细胞生物学 第八章内膜系统知识讲解.ppt
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1、细胞生物学 第八章内膜系统 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望Company L 一、原核细胞一、原核细胞 无核无核 细胞膜细胞膜 细胞质基质(胞质溶胶)细胞质基质(胞质溶胶)真核细胞真核细胞 细胞质细胞质 细胞器(有膜、无膜)细胞器(有膜、无膜)内含物(如糖原、色素)内含物(如糖原、色素)细胞核细胞核Company LCompany LCompany LCompany L 是指细胞质内在形态结构、功能和发生是指细胞质内在形态结构、功能和发生上具有相互
2、联系的膜相结构的总称,包括核上具有相互联系的膜相结构的总称,包括核膜、内质网、高尔基复合体、溶酶体以及各膜、内质网、高尔基复合体、溶酶体以及各种膜性小泡。种膜性小泡。细胞的内膜系统(细胞的内膜系统(endomembrane systemendomembrane system)Company L第一节第一节 核核 糖糖 体(体(ribosomeribosome)一、类型一、类型 根据核糖体在超速离心中根据核糖体在超速离心中S S值的大小,大致值的大小,大致分三种类型:分三种类型:70 70S S (原核细胞)原核细胞)80 80S S (真核细胞)真核细胞)70 70S S(线粒体)线粒体)Co
3、mpany L二、化学组成二、化学组成 主要由主要由rRNArRNA和蛋白质组成。和蛋白质组成。真核细胞:真核细胞:80S80S核糖体(核糖体(60S60S40S40S)60S-360S-3种种rRNArRNA(28S28S、5.8S5.8S、5S5S)+49+49种蛋白种蛋白40S-140S-1种种rRNArRNA(18S18S)3333种蛋白种蛋白 原核细胞:原核细胞:70S70S核糖体(核糖体(50S50S30S30S)50S-250S-2种种rRNArRNA(23S23S、5S5S)3434种蛋白种蛋白30S-130S-1种种rRNA(16S)+21rRNA(16S)+21种蛋白种蛋白
4、Company LCompany LCompany L三、功能三、功能(一)合成蛋白质的场所(一)合成蛋白质的场所 游离核糖体游离核糖体 :主要合成结构蛋白。:主要合成结构蛋白。附着核糖体附着核糖体 :主要合成分泌蛋白、膜蛋白。:主要合成分泌蛋白、膜蛋白。Company LCompany L 四个活性部位四个活性部位四个活性部位四个活性部位P P位:肽酰位:肽酰-tRNA-tRNA结合结合位点位点A A位:氨酰位:氨酰-tRNA-tRNA结合结合位点位点E E位:肽链转移后将位:肽链转移后将要被释放的要被释放的tRNAtRNA结合结合的位点的位点mRNAmRNA结合位点结合位点Company
5、L四、功能单位四、功能单位 多聚核糖体(多聚核糖体(polyribosomepolyribosome)许多核蛋白体借许多核蛋白体借助助mRNAmRNA串联在一起,成为一个功能单位,共同合成串联在一起,成为一个功能单位,共同合成蛋白质。常为蛋白质。常为2 28 8个,多达个,多达3030个或更多。个或更多。Company LCompany L 由多少个核糖体串联成一个多聚核糖体,则依由多少个核糖体串联成一个多聚核糖体,则依mRNAmRNA分子的长度以及合成蛋白质分子的大小而定。分子的长度以及合成蛋白质分子的大小而定。多聚核糖体中各核糖体间距为多聚核糖体中各核糖体间距为30303535nmnm。如
6、:血红蛋白多肽链约有如:血红蛋白多肽链约有150150个氨基酸,那么它需个氨基酸,那么它需要一条约要一条约450450个核苷酸连成的个核苷酸连成的mRNAmRNA链。两个核苷酸之间链。两个核苷酸之间的距离为的距离为0.340.34nmnm,这个这个mRNAmRNA分子的长度约为分子的长度约为150150nmnm。因因此这个此这个mRNAmRNA的上面就可接纳的上面就可接纳5 56 6个核糖体。个核糖体。Company L第二节第二节 内质网内质网(endoplasmic reticulumendoplasmic reticulum)一、形态结构与类型一、形态结构与类型(一)形态结构一)形态结构
7、 由一层单位膜围成的相互连续的小管、小泡由一层单位膜围成的相互连续的小管、小泡和扁囊样结构组成的三维网状膜系统。和扁囊样结构组成的三维网状膜系统。膜厚约膜厚约5 56 6nmnm,与核膜相连续。与核膜相连续。Company LCompany LCompany L(二)(二)类型类型 类型类型 特征特征 形态结构形态结构 主要功能主要功能 rER rER 有核糖体附着有核糖体附着 扁囊扁囊 合成分泌蛋白、合成分泌蛋白、溶酶体蛋白、膜蛋白溶酶体蛋白、膜蛋白 sER sER 无核糖体附着无核糖体附着 小管、小泡小管、小泡 合成类固醇激合成类固醇激 素、解毒素、解毒Company LCompany L
8、二、化学组成二、化学组成 由脂类和蛋白质组成。由脂类和蛋白质组成。标志酶:葡萄糖标志酶:葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶Company LCompany L三、功能三、功能(一)(一)粗面内质网(粗面内质网(rER)的功能的功能*主要是为负责蛋白质合成的细胞器核糖主要是为负责蛋白质合成的细胞器核糖体提供支架,同时也进行新合成蛋白质的体提供支架,同时也进行新合成蛋白质的粗加工和蛋白质的转运。粗加工和蛋白质的转运。Company L1 1、分泌蛋白质的合成分泌蛋白质的合成(1)信号肽假说(信号肽假说(signal hypothesis)1975年年 Blobel 和和 Doberstein提出提出。1
9、)信号肽:信号肽:由信号密码所编码,由信号密码所编码,为蛋为蛋白质合成中最先被翻译的氨基酸序列,白质合成中最先被翻译的氨基酸序列,通常由通常由 1830个疏水氨基酸组成,个疏水氨基酸组成,可被信号识别颗可被信号识别颗 粒(粒(SRP)所识别。所识别。作为与粗面内质网膜结合作为与粗面内质网膜结合“引导者引导者”指引指引核糖体与粗面内质网膜结合,并决定新生肽链核糖体与粗面内质网膜结合,并决定新生肽链插入膜内或进入内腔。插入膜内或进入内腔。Company L2 2)SRP SRP 结合信号肽结合信号肽 SRPSRP识别信号肽并结合,识别信号肽并结合,SRPSRP另一端插入另一端插入A A位,形成位,
10、形成SRP-SRP-核糖体复合体,翻译暂停。核糖体复合体,翻译暂停。3 3)核糖体在信号肽)核糖体在信号肽-SRP-SRP引导下结合内质网引导下结合内质网 SRPSRP识别识别SRPSRP受体并结合,核糖体则结合核受体并结合,核糖体则结合核糖体受体,成为附着核糖体。糖体受体,成为附着核糖体。SRPSRP从核糖体从核糖体上脱离上脱离 ,空出,空出A A位。位。4 4)蛋白合成继续)蛋白合成继续Company LCompany L信号肽假说(信号肽假说(signal hypothesis):蛋白合成起始于细胞质溶胶中的核糖体,蛋白合成起始于细胞质溶胶中的核糖体,通过新生肽链上的信号肽将核糖体引导到
11、内通过新生肽链上的信号肽将核糖体引导到内质网膜上,而信号肽本身则在在蛋白合成完质网膜上,而信号肽本身则在在蛋白合成完成之前被内质网腔的信号肽酶切除。成之前被内质网腔的信号肽酶切除。Company L(2 2)蛋白质在内质网腔内的折叠和组装)蛋白质在内质网腔内的折叠和组装 已转移到已转移到ERER腔内的多肽链在腔内的多肽链在ERER腔里进行腔里进行折叠和组装。只有折叠、组装正确的蛋白质折叠和组装。只有折叠、组装正确的蛋白质才能进入下一道流水线,从这意义上讲,才能进入下一道流水线,从这意义上讲,ERER还起到一个还起到一个“质量控制器质量控制器”的作用。的作用。Company L 需要驻留蛋白参与
12、,包括蛋白二硫异需要驻留蛋白参与,包括蛋白二硫异构酶和内质网分子伴侣等。构酶和内质网分子伴侣等。分子分子“伴侣伴侣”(molecular chaperonesmolecular chaperones)细胞中帮助其他蛋白质多肽链转运、折细胞中帮助其他蛋白质多肽链转运、折叠或装配,但并不参与最终产物组成的蛋白叠或装配,但并不参与最终产物组成的蛋白质分子。因此称为质分子。因此称为分子分子“伴侣伴侣”。驻留蛋白在驻留蛋白在ERER腔高浓度存在,是因为腔高浓度存在,是因为有驻留信号肽,即在蛋白羧基端有有驻留信号肽,即在蛋白羧基端有4 4个氨基个氨基酸(酸(-Lys-Asp-Glu-Leu-COOLys-
13、Asp-Glu-Leu-COO)。)。Company L(3 3)蛋白质在内质网腔内的糖基化蛋白质在内质网腔内的糖基化 在糖基转移酶的催化下,寡聚糖链与蛋在糖基转移酶的催化下,寡聚糖链与蛋白质的氨基酸残基共价连接的过程称为蛋白白质的氨基酸残基共价连接的过程称为蛋白质糖基化。蛋白质的糖基化主要在高尔基复质糖基化。蛋白质的糖基化主要在高尔基复合体中进行,合体中进行,rERrER腔内也进行部分糖基化。腔内也进行部分糖基化。Company L rERrER腔中进行腔中进行的糖基化主要是的糖基化主要是N-N-连接糖基化。连接糖基化。N-N-连接的糖连接的糖蛋白多为分泌性蛋白多为分泌性蛋白和溶酶体蛋白和溶
14、酶体蛋白。蛋白。Company LCompany L(4 4)蛋白质由蛋白质由ERER向高尔基复合体的运输向高尔基复合体的运输 rERrER中合成和初加工后的蛋白质通过其管中合成和初加工后的蛋白质通过其管腔运送并以腔运送并以“芽生芽生”方式从方式从rERrER膜上膨出,脱膜上膨出,脱落形成小囊泡。小囊泡内含新合成的可溶性落形成小囊泡。小囊泡内含新合成的可溶性蛋白,泡膜上带有新合成的膜蛋白。小囊泡蛋白,泡膜上带有新合成的膜蛋白。小囊泡将这些蛋白质定向地转运到高尔基复合体进将这些蛋白质定向地转运到高尔基复合体进一步加工修饰。一步加工修饰。Company LCompany LCompany L2 2
15、、rERrER与膜脂的合成与膜脂的合成 内质网膜能合成几乎所有细胞膜需要的脂类。内质网膜能合成几乎所有细胞膜需要的脂类。1 1)新合成的脂类分子最初只嵌入内质网脂双层新合成的脂类分子最初只嵌入内质网脂双层的的细胞质基质面。细胞质基质面。2 2)翻转酶翻转酶(flipase)(flipase),能选择性地将脂类分子,能选择性地将脂类分子从细胞质基质面的膜层从细胞质基质面的膜层“翻转翻转”到到ERER腔面的膜腔面的膜层中。层中。脂类去向:脂类去向:1 1)嵌入到内质网脂类双层中,补充自身膜损失。)嵌入到内质网脂类双层中,补充自身膜损失。2 2)输送到其它膜性细胞器,补充其他膜相损失。)输送到其它膜
16、性细胞器,补充其他膜相损失。Company L(二)(二)sERsER的功能的功能*1 1、固醇激素的合成与脂类代谢固醇激素的合成与脂类代谢 (是(是sERsER最明显的功能)最明显的功能)SER SER包含一整套合成脂类的酶系,合成几乎所有包含一整套合成脂类的酶系,合成几乎所有脂类(除了合成膜脂以外,还合成包括脂肪、磷脂、脂类(除了合成膜脂以外,还合成包括脂肪、磷脂、胆固醇、甾类激素等其它的脂类)。胆固醇、甾类激素等其它的脂类)。sERsER合成的脂质分子运输到细胞其它部位可能通合成的脂质分子运输到细胞其它部位可能通过二种方式。一种是通过过二种方式。一种是通过“芽生芽生”形成运输小泡运形成运
17、输小泡运送;另一种方式可通过特殊的磷脂交换蛋白送往各送;另一种方式可通过特殊的磷脂交换蛋白送往各膜性细胞器。膜性细胞器。Company LCompany L2 2、解毒作用、解毒作用3 3、肌肉收缩、肌肉收缩 sER sER在肌肉细胞中形成一种特殊结构称为肌在肌肉细胞中形成一种特殊结构称为肌质网。肌细胞中的质网。肌细胞中的sERsER通过释放和摄取通过释放和摄取CaCa2+2+参参与肌肉的运动。与肌肉的运动。Company L第三节第三节 高尔基复合体(高尔基复合体(Golgi complexGolgi complex,GCGC)高尔基复合体是真核细胞中重要的中介细胞高尔基复合体是真核细胞中重
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