高中生物奥赛辅导—真核细胞内膜系统、蛋白质分选和膜泡运输.ppt

第六章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输生 物 奥 赛 辅 导大大 庆庆 外外 国国 语语 学学 校校大大 庆庆 外外 国国 语语 学学 校校本章内容提要：本章内容提要：第一节第一节 细胞质基质的涵义与功能细胞质基质的涵义与功能 一、一、细胞质基质的涵义细胞质基质的涵义 二、细胞质基质的功能二、细胞质基质的功能 第二节第二节 细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统及其功能一、一、内质网的形态结构与功能内质网的形态结构与功能 二、二、高尔基体的形态结构与功能高尔基体的形态结构与功能三、三、溶酶体的形态结构与功能溶酶体的形态结构与功能 四、过氧化物酶体的发生四、过氧化物酶体的发生 第三节第三节 细胞内蛋白质的分选与膜泡运输细胞内蛋白质的分选与膜泡运输一、信号假说与蛋白质分选信号一、信号假说与蛋白质分选信号二、细胞内蛋白质的分选的基本途径和类型二、细胞内蛋白质的分选的基本途径和类型三、膜泡运输三、膜泡运输真核细胞的细胞内区室化真核细胞的细胞内区室化真核细胞的细胞内区室化真核细胞的细胞内区室化：细胞质基质、细胞内膜系统细胞质基质、细胞内膜系统-膜包被的各种细胞器膜包被的各种细胞器1.Plasma membrane 2.Cytoplasmic matrix3.Pinocytotic vesicle4.Mitochondria5.Endoplasmicreticulum6.Ribosomes7.Lysosomes8.Vacuoles9.Golgi apparatus10.Centrioles11.Nuclear membrane12.Nucleus13.Nucleolus一、细胞质基质的涵义一、细胞质基质的涵义细胞质基质（细胞质基质（cytoplasmic matrix or cytosol）：或称胞质溶胶，在真核细胞细胞质中，除去可分辨或称胞质溶胶，在真核细胞细胞质中，除去可分辨的细胞器外的胶状物质。的细胞器外的胶状物质。用用用用差速离心法差速离心法差速离心法差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体核、线粒体核、线粒体核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。基质的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。基质的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。基质的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。主要成分：主要成分：与与中间代谢有关的数千种酶类中间代谢有关的数千种酶类、维持维持细胞形态的细胞质骨架结构细胞形态的细胞质骨架结构。主要特点主要特点：细胞质基质细胞质基质是一个高度有序的体是一个高度有序的体系；通过弱键系；通过弱键的的相互作用处于动态平衡的结相互作用处于动态平衡的结构体系构体系1、完成各种中间代谢过程完成各种中间代谢过程 2 2、蛋白质的蛋白质的分选分选与运输与运输3 3、与细胞质骨架相关的功能与细胞质骨架相关的功能 维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输 及能量传递等及能量传递等及能量传递等及能量传递等 4 4、蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解 二、细胞质基质的功能二、细胞质基质的功能细胞内膜系统细胞内膜系统是指在结构，功能乃至发生上相是指在结构，功能乃至发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构，主要互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构，主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。泌泡等。内膜系统内膜系统功能功能主要在于两个方面：主要在于两个方面：扩大膜的总面积，为酶提供附着的支架。扩大膜的总面积，为酶提供附着的支架。是将细胞内部区分为不同的功能区域，保证是将细胞内部区分为不同的功能区域，保证各种生化反应所需的独特的环境。各种生化反应所需的独特的环境。第二节第二节 细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统及其功能一、一、内质网内质网（endoplasmic reticulumendoplasmic reticulum，ERER）由封闭的管状或由封闭的管状或扁平囊状膜系统及其扁平囊状膜系统及其包被的空腔形成互相包被的空腔形成互相沟通的三维网络结构沟通的三维网络结构。（一）内质网的两种基本类型（一）内质网的两种基本类型 1、粗面内质网、粗面内质网（RER）嗜碱性嗜碱性多呈扁囊状，排列较为整齐，因多呈扁囊状，排列较为整齐，因在其膜表面分布着大量的颗粒在其膜表面分布着大量的颗粒（核糖体）（核糖体）是内质网与核糖体共同形成的复是内质网与核糖体共同形成的复合功能结构。合功能结构。主要功能：合成分泌性的蛋白和主要功能：合成分泌性的蛋白和多种膜蛋白。多种膜蛋白。在分泌细胞和分泌抗体的浆细胞在分泌细胞和分泌抗体的浆细胞中，粗面内质网非常发达。中，粗面内质网非常发达。2.2.光滑内质网光滑内质网（SERSER）嗜酸性表表面面没没有有核核糖糖体体的的内内质质网网称称光光滑滑内内质质网网，常常呈呈分分支支管状。管状。是是脂脂质质合合成成的的重重要要场场所所，广广泛泛存存在在于于能能合合成成类类固固醇醇的细胞中的细胞中。（二）内质网的功能（二）内质网的功能 ER是是细细胞胞内内除除核核酸酸以以外外的的生生物物大大分分子子，是是蛋蛋白白质质与与脂脂类类合合成成的的基基地地。几几乎乎全全部部脂脂类类和和多种重要蛋白质都是在内质网合成的。多种重要蛋白质都是在内质网合成的。蛋白质合成蛋白质合成 脂类的合成脂类的合成 蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工 新生肽的折叠与组装新生肽的折叠与组装 1.1.粗面内质网的功能粗面内质网的功能合成蛋白质合成蛋白质 向向细细胞胞外外分分泌泌的的蛋蛋白白质质：消消化化酶酶、抗抗体体、多多肽肽类类激激素、胞外基质成分等；素、胞外基质成分等；膜膜的的整整合合蛋蛋白白：细细胞胞质质膜膜以以及及内内质质网网、高高尔尔基基体体、溶酶体膜上的膜蛋白；溶酶体膜上的膜蛋白；构构成成内内膜膜系系统统细细胞胞器器中中的的可可溶溶性性驻驻留留蛋蛋白白：溶溶酶酶体体和和植植物物液液泡泡中中的的酸酸性性水水解解酶酶、内内质质网网、高高尔尔基基体体中中固固有有的蛋白。的蛋白。物质运输的管道物质运输的管道 区域化作用区域化作用 其其它它的的多多肽肽是是在在细细胞胞质质基基质质中中“游游离离”核核糖糖体体上上合合成的，包括成的，包括:（1 1）预预定定滞滞留留在在细细胞胞质质基基质质中中的的驻驻留留蛋蛋白白：如如呼呼吸吸酶和细胞骨架蛋白；酶和细胞骨架蛋白；（2 2）质膜外周蛋白：血影蛋白和锚定蛋白；）质膜外周蛋白：血影蛋白和锚定蛋白；（3 3）核核输输入入蛋蛋白白、转转运运到到线线粒粒体体、叶叶绿绿体体和和过过氧氧物物酶体的蛋白。酶体的蛋白。注注意意：细细胞胞中中蛋蛋白白质质都都是是在在核核糖糖体体上上合合成成的的，并并都都是起始于细胞质基质中是起始于细胞质基质中“游离游离”核糖体。核糖体。2.2.滑面内质网的功能滑面内质网的功能 1、固醇固醇类类激素的合成：生殖腺内分泌激素的合成：生殖腺内分泌细细胞胞和和肾肾上腺皮上腺皮质质；2 2、肝、肝细细胞的胞的解毒解毒作用：作用：肝肝细细胞中存在胞中存在细细胞胞色素色素P450家族家族酶酶系，在系，在这这些些酶酶的作用下，可的作用下，可以将不溶于水的有毒物以将不溶于水的有毒物质质和代和代谢产谢产物物处处理理为为溶于水的物溶于水的物质质，通，通过过尿液排出体外；尿液排出体外；3、储储存存钙钙离离子子：肌肌质质网网膜膜上上的的Ca2+-ATP酶酶将将细细胞胞质质基基质质中中Ca2+泵泵入肌入肌质质网腔中网腔中。2.2.滑面内质网的功能滑面内质网的功能u4 4、参与糖原的合成和分解：滑面内质、参与糖原的合成和分解：滑面内质网的标志酶网的标志酶葡萄糖葡萄糖66磷酸酶磷酸酶u5 5、参与血小板的形成、参与血小板的形成 2.2.脂质的合成脂质的合成内质网合成的构成细胞所需要的包括磷脂和胆固醇在内的几乎内质网合成的构成细胞所需要的包括磷脂和胆固醇在内的几乎全部的膜脂，其中最主要的是磷脂酰胆碱（全部的膜脂，其中最主要的是磷脂酰胆碱（卵磷脂卵磷脂）。合成磷）。合成磷脂所需要的三种酶（酰基转移酶、磷酸酶、胆碱磷酸转移酶）脂所需要的三种酶（酰基转移酶、磷酸酶、胆碱磷酸转移酶）都定位于内质网膜上。在内质网膜上合成的磷脂几分钟后，就都定位于内质网膜上。在内质网膜上合成的磷脂几分钟后，就由细胞质基质一侧转向内质网腔面，由细胞质基质一侧转向内质网腔面，合成的磷脂由内质网向其它膜转运主要有两种方式：合成的磷脂由内质网向其它膜转运主要有两种方式：以出芽的方式转运到高尔基体、溶酶体和细胞膜上；以出芽的方式转运到高尔基体、溶酶体和细胞膜上；凭借水溶性的载体蛋白磷脂转运蛋白（在膜之间转运磷脂）。凭借水溶性的载体蛋白磷脂转运蛋白（在膜之间转运磷脂）。内质网膜内质网膜小泡小泡细胞质膜细胞质膜3.3.蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工 进进入入内内质质网网的的蛋蛋白白质质发发生生的的主主要要化化学学修修饰饰作作用用有有糖糖基基化化、羟基化、酰基化和二硫键的形成等。羟基化、酰基化和二硫键的形成等。糖糖基基化化伴伴随随多多肽肽合合成成同同时时进进行行，是是内内质质网网中中最最常常见见的的蛋蛋白白质修饰。质修饰。在在内内质质网网腔腔面面，当当与与糖糖基基化化有有关关的的氨氨基基酸酸残残基基出出现现后后，通通过过在在膜膜上上的的糖糖基基转转移移酶酶的的作作用用，将将寡寡糖糖基基转转移移到到相相应应的的天天冬酰胺残基上。冬酰胺残基上。1 1、寡糖基转移到天冬酰胺残基上称之为、寡糖基转移到天冬酰胺残基上称之为N-N-连接的糖基连接的糖基化化，与天冬酰胺直接结合的糖都是与天冬酰胺直接结合的糖都是N-N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺。糖基化主要发生在糖基化主要发生在粗面内质网中粗面内质网中，经，经高尔基体高尔基体加工加工最后形成成熟的糖蛋白。最后形成成熟的糖蛋白。2 2、有少数糖基化是发生在丝氨酸或苏氨酸残基上连接，、有少数糖基化是发生在丝氨酸或苏氨酸残基上连接，称之为称之为O-O-连接的糖基化连接的糖基化，与之直接结合的是与之直接结合的是N-N-乙酰半乙酰半乳糖胺乳糖胺。是在高尔基体中进行。是在高尔基体中进行。N-连接与连接与O-连接的寡糖比较：连接的寡糖比较：4.4.新生肽的折叠与装配新生肽的折叠与装配不不不不同同同同的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质在在在在内内内内质质质质网网网网停停停停留留留留的的的的时时时时间间间间长长长长短短短短不不不不一一一一。不不不不能能能能正正正正确确确确折折折折叠叠叠叠的的的的畸畸畸畸形形形形肽肽肽肽链链链链或或或或未未未未装装装装配配配配成成成成寡寡寡寡聚聚聚聚体体体体的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质亚亚亚亚单单单单位位位位，一般不能进入高尔基体。一般不能进入高尔基体。一般不能进入高尔基体。一般不能进入高尔基体。内内内内质质质质网网网网腔腔腔腔是是是是非非非非还还还还原原原原性性性性的的的的，极极极极易易易易形形形形成成成成二二二二硫硫硫硫键键键键，不不不不易易易易肽肽肽肽链链链链的正确折叠。的正确折叠。的正确折叠。的正确折叠。正正正正确确确确折折折折叠叠叠叠涉涉涉涉及及及及驻驻驻驻留留留留蛋蛋蛋蛋白白白白：二二二二硫硫硫硫键键键键异异异异构构构构酶酶酶酶（PDIPDIPDIPDI）切切切切断断断断二二二二硫硫硫硫键键键键，帮帮帮帮助助助助新新新新合合合合成成成成的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白重重重重新新新新形形形形成成成成二二二二硫硫硫硫键键键键并并并并处处处处于于于于正正正正确折叠的状态。确折叠的状态。确折叠的状态。确折叠的状态。结结结结合合合合蛋蛋蛋蛋白白白白（Binding Binding Binding Binding proteinproteinproteinprotein，BIBIBIBIP P P P）识识识识别别别别错错错错误误误误折折折折叠叠叠叠的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白或或或或未未未未装装装装配配配配好好好好的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白亚亚亚亚单单单单位位位位，并并并并促促促促进进进进重重重重新新新新折折折折叠叠叠叠与与与与装装装装配。配。配。配。（二）内质网病变（二）内质网病变 1 1、增生：如解毒作用增强，增生：如解毒作用增强，增生：如解毒作用增强，增生：如解毒作用增强，肝细胞肝细胞肝细胞肝细胞内滑面内质网增多。内滑面内质网增多。内滑面内质网增多。内滑面内质网增多。2 2、肿胀：肌细胞缺氧，中毒时，肌浆网可出现水肿。、肿胀：肌细胞缺氧，中毒时，肌浆网可出现水肿。、肿胀：肌细胞缺氧，中毒时，肌浆网可出现水肿。、肿胀：肌细胞缺氧，中毒时，肌浆网可出现水肿。3 3、扩张：、扩张：、扩张：、扩张：细胞水肿细胞水肿细胞水肿细胞水肿时，液体入腔内使之扩张。时，液体入腔内使之扩张。时，液体入腔内使之扩张。时，液体入腔内使之扩张。4 4、解解解解聚聚聚聚：当当当当用用用用四四四四氯氯氯氯化化化化碳碳碳碳引引引引起起起起大大大大鼠鼠鼠鼠肝肝肝肝细细细细胞胞胞胞中中中中毒毒毒毒时时时时，粗粗粗粗面面面面内内内内质质质质网网网网上上上上的的的的多聚核糖体解聚为单个核糖体，并失去正常而有规律的排列。多聚核糖体解聚为单个核糖体，并失去正常而有规律的排列。多聚核糖体解聚为单个核糖体，并失去正常而有规律的排列。多聚核糖体解聚为单个核糖体，并失去正常而有规律的排列。5 5、脱粒：解聚之后的核糖体进一步脱离内质网，称为脱粒。、脱粒：解聚之后的核糖体进一步脱离内质网，称为脱粒。、脱粒：解聚之后的核糖体进一步脱离内质网，称为脱粒。、脱粒：解聚之后的核糖体进一步脱离内质网，称为脱粒。6 6、萎萎萎萎缩缩缩缩：细细细细胞胞胞胞（如如如如饥饥饥饥饿饿饿饿时时时时）以以以以及及及及有有有有某某某某种种种种物物物物质质质质贮贮贮贮积积积积的的的的细细细细胞胞胞胞，其其其其粗粗粗粗面面面面内质网则萎缩、减少。内质网则萎缩、减少。内质网则萎缩、减少。内质网则萎缩、减少。7 7、内容物含量的改变内容物含量的改变内容物含量的改变内容物含量的改变一、形态结构与组成一、形态结构与组成1 1、形态：、形态：由由4 4 8 8个个扁平膜扁平膜扁平膜扁平膜囊囊囊囊堆在一起形成的高度堆在一起形成的高度有极性有极性有极性有极性的细胞器。的细胞器。凸凸出出的的一一面面对对着着内内质质网网称称为为形形成成面面或或顺顺面面（ciscis faceface）；凹凹进进的的一一面面对对着着质质膜膜称称为为成成熟熟面面或或反反面面（trans facetrans face）。）。高高尔尔基基体体的的形形态态、数数目目、大大小小和和分分布布在在不不同同的的细细胞胞有有差异，但基本结构相似。差异，但基本结构相似。分泌功能越旺盛的细胞越多分泌功能越旺盛的细胞越多分泌功能越旺盛的细胞越多分泌功能越旺盛的细胞越多。2、化学组成：、化学组成：高尔基体膜含有高尔基体膜含有大约大约大约大约60%60%60%60%的蛋白质和的蛋白质和的蛋白质和的蛋白质和40%40%40%40%的脂类的脂类的脂类的脂类，具，具有一些和有一些和ERER共同的蛋白成分。共同的蛋白成分。高尔基体的膜上含有丰富的酶高尔基体的膜上含有丰富的酶高尔基体的膜上含有丰富的酶高尔基体的膜上含有丰富的酶，主要有糖基转移，主要有糖基转移酶、磺基酶、磺基-糖基转移酶、氧化还原酶、磷酸酶、蛋糖基转移酶、氧化还原酶、磷酸酶、蛋白激酶、甘露糖苷酶和磷脂酶等不同的类型。白激酶、甘露糖苷酶和磷脂酶等不同的类型。高尔基体的标志酶为高尔基体的标志酶为高尔基体的标志酶为高尔基体的标志酶为糖基转移酶糖基转移酶糖基转移酶糖基转移酶。高尔基体顺面网状结构（高尔基体顺面网状结构（高尔基体顺面网状结构（高尔基体顺面网状结构（ciscisciscis-Golgi network-Golgi network-Golgi network-Golgi network，CGNCGNCGNCGN）又称又称又称又称ciscisciscis膜囊含有膜囊含有膜囊含有膜囊含有磷酸转移酶磷酸转移酶磷酸转移酶磷酸转移酶 高尔基体中间膜囊（高尔基体中间膜囊（高尔基体中间膜囊（高尔基体中间膜囊（medial Golgimedial Golgimedial Golgimedial Golgi）含有含有含有含有N-N-N-N-乙酰葡萄糖胺转移酶乙酰葡萄糖胺转移酶乙酰葡萄糖胺转移酶乙酰葡萄糖胺转移酶，与高尔基体多糖的合成有关。，与高尔基体多糖的合成有关。，与高尔基体多糖的合成有关。，与高尔基体多糖的合成有关。高尔基体反面网状结构（高尔基体反面网状结构（高尔基体反面网状结构（高尔基体反面网状结构（trans Golgi networktrans Golgi networktrans Golgi networktrans Golgi network，TGNTGNTGNTGN）含有含有含有含有半乳糖转移酶和唾液酸转移酶半乳糖转移酶和唾液酸转移酶半乳糖转移酶和唾液酸转移酶半乳糖转移酶和唾液酸转移酶二、高尔基体的功能区室二、高尔基体的功能区室三、高尔基体的主要功能三、高尔基体的主要功能1、参与细胞分泌活动、参与细胞分泌活动如如如如RERRERRERRER上上上上的的的的核核核核糖糖糖糖体体体体合合合合成成成成的的的的PrPrPrPr进进进进入入入入ERERERER腔腔腔腔以以以以出出出出芽芽芽芽形形形形成成成成囊囊囊囊泡泡泡泡进进进进入入入入CGNCGNCGNCGN在在在在medial medial medial medial GdgiGdgiGdgiGdgi中中中中加加加加工工工工在在在在TGNTGNTGNTGN形成囊泡形成囊泡形成囊泡形成囊泡囊泡与质膜融合、排出。囊泡与质膜融合、排出。囊泡与质膜融合、排出。囊泡与质膜融合、排出。Caro等等1965年用年用3H-leu证实了这一过程。证实了这一过程。3分钟放射性在分钟放射性在RER，17分钟在高尔基体，分钟在高尔基体，37分钟分泌颗粒，分钟分泌颗粒，117分钟细胞顶端分钟细胞顶端。2 2、蛋白质的糖基化、蛋白质的糖基化、蛋白质的糖基化、蛋白质的糖基化（1 1）O-O-连接的糖基化连接的糖基化连接的糖基化连接的糖基化（O-linked O-linked glycosylationglycosylation）与与与与SerSer、ThrThr的的的的OHOH连连连连接接接接，连连接接的的第第第第一一一一个个个个糖糖糖糖为为为为半半半半乳乳乳乳糖糖糖糖或或或或N-N-乙乙乙乙酰半乳糖胺酰半乳糖胺酰半乳糖胺酰半乳糖胺，在高尔基体上进行。，在高尔基体上进行。特特点点：由由不不同同的的糖糖基基转转移移酶酶催催化化，每每每每次次次次加加加加上上上上一一一一个个个个单单单单糖糖糖糖；糖糖基基的的数数数数目目目目为为为为1-41-4个个个个，最最多多5-65-6个个；最最最最后后后后一一一一个个个个加加加加上上上上的的的的糖糖糖糖残残残残基基基基为为为为唾液酸。唾液酸。唾液酸。唾液酸。NN连接寡糖与连接寡糖与连接寡糖与连接寡糖与OO连接寡糖的区别连接寡糖的区别连接寡糖的区别连接寡糖的区别NN连接寡糖连接寡糖连接寡糖连接寡糖OO连接寡糖连接寡糖连接寡糖连接寡糖连连连连接的基接的基接的基接的基团团团团NHNH2 2OHOH连连连连接的氨基接的氨基接的氨基接的氨基酸残基酸残基酸残基酸残基天冬天冬天冬天冬酰酰酰酰胺胺胺胺丝丝丝丝氨酸，氨酸，氨酸，氨酸，苏苏苏苏氨酸，氨酸，氨酸，氨酸，羟赖羟赖羟赖羟赖氨酸氨酸氨酸氨酸第一个糖残第一个糖残第一个糖残第一个糖残基基基基NN乙乙乙乙酰酰酰酰葡糖胺葡糖胺葡糖胺葡糖胺NN乙乙乙乙酰酰酰酰半乳糖半乳糖半乳糖半乳糖胺，半乳糖胺，半乳糖胺，半乳糖胺，半乳糖糖糖糖糖链长链长链长链长度度度度5 52525个糖残基个糖残基个糖残基个糖残基1 14 4个寡糖基，个寡糖基，个寡糖基，个寡糖基，最多最多最多最多5 56 6个个个个合成部位合成部位合成部位合成部位糙面内糙面内糙面内糙面内质质质质网和高网和高网和高网和高尔尔尔尔基体基体基体基体高高高高尔尔尔尔基体基体基体基体糖基化方式糖基化方式糖基化方式糖基化方式合成好的寡糖合成好的寡糖合成好的寡糖合成好的寡糖链链链链一次性一次性一次性一次性连连连连接接接接 糖残基糖残基糖残基糖残基单单单单个添加个添加个添加个添加3 3、参与蛋白聚糖的合成：、参与蛋白聚糖的合成：如如动动物物细细胞胞中中蛋蛋白白聚聚糖糖的的合合成成。植植物物细细胞胞壁壁中中的的多多糖，包括半纤维素、果胶质也是在高尔基体中合成的。糖，包括半纤维素、果胶质也是在高尔基体中合成的。4 4、蛋白酶的水解和其它加工过程蛋白酶的水解和其它加工过程 在在糙糙面面内内质质网网上上合合成成的的蛋蛋白白质质有有些些是是无无生生物物活活性性的的前前体体物物，称称为为蛋蛋白白原原(proproteinproprotein),),蛋蛋白白原原必必须须经经过过加工改造才能具有生物活性。加工改造才能具有生物活性。5 5 5 5、进行膜的转化功能：、进行膜的转化功能：、进行膜的转化功能：、进行膜的转化功能：内内质质网网上上合合成成的的新新膜膜脂脂转转移移至至高高尔尔基基体体后后，经经过过修修饰饰和和加加工工，形形成成运运输输泡泡与与质质膜膜融融合合，使使新新形形成的膜整合到质膜上。成的膜整合到质膜上。四、高尔基体的来源四、高尔基体的来源由内质网或核膜外层产生的小泡转化而来：由内质网或核膜外层产生的小泡转化而来：现倾向于高尔基体由内质网转变而来，即糙面内质网上核糖体消失分离出小泡或由滑面内质网分离出小泡形成高尔基体。三、三、溶酶体的形态结构与功能溶酶体的形态结构与功能 溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中。溶酶体溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中。溶酶体是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。其主要功能是进行细胞内的消化作状细胞器。其主要功能是进行细胞内的消化作用。用。（一）一）溶酶体的形态结构与类型溶酶体的形态结构与类型（二）溶酶体的功能（二）溶酶体的功能（三）溶酶体的发生（三）溶酶体的发生（四）溶酶体与过氧化物酶体（四）溶酶体与过氧化物酶体（一）溶酶体的形态结构与类型（一）溶酶体的形态结构与类型溶溶酶酶体体（lysosome）是是单单层层膜膜围围绕绕、内内含含多多种种酸酸性性水水解解酶酶类类的的囊囊状状细细胞胞器器，其其主主要要功功能能是是进行细胞内的消化作用。进行细胞内的消化作用。溶酶体是一种异质性细胞器，根据溶酶体的不溶酶体是一种异质性细胞器，根据溶酶体的不同生理阶段，可分为同生理阶段，可分为初级溶酶体初级溶酶体（primary lysosome）、）、次级溶酶体次级溶酶体（secondary lysosome）和和残余体残余体（residual body）。）。初级溶酶体呈球形不含明显的颗粒物质，外面由一初级溶酶体呈球形不含明显的颗粒物质，外面由一层脂蛋白膜围绕。其中含有多种层脂蛋白膜围绕。其中含有多种无活性水解酶无活性水解酶类，类，如蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、酯酶、磷脂酶、磷酸如蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、酯酶、磷脂酶、磷酸酶和磷酸脂酶等，酶的最适酶和磷酸脂酶等，酶的最适pH值为值为5左右。溶酶左右。溶酶体膜在成分上也与其它生物膜不同：体膜在成分上也与其它生物膜不同：嵌有质子泵，借助水解嵌有质子泵，借助水解ATP释放出的能量将释放出的能量将H+泵泵入溶酶体内，以形成和维持酸性的内环境；入溶酶体内，以形成和维持酸性的内环境；具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运；具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运；膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解。的降解。次次级级溶溶酶酶体体是是初初级级溶溶酶酶体体与与细细胞胞内内的的自自噬噬泡泡或或异异噬噬泡泡、胞胞饮饮泡泡或或吞吞噬噬泡泡融融合合形形成成的的复复合合体体，分分别别称称之之为为自自噬噬溶溶酶酶体体（autophagolysosome）和和异异噬噬溶溶酶酶体体（phagolysosome），二二者者都都是是进进行行消消化化作作用用的的溶溶酶酶体体。含含有活性的酸性水解酶有活性的酸性水解酶。进入次级溶酶体的物质经过一段时间的消化后，小分子物进入次级溶酶体的物质经过一段时间的消化后，小分子物质可通过其膜上的载体蛋白转运到细胞质基质中，供细胞质可通过其膜上的载体蛋白转运到细胞质基质中，供细胞代谢利用。未被消化的物质残存在溶酶体中形成残余小体代谢利用。未被消化的物质残存在溶酶体中形成残余小体或后溶酶体。残余小体可通过类似胞吐的方式将内容物排或后溶酶体。残余小体可通过类似胞吐的方式将内容物排除细胞。长期留在细胞内而不被排除的残余小体常见为脂除细胞。长期留在细胞内而不被排除的残余小体常见为脂褐质。褐质。胞吞胞吞作用作用吞噬吞噬自噬泡自噬泡（二）溶酶体的功能（二）溶酶体的功能 1.1.清清除除无无用用的的生生物物大大分分子子、衰衰老老的的细细胞胞器器及及衰衰老老损损伤伤和和死死亡亡的的细胞细胞 2.2.防御功能防御功能 3.3.其它重要的生理功能其它重要的生理功能 作为细胞内的消化作为细胞内的消化“器官器官”为细胞提供营养为细胞提供营养；在在分分泌泌腺腺细细胞胞中中，溶溶酶酶体体常常常常含含有有摄摄入入的的分分泌泌颗颗粒粒，可可能参与分泌过程的调节；能参与分泌过程的调节；某些特定细胞编程性死亡及周围活细胞对其清除；某些特定细胞编程性死亡及周围活细胞对其清除；精精子子的的顶顶体体（acrosomeacrosome）相相当当于于特特化化的的溶溶酶酶体体，在在受受精精过程中的能溶解卵细胞膜。过程中的能溶解卵细胞膜。（三）溶酶体的发生（三）溶酶体的发生 溶酶体酶是在粗面内质网上合成并经溶酶体酶是在粗面内质网上合成并经N-连接的连接的糖基化修饰，然后转至高尔基体，在高尔基体糖基化修饰，然后转至高尔基体，在高尔基体的顺面膜囊中寡糖链的甘露糖残基发生磷酸化的顺面膜囊中寡糖链的甘露糖残基发生磷酸化形成形成M6P，在高尔基体的反面膜囊和在高尔基体的反面膜囊和TGN膜上膜上存在存在M6P受体，将溶酶体的酶与其它蛋白区分受体，将溶酶体的酶与其它蛋白区分开来，并得以浓缩，最后以出芽的方式转运至开来，并得以浓缩，最后以出芽的方式转运至溶酶体中。溶酶体中。1 1、先天性溶酶体病：由于一些酶的缺乏造成不能、先天性溶酶体病：由于一些酶的缺乏造成不能分解底物的代谢性疾病，脑苷脂沉积病，神经鞘分解底物的代谢性疾病，脑苷脂沉积病，神经鞘磷脂沉积病，台磷脂沉积病，台萨氏病（黑蒙性白痴）患者表萨氏病（黑蒙性白痴）患者表现为渐进性失明，痴呆，瘫痪。现为渐进性失明，痴呆，瘫痪。2 2、矽肺是一种职业病，其病因与溶酶体有关。、矽肺是一种职业病，其病因与溶酶体有关。当工人在劳动中肺部吸入矽尘颗粒后，矽尘末即当工人在劳动中肺部吸入矽尘颗粒后，矽尘末即被肺部的巨噬细胞吞噬。但巨噬细胞内的溶酶体被肺部的巨噬细胞吞噬。但巨噬细胞内的溶酶体不能消化分解该颗粒而使之蓄积在细胞内。由于不能消化分解该颗粒而使之蓄积在细胞内。由于胞内矽尘颗粒表面形成矽酸，破坏了溶酶体膜的胞内矽尘颗粒表面形成矽酸，破坏了溶酶体膜的稳定性，水解酶释放出来便使巨噬细胞自溶，矽稳定性，水解酶释放出来便使巨噬细胞自溶，矽尘颗粒从死亡细胞中释放出来后又重新被另外的尘颗粒从死亡细胞中释放出来后又重新被另外的巨噬细胞吞噬，如此反复，巨噬细胞相继死亡，巨噬细胞吞噬，如此反复，巨噬细胞相继死亡，刺激成纤维细胞分泌大量的胶原，形成胶原纤维刺激成纤维细胞分泌大量的胶原，形成胶原纤维结节，结果是肺组织弹性降低，肺功能受损。结节，结果是肺组织弹性降低，肺功能受损。3 3、细胞组织的自溶：溶酶体膜的不稳定、细胞组织的自溶：溶酶体膜的不稳定（四）溶酶体疾病（四）溶酶体疾病 四、氧化物酶体四、氧化物酶体 过氧化物酶体（过氧化物酶体（peroxisome）又称微体（又称微体（microbody），），是由单层膜围绕的、内含一种或几种氧化酶类的细胞器。是由单层膜围绕的、内含一种或几种氧化酶类的细胞器。动物细胞中的过氧化物酶体动物细胞中的过氧化物酶体 植物细胞中的过氧化物酶体植物细胞中的过氧化物酶体结晶状的核心1 1、过氧化物酶体与溶酶体的区别、过氧化物酶体与溶酶体的区别过氧化物酶体的特征：过氧化物酶体的特征：和溶酶体形态大小类似，所含尿酸氧化酶等呈晶格状和溶酶体形态大小类似，所含尿酸氧化酶等呈晶格状结构称类核体；结构称类核体；含有氧化酶类；含有氧化酶类；内环境内环境pHpH值为值为7 7左右；左右；酶在细胞质基质中合成，经分选与装配形成；酶在细胞质基质中合成，经分选与装配形成；识别的标志酶为过氧化氢酶。识别的标志酶为过氧化氢酶。过氧化物酶体过氧化物酶体与初级溶酶体的特征比较与初级溶酶体的特征比较 2 2、过氧化物酶体的功能过氧化物酶体的功能l 在动物细胞中过氧化物酶体的功能：在动物细胞中过氧化物酶体的功能：动动物物细细胞胞（肝肝细细胞胞或或肾肾细细胞胞）中中的的过过氧氧化化物物酶酶体体可可氧化分解血液中的有毒成分，起到解毒的作用。氧化分解血液中的有毒成分，起到解毒的作用。过过氧氧化化物物酶酶体体分分解解脂脂肪肪酸酸等等高高能能分分子子向向细细胞胞直直接接提提供热量。供热量。l 在植物细胞中过氧化物酶体的功能：在植物细胞中过氧化物酶体的功能：在在绿绿色色植植物物叶叶肉肉细细胞胞中中，它它催催化化COCO2 2固固定定反反应应副副产产物物的氧化，即所谓的氧化，即所谓光呼吸反应光呼吸反应；3、过氧化物酶体的发生、过氧化物酶体的发生与粗面内质网出芽形成与粗面内质网出芽形成分分泌泌蛋蛋白白的的N N端端含含有有一一段段特特殊殊的的信信号号序序列列可可将将多多肽肽和核糖体引导到和核糖体引导到ERER膜上；膜上；信信号号肽肽引引导导下下多多肽肽以以边边合合成成边边转转运运的的方方式式，通通过过ERER膜膜上的蛋白复合体进入上的蛋白复合体进入ERER腔，切除信号肽。腔，切除信号肽。19751975年，洛克菲勒大学的年，洛克菲勒大学的BlobelBlobel,Sabatini,Sabatini推测：推测：一、信号假说与蛋白质分选信号一、信号假说与蛋白质分选信号（一）、信号假说（一）、信号假说第三节第三节 细胞内蛋白质的分选与膜泡运输细胞内蛋白质的分选与膜泡运输Blobel with members of his laboratoryGnter BlobelBlobel等（1975）提出信号假说，认为蛋白质N端的信号肽，指导蛋白质转至内质网上合成，获1999年诺贝尔生理医学奖。蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分：蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分：1、信号肽：、信号肽：一一般般位位于于新新合合成成肽肽链链的的N N端端，有有的的可可位位于于中中部部。一一般般15351535个个氨氨基基酸酸残残基基：N N端端含含有有至至少少1 1个个带带正正电荷的氨基酸；中部含有电荷的氨基酸；中部含有6-126-12个疏水氨基酸；个疏水氨基酸；C C端具有可被信号肽酶识别的位点。端具有可被信号肽酶识别的位点。作用：作用：通过与通过与SRPSRP的识别和结合的识别和结合,引导核糖引导核糖体与内质网结合体与内质网结合;通过信号序列的疏水性，通过信号序列的疏水性，引导新生肽跨膜转运。引导新生肽跨膜转运。又称开始转移序列又称开始转移序列二、内质网蛋白质合成二、内质网蛋白质合成N端端信号肽的一般结构信号肽的一般结构二、蛋白质分选二、蛋白质分选基本途径基本途径蛋白质分选的途径：蛋白质分选的途径：1 1、翻译后转运途径：、翻译后转运途径：在细胞质基质游离核糖体上在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链的合成，然后完成多肽链的合成，然后转运至膜围绕的细胞器转运至膜围绕的细胞器，如线粒，如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体及细胞核，或者成为细胞质基体、叶绿体、过氧化物酶体及细胞核，或者成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白和支架蛋白质的可溶性驻留蛋白和支架蛋白 2 2、共转运翻译途径：、共转运翻译途径：蛋白质合成在游离核糖体上蛋白质合成在游离核糖体上起始之后由信号肽引导起始之后由信号肽引导转移至糙面内质网转移至糙面内质网，然后新生肽边，然后新生肽边合成边转入糙面内质网中，再经高尔基体加工包装并有其合成边转入糙面内质网中，再经高尔基体加工包装并有其膜泡运送至溶酶体、细胞质膜或分泌到胞外。膜泡运送至溶酶体、细胞质膜或分泌到胞外。1 1、门门控控运运输输（gated transport）：如如通通过过核核孔孔复复合合体的运输。体的运输。2 2、跨跨膜膜运运输输（transmembrane transport）：蛋蛋白白质通过跨膜通道进入目的细胞器。质通过跨膜通道进入目的细胞器。3 3、膜膜泡泡运运输输（vesicular transport）：蛋蛋白白质质在在内内质质网网或或高高尔尔基基体体中中被被包包装装成成衣衣被被小小泡泡，选选择择性性地地运运输到靶细胞器。输到靶细胞器。二、蛋白质分选的类型二、蛋白质分选的类型 三膜泡运输三膜泡运输 膜泡运输是蛋白运输的一种特有的方膜泡运输是蛋白运输的一种特有的方式，普遍存在于真核细胞中。式，普遍存在于真核细胞中。1 1、COPIICOPII包被小泡介导从内质网包被小泡介导从内质网高尔基体的运输，顺向运输；高尔基体的运输，顺向运输；2 2、COPICOPI包被小泡负责将蛋白从高包被小泡负责将蛋白从高尔基体尔基体 内质网，逆向运输；内质网，逆向运输；3 3、网格蛋白网格蛋白有被小泡介导从高尔有被小泡介导从高尔基体基体TGNTGN质膜、胞内体、溶酶体或质膜、胞内体、溶酶体或植物液泡等的运输；在植物液泡等的运输；在受体介导受体介导的的细胞细胞内吞途径内吞途径也负责将物质从质膜也负责将物质从质膜内吞泡内吞泡(细胞质细胞质)胞内体胞内体溶溶酶体运输。酶体运输。网格蛋白胞内体胞内体配体的受体配体的受体包被出牙包被出牙在在细细胞胞的的膜膜泡泡运运输输中中，粗粗面面内内质质网网相相当当于于重重要要的的物物质质供供应应站站，而而高高尔尔基基体体是是重重要要集集散散中中心心。由由于于内内质质网网的的驻驻留留蛋蛋白白具具有有回回收收信信号号，即即使使有有的的蛋蛋白白发发生生逃逃逸逸，也也会会保保留留或或回回收收回回来来，所所以以有有人人将将内内质质网网比比喻喻成成“开放的监狱开放的监狱”（open prisonopen prison）。）。高高尔尔基基体体在在细细胞胞的的膜膜泡泡运运输输及及其其随随之之而而形形成成的的膜膜流流中中起起枢枢纽纽作作用用，因因此此高高尔尔基基体体聚聚集集在在微微管管组组织织中中心心(MTOC)(MTOC)附附近近并并在在高高尔尔基基体体膜膜囊囊上上结结合合有有类类似似动动力力蛋蛋白白的蛋白质，从而使高尔基体的蛋白质，从而使高尔基体维持其极性维持其极性。Thanks!