細(xì)胞生物學(xué)翟中與編細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)及內(nèi)膜系統(tǒng)

1、細(xì)胞生物學(xué)翟中與編細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)及內(nèi)膜系統(tǒng)23真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)各成分之間的關(guān)系真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)各成分之間的關(guān)系溶酶體溶酶體質(zhì)膜質(zhì)膜各內(nèi)膜之間可通過(guò)出芽和融合而相互交流各內(nèi)膜之間可通過(guò)出芽和融合而相互交流, , 但線粒體和葉綠體不參與此類(lèi)交流但線粒體和葉綠體不參與此類(lèi)交流4內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum)高爾基復(fù)合體高爾基復(fù)合體(Golgi complex)溶酶體溶酶體(lysosomes)(胞內(nèi)體、分泌泡胞內(nèi)體、分泌泡)intracellular compartmentsNuclear-ERGolgiERlysosome細(xì)胞內(nèi)的房室化細(xì)胞內(nèi)的房室化 The

2、 Endomembrane System is Complex.45細(xì)細(xì) 胞胞 組組 分分 數(shù)數(shù) 目目 體體 積積 比比細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞核內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體高爾基體溶酶體溶酶體胞內(nèi)體胞內(nèi)體過(guò)氧化物酶體過(guò)氧化物酶體線粒體線粒體 1 1 1 1 1 1 1 1 300 300 200 200 400 400 1700 1700 54 54 6 6 12 12 3 3 1 1 1 1 1 1 22 22 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是細(xì)胞的重要的結(jié)構(gòu)成分，其體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是細(xì)胞的重要的結(jié)構(gòu)成分，其體積約占細(xì)胞質(zhì)的一半。積約占細(xì)胞質(zhì)的一半。 6一、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的化學(xué)組成一、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的化學(xué)組成7大分子擁擠大

3、分子擁擠 (Macromolecular crowding)The crowded state of the cytoplasm in (a) eukaryotic and (b) E. coli cells8二、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的屬性二、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的屬性 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，細(xì)胞外組織液。這一中性?xún)?nèi)環(huán)境是細(xì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，細(xì)胞外組織液。這一中性?xún)?nèi)環(huán)境是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)各種酶發(fā)揮活性的最佳酸度。胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)各種酶發(fā)揮活性的最佳酸度。（一）酸度穩(wěn)定（一）酸度穩(wěn)定（二）結(jié)構(gòu)有序（二）結(jié)構(gòu)有序 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中含有細(xì)胞骨架，各種大分子均有其細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中含有細(xì)胞骨架，各種大分子均有其精密定位，使各種代謝途徑之間相互協(xié)調(diào)、高效而有

4、精密定位，使各種代謝途徑之間相互協(xié)調(diào)、高效而有序地進(jìn)行，以完成各種復(fù)雜的生命活動(dòng)。序地進(jìn)行，以完成各種復(fù)雜的生命活動(dòng)。 9含有許多種酶，許多代謝反應(yīng)都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的。含有許多種酶，許多代謝反應(yīng)都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的。例如：糖酵解、核苷酸、脂肪酸和氨基酸代謝例如：糖酵解、核苷酸、脂肪酸和氨基酸代謝反應(yīng)必需的微環(huán)境；反應(yīng)必需的微環(huán)境；反應(yīng)所需前體物；反應(yīng)所需前體物；合成細(xì)胞結(jié)構(gòu)、完成生命活動(dòng)的大分子前體物合成細(xì)胞結(jié)構(gòu)、完成生命活動(dòng)的大分子前體物細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)三、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能三、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能（一）維持代謝反應(yīng)進(jìn)行（一）維持代謝反應(yīng)進(jìn)行10緩沖緩沖pH值，使酸度保持在值，使酸度

5、保持在pH7.2 ： 為各種中間代謝反應(yīng)的進(jìn)行提供了適宜為各種中間代謝反應(yīng)的進(jìn)行提供了適宜的微環(huán)境的微環(huán)境離子環(huán)境：使某些離子保持適當(dāng)?shù)臐舛入x子環(huán)境：使某些離子保持適當(dāng)?shù)臐舛?維持細(xì)胞器等的正常結(jié)構(gòu)維持細(xì)胞器等的正常結(jié)構(gòu)（二）維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境（二）維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境(pH(pH、離子環(huán)境、離子環(huán)境) )的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性11各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的級(jí)聯(lián)反應(yīng)大都在細(xì)胞級(jí)聯(lián)反應(yīng)大都在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行 （三）維持細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路（三）維持細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路12細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)蛋白、細(xì)胞骨架蛋白和核蛋白等都細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)蛋白、細(xì)胞骨架蛋白和核蛋白等都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的游離核糖體上合成的。是在細(xì)

6、胞質(zhì)基質(zhì)中的游離核糖體上合成的。這些修飾對(duì)維持和調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的生物活性、進(jìn)而使細(xì)胞這些修飾對(duì)維持和調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的生物活性、進(jìn)而使細(xì)胞能完成其各種生命活動(dòng)等都具有非常重要的作用能完成其各種生命活動(dòng)等都具有非常重要的作用蛋白質(zhì)修蛋白質(zhì)修飾飾輔酶和輔基的共價(jià)結(jié)合輔酶和輔基的共價(jià)結(jié)合糖基化糖基化?；；姿峄?、去磷酸化磷酸化、去磷酸化N-端甲基化端甲基化（四）蛋白質(zhì)的合成與修飾（四）蛋白質(zhì)的合成與修飾131、蛋白質(zhì)壽命控制、蛋白質(zhì)壽命控制N-N-端的第一個(gè)氨基酸殘基：端的第一個(gè)氨基酸殘基：（五）蛋白質(zhì)的選擇性降解（五）蛋白質(zhì)的選擇性降解142、蛋白質(zhì)的選擇性降解、蛋白質(zhì)的選擇性降解 帶有帶有“不穩(wěn)定氨

7、基酸信號(hào)不穩(wěn)定氨基酸信號(hào)”的蛋白：的蛋白： 催化限速反應(yīng)的一些重要酶類(lèi)催化限速反應(yīng)的一些重要酶類(lèi) 細(xì)胞癌基因細(xì)胞癌基因(如如fos和和myc)等的產(chǎn)物等的產(chǎn)物 沒(méi)有被及時(shí)運(yùn)出的其它部位的蛋白質(zhì)沒(méi)有被及時(shí)運(yùn)出的其它部位的蛋白質(zhì) 錯(cuò)誤折疊的不正常蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊的不正常蛋白質(zhì) 變性的不正常蛋白質(zhì)變性的不正常蛋白質(zhì) 帶有帶有“穩(wěn)定氨基酸信號(hào)穩(wěn)定氨基酸信號(hào)”的不正常蛋白：的不正常蛋白：15重新折疊成正確的分子構(gòu)象重新折疊成正確的分子構(gòu)象錯(cuò)誤折疊的不正常蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊的不正常蛋白質(zhì);變性的不正常蛋白質(zhì)變性的不正常蛋白質(zhì)分子伴侶分子伴侶 帶有帶有“穩(wěn)定氨基酸信號(hào)穩(wěn)定氨基酸信號(hào)” 不正常蛋白的選擇性降解方式不

8、正常蛋白的選擇性降解方式: :16泛素依賴(lài)性蛋白降解途徑泛素依賴(lài)性蛋白降解途徑 (ubiquitin-dependent path of protein degradation)3、蛋白質(zhì)選擇性降解的途徑、蛋白質(zhì)選擇性降解的途徑(Avram Hershko and Irwin Rose, et al., 1980)171、泛素激活酶、泛素激活酶(E1)的激活：此反應(yīng)是通過(guò)添加泛素的激活：此反應(yīng)是通過(guò)添加泛素分子發(fā)生的，需要分子發(fā)生的，需要ATP；2、泛素分子轉(zhuǎn)移：泛素分子加接到泛素結(jié)合酶、泛素分子轉(zhuǎn)移：泛素分子加接到泛素結(jié)合酶(E2)的半胱氨酸殘基上；的半胱氨酸殘基上；3、加接泛素標(biāo)簽：由泛素

9、連接酶、加接泛素標(biāo)簽：由泛素連接酶(ubiquitin ligase)(E3)催化，在催化，在E2結(jié)合的泛素分子與靶蛋白結(jié)合的泛素分子與靶蛋白(要降解要降解)的賴(lài)氨酸殘基間形成肽鍵。的賴(lài)氨酸殘基間形成肽鍵。泛素化要經(jīng)過(guò)泛素化要經(jīng)過(guò)3步：步：此三步反應(yīng)可反復(fù)多次，每次加接上一個(gè)泛素分子此三步反應(yīng)可反復(fù)多次，每次加接上一個(gè)泛素分子. 18泛泛素素化化蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)被被蛋蛋白白酶酶體體降降解解過(guò)過(guò)程程19蛋白酶體的結(jié)構(gòu)蛋白酶體的結(jié)構(gòu)形態(tài)形態(tài)(A) 根據(jù)計(jì)算機(jī)處根據(jù)計(jì)算機(jī)處理顯示出的蛋白酶理顯示出的蛋白酶體圖像，呈圓筒狀，體圖像，呈圓筒狀，兩端各蓋有一帽狀兩端各蓋有一帽狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。(B) 蛋白酶體縱剖

10、蛋白酶體縱剖面示意圖，中央為面示意圖，中央為圓筒腔。圓筒腔。(自等，自等，2004) 真核細(xì)胞中大多數(shù)蛋白質(zhì)的降解是一種大的細(xì)胞質(zhì)基真核細(xì)胞中大多數(shù)蛋白質(zhì)的降解是一種大的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)蛋白質(zhì)水解復(fù)合物質(zhì)蛋白質(zhì)水解復(fù)合物蛋白酶體蛋白酶體(proteasome)來(lái)執(zhí)行。來(lái)執(zhí)行。多泛素鏈可被蛋白酶體多泛素鏈可被蛋白酶體帽帽識(shí)別，將帶有多泛素鏈的蛋白質(zhì)識(shí)別，將帶有多泛素鏈的蛋白質(zhì)送入蛋白酶體圓筒腔中降解。蛋白質(zhì)被切割成許多小的肽片段送入蛋白酶體圓筒腔中降解。蛋白質(zhì)被切割成許多小的肽片段(78個(gè)殘基個(gè)殘基)，而泛素分子保持完整。，而泛素分子保持完整。20Aaron Ciechanover等三位科學(xué)家由于發(fā)現(xiàn)

11、了細(xì)胞等三位科學(xué)家由于發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞摧毀有害蛋白質(zhì)的機(jī)理（即泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降摧毀有害蛋白質(zhì)的機(jī)理（即泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解），解）， 而榮獲而榮獲20042004年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)！年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)！Irwin Rose Aaron Ciechanover Avram Hershko21信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的組織者結(jié)構(gòu)的組織者細(xì)胞的形態(tài)細(xì)胞的形態(tài)細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂( (六六) ) 細(xì)胞形態(tài)與運(yùn)動(dòng)、胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸及大分子定位細(xì)胞形態(tài)與運(yùn)動(dòng)、胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸及大分子定位22胰腺外分泌細(xì)胞中發(fā)達(dá)的糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜及外核膜上附有核糖體黃體細(xì)胞有豐富的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Cos-7

12、細(xì)胞經(jīng)雙重?zé)晒馊旧@示的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分布：綠色顯示兩種形式的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，疊加色（黃）顯示糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)區(qū)23核核膜膜外外層層一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) ER是由一層單位膜是由一層單位膜圍成的形狀大小不同的圍成的形狀大小不同的小管，小泡，扁囊狀結(jié)小管，小泡，扁囊狀結(jié)構(gòu)，相互連接形成一個(gè)構(gòu)，相互連接形成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)狀膜系統(tǒng)。連續(xù)的網(wǎng)狀膜系統(tǒng)。小管小管小泡小泡扁囊狀扁囊狀細(xì)胞膜細(xì)胞膜核膜核膜內(nèi)內(nèi)質(zhì)質(zhì)網(wǎng)網(wǎng)細(xì)細(xì)胞胞膜膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的內(nèi)腔相互連通。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的內(nèi)腔相互連通。2324二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成 微粒體微粒體(microsome)：為用蔗糖密度梯度為用蔗糖密度梯度離心方法，從

13、細(xì)胞勻漿中分離出的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)碎離心方法，從細(xì)胞勻漿中分離出的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)碎片，含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和核糖體兩種成分。片，含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和核糖體兩種成分。 含有脂類(lèi)含有脂類(lèi)(糖脂、膽固醇糖脂、膽固醇)、RNA、蛋白質(zhì)及豐蛋白質(zhì)及豐富的酶等。富的酶等。 胞質(zhì)面與腔面的酶的分布不同。胞質(zhì)面與腔面的酶的分布不同。242525勻漿 Isolation of a microsomal fraction by differential centrifugation26三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類(lèi)型三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類(lèi)型( Types of ER )核糖體核糖體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) There are two basic kin

14、ds of ER :Rough/granular endoplasmic reticulum (RER，粗面粗面/顆粒內(nèi)顆粒內(nèi)質(zhì)網(wǎng)質(zhì)網(wǎng)) - has ribosomes attached.Smooth/agranular endoplasmic reticulum (SER，滑滑/光面光面/ 無(wú)無(wú)顆粒內(nèi)質(zhì)網(wǎng)顆粒內(nèi)質(zhì)網(wǎng)) - no ribosomes.2627四、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能四、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能( Function of ER) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能：使細(xì)胞質(zhì)區(qū)域化，為物質(zhì)代謝提內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能：使細(xì)胞質(zhì)區(qū)域化，為物質(zhì)代謝提供特定的內(nèi)環(huán)境；擴(kuò)大膜的表面積，有利于酶的分供特定的內(nèi)環(huán)境；擴(kuò)大膜的表面積，有利于酶的分布提

15、高代謝效率；為蛋白質(zhì)，脂類(lèi)和糖類(lèi)的重要合布提高代謝效率；為蛋白質(zhì)，脂類(lèi)和糖類(lèi)的重要合成基地；參與物質(zhì)運(yùn)輸，物質(zhì)交換和解毒作用。成基地；參與物質(zhì)運(yùn)輸，物質(zhì)交換和解毒作用。 RER：蛋白質(zhì)的合成、折疊與轉(zhuǎn)運(yùn)，蛋白質(zhì)的：蛋白質(zhì)的合成、折疊與轉(zhuǎn)運(yùn)，蛋白質(zhì)的糖基化。糖基化。 SER：小分子物質(zhì)：小分子物質(zhì)(脂類(lèi)脂類(lèi))的合成與代謝、儲(chǔ)存和的合成與代謝、儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)鈣離子濃度以及細(xì)胞的解毒作用等。調(diào)節(jié)鈣離子濃度以及細(xì)胞的解毒作用等。27281975年年Bloble提出信號(hào)假說(shuō)提出信號(hào)假說(shuō)(signal hypothesis )信號(hào)肽的合成信號(hào)肽的合成 信號(hào)識(shí)別顆粒信號(hào)識(shí)別顆粒(SRP)-核糖體復(fù)合體形成核糖體

16、復(fù)合體形成核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合多肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔多肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔主要過(guò)程主要過(guò)程2929內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)SRP受體受體信號(hào)識(shí)別顆粒 (SRP)tRNAA P核糖體核糖體mRNA信號(hào)肽信號(hào)肽A303031The 1999 Nobel Prize in Physiology or MedicineGnter Blobel32 ER膜上有一種稱(chēng)為易位子(translocon)的蛋白復(fù)合體，直徑，中心有一個(gè)直徑2nm的通道，其功能與新生成的多肽進(jìn)入ER有關(guān)。(哺動(dòng)細(xì)胞的translocon的主要成分是與蛋白分泌相關(guān)的一種多肽Sec61P等組成的復(fù)合物)。3233RER

17、合成的蛋白質(zhì)包括合成的蛋白質(zhì)包括 1. 分泌性蛋白質(zhì)，如基質(zhì)蛋白、酶、抗體、肽分泌性蛋白質(zhì)，如基質(zhì)蛋白、酶、抗體、肽類(lèi)激素和細(xì)胞因子等。類(lèi)激素和細(xì)胞因子等。 2. 膜整合蛋白，如膜受體、膜抗原等。膜整合蛋白，如膜受體、膜抗原等。 3. 構(gòu)成細(xì)胞器中的可溶性駐留蛋白。構(gòu)成細(xì)胞器中的可溶性駐留蛋白。34 2 . 蛋白質(zhì)的修飾與加工蛋白質(zhì)的修飾與加工 1）蛋白質(zhì)的糖基化蛋白質(zhì)的糖基化(glycosylation):單糖或寡單糖或寡糖與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合形成糖蛋白的過(guò)程糖與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合形成糖蛋白的過(guò)程. N-連接的糖基化連接的糖基化: N-連接的寡糖與天冬酰胺殘連接的寡糖與天冬酰胺殘基側(cè)鏈上的基側(cè)鏈上的

18、-NH2相連形成糖蛋白相連形成糖蛋白. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中完成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中完成 O-連接的糖基化連接的糖基化: O-連接的寡糖與蛋白質(zhì)的絲連接的寡糖與蛋白質(zhì)的絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基側(cè)鏈上的氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基側(cè)鏈上的-OH連接形成連接形成糖蛋白糖蛋白. 高爾基復(fù)合體中進(jìn)行高爾基復(fù)合體中進(jìn)行 35Protein glycosylation多萜多萜分子分子3536?；；?發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的胞質(zhì)側(cè)發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的胞質(zhì)側(cè) 軟脂酸共價(jià)結(jié)合在跨膜蛋白的半胱氨酸殘基上軟脂酸共價(jià)結(jié)合在跨膜蛋白的半胱氨酸殘基上 高爾基體、膜蛋白向細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)移中也發(fā)生類(lèi)似高爾基體、膜蛋白向細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)移中也發(fā)生類(lèi)似 的?；孽；?/p>

19、另外，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上還發(fā)生羥基化和二硫鍵形成等另外，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上還發(fā)生羥基化和二硫鍵形成等 373.新生肽鏈的折疊與裝配新生肽鏈的折疊與裝配分子伴侶是一類(lèi)在細(xì)胞內(nèi)幫助其它蛋白質(zhì)多肽鏈進(jìn)行正確折疊、組分子伴侶是一類(lèi)在細(xì)胞內(nèi)幫助其它蛋白質(zhì)多肽鏈進(jìn)行正確折疊、組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)及降解的蛋白質(zhì)分子，其中大部分屬于熱激蛋白裝、轉(zhuǎn)運(yùn)及降解的蛋白質(zhì)分子，其中大部分屬于熱激蛋白(heat shock protein，hsp)家族。家族。371 1、蛋白二硫鍵異構(gòu)酶、蛋白二硫鍵異構(gòu)酶切斷二硫鍵，幫助其重新形成切斷二硫鍵，幫助其重新形成二硫鍵，并處于正確的狀態(tài)二硫鍵，并處于正確的狀態(tài)2 2、結(jié)合蛋白（、結(jié)合蛋白（BipBip）

20、能識(shí)別不正確的蛋白或未裝配能識(shí)別不正確的蛋白或未裝配好的蛋白亞單位，并促進(jìn)其重好的蛋白亞單位，并促進(jìn)其重新折疊與組裝新折疊與組裝3 3、4 4肽信號(hào)肽信號(hào)滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)的信號(hào)（的信號(hào)（-Lys-Asp-Glu-Lys-Asp-Glu-Leu-COOLeu-COO）如如 蛋白二硫鍵異構(gòu)酶蛋白二硫鍵異構(gòu)酶 結(jié)合蛋白（結(jié)合蛋白（BipBip）38 4.粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白質(zhì)的運(yùn)輸粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白質(zhì)的運(yùn)輸 出芽方式將合成的蛋白質(zhì)包裹成膜性轉(zhuǎn)運(yùn)小泡，以囊出芽方式將合成的蛋白質(zhì)包裹成膜性轉(zhuǎn)運(yùn)小泡，以囊泡形式轉(zhuǎn)運(yùn)，避免泡形式轉(zhuǎn)運(yùn)，避免RER合成的蛋白質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)混合。合成的蛋白質(zhì)

21、與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)混合。395. 5. 脂類(lèi)的合成脂類(lèi)的合成39SERSER含有許多與脂類(lèi)合成有關(guān)的酶含有許多與脂類(lèi)合成有關(guān)的酶幾乎所有脂類(lèi)幾乎所有脂類(lèi)( (包括磷脂和膽固醇包括磷脂和膽固醇) )都是在都是在SER中合中合成的。成的。?；D(zhuǎn)移酶?；D(zhuǎn)移酶磷酸酶磷酸酶膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶等膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶等合成的最主要的磷脂為磷脂酰膽堿。合成的最主要的磷脂為磷脂酰膽堿。40?；D(zhuǎn)酰基轉(zhuǎn)移酶移酶磷脂酸磷脂酸SER胞質(zhì)側(cè)胞質(zhì)側(cè)磷酸酶磷酸酶二?；视投；视?DG)膽堿磷酸膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶卵磷脂卵磷脂SER腔面腔面 由酰基轉(zhuǎn)移酶將胞質(zhì)中的脂肪酸和磷由?；D(zhuǎn)移酶將胞質(zhì)中的脂肪酸和磷酸甘油縮合成磷脂酸酸甘油縮合成

22、磷脂酸(留在脂雙層中留在脂雙層中)。在磷。在磷脂酸酶作用下，磷脂酸和磷酸甘油組成脂酸酶作用下，磷脂酸和磷酸甘油組成DG;最后最后,再在轉(zhuǎn)磷酸膽堿酶催化下由再在轉(zhuǎn)磷酸膽堿酶催化下由DG和和CDP-膽堿合成卵磷脂。翻轉(zhuǎn)酶膽堿合成卵磷脂。翻轉(zhuǎn)酶(flippase)。4041A. 通過(guò)膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)脂質(zhì)通過(guò)膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)脂質(zhì) B. 通過(guò)通過(guò)PEP 介導(dǎo)的脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)介導(dǎo)的脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)C. 膜嵌入蛋白介導(dǎo)的膜間直接接觸膜嵌入蛋白介導(dǎo)的膜間直接接觸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)的三種可能方式內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)的三種可能方式42清除脂溶性廢物、代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)和外源性清除脂溶性廢物、代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)和外源性有害物質(zhì)有害物質(zhì)使外

23、源性有害物質(zhì)使外源性有害物質(zhì)(如藥物如藥物)失活的作用失活的作用SER中含有一些酶：中含有一些酶：可與外源性物質(zhì)結(jié)合可與外源性物質(zhì)結(jié)合 使其氧化使其氧化 失活失活 ! !6.解毒作用解毒作用 43細(xì)胞色素細(xì)胞色素P-450是含血紅素蛋白的氧化酶，具有是含血紅素蛋白的氧化酶，具有解毒作用解毒作用服用大量藥物服用大量藥物與解毒有關(guān)的酶活性大量增加與解毒有關(guān)的酶活性大量增加SER增生增生細(xì)胞色素細(xì)胞色素P450使脂溶性物質(zhì)羥使脂溶性物質(zhì)羥化解毒示意圖化解毒示意圖 ，它可使脂溶性外來(lái)異物和細(xì)胞內(nèi)有害代它可使脂溶性外來(lái)異物和細(xì)胞內(nèi)有害代謝產(chǎn)物發(fā)生羥基化謝產(chǎn)物發(fā)生羥基化 ，變?yōu)樗苄晕镔|(zhì)排出細(xì)胞，并，變?yōu)?/p>

24、水溶性物質(zhì)排出細(xì)胞，并隨尿液排至體外。隨尿液排至體外。44內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)蛋白內(nèi)質(zhì)蛋白鈣網(wǎng)蛋白鈣網(wǎng)蛋白Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+鈣泵鈣泵Ca2+儲(chǔ)備庫(kù)儲(chǔ)備庫(kù)Ca2+信號(hào)反應(yīng)信號(hào)反應(yīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)線粒體線粒體10-210-745一、高爾基復(fù)合體的形態(tài)一、高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)光鏡：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)光鏡：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)電電鏡鏡扁平囊扁平囊/中間高爾基網(wǎng)中間高爾基網(wǎng)(包括順面、中間和反包括順面、中間和反面扁囊

25、面扁囊)/高爾基堆高爾基堆成熟面成熟面(mature face)小囊泡小囊泡/順面高爾順面高爾基網(wǎng)基網(wǎng)/形成面形成面/凸面凸面大囊泡大囊泡/反面高爾基反面高爾基網(wǎng)網(wǎng)/成熟面成熟面/凹面凹面形成面形成面(forming face)45 高爾基復(fù)合體高爾基復(fù)合體46 高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與極性高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與極性高爾基體是一種有極性的細(xì)胞器高爾基體是一種有極性的細(xì)胞器47二、高爾基復(fù)合體二、高爾基復(fù)合體(Gc)的化學(xué)組成的化學(xué)組成 酶酶硫胺素焦磷酸酶硫胺素焦磷酸酶糖基轉(zhuǎn)移酶糖基轉(zhuǎn)移酶酸性磷酸酶酸性磷酸酶磷脂酶磷脂酶溶酶體酶溶酶體酶甘露糖轉(zhuǎn)移酶甘露糖轉(zhuǎn)移酶N-N-乙酰半乳糖轉(zhuǎn)移酶乙酰半乳糖轉(zhuǎn)移酶N

26、-N-乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶巖藻糖轉(zhuǎn)移酶巖藻糖轉(zhuǎn)移酶半乳糖轉(zhuǎn)移酶半乳糖轉(zhuǎn)移酶唾液酸轉(zhuǎn)移酶唾液酸轉(zhuǎn)移酶 糖基轉(zhuǎn)移酶糖基轉(zhuǎn)移酶甘露糖和甘露糖和N-N-乙酰半乳糖的糖基化酶乙酰半乳糖的糖基化酶N-N-乙酰葡萄糖胺的糖基化酶乙酰葡萄糖胺的糖基化酶唾液酸、半乳糖和巖藻糖的糖基化酶唾液酸、半乳糖和巖藻糖的糖基化酶脂類(lèi)糖基化：脂類(lèi)糖基化：磺基磺基- -糖基轉(zhuǎn)移酶糖基轉(zhuǎn)移酶形成面：形成面：中中 間間 ：成熟面：成熟面：糖基轉(zhuǎn)移酶分布糖基轉(zhuǎn)移酶分布481 GC1 GC膜的動(dòng)態(tài)平衡：膜的動(dòng)態(tài)平衡：RER RER 小泡小泡 扁平膜囊扁平膜囊 液泡液泡 細(xì)胞膜細(xì)胞膜2 2 發(fā)生和分化角度：扁平膜囊是內(nèi)質(zhì)

27、網(wǎng)膜和細(xì)胞發(fā)生和分化角度：扁平膜囊是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和細(xì)胞質(zhì)膜的中間分化階段質(zhì)膜的中間分化階段形成面膜厚約形成面膜厚約6nm6nm，近似于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，近似于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜成熟面膜厚約成熟面膜厚約8nm8nm，與細(xì)胞質(zhì)膜相似，與細(xì)胞質(zhì)膜相似3 3 化學(xué)組成：高爾基復(fù)合體介于二者之間化學(xué)組成：高爾基復(fù)合體介于二者之間蛋白質(zhì)含量：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)含量：內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基復(fù)合體高爾基復(fù)合體 質(zhì)膜質(zhì)膜神經(jīng)鞘磷脂和膽固醇比例逐漸升高，磷脂酰膽堿神經(jīng)鞘磷脂和膽固醇比例逐漸升高，磷脂酰膽堿比例則逐漸降低，其它磷脂比例比較恒定。比例則逐漸降低，其它磷脂比例比較恒定。ERER、 GCGC、細(xì)胞膜三者之間的聯(lián)系、細(xì)胞膜三者之間的聯(lián)系49三

28、、高爾基復(fù)合體功能三、高爾基復(fù)合體功能（一）高爾基復(fù)合體與（一）高爾基復(fù)合體與細(xì)胞的分泌活動(dòng)細(xì)胞的分泌活動(dòng)3H標(biāo)記亮氨酸標(biāo)記亮氨酸3分鐘分鐘17分鐘分鐘117分鐘分鐘 高爾基復(fù)合體在高爾基復(fù)合體在細(xì)胞分泌活動(dòng)中起著細(xì)胞分泌活動(dòng)中起著重要的運(yùn)輸作用；在重要的運(yùn)輸作用；在分泌顆粒的形成過(guò)程分泌顆粒的形成過(guò)程中起著濃縮、修飾、中起著濃縮、修飾、加工等作用。加工等作用。4950發(fā)生在高爾基體發(fā)生在高爾基體TGN 區(qū)的蛋白質(zhì)分選途徑區(qū)的蛋白質(zhì)分選途徑51（二）高爾基復(fù)合體對(duì)蛋白質(zhì)的修飾加工（二）高爾基復(fù)合體對(duì)蛋白質(zhì)的修飾加工 參與糖蛋白的合成和修飾參與糖蛋白的合成和修飾 N-連接寡糖鏈：在連接寡糖鏈：在

29、rER腔內(nèi)合成腔內(nèi)合成 O- O-連接寡糖鏈：在高爾基體內(nèi)合成連接寡糖鏈：在高爾基體內(nèi)合成糖蛋白糖蛋白高爾基復(fù)合體對(duì)糖蛋白的合成和高爾基復(fù)合體對(duì)糖蛋白的合成和修飾過(guò)程具有嚴(yán)格的順序性。修飾過(guò)程具有嚴(yán)格的順序性。5152N-連接與連接與O-連接的寡糖比較連接的寡糖比較 52特特 征征 N-連接連接 O-連接連接合成部位合成部位粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體高爾基體合成方式合成方式來(lái)自同一個(gè)寡糖前體來(lái)自同一個(gè)寡糖前體一個(gè)個(gè)單糖加上去一個(gè)個(gè)單糖加上去與之結(jié)合的氨與之結(jié)合的氨基酸殘基基酸殘基天冬酰胺天冬酰胺絲氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、羥賴(lài)氨酸、羥脯氨酸羥賴(lài)氨酸、羥脯氨酸最終長(zhǎng)度最終長(zhǎng)度 至少至少5個(gè)

30、糖殘基個(gè)糖殘基一般一般14個(gè)糖殘基，個(gè)糖殘基，但但ABO血型抗原較長(zhǎng)血型抗原較長(zhǎng)第一個(gè)糖殘基第一個(gè)糖殘基N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺N-乙酰半乳糖胺等乙酰半乳糖胺等53糖基化的功能糖基化的功能 協(xié)助蛋白質(zhì)的折疊和轉(zhuǎn)運(yùn)協(xié)助蛋白質(zhì)的折疊和轉(zhuǎn)運(yùn) (2) 維持膜的不對(duì)稱(chēng)性維持膜的不對(duì)稱(chēng)性(3) 保護(hù)蛋白免受蛋白酶的降解保護(hù)蛋白免受蛋白酶的降解 (4) 作為蛋白的分選信號(hào)作為蛋白的分選信號(hào)(5) 作為細(xì)胞表面受體參與細(xì)胞間識(shí)別作為細(xì)胞表面受體參與細(xì)胞間識(shí)別 54高爾基復(fù)合體對(duì)蛋白質(zhì)的加工高爾基復(fù)合體對(duì)蛋白質(zhì)的加工直接酶解切除直接酶解切除如胰島素和血清蛋白等如胰島素和血清蛋白等酶解加工酶解加工如神經(jīng)肽等如

31、神經(jīng)肽等不同的加工方式不同的加工方式如一些信息分子等如一些信息分子等加工方式加工方式神經(jīng)肽原神經(jīng)肽原神經(jīng)肽神經(jīng)肽神經(jīng)肽神經(jīng)肽神經(jīng)肽神經(jīng)肽神經(jīng)肽神經(jīng)肽神經(jīng)肽神經(jīng)肽5556D DA AB BC CA B CA B CB C DB C DA C DA C DA B DA B D不同的加工方式不同的加工方式57（三）高爾基復(fù)合體對(duì)蛋白質(zhì)的分揀運(yùn)輸（三）高爾基復(fù)合體對(duì)蛋白質(zhì)的分揀運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)合成蛋白質(zhì)合成溶酶體寡聚糖磷酸化溶酶體寡聚糖磷酸化切除甘露糖切除甘露糖加加N-N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺加半乳糖加半乳糖加唾液酸；分揀加唾液酸；分揀溶酶體溶酶體順面管網(wǎng)順面管網(wǎng)中層囊中層囊反面囊反面囊反面管網(wǎng)反面管網(wǎng)

32、大泡（分泌顆粒）大泡（分泌顆粒）rERrER高爾基復(fù)合體高爾基復(fù)合體順面囊順面囊高爾基堆高爾基堆 RER合成的蛋白質(zhì)在Gc加工中，被加上不同的分選信號(hào)（磷酸、半乳糖、唾液酸等），被反面Gc膜上的專(zhuān)一受體識(shí)別、濃縮、分選后，形成不同運(yùn)輸小泡運(yùn)到細(xì)胞不同部位。58（四）高爾基復(fù)合體與溶酶體的形成（四）高爾基復(fù)合體與溶酶體的形成溶酶體的酶是由rER上的核糖體合成rER腔內(nèi)運(yùn)輸小泡 高爾基復(fù)合體（加工修飾） 溶酶體的酶內(nèi)含有甘露糖-6-磷酸，高爾基復(fù)合體反面扁囊膜上有甘露糖-6-磷酸受體，能特異與其結(jié)合，誘導(dǎo)溶酶體酶聚集并“出芽”離開(kāi)高爾基復(fù)合體形成溶酶體。 溶酶體酶的分選：M6P反面膜囊M6P受體。

33、 在肝細(xì)胞中溶酶體酶還存在不依賴(lài)于M6P的另一種分選途徑。5859一、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與酶一、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與酶 溶酶體是由一層溶酶體是由一層單位膜包圍，內(nèi)含多單位膜包圍，內(nèi)含多種酸性水解酶的泡狀種酸性水解酶的泡狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。m圓形、卵圓形、卵圓形小體。主要功能圓形小體。主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)消化。是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)消化。異質(zhì)性。異質(zhì)性。 溶酶體溶酶體60溶酶體的酶溶酶體的酶 溶酶體含有溶酶體含有60多種水解酶，這些水解酶多為酸多種水解酶，這些水解酶多為酸性水解酶，最適性水解酶，最適pH值值5酶酶蛋白酶（肽酶）蛋白酶（肽酶）核酸酶核酸酶磷酸酶磷酸酶糖苷酶（水解糖蛋白和糖脂、糖鏈的酶）糖苷酶（水解糖蛋

34、白和糖脂、糖鏈的酶）酯酯 酶酶硫酸酯酶（分解氨基多糖的酶）硫酸酯酶（分解氨基多糖的酶）6161二、溶酶體膜的特性二、溶酶體膜的特性溶酶體膜溶酶體膜質(zhì)子泵：保持溶酶體基質(zhì)內(nèi)的酸性環(huán)境。質(zhì)子泵：保持溶酶體基質(zhì)內(nèi)的酸性環(huán)境。多種載體蛋白：運(yùn)輸消化水解的產(chǎn)物。多種載體蛋白：運(yùn)輸消化水解的產(chǎn)物。膜蛋白高度糖基化：防止膜自身被水解消化。膜蛋白高度糖基化：防止膜自身被水解消化。6262三、溶酶體的分類(lèi)三、溶酶體的分類(lèi) 初級(jí)溶酶體初級(jí)溶酶體(primary lysosome)：只含酶，不含底物。只含酶，不含底物。次級(jí)溶酶體次級(jí)溶酶體(secondary lysosome)：吞噬性溶酶體吞噬性溶酶體(phago

35、-)初級(jí)溶酶體初級(jí)溶酶體+底物底物次級(jí)溶酶體次級(jí)溶酶體異噬溶酶體異噬溶酶體(phagolysosome) ：初級(jí)溶酶體初級(jí)溶酶體+外源物：外源物：異噬過(guò)程異噬過(guò)程自噬性溶酶體自噬性溶酶體(autophagolysosome)：初級(jí)溶酶體初級(jí)溶酶體+內(nèi)內(nèi)源性物質(zhì)源性物質(zhì)(自噬體自噬體)：自噬作用：自噬作用殘余體殘余體(residual body)：初級(jí)溶酶體消化后后溶酶體初級(jí)溶酶體消化后后溶酶體636464四、溶酶體的功能四、溶酶體的功能異噬作用：營(yíng)養(yǎng)；防御作用異噬作用：營(yíng)養(yǎng)；防御作用自噬作用：新陳代謝的方式；機(jī)體和自噬作用：新陳代謝的方式；機(jī)體和細(xì)胞的自我保護(hù)細(xì)胞的自我保護(hù)自溶作用：細(xì)胞死亡；

36、器官發(fā)生自溶作用：細(xì)胞死亡；器官發(fā)生細(xì)胞外消化作用：受精過(guò)程細(xì)胞外消化作用：受精過(guò)程植物細(xì)胞的液泡含有多種水解酶，具植物細(xì)胞的液泡含有多種水解酶，具有與動(dòng)物細(xì)胞溶酶體類(lèi)似的功能。有與動(dòng)物細(xì)胞溶酶體類(lèi)似的功能。6565清除無(wú)用的生物大分子、衰老損傷的細(xì)胞清除無(wú)用的生物大分子、衰老損傷的細(xì)胞(器器) 很多生物大分子的半衰期只有幾個(gè)小時(shí)至幾天，肝細(xì)胞中線粒體的平均壽命約10天左右；紅細(xì)胞120天（衰老紅細(xì)胞特征，每天清除1011個(gè)），這些任務(wù)主要由溶酶體和蛋白酶體共同完成。“清道夫”或“細(xì)胞內(nèi)消化器官” 細(xì)胞受損后，細(xì)胞崩潰(內(nèi)含溶酶體)，使周?chē)M織溶解液化，而成膿液。清除發(fā)育和成體中凋亡的細(xì)胞。6

37、666Autophagy6767溶酶體與臟器的形成與退化溶酶體與臟器的形成與退化 兩棲類(lèi)發(fā)育中蝌蚪尾巴的消化，哺乳動(dòng)物斷奶后乳腺退行性變化等，都涉及某些特定細(xì)胞程序性死亡及周?chē)罴?xì)胞對(duì)其的清除，這都與溶酶體相關(guān)。6868 當(dāng)精子與卵外層膜接觸后，形成小孔道，頂體內(nèi)的各種酶（頂體酶）便被激發(fā)而釋放到細(xì)胞外，稱(chēng)頂體反應(yīng)（acrosome reaction）。 溶酶體參與受精過(guò)程溶酶體參與受精過(guò)程 透明質(zhì)酸酶使精子穿過(guò)卵丘的細(xì)胞層； 放射冠穿透酶使精子沖破放射冠抵達(dá)透明帶； 而頂體素使精子突破透明帶抵達(dá)卵黃膜； 最后在一種尚不清楚的酶的作用下使精子入卵（產(chǎn)生抑制頂體素物質(zhì)，封閉透明帶，使其他精子不易

38、進(jìn)入卵）。6969 參與激素合成：參與激素合成的原料攝取、加工、儲(chǔ)存和已合成的激素的加工和成熟等。如甲狀腺球蛋白被胞吞后，在溶酶體水解為甲狀腺素T3、T4。 參與激素釋放：分泌顆粒-質(zhì)膜靠近、吸附、融合、胞吐等，都有溶酶體參與。 參與細(xì)胞內(nèi)激素的降解：一些激素并不全部釋放，降解量可占激素（肽類(lèi)）的15-50%。溶酶體參與激素的合成與分泌等溶酶體參與激素的合成與分泌等70內(nèi)吞體內(nèi)吞體五、溶酶體的形成五、溶酶體的形成rER順面管網(wǎng)順面管網(wǎng)反面管網(wǎng)反面管網(wǎng)高爾基復(fù)合體高爾基復(fù)合體 溶酶體水解酶前體溶酶體水解酶前體加入磷酸基團(tuán)加入磷酸基團(tuán)M-6-P溶酶體酶溶酶體酶前溶酶體前溶酶體ATPADP+PiH+去除磷酸去除磷酸pH=6成熟溶酶體成熟溶酶體M-6-P(甘露糖甘露糖-6-磷酸是一種分選信號(hào)磷酸是一種分選信號(hào))7171溶酶體酶的合成及溶酶體酶的合成及N-連接的糖基化修飾（連接的糖基化修飾（RER） 高爾基體高爾基體cis膜囊寡糖鏈上的甘露糖殘基磷酸化膜囊寡糖鏈上的甘露糖殘基磷酸化M6PN-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶高爾基體高爾基體trans-膜囊和膜囊和TGN膜（膜（M6P受體）受體）溶酶體酶分選與局部濃縮溶酶體酶分選與局部濃縮以出芽的方式