5.细胞的内膜系统

nullnull细胞的内膜系统 endomembrane system细胞的内膜系统 endomembrane systemnullⅠ. 高等细胞区室化 Ⅱ. 内质网 the endoplasmic reticulum ER Ⅲ. 高尔基体 Golgi apparatus Ⅳ. 溶酶体 Lysosome Ⅴ. 过氧化物酶体 Peroxisome Ⅵ. 线粒体 Mitochondrion Ⅶ. 细胞内蛋白运输 Main topicsnullⅠ.高等细胞区室化 Compartmentalizationnull 质膜 内膜生物膜原核细胞 – 质膜构成的单一区室 真核细胞 – 内膜 – 各种细胞器内膜系统出现的意义： 各自独立，各司其职 相互依存，协调同一 大大提高了细胞代谢反应的效率null内质网 高尔基体 溶酶体 过氧化物酶体 线粒体 细胞骨架 中心粒 核糖体 细胞质基质(基质溶胶)细胞细胞质细胞核内膜系统nullnull1. 内质网的结构形态 内质网是由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； 占细胞膜面积的1/2； 标志酶： 葡萄糖-6-磷酸酶 ●细胞种类●分化程度●功能状态Ⅱ.内质网 Endoplasmic Reticulum, ER内质网遍布整个细胞质内质网遍布整个细胞质由喹啉蓝荧光染料染色的细胞在荧光显微镜下显示的内质网结构null(宋今丹教授惠允)经高锰酸钾技术处理后 的细胞在TEM下的内质 网膜系统的全貌性结构null2. 内质网的类型 ⑴粗面内质网(rER) ◆多呈扁平囊状，外有核糖体附着 ◆旺盛合成分泌蛋白的细胞分布多 浆细胞、胰腺细胞、肝细胞 ◆旺盛合成膜的细胞分布多 成熟中的卵细胞、视杆细胞 ◆未成熟或未分化的细胞分布少 干细胞、胚胎细胞null rERnull 核糖体 游离核糖体:组成细胞本身所需的结合 蛋白质或某些特殊蛋白质 （红细胞的血红蛋白） 膜结合核糖体: 跨膜蛋白 水溶性蛋白质 驻留蛋白 分泌性蛋白nullnull⑵滑面内质网(sER) ◆多由分枝小管和圆形小泡构成，无核糖体附着 ◆在多数细胞不发达，仅为rER中不附着核糖体 的小段区域 ◆在一些特化细胞中丰富 肝细胞：产生脂蛋白、解毒 肾上腺皮质细胞： 肾上腺皮质激素 睾丸间质细胞和卵巢黄体细胞：雄激素和雌激素 骨骼肌（肌质网）：钙库 视网膜色素上皮细胞（髓样体）：利用光能 null sER sERnull⑶微粒体(microsome) 粗面微粒体：粗面内质网 滑面微粒体： 粗面内质网的光滑区域 高尔基体 线粒体 细胞膜 ★保存内质网的基本特征 nullnullnull●膜性细胞器演变假说null4. 内质网的功能 ⑴粗面内质网的功能 ▲蛋白质的合成与转运 ▲脂类合成 null①分泌蛋白的合成: 1.核糖体由信号肽引导结合于内质网膜上 2.核糖体合成的多肽链经膜穿入内质网腔内 3.分子伴侣可在内质网腔内对蛋白进行折叠 4.新合成的蛋白质在内质网腔内进行糖基化 5.内质网合成的蛋白质可经由高尔基体被分 泌出细胞null1.核糖体由信号肽引导结合于内质网膜上SRP：signal recognition particle 信号肽识别颗粒nullnull 信号片 signal patches Two ways that a sorting signal can be built into a protein.  The signal resides in a single discrete stretch of amino acid sequence, called a signal peptide, that is exposed in the folded protein. (B) A signal patch can be formed by the juxtaposition of amino acids from regions that are physically separated before the protein folds. 信号肽 Signal peptidesnull2.核糖体合成的多肽链经膜穿入内质网腔内 信号肽酶（内质网膜内表面） 肽链继续合成 协同翻译转运 翻译后转运 线粒体/ 叶绿体 过氧化物酶体 细胞核nullnull3.分子伴侣各种内质网腔内对蛋白进行折叠 分子伴侣:内质网贮留蛋白 功能:识别正在合成的或已部分折叠 的多肽，并与这些多肽的一定部 位结合，予以正确折叠。 ★在此过程中，分子伴侣只起陪伴作用， 不参与最终底物的形成，故而得名。 null驻留蛋白:C端驻留信号肽 　　　　　　　　 　　　　受体（内质网内膜） 　　KDEL:　Lys-Asp-Glu-Leu nullPDI (protein disulfide isomerase) 蛋白二硫键异构酶 nullBip(结合蛋白):与折叠不正常的肽链结合，予以滞留 。null4.新合成的蛋白质在内质网腔内进行糖基化 寡糖转移酶null 蛋白质－Asn + 寡糖链 ★构成 N–linked寡糖 ★单糖种类 N – 乙酰葡糖胺 甘露糖 葡糖糖 　　　O – linked寡糖：蛋白质－Ｓer/Thr/Ｔyr(-OH) 　在ER中在高尔基体中null核糖体上进行分泌蛋白质合成的信号假说nullThe 1999 Nobel Prize in Physiology or MedicineGünter Blobelnull5.内质网合成的蛋白质可经由高尔基体被 分泌出细胞COPⅠ小泡 COPⅡ小泡 SNARE hypothesis V-SNARE t-SNAREnullnullDisplay②膜蛋白的合成:null▲粗面内质网中脂类的合成合成部位: 胞质面nullnull内质网→高尔基体膜 溶酶体膜 细胞膜 内质网→线粒体 过氧化物酶体 囊泡磷脂转 移蛋白null ⑵滑面内质网的功能 ▲脂类和类固醇激素的合成 ▲糖原的合成与分解 ▲解毒作用（单加氧酶系） null1. 高尔基体的结构形态 高尔基体是由扁平囊泡、小泡和大泡 组成的三维网状膜系统。高尔基体具 有极性： 　　凸面为生成面（未成熟面） 　　凹面为分泌面（成熟面）标志酶：糖基转移酶（glycosyl transferase）Ⅲ. 高尔基体 Golgi apparatusnull中 间 膜 囊null Golgi apparatus in cultured cell (red: Golgi; green: nucleus)null２.高尔基体的功能 （1）参与细胞的分泌活动 （2）加工修饰蛋白质、糖脂 （3）对蛋白质进行分选 （4）水解和加工蛋白质 （5）参与膜的转化null（1）参与细胞的分泌活动null（2）加工修饰蛋白质 nullnull★糖基化的功能协助蛋白质的折叠和转运 (2) 维持膜的不对称性 (3)保护蛋白免受蛋白酶的降解 (4) 作为蛋白的分选信号 (5) 作为细胞表面受体参与细胞间识别 nullnull（3）对蛋白质进行分选null（4）水解和加工蛋白质null(阿片黑皮质素前体)促黑(素细胞)激素内啡肽促脂解素(促肾上腺皮质激素)null（5）参与膜的转化nullⅣ. 溶酶体　Lysosome1. 结构 酸性水解酶 细胞内物质水解的场所 膜上有H+-pumps, pH 5.0 膜蛋白高度糖基化 ２. 状态 异质性细胞器 ３. 标志酶：酸性磷酸酶 acid phosphatasenullnull溶酶体中酶是如何进入的？nullnullnullnull４.消化途径 (1) 内体性溶酶体 内吞作用 　　内体 　内体性溶酶体 　　Go 转运囊泡 (2) 自噬性溶酶体 衰老细胞器　　　　自噬体 　　　　　　　　　内体性溶酶体 (3)异噬性溶酶体 吞噬异物　　　　异噬体 　　　　　　　　内体性溶酶体nullnull7. 功能 (1) 消化细胞内的物质 　　　　自噬 异噬 null(2)消化细胞外的物质null(3) 器官发育(4) 激素的合成与分泌nullEndomembrane System : The structural and functional relationship organelles including ER,Golgi complex, lysosome, endosomes, secretory vesicles.DisplaynullⅤ. 过氧化物酶体1. 结构 大 小: 0.6～ 0.7 μm 内容物: 氧化酶 形 成: 自我复制，裂殖 标志酶：过氧化氢酶／触酶 (catalase) 类核体：尿酸氧化酶结晶nullElectron micrograph of three peroxisomes in a rat liver cell. (The electron-dense inclusions are the enzyme urate oxidase)nullnullnull●胞质的游离核糖体　　 　上合成 ●以折叠的方式转运 ●信号肽不被切除信号肽: Ser-Lys-Leunull2. 功能 进行氧化反应 (1) 利用氧 O2 RH2 + O2 → R + H2O2 (2) 利用 H2O2 (catalase) H2O2 + R’H → R’ + 2H2O 2H2O2 → 2H2O + O2 nullnullⅥ. 线粒体 Mitochondrion外膜 内膜 膜间腔 基质nullnullnullnullⅦ. 细胞内蛋白运输通路 Cytosol ERa.门式运输 b.跨膜运输 c.囊泡运输 null⑴门式运输 细胞质 细胞核 ★核孔复合体 ★核定位信号 　　　nuclear localization signal (NLS) ★以折叠方式转运 ★保留核定位信号 nullnull⑵ 跨膜运输★ 细胞质 Pero. ER Mi/Chl ★ ER： 信号肽 Mit， Chl， Per: 导肽 ★ 膜转运蛋白 ★ 以折叠、非折叠方式运输null(3) 囊泡运输 ★出芽, 转运, 入坞，融合 ★在转运囊泡周围形成蛋白衣被 (Clathrin, COPII 和 COPI) ★只转运正确折叠、组装的蛋白。nullnullnullnull 细胞质基质 (Cytosol) 细胞质基质 (Cytosol)The region of fluid content of the cytoplasm outside of the membranous organelles. Aqueous solution of large and small molecules. The cytosol is organized by protein filaments. The cytosol is the site of protein synthesis and degradation or modification. It also performs most of the cell’s intermediary metabolism.nullThe protein synthesis, degradation and modification.Cells carefully monitor the amount of misfolded proteins. An accumulation of misfolded proteins in the cytosol triggers a heat-shock response, which stimulates the transcription of genes encoding cytosolic chaperones that help to refold the proteins. cytosolic chaperonesnull chaperones in the ERnull1. 如何理解细胞质基质的结构组成及其在细胞生命活动中的作用。 2. 粗面内质网上合成哪几类蛋白质？ 3. 细胞内蛋白质合成部位及其去向如何? 4. 指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成需要哪些主要结构或因子?它 们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成? 5. 以胰岛素为例说明分泌蛋白质的合成和分泌过程。 6. 举例说明分子伴侣在蛋白质折叠及转运中的作用。 7. 结合高尔基体的结构特征，谈谈它是怎样行使其生理功能的。 8. 蛋白质糖基化的基本类型、特征及生物学意义是什么? 9. 溶酶体是有哪些基本功能?怎样理解溶酶体是异质性的细胞器? 10.过氧化物酶体与溶酶体有哪些区别? 11.图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。 12.膜泡运输有哪几种类型？思 考 题