内膜系统2作用机理.ppt

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1、4.3 高尔基器（高尔基器（Golgi apparatus)目录返回前进首页退出4.3.1.高尔基器的研究简史高尔基器的研究简史1.意大利细胞学者意大利细胞学者Golgi 1898年用银染的方法在神经细年用银染的方法在神经细胞中发现胞中发现网状结构，称为内网器。网状结构，称为内网器。2.电子显微镜术的发展了解了高尔基器的微细结构，而电子显微镜术的发展了解了高尔基器的微细结构，而且也发现在植物细胞中也存在有分散的高尔基器。且也发现在植物细胞中也存在有分散的高尔基器。3.对高尔基器功能的研究对高尔基器功能的研究:超速离心、密度梯度离心技术超速离心、密度梯度离心技术,放放射自显影电镜、单克隆抗体免疫

2、细胞化学电镜等技术射自显影电镜、单克隆抗体免疫细胞化学电镜等技术4.当前，对高尔基器的微细结构与功能正在从分子水平当前，对高尔基器的微细结构与功能正在从分子水平进行深入的探索。进行深入的探索。4.3 高尔基器 在电子显微镜下，可见高在电子显微镜下，可见高尔基器是由光滑膜组成的，其尔基器是由光滑膜组成的，其显著特征是由一些扁平囊显著特征是由一些扁平囊(或或称小池，称小池，cisternae)形成的，类形成的，类似于扁盘堆叠的结构，称为高似于扁盘堆叠的结构，称为高尔基堆尔基堆(或叠层，或叠层，Golgi stack)，在其周围常结合有一些小管，在其周围常结合有一些小管和大小不同的有被或无被的囊和大

3、小不同的有被或无被的囊泡。扁囊内充满无定形或颗粒泡。扁囊内充满无定形或颗粒的内容物。的内容物。目录返回前进首页退出4.3.2.高尔基器的形态结构扁囊小囊大囊4.3 高尔基器 高尔基器的扁囊堆常常明显地具一凸面和一凹面。凸高尔基器的扁囊堆常常明显地具一凸面和一凹面。凸面有小囊小管相连接形成网状；在凹面常见有大囊泡，这面有小囊小管相连接形成网状；在凹面常见有大囊泡，这是分泌产物集中的地方。大囊泡是由扁囊边缘出芽脱落形是分泌产物集中的地方。大囊泡是由扁囊边缘出芽脱落形成的。在有些细胞中，扁囊周围与小管小囊相连接，周围成的。在有些细胞中，扁囊周围与小管小囊相连接，周围小管常交织成网。小管常交织成网。目

4、录返回前进首页退出4.3.2.高尔基器的形态结构高尔基器的形态结构内腔内腔 高尔基器一般显示有极性，可区分出靠近细胞中心高尔基器一般显示有极性，可区分出靠近细胞中心的的顺面顺面(cis face），或称形成面，凸面或外面，和远细，或称形成面，凸面或外面，和远细胞中心的另一面，称为胞中心的另一面，称为反面反面(trans face)，或称成熟面，或称成熟面maturing face，凹面或内面。这两个面的形态、化学组，凹面或内面。这两个面的形态、化学组成、功能以及与其他膜成分的结合是不同的，如在顺面成、功能以及与其他膜成分的结合是不同的，如在顺面多与多与ER膜相连系，接近于顺面的扁囊膜在形态与染

5、色膜相连系，接近于顺面的扁囊膜在形态与染色性质上与性质上与ER相似；在反面的扁囊膜的形态和化学组成相似；在反面的扁囊膜的形态和化学组成很像质膜。按一般电镜观察显示不出高尔基堆内各个扁很像质膜。按一般电镜观察显示不出高尔基堆内各个扁囊之间的差异。近年有研究者囊之间的差异。近年有研究者(James ERothman等，等，1985)应用单克隆抗体免疫细胞化学电镜技术，已证明高应用单克隆抗体免疫细胞化学电镜技术，已证明高尔基器堆至少可分为三个区隔或称房室尔基器堆至少可分为三个区隔或称房室(compartment)，每个区隔内含有的酶不同，功能不同。，每个区隔内含有的酶不同，功能不同。大鼠精巢细胞的电

6、大鼠精巢细胞的电镜照片示高尔基器镜照片示高尔基器玉米根冠细胞的电玉米根冠细胞的电镜照片，示分散的镜照片，示分散的高尔基器高尔基器 主要也是由脂类和蛋白质组成。其中脂类占主要也是由脂类和蛋白质组成。其中脂类占35%-40%，主，主要是磷脂和一些中性脂类；蛋白质占要是磷脂和一些中性脂类；蛋白质占55%-60%，大部分是，大部分是酶，如糖基转移酶，氧化还原酶，构成溶酶体的酶，激酶酶，如糖基转移酶，氧化还原酶，构成溶酶体的酶，激酶等。等。由此可见：由此可见：细胞质膜，内质网膜和高尔基复合体膜三者的细胞质膜，内质网膜和高尔基复合体膜三者的蛋白质含量蛋白质含量分别是内质网（分别是内质网（70%）高尔基复合

7、体高尔基复合体细胞膜（细胞膜（40%-50%）脂类含量正好相反。脂类含量正好相反。4.3.3.高尔基器的化学组成高尔基器的化学组成目录返回前进首页退出 1.参与糖蛋白的合成参与糖蛋白的合成 集中在高尔基器中的酶有催化糖及蛋白质生物合成集中在高尔基器中的酶有催化糖及蛋白质生物合成的糖基转移酶的糖基转移酶(glycosyltransferases)、催化糖脂合成、催化糖脂合成的磺基的磺基-糖基转移酶；以及磷酸糖基转移酶；以及磷酸(酯酯)酶酶(phosphatase)、酪蛋白酪蛋白磷酸激酶磷酸激酶(casein phosphokinase)(casein phosphokinase)、甘露糖苷酶、甘

8、露糖苷酶(-mannosidase)-mannosidase)，催化磷脂合成的转移酶和磷脂酶等。，催化磷脂合成的转移酶和磷脂酶等。其中其中糖基转移酶糖基转移酶，一般认为是高尔基器具有特征性的酶，一般认为是高尔基器具有特征性的酶，它能把低聚糖转移到蛋白质上形成糖蛋白。它能把低聚糖转移到蛋白质上形成糖蛋白。4.3.3.高尔基器的生理功能目录返回前进首页退出4.3.4.高尔基器的功能前进返回目录 高尔基器与高尔基器与细胞分泌细胞分泌有关。根据近年来的研究资料不有关。根据近年来的研究资料不仅肯定了仅肯定了 高尔基器参加细胞的分泌过程，而且也证明了高高尔基器参加细胞的分泌过程，而且也证明了高尔基器对分泌

9、的糖蛋白和其他的糖蛋白具有修饰加工分类尔基器对分泌的糖蛋白和其他的糖蛋白具有修饰加工分类包装以供转运的作用，实际高尔基器是糖类生物合成的主包装以供转运的作用，实际高尔基器是糖类生物合成的主要场所，如完成糖蛋白的合成、多糖的合成，以及氨基多要场所，如完成糖蛋白的合成、多糖的合成，以及氨基多糖的硫酸化，都在高尔基器内完成。糖的硫酸化，都在高尔基器内完成。高尔基器也是高尔基器也是ER产物的产物的分选和发送站分选和发送站，它所合成的，它所合成的糖类，很大比例是作为寡糖侧链连接到从糖类，很大比例是作为寡糖侧链连接到从ER来的蛋白质来的蛋白质和脂类上。某些寡糖基团作为标记指导特异蛋白质到溶酶和脂类上。某些

10、寡糖基团作为标记指导特异蛋白质到溶酶体或其他部位。体或其他部位。首页退出首页目录返回前进退出4.3.4.1.糖蛋白的合成、加工与分泌前进返回目录 O-连接的糖蛋白主要或全部是在高尔基器内合成的。连接的糖蛋白主要或全部是在高尔基器内合成的。这些蛋白质的酪氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基侧链的这些蛋白质的酪氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基侧链的OH基团基团与寡糖共价结合、糖基化，形成与寡糖共价结合、糖基化，形成O-连接的寡糖糖蛋白。而连接的寡糖糖蛋白。而N-连接的寡糖糖蛋白的合成开始是在连接的寡糖糖蛋白的合成开始是在ER腔内，完成糖蛋白腔内，完成糖蛋白的合成是在高尔基器内。的合成是在高尔基器内。首页退出 在在ER

11、腔中，由腔中，由N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖、葡萄糖形成乙酰葡萄糖胺、甘露糖、葡萄糖形成的寡糖共价地结合到蛋白质天冬酰胺残基侧链的氨基基团的寡糖共价地结合到蛋白质天冬酰胺残基侧链的氨基基团的的N原子上，形成原子上，形成N-连接的寡糖糖蛋白。新形成的糖蛋白连接的寡糖糖蛋白。新形成的糖蛋白有相同的寡糖分子。寡糖有有相同的寡糖分子。寡糖有14个糖分子，其中有个糖分子，其中有2个个N-乙酰乙酰葡萄糖胺、葡萄糖胺、9个甘露糖以及个甘露糖以及3个葡萄糖分子。个葡萄糖分子。N糖基化是在糖基化是在ER腔面通过结合膜的寡糖转移酶腔面通过结合膜的寡糖转移酶(oligosaccharyl transferase)的催化

12、完成的。寡糖在的催化完成的。寡糖在ER腔的合成腔的合成和加工是通过多萜醇和加工是通过多萜醇(dolichol)的介导作用。的介导作用。目录返回前进退出N-连接寡糖的糖基化作用是在ER腔内:N-糖基化 目录返回前进退出4.3.4.1.糖蛋白的合成、加工与分泌前进返回目录首页退出 在在ER腔中腔中3个葡萄糖分子和个葡萄糖分子和1个甘露糖分子很快地被去除，然后个甘露糖分子很快地被去除，然后由由ER经过小囊泡转运到高尔基器顺面与之结合。到达高尔基器的糖经过小囊泡转运到高尔基器顺面与之结合。到达高尔基器的糖蛋白一般具有相同的寡糖，其中分泌性蛋白和膜蛋白经过加工，去除蛋白一般具有相同的寡糖，其中分泌性蛋白

13、和膜蛋白经过加工，去除大部分甘露糖。大部分甘露糖。1.甘露糖苷酶甘露糖苷酶 I 除去除去3个甘露糖个甘露糖;2.N-乙酰葡萄糖胺转移酶乙酰葡萄糖胺转移酶I，将，将1个个N-乙酰葡萄糖胺结合到甘露糖上乙酰葡萄糖胺结合到甘露糖上;3.露糖苷酶露糖苷酶IIII去除另外两个甘露糖去除另外两个甘露糖;4.2个个N-乙酰葡糖胺之间的键通过内糖苷酶成为稳定的连接乙酰葡糖胺之间的键通过内糖苷酶成为稳定的连接;5.核心甘露糖上由核心甘露糖上由N-乙酰葡萄糖胺转移酶乙酰葡萄糖胺转移酶I再加上再加上1个个N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺;4.经过半乳糖基转移酶、唾液酸转移酶等的作用，再加上半乳糖和唾经过半乳糖基转移酶、

14、唾液酸转移酶等的作用，再加上半乳糖和唾液酸，完成了糖蛋白的合成。液酸，完成了糖蛋白的合成。高尔基器蛋白质的合成ER顺面高尔基网顺面扁囊中间扁囊反面扁囊反面高尔基网高尔基堆溶酶体溶酶体分泌囊泡分泌囊泡溶酶体蛋白寡糖的磷酸化作用溶酶体蛋白寡糖的磷酸化作用去除去除Man去除去除Man加上加上GlcNAc加上加上Gal加上加上NANA分选分选质膜高尔基器的功能区隔化4.3.4.2.参与细胞的分泌作用 GB就象加工厂，把内质网或者细胞质中运送来就象加工厂，把内质网或者细胞质中运送来的各种蛋白质、糖类、脂类进行加工、装配、运送的各种蛋白质、糖类、脂类进行加工、装配、运送等一系列的过程：等一系列的过程：1.

15、离析：把物质收集、分类离析：把物质收集、分类2.脱水浓缩：蛋白质与相关酶结合，脱水浓缩形成脱水浓缩：蛋白质与相关酶结合，脱水浓缩形成分泌泡分泌泡3.运输：膜泡运输运输：膜泡运输4.3.4.2.从ER经过高尔基器的运输保留ER-驻留蛋白的机制前向通路前向通路反向通路反向通路分泌蛋白ER-驻留蛋白受体ER-驻留蛋白顺面高尔基网高尔基叠层反面高尔基网4.3.4.3.参与蛋白质转译后的加工和改造 有些蛋白质在有些蛋白质在RER中合成后，首先以一种无生中合成后，首先以一种无生物活性的前体状态存在，需要在物活性的前体状态存在，需要在GB中进行加工和中进行加工和改造才能成为有活性的蛋白质。比较常见的如：胶改

16、造才能成为有活性的蛋白质。比较常见的如：胶原蛋白，胰岛素，胃泌素、胰高血糖素等。原蛋白，胰岛素，胃泌素、胰高血糖素等。以胰岛素为例：它在有活性的时候是由以胰岛素为例：它在有活性的时候是由A、B两两条链所组成，并且在两条链间和链内存在条链所组成，并且在两条链间和链内存在S-S键。键。但是胰岛素在但是胰岛素在RER中刚合成时，却仅仅由一条链中刚合成时，却仅仅由一条链和一段信号肽组成。和一段信号肽组成。的其他功能 其他功能包括：其他功能包括：1.参与植物细胞壁的形成：植物细胞壁主要成分是参与植物细胞壁的形成：植物细胞壁主要成分是纤维素和果胶质。这两种物质都是在纤维素和果胶质。这两种物质都是在GB中合成，中合成，然后形成分泌小泡，随着细胞的分裂漫漫移到赤道然后形成分泌小泡，随着细胞的分裂漫漫移到赤道板上，最后形成细胞壁板上，最后形成细胞壁2.补充质膜：随着膜流，和补充质膜：随着膜流，和ER相类似的进行动态相类似的进行动态的交换和补充细胞膜的交换和补充细胞膜3.参与溶酶体的形成参与溶酶体的形成