醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)課件

1、第四章 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng),一、概念： 指位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，在結(jié)構(gòu)、功能乃至發(fā)生上相關(guān)的膜圍繞的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)的總稱(chēng) 二、組成： 包括核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、過(guò)氧化物酶體及液泡和其他各種小泡 三、特點(diǎn)： 內(nèi)膜系統(tǒng)是真核細(xì)胞特有的結(jié)構(gòu) 內(nèi)膜系統(tǒng)的細(xì)胞器在細(xì)胞質(zhì)中有相對(duì)固定的毗鄰關(guān)系,內(nèi)膜系統(tǒng),第一節(jié) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 第二節(jié) 高爾基復(fù)合體 第三節(jié) 溶酶體 第四節(jié) 過(guò)氧化物酶體,內(nèi)膜系統(tǒng),第一節(jié) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng),一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu),三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成,四、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,五、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的病理改變,二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類(lèi)型,1945年K. R. Porter等在培養(yǎng)的小鼠成纖維細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，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)

2、，故名內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum，ER）。,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu),由一層單位膜所構(gòu)成的相互連續(xù)的小管、小泡和扁囊結(jié)構(gòu)組成的連續(xù)的三維網(wǎng)狀膜系統(tǒng) 約占細(xì)胞總膜面積的一半，是封閉的系統(tǒng)，膜厚56nm 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形態(tài)結(jié)構(gòu)、分布狀態(tài)、數(shù)量與細(xì)胞類(lèi)型、生理狀態(tài)及分化程度極為相關(guān),內(nèi)質(zhì)網(wǎng),小管,小泡,扁囊,細(xì)胞膜,核膜,03章醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng),8,(一)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（RER):膜表面附著核糖體；形態(tài)多為板層狀排列的扁囊；網(wǎng)腔內(nèi)含低電子或中等電子密度的物質(zhì)；多分布在分泌活動(dòng)旺盛或分化較完善的細(xì)胞內(nèi)。,(二)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(SER):膜表面無(wú)核糖體附著；形態(tài)多為分枝小管或小泡

3、；多分布在一些特化的細(xì)胞中。,二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類(lèi)型,03章醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng),10,03章醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng),11,ER （內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）,RER（粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）,03章醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng),14,SER （滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）,ER膜中含大約60%的蛋白和40%的脂類(lèi)，脂類(lèi)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。 ER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：葡萄糖-6-磷酸酶，普遍存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，是其標(biāo)志酶，核糖體結(jié)合糖蛋白（ribophorin）只分布在RER，細(xì)胞色素P-450只分布在SER，是滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特有的

4、標(biāo)記酶。,三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成,微粒體（Microsome）：細(xì)胞勻漿和超速離心，特別是密度梯度離心過(guò)程中，由破碎的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等形成的近似球形的封閉小泡結(jié)構(gòu)，它包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與核糖體兩種基本成分。,很好的研究材料,03章醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng),17,微粒體（microsome）,四、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,1. 蛋白質(zhì)合成 2. 蛋白質(zhì)折疊 3. 蛋白質(zhì)修飾 4. 蛋白質(zhì)運(yùn)輸 5. 脂類(lèi)的合成,（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（RER）的功能：,附著核糖體合成的蛋白質(zhì)包括： 向細(xì)胞外分泌的蛋白質(zhì)、抗體、激素 跨膜蛋白 需要與其他細(xì)胞組分嚴(yán)格隔離的蛋白質(zhì) 需要進(jìn)行修飾的蛋白質(zhì),1. 蛋白質(zhì)的合成,核糖體,小亞基 mRNA

5、穿通隧道 大亞基 中央通道 正在合成的多肽鏈,5,03章醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng),22,核糖體是合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞器 主要成分蛋白質(zhì)和rRNA 功 能：按照mRNA 的指令合成多肽鏈,mRNA,核糖體,A部位：氨基酸部位或受位，接受氨?；鵷RNA P部位：肽基部位或放位，肽基tRNA移交肽鏈后，tRNA被釋放的部位,T因子：肽基轉(zhuǎn)移酶催化P位上的氨酰基結(jié)合到A位的氨酰tRNA上 G因子：GTP酶，催化tRNA從A位P位,核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所,5,tRNA循環(huán),3,mRNA,G. Blobel等1975年提出了信號(hào)假說(shuō) (Signal hypothesis)，認(rèn)為蛋白質(zhì)N端的信號(hào)肽，指導(dǎo)蛋

6、白質(zhì)轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，為此獲1999年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。,信號(hào)假說(shuō),蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成涉及以下成分： 信號(hào)密碼 信號(hào)肽（signal peptide） 信號(hào)識(shí)別顆粒（SRP） SRP受體（SPR receptor） 信號(hào)肽酶,信號(hào)假說(shuō),信號(hào)假說(shuō),信號(hào)密碼：位于起始密碼(AUG)之后，有一組編碼特殊氨基酸序列的密碼子。 信號(hào)肽：蛋白質(zhì)合成時(shí)，首先在游離核糖體上由信號(hào)密碼翻譯出一段肽鏈，這一小段額外的肽鏈為疏水的氨基酸序列，約有1530個(gè)氨基酸組成。信號(hào)肽是個(gè)信號(hào)，是附著核糖體的標(biāo)記。,信號(hào)識(shí)別顆粒(signal recognition particle，SRP)，它是由6條不同的肽鏈結(jié)合在1

7、分子的7S rRNA上組成的11S核糖體蛋白，它能特異識(shí)別并結(jié)合信號(hào)肽。SRP占據(jù)了核糖體的A位，阻擋了攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入核糖體，使蛋白質(zhì)的合成暫時(shí)中止。 SRP受體(SRP receptor)，它是結(jié)合在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的鑲嵌蛋白，分子量約72000，它可以識(shí)別結(jié)合SRP。 信號(hào)肽酶：水解信號(hào)肽的酶。,信號(hào)識(shí)別顆粒模式圖,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔,細(xì)胞質(zhì),SRP受體,信號(hào)識(shí)別顆粒 (SRP),核糖體結(jié)合蛋白,tRNA,A,P,核糖體,mRNA,信號(hào)肽,A,信號(hào)假說(shuō),附著核糖體與蛋白質(zhì)的合成過(guò)程： 1. 游離核糖體上信號(hào)肽合成； 2. 胞質(zhì)中SRP識(shí)別信號(hào)肽，形成SRP-核糖 體復(fù)合體，從而使多肽鏈合成暫停。

8、 3.核糖體與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合，形成SRP-SRP 受體-核糖體復(fù)合體；,4. SRP脫離并參加再循環(huán)，核糖體上的多 肽鏈合成繼續(xù)進(jìn)行。 5.信號(hào)肽被ER膜上的信號(hào)肽酶切掉，合成 的多肽鏈落入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中； 6.附著核糖體脫離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，大小亞基分 開(kāi)，回到胞質(zhì)基質(zhì)中參加再循環(huán)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 膜上的受體小管消失 。,03章醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng),34,附著核糖體：主要合成分泌性蛋白質(zhì) 游離核糖體：主要合成結(jié)構(gòu)性蛋白質(zhì) 功能狀態(tài)都為多聚核糖體，非功能狀態(tài)為大、小亞基分開(kāi),核糖體的存在形式,2. 蛋白質(zhì)折疊,分子伴侶： 蛋白質(zhì)折疊需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的某些可溶性駐留蛋白參與，這類(lèi)蛋白能特異性地識(shí)別新生肽鏈或部

9、分折疊的多肽并與之結(jié)合，幫助這些多肽進(jìn)行折疊、裝配和轉(zhuǎn)運(yùn)，而其本身并不參與最終產(chǎn)物的形成。,2. 蛋白質(zhì)折疊,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。,3. 蛋白質(zhì)修飾,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。,蛋白質(zhì)的糖基化,蛋白質(zhì)的糖基化：是指單糖或寡糖與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合形成糖蛋白。,蛋白質(zhì)糖基化的意義,使蛋白質(zhì)能夠抵抗消化酶的作用 賦予蛋白質(zhì)傳導(dǎo)信號(hào)的功能 某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊 在細(xì)胞表面形成糖萼（細(xì)胞膜

10、的外表有一層糖蛋白構(gòu)成的外被 ）,蛋白質(zhì)糖基化作用方式,N-連接的糖基化：發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)， 是糖蛋白中最普遍的一種,O-連接的糖基化：主要或全部在高爾基 復(fù)合體中進(jìn)行。,在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，糖鏈被連接在多肽鏈中天冬酰胺殘基(Asn)的氨基上，故稱(chēng)之為N-連接糖基化。 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)、甘露糖（Man）和葡萄糖 （Glc）的多個(gè)分子按順序先后被連接到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中叫多萜醇的脂質(zhì)分子上，成為寡聚糖，并使寡聚糖活化。 已活化的寡聚糖即由糖基轉(zhuǎn)移酶催化，轉(zhuǎn)移到天冬酰胺殘基(Asn)的氨基上,N-連接的糖基化,03章醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng),44,蛋白質(zhì)糖基化（protein

11、glycosylation）,N-連接,寡聚糖轉(zhuǎn)移酶,Asn=天冬酰胺,O-連接的寡糖的糖基化,O-連接的寡糖是指與蛋白質(zhì)的絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基側(cè)鏈上的羥基基團(tuán)連接的寡糖。 O-連接的寡糖的糖鏈中又增加了半乳糖（Gal）、巖藻糖和唾液酸（NANA）等糖殘基。,4.蛋白質(zhì)運(yùn)輸,向細(xì)胞外分泌的蛋白質(zhì)： RER合成糖基化作用小泡(含分泌蛋白)經(jīng)高爾基體 濃縮泡分泌顆粒 排出； 膜嵌入蛋白質(zhì)，即膜蛋白 需要與其他細(xì)胞組分嚴(yán)格隔離的蛋白質(zhì) 需要進(jìn)行復(fù)雜修飾的蛋白質(zhì),5. 脂類(lèi)的合成,合成大部分細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的膜脂 合成脂類(lèi)的酶都位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂質(zhì)雙層，活性部位朝向胞質(zhì)面 翻轉(zhuǎn)酶：能選擇性地將合成

12、的脂類(lèi)分子從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)面的膜層翻轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面的膜層中。 磷脂酰膽堿的生物合成過(guò)程：酰基轉(zhuǎn)移酶、磷脂酸酶、膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶,（二）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（SER）的功能,1. 脂類(lèi)的合成 2. 糖原的分解 3. 解毒作用 4. 肌肉收縮(肌質(zhì)網(wǎng)) 5. 鹽酸的分泌、滲透壓調(diào)節(jié),1. 脂類(lèi)的合成,腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞、睪丸間質(zhì)細(xì)胞、卵巢共黃體細(xì)胞等類(lèi)固醇激素細(xì)胞 SER含有合成膽固醇全套酶系和使膽固醇轉(zhuǎn)化為類(lèi)固醇激素(腎上腺激素、性激素)的酶類(lèi)及與脂類(lèi)合成有關(guān)的酶類(lèi),2. 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在糖原分解中的作用,3. SER的解毒作用,肝細(xì)胞的解毒作用-SER通過(guò)氧化、甲基化、結(jié)合等方式，降低或排除毒性物質(zhì) 藥物、毒物(SE

13、R膜上的氧化酶系)解毒或轉(zhuǎn)化 如：氨基酸代謝氨尿素(無(wú)毒)； 苯巴比妥類(lèi)藥物+葡萄糖醛酸水溶性物質(zhì),4. 鹽酸的分泌、滲透壓調(diào)節(jié),哺乳動(dòng)物胃底壁細(xì)胞的胞質(zhì)中，SER能將血漿中的Cl-傳遞到細(xì)胞內(nèi)分泌小管的膜上， Cl-可與胞質(zhì)中由碳酸解離的H+在膜上結(jié)合產(chǎn)生HCl，排出細(xì)胞外,四、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的病理改變,病理?xiàng)l件下內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腫脹(低氧、病毒性肝炎) 肥大(B淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞) 物質(zhì)累積(a1-抗胰蛋白酶缺乏病人的血清中缺乏a1-抗胰蛋白酶，而在肝細(xì)胞的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中卻儲(chǔ)存著a1-抗胰蛋白酶) 癌變細(xì)胞中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)變化,第二節(jié) 高爾基復(fù)合體,最早發(fā)現(xiàn)于1855年。1889年，Golgi用銀染法在

14、貓頭鷹的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)觀察到了清晰的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，定名為高爾基體。20世紀(jì)50年代應(yīng)用電鏡技術(shù)證實(shí)高爾基體是由幾個(gè)部分膜性結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成的，所以現(xiàn)在一般用高爾基復(fù)合體 (Golgi complex),高爾基復(fù)合體只存在于真核細(xì)胞中,通常在分泌功能旺盛的細(xì)胞內(nèi)高爾基復(fù)合體數(shù)目很多，如杯狀細(xì)胞、胰腺外分泌細(xì)胞、唾液腺細(xì)胞等。在未分化的干細(xì)胞（或母細(xì)胞）中，高爾基復(fù)合體往往較同類(lèi)成熟細(xì)胞少得多。,03章醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng),56,一、高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu) 二、高爾基體的化學(xué)組成 三、高爾基復(fù)合體的功能 四、高爾基復(fù)合體與疾病,第二節(jié) 高爾基復(fù)合體,一、高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu),光鏡：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),電 鏡,

15、扁平囊,成熟面(反面),小囊泡,大囊泡,形成面(順面),一、高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu),扁 平 囊,呈盤(pán)狀，3-10層稱(chēng)高爾基堆,凹面：成熟（反）面,凸 面：形成（順）面；,凸面：形成（順）面,形成面膜厚： 6nm ; 成熟面膜厚：8nm,小 囊 泡,30-80nm球形小泡,膜厚：6nm;,囊腔內(nèi)含：中等電子密度的物質(zhì),泡內(nèi)含物質(zhì)：低電子密度物質(zhì)，較透明。,來(lái) 源：小囊泡融合。,來(lái) 源：由rER芽生而來(lái)。,大 囊 泡,100-500nm;,膜厚：8nm;,泡內(nèi)含物質(zhì)：高電子密度物質(zhì)，濃縮泡。,來(lái) 源：扁平囊周邊或局部球狀膨突 脫落形成,凹 面：成熟（反）面,高爾基復(fù)合體的化學(xué)組成介于細(xì)胞膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

16、之間，如含蛋白質(zhì)、磷脂酰膽堿。高爾基復(fù)合體是一種過(guò)渡性的細(xì)胞器。 高爾基復(fù)合體含有多種酶，有糖基轉(zhuǎn)移酶、甘露糖苷酶、磷脂酶，其中糖基轉(zhuǎn)移酶為高爾基體的標(biāo)志酶。能將寡糖轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)分子上形成糖蛋白。,二、高爾基體的化學(xué)組成,1. 參與細(xì)胞的分泌活動(dòng) 2. 對(duì)蛋白質(zhì)、脂類(lèi)的糖基化修飾 3. 對(duì)蛋白質(zhì)的水解加工 4. 對(duì)蛋白質(zhì)的分選運(yùn)輸 5. 參與溶酶體的形成 6.參與膜的轉(zhuǎn)化,三、高爾基復(fù)合體的功能,3H標(biāo)記亮氨酸,3分鐘,20分鐘,90分鐘,高爾基復(fù)合體在細(xì)胞分泌活動(dòng)中起著重要的運(yùn)輸作用；在分泌顆粒的形成過(guò)程中起著濃縮、修飾、加工等作用。,1.參與細(xì)胞的分泌活動(dòng),3分鐘出現(xiàn)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 20分鐘出現(xiàn)

17、在高爾基體 90分鐘出現(xiàn)在分泌小泡,1.參與細(xì)胞的分泌活動(dòng),上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明： 分泌蛋白質(zhì)在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成后運(yùn)送到高爾基復(fù)合體 在高爾基復(fù)合體加以修飾后被轉(zhuǎn)入分泌小泡 分泌小泡將分泌蛋白質(zhì)運(yùn)送到細(xì)胞外,2對(duì)蛋白質(zhì)、脂類(lèi)的糖基化修飾,參與糖蛋白的合成和修飾,N-連接的糖蛋白 （內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）,O-連接的糖蛋白（高爾基體）,糖蛋白,3H標(biāo)記半乳糖（Gal）和 唾液酸（NANA）,3H標(biāo)記甘露糖（Man）,3H標(biāo)記N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc),高爾基復(fù)合體是蛋白質(zhì)糖基化的場(chǎng)所,2對(duì)蛋白質(zhì)、脂類(lèi)的糖基化修飾,上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明： 甘露糖、N-乙酰葡萄糖胺存在糖蛋白寡糖鏈的核心 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)已經(jīng)完成與蛋白質(zhì)的結(jié)合

18、半乳糖、唾液酸存在寡糖鏈的端部區(qū)域，在高爾基 體復(fù)合體內(nèi)被加到寡糖鏈上,蛋白質(zhì)糖基化類(lèi)型,特征 N-連接 O-連接 合成部位 糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 或高爾基體 合成方式 來(lái)自同一個(gè)寡糖前體 一個(gè)個(gè)單糖加上去 與之結(jié)合的氨基酸殘基 天冬酰胺 絲、蘇、羥賴(lài)、羥脯 最終長(zhǎng)度 至少5個(gè)糖殘基 一般14個(gè)糖殘基（ABO） 第一個(gè)糖殘基 N-乙酰葡萄糖胺 N-乙酰半乳糖胺等,高爾基復(fù)合體除了對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行糖基化外，還對(duì)糖脂進(jìn)行糖基化 如腦苷脂、神經(jīng)節(jié)苷脂等含有半乳糖和唾液酸的糖基化末端,無(wú)活性的前體物質(zhì)（某些肽類(lèi)激素）,加工改造,有生物活性的物質(zhì)（激素）,3.對(duì)蛋白質(zhì)的水解和加工,直接酶解切除新生蛋白原中

19、的N-端或中間或兩端的氨基酸序列，使之成為具有生物活性的蛋白質(zhì)，如胰島素原、甲狀腺激素原和血清蛋白原等,轉(zhuǎn)換酶,胰島素原的一級(jí)結(jié)構(gòu),新生蛋白原中含有多個(gè)氨基酸序列相同的區(qū)段，經(jīng)酶解加工后形成多個(gè)序列相同的有活性的多肽鏈，如神經(jīng)肽。 新生蛋白原中含有數(shù)種不同的信號(hào)序列，經(jīng)過(guò)不同的加工方式可形成多種不同活性的多肽鏈，同時(shí)增加了分子的多樣性，如一些信息分子。,3.對(duì)蛋白質(zhì)的水解和加工,4對(duì)蛋白質(zhì)的分選運(yùn)輸,蛋白質(zhì)合成,溶酶體酶的糖磷酸化,溶酶體,順面高爾基網(wǎng),中間囊,反面囊,反面高爾基網(wǎng),rER,高爾基復(fù)合體,順面囊,高爾基垛,(磷酸轉(zhuǎn)移酶),高爾基復(fù)合體不同的生化區(qū)室含有不同的酶，對(duì)蛋白質(zhì)寡糖鏈按

20、順序依次修飾。這種順序加工有利于糖蛋白的分選 。,03章醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng),77,高爾基體的區(qū)室和功能,back,溶酶體的酶是由RER上的核糖體合成,RER腔內(nèi),運(yùn)輸小泡,高爾基復(fù)合體（加工修飾）,溶酶體的酶含有甘露糖-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。,N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶,N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶,5.參與溶酶體的形成,5.參與溶酶體的形成,6參與膜的轉(zhuǎn)化,膜流： 細(xì)胞的各種膜性結(jié)構(gòu)之間相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象稱(chēng)膜流。,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),運(yùn)輸小泡,高爾基復(fù)合體,大囊泡,細(xì)胞膜,膜流,6參與膜的轉(zhuǎn)化

21、,由膜流現(xiàn)象可以看出,高爾基復(fù)合體的膜是 處于一種不斷消耗又不斷補(bǔ)充的動(dòng)態(tài)平衡中。 高爾基復(fù)合體在40分鐘內(nèi)可完全更新一次。,核糖體,細(xì)胞內(nèi)的各種生物膜在功能上也既有分工，又有緊密的聯(lián)系,四、高爾基復(fù)合體與疾病,1. 癌細(xì)胞中的高爾基復(fù)合體結(jié)構(gòu) (不發(fā)達(dá)) 2. 中毒細(xì)胞中的高爾基復(fù)合體的變化 (形態(tài) 萎縮、結(jié)構(gòu)破壞、甚至消失) 3. 功能亢進(jìn)時(shí)的高爾基復(fù)合體結(jié)構(gòu) (肥大),第三節(jié) 溶酶體,溶酶體（Lysosome）：一種廣泛存在于真核細(xì)胞中專(zhuān)門(mén)從事細(xì)胞內(nèi)消化作用的含有酸性水解酶的膜性細(xì)胞器。,第三節(jié) 溶酶體,一、溶酶體的形態(tài)特征與化學(xué)組成 二、溶酶體的類(lèi)型 三、溶酶體的功能 四、溶酶體的發(fā)生

22、 五、溶酶體與疾病的關(guān)系,一、溶酶體的形態(tài)特征與化學(xué)組成,溶酶體的一般特征： 溶酶體是由一層單位膜包圍而成的一種異質(zhì)性(heterogeneous)的細(xì)胞器, 不同來(lái)源的溶酶體形態(tài)、大小， 甚至所含有酶的種類(lèi)都有很大的不同。溶酶體呈小球狀, 大小變化很大，直徑一般0.250.8m 。 溶酶體的酶 溶酶體的膜,溶酶體的酶,有60余種，這些酶的最適pH值是5.0，它們都是水解酶類(lèi)，在酸性pH條件下具有最高的活性，故均為酸性水解酶 (acid hydrolases) 。 溶酶體的酶主要包括： 酸性磷酸酶、-葡萄糖苷酶、蛋白酶、核酸酶、脂酶等 ，其中酸性磷酸酶是溶酶體的標(biāo)志酶。,溶酶體的外被是一層單位

23、膜, 含有較多的鞘磷脂。 溶酶體膜中嵌有質(zhì)子泵, 以此維持溶酶體內(nèi)部的酸性環(huán)境(pH約為5) 具有多種載體蛋白用于將水解的產(chǎn)物向外運(yùn)送 溶酶體膜含有高度糖基化膜整合蛋白, 這些膜整合蛋白的功能可能是保護(hù)溶酶體的膜免遭溶酶體內(nèi)酶的攻擊, 有利于防止自身膜蛋白的降解。,溶酶體的膜,二、溶酶體的類(lèi)型,1.初級(jí)溶酶體(primary lysosome) 2. 次級(jí)溶酶體(secondary lysosome) 3. 殘余體,初級(jí)溶酶體,呈球形，直徑約0.20.5 um，此類(lèi)溶酶體是剛剛從反面高爾基體形成的小囊泡， 僅含有水解酶類(lèi)，但無(wú)作用底物，外面只有一層單位膜，其中的酶處于非活性狀態(tài)。,次級(jí)溶酶體,

24、溶酶體中含有水解酶和相應(yīng)的底物，是一種將要或正在進(jìn)行消化作用的溶酶體。根據(jù)所消化的物質(zhì)來(lái)源不同，分為自噬性溶酶體、異噬性溶酶體。,次級(jí)溶酶體,03章醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng),98,RER上合成溶酶體酶Golgi器上加工、分裝運(yùn)輸小泡（有被小泡無(wú)被小泡） + 內(nèi)體（細(xì)胞的胞吞作用）,內(nèi)體性溶酶體,內(nèi)體的主要特征：酸性的、不含溶酶體酶的胞吞小泡。,溶酶體酶的糖鏈中含有甘露糖-6-磷酸（M6P），可特異地與Golgi復(fù)合體反面扁囊上的甘露糖-6-磷酸受體結(jié)合，從而達(dá)到分裝的目的,自噬性溶酶體：作用底物是內(nèi)源性 發(fā)生條件：細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)衰老、變性；機(jī)體發(fā)生饑餓；細(xì)胞本身發(fā)生病變具有分泌功能的細(xì)胞調(diào)節(jié)細(xì)

25、胞的分泌活動(dòng)。,異噬性溶酶體 作用底物是外源性的，常見(jiàn)于單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng),3.殘余小體,指溶酶體中殘留的未被分解的物質(zhì) （1）脂褐質(zhì)：電子致密度高，常含淺亮的脂滴 （2）含鐵小體：5060nm，充滿(mǎn)含鐵顆粒，正 常的單核吞噬細(xì)胞常見(jiàn) （3）多泡體：0.20.3m，內(nèi)含許多小泡 （4）髓樣結(jié)構(gòu)：膜成分髓樣排列,各種殘余體示意圖,細(xì)胞內(nèi)的消化作用 自溶作用 對(duì)細(xì)胞外物質(zhì)的消化作用,三、溶酶體的功能,1.異噬作用：溶酶體對(duì)外源性異物的消化過(guò)程。 異噬作用的意義： 為細(xì)胞的生存提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。如膽固醇的攝取 對(duì)機(jī)體起著防御功能。如對(duì)病原體的消化作用,（一）細(xì)胞內(nèi)的消化作用,2.自噬作用：溶酶體消化細(xì)胞自

26、身受損傷的細(xì) 胞結(jié)構(gòu)、衰老的細(xì)胞器或細(xì)胞器碎 片的過(guò)程。 自噬作用的意義： 細(xì)胞新陳代謝的重要方式。如線(xiàn)粒體的平 均壽命約10天，核糖體約5天。 機(jī)體和細(xì)胞的自我保護(hù)。應(yīng)激狀態(tài)時(shí)自噬 作用會(huì)大大增加。如饑餓、受損傷或快要 死亡的細(xì)胞等。具有分泌功能的細(xì)胞，常 可通過(guò)自噬作用來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞的分泌活動(dòng)。,（二）自溶作用,自溶作用是指在細(xì)胞內(nèi)溶酶體膜破裂，消化酶釋放出來(lái)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，結(jié)果細(xì)胞本身被消化。 在正常情況下, 溶酶體的膜是十分穩(wěn)定的,不會(huì)對(duì)細(xì)胞自身造成傷害。 在多細(xì)胞生物的發(fā)育過(guò)程中，生物體形態(tài)建成或需廢棄一些或改造形成一些器官時(shí)，機(jī)體可產(chǎn)生生理性自溶。如蝌蚪尾部的吸收，人體卵巢黃體的萎縮。,（

27、三）溶酶體在細(xì)胞外發(fā)揮作用,溶酶體除了在細(xì)胞內(nèi)具有消化作用外，也可以將水解酶釋放到細(xì)胞外消化細(xì)胞外物質(zhì)。如精子頭部的頂端質(zhì)膜下方有一膜包裹的囊狀結(jié)構(gòu), 稱(chēng)為頂體(acrosome), 是一種特殊的溶酶體, 在受精過(guò)程中, 通過(guò)頂體反應(yīng), 將頂體中的溶酶體的酶釋放到細(xì)胞外, 消化卵外膜濾泡細(xì)胞, 使精子抵達(dá)卵子質(zhì)膜, 卵子和精子的細(xì)胞質(zhì)膜相互融合, 達(dá)到受精的目的。再如，骨質(zhì)更新（破骨細(xì)胞）(分解骨基質(zhì)),頂 體,四、溶酶體的發(fā)生,溶酶體酶的M6P分選途徑，這一途徑的兩個(gè)關(guān)鍵是:M-6-P標(biāo)記和M-6-P受體蛋白。 M-6-P受體蛋白是反面高爾基網(wǎng)絡(luò)上的膜整合蛋白, 能夠識(shí)別溶酶體水解酶上的M-6-P信號(hào)并與之結(jié)合, 從而將溶酶體的酶蛋白分選出來(lái)。 M-6-P受體蛋白主要存在于高爾基體的反面扁囊，但在一些動(dòng)物細(xì)胞的質(zhì)膜中發(fā)現(xiàn)有很多M-6-P受體蛋白的存在, 這是細(xì)胞的一種保護(hù)機(jī)制。,（一）先天性溶酶體病 (二) 溶酶體膜的穩(wěn)定性失常所致疾病,五、溶酶體與疾病的關(guān)系,（一）先天性溶酶體病,由缺乏某些酶引起代謝障礙而致病 臺(tái)-薩氏綜合征(Tay-Sachs diesease)：缺少氨基己糖酯酶A (-N-hexosaminidase)導(dǎo)致神經(jīng)節(jié)甘脂GM2積累，影響細(xì)胞功能，造成精神癡呆，26歲死亡。該病主要出現(xiàn)在猶太人群中 II型糖原累積病(Pompe病)