醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞器總結(jié)

醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞器總結(jié)第1頁/共53頁細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(胞質(zhì)溶膠)：

細(xì)胞質(zhì)中除去有形結(jié)構(gòu)之外的無定形膠狀物質(zhì)體系。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能:

是活細(xì)胞進行新陳代謝的主要場所，為新陳代謝的進行，提供所需要的物質(zhì)和一定的環(huán)境條件。直接或間接地影響并體現(xiàn)于細(xì)胞生命活動的各個方面。第2頁/共53頁細(xì)胞的區(qū)室化(compartmentation)內(nèi)膜系統(tǒng)在細(xì)胞內(nèi)形成相互分隔的膜性區(qū)室，這些區(qū)室將各種酶系統(tǒng)局限在細(xì)胞內(nèi)特定的區(qū)域，使細(xì)胞內(nèi)特定的生化反應(yīng)過程在特定的區(qū)域內(nèi)互不干擾地進行，提高了細(xì)胞新陳代謝的效率。第3頁/共53頁膜流(membraneflow)指細(xì)胞的膜成分在質(zhì)膜與內(nèi)膜系統(tǒng)之間、以及在內(nèi)膜系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)之間流動的現(xiàn)象。膜流是指細(xì)胞的膜成分在內(nèi)膜系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)之間，以及在內(nèi)膜系統(tǒng)與細(xì)胞膜之間的穿梭、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)換和重組的過程。通過膜性小泡出芽和融合實現(xiàn)，又稱為小泡流(vesicleflow)。第4頁/共53頁核糖體(ribosome)是合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)車間”。功能是按照mRNA的指令由氨基酸合成蛋白質(zhì)。核糖體第5頁/共53頁核糖體化學(xué)組成：

真核細(xì)胞核糖體小亞基：40S大亞基:60S80S核糖體的功能:以mRNA為模板，在核糖體上由氨基酸合成多肽鏈的過程－－翻譯。核糖體的存在形式:1.附著核糖體：分泌蛋白2.游離核糖體：結(jié)構(gòu)蛋白第6頁/共53頁核糖體的4個活性部位：

接受氨?；?tRNA的部位：受位，稱A位。

肽基-tRNA移交肽鏈后，tRNA被釋放的部位：供位，稱P位。

肽基轉(zhuǎn)移酶E位：

GTP酶位：第7頁/共53頁

游離核糖體:組成細(xì)胞本身所需的結(jié)合核糖體蛋白質(zhì)或某些特殊蛋白質(zhì)（紅細(xì)胞的血紅蛋白）

膜結(jié)合核糖體:

跨膜蛋白水溶性蛋白質(zhì)駐留蛋白

分泌性蛋白第8頁/共53頁內(nèi)膜系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上是一個統(tǒng)一的整體，是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)、酶、脂類和糖類的場所，同時對合成產(chǎn)物具有加工、包裝和運輸?shù)墓δ?。?nèi)膜系統(tǒng)(endomembranesystem)真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，與質(zhì)膜在結(jié)構(gòu)、功能和發(fā)生上有一定聯(lián)系的膜性結(jié)構(gòu)的總稱。第9頁/共53頁高等細(xì)胞區(qū)室化

Compartmentalization第10頁/共53頁

質(zhì)膜內(nèi)膜生物膜原核細(xì)胞–

質(zhì)膜構(gòu)成的單一區(qū)室真核細(xì)胞–

內(nèi)膜–

各種細(xì)胞器內(nèi)膜系統(tǒng)出現(xiàn)的意義：各自獨立，各司其職相互依存，協(xié)調(diào)同一大大提高了細(xì)胞代謝反應(yīng)的效率第11頁/共53頁內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由磷脂和蛋白質(zhì)組成的一層單位膜(5~6nm)形成的小管、小泡和扁平囊相互聯(lián)通、封閉成腔的系統(tǒng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)小管小泡扁囊狀細(xì)胞膜核膜第12頁/共53頁內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型1.粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)rER2.滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)sER第13頁/共53頁1.粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rER)：表面附著大量顆粒狀核糖體。由板層狀排列的扁平囊構(gòu)成。在分泌蛋白質(zhì)旺盛及大量合成膜的細(xì)胞中豐富多種蛋白質(zhì)的合成場所(酶、肽類激素、抗體)2.滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(sER)：表面光滑，無核糖體附著多為管狀或泡狀脂類代謝旺盛的細(xì)胞中含量豐富第14頁/共53頁內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

微粒體(microsome)：

在細(xì)胞勻漿和超速離心過程中，由破碎的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成的球狀的囊泡結(jié)構(gòu)。第15頁/共53頁化學(xué)組成1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的脂質(zhì)：30-40％2.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的蛋白質(zhì)：60-70％3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的酶系葡萄糖-6-磷酸酶（標(biāo)志酶）電子傳遞體系酶系4.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)網(wǎng)腔中的網(wǎng)脂蛋白

1）內(nèi)質(zhì)蛋白2）鈣網(wǎng)蛋白3）蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶4）免疫球蛋白重鏈結(jié)合蛋白第16頁/共53頁(1).蛋白質(zhì)的合成：分泌蛋白、膜蛋白、駐留蛋白和溶酶體蛋白(2).蛋白質(zhì)的折疊：二硫鍵的形成，多肽鏈的折疊。(3).蛋白質(zhì)的糖基化修飾：

N-連接的寡糖蛋白(4).蛋白質(zhì)的運輸?shù)?7頁/共53頁（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能（1）蛋白的合成、加工和運輸：分泌蛋白、膜蛋白、駐留蛋白和溶酶體蛋白核糖體信號肽內(nèi)質(zhì)網(wǎng)網(wǎng)腔（肽鏈延伸、修飾）高爾基體濃縮泡細(xì)胞外第18頁/共53頁

信號肽假說(signalhypothesis)信號肽假說（signalhypothesis）：核糖體被信號肽引導(dǎo)，經(jīng)SRP介導(dǎo)，與SRP受體結(jié)合，進行蛋白質(zhì)合成。

信號肽(signalpeptide)：由信號密碼翻譯出的肽鏈，位于蛋白的N端，由18~30個疏水氨基酸組成。可被SRP識別，將核糖體引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，并繼續(xù)進行蛋白的合成。第19頁/共53頁信號識別顆粒(signalrecognitionparticle,SRP)

SRP是由6個多肽亞單位和一個小的RNA(7S)組成的復(fù)合物。SRP既能識別露出核糖體之外的信號肽，又能識別粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的SRP受體。幫助多肽轉(zhuǎn)運。SRPRNA與核糖體A位點結(jié)合區(qū)域識別SRP受體區(qū)域SRP識別信號肽區(qū)域第20頁/共53頁mRNAtRNA信號肽核糖體SRP蛋白質(zhì)繼續(xù)合成，信號肽被切除SRP循環(huán)蛋白質(zhì)合成結(jié)束，核糖體脫離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，進入下一個循環(huán)SRP受體第21頁/共53頁(2)新生多肽鏈的折疊與裝配1.蛋白二硫鍵異構(gòu)酶(PDI):

反復(fù)切斷錯誤結(jié)合的二硫鍵，使新生肽形成正確折疊的蛋白質(zhì)。

2.結(jié)合蛋白(bindingprotein,Bip):與折疊不正常肽鏈結(jié)合予以滯留，待折疊正確后被進一步轉(zhuǎn)運至高爾基體。3.

葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白(Grp94):參與新生肽折疊轉(zhuǎn)運。4.鈣網(wǎng)素(calreticulin):參與糖蛋白折疊。

第22頁/共53頁內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔駐留蛋白分子能識別正在合成或部分折疊的多肽，并與多肽的一定部位結(jié)合，促使正確折疊。這一類分子本身并不參與最終產(chǎn)物的形成，稱為分子伴侶(molecularchaperone)

駐留蛋白(retentionprotien):內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)分子伴侶的C端末尾具有滯留信號肽Lys-Asp-Glu-Leu(KDEL),與KDEL受體結(jié)合，使之駐留于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔而不被轉(zhuǎn)運。第23頁/共53頁(3).蛋白質(zhì)的糖基化內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的寡糖與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的多萜醇連接，并使其活化。在糖基轉(zhuǎn)移酶催化下，轉(zhuǎn)移到多肽鏈的天冬酰胺上的NH2端（N-連接糖基化）。第24頁/共53頁(4)rER合成的蛋白質(zhì)的分泌途徑分泌蛋白糖基化折疊ER腔運輸小泡高爾基體濃縮泡細(xì)胞外分泌顆粒第25頁/共53頁（二）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能1.脂質(zhì)合成2.糖原代謝3.解毒作用4.Ca2+的貯存與Ca2+濃度的調(diào)節(jié)5.胃酸、膽汁的合成與分泌第26頁/共53頁高爾基復(fù)合體（Golgi

）：由一層單位膜包圍形成的囊泡系統(tǒng)。由排列較整齊的扁平囊和囊泡構(gòu)成。第27頁/共53頁高爾基復(fù)合體有極性順面高爾基網(wǎng)(cisGolginetwork，CGN)中間高爾基網(wǎng)(medialGolginetwork，MGN)反面高爾基網(wǎng)(transGolginetwork，TGN)第28頁/共53頁1.順面高爾基網(wǎng)(CGN)：膜厚6nm，呈連續(xù)分支管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。2.扁平囊區(qū)(cisterna):

由扁平囊和管道組成的連續(xù)、完整的膜囊體系標(biāo)志酶：NADP酶3.反面高爾基網(wǎng)(TGN)：靠近質(zhì)膜，呈管網(wǎng)狀，有囊泡與之相連，膜厚

7.5nm。有濃縮泡或分泌泡。第29頁/共53頁

運輸小泡：直徑40~80nm，膜厚6nm。

由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽生而來，分布于高爾基體的形成面，載有粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)、脂類并運送到高爾基體的扁平囊中。分泌泡：直徑100~500nm，膜厚8nm。內(nèi)含濃縮分泌物，由扁平囊的成熟面的膜局部膨大而成，亦稱濃縮泡。在分泌功能旺盛的細(xì)胞內(nèi)多，如肝細(xì)胞、胰腺細(xì)胞。第30頁/共53頁Golgi化學(xué)組成1.蛋白質(zhì)60%；脂類40%。介于細(xì)胞膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間2.高爾基體的酶：糖基轉(zhuǎn)移酶；磺基糖基轉(zhuǎn)移酶；氧化還原酶；磷酸酶；激酶；甘露糖苷酶；磷脂酰轉(zhuǎn)移酶；磷脂酶。第31頁/共53頁1.胞內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)送運輸和分泌活動2.糖蛋白的加工合成3.蛋白質(zhì)的水解4.蛋白質(zhì)的分選與胞內(nèi)膜泡運輸高爾基體的功能第32頁/共53頁3分鐘17分鐘117分鐘3H標(biāo)記亮氨酸1.與細(xì)胞的分泌活動有關(guān)第33頁/共53頁2.糖蛋白的加工合成：

O-連接的糖基化：蛋白質(zhì)上的酪氨酸、絲氨酸、蘇氨酸殘基側(cè)鏈的-OH基團與寡糖共價結(jié)合。主要或全部在高爾基體進行。O-連接糖基化：由不同的糖基轉(zhuǎn)移酶催化，每次加上一個單糖，最后加唾液酸殘基。蛋白質(zhì)合成寡糖磷酸化除甘露糖加N-乙酰葡萄糖胺加半乳糖、唾液酸分選溶酶體分泌泡第34頁/共53頁3.蛋白的水解和加工：有些蛋白質(zhì)在rER合成后，須經(jīng)高爾基體水解加工才具有活性。

胰島B細(xì)胞前胰島素原胰島素原信號肽C段肽胰島素粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體轉(zhuǎn)變酶第35頁/共53頁4.蛋白的分選和運輸：1）溶酶體酶：帶有分選信號，高爾基體生成的運輸小泡膜上有分選信號的受體。2）分泌蛋白：在成熟面，通過分選信號與相應(yīng)受體結(jié)合，選擇性地將分泌蛋白送到分泌泡中。3）膜蛋白：由運輸小泡送至不同部位第36頁/共53頁蛋白質(zhì)分選信號及運輸途徑分選信號典型的信號序列ER腔內(nèi)Lys-Asp-Glu-Leu-COO－膜蛋白Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala線粒體N-螺旋細(xì)胞核Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val過氧化物酶體Ser-Lys-Leu溶酶體M-6-P堿性氨基酸；酸性氨基酸第37頁/共53頁不能運輸途徑的衣被類型衣被類型GTP酶組成與銜接蛋白運輸方向clathrinARFClathrin重鏈與輕鏈，AP2質(zhì)膜→內(nèi)體Clathrin重鏈與輕鏈，AP1高爾基體→內(nèi)體Clathrin重鏈與輕鏈，AP3高爾基體→溶酶體，植物液泡COPIARFCOPαββ’γδεζ高爾基體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)COPIISar1Sec23/Sec24復(fù)合體，Sec13/31復(fù)合體，Sec16內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體第38頁/共53頁

溶酶體(lysosome)是由一層單位膜包圍而成，內(nèi)含多種酸性水解酶的囊泡狀結(jié)構(gòu)。能分解各種內(nèi)源性和外源性物質(zhì)，是細(xì)胞內(nèi)的消化器官。溶酶體lysosome第39頁/共53頁溶酶體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)1.形態(tài)：球形或卵圓形，直徑0.2~0.8m，膜6nm。2.成分：60種以上酸性水解酶，水解蛋白、多糖、脂類、核酸等為小分子。3.特性：異形性細(xì)胞器膜上存在質(zhì)子泵pH5.0

高度糖基化第40頁/共53頁溶酶體的類型初級溶酶體(primarylysosome)次級溶酶體(secondarylysosome)自噬性溶酶體異噬性溶酶體三級溶酶體脂褐質(zhì)；含鐵小體多泡體；髓樣小體第41頁/共53頁1.初級溶酶體：是高爾基體成熟面上形成的新生溶酶體，含水解酶不含底物。2.次級溶酶體：初級溶酶體與底物融合形成的，含水解酶和底物。3.三級溶酶體：殘余體第42頁/共53頁殘余小體：由于酶活性下降，未消化的殘余物質(zhì)保留在溶酶體內(nèi)，形成電子密度高、色調(diào)較深的殘余小體。

類型：脂褐質(zhì)、含鐵小體、多泡體、髓樣結(jié)構(gòu)

第43頁/共53頁

溶酶體的形成由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體共同參與,集胞內(nèi)物質(zhì)合成、加工、包裝、運輸及結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一體的復(fù)雜而有序的過程1.酶蛋白的糖基化與磷酸化2.酶蛋白的分選3.內(nèi)體性溶酶體的形成4.溶酶體的成熟溶酶體的形成與成熟第44頁/共53頁溶酶體形成ATPADPＨ＋第45頁/共53頁溶酶體水解酶前體來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)6-磷酸甘露糖(M6P)高爾基體順面反面ATPADP脫磷酸成熟溶酶體水解酶溶酶體依賴M6P受體的輸送輸送小泡受體再循環(huán)籠蛋白外被出芽泡中的M6P受體第46頁/共53頁溶酶體的功能1.消化：對內(nèi)源性和外源性物質(zhì)的消化，為細(xì)胞提供營養(yǎng)、防御。2.參與激素生成：甲狀腺素的生成。3.參與組織器官的變態(tài)和退化：兩棲類尾部的吸收、子宮內(nèi)膜。的周期性萎縮。4.協(xié)助受精：頂體含多種水解酶。5.骨代謝：分解、清除舊的骨基質(zhì)。