細(xì)胞生物學(xué)：第五章 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)與膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)

1、第五章 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)與膜泡轉(zhuǎn)運(yùn) 學(xué)習(xí)目的與要求 1.掌握內(nèi)膜系統(tǒng)的概念及結(jié)構(gòu)組成。 2.掌握粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合 體、溶酶體、過(guò)氧化物酶體的組要化學(xué)組成、 結(jié)構(gòu)特征與生理功能。 3.熟悉內(nèi)膜系統(tǒng)之間在結(jié)構(gòu)、功能及來(lái)源發(fā)生 上的相互關(guān)系。 4.熟悉囊泡的主要類(lèi)型及其在胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)中 的重要作用。 內(nèi)膜系統(tǒng)概述 v內(nèi)膜系統(tǒng)是真核細(xì)胞內(nèi)部特有的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，是細(xì)胞中在 結(jié)構(gòu)、功能乃至發(fā)生上密切相關(guān)的膜性結(jié)構(gòu)細(xì)胞器或細(xì) 胞結(jié)構(gòu)的總稱(chēng)。狹義的內(nèi)膜系統(tǒng)包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、 溶酶體和液泡(包括內(nèi)體和分泌泡)等四類(lèi)膜結(jié)合細(xì)胞器， 它們的膜是相互流動(dòng)的, 處于動(dòng)態(tài)平衡, 在功能上相互 協(xié)同的。、 v

2、廣義上的內(nèi)膜系統(tǒng)概念還包括線粒體、葉綠體、過(guò)氧化 物酶體、細(xì)胞核等細(xì)胞內(nèi)所有膜結(jié)合的細(xì)胞器。 內(nèi)膜系統(tǒng)的出現(xiàn)是真 核細(xì)胞與原核細(xì)胞相互區(qū) 別的重要標(biāo)志之一，是細(xì) 胞進(jìn)化過(guò)程中，細(xì)胞的結(jié) 構(gòu)與功能不斷完善與提高 的結(jié)果。 第一節(jié) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)概述 v由K. R. Porter、A. Claude 和 E. F. Fullam等人于1945年發(fā)現(xiàn)， 他們?cè)谟^察培養(yǎng)的小鼠成纖維細(xì)胞時(shí)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 建議叫做內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum，ER），后來(lái)發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 不僅僅存在于細(xì)胞的“內(nèi)質(zhì)”部，通常還有質(zhì)膜和核膜相連，并且與 高爾基體關(guān)系密切。 v內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由一層單位膜所形成

3、的囊狀、泡狀和管狀結(jié)構(gòu)，膜厚約56 nm并形成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)膜系統(tǒng)。分布于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部，靠近細(xì)胞核，普 遍存在于各類(lèi)真核細(xì)胞中（紅細(xì)胞除外）。 激光掃描共聚焦顯微鏡圖象顯示，內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 分布在細(xì)胞核周?chē)?一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成 vER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，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。 磷脂酰乙醇胺20%-25% 磷脂酰膽堿 55%-58% 磷脂（4

4、0%） 磷脂酰肌醇及磷脂酰絲氨酸占5%- 10% 鞘磷脂占4%-7% 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的 化學(xué)組成 蛋白質(zhì)（約60%） （一）代謝酶類(lèi) 催化類(lèi)型酶作用部位 碳水化合物代謝葡萄糖6-磷酸酶腔中 -葡糖醛酸酶腔中 葡糖醛酸轉(zhuǎn)移酶腔中 糖基轉(zhuǎn)移酶胞質(zhì)溶膠 脂代謝脂肪酸CoA連接酶胞質(zhì)溶膠 磷脂醛磷酸酶胞質(zhì)溶膠 膽固醇羥基化酶胞質(zhì)溶膠 轉(zhuǎn)磷酸膽堿酶胞質(zhì)溶膠 磷脂轉(zhuǎn)位酶胞質(zhì)溶膠和腔中 與藥物脫毒相關(guān) 的氧化酶 細(xì)胞色素P-450胞質(zhì)溶膠 NADPH-細(xì)胞色素P-450還原 酶 胞質(zhì)溶膠 細(xì)胞色素 b5胞質(zhì)溶膠 NADH-細(xì)胞色素b5還原酶胞質(zhì)溶膠 蛋白質(zhì)的加工信號(hào)肽酶蛋白二硫異構(gòu)酶腔中 （二）網(wǎng)質(zhì)蛋白（reti

5、culo-plasmin）： v 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中還富含一類(lèi)蛋白質(zhì)， 如內(nèi)質(zhì)蛋白、鈣網(wǎng)蛋白、 免疫球蛋白重鏈結(jié)合蛋白（Bip）、蛋白質(zhì)二硫化物異構(gòu)酶 （PDI) 和RP60等。這些蛋白參與蛋白質(zhì)的折疊和鈣離子的 儲(chǔ)存，另外，對(duì)于維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和功能也具有重要作用。 二、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（5-6nm）所形成的囊狀、 泡狀和管狀結(jié)構(gòu)，并形成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)膜系統(tǒng)，所 以一般認(rèn)為細(xì)胞中只有一個(gè)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類(lèi)型 根據(jù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上是否附有核糖體,將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分為兩類(lèi): 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rough endoplasmic reticulum, RER) 多為扁囊狀，廣泛存在于合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞

6、中，有些 細(xì)胞中只有RER，如胰腺外分泌細(xì)胞 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(smooth endoplasmic reticulum , SER) 多為小管和小囊狀廣泛存在于合成類(lèi)固醇的細(xì)胞中， 有的細(xì)胞只有SER, 如平滑肌、橫紋肌細(xì)胞 四、特殊類(lèi)型的內(nèi)質(zhì)網(wǎng) （一）微粒體（一）微粒體 （二）肌質(zhì)網(wǎng)（二）肌質(zhì)網(wǎng) （三）髓樣小體（三）髓樣小體 （四）環(huán)孔片層（四）環(huán)孔片層 （一）微粒體（一）微粒體 在細(xì)胞勻漿和差速離心過(guò)程中獲得的由破碎的內(nèi)膜系統(tǒng)在細(xì)胞勻漿和差速離心過(guò)程中獲得的由破碎的內(nèi)膜系統(tǒng)( (主要是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要是內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 和高爾基體和高爾基體) )自我融合形成的近似球形的膜囊泡狀結(jié)構(gòu)。自我融合形成的近似球形的膜

7、囊泡狀結(jié)構(gòu)。 多數(shù)情況下多數(shù)情況下, ,由破碎的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自我融合形成的微粒體由破碎的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自我融合形成的微粒體, ,包含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和包含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和 核糖體兩種基本成分核糖體兩種基本成分, ,這些小囊泡的直徑大約這些小囊泡的直徑大約100 nm100 nm左右左右, , 是異質(zhì)性的是異質(zhì)性的 集合體集合體. .在體外實(shí)驗(yàn)中在體外實(shí)驗(yàn)中, ,具有蛋白質(zhì)合成、蛋白質(zhì)糖基化和脂類(lèi)合成等內(nèi)具有蛋白質(zhì)合成、蛋白質(zhì)糖基化和脂類(lèi)合成等內(nèi) 質(zhì)網(wǎng)的基本功能。質(zhì)網(wǎng)的基本功能。 沒(méi)有核糖體的光滑型沒(méi)有核糖體的光滑型微粒體微粒體 有核糖體的粗面型微粒體有核糖體的粗面型微粒體 根據(jù)二者的密度差異，可經(jīng)差速離心分離兩種組分根據(jù)

8、二者的密度差異，可經(jīng)差速離心分離兩種組分 （二）肌質(zhì)網(wǎng)（二）肌質(zhì)網(wǎng) v 心肌和骨骼肌細(xì)胞中的一種特殊的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)心肌和骨骼肌細(xì)胞中的一種特殊的內(nèi)質(zhì)網(wǎng), ,其功能是參與肌肉收縮活其功能是參與肌肉收縮活 動(dòng)。肌質(zhì)網(wǎng)膜上的動(dòng)。肌質(zhì)網(wǎng)膜上的Ca2+-ATPATP酶將細(xì)胞基質(zhì)中的酶將細(xì)胞基質(zhì)中的Ca2+泵入肌質(zhì)網(wǎng)中儲(chǔ)存泵入肌質(zhì)網(wǎng)中儲(chǔ)存 起來(lái)起來(lái), , 使肌質(zhì)網(wǎng)使肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+的濃度比胞質(zhì)溶膠高出幾千倍。受到神經(jīng)沖動(dòng)刺的濃度比胞質(zhì)溶膠高出幾千倍。受到神經(jīng)沖動(dòng)刺 激后激后, , Ca2+釋放出來(lái)釋放出來(lái), ,參與肌肉收縮的調(diào)節(jié)。參與肌肉收縮的調(diào)節(jié)。 （三）髓樣小體 v視網(wǎng)膜的色素上皮細(xì)胞中光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的特化結(jié)構(gòu)。

9、小管小囊 連接成網(wǎng)狀，某些部位出現(xiàn)由膜層緊密排列形成的雙凸透鏡 形的髓樣結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為髓樣小體。結(jié)構(gòu)上與光感受器相似，可 能依賴(lài)于光的刺激而進(jìn)行功能活動(dòng)。 （四）環(huán)孔片層（四）環(huán)孔片層 常見(jiàn)于生殖細(xì)胞或病理變化的細(xì)胞 等快速增值的細(xì)胞中，環(huán)孔片層常 常平行排列成堆，極似薄內(nèi)質(zhì)網(wǎng)扁 囊，形態(tài)結(jié)構(gòu)又相似于核膜片斷。 有人認(rèn)為是糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的特化 結(jié)構(gòu)，因其存在于細(xì)胞質(zhì)中且于粗 面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連；也有人認(rèn)為是核膜 的特化結(jié)構(gòu)，因其上小孔與核孔復(fù) 合體非常相似。近年來(lái)，有人在細(xì) 胞核中也發(fā)現(xiàn)了環(huán)狀片層，與內(nèi)層 核膜及核仁相連。 環(huán)孔片層功能還有待進(jìn)一步探討。 五、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)與脂類(lèi)合成的

10、基地，幾乎全部脂類(lèi)和多種重要蛋白都是 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的。 （一）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)具有很多重要的功能,如: 脂類(lèi)的合成與轉(zhuǎn)運(yùn) 糖原分解釋放葡萄糖 類(lèi)固醇激素的合成 肝細(xì)胞的脫毒作用 肌肉收縮的調(diào)節(jié) 1.脂類(lèi)的合成與轉(zhuǎn)運(yùn) 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)能合成除了脂肪酸和兩種線粒 體磷脂外膜所需要的各種脂類(lèi)，包括磷脂和膽 固醇。甾體激素的合成也與光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有關(guān)。 （1）磷脂轉(zhuǎn)位蛋白 磷脂轉(zhuǎn)位蛋白與翻轉(zhuǎn)酶(flippase) 各種磷脂的合成都是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的胞質(zhì)溶膠面，合成的 磷脂在磷脂轉(zhuǎn)位蛋白或稱(chēng)翻轉(zhuǎn)酶幫助下由胞質(zhì)溶膠面轉(zhuǎn)向 膜的另一面，即內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面。 翻轉(zhuǎn)酶催化的磷脂移動(dòng)也是有選擇性的,如能夠翻轉(zhuǎn)磷脂 酰膽堿的

11、翻轉(zhuǎn)酶不能催化其他的磷脂翻轉(zhuǎn), 這樣保證了膜 中磷脂分布的不對(duì)稱(chēng)。 （2）磷脂的轉(zhuǎn)運(yùn) 磷脂的轉(zhuǎn)運(yùn)有兩種方式： 一、以出芽方式轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體、溶酶體和細(xì)胞質(zhì)膜上； 二、憑借一種水溶性蛋白, 即磷脂交換（轉(zhuǎn)運(yùn)）蛋白的作用。 (a)通過(guò)小泡運(yùn)輸 將 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的脂轉(zhuǎn) 運(yùn)到其他內(nèi)膜系統(tǒng)的 膜上包括細(xì)胞核膜; (b)通過(guò)磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的脂 轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體、葉綠 體和過(guò)氧化物酶體的 膜中。 2.參與糖原代謝 糖原分解釋放游離的葡萄糖糖原分解釋放游離的葡萄糖 在肝細(xì)胞中,糖原裂解形成葡萄 糖-6-磷酸, 不能通過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜,光 面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的葡萄糖-6-磷酸酶將 葡萄糖-6-磷酸水解為葡萄糖和磷

12、酸后,葡萄糖就可穿過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜進(jìn) 入血液 ，維持血糖平衡。 3.肝細(xì)胞的脫毒作用 v滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)能夠?qū)ν鈦?lái)的有毒物質(zhì),如農(nóng)藥、毒素和污染物 進(jìn)行解毒。多數(shù)解毒反應(yīng)與氧化作用有關(guān),有些也涉及還原 和水解,或者三者結(jié)合,使有毒物質(zhì)氧化失活，由脂溶性轉(zhuǎn)變 成水溶性而被排出體外,此過(guò)程稱(chēng)為肝細(xì)胞的解毒作用, 主 要在肝細(xì)胞的滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行。 混合功能氧化酶將底物羥基化的機(jī)制 羥基化涉及四個(gè)基本反應(yīng) 被氧化的物質(zhì)同細(xì)胞色素P-450結(jié)合 細(xì)胞色素P-450中的鐵原子被NADPH還原 氧同細(xì)胞色素P-450結(jié)合 底物結(jié)合一個(gè)氧原子被氧化,另一個(gè)氧原 子用于形成水(圖示)。 4.肌肉收縮的調(diào)節(jié) v肌質(zhì)網(wǎng)是肌肉

13、細(xì)胞內(nèi)特化的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng), 是貯存Ca2+的細(xì)胞 器(內(nèi)質(zhì)網(wǎng)5.0mmol/L,胞質(zhì)0.1umol/L)。肌質(zhì)網(wǎng)膜上重要的 膜蛋白是Ca2+-ATP酶。當(dāng)肌細(xì)胞膜的興奮信號(hào)傳遞到肌質(zhì)網(wǎng) 時(shí)則引起肌質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+, 從而導(dǎo)致肌細(xì)胞的收縮活動(dòng)。當(dāng) 肌肉松弛時(shí), Ca2+又重新泵回肌質(zhì)網(wǎng)。肌質(zhì)網(wǎng)實(shí)際上是鈣庫(kù), 內(nèi)有鈣結(jié)合蛋白, 每個(gè)鈣結(jié)合蛋白可以結(jié)合30個(gè)左右的Ca2+。 5.類(lèi)固醇激素的合成 腎上腺細(xì)胞、睪丸間質(zhì)細(xì)胞和黃體細(xì)胞都有 豐富的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，并在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上含有 合成膽固醇和將膽固醇轉(zhuǎn)化為激素的全套酶 系； 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)能夠合成膽固醇，然后將膽固醇 氧化、還原、水解進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成各種類(lèi)固醇 激

14、素。 （二）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 1.蛋白質(zhì)合成延伸 2.新生肽的折疊與組裝 3.蛋白質(zhì)的修飾與加工 4.蛋白質(zhì)運(yùn)輸 1.蛋白質(zhì)合成延伸 v所有蛋白的合成均起始于胞質(zhì)中的核糖體，在信號(hào)識(shí)別顆 粒的協(xié)助下，一些蛋白的合成轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)行，合成 的多肽鏈在分子伴侶HSP70的幫助下，以非折疊狀態(tài)穿過(guò)內(nèi) 質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)入腔內(nèi)，并進(jìn)行折疊。這些蛋白包括以下幾類(lèi)： a.分泌性蛋白；b.膜整合蛋白；c.細(xì)胞器中的駐留蛋白。 2.新生肽的折疊與組裝 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的新生蛋白質(zhì)有兩類(lèi)： u1.要運(yùn)往其它區(qū)域的蛋白質(zhì)，如溶酶體蛋白或分泌蛋白； u2.駐留蛋白，如網(wǎng)質(zhì)蛋白。駐留的網(wǎng)質(zhì)蛋白的C末端存在一個(gè)“Lys AspGlu

15、Leu” 序列，稱(chēng)為KDEL序列，該序列能內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上相應(yīng)受 體結(jié)合而駐留。駐留蛋白可協(xié)助新生肽的正確折疊組裝，因而稱(chēng)為分子 伴侶。 常見(jiàn)分子伴侶有： u蛋白二硫鍵異構(gòu)酶（PDI)：可切斷二硫鍵，幫助新合成的蛋白重新形成 二硫鍵并處于正確折疊的狀態(tài)。 u重鏈結(jié)合蛋白（Bip）：識(shí)別錯(cuò)誤折疊的蛋白或未裝配好的蛋白亞單位， 并促進(jìn)重新折疊與裝配，屬于hsp70家族。 u鈣網(wǎng)素 u葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白94：又稱(chēng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)素，標(biāo)志性分子伴侶 3.蛋白質(zhì)的修飾與加工 包括糖基化、羥基化、?；?形成脂連接蛋白)、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。 糖基化多為N-連接的糖

16、基化，糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的寡糖鏈同肽鏈上天冬酰 胺的自由NH2連接，所以將這種糖基化稱(chēng)為N-連接的糖基化 。 糖基化發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的腔面，預(yù)先合成的14糖的核心寡聚糖在糖基轉(zhuǎn) 移酶作用下，添加到新形成多肽鏈的天冬氨酸上，其氨基酸排序具有 特征序列：Asn-X-Ser/Thr(X代表任何一種氨基酸)。 4.蛋白質(zhì)胞內(nèi)運(yùn)輸 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)經(jīng)加工修飾后最終被 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜包裹形成囊泡而運(yùn)輸： 分泌蛋白（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成） 高爾基體包 裝成分泌顆粒胞外或細(xì)胞器 （三）信號(hào)肽假說(shuō)蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)姆诌x機(jī)制 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的 蛋白質(zhì)有不同的去向， 包括膜蛋白、膜結(jié)構(gòu)細(xì) 胞器內(nèi)的腔池蛋白和分 泌到細(xì)胞外的蛋白, 所 以

17、必須有極好的運(yùn)輸機(jī) 制進(jìn)行分選定位。 1.信號(hào)肽和信號(hào)肽假說(shuō) 2.具體過(guò)程 ER轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白合成起始胞質(zhì)溶膠轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白合成起始胞質(zhì)溶膠 中的游離核糖體。中的游離核糖體。 信號(hào)序列與信號(hào)序列與SRP結(jié)合。結(jié)合。 SRP上的上的 翻譯暫停結(jié)構(gòu)域同核糖體的翻譯暫停結(jié)構(gòu)域同核糖體的A位點(diǎn)位點(diǎn) 作用作用, 暫時(shí)停止核糖體的蛋白質(zhì)合暫時(shí)停止核糖體的蛋白質(zhì)合 成。成。 核糖體附著到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。核糖體附著到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。 SRP與與 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中受體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中受體(?？康鞍淄？康鞍?結(jié)合結(jié)合, 將核糖體附著到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)將核糖體附著到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì) 轉(zhuǎn)運(yùn)通道轉(zhuǎn)運(yùn)通道 。 SRP釋放與蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)通道的打開(kāi)。釋放與蛋白質(zhì)

18、轉(zhuǎn)運(yùn)通道的打開(kāi)。 釋放的釋放的SRP又回到胞質(zhì)溶膠中循又回到胞質(zhì)溶膠中循 環(huán)使用。環(huán)使用。 信號(hào)序列與通道中受體結(jié)合。蛋白信號(hào)序列與通道中受體結(jié)合。蛋白 質(zhì)合成重新開(kāi)始質(zhì)合成重新開(kāi)始,并向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)并向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn) 運(yùn)運(yùn),在此過(guò)程不需要能量驅(qū)動(dòng)。在此過(guò)程不需要能量驅(qū)動(dòng)。 信號(hào)肽酶切除信號(hào)序列。信號(hào)肽酶切除信號(hào)序列。 3.新生肽穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的轉(zhuǎn)移過(guò)程示意圖 4.跨膜蛋白的插入與轉(zhuǎn)移 v在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)有兩類(lèi)在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)有兩類(lèi): :分泌蛋白分泌蛋白 和膜蛋白和膜蛋白, , 膜蛋白的定位機(jī)制較為復(fù)雜膜蛋白的定位機(jī)制較為復(fù)雜, ,首先它首先它 要靠疏水區(qū)滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上要靠疏水區(qū)滯留

19、在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上, ,另外膜蛋白分單次另外膜蛋白分單次 跨膜和多次跨膜跨膜和多次跨膜; ; 還有膜蛋白在膜上的定向問(wèn)題還有膜蛋白在膜上的定向問(wèn)題, , 即羧基端和氨基端位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的內(nèi)側(cè)即羧基端和氨基端位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的內(nèi)側(cè)( (內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 腔面腔面) )還是外側(cè)還是外側(cè)( (胞質(zhì)溶膠一側(cè)胞質(zhì)溶膠一側(cè)),),還是位于同一側(cè)。還是位于同一側(cè)。 （1）新生肽鏈協(xié)同翻譯插入 有些蛋白質(zhì)N末端的信號(hào)序列除了作為信號(hào)被SRP識(shí)別外, 還具有起 始穿膜轉(zhuǎn)移的作用，稱(chēng)為起始轉(zhuǎn)移信號(hào)。在蛋白質(zhì)共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中,信 號(hào)序列的N-端始終朝向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的外側(cè),插入蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)通道后與通道內(nèi)的 信號(hào)序列結(jié)合位點(diǎn)(受體)結(jié)合,其后的

20、肽序列是以袢環(huán)的形式通過(guò)運(yùn)輸通 道。肽鏈中還含有疏水氨基酸組成的停止轉(zhuǎn)移信號(hào)，與移位子結(jié)合后形 成a-螺旋結(jié)構(gòu)區(qū)，最終形成單次跨膜的蛋白。 （2）內(nèi)含信號(hào)序列與單次跨膜蛋白內(nèi)含信號(hào)序列與單次跨膜蛋白 內(nèi)含信號(hào)序列又稱(chēng)內(nèi)含信號(hào)肽, 位 于肽段中,故稱(chēng)為內(nèi)含信號(hào)序列。它 可被SRP識(shí)別,同時(shí)它也是起始轉(zhuǎn)移 信號(hào)。 內(nèi)含信號(hào)序列是不可切除的,又具疏 水性, 是膜蛋白的一部分,如果共翻 譯轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)中只有一個(gè)內(nèi)含信 號(hào)序列,那么合成的蛋白就是單次跨 膜蛋白。內(nèi)含信號(hào)序列始終保持具 有較多正電荷氨基酸的一端朝向胞 質(zhì)溶膠一側(cè)。它的方向決定了跨膜 蛋白的方向。 （3）二次跨膜蛋白與多次跨膜蛋白二次跨膜蛋

21、白與多次跨膜蛋白 二次跨膜蛋白質(zhì)中有兩個(gè)跨膜的疏水區(qū)二次跨膜蛋白質(zhì)中有兩個(gè)跨膜的疏水區(qū), ,多次跨膜則有多個(gè)起始跨膜信多次跨膜則有多個(gè)起始跨膜信 號(hào)與多個(gè)停止轉(zhuǎn)移信號(hào)號(hào)與多個(gè)停止轉(zhuǎn)移信號(hào), ,它們的形成與內(nèi)含信號(hào)序列和終止轉(zhuǎn)移信號(hào)相它們的形成與內(nèi)含信號(hào)序列和終止轉(zhuǎn)移信號(hào)相 關(guān)。關(guān)。 如果是二次跨膜如果是二次跨膜, ,則含有一個(gè)內(nèi)含信號(hào)序列和一個(gè)停止轉(zhuǎn)移信號(hào)。則含有一個(gè)內(nèi)含信號(hào)序列和一個(gè)停止轉(zhuǎn)移信號(hào)。 五、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的來(lái)源 目前一致的看法是： 內(nèi)膜系統(tǒng)中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)處于中心地位，為內(nèi)膜 系統(tǒng)的發(fā)源地。 通過(guò)細(xì)胞分裂，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)大致平均的分配到兩 個(gè)子細(xì)胞中。 六、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的病理變化 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是極為敏感的細(xì)胞器，

22、很多不良因素會(huì)引起內(nèi) 質(zhì)網(wǎng)形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能的異常，如腫脹,肥大和某些物質(zhì) 的積累,解聚和脫粒。 （一）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)最常見(jiàn)的病理變化是腫脹、肥大和囊池塌陷 鈉離子與水的滲入、內(nèi)流；低氧、輻射、阻塞是腫脹的常見(jiàn)原因 膜的過(guò)氧化損傷導(dǎo)致的合成障礙，往往造成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊池的塌陷 （二）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腔包涵物的形成和出現(xiàn)是某些疾病或病理過(guò) 程的表現(xiàn)特征 （三）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在不同腫瘤細(xì)胞中呈現(xiàn)多樣性改變： 低分化或低侵襲力的癌細(xì)胞：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)稀少； 高分化或高侵襲力的癌細(xì)胞：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)達(dá) 第二節(jié) 高爾基復(fù)合體 高爾基體的發(fā)現(xiàn) 1898年意大利科學(xué)家Camillo Golgi用鍍銀法在貓頭鷹和貓小腦的 神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)觀察到一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，命

23、名為內(nèi)網(wǎng)器（internal reticular apparatus）。此后五十年間，高爾基體的存在一直受 到懷疑，認(rèn)為只是由于固定和染色產(chǎn)生的假象。 20世紀(jì)50年代后，電子顯微鏡技術(shù)和超薄切片技術(shù)的發(fā)展，證實(shí) 了高爾基體的存在。 第一張高爾基體的電鏡照片 一、高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu) （一）高爾基復(fù)合體的組成部分 v高爾基復(fù)合體由平行排列的扁平膜囊、 大囊泡和小囊泡等三種膜狀結(jié)構(gòu)所組成。 它有兩個(gè)面:形成面（順面）和成熟面 （反面）,來(lái)自?xún)?nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)和脂從形 成面逐漸向成熟面轉(zhuǎn)運(yùn)(圖: 高爾基體的 膜囊結(jié)構(gòu)及其排列)。 扁平膜囊：高爾基復(fù)合體的主體部分。 一般由310層扁平膜囊平行排列在一

24、起 組成一個(gè)扁平膜囊堆。 大囊泡：分布于高爾基體的成熟面。 小囊泡：分布于高爾基體的形成面，由 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽生、分化而來(lái)，負(fù)責(zé)運(yùn)送 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)到高爾基體。 （二）高爾基體的極性 高爾基體是極性細(xì)胞器： 結(jié)構(gòu)上的極性: 高爾基體的結(jié)構(gòu)可分為幾個(gè)層次的區(qū)室: 靠近內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一面稱(chēng)為順面(cis face), 或稱(chēng)形成面(forming face)； 膜厚6nm 高爾基體中間膜囊(medial Golgi);膜厚6-7nm 靠近細(xì)胞質(zhì)膜的一面稱(chēng)為反面高爾基網(wǎng)絡(luò) (trans Golgi network， TGN),膜厚10nm。 功能上的極性: 高爾基體各囊膜執(zhí)行功能不盡相同，是“流水線式”操作,

25、上一道工序 完成了, 才能進(jìn)行下一道工序。 1.高爾基復(fù)合體的高爾基復(fù)合體的3 3個(gè)區(qū)室的功能個(gè)區(qū)室的功能 由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽生的運(yùn)輸小泡；篩由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽生的運(yùn)輸小泡；篩 選由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白和脂類(lèi)，并選由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白和脂類(lèi)，并 將大部分轉(zhuǎn)入扁囊去，少部分返回將大部分轉(zhuǎn)入扁囊去，少部分返回 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 蛋白質(zhì)的糖基化、蛋白質(zhì)的糖基化、 合成糖脂和多糖合成糖脂和多糖 體積較大的分泌泡，體積較大的分泌泡， 進(jìn)行蛋白質(zhì)的分選功能進(jìn)行蛋白質(zhì)的分選功能 2. 高爾基體順面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) v靠近內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞核一側(cè)，是連續(xù)分支的管網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)，可被標(biāo)志性的化學(xué)反應(yīng)嗜鋨反應(yīng)顯示。 v功能： 分選來(lái)自?xún)?nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)

26、和脂類(lèi) 蛋白質(zhì)的糖基化和?；揎?3.高爾基體中間膜囊 v一般由多層扁平膜囊、管組成復(fù)合體系, 每個(gè)扁 平囊是由兩個(gè)平行的單位膜構(gòu)成, 膜厚67nm。 可被標(biāo)志性化學(xué)反應(yīng)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 磷酸 (NADP)酶反應(yīng)顯示。 v功能： 多數(shù)糖基修飾； 糖脂的形成； 與高爾基體有關(guān)的多糖的合成 4.高爾基體反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) v朝向細(xì)胞膜一側(cè)，形態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性上具 有細(xì)胞的差異性和多樣性。焦磷酸硫胺素酶 （TPP酶）細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)顯示trans面12層 膜囊；胞嘧啶單核苷酸酶（CMP酶）細(xì)胞化學(xué) 反應(yīng)，顯示靠近trans面膜囊狀和管狀結(jié)構(gòu)。 v功能：蛋白質(zhì)的分選和修飾 （三）高爾基體的數(shù)量和分布 數(shù)量

27、 生物體中高爾基復(fù)合體的數(shù)量不等,平均為每細(xì)胞20個(gè)。在低 等真核細(xì)胞中, 高爾基復(fù)合體有時(shí)只有12個(gè)，有的可達(dá)一 萬(wàn)多個(gè)。在分泌功能旺盛的細(xì)胞中, 高爾基復(fù)合體都很多。 如胰腺外分泌細(xì)胞、唾液腺細(xì)胞和上皮細(xì)胞等。而肌細(xì)胞和 淋巴細(xì)胞中高爾基復(fù)合體較少見(jiàn)。 分布 高爾基復(fù)合體只存在于真核細(xì)胞中。 高爾基體與細(xì)胞骨架關(guān)系密切，在非極性細(xì)胞中，高爾基 體分布在微管組織中心MTOC(負(fù)端) 在一定類(lèi)型的細(xì)胞中, 高爾基復(fù)合體的位置比較恒定,如外 分泌細(xì)胞中高爾基體常位于細(xì)胞核上方，其反面朝向細(xì)胞質(zhì) 膜；神經(jīng)細(xì)胞的高爾基體有很多膜囊堆分散于細(xì)胞核的周?chē)?二、高爾基復(fù)合體的化學(xué)組成 三、高爾基復(fù)合體的

28、主要功能 高爾基體的主要功能是參與細(xì)胞的分泌活動(dòng)高爾基體的主要功能是參與細(xì)胞的分泌活動(dòng), , 將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的多種將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的多種 蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類(lèi)與包裝蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類(lèi)與包裝, , 并分門(mén)別類(lèi)地運(yùn)送到細(xì)胞的特定部位或并分門(mén)別類(lèi)地運(yùn)送到細(xì)胞的特定部位或 分泌到細(xì)胞外。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的脂類(lèi)一部分也要通過(guò)高爾基體向細(xì)胞質(zhì)分泌到細(xì)胞外。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的脂類(lèi)一部分也要通過(guò)高爾基體向細(xì)胞質(zhì) 膜等部位運(yùn)輸。因此膜等部位運(yùn)輸。因此, , 高爾基體是細(xì)胞內(nèi)高爾基體是細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)慕煌屑~。物質(zhì)運(yùn)輸?shù)慕煌屑~。 主要功能：主要功能： 1.1.蛋白質(zhì)的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的運(yùn)輸 2.2.蛋白質(zhì)的糖基化蛋白質(zhì)的糖基化

29、3.3.蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan(proteoglycan) )的合成的合成 4.4.蛋白原的水解蛋白原的水解 5.5.蛋白質(zhì)的分選蛋白質(zhì)的分選-參與形成溶酶體參與形成溶酶體。 6.6.膜的轉(zhuǎn)化膜的轉(zhuǎn)化 1.1.蛋白質(zhì)的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的運(yùn)輸 v高爾基復(fù)合體位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)膜之間高爾基復(fù)合體位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)膜之間, , 是是 膜結(jié)合核糖體合成的膜結(jié)合核糖體合成的蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的分選和運(yùn)輸 的中間站。的中間站。 (1)ER與高爾基體順面間的蛋白質(zhì)運(yùn)輸 除了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和功能蛋白質(zhì)外, 其他由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成 的蛋白質(zhì)都是通過(guò)小泡轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體的順面, 小泡與順 面高爾基體網(wǎng)絡(luò)融合之后,

30、 轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)進(jìn)入高爾基體腔, 這是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體間的主流運(yùn)輸。偶爾也有從高爾基 體各個(gè)部位形成的小泡沿微管回流到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(圖示)。 (2)蛋白質(zhì)從順面向反面高爾基網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸 從ER分泌出來(lái)的小泡同順面高爾基網(wǎng)絡(luò)融合后成為高 爾基體的一個(gè)部分，然后經(jīng)過(guò)中間膜囊出芽形式分泌小 泡(又稱(chēng)穿梭小泡)逐步向反面高爾基體網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)運(yùn),轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí), 分泌小泡與高爾基體膜囊的融合和出芽都是發(fā)生在兩側(cè) (圖示)，該過(guò)程伴隨有蛋白質(zhì)的各種加工。 (3)蛋白質(zhì)通過(guò)高爾基體的兩種模型 2.2.蛋白質(zhì)的糖基化蛋白質(zhì)的糖基化 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成并經(jīng)高爾基體轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)，基本上都需要 經(jīng)過(guò)糖基化的修飾加工，形成糖蛋白。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)的糖蛋

31、白，在經(jīng)過(guò)高爾基體后，寡糖鏈末端的糖基往往切去，同時(shí) 加上新的糖基，形成新的糖蛋白。糖基化蛋白主要有兩種： N-連接的蛋白質(zhì)和O-連接的蛋白質(zhì)。 (1) N-連接糖基化的修飾和O-連接的糖基化 蛋白質(zhì)的N-連接糖基化是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行的, 而 對(duì)糖基的修飾則是在高爾基體中完成的。 高爾基體中進(jìn)行的另一種蛋白質(zhì)的糖基化是O-連 接的糖基化,將糖鏈轉(zhuǎn)移到多肽鏈的絲氨酸、蘇氨酸 或羥賴(lài)氨酸的羥基的氧原子上。這種修飾基本上是 在高爾基體中完成的。 (2) 蛋白質(zhì)糖基化兩種類(lèi)型的比較 特 征 N-連接 O-連接 1. 合成部位 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體 2. 合成方式來(lái)自同一個(gè)寡糖前 體 一個(gè)個(gè)單糖

32、加上去 3. 與之結(jié)合的 氨基酸殘基 天冬酰胺 絲氨酸、蘇氨酸、羥賴(lài)氨酸、 羥脯氨酸 4 最終長(zhǎng)度 至少5個(gè)糖殘基一般14個(gè)糖殘基，但ABO血型 抗原較長(zhǎng) 5.第一個(gè)糖殘基 N乙酰葡萄糖胺N乙酰半乳糖胺等 N-連接與O-連接的寡糖比較 3.3.蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan(proteoglycan) )的合成的合成 一個(gè)或多個(gè)糖胺聚糖（通過(guò)木糖）結(jié)合到核心蛋白的Ser 殘基上 動(dòng)物細(xì)胞：透明質(zhì)酸細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分 多糖的合成 植物細(xì)胞壁：半纖維素、果膠 4.蛋白質(zhì)的水解與加工 v蛋白原通過(guò)水解加工形成成熟的蛋白質(zhì) 或有活性的多肽。例如胰島素的加工成 熟過(guò)程： （ER中）前胰島素

33、原(preproinsulin) 切除信號(hào)肽胰島素原(proinsulin) 運(yùn)輸?shù)礁郀柣w蛋白酶水解胰島素 和一個(gè)分子C肽 v溶酶體水解酶類(lèi)的磷酸化修飾和蛋白質(zhì) 聚糖類(lèi)的硫酸化修飾都是在高爾基體的 轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中完成。 5.5.蛋白質(zhì)的分選和定向運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的分選和定向運(yùn)輸 6.6.膜的轉(zhuǎn)化膜的轉(zhuǎn)化 高爾基復(fù)合體的膜在形成面近似內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，成 熟面則近似細(xì)胞質(zhì)膜，呈逐漸過(guò)渡的形態(tài)。 膜流的過(guò)程： 有被小泡有被小泡 分泌小泡分泌小泡 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（新膜合成）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（新膜合成） 高爾基體（充分加工修飾）高爾基體（充分加工修飾） 質(zhì)膜質(zhì)膜 反向膜泡運(yùn)輸反向膜泡運(yùn)輸 內(nèi)吞作用內(nèi)吞作用 高爾基體在細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)化與運(yùn)輸

34、中，處于中樞地位。 四、高爾基體的來(lái)源四、高爾基體的來(lái)源 目前存在的兩種觀點(diǎn)：目前存在的兩種觀點(diǎn)： （一）（一）由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或核膜產(chǎn)生的小泡轉(zhuǎn)化而來(lái)由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或核膜產(chǎn)生的小泡轉(zhuǎn)化而來(lái)。 （二）由原有的高爾基體分裂而來(lái)（二）由原有的高爾基體分裂而來(lái) 布雷菲爾德菌素試驗(yàn)支持了第一種觀點(diǎn)布雷菲爾德菌素試驗(yàn)支持了第一種觀點(diǎn) 布雷菲爾德菌素處理細(xì)胞，阻斷了小泡由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的過(guò)渡，布雷菲爾德菌素處理細(xì)胞，阻斷了小泡由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的過(guò)渡， 導(dǎo)致高爾基體完全消失。原應(yīng)進(jìn)入高爾基體的蛋白質(zhì)停留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。除導(dǎo)致高爾基體完全消失。原應(yīng)進(jìn)入高爾基體的蛋白質(zhì)停留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。除 去布雷菲爾德菌素后，細(xì)胞中重新形成高

35、爾基體，各種高爾基體蛋白進(jìn)入去布雷菲爾德菌素后，細(xì)胞中重新形成高爾基體，各種高爾基體蛋白進(jìn)入 到應(yīng)存在的高爾基體潴泡。到應(yīng)存在的高爾基體潴泡。 五、高爾基體的病理形態(tài)變化 （一）功能亢進(jìn)導(dǎo)致高爾基復(fù)合體的代償性肥大 （二）毒性物質(zhì)作用導(dǎo)致高爾基體的萎縮與損壞 （三）腫瘤分化狀態(tài)影響高爾基體的狀態(tài) 腫瘤細(xì)胞中，高爾基復(fù)合體的數(shù)量分布、形態(tài)結(jié)構(gòu)及其 發(fā)達(dá)程度，因腫瘤細(xì)胞的分化狀態(tài)不同而呈現(xiàn)顯著的差異。 高分化的腫瘤細(xì)胞中，高爾基體比較發(fā)達(dá)。 第三節(jié) 溶酶體 溶酶體是動(dòng)物細(xì)胞中一種膜結(jié)合細(xì)胞器,含有多種水解酶 類(lèi), 在細(xì)胞內(nèi)起消化和保護(hù)作用, 可與吞噬泡或胞飲泡 結(jié)合, 消化和利用其中的物質(zhì)。也可以

36、消化自身細(xì)胞破 損的細(xì)胞器或殘片,有利于細(xì)胞器的重新組裝、成分的更 新及廢物的消除。當(dāng)細(xì)胞被損傷時(shí), 溶酶體可釋放出水 解酶類(lèi), 使細(xì)胞自溶。 溶酶體來(lái)自高爾基復(fù)合體, 溶酶體的酶有一個(gè)基本的特 征, 即它們的寡糖鏈有磷酸化甘露糖殘基, 被TGN的M6P 受體識(shí)別和結(jié)合, 從而被分揀出來(lái)。 植物細(xì)胞中也有與溶酶體功能類(lèi)似的細(xì)胞器，如圓球體、 糊粉粒以及中央液泡等。 一、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)及化學(xué)特征 圖示： 溶酶體的形態(tài)大小 具吞噬作用（吞噬衰老的紅細(xì)胞）的肝Kupper 細(xì)胞中不同大小的溶酶體, 圖中示出至少10個(gè) 不同大小的溶酶體。 （一） 溶酶體的形態(tài)大小與數(shù)量分布 溶酶體是一種異質(zhì)性的細(xì)胞

37、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，最大的可 超過(guò)1m,最小的直徑只有25 50nm。 不同的細(xì)胞中數(shù)量差異很大，典型 的動(dòng)物細(xì)胞中數(shù)量達(dá)到幾百個(gè)。 （二）溶酶體的酶類(lèi) 溶酶體內(nèi)含有60多種酶類(lèi),溶酶體的酶包括蛋白酶、核酸酶、脂酶、糖 苷酶等，這些酶的最適pH值是5.0, 故均為酸性水解酶。 酸性磷酸酶是溶酶體的標(biāo)志酶。 （三）溶酶體的穩(wěn)定性 溶酶體的外被是一層單位膜, 內(nèi)部沒(méi)有任何特殊的結(jié)構(gòu)。 由于溶酶體中含有各種不同的水解酶類(lèi),所以溶酶體在生活 細(xì)胞中必須是高度穩(wěn)定的。 溶酶體的穩(wěn)定性與其膜的

38、結(jié)構(gòu)組成有關(guān)： 溶酶體膜中有質(zhì)子運(yùn)輸泵(H+-ATPase), 還有Cl-離子通道蛋白 。 兩種運(yùn)輸?shù)鞍鬃饔玫慕Y(jié)果，就等于向溶酶體中運(yùn)輸了HCl, 以此維持 溶酶體內(nèi)部的酸性環(huán)境(pH約為4.64.8)。 溶酶體膜含有各種不同酸性的、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。 溶酶體膜含有較高的膽固醇, 促進(jìn)了膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。 二、溶酶體的類(lèi)型 根據(jù)溶酶體處于完成其生理功能的不同階段, 大致分為以下幾種： 初級(jí)溶酶體(primary lysosome) 剛從反面高爾基體形成的小囊泡, 僅含有水解酶類(lèi)，無(wú)作用底物，酶 處于

39、非活性狀態(tài)。 次級(jí)溶酶體(secondary lysosome) 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(autolysosome) 這種溶酶體廣泛存在于正常的細(xì)胞內(nèi)，在細(xì)胞內(nèi)起“清道夫”作用， 作為細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器和其它結(jié)構(gòu)自然減員和更新的正常途徑。 異噬性溶酶體(heterolysosome) 又稱(chēng)異體吞噬泡, 底物是細(xì)胞經(jīng)吞噬、胞飲作用所攝入的胞外物質(zhì)。 異噬性溶酶體實(shí)際上是初級(jí)溶酶體同內(nèi)吞泡融合后形成的。 三級(jí)溶酶體（殘余小體） 消化不掉的物質(zhì)會(huì)留在溶酶體內(nèi),形成殘余小體.一般情況下,殘余物 可通過(guò)外排作用被排出細(xì)胞

40、外.但當(dāng)生理狀態(tài)不好時(shí),有些殘余物會(huì)留在 細(xì)胞中,如老年斑就是老年時(shí)細(xì)胞內(nèi)的殘余小體脂褐質(zhì)小體。 三、溶酶體形成與成熟過(guò)程 四、溶酶體的功能 （一）細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的消化 內(nèi)源性 衰老、病變的細(xì)胞器 胞質(zhì)中某些蛋白 更新細(xì)胞成分、維持生理功能 外源性 細(xì)菌、異物、紅細(xì)胞、胞飲攝入的可溶性物質(zhì)是細(xì)胞 中膽固醇的來(lái)源 （二）細(xì)胞外物質(zhì)的消化 受精精子的頂體 骨質(zhì)更新破骨細(xì)胞的溶酶體 （三）自溶作用與器官發(fā)育 兩棲類(lèi)尾部的消失（細(xì)胞凋亡亦參與） （四）參與激素分泌的調(diào)節(jié) 參與甲狀腺素的生成 （一）細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的消化 溶酶體的主要功能是消化作用溶酶體的主要功能是消化作用, ,其消化底物的來(lái)源有三種途徑: 通過(guò)

41、吞噬形成的吞噬體(phagosome)提供的有害物質(zhì); 通過(guò)內(nèi)吞作用(endocytosis)提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 自體吞噬(autophagy), 吞噬的是細(xì)胞內(nèi)原有的物質(zhì); 1.吞噬作用吞噬作用(phagocytosis(phagocytosis) ) v吞噬作用的第一階段是細(xì)胞質(zhì)膜上的受體與細(xì)菌結(jié)合,然后將被感染 的細(xì)菌包裹起來(lái)形成吞噬體，接著是溶酶體與吞噬體融合, 通過(guò)溶酶 體酶的作用將被吞噬的細(xì)菌降解。吞噬作用也是細(xì)胞獲取營(yíng)養(yǎng)的一種 方式, 細(xì)胞通過(guò)內(nèi)吞作用將一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包進(jìn)內(nèi)吞體, 最后與溶酶體 融合, 在溶酶體酶的作用下, 將吞進(jìn)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化形成可直接利用 的小分子用于合成代謝。

42、v吞噬作用也包括對(duì)衰老的、進(jìn)入編程死亡的細(xì)胞的吞噬。如占成人細(xì) 胞總數(shù)1/4的紅細(xì)胞僅能成活120天, 因此人體每天必須清除大量衰老 的紅細(xì)胞，這主要是靠巨噬細(xì)胞的吞噬作用即溶酶體酶的消化作用來(lái) 完成。 2.2.自噬作用自噬作用(autophagy(autophagy) ) 自噬作用是普遍存在于大部分真核細(xì)胞中的一種現(xiàn)象, 是溶 酶體對(duì)受損傷的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、衰老的細(xì)胞器、以及不再需要的 生物大分子等自身結(jié)構(gòu)的吞噬降解, 它是細(xì)胞內(nèi)的再循環(huán)系 統(tǒng)與細(xì)胞內(nèi)清道夫。 圖： 自噬作用 電鏡照片所示是衰老的線粒 體和過(guò)氧化物酶體被包裹在 一個(gè)雙層膜結(jié)構(gòu)中,該膜來(lái)自 于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。被ER膜包裹而成 的自噬體將會(huì)與

43、溶酶體融合, 進(jìn)而被溶酶體酶降解。 （二）細(xì)胞外物質(zhì)的消化 v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)。 v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。 （三）自溶作用與器官發(fā)育 自溶作用： 是細(xì)胞的自我毀滅，即溶酶體將酶釋放出來(lái)將自身細(xì)胞降 解。 在多細(xì)胞生物的發(fā)育過(guò)程中，自溶對(duì)于形態(tài)建成具有重要 作用。通過(guò)自溶作用,除去不必要的細(xì)胞、組織

44、。 如手指或腳趾的形成同溶酶體有關(guān)，它將指之間的結(jié)構(gòu)水 解。另外蝌蚪尾巴的蛻化也是溶酶體中一種水解酶(組織 蛋白酶)消化作用的結(jié)果, 該酶將尾部細(xì)胞破壞, 使尾部 消失。 （四）參與激素分泌的調(diào)節(jié) v參與甲狀腺激素的生成： 甲狀腺受到促甲狀腺激素(TSH) 的作用， 釋放甲狀腺激素時(shí)，腺上皮細(xì)胞先通過(guò)吞飲 作用把濾泡腔內(nèi)的甲狀球蛋白吞入腺細(xì)胞， 在溶酶體溶酶體蛋白水解酶的作用下，使甲狀球蛋 白分解，釋放出甲狀腺激素T4和T3。 五、 溶酶體與疾病 目前已知有30多種先天性疾病與溶酶體有關(guān)。 矽肺病(silicosis) 型糖原貯積癥 (glycogen storage disease type

45、 ) 類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎 （一）矽肺矽肺(silicosis)(silicosis) v空氣中的矽(SiO2 )被吸入肺后，被肺部的吞噬細(xì) 胞所吞噬，由于吞入的二氧化硅顆粒不能被消化， 并在顆粒的表面形成硅酸。硅酸的羧基和溶酶體 膜的受體分子形成氫鍵，使膜破壞，釋放出水解 酶，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，結(jié)果刺激成纖維細(xì)胞產(chǎn)生膠 原纖維結(jié)節(jié)，造成肺組織的彈性降低，肺受到損 傷，呼吸功能下降。 （二）（二）型糖原貯積癥型糖原貯積癥 v是最早發(fā)現(xiàn)的貯積癥。由于常染色體上的一個(gè)隱性基因 突變，造成了溶酶體缺乏葡萄糖苷酶，缺少了這種 酶的溶酶體不能把肝細(xì)胞中或肌細(xì)胞中過(guò)剩的糖原進(jìn)行 水解而大量積累在溶酶體內(nèi)，造成溶酶體超

46、載。此病多 發(fā)于嬰兒，表現(xiàn)為肌肉無(wú)力，心臟增大，心力衰竭, 通 常于兩周內(nèi)死亡。 （三）類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎 v病人的溶酶體膜脆性增加，溶酶體被釋放到關(guān)節(jié)處 的細(xì)胞間質(zhì)中，骨組織受到侵蝕，引起炎癥。 v腎上腺皮質(zhì)激素有穩(wěn)定溶酶體膜的作用，因而用來(lái) 作為治療類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的抗炎劑。 第四節(jié) 過(guò)氧化物酶體 一、過(guò)氧化物酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu) 二、過(guò)氧化物酶體的酶類(lèi)組成 三、主要生理功能 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。 參與脂肪酸的-氧化；合成乙酰輔酶A， 或向細(xì)胞直接供能。 四、過(guò)氧化物酶體的發(fā)生 過(guò)氧化物酶體的發(fā)生存在不同的觀點(diǎn)，

47、 現(xiàn)有證據(jù)表明： 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。 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。 膜脂在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成后，通過(guò)磷脂轉(zhuǎn)移蛋白或膜泡運(yùn)輸?shù)?方式轉(zhuǎn)移而來(lái)。 五、過(guò)氧化物酶體與溶酶體的比較 特征溶酶體過(guò)氧化物酶體 形態(tài)、大小多球形，直徑0.2-0.5m， 無(wú)酶晶體 球形，直徑0.15-0.25m， 多有酶晶體 酶種類(lèi)酸性水解酶氧化酶類(lèi)、過(guò)氧化氫酶 PH5左右7左右 是否需O2不需要需要 功能細(xì)胞內(nèi)消化多種功能 發(fā)生高爾基體出芽形成分裂和裝配形成，酶在細(xì)胞 質(zhì)基質(zhì)中合成 標(biāo)志酶酸性磷酸酶過(guò)氧

48、化氫酶 六、過(guò)氧化物酶體與疾病 （一）原發(fā)性過(guò)氧化物酶體缺陷所致的遺傳性疾病 過(guò)氧化物酶體減少或有缺陷時(shí),可致代謝障礙、中間產(chǎn) 物儲(chǔ)積,形成先天畸形與器官功能障礙。 病情嚴(yán)重者如Zellweger腦肝腎綜合征，臨床表現(xiàn)為肝 功能障礙、腦發(fā)育遲緩及癲癇等；較輕者有假性Zellweger 綜合征、無(wú)過(guò)氧化氫酶血癥等。 （二）疾病過(guò)程中的過(guò)氧化物酶體的病理改變 表現(xiàn)為數(shù)量、體積、形態(tài)等多種異常。 第五節(jié) 囊泡與囊泡運(yùn)輸 細(xì)胞內(nèi)部?jī)?nèi)膜系統(tǒng)各個(gè)部分之 間的物質(zhì)傳遞常常通過(guò)囊泡運(yùn) 輸方式進(jìn)行。 大多數(shù)運(yùn)輸小泡是在膜的特定 區(qū)域以出芽的方式產(chǎn)生的。 囊泡表面具有一個(gè)籠子狀的由 蛋白質(zhì)構(gòu)成的衣被（coat）。

49、 衣被具有兩個(gè)主要作用： l選擇性的將特定蛋白聚集在一 起，形成運(yùn)輸小泡； l決定運(yùn)輸小泡的形狀和體積等 外部特征。 一、囊泡的類(lèi)型和來(lái)源一、囊泡的類(lèi)型和來(lái)源 v已知三類(lèi)具有代表性的衣被蛋白，即：籠形蛋白（網(wǎng)格蛋白，clathrin）、 COPI和COPII，它們形成的有被小泡介導(dǎo)不同的運(yùn)輸途徑。 衣被類(lèi)型運(yùn)輸方向 網(wǎng)格蛋白 clathrin 質(zhì)膜內(nèi)體 高爾基體內(nèi)體 高爾基體溶酶體 高爾基體植物液泡 COP I高爾基體內(nèi)質(zhì)網(wǎng) COP II內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體 （一）網(wǎng)格蛋白有被小泡 v網(wǎng)格蛋白衣被小泡是最早發(fā)現(xiàn)的衣被小泡，介導(dǎo)高爾基體到 內(nèi)體、溶酶體、植物液泡的運(yùn)輸，以及質(zhì)膜到內(nèi)膜區(qū)隔的膜 泡運(yùn)輸。是由高爾基復(fù)合體、