真核细胞内膜系统蛋白质分选与膜泡运输翟中和细胞生物学.ppt

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1、关于真核细胞内膜系统蛋白质分选与膜泡运输翟中和细胞生物学现在学习的是第1页，共87页第一节第一节 细胞质基质的涵义与功能细胞质基质的涵义与功能细胞质基质的概念细胞质基质的概念细胞质基质的涵义细胞质基质的涵义 细胞质基质的功能细胞质基质的功能 现在学习的是第2页，共87页一、细胞质基质的概念一、细胞质基质的概念在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质。物质。细胞质基质是细胞的重要的组分，其体积占细胞质的一半。细胞质基质是细胞的重要的组分，其体积占细胞质的一半。现在学习的是第3页，共87页主要成分：主要成分：中间代谢有关的数千种酶类中

2、间代谢有关的数千种酶类 细胞质骨架结构细胞质骨架结构 糖原、脂滴糖原、脂滴结构体系结构体系：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；通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系。通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系。二、细胞质基质的涵义现在学习的是第4页，共87页细胞质基质与胞质溶胶细胞质基质与胞质溶胶用用差差速速离离心心法法分分离离细细胞胞匀匀浆浆物物组组分分，先先后后除除去去细细胞胞核核、线线粒粒体体、溶溶酶酶体体、高高尔尔基基体体和和细细胞胞质质膜膜等等细细胞胞器器或或细细胞胞结结构构后后，存存留留在在上上清清液液中中的的主主要要是是细细胞胞质质基基质的成分。生物

3、化学家多称之为质的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶胞质溶胶。现在学习的是第5页，共87页完成各种中间代谢过程完成各种中间代谢过程 如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、蛋白质合成、脂肪酸的合成等。蛋白质在细胞基质中的分选及其转运机制的研究蛋白质在细胞基质中的分选及其转运机制的研究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、胞内物质运输及能量传递细胞质基质结构体系的组织者，提供锚定位点。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 蛋白质的修饰：类型 控制蛋白质的寿命 降解变性和错误折叠的蛋白质 帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构

4、象(热休克蛋白）三、细胞质基质的功能现在学习的是第6页，共87页第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统及其功能及其功能 细细胞内膜系胞内膜系统统概述概述 细细胞内膜系胞内膜系统统组成组成现在学习的是第7页，共87页一、细胞内膜系统概述概概念念：是是指指细细胞胞内内在在结结构构、功功能能乃乃至至发发生生上上相相互互关关联联、由由膜膜包包被被的的细细胞胞器器或或细细胞胞结结构构。（主主要要包包括括内内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等）质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等）研究内膜系统的有效技术主要包括：揭示超微结构的电镜技术 用于功能定位研究的免疫标记和放射自显影技术 用于组分分离与分

5、析的离心技术 用于研究膜泡运输和功能机制研究的遗传突变分 析技术现在学习的是第8页，共87页二、二、细胞内膜系统细胞内膜系统组成组成 内内 质质 网网 高尔基体高尔基体 溶酶体与过氧化物酶体溶酶体与过氧化物酶体 现在学习的是第9页，共87页（一）内（一）内 质质 网网 (ENDOPLASMIC RETICULUM,ER)内质网的概述内质网的概述 内内质质网的网的类型及形态结构类型及形态结构 内质网的空间分布内质网的空间分布 内质网的功能内质网的功能 内质网与基因表达的调控内质网与基因表达的调控 现在学习的是第10页，共87页1 1、内质网的概述、内质网的概述 内质网内质网 是真核细胞重要的细胞

6、器，它由封闭的管状或扁平囊状膜系统及是真核细胞重要的细胞器，它由封闭的管状或扁平囊状膜系统及其包被的腔形成互相沟通的三维网络结构。其包被的腔形成互相沟通的三维网络结构。内质网通常占细胞膜系统的一半左右，体积约占细胞总体积内质网通常占细胞膜系统的一半左右，体积约占细胞总体积的的1010以上。以上。内质网的发现内质网的发现 比线粒体和高尔基体等细胞器晚得多。比线粒体和高尔基体等细胞器晚得多。1945年，年，Porter（波特（波特）等人，在组织培养细胞中初次观）等人，在组织培养细胞中初次观察到细胞质的内质部分有网状结构，建议叫内质网。察到细胞质的内质部分有网状结构，建议叫内质网。1954年，年，P

7、alade（帕拉德（帕拉德）和）和Porter（波特（波特）等人证实内）等人证实内质网是由膜围绕的囊泡所组成。质网是由膜围绕的囊泡所组成。现在学习的是第11页，共87页1 1、内质网的概述、内质网的概述 微粒体微粒体（细胞质中分离）（细胞质中分离）在细胞匀浆和超速离心过程中，由破碎的内质网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、它包含内质网膜与核糖形成的近似球形的囊泡结构、它包含内质网膜与核糖体两种基本组分。体两种基本组分。原核细胞内没有内质网原核细胞内没有内质网 由细胞膜代行其类似的职能。由细胞膜代行其类似的职能。现在学习的是第12页，共87页2、内质网的内质网的

8、类型及形态结构类型及形态结构根据结构与功能，内质网可分为两种根据结构与功能，内质网可分为两种基本类型：基本类型：糙面内质网糙面内质网（RER）：）：多多呈呈扁扁囊囊状状，排排列列较较为为整整齐齐，因因在在其其膜膜表表面面分分布布着着大大量量的的核核糖体而命名。糖体而命名。是内质网与核糖体共同形成的复合机能结构。是内质网与核糖体共同形成的复合机能结构。主要功能：主要功能：合成分泌性的蛋白和多种膜蛋白。合成分泌性的蛋白和多种膜蛋白。光面内质网光面内质网（SER）：）：表面没有核糖体结合的内质网称光面内质网。光面内质网常为表面没有核糖体结合的内质网称光面内质网。光面内质网常为分分支管状支管状、形成较

9、为复杂的立体结构。、形成较为复杂的立体结构。主要功能：主要功能：是脂质合成的重要场所。所占的区域通常较小，是脂质合成的重要场所。所占的区域通常较小，往往作为出芽的位点，将内质网上合成的蛋白质或脂质转移到高往往作为出芽的位点，将内质网上合成的蛋白质或脂质转移到高尔基体内。尔基体内。现在学习的是第13页，共87页内质网的空间分布内质网的空间分布 在在间间期期细细胞胞中中，内内质质网网的的分分布布与与微微管管的的走走向向一一致致，且且总总是是延延微微管管向向细胞周缘延伸。细胞周缘延伸。已发现一种微管已发现一种微管马达蛋白马达蛋白驱动蛋白与内质网结合，推测内质网驱动蛋白与内质网结合，推测内质网的一端固

10、定在核膜上，另一端在驱动蛋白牵引下沿着微管向外延伸形的一端固定在核膜上，另一端在驱动蛋白牵引下沿着微管向外延伸形成复杂的网状结构。成复杂的网状结构。现在学习的是第14页，共87页3、内质网内质网的功能的功能 ER是细胞内蛋白质与脂是细胞内蛋白质与脂质质合成的基地，几乎合成的基地，几乎 全部脂类和多种重要蛋白都是在内质网合成的全部脂类和多种重要蛋白都是在内质网合成的。3.1 RER的功能的功能3.2 SER的功能的功能现在学习的是第15页，共87页3.1 RER的功能的功能 蛋白蛋白质质合成合成 蛋白蛋白质质的修的修饰饰与加工与加工 新生新生肽肽的折叠与的折叠与组组装装 现在学习的是第16页，共

11、87页 3.1.1 蛋白质合成蛋白质合成是糙面内质网的主要功能是糙面内质网的主要功能 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，并并都都是是起起始始于于细细胞胞质质基基质质中中。有有些些蛋蛋白白质质刚刚起起始始合合成成不不久久便便转转移移到到内内质质网网膜膜上上，继继续续进进行行蛋蛋白白质质合合成成。在在糙糙面面内内质质网网上上，多多肽肽链链一一边边延延伸伸一一边边穿穿过过内内质质网网膜膜进进人人内内质质网网腔腔中中，以以这这种种方方式式合合成成的的蛋蛋白白质质主要包括以下主要包括以下三类三类：现在学习的是第17页，共87页 蛋白蛋白质质合成合成 向细胞外分泌的蛋白质向

12、细胞外分泌的蛋白质 酶、抗体、多肽类激素等。酶、抗体、多肽类激素等。以分泌泡的形式通过胞吐作用输送到细胞外。以分泌泡的形式通过胞吐作用输送到细胞外。膜的整合蛋白膜的整合蛋白 质膜、内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜上的膜蛋白。质膜、内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜上的膜蛋白。构成构成内膜系统细胞器内膜系统细胞器中中的可溶性的可溶性驻留驻留蛋白蛋白 内质网、高尔基复合体、溶酶体、胞内体、小泡和植物液泡内质网、高尔基复合体、溶酶体、胞内体、小泡和植物液泡 需要与其他细胞组分严格隔离的蛋白：酸性水解酶合成后需要进行修饰与加工的蛋白现在学习的是第18页，共87页 蛋白蛋白质质合成合成其其它它的的蛋蛋白白质质

13、是是在在细细胞胞质质基基质质中中“游游离离”核核糖糖体体上合成的上合成的：(a)(a)细胞质基质中的驻留蛋白细胞质基质中的驻留蛋白,如糖酵解酶和细胞骨架蛋白。如糖酵解酶和细胞骨架蛋白。(b)(b)质膜质膜内表面的内表面的外周蛋白外周蛋白,如血影蛋白和锚蛋白。如血影蛋白和锚蛋白。(c)(c)核输入蛋白核输入蛋白。(d)(d)将掺人将掺人到到线粒体、叶绿体和过氧线粒体、叶绿体和过氧化化物酶体物酶体中中的蛋白的蛋白。现在学习的是第19页，共87页3.1.2 蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工 在糙面内质网合成并进入内质网腔的蛋白质发生的主要化学修饰作用有：糖基化 酰基化 发生在ER的细胞质基质侧：

14、软脂酸跨膜蛋白的半胱氨酸残基 高尔基体、膜蛋白向细胞质膜转移过程中。羟基化 二硫键的形成现在学习的是第20页，共87页糖基化糖基化(GLYCOSYLATION)糖基化糖基化（伴随着多肽合成同时进行）（伴随着多肽合成同时进行）在在ERER腔面腔面，寡糖链寡糖链连接在插入膜内的连接在插入膜内的磷酸多萜醇磷酸多萜醇上。当与上。当与糖基化糖基化有关的有关的氨基酸残氨基酸残基基出现后，通过位于膜上的出现后，通过位于膜上的糖基转移酶糖基转移酶（glycosyltransferase）的的作用下作用下，将，将寡糖基寡糖基由由磷酸多萜醇磷酸多萜醇转移到相应的转移到相应的天冬酰胺残基天冬酰胺残基上上。（例：书（

15、例：书P180P180页图页图7-87-8）磷酸多萜醇磷酸多萜醇 氨基酸残基氨基酸残基 寡糖链寡糖链 寡糖链寡糖链 糖基转移酶现在学习的是第21页，共87页糖基化糖基化(GLYCOSYLATION)糖基化的类型与发生部位 N连接的糖基化（N-linked glycosylation）发生在内质网中 （天冬酰胺残基Asn）+（N乙酰葡糖胺）O连接的糖基化（O-linked glycosylation）发生在高尔基中 （丝氨酸/苏氨酸 or 羟赖氨酸/羟脯氨酸）+（N乙酰半乳糖胺）此外，在细胞质中也可进行糖基化修饰，但糖基化修饰较简单，种类少。现在学习的是第22页，共87页3.1.3 新生肽的折叠

16、与组装新生肽的折叠与组装 非还原性的内腔，易于二硫键形成非还原性的内腔，易于二硫键形成 正确折叠涉及驻留蛋白正确折叠涉及驻留蛋白类型类型 蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶（PDIPDI）切断二硫键，帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并处于正确折叠的切断二硫键，帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并处于正确折叠的状态状态 。结合蛋白结合蛋白（BipBip）识别错误折叠的蛋白或未识别错误折叠的蛋白或未组装好的蛋白亚单位，并促进重组装好的蛋白亚单位，并促进重新折叠与新折叠与组装组装。正确折叠涉及驻留蛋白正确折叠涉及驻留蛋白结构特征结构特征：具有具有4 4肽肽信号信号 KDEL 或或 HDEL，保证滞留在内质网

17、腔中，并维持很，保证滞留在内质网腔中，并维持很高的浓度。高的浓度。现在学习的是第23页，共87页错误错误折叠折叠的多肽链会被降解的多肽链会被降解(a)位点：位点：ER外细胞质基质中。外细胞质基质中。(b)错误错误折叠折叠的蛋白以的蛋白以逆转运逆转运(reverse translocation)的形式从它们进入的形式从它们进入ER腔的路线返回。腔的路线返回。一旦进入细胞质基质，就会被降解蛋白质的装置一旦进入细胞质基质，就会被降解蛋白质的装置蛋蛋白酶体白酶体（proteasomes)所降解。所降解。(c)这个过程称为这个过程称为质量控制质量控制(quality control),以确保畸以确保畸变

18、蛋白不会运到细胞的其它部位。变蛋白不会运到细胞的其它部位。现在学习的是第24页，共87页3.2 SERSER的功能的功能 脂脂质质的合成的合成 肝的解毒肝的解毒功能功能肝细胞中肝细胞中SERSER含有一些酶，用以清除脂溶性废物和代谢产生的有害含有一些酶，用以清除脂溶性废物和代谢产生的有害 性物质。性物质。固醇类激素的合成固醇类激素的合成 某某些些合合成成固固醇醇类类激激素素的的细细胞胞中中SERSER含含有有制制造造胆胆固固醇醇并并进进一一步步产产生生固固醇醇类类激激素素的的一系列酶。一系列酶。储存钙离子储存钙离子的功能的功能 肌细胞中含有发达的特化的肌细胞中含有发达的特化的SERSER，称肌

19、质网，称肌质网。肌肌质质网膜上的网膜上的CaCa2+2+-ATP-ATP酶酶将将细细胞胞质质基基质质中中CaCa2+2+泵泵入肌入肌质质网腔中网腔中，储存起来。，储存起来。现在学习的是第25页，共87页3.2.1 脂类的合成脂类的合成 ER ER（主要是（主要是SER)SER)合合成成构构成成细细胞胞所所需需的的包包括括磷磷脂脂和和胆胆固固醇醇在在内内的的绝绝大大多多数膜脂数膜脂,其中最主要的磷脂是磷脂酰胆碱（卵磷脂）。其中最主要的磷脂是磷脂酰胆碱（卵磷脂）。两种例外两种例外 鞘磷脂和糖脂鞘磷脂和糖脂（ER开始开始Golgi complex完成完成）某些单一脂类某些单一脂类是在它们的膜上合成的

20、是在它们的膜上合成的 细胞内脂类合成的场所（细胞内脂类合成的场所（细胞器）细胞器）现在学习的是第26页，共87页3.2.1 脂类的合成脂类的合成 磷脂合成磷脂合成与与磷脂磷脂转转运运 在在ERER的细胞质基质侧合成的细胞质基质侧合成 合合成成磷磷脂脂所所需需要要的的3种种酶酶都都定定位位在在内内质质网网膜膜上上，活活性性部部位位在在膜膜的的细细胞胞质质基基质质侧侧。合成磷脂的合成磷脂的底物底物来自来自细胞质基质。细胞质基质。过程：增大膜面积过程：增大膜面积确定新合成磷脂的种类。确定新合成磷脂的种类。磷脂的转位磷脂的转位 合成磷脂几分钟后由细胞质基质侧转向内质网的腔面合成磷脂几分钟后由细胞质基质

21、侧转向内质网的腔面 借助借助磷脂转位因子磷脂转位因子/转位酶转位酶（phospholipid translocator/flippase）磷脂的磷脂的转转运运 膜出芽膜出芽 磷脂转换蛋白磷脂转换蛋白（PEP）：水溶性的载体蛋白。现在学习的是第27页，共87页4 4、内质网与基因表达的调控内质网与基因表达的调控 内质网蛋白质的合成、加工、折叠、组装、转运及向高尔内质网蛋白质的合成、加工、折叠、组装、转运及向高尔基体转运的复杂过程显然是需要有一个精确调控的过程。基体转运的复杂过程显然是需要有一个精确调控的过程。影响影响内质网内质网 细胞核细胞核的的信号转导信号转导的三种因素的三种因素：内质网腔内未

22、折叠蛋白的超量积累。内质网腔内未折叠蛋白的超量积累。折叠好的膜蛋白的超量积累。折叠好的膜蛋白的超量积累。内质网膜上膜脂成份的变化内质网膜上膜脂成份的变化主要是固醇缺乏主要是固醇缺乏不同的信号转导途径，最终调节细胞核内特异基因表达不同的信号转导途径，最终调节细胞核内特异基因表达现在学习的是第28页，共87页（二）高尔基体（二）高尔基体高尔基体的形态结构高尔基体的形态结构 高尔基体的功能高尔基体的功能现在学习的是第29页，共87页1 1、高高尔尔基体的形基体的形态结态结构构 高高尔尔基体基体的发现的发现 高高尔尔基体基体的概念的概念 高高尔尔基体基体的形态的形态 高高尔尔基体基体的的极性极性 高高

23、尔尔基体各部膜囊的种基体各部膜囊的种标标志志细细胞化学反胞化学反应应 高高尔尔基体基体4 4个个组成组成部分部分 高高尔尔基体基体的空间分布的空间分布现在学习的是第30页，共87页高尔基体的发现1898年，意大利医生年，意大利医生Golgi用镀银法首次在神经元内用镀银法首次在神经元内观察到一种网状结构，命名为观察到一种网状结构，命名为内网器内网器。在很多细胞中相继发现了类似的结构并称之为在很多细胞中相继发现了类似的结构并称之为高尔基体高尔基体。很多人认为是由于固定和染色产生的人工假象。很多人认为是由于固定和染色产生的人工假象。20世纪世纪50年代电子显微镜技术的应用和超薄切片的发年代电子显微镜

24、技术的应用和超薄切片的发展，证实了高尔基体的存在。展，证实了高尔基体的存在。现在学习的是第31页，共87页 高尔基体的概念高尔基体的概念高尔基体又称高尔基器或高尔基复合体，是比较高尔基体又称高尔基器或高尔基复合体，是比较普遍地存在于真核细胞内的一种细胞器。普遍地存在于真核细胞内的一种细胞器。高尔基体高尔基体是由是由大小不大小不一、形态多变一、形态多变的囊泡的囊泡体系组成体系组成的。在不同的细胞，甚至在细胞生长的不同阶段都有的。在不同的细胞，甚至在细胞生长的不同阶段都有很大的区别。很大的区别。现在学习的是第32页，共87页高尔基体是由较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起，膜囊多呈弓形。膜囊周围有大量的大

25、小不等的囊泡结构。在不同的细胞中囊膜的数目差异很大。现在学习的是第33页，共87页 高尔基体是有极性的细胞器：高尔基体是有极性的细胞器：靠近细胞核的一面，靠近细胞核的一面，膜囊弯曲成膜囊弯曲成凸面凸面又称又称形成面形成面 或或顺面（顺面（cis facecis face）。）。形态、组成和化学性质与形态、组成和化学性质与ERER相似。相似。面向质膜的一面面向质膜的一面凹面凹面又称又称成熟面成熟面或或反面（反面（trans trans face face）。）。形态、组成和化学性质逐渐改变最终达到与细胞膜相似。形态、组成和化学性质逐渐改变最终达到与细胞膜相似。高尔基体的极性高尔基体的极性现在学习

26、的是第34页，共87页高高尔尔基体各部膜囊的种基体各部膜囊的种标标志志细细胞化学反胞化学反应应 根据高尔基体的各部分膜囊特有的成分，可用电镜细胞化学的方法对高尔基体的结构成分作进一步的分析。常用的4 种标志细胞化学反应是：嗜锇反应，经锇酸浸染后，高尔基体的cis面膜囊被特异地染色；焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）细胞化学反应，显示trans面12层膜囊；胞嘧啶单核苷酸酶（CMP酶）细胞化学反应，显示靠近trans面膜囊状 和管状结构；GERLGERL结结构构：60年代初，诺维克夫（Novikoff）发现CMP和酸性磷酸酶存在于高尔基体的一侧，称这种结构为GERL，意为与高尔基体（G）密切相关，但它是

27、内质网（ER）的一部分，参与溶酶体（L）的生成。烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶（NADP酶）的细胞化学反应，显示中间扁平囊。现在学习的是第35页，共87页 高高尔尔基基体体顺顺面面膜膜囊囊或或顺顺面面高高尔尔基基体体管管网网状状结结构构（cis-Golgi cis-Golgi networknetwork，CGNCGN）位位于于高高尔尔基基体体顺顺面面最最外外侧侧的的扁扁平平膜膜囊囊，又又称称cis膜膜囊囊，是是中中间间多多孔孔而呈连续分支的管网结构。而呈连续分支的管网结构。CGN接接受受来来自自内内质质网网新新合合成成的的物物质质并并将将其其分分类类后后大大部部分分转转入入高高尔尔基基体体中间膜囊

28、，小部分蛋白质与脂质再返回内质网。中间膜囊，小部分蛋白质与脂质再返回内质网。高尔基体高尔基体中中间间膜囊膜囊（medial Golgimedial Golgi）由由扁扁平平膜膜囊囊与与管管道道组组成成，形形成成不不同同间间隔隔，但但功功能能上上是是连连续续的的、完完整整的的膜囊体系。膜囊体系。多多数数糖糖基基化化修修饰饰、糖糖脂脂的的形形成成以以及及与与高高尔尔基基体体有有关关的的多多糖糖的的合合成成都都发发生在中间膜囊中。生在中间膜囊中。高尔基体的4个组成部分 高尔基体至少由互相联系的高尔基体至少由互相联系的4 4个部分组成，每一部分又个部分组成，每一部分又可能划分出更精细的间隔可能划分出更

29、精细的间隔：现在学习的是第36页，共87页高高尔尔基基体体反反面面膜膜囊囊以以及及反反面面高高尔尔基基体体管管网网状状结结构构（trans trans Golgi Golgi networknetwork，TGNTGN）TGN位位于于反反面面的的最最外外层层，与与反反面面的的扁扁平平膜膜囊囊相相连连，另另一一侧侧伸伸入入反反面面的的细细胞胞质质中，形态呈管网状，并有囊泡与之相连。中，形态呈管网状，并有囊泡与之相连。TGN的的主主要要功功能能是是参参与与蛋蛋白白质质的的分分类类与与包包装装，最最后后从从高高尔尔基基体体中中输输出出，某某些些“晚晚期期”的的蛋蛋白白质质修修饰饰也也发发生生在在TG

30、N中中。TGN在在蛋蛋白白质质与与脂脂质质的的转转运运过程中还起到过程中还起到“瓣膜瓣膜”的作用，保证这些物质向单方向转运。的作用，保证这些物质向单方向转运。周围大小不等的囊泡周围大小不等的囊泡（vesicles)vesicles)顺顺面面一一侧侧的的囊囊泡泡可可能能是是内内质质网网与与高高尔尔基基体体之之间间的的物物质质运运输输小小泡泡，称称之之为为ERGIC，或称，或称VTCs。高高尔尔基基体体的的反反面面一一侧侧可可以以见见到到体体积积较较大大的的分分泌泌泡泡与与分分泌泌颗颗粒粒，将将经过高尔基体分类与包装的物质运送到细胞特定的部位。经过高尔基体分类与包装的物质运送到细胞特定的部位。高尔

31、基体的高尔基体的4个组成个组成部分部分现在学习的是第37页，共87页高尔基体高尔基体的空间分布的空间分布 高高尔尔基体与基体与细细胞骨架关系密切，在非极性胞骨架关系密切，在非极性细细胞中，高胞中，高 尔尔基体分布在基体分布在微管的负极端。微管的负极端。在分离的在分离的高高尔尔基的膜囊上存在基的膜囊上存在微管的微管的马马达蛋白达蛋白（胞质胞质 臂动力蛋白和驱动蛋白）臂动力蛋白和驱动蛋白）和和微微丝丝的的马马达蛋白达蛋白。最近最近还发现还发现特异的特异的血影蛋白血影蛋白网架网架也存在于高尔基体处。也存在于高尔基体处。它它们们在在维维持高持高尔尔基体基体动态动态的空的空间结间结构以及复构以及复杂杂的

32、膜泡运的膜泡运输输中起重要的作中起重要的作用。用。现在学习的是第38页，共87页2 2、高尔基体的功能高尔基体的功能 高高尔尔基体与基体与细细胞的分泌活胞的分泌活动动 蛋白蛋白质质的糖基化及其修的糖基化及其修饰饰 蛋白蛋白酶酶的水解和其它加工的水解和其它加工过过程程现在学习的是第39页，共87页高高尔尔基体与基体与细细胞的分泌活胞的分泌活动动 蛋白质的分选及其转运的信息仅存在于编码该蛋白质的基因本身蛋白质的分选及其转运的信息仅存在于编码该蛋白质的基因本身 流感病毒包膜蛋白特异性地转运 上皮细胞游离端的质膜 水疱性口炎病毒包膜蛋白特异性地转运上皮细胞基底面的质膜 将克隆的两种病毒包膜蛋白的基因同

33、时在上皮细胞中表达，结果两种病毒包膜蛋白的合成、转运途径及在细胞膜上的分布与两种病毒同时感染细胞时，病毒包膜蛋白在质膜上的分布相同。溶酶体酶的分选：溶酶体酶的分选：甘露糖甘露糖-6-6-磷酸（磷酸（M6PM6P）高尔基体顺面膜囊中：N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶和N-乙酰葡糖胺磷酸糖苷酶作用下，甘露糖残基磷酸化产生M6P。高尔基体反面膜囊中：结合M6P受体，由于溶酶体酶的许多位点上都可形成M6P，增大了受体的亲和力，使溶酶体的酶与蛋白质分离并起到局部浓缩的作用。现在学习的是第40页，共87页蛋白质的糖基化及其修饰蛋白质的糖基化及其修饰 真真核核细细胞胞中中普普遍遍存存在在的的糖糖基基化化，如如溶溶酶

34、酶体体中中的的水水解解酶酶类类、多多数数细细胞膜上的膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白。胞膜上的膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白。蛋白蛋白质质糖基化糖基化类类型型 蛋白蛋白质质糖基化的特点及其生物学意糖基化的特点及其生物学意义义 蛋白聚糖在高蛋白聚糖在高尔尔基体中基体中组组装装 现在学习的是第41页，共87页蛋白质糖基化类型蛋白质糖基化类型 特 征 N-连接 O-连接1.合成部位 糙面内质网和高尔基体高尔基体2.合成方式 来自同一个寡糖前体一个个单糖加上去3.与之结合的 氨基酸残基 天冬酰胺 丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸4 最终长度 至少5个 糖残基一般14个糖残基，但ABO血型抗原较长5.第一个糖残

35、基N乙酰葡糖胺N乙酰半乳糖胺等N-连接与O-连接的寡糖比较 现在学习的是第42页，共87页蛋白质糖基化的特点及其生物学意义蛋白质糖基化的特点及其生物学意义 糖基化的糖基化的特点：特点：糖蛋白寡糖链的合成与加工都没有模板，靠不同 的酶在细胞不同间隔中经历复杂的加工过程才能完成。糖基化的主要作用糖基化的主要作用：对多数分选的蛋白质来说，糖基化并非作为对多数分选的蛋白质来说，糖基化并非作为 蛋白质的分选信号。蛋白质的分选信号。帮助帮助蛋白质在成熟过程中折叠成正确构象和增蛋白质在成熟过程中折叠成正确构象和增加加蛋白质的稳定性蛋白质的稳定性 多羟基糖侧链多羟基糖侧链可能可能影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带

36、电荷的性质影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质 进化上的意义进化上的意义，因为，因为寡糖链具有一定的刚性，从而限制了其它大寡糖链具有一定的刚性，从而限制了其它大 分子接近细胞表面的膜蛋白，这就可能使真核细胞的祖先具有一分子接近细胞表面的膜蛋白，这就可能使真核细胞的祖先具有一 个保护性的外被，同时又不象细胞壁那样限制细胞的形状与运个保护性的外被，同时又不象细胞壁那样限制细胞的形状与运动动。现在学习的是第43页，共87页 一个或多个糖胺聚糖（通过木糖）结合到一个或多个糖胺聚糖（通过木糖）结合到 核心蛋白的丝氨酸（核心蛋白的丝氨酸（SER）残基上残基上 与一般的与一般的O-连接不同，直接与丝氨酸

37、羟基连接不同，直接与丝氨酸羟基 连接的不是连接的不是N-乙酰半乳糖胺，而是木糖乙酰半乳糖胺，而是木糖 蛋白聚糖在高尔基体中组装现在学习的是第44页，共87页蛋白蛋白酶酶的水解和其它加工的水解和其它加工过过程程 蛋白质在高尔基体中酶解加工的几种类型蛋白质在高尔基体中酶解加工的几种类型 无生物活性的蛋白原（proprotein）高尔基体切除N-端或两 端的序列成熟的多肽。如胰岛素、胰高血糖素及血清白蛋白等。蛋白质前体高尔基体水解同种有活性的多肽，如神经肽等。含有不同信号序列的蛋白质前体高尔基体加工成不同的产物。同一种蛋白质前体不同细胞、以不同的方式加工不同的多肽。加工方式多样性的可能原因：加工方式

38、多样性的可能原因：确保小肽分子的有效合成；弥补缺少包装并转运到分泌泡中的必要信号；有效地防止这些活性物质在合成它的细胞内起作用。硫酸化作用也在高尔基体中进行硫酸化作用也在高尔基体中进行现在学习的是第45页，共87页(三）溶酶体与过氧化物酶体三）溶酶体与过氧化物酶体 溶酶体的溶酶体的概述概述 溶酶体的结构类型溶酶体的结构类型 溶酶体的功能溶酶体的功能 溶酶体的发生溶酶体的发生 溶酶体与过氧化物酶体溶酶体与过氧化物酶体现在学习的是第46页，共87页1.1.溶酶体的溶酶体的概述概述1.1 溶酶体（溶酶体（lysosome）是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。是单层膜围绕、内含多种酸性水

39、解酶类的囊泡状细胞器。主要功能是进行细胞内的消化作用。主要功能是进行细胞内的消化作用。1.2 溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中，植物细胞，植物细胞 中与溶酶体功能类似的细胞器：中与溶酶体功能类似的细胞器：圆球体圆球体 糊粉粒糊粉粒 植物中央液泡植物中央液泡现在学习的是第47页，共87页1.1.溶酶体的溶酶体的概述概述1.3 1.3 溶酶体溶酶体的标志酶的标志酶：酸性磷酸酶酸性磷酸酶1.4 1.4 溶酶体膜的特征溶酶体膜的特征：嵌有质子泵嵌有质子泵，形成和维持溶酶体中酸性的内环境形成和维持溶酶体中酸性的内环境 具有多种载体蛋白具有多种载体蛋白，用于水解的用于水解的

40、产产物向外物向外转转运运 膜蛋白高度糖基化膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解可能有利于防止自身膜蛋白的降解。现在学习的是第48页，共87页2.2.溶酶体的结构溶酶体的结构类型类型 初级溶酶体初级溶酶体（primary lysosome）呈呈球球形形，直直径径约约为为0.20.5m，内内容容物物均均一一，不不含含有有明明显显的的颗颗粒粒物物质质，外外面面由由一一层层脂脂蛋蛋白白膜膜围围绕。其中的酶都属酸性水解酶。绕。其中的酶都属酸性水解酶。溶溶酶酶体体是是一一种种异异质质性性（heterogenous)细细胞胞器器，根根据据其其所所处处于于完完成成其其生生理理功功能能的的不不同同阶

41、阶段段，大大致致可可分分为为初初级级溶溶酶酶体体、次次级级溶溶酶体酶体和和残余体残余体：现在学习的是第49页，共87页 次级溶酶体（次级溶酶体（secondary lysosome）由初级溶酶体和细胞内各种小泡（自噬泡或异噬由初级溶酶体和细胞内各种小泡（自噬泡或异噬泡、胞饮泡或吞噬跑）融合而成复合体。泡、胞饮泡或吞噬跑）融合而成复合体。形状常不规则，较大形状常不规则，较大。水解酶具活性，具有催化功能。水解酶具活性，具有催化功能。自噬溶酶体（自噬溶酶体（autophagolysosome）异噬溶酶体（异噬溶酶体（phagolysosome）现在学习的是第50页，共87页 残余小体残余小体（res

42、idual bodyresidual body）又称）又称后溶酶体。后溶酶体。次级溶酶体内进行消化作用完成后，形成的小分子物质可次级溶酶体内进行消化作用完成后，形成的小分子物质可通过膜上的载体蛋白转运到细胞质基质中，供细胞代谢用。通过膜上的载体蛋白转运到细胞质基质中，供细胞代谢用。未被消化的物质残存在溶酶体中形成残余体。未被消化的物质残存在溶酶体中形成残余体。残余体可通过类似胞吐作用的方式将内容物排出细胞。残余体可通过类似胞吐作用的方式将内容物排出细胞。现在学习的是第51页，共87页3.3.溶溶酶酶体的功能体的功能 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

43、损损伤伤和和死亡的细胞死亡的细胞 防防御御功功能能（病病原原体体感感染染刺刺激激单单核核细细胞胞分分化化成成巨巨噬噬细细胞而吞噬、消化）胞而吞噬、消化）其它重要的生理功能其它重要的生理功能 现在学习的是第52页，共87页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 分泌腺细胞中，溶酶体摄入分泌颗粒参与分泌过分泌腺细胞中，溶酶体摄入分泌颗粒参与分泌过 程的调节程的调节 参与清除赘生组织或退行性变化的细胞参与清除赘生组织或退行性变化的细胞 受精过程中的精子的顶体反应受精过程中的精子的顶体反应 现在学习的是第53页，共87页4.4.溶

44、酶体溶酶体与与过氧化物酶体过氧化物酶体 过氧化物酶体过氧化物酶体(peroxisome)peroxisome)又称微体又称微体(microbody)microbody)，是是 由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器。过过氧化物氧化物酶酶体与溶体与溶酶酶体的区体的区别别 过过氧化物氧化物酶酶体的功能体的功能现在学习的是第54页，共87页鼠肝细胞超薄切片所显示的过氧化物酶体（P）和其它细胞器如线粒体（M）等（Albert et al.，1989）现在学习的是第55页，共87页过氧化物酶体过氧化物酶体与与溶酶体溶酶体的区别的区别过过氧氧化

45、化物物酶酶体体和和初初级级溶溶酶酶体体的的形形态态与与大大小小类类似似，但但过过氧氧化化物物酶酶体体中中的的尿尿酸酸氧氧化化酶酶等等常常形形成成晶晶格格状状结结构构，可可作作为为电电镜镜下下识识别别的的主主要要特特征。征。现在学习的是第56页，共87页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现在学习的是第57页，共87页过过氧化物氧化物酶酶体的功能体的功能动动物物细细胞（肝胞（肝细细胞或胞或肾细肾细胞）中胞）中过过氧化物氧化物酶酶体可氧化分解血液体可氧化分解血液 中的有毒成分，起到解毒作用。中的有毒成分，起到解毒作用。过过氧化物氧化物酶酶体中常含有两种体中常含有两种

46、酶酶：依依赖赖于黄素（于黄素（FADFAD）的氧化的氧化酶酶，其作用是将底物氧化形成，其作用是将底物氧化形成H H2 2O O2 2；过过氧化氧化氢氢酶酶，作用是将，作用是将H H2 2O O2 2分解，形成水和氧气。分解，形成水和氧气。过过氧化物氧化物酶酶体分解脂肪酸等高能分子向体分解脂肪酸等高能分子向细细胞直接提供胞直接提供热热能。能。在植物在植物细细胞中胞中过过氧化物氧化物酶酶体的功能：体的功能：在在绿绿色植物叶肉色植物叶肉细细胞中，它催化胞中，它催化COCO2 2固定反固定反应应副副产产物的氧化，物的氧化，即所即所谓谓光呼吸反光呼吸反应应；乙乙醛醛酸循酸循环环的反的反应应，在种子萌，在

47、种子萌发过发过程中，程中，过过氧化物氧化物酶酶体体 降解降解储储存的脂肪酸存的脂肪酸乙乙酰辅酰辅酶酶A A琥珀酸琥珀酸葡萄糖。葡萄糖。现在学习的是第58页，共87页第三节第三节 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 分泌蛋白合成的模型分泌蛋白合成的模型信号假说信号假说 蛋白质分选信号蛋白质分选信号 蛋白质分选的基本途径与类型蛋白质分选的基本途径与类型 膜泡运输膜泡运输 细胞结构体系的组装细胞结构体系的组装 现在学习的是第59页，共87页一、信号假说一、信号假说 (SIGNAL HYPOTHESIS)信号假说的概念信号假说的概念信号假说的结构因子信号假说的结构因子信号假说的工

48、作模型信号假说的工作模型 现在学习的是第60页，共87页1.1.信号假说的概念信号假说的概念 即分泌性蛋白即分泌性蛋白N N端序列作为信号肽，端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，然后在信号肽引导下蛋白质边合成边然后在信号肽引导下蛋白质边合成边通过易位子复合体进入内质网腔，在通过易位子复合体进入内质网腔，在蛋白质合成结束之前信号肽被切除。蛋白质合成结束之前信号肽被切除。现在学习的是第61页，共87页2.2.信号假说的结构因子信号假说的结构因子 2.1 2.1蛋白质蛋白质N-端的信号肽端的信号肽指导分泌性蛋白在糙面内指导分泌性蛋白在糙面内质网上合成的决

49、定因素。质网上合成的决定因素。结构：结构：位于新合成的多肽链的位于新合成的多肽链的N端，一般含有端，一般含有16-26个个氨基酸残基，期间至少含有氨基酸残基，期间至少含有9个疏水氨基酸残基形成个疏水氨基酸残基形成疏水核心区。因此，包括疏水核心区、信号肽的疏水核心区。因此，包括疏水核心区、信号肽的C端和端和N端端3部分。部分。特点：特点：没有严格的专一性。（原核细胞一些分泌性蛋白没有严格的专一性。（原核细胞一些分泌性蛋白N N端端也具有信号序列）也具有信号序列）功能：功能：引导新生肽链跨膜进入内质网腔。引导新生肽链跨膜进入内质网腔。现在学习的是第62页，共87页2.2.信号假说的结构因子信号假说

50、的结构因子2.2 2.2 信号识别颗粒信号识别颗粒（SRP）结构：结构：是一种核糖核蛋白复合体。是一种核糖核蛋白复合体。由由6种不同的蛋白种不同的蛋白和一个和一个 300个核苷酸组成的个核苷酸组成的 7SRNA 结合组成。一般存在于细胞结合组成。一般存在于细胞质中。质中。功能：功能：即能与新生肽链的即能与新生肽链的信号肽信号肽和和核糖体核糖体结合，又能与结合，又能与停泊蛋白信号识别颗粒受体停泊蛋白信号识别颗粒受体结合。结合。现在学习的是第63页，共87页2.2.信号假说的结构因子信号假说的结构因子 2.3 2.3 信号识别颗粒的受体信号识别颗粒的受体 （又称停泊蛋白（又称停泊蛋白 dockin