內(nèi)膜系統(tǒng)和核糖體的知識(shí)

1、內(nèi)膜系統(tǒng)和核糖體的知識(shí) 核糖體：蛋白質(zhì)合成場(chǎng)所，mRNA、tRNA和其他眾多因子集中在核糖體，快速、有序、高效進(jìn)行蛋白合成。RobinsonBrown（1953）發(fā)現(xiàn)于植物細(xì)胞。Palade（1955）發(fā)現(xiàn)于動(dòng)物細(xì)胞。Roberts（1958）建議命名為核糖核蛋白體（ribosome），簡稱核糖體。第一節(jié) 核糖體一、核糖體的基本類型與成分 核糖核蛋白體,簡稱核糖體(ribosome) 存在方式：附著核糖體：游離核糖體：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體基質(zhì) 性質(zhì) ： 70S的核糖體(50 S、 30 S) ：原核細(xì)胞、葉綠體、線粒體 80S的核糖體(60 S 、40 S) ：真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì) 主要成分

2、r蛋白質(zhì)：40%，核糖體表面 rRNA:60%,，核糖體內(nèi)部，rRNA都具有甲基化現(xiàn)象 5070S與80S核糖體成分的比較 核糖體由大、小兩個(gè)亞單位構(gòu)成,結(jié)合時(shí)，凹陷部位彼此對(duì)應(yīng)，形成一隧道，mRNA通過。大亞基上還有一隧道與其垂直（中央管出口），新生成的肽鏈通過。在不進(jìn)行蛋白質(zhì)合成時(shí)，大小亞基呈游離狀態(tài)，只有當(dāng)小亞基和mRNA結(jié)合后大亞基才與小亞基結(jié)合形成完整的核糖體。 核糖體上與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的結(jié)合位點(diǎn)與mRNA的結(jié)合位點(diǎn):小亞基(16S rRNA )與tRNA結(jié)合的位點(diǎn)： 氨?；稽c(diǎn)，又稱A位點(diǎn)(受位) 與新?lián)饺氲陌滨?tRNA 結(jié)合的位點(diǎn) 肽?；稽c(diǎn)，又稱P位點(diǎn)(供位) 與延伸中的肽酰

3、-tRNA 結(jié)合的位點(diǎn) 二、蛋白質(zhì)合成過程氨基酸活化肽鏈的起始肽鏈的延伸肽鏈的終止 氨基酸活化 氨基酸羧基與tRNA3端CCA-OH在氨酰-tRNA合成酶作用下，縮合成氨酰tRNA。除起始氨酰tRNA與核糖體P位點(diǎn)結(jié)合外，其它延伸中新加入的氨酰tRNA與核糖體A位點(diǎn)結(jié)合。 1.mRNA和30S小亞基(16S rRNA )的識(shí)別與結(jié)合 2.第一個(gè)氨酰-tRNA進(jìn)入核糖體,形成30S起始復(fù)合物 3.核糖體大亞基與30S起始復(fù)合物結(jié)合，形成完整的70S 起始復(fù)合物 肽鏈的起始肽鏈的延伸：進(jìn)位-成肽-移位-釋放（P71圖7-4）肽酰轉(zhuǎn)移酶（核糖體大亞基23SrRNA）催化，A位點(diǎn)氨酰-tRNA氨基酸的

4、氨基與P位點(diǎn)肽酰-tRNA上與tRNA直接相連的氨基酸的羧基形成肽鍵。肽鏈的終止 A位點(diǎn)mRNA上的終止密碼子UAA、UGA或UAG，沒有與之匹配的反密碼子，氨酰-tRNA不能結(jié)合到核糖體上，于是蛋白質(zhì)合成終止并釋放。蛋白質(zhì)合成過程 由多個(gè)甚至幾十個(gè)核糖體串連在一條mRNA分子上高效地進(jìn)行肽鏈的合成，這種具有特殊功能與形態(tài)結(jié)構(gòu)的核糖體與mRNA的聚合體稱為多聚核糖體。多核糖體第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) K. R. Porter等于1945年發(fā)現(xiàn)于培養(yǎng)的小鼠成纖維細(xì)胞，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)，故名內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum，ER）。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一般特點(diǎn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endopla

5、smic reticulum，ER）：在細(xì)胞核附近的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部區(qū)域的一些小管和小泡連接形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。單位結(jié)構(gòu)：由單位膜圍成的小管、小泡和扁囊。用整裝細(xì)胞電鏡技術(shù)（宋金丹） 發(fā)現(xiàn)：1.以核為中心向周圍擴(kuò)展； 2.核膜周圍較稠密，形成復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)； 3.遠(yuǎn)離核處較稀疏，延伸。形態(tài)結(jié)構(gòu)差異與不同的細(xì)胞有關(guān)：分布狀態(tài)、多少與生理功能有關(guān)：濱州醫(yī)學(xué)院 細(xì)胞生物學(xué)教研室內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（rER）：附有核糖體。多呈扁囊狀，少數(shù)為管狀或泡狀分布：與細(xì)胞類型、分化程度及功能狀態(tài)密切相關(guān)。高分化腫瘤細(xì)胞，分泌蛋白旺盛的細(xì)胞中糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)豐富。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（sER）：無核糖體附著，由分枝小管，小泡組成。分布：

6、顯示細(xì)胞種類特征，分泌類固醇激素的細(xì)胞的sER比較發(fā)達(dá)；肌肉細(xì)胞的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特化為肌質(zhì)網(wǎng)。濱州醫(yī)學(xué)院 細(xì)胞生物學(xué)教研室rER濱州醫(yī)學(xué)院 細(xì)胞生物學(xué)教研室sER微粒體微粒體：應(yīng)用蔗糖密度梯度離心方法，從組織細(xì)胞勻漿中分離出的，直徑20100納米的亞微顆粒。為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)碎片，經(jīng)離心后斷裂而成的封閉小泡。 糙面微粒體：來自糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 光面微粒體：來自光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 部分來自膜、高爾基復(fù)合體等糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)折疊蛋白質(zhì)糖基化蛋白質(zhì)運(yùn)輸 蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，并且起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，有些蛋白質(zhì)在合成開始不久后便轉(zhuǎn)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成。 分泌性蛋白：如抗體、激素； 穿膜蛋白： 內(nèi)膜系統(tǒng)駐留蛋白：

7、如溶酶體的各種水解酶；蛋白質(zhì)的合成糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上蛋白質(zhì)合成過程G. Blobel等1975年提出了信號(hào)假說：認(rèn)為蛋白質(zhì)N端的信號(hào)肽，指導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，蛋白質(zhì)合成結(jié)束之前信號(hào)肽被切除。因此獲1999年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) 信號(hào)肽（signal peptide），位于新合成肽鏈的N端，一般2030個(gè)氨基酸殘基，含有6-12個(gè)疏水氨基酸，N-端通常含有1個(gè)或多個(gè)帶正電荷的氨基酸。 信號(hào)識(shí)別顆粒（signal recognition particle，SRP），細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中由6個(gè)蛋白質(zhì)多肽亞基和1個(gè)7S分子組成的核糖核蛋白復(fù)合體。SRP一端與信號(hào)肽結(jié)合，另一端與核糖體結(jié)合，形成信號(hào)肽-SRP-核糖

8、體復(fù)合物，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成暫停。 SRP受體（SRP receptor），內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的整合蛋白，異二聚體，可與SRP特異結(jié)合。 易位子（translocator，translocon），也稱轉(zhuǎn)運(yùn)體，為糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的多蛋白復(fù)合體，形成直徑8.5nm、中央孔內(nèi)徑2nm的親水性通道。濱州醫(yī)學(xué)院 細(xì)胞生物學(xué)教研室SRPSRP功能 幫助正在合成肽鏈的核糖體和ER結(jié)合。 當(dāng)信號(hào)肽在核糖體合成后SRP即與之結(jié)合形成SRP-信號(hào)肽-核糖體復(fù)合物由SRP介導(dǎo)將復(fù)合物與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的SRP受體（停泊蛋白）相結(jié)合。 SRP與信號(hào)肽鏈結(jié)合使肽鏈合成暫停SRP阻遏肽鏈合成的生理意義可能是：(1)在多肽鏈合成前，給予核糖體足夠時(shí)間

9、與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合，以保證蛋白質(zhì)不于釋放胞液。(2)以免肽鏈過長而產(chǎn)生不成熟的卷曲。 信號(hào)肽與SRP結(jié)合肽鏈延伸終止SRP與受體結(jié)合SRP脫離信號(hào)肽肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成，同時(shí)信號(hào)肽引導(dǎo)新生肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔信號(hào)肽切除肽鏈延伸至終止。 這種肽鏈邊合成邊向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)移的方式，稱為共轉(zhuǎn)移。 后轉(zhuǎn)移：蛋白質(zhì)合成以后，在前導(dǎo)肽的作用轉(zhuǎn)移進(jìn)入 過氧化物酶體、線粒體、葉綠體等的蛋白質(zhì)糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上蛋白質(zhì)合成過程蛋白質(zhì)的折疊 分子伴侶 ：識(shí)別折疊錯(cuò)誤的多肽和尚未組裝的蛋白質(zhì)并與之結(jié)合，促使其重新折疊、組裝，但其本身并不參與最終產(chǎn)物的形成，只起陪伴作用。 泛素-蛋白酶體途徑：降解非正確折疊蛋白蛋白質(zhì)糖基化 糖基化的作

10、用：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。N-糖基化和O-糖基化N-糖基化（N- glycosylation）：糖鏈與天冬酰胺殘基的氨基連接，糖為N-乙酰葡糖胺。開始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，在高爾基體進(jìn)一步加工。O-糖基化（O- glycosylation）：糖鏈與Ser、Thr和Tyr以及羥脯（賴）氨酸的OH連接，主要在高爾基體上進(jìn)行。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能脂質(zhì)合成與轉(zhuǎn)運(yùn)解毒作用鈣的儲(chǔ)存和釋放糖原代謝脂質(zhì)合成與轉(zhuǎn)運(yùn)膜脂的合成：構(gòu)成細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的膜脂如磷脂和膽固醇等，大部分在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成。激素的合成： 膽固醇 轉(zhuǎn)化 類固醇激素 (腎上腺激素，雄、雌

11、性激素）脂肪的合成：在肝，小腸細(xì)胞中合成解毒作用解毒作用： 肝中有解毒酶系；如細(xì)胞色素P450通過羥基化而使脂溶性廢物或代謝產(chǎn)物失活并溶解于水，使一些農(nóng)藥或其它藥物失活，排出細(xì)胞后送入尿液。 肌質(zhì)網(wǎng)：Ca2+調(diào)節(jié)肌肉收縮與舒張 儲(chǔ)存：鈣泵 釋放：鈣離子通道鈣離子的儲(chǔ)存和釋放糖原代謝如：肝中小鼠盡食后，糖原減少，sER明顯可見，參與糖原分解。第三節(jié)高爾基復(fù)合體發(fā)現(xiàn)：1898年意大利Golgi發(fā)現(xiàn)。高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu)光學(xué)顯微鏡下：網(wǎng)狀；電子顯微鏡下：分為三部分1.扁平膜囊順面高爾基管網(wǎng)（CGN）:接收來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的小泡中間膜囊：蛋白的糖基化，糖脂合成，多糖合成反面高爾基管網(wǎng)（TGN）：加工物通過

12、此部位運(yùn)出高爾基體， 是分揀與包裝加工的主要部位2.小囊泡 又稱小泡，或運(yùn)輸小泡，聚集在順面3.大囊泡 又稱分泌小泡，聚集在反面濱州醫(yī)學(xué)院 細(xì)胞生物學(xué)教研室濱州醫(yī)學(xué)院 細(xì)胞生物學(xué)教研室高爾基復(fù)合體的化學(xué)組成高爾基復(fù)合體含有大約60%的蛋白和40%的脂類，具有一些和ER共同的蛋白成分。蛋白質(zhì)、膜脂的含量介于ER和質(zhì)膜之間 。標(biāo)志酶為糖基轉(zhuǎn)移酶。高爾基復(fù)合體的功能加工與修飾作用蛋白質(zhì)的水解蛋白質(zhì)的分揀和運(yùn)輸加工與修飾作用蛋白質(zhì)糖基化是最重要的加工修飾方式。N-糖基化始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，完成于高爾基體。O-糖基化主要在高爾基體中進(jìn)行。N-連接與O-連接的寡糖比較 特 征 N-連接 O-連接1. 合成部位 主

13、要在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要在高爾基體2.糖基化方式寡糖鏈一次性連接單糖基逐個(gè)添加3. 與之結(jié)合的 氨基酸殘基 天冬酰胺 絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、羥脯（賴）氨酸4 最終長度 5-25個(gè) 糖殘基一般16個(gè)糖殘基， 蛋白質(zhì)的水解酶原 酶胰島素原（段） 胰島素（ 鏈） 無活性 切除段有活性蛋白質(zhì)的分揀和運(yùn)輸分揀信號(hào)：細(xì)胞內(nèi)被運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的 特異序列大多數(shù)蛋白的分揀信號(hào)在高爾基體形成 三個(gè)運(yùn)輸途徑（運(yùn)輸小泡）1） 溶酶體蛋白2）細(xì)胞表面蛋白 （無分揀信號(hào)）3） 分泌蛋白濱州醫(yī)學(xué)院 細(xì)胞生物學(xué)教研室案例患者張某，男，33歲，工人。因“胸悶氣短、體力下降4年，病情加重3個(gè)月”入院。患者16年前開始在某耐火材料公司干臨

14、時(shí)工，從事硅石磨料工作。4年前，感身體不適，上樓時(shí)體力不支并伴有氣短，之后常感覺胸悶，呼吸不暢，有時(shí)胸部有針刺樣痛。體格檢查：肺部叩診呈濁音，聽診呈管狀呼吸音，呼吸音粗糙。輔助檢查：血常規(guī)：血清免疫球蛋白、類風(fēng)濕因子升高；肺功能：殘氣量630ml 、肺活量為2650ml 、最大通氣量為92.5L，比正常人低；X 線胸片：兩肺滿布圓形結(jié)節(jié)陰影，直徑為14mm，肺門部結(jié)節(jié)融合形成大的團(tuán)塊陰影，上肺野纖維化，肺紋理增多。臨床診斷：矽肺。思考題： 矽肺的發(fā)病機(jī)制是什么？ 如何治療？ 第四節(jié)溶酶體溶酶體（lysosome）為C. de Duve與B. Novikoff 1955年首次發(fā)現(xiàn)。是單層膜圍繞、

15、內(nèi)含多種酸性水解酶類的囊泡狀細(xì)胞器，其主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)消化。 溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)形態(tài)大小及內(nèi)含的水解酶種類都可能有很大的不同。酸性磷酸酶是標(biāo)志酶。特點(diǎn)膜有質(zhì)子泵，形成和維持溶酶體中酸性的內(nèi)環(huán)境。具有多種載體蛋白；用于水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運(yùn)。膜蛋白高度糖基化，且糖基朝溶酶體內(nèi)，可能有利于防止自身膜蛋白降解。溶酶體的類型（1）內(nèi)體溶酶體（2）吞噬溶酶體： 吞噬小泡+內(nèi)體溶酶體 1）自噬溶酶體：自噬體+內(nèi)體溶酶體 2）異噬溶酶體：異噬體+內(nèi)體溶酶體（3）殘余體：吞噬性溶酶體到達(dá)末期階段時(shí)，一些未被消化和分解的殘留物質(zhì)。 如：脂褐素內(nèi)體溶酶體肝細(xì)胞脂褐素溶酶體的功能1、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的消化清除病原體和異物更

16、新細(xì)胞成分為細(xì)胞提供營養(yǎng) 參與激素形成調(diào)節(jié)激素分泌2、細(xì)胞外物質(zhì)的消化受精過程骨質(zhì)更新3、細(xì)胞自溶 蝌蚪變態(tài) 案例分析 矽肺：二氧化硅塵粒（矽塵）吸入肺泡后被巨噬細(xì)內(nèi)吞噬，導(dǎo)致吞噬細(xì)胞溶酶體破裂，水解酶釋放，細(xì)胞崩解（自溶），矽塵釋出，后又被其他巨噬細(xì)內(nèi)吞噬，如此反復(fù)進(jìn)行。激活成纖維細(xì)胞，導(dǎo)致膠原纖維沉積，肺組織纖維化?；颊邨钅?，男性，50歲，農(nóng)民?；颊咦笞阒?、足背反復(fù)性腫痛6年?；颊?年前在一次飲酒后，突然發(fā)生左足背，大拇指腫痛，難以入睡，局部灼熱紅腫。在當(dāng)?shù)胤孟钻囃此幒?，一周后疼痛緩解。以后，每遇飲酒或感冒后即易發(fā)作，每遇發(fā)作，自服潑尼松等藥。近一年來服用上藥效果不佳。疼痛固定于左足背

17、及左拇指。于2周前又因酒后臥睡受涼而引起本病發(fā)作，局部紅腫熱痛，功能受限。 體格檢查：面紅，頗行，左足背及拇指紅、腫、壓痛、功能受限。輔助檢查：血沉：80/h，血尿酸：720 umol/L，尿常規(guī)示血尿，蛋白尿。X線示：左足跖骨骨頭處出現(xiàn)溶骨性缺損。腹部超聲示輸尿管結(jié)石。 臨床診斷：痛風(fēng)，痛風(fēng)性腎病。思考題： 痛風(fēng)的發(fā)病機(jī)制是什么？ 案例案例分析分析：痛風(fēng)是以高尿酸血癥為主要臨床生化指征的嘌呤代謝紊亂性疾病。血尿酸鹽升高時(shí)，尿酸鹽會(huì)以結(jié)晶形式沉積于關(guān)節(jié)、關(guān)節(jié)周圍及多種組織，并被白細(xì)胞所吞噬。被吞噬的尿酸鹽結(jié)晶，改變了溶酶體膜的穩(wěn)定性；溶酶體中水解酶和組胺等可致炎物質(zhì)釋放，在引起白細(xì)胞自溶壞死的同時(shí)，引發(fā)所在沉積組織的急性炎癥。被釋放的尿酸鹽又繼續(xù)在組織沉積。當(dāng)沉積發(fā)生在關(guān)節(jié)、關(guān)節(jié)周圍、滑囊、腱鞘等組織時(shí)，會(huì)形成異物性肉芽腫；而在腎臟，則可能導(dǎo)致尿酸性腎結(jié)石或慢性間質(zhì)性腎炎。第五節(jié) 過氧化物酶體Rhodin 1954發(fā)現(xiàn)于鼠腎小管上皮細(xì)胞。.單位膜組成.圓形或卵圓形.類晶體：常含有結(jié)晶（尿酸氧化酶結(jié)晶）.標(biāo)志酶：過氧化氫酶.所含酶：氧化酶；過氧化氫酶；過氧化物酶濱州醫(yī)學(xué)院 細(xì)胞生物學(xué)教研室過氧化物酶體功能調(diào)節(jié)細(xì)胞氧張力 RH2+O2R+H2O2具有解毒作用H2O2+RH2 R