細(xì)胞生物學(xué)第7章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)分選與膜

第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸當(dāng)前第1頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)高等細(xì)胞區(qū)室化

Compartmentalization當(dāng)前第2頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)

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(dú)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)的效率當(dāng)前第3頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體溶酶體過氧化物酶體線粒體細(xì)胞骨架中心粒核糖體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(基質(zhì)溶膠)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核內(nèi)膜系統(tǒng)當(dāng)前第4頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第5頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)本章內(nèi)容提要第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義與功能第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)及其功能第三節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與膜泡運(yùn)輸當(dāng)前第6頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義與功能一、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義二、細(xì)胞基質(zhì)的化學(xué)組成三、細(xì)胞基質(zhì)的功能當(dāng)前第7頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)

概念：此概念在不同階段從不同角度有不同叫法，概念包括的內(nèi)容也隨觀察工具的發(fā)展有所變化和完善。反映出對(duì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的認(rèn)識(shí)不斷深入。最早的概念稱透明質(zhì)（hyaloplasm），指細(xì)胞質(zhì)中除線粒體、質(zhì)體等在光鏡下所能看到的所有細(xì)胞器以外的部分，又稱細(xì)胞液（Cellsap）。從生化角度講，細(xì)胞液實(shí)際上是細(xì)胞質(zhì)的可溶相，經(jīng)過超速離心后，除去所有細(xì)胞器和各種顆粒的上清液部分，故又有胞質(zhì)溶膠（Cytosol）之稱。透明質(zhì)（細(xì)胞液）—→胞質(zhì)溶膠—→細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)光鏡下可見結(jié)構(gòu)以外的部分離心沉淀物以外部分可分辯結(jié)構(gòu)以外的膠狀物質(zhì)Cytoplasmicmatrix：指除去能分辯的細(xì)胞器和顆粒以外的細(xì)胞質(zhì)部分，是一復(fù)雜的高度有組織的膠體系統(tǒng)。當(dāng)前第8頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)

主要成分：中間代謝有關(guān)的數(shù)千種酶類、細(xì)胞質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)。主要特點(diǎn)：

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是一個(gè)高度有序的體系；

通過弱鍵而相互作用處于動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)構(gòu)體系。當(dāng)前第9頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)大分子類：蛋白質(zhì)、脂蛋白、RNA、多糖等。

故認(rèn)為它呈復(fù)雜的膠體性質(zhì)，可隨環(huán)境條件的改變由溶膠變?yōu)槟z狀態(tài)或者相反，這成為某些細(xì)胞運(yùn)動(dòng)方式的動(dòng)力?；瘜W(xué)組成

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是細(xì)胞真正的內(nèi)環(huán)境，其組成成分復(fù)雜。主要含有與中間代謝有關(guān)的數(shù)千種酶類，依分子大小大致劃分為下列幾種。小分子和各種離子：如水K+、Cl-、Na+、Mg++、Ca++等中分子類：脂類、糖類、氨基酸、核苷酸類等當(dāng)前第10頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)

完成各種中間代謝過程 如糖酵解過程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑、糖原的合成與分解、蛋白質(zhì)的合成等。

蛋白質(zhì)的分選與運(yùn)輸

與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能

胞質(zhì)骨架可作為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)結(jié)構(gòu)體系的組織者，為基質(zhì)中其它成分或細(xì)胞器提供錨定位點(diǎn)；維持細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸及能量傳遞等。

蛋白質(zhì)的修飾和選擇性的降解

蛋白質(zhì)的修飾

控制蛋白質(zhì)的壽命

降解變性和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)

幫助變性或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊，形成正確的分子構(gòu)象提供離子環(huán)境、提供底物、物質(zhì)運(yùn)輸通路、細(xì)胞分化等細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能當(dāng)前第11頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)在基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)命運(yùn)不同：

a、具N端信號(hào)肽的（分泌蛋白）合成后→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；b、N端具導(dǎo)肽的分別被轉(zhuǎn)送到各種細(xì)胞器（線粒體、葉綠體、微體、細(xì)胞核等）中；c、留在細(xì)胞質(zhì)中（駐留蛋白）或參與膜建成（膜蛋白）。當(dāng)前第12頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)控制蛋白質(zhì)壽命決定蛋白質(zhì)壽命的為存在于N端的第一個(gè)氨基酸，稱信號(hào)氨基酸，決定N端的穩(wěn)定或不穩(wěn)定。識(shí)別N端不穩(wěn)定的氨基酸信號(hào)并準(zhǔn)確地將這種蛋白質(zhì)降解是依賴于泛素的降解途徑。在蛋白質(zhì)降解過程中，多個(gè)泛素分子共價(jià)結(jié)合到含有不穩(wěn)定氨基酸殘基的蛋白質(zhì)的N端，然后由一種蛋白酶體（26s的蛋白酶復(fù)合體）將蛋白質(zhì)完全水解；泛素降解途徑(ubiquitin-dependentpathway)：

泛素是一種由76個(gè)氨基酸殘基組成的小分子蛋白，具有蛋白質(zhì)降解和細(xì)胞周期調(diào)控等多種生物學(xué)功能。當(dāng)前第13頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)泛素：kissofproteindeath當(dāng)前第14頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)26S蛋白酶體復(fù)合物多泛素鏈泛素活化酶泛素結(jié)合酶泛素蛋白連接酶

細(xì)胞中的Ｅ1、Ｅ２和Ｅ３三種酶，它們各有分工。Ｅ1負(fù)責(zé)激活泛素分子，泛素分子被激活后就被運(yùn)送到Ｅ２上，Ｅ２負(fù)責(zé)把泛素分子綁在需要降解的蛋白質(zhì)上。但Ｅ２并不認(rèn)識(shí)指定的蛋白質(zhì)，這就需要Ｅ３幫助，因?yàn)椋牛尘哂斜嬲J(rèn)指定蛋白質(zhì)的功能。當(dāng)Ｅ２攜帶著泛素分子在Ｅ３的指引下接近指定蛋白質(zhì)時(shí)，Ｅ２就把泛素分子綁在指定蛋白質(zhì)上。這一過程不斷重復(fù)，指定蛋白質(zhì)上就被綁了一批泛素分子。當(dāng)前第15頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)熱休克蛋白(heatshockprotein，Hsp)

能選擇性的與畸形蛋白質(zhì)結(jié)合形成聚合物，利用水解ATP釋放的能量使聚集的蛋白質(zhì)溶解，并進(jìn)一步折疊成正確構(gòu)象。主要包括3個(gè)家族，每一家族中都有由不同基因編碼的數(shù)種蛋白成員。當(dāng)前第16頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)及其功能一、細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能三、高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能四、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能當(dāng)前第17頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)一、細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)膜系統(tǒng)是指細(xì)胞內(nèi)在結(jié)構(gòu)、功能及發(fā)生上相關(guān)的由膜包繞形成的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)，主要包括：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體及各種小泡和液泡。內(nèi)膜系統(tǒng)使真核細(xì)胞細(xì)胞內(nèi)區(qū)域化（compartmentalization）

意義內(nèi)膜系統(tǒng)的出現(xiàn)是真核細(xì)胞區(qū)別于原核細(xì)胞的顯著特點(diǎn)之一，其意義在于：大大增加了細(xì)胞內(nèi)膜的表面積；為多種酶特別是多酶體系提供了大面積的結(jié)合位點(diǎn)；酶系統(tǒng)的隔離與連接；蛋白質(zhì)、糖、脂肪的合成、加工和包裝；運(yùn)輸分泌物；擴(kuò)散屏障及膜電位建立；離子梯度的維持等。當(dāng)前第18頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第19頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第20頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能(一)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成(二)、

ER的功能當(dāng)前第21頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(一)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)2.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成當(dāng)前第22頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)

ER是交織分布在細(xì)胞質(zhì)中的由膜圍成的扁囊或小管狀管道系統(tǒng)?；窘Y(jié)構(gòu)分為三部分：

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜：結(jié)構(gòu)與質(zhì)膜相同，但比質(zhì)膜?。?-6nm），有些部位可與核膜和某些細(xì)胞器膜相連，少數(shù)能與質(zhì)膜相連。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔：內(nèi)含細(xì)小蛋白質(zhì)顆粒。

核糖體：附在膜的細(xì)胞質(zhì)面。

當(dāng)前第23頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)ER在外形上呈多態(tài)性，但有三種基本的形態(tài)。

1扁平囊狀排列：囊狀內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或稱“池”。這種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)具有寬大的腔，有時(shí)似打足了氣的氣球，有時(shí)又象放了氣的氣球（扁平狀）。如果蠅幼蟲唾腺細(xì)胞中的RER。

2管道狀排列：管道內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，這種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)呈分枝而細(xì)長的管子（tubules），互相連通，交錯(cuò)成復(fù)雜的網(wǎng)狀，能與核外膜相連，少數(shù)可見與質(zhì)膜相連。

3小泡狀排列：小泡狀內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，這種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)常在特殊生理狀態(tài)及病變細(xì)胞中出現(xiàn)，是過渡類型。上述3種形狀是可以互相轉(zhuǎn)變的。當(dāng)前第24頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)ER的膜占細(xì)胞膜系統(tǒng)的一半所包圍的體積占細(xì)胞總體積的10%當(dāng)前第25頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)2.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型根據(jù)是否附有核糖體(1)糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(RER)：呈扁平囊狀，排列整齊，有核糖體附著；旺盛合成分泌蛋白的細(xì)胞分布多漿細(xì)胞、胰腺細(xì)胞旺盛合成膜的細(xì)胞分布多成熟中的卵細(xì)胞、視桿細(xì)胞未成熟或未分化的細(xì)胞分布少干細(xì)胞、胚胎細(xì)胞當(dāng)前第26頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)rER當(dāng)前第27頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)

核糖體游離核糖體:組成細(xì)胞本身所需的結(jié)合蛋白質(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

分泌性蛋白當(dāng)前第28頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第29頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(2)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(SER)：多由分枝小管和圓形小泡構(gòu)成，無核糖體附著在多數(shù)細(xì)胞不發(fā)達(dá)，僅為rER中不附著核糖體的小段區(qū)域在一些特化細(xì)胞中豐富肝細(xì)胞：產(chǎn)生脂蛋白、解毒腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞：腎上腺皮質(zhì)激素睪丸間質(zhì)細(xì)胞和卵巢黃體細(xì)胞：雄激素和雌激素骨骼?。≠|(zhì)網(wǎng)）：鈣庫視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞（髓樣體）：利用光能細(xì)胞是不是含有純粹的RER或SER？當(dāng)前第30頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第31頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)sER當(dāng)前第32頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成關(guān)于ER的化學(xué)組成是通過離體的化學(xué)分析進(jìn)行研究的，多數(shù)資料來自微粒體（microsomes）。蛋白質(zhì)(60％)：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，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，細(xì)胞色素P450酶系只分布在SER。脂類(40%)：主要成分為磷脂，磷脂酰膽堿含量較高，鞘磷脂含量較少，沒有或很少含膽固醇。當(dāng)前第33頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第34頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第35頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(三)、

ER的功能ER是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)與脂類合成的基地，幾乎全部脂類和多種重要蛋白都是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的。

1.rER的功能2.sER的功能當(dāng)前第36頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)1.rER的功能(1)蛋白質(zhì)合成(2)蛋白質(zhì)的修飾與加工(3)新生肽的折疊與組裝(4)膜的形成

膜分化（membranedifferentiation）。即在RER上合成的基本膜，經(jīng)過加工修飾，在化學(xué)成份、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異，成為各種功能不同的膜的變化過程。當(dāng)前第37頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(1)蛋白質(zhì)合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要合成：分泌蛋白；整合膜蛋白；內(nèi)膜系統(tǒng)各種細(xì)胞器內(nèi)的可溶性蛋白（需要隔離或修飾）。其它的多肽是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中“游離”核糖體上合成的：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的駐留蛋白、質(zhì)膜外周蛋白、核輸入蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體、葉綠體和過氧物酶體的蛋白。注意：細(xì)胞中蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，并都是起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中“游離”核糖體。當(dāng)前第38頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成途徑基質(zhì)合成途徑當(dāng)前第39頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(2)蛋白質(zhì)的修飾與加工包括糖基化、羥基化、?；?、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。糖基化的作用：①使蛋白質(zhì)能夠抵抗消化酶的作用；②賦予蛋白質(zhì)傳導(dǎo)信號(hào)的功能；③某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊。當(dāng)前第40頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)糖基一般連接在4種氨基酸上，分為2種：O-連接的糖基化（O-linkedglycosylation）：與Ser、Thr和Hyp的OH連接，連接的糖為半乳糖或N-乙酰半乳糖胺，在高爾基體上進(jìn)行。N-連接的糖基化（N-linkedglycosylation）：與天冬酰胺殘基的NH2連接，糖為N-乙酰葡糖胺。發(fā)生在ER腔面和高爾基體，需糖基轉(zhuǎn)移酶.?；l(fā)生在ER的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)側(cè)當(dāng)前第41頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)

N-連接與O-連接的寡糖比較

特征

N-連接

O-連接合成部位

粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體高爾基體合成方式

來自同一個(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

天冬酰胺絲氨酸、蘇氨酸、羥賴氨酸、羥脯氨酸最終長度

至少5個(gè)糖殘基一般1～4個(gè)糖殘基，但ABO血型抗原較長第一個(gè)糖殘基

N—乙酰葡萄糖胺N—乙酰半乳糖胺等當(dāng)前第42頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)行N-連接的糖基化。糖分子首先被糖基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移到膜上的磷酸多萜醇（dolicholphosphate）分子上，裝配成寡糖鏈。再被寡糖轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)到新合成肽鏈特定序列（Asn-X-Ser或Asn-X-Thr）的天冬酰胺殘基上。

當(dāng)前第43頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)ProteinglycosylationinRER磷酸多萜醇當(dāng)前第44頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(3)新生肽的折疊與組裝非還原性的內(nèi)腔，易于二硫鍵形成；正確折疊涉及駐留蛋白：二硫鍵異構(gòu)酶（proteindisulfideisomerase，PDI）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)結(jié)合蛋白（Bindingprotein，Bip，chaperone）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。當(dāng)前第45頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)2.sER的功能(1)脂類的合成(2)肝的解毒作用：如肝細(xì)胞的細(xì)胞色素P450酶系；(3)肝細(xì)胞葡萄糖的釋放：使葡糖6-磷酸水解，釋放糖至血液中。(4)作為分泌蛋白的運(yùn)輸通路(5)儲(chǔ)存鈣離子：肌質(zhì)網(wǎng)膜上的Ca2+-ATP酶將細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2+泵入肌質(zhì)網(wǎng)腔中(6)參與甾體類激素的合成。當(dāng)前第46頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(1)脂類的合成ER合成細(xì)胞所需絕大多數(shù)膜脂（包括磷脂和膽固醇）磷脂合成酶是ER膜整合蛋白，活性位點(diǎn)朝向cytosol；合成后很快轉(zhuǎn)向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面(轉(zhuǎn)位酶flippase)磷脂的轉(zhuǎn)運(yùn):出芽(budding)：ER→GC、Ly、PM載體蛋白磷脂轉(zhuǎn)換酶(phospholipidexchangeproteins,PEP）：磷脂分子+PEP→細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)→靶膜當(dāng)前第47頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)三、高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能最早發(fā)現(xiàn)于1855年，1889年，Golgi用銀染法，在貓頭鷹的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)觀察到了清晰的結(jié)構(gòu)，因此定名為高爾基體。20世紀(jì)50年代以后才正確認(rèn)識(shí)它的存在和結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第48頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)主要內(nèi)容(一)、高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與極性(二)、高爾基體的功能當(dāng)前第49頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(一)、高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與極性1.電鏡下高爾基體結(jié)構(gòu)是由扁平膜囊和大小不等的囊泡構(gòu)成2.高爾基體是有極性的細(xì)胞器：位置、方向、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)與生化極性3.高爾基體各部膜囊的４種標(biāo)志細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)：4.高爾基體至少由互相聯(lián)系的4個(gè)部分組成，每一部分又可能劃分出更精細(xì)的間隔5.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MTOC(負(fù)端)6.高爾基的膜囊上存在微管的馬達(dá)蛋白（cytoplasmicdynein和kinesin）和微絲的馬達(dá)蛋白（myosin）。最近還發(fā)現(xiàn)特異的血影蛋白（spectrin）網(wǎng)架。 它們?cè)诰S持高爾基體動(dòng)態(tài)的空間結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜的膜泡運(yùn)輸中起重要的作用。當(dāng)前第50頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)TheGolgiApparatus當(dāng)前第51頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)

扁囊彎曲成凸面(面向細(xì)胞核)

又稱形成面（formingface）或順面（cisface）

面向質(zhì)膜的凹面（concave）又稱成熟面（matureface）或反面（transface）化學(xué)組成：蛋白質(zhì)和脂高爾基復(fù)合體的標(biāo)志酶是糖基轉(zhuǎn)移酶。當(dāng)前第52頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)高爾基體各部膜囊的４種標(biāo)志細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)嗜鋨反應(yīng)的高爾基體cis面膜囊；焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)，顯示trans面1～2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)煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶（NADP酶）的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)，顯示中間扁平囊。當(dāng)前第53頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第54頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)

高爾基體順面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（cis-Golginetwork，CGN）

又稱cis膜囊

高爾基體中間膜囊（medialGolgi）

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

高爾基體反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（transGolginetwork，TGN）

周圍大小不等的囊泡 順面囊泡較小，為物質(zhì)運(yùn)輸小泡

反面體積較大的為分泌泡或分泌顆粒高爾基體的4個(gè)組成部分當(dāng)前第55頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第56頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)高爾基體順面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

RER（蛋白質(zhì)和脂類）——CGN；

蛋白絲氨酸殘基發(fā)生O--連接糖基化；跨膜蛋白在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)結(jié)構(gòu)域的?；?；當(dāng)前第57頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)高爾基體反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

TGN中的低pH值；標(biāo)志酶CMP酶陽性

TGN的主要功能： 參與蛋白質(zhì)的分類與包裝、運(yùn)輸； 某些“晚期”的蛋白質(zhì)修飾（如唾液酸化、蛋白質(zhì)酪氨酸殘基的硫酸化及蛋白原的水解加工）在蛋白質(zhì)與脂類的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的“瓣膜”作用，保證單向轉(zhuǎn)運(yùn)當(dāng)前第58頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(二)、高爾基體的功能1.高爾基體與細(xì)胞的分泌活動(dòng)

2.蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾3.蛋白酶的水解和其它加工過程4.膜的轉(zhuǎn)變功能：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的新膜脂轉(zhuǎn)移至高爾基體后，經(jīng)過修飾和加工，形成運(yùn)輸泡與質(zhì)膜融合。5.參與植物細(xì)胞壁的形成6.

參與溶酶體的形成當(dāng)前第59頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)高爾基體與細(xì)胞的分泌活動(dòng)

蛋白質(zhì)的分選及其轉(zhuǎn)運(yùn)

Palade模型（1969）

酶原顆粒在細(xì)胞表面將內(nèi)容物排出后，其膜泡可返回高爾基體。這種內(nèi)膜系統(tǒng)在細(xì)胞內(nèi)移動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為膜流（m.flow）

溶酶體酶的分選：M6P反面膜囊M6P受體在肝細(xì)胞中溶酶體酶還存在不依賴于M6P的另一種分選途徑。

當(dāng)前第60頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第61頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)分泌蛋白質(zhì)在RER核糖體上合成途徑ⅠPalademodel↓RER池↓

SER↓

轉(zhuǎn)運(yùn)小泡（過度小泡）↓主要次要在形成面與Golgi池融合↓大濃縮泡在Golgi區(qū)加工處理、包裝（離析→濃縮→包裝→運(yùn)輸）↓分泌小泡（濃縮泡）↓酶原顆?！诩?xì)胞頂部，與質(zhì)膜融合，排出體外（途徑Ⅱ）：SER與高爾基體在某部位相通，將分泌物直接轉(zhuǎn)給Golgi體。（途徑Ⅲ）：RER失去核糖體分離為小泡，融合成為Golgi體。當(dāng)前第62頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)溶酶體酶的分選過程:

溶酶體酶寡糖鏈中的甘露糖殘基磷酸化產(chǎn)生6—磷酸甘露糖（M6P），這是溶酶體酶的標(biāo)志，在高爾基體反面膜囊上有M6P受體，M6P與之結(jié)合，從而與其它酶分離開，而進(jìn)入一個(gè)特殊區(qū)域，最后形成溶酶體。當(dāng)前第63頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)2.蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾(1)N-連接的寡聚糖進(jìn)一步加工內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上：磷酸多萜醇上的糖基轉(zhuǎn)移到多肽的天冬酰胺（Asn）上高爾基體：加工，切除葡萄糖和部分甘露糖分子，添加特定的單糖，形成成熟的糖蛋白當(dāng)前第64頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)2.蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾(2)蛋白質(zhì)糖基化的特點(diǎn)及其生物學(xué)意義特點(diǎn)：糖蛋白寡糖鏈的合成與加工都沒有模板，靠不同的酶在細(xì)胞不同間隔中經(jīng)歷復(fù)雜的加工過程才能完成。糖基化的主要作用：一是為各種蛋白質(zhì)打上不同的標(biāo)記，以利于高爾基體的分類包裝，同時(shí)保證糖蛋白從RER至高爾基膜囊的單方向運(yùn)輸。二是蛋白質(zhì)在成熟過程中折疊成正確構(gòu)象和增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性；另外多羥基糖側(cè)鏈影響蛋白質(zhì)的水溶性及蛋白質(zhì)所帶電荷的性質(zhì)。當(dāng)前第65頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)3.蛋白酶的水解和其它加工過程無生物活性的蛋白原（proprotein）高爾基體切除N-端或兩端的序列成熟的多肽。如胰島素、胰高血糖素及血清白蛋白等。蛋白質(zhì)前體高爾基體水解同種有活性的多肽，如神經(jīng)肽等。含有不同信號(hào)序列的蛋白質(zhì)前體高爾基體加工成不同的產(chǎn)物。同一種蛋白質(zhì)前體不同細(xì)胞、以不同的方式加工不同的多肽。硫酸化作用也發(fā)生在高爾基體中當(dāng)前第66頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)四、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能(一)、溶酶體的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及類型(二)、溶酶體的功能(三)、溶酶體的發(fā)生(四)、溶酶體與過氧化物酶體當(dāng)前第67頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(一)、溶酶體的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及類型1.定義溶酶體是單層膜圍繞、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)的消化作用。幾乎存在于所有的動(dòng)物細(xì)胞中。

C.deDuve與B.Novikoff1955年首次發(fā)現(xiàn)。當(dāng)前第68頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第69頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(一)、溶酶體的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及類型2.溶酶體的結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成小球狀,外面由一層單位膜包被，平均大小約在0.25~0.8μm（0.2~0.5μm）之間，介于線粒體和微體之間。溶酶體膜的化學(xué)成分主要是脂蛋白，磷脂含量也較多。這層膜對(duì)溶酶體本身所含酶具有抗性溶酶體含有50多種水解酶類，在細(xì)胞內(nèi)起消化和保護(hù)作用，這些酶的最適PH在3~6之間，故稱酸性水解酶，其中酸性磷酸酶是溶酶體的標(biāo)記酶當(dāng)前第70頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)溶酶體膜的特征：嵌有質(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，可能有利于防止自身膜蛋白的降解。當(dāng)前第71頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(一)、溶酶體的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及類型3.溶酶體的類型初級(jí)溶酶體（primarylysosome）直徑約0.2~0.5um，有多種酸性水解酶，但沒有活性，包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酶酶等60余種，反應(yīng)的最適PH值為5左右。當(dāng)前第72頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)少量溶酶體酶泄漏到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，并不會(huì)引起細(xì)胞損傷當(dāng)前第73頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(一)、溶酶體的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及類型3.溶酶體的類型次級(jí)溶酶體（secondarylysosome）

是正在進(jìn)行或完成消化作用的溶酶體，內(nèi)含水解酶和相應(yīng)的底物，可分為自噬溶酶體（autophagolysosome）和異噬溶酶體(phagolysosome)。殘余小體（residualbody）

又稱后溶酶體（post-lysosome）已失去酶活性，僅留未消化的殘?jiān)?，故名。殘?bào)w可通過外排作用排出細(xì)胞，也可能留在細(xì)胞內(nèi)逐年增多，如表皮細(xì)胞的老年斑，肝細(xì)胞的脂褐質(zhì)。當(dāng)前第74頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)Secondarylysosome當(dāng)前第75頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)肝細(xì)胞脂褐質(zhì)當(dāng)前第76頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)

溶酶體是以含有大量酸性水解酶為共同特征、不同形態(tài)大小，執(zhí)行不同生理功能的一類異質(zhì)性（heterogenous）的細(xì)胞器。植物細(xì)胞中:圓球體及液泡當(dāng)前第77頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(二)、溶酶體的功能1.自體吞噬：清除無用的生物大分子，衰老細(xì)胞、細(xì)胞器、個(gè)體發(fā)育中多余的細(xì)胞。許多生物大分子的半衰期只有幾小時(shí)至幾天，肝細(xì)胞中線粒體的平均壽命約10天左右。2.防御作用：如巨噬細(xì)胞殺死病原體。當(dāng)前第78頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第79頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第80頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(二)、溶酶體的功能3.其他重要的生理功能作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官”為細(xì)胞提供營養(yǎng)；分泌腺細(xì)胞中，溶酶體攝入分泌顆粒參與分泌過程的調(diào)節(jié)參與清除贅生組織或退行性變化的細(xì)胞，保證發(fā)育的正常進(jìn)行；受精過程中的精子的頂體（acrosome）反應(yīng)當(dāng)前第81頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(三)、溶酶體的發(fā)生1.甘露糖-6-磷酸途徑（M6P）

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體合成溶酶體蛋白→進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔進(jìn)行N-連接的糖基化修飾→進(jìn)入高爾基體cis面膜囊→磷酸轉(zhuǎn)移酶識(shí)別溶酶體水解酶的信號(hào)斑→將乙酰葡糖胺磷酸轉(zhuǎn)移在1~2個(gè)甘露糖殘基上→在中間膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配體→與trans膜囊上的受體結(jié)合→通過clathrin衣被包裝成初級(jí)溶酶體。當(dāng)前第82頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第83頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第84頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(三)、溶酶體的發(fā)生2.其他分選途徑依賴于M6P的分選途徑的效率不高，部分溶酶體酶通過運(yùn)輸小泡直接分泌到細(xì)胞外；在細(xì)胞質(zhì)膜上也存在依賴于鈣離子的M6P受體，同樣可與胞外的溶酶體酶結(jié)合，通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，將酶送至前溶酶體中，M6P受體返回細(xì)胞質(zhì)膜，反復(fù)使用。還存在不依賴于M6P的分選途徑（如酸性磷酸酶）當(dāng)前第85頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(四)、溶酶體與過氧化物酶體1.過氧化物酶體的概念過氧化物酶體(peroxisom)又稱微體(microbody)，是由單層膜圍繞的內(nèi)含一種或幾種氧化酶類的異質(zhì)性細(xì)胞器。存在于所有動(dòng)物細(xì)胞和很多植物細(xì)胞中。2.過氧化物酶體特點(diǎn)：含過氧化氫酶（標(biāo)志酶）和一至多種依賴黃素（flavin）的氧化酶，已發(fā)現(xiàn)40多種氧化酶，各類氧化酶的共性是將底物氧化后生成過氧化氫。而過氧化氫酶又利用H2O2去氧化其它底物。

RH2+O2→R+H2O2H2O2→H2O+1/2O2當(dāng)前第86頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(四)、溶酶體與過氧化物酶體3.過氧化物酶體與溶酶體的區(qū)別

過氧化物酶體和初級(jí)溶酶體的形態(tài)與大小類似，但過氧化物酶體中的尿酸氧化酶等常形成晶格狀結(jié)構(gòu)，可作為電鏡下識(shí)別的主要特征。當(dāng)前第87頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)微體與初級(jí)溶酶體的特征比較當(dāng)前第88頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)(四)、溶酶體與過氧化物酶體4.過氧化物酶體的功能在動(dòng)物中：

①參與脂肪酸的β-氧化；②具有解毒作用，過氧化氫酶利用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。在植物中：①參與光呼吸，將光合作用的副產(chǎn)物乙醇酸氧化為乙醛酸和過氧化氫，②在萌發(fā)的種子中，進(jìn)行脂肪的β-氧化，產(chǎn)生乙酰輔酶A，經(jīng)乙醛酸循環(huán)，由異檸檬酸裂解為乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循環(huán)，因涉及乙醛酸循環(huán)，又稱乙醛酸循環(huán)體。當(dāng)前第89頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)第三節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與膜泡運(yùn)輸一、信號(hào)假說與蛋白質(zhì)分選信號(hào)二、蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類型三、膜泡運(yùn)輸當(dāng)前第90頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)一、信號(hào)假說與蛋白質(zhì)分選信號(hào)1.信號(hào)假說G．Blobeletal：Signalhypothesis,1975，不同學(xué)者（美國Blobel，西德Meyer）對(duì)其進(jìn)行修改補(bǔ)充。指導(dǎo)分泌性蛋白在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，需要其它因子的協(xié)助：信號(hào)肽：位于分泌蛋白的N端信號(hào)識(shí)別顆粒(SRP)：存在于ER膜上或游離在細(xì)胞質(zhì)中同核糖體結(jié)合信號(hào)識(shí)別顆粒受體(停泊蛋白)：存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，特異性的與SRP結(jié)合當(dāng)前第91頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)

信號(hào)肽的一級(jí)序列信號(hào)肽一級(jí)序列由疏水核心（h）、C端（c）和N端（n）三個(gè)區(qū)域構(gòu)成。以血清白蛋白和HIV-1型病毒的糖蛋白gp160信號(hào)肽為例，顯示出兩者的n區(qū)長度明顯不同當(dāng)前第92頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)一、信號(hào)假說與蛋白質(zhì)分選信號(hào)1.信號(hào)假說主要內(nèi)容：編碼分泌蛋白的mRNA在起始密碼子AUG之后緊跟著一組特定的信號(hào)密碼子多肽鏈在游離核糖體上開始合成，信號(hào)密碼子轉(zhuǎn)譯信號(hào)肽RER膜釋放SRP到細(xì)胞質(zhì)中，識(shí)別正在合成信號(hào)肽的核糖體，并與之結(jié)合，合成暫停，引導(dǎo)核糖體與ER膜上的易位子結(jié)合，而SRP則與SRP受體結(jié)合，合成繼續(xù)。SRP脫離釋放返回基質(zhì)重復(fù)利用。信號(hào)肽與易位子作用并使RER形成隧道，合成的多肽鏈通過隧道進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。信號(hào)肽被位于RER膜內(nèi)表面的信號(hào)肽酶切掉。多肽鏈繼續(xù)生長，直至合成完畢。最后在一種分離因子作用下，核糖體脫離開膜，隧道封閉。當(dāng)前第93頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第94頁\共有107頁\編于星期四\21點(diǎn)一、信號(hào)假說與蛋白質(zhì)分選信號(hào)2.合成后蛋白質(zhì)的去