸氧化的結(jié)果 是耗氧并釋放二氧化碳 是在光照下葉綠體和線粒體聯(lián)合完成的 注意光呼吸與細(xì)胞呼吸 以及光合作用是完全不相同的 4 植物種子萌發(fā)對(duì)其 微體催化了乙醛酸循環(huán)反應(yīng) 將種子中的脂肪酸 轉(zhuǎn)化變成葡萄糖 動(dòng)物細(xì)胞中不能進(jìn)行這種直接轉(zhuǎn)化 5 微體能分裂 但子代的微體的成熟則需要添加外源物質(zhì)來(lái)裝配其蛋白 是由細(xì)胞質(zhì)基 質(zhì)中合成轉(zhuǎn)運(yùn)而來(lái) 其膜脂是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成后由磷脂轉(zhuǎn)換蛋白或膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)的 現(xiàn)在已知 知道分泌蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成的關(guān)鍵因素為 1 信號(hào)肽 signal peptide 2 信號(hào)識(shí)別顆粒 signal recognition particle SRP 3 SRP 的受體 又稱(chēng)為停泊蛋 白 DP 信號(hào)肽是位于新合成蛋白質(zhì) N 端 由16 26個(gè)氨基酸組成 是先在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體 上其始合成一小段 隨即結(jié)合上 SRP 是合成肽鏈暫停 然后 SRP 與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的 DP 結(jié)合 使得核糖體與停泊在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的易位子 translocom 結(jié)合 SRP 則脫離返回細(xì) 胞質(zhì)基質(zhì)去重復(fù)使用 信號(hào)肽由易位子孔道過(guò)膜引導(dǎo)肽鏈以絆環(huán)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔 當(dāng)腔面信 號(hào)肽酶切除信號(hào)肽后 其后多肽鏈合成延伸直至合成完畢 上述過(guò)程是靠 GTP 的耗能過(guò) 程 關(guān)于這樣的多肽鏈邊合成邊轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的方式稱(chēng)為共轉(zhuǎn)移 cotranslocation 然而 那些無(wú)信號(hào)肽的多肽鏈合成 由于不可能共轉(zhuǎn)移進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 當(dāng)然只能在細(xì)胞質(zhì)基 質(zhì)中完成 由此而證 某種蛋白質(zhì)究竟會(huì)在何處合成 是取決于 N 端是否有信號(hào)肽 而這 又是依據(jù)其 mRNA 上的編碼 歸根結(jié)底是由其 DNA 編碼序列決定的 N 端的信號(hào)肽是起始轉(zhuǎn)移序列 start transfer sequence 有的肽鏈中部還有停