细胞质基质与内膜系统PPT课件.ppt
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1、关于细胞质基质和内膜系统第一张,PPT共五十一页,创作于2022年6月第七章第七章 细胞质基质与内膜系统细胞质基质与内膜系统第一节第一节 细胞质基质及其功能细胞质基质及其功能第二节第二节 细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统及其功能第二张,PPT共五十一页,创作于2022年6月细胞器(细胞器(organelle):):真核细胞内各种膜包被的功能性结构。内膜系统(内膜系统(endomembrane system):):指在结构、功能乃至发生上相互关联的由单层膜包被的细胞器或细胞结构的总称。主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体、分泌泡和液泡等。第三张,PPT共五十一页,创作于2022年6月真核细胞
2、的内区室化真核细胞的内区室化细胞内区室化:细胞内区室化:真核细胞细胞内具有发达的膜相结构,将细胞质区分成不同的隔室,这是真核细胞结构和功能的基本特征之一。细胞内被膜区分为细胞内被膜区分为3类结构:类结构:(1)细胞质基质;(2)内膜系统;(3)其它由膜所包被的细胞器。真核细胞内典型区室化特征示意图真核细胞内典型区室化特征示意图第四张,PPT共五十一页,创作于2022年6月第一节第一节 细胞质基质及其功能细胞质基质及其功能一、细胞质基质的含义一、细胞质基质的含义二、细胞质基质的功能二、细胞质基质的功能第五张,PPT共五十一页,创作于2022年6月u定义:定义:在真核细胞的细胞质中,在真核细胞的细
3、胞质中,除去可分辨的细胞器以外的液相内除去可分辨的细胞器以外的液相内容物(黏稠胶体),容物(黏稠胶体),占据着细胞质膜内和细胞核膜外的细胞内空间。细占据着细胞质膜内和细胞核膜外的细胞内空间。细胞质基质可能是胞质基质可能是一个高度有序且又不断变化的动态结构体系一个高度有序且又不断变化的动态结构体系。u主要成分:主要成分:代谢有关的数千种代谢有关的数千种酶类酶类、细胞质骨架细胞质骨架结构。结构。u主要特点:主要特点:细胞质基质是一个高度有序的体系细胞质基质是一个高度有序的体系;通过弱键而相;通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系。互作用处于动态平衡的结构体系。一、细胞质基质的含义一、细胞质基质的
4、含义第六张,PPT共五十一页,创作于2022年6月二、细胞质基质的功能二、细胞质基质的功能四大主要功能四大主要功能:A.蛋白质和脂肪酸的合成场所(许多中间代谢途径);B.细胞质骨架为其它成分和细胞器提供锚定位点,而且与维持细胞的形态、运动、物质运输及能量传递有关;C.细胞内的膜相把细胞质基质区室化,并通过质膜或细胞器膜上的膜转运蛋白维持细胞内外的跨膜电化学梯度;D.蛋白质的修饰和选择性降解。第七张,PPT共五十一页,创作于2022年6月D、蛋白质的修饰和选择性降解蛋白质的修饰和选择性降解(一)蛋白质的修饰:(一)蛋白质的修饰:1.辅因子与酶的共价连接;2.磷酸化与去磷酸化:磷酸化位点为Ser、
5、Thr、Tyr、His和Lys;3.糖基化:把N-乙酰葡萄糖胺加到蛋白质的Ser残基的羟基上;4.酰基化:把src基因编码的酪氨酸蛋白激酶与质膜上豆蔻酸共价连接;Ras的酰基化;5.甲基化:对很多细胞骨架蛋白N端和组蛋白上Lys和Arg的甲基化修饰。第八张,PPT共五十一页,创作于2022年6月1.决定蛋白质寿命的信号决定蛋白质寿命的信号:存在于N端的第一个氨基酸残基,若N端的第一个氨基酸是Met、Ser、Thr等,则蛋白质往往是稳定的;若是其它则往往不稳定。2.识别并降解不稳定或错误折叠蛋白质的机制识别并降解不稳定或错误折叠蛋白质的机制:泛素泛素-蛋白酶体所介导的蛋白质降解途径蛋白酶体所介导
6、的蛋白质降解途径。生物学功能:包括蛋白质质量监控、影响细胞代谢、信号转导和受体调整、免疫反应、细胞周期、转录调节和DNA修复等。(二)控制蛋白质的寿命:(二)控制蛋白质的寿命:第九张,PPT共五十一页,创作于2022年6月泛素泛素-蛋白酶体介导的蛋白质降解途径蛋白酶体介导的蛋白质降解途径l泛素(泛素(ubiquitin):):普遍存在于真核细胞热稳定的高度保守的小分子球蛋白(76aa)。通过其C端的Gly与要被降解的不稳定的或错误折叠的靶蛋白质的Lys残基的-氨基形成异肽键而共价连接,并指引该靶蛋白质运到蛋白酶体中进行降解。l蛋白酶体蛋白酶体(proteasome):):真核细胞质基质中降解被
7、泛素标记的蛋白质的中空桶状多亚基蛋白复合体。其中间由28种蛋白质亚基组成的20S催化核心;两端各结合一个由1618种蛋白质亚基组成的19S调节和识别帽,其中6种亚基具有ATPase活性,负责为蛋白质降解活动提供能量。第十张,PPT共五十一页,创作于2022年6月泛素泛素-蛋白酶体介导的蛋白质降解途径(蛋白酶体介导的蛋白质降解途径(ubiquitin-proteasome-mediated pathway)第十一张,PPT共五十一页,创作于2022年6月(三)降解异常或畸形的蛋白质(三)降解异常或畸形的蛋白质 细胞质基质中的变性的、错误折叠、不完整的细胞质基质中的变性的、错误折叠、不完整的及含有
8、被氧化及含有被氧化或其它非正常修饰氨基酸的蛋白质,也常常很快被降解清除。或其它非正常修饰氨基酸的蛋白质,也常常很快被降解清除。(四)帮助变性或错误折叠的蛋白质重新正确折叠(四)帮助变性或错误折叠的蛋白质重新正确折叠 热休克蛋白(热休克蛋白(HSP,heat shock protein)来完成。)来完成。第十二张,PPT共五十一页,创作于2022年6月第二节第二节 细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统及其功能一、内质网一、内质网二、高尔基体二、高尔基体三、溶酶体三、溶酶体四、过氧化物酶体四、过氧化物酶体内膜系统各区室之间,通过生物合成、蛋白质修饰与分选、膜泡运输和各种内膜系统各区室之间,通过生物合成
9、、蛋白质修饰与分选、膜泡运输和各种质量监控机制,维系其系统的动态平衡。质量监控机制,维系其系统的动态平衡。第十三张,PPT共五十一页,创作于2022年6月一、内质网一、内质网内质网(内质网(endoplasmic reticulum,ER):):是由小管、囊泡和扁平囊互相沟通形成的三维网络结构。它是真核细胞中最普遍、最多变和适应性最强的细胞器。微粒体(微粒体(microsome):):是在细胞匀浆和超速离心过程中由破碎的内质网形成的近似球形的囊泡结构,常常把它与内质网等同。第十四张,PPT共五十一页,创作于2022年6月1、内质网的两种基本类型、内质网的两种基本类型糙糙面内质网(面内质网(ro
10、ugh endoplasmic reticulum,rER)光面内质网(光面内质网(smooth endoplasmic reticulum,sER)内质网的分布:内质网的分布:绿色为绿色为“糙面和光面糙面和光面”;黄;黄色为色为“糙面糙面”。第十五张,PPT共五十一页,创作于2022年6月2.1 蛋白质的合成蛋白质的合成-糙面内糙面内质网的主要功能质网的主要功能2、内质网的功能、内质网的功能u胞外分泌蛋白;胞外分泌蛋白;u 膜的整合蛋白;膜的整合蛋白;u 细胞器中可溶性驻留蛋白。细胞器中可溶性驻留蛋白。第十六张,PPT共五十一页,创作于2022年6月2.2 脂类的合成脂类的合成-光面内质网的
11、主要功能光面内质网的主要功能A:通过膜泡膜泡转运脂质B:通过PEP(磷(磷脂交换蛋白)脂交换蛋白)介导的脂质转运C:膜嵌入蛋白膜嵌入蛋白介导的膜间直接接触胆固醇与磷脂在供体膜与受体膜之间可能的转运机制胆固醇与磷脂在供体膜与受体膜之间可能的转运机制第十七张,PPT共五十一页,创作于2022年6月2.3 蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工u修饰加工:糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等;修饰加工:糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等;u糖基化:在糖基转移酶作用下发生在糖基化:在糖基转移酶作用下发生在ER腔面腔面N-linked glycosylation(Asn););u酰基化:发生在酰基化:发
12、生在ER的细胞质基质侧。的细胞质基质侧。发生在糙面内质发生在糙面内质网蛋白质网蛋白质N-连接连接的糖基化过程的糖基化过程第十八张,PPT共五十一页,创作于2022年6月N-连接糖基化与O-连接糖基化的比较N-连接涉及内质网和高尔基体N-连接中肽链糖基化位点:即Asn-X-Ser/Thr中的AsnO-连接发生在高尔基体第十九张,PPT共五十一页,创作于2022年6月2.4 新生肽的折叠与组装新生肽的折叠与组装u合成后折叠成正确构象并装配完成;合成后折叠成正确构象并装配完成;u结合蛋白(结合蛋白(Binding protein,Bip)结合蛋白属于热休克蛋白结合蛋白属于热休克蛋白70家族成员,普遍
13、存在于内质网中,能识家族成员,普遍存在于内质网中,能识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位,并促进重新折叠与别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位,并促进重新折叠与装配。装配。第二十张,PPT共五十一页,创作于2022年6月2.5 内内质质网的其他功能网的其他功能u肝的解毒作用肝的解毒作用(Detoxification):肝细胞光面内质网合成外输性):肝细胞光面内质网合成外输性蛋白及氧化降解酶,如细胞色素蛋白及氧化降解酶,如细胞色素 p450 家族;家族;u储存钙离子储存钙离子:肌质网膜上的:肌质网膜上的Ca2+-ATP酶将细胞质基质中酶将细胞质基质中Ca2+泵入肌质网腔中泵入肌质网腔中;u
14、合成固醇类激素合成固醇类激素。有些细胞中光面内质网非常发达。有些细胞中光面内质网非常发达。第二十一张,PPT共五十一页,创作于2022年6月3、内质网应激(内质网应激(ERS)反应)反应3.1 未折叠蛋白质应答反应(unfolded protein response,UPR);3.2 固醇调节元件结合蛋白质(sterol regulatory element binding protein,SREBP)介导的信号途径;3.3 内质网超负荷反应(Endoplasmic reticulum overload response,EOR);3.4 引发细胞凋亡。第二十二张,PPT共五十一页,创作于20
15、22年6月未折叠蛋白质应答反应图示未折叠蛋白质应答反应图示A:3条不同的平行信号转导途径执行未折叠蛋白质应答反应(UTR)B:IRE1膜蛋白介导的UTR第二十三张,PPT共五十一页,创作于2022年6月固醇调控元件结合蛋白(SREBP)的胆固醇敏感调控示意图第二十四张,PPT共五十一页,创作于2022年6月1889年年,Golgi用用银银染染法法在在猫猫头头鹰鹰的的神神经经细细胞胞内内观观察察到到了了清清晰晰的的结结构,因此定名为高尔基体。构,因此定名为高尔基体。20世纪世纪50年代以后才正确认识它的存在和结构。年代以后才正确认识它的存在和结构。二、二、高尔基体高尔基体(Golgi body)
16、定义定义:一种由相对排列整齐的弓一种由相对排列整齐的弓形扁平膜囊体系和大小不一的形形扁平膜囊体系和大小不一的形态多变的态多变的囊泡体系组成的极性细囊泡体系组成的极性细胞器胞器。第二十五张,PPT共五十一页,创作于2022年6月常分布于内质网与细胞膜之间,呈弓常分布于内质网与细胞膜之间,呈弓形或半球形。形或半球形。n凸出的一面对着内质网称为形成面或凸出的一面对着内质网称为形成面或顺面顺面(cis face););n凹进的一面对着质膜称为成熟面凹进的一面对着质膜称为成熟面或或反面反面(trans face););n中间囊膜;中间囊膜;n顺面和反面都有网状结构(顺面和反面都有网状结构(CGN和和TG
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