医学细胞生物学第五章

第五章 细胞内膜系统与囊泡转运,问题: 内膜系统的含义，主要成员？ 糙、光面内质网，高尔基复合体，溶酶体的结构与功能？ 蛋白质合成的主要步骤？,何为内膜系统?,胞质内结构, 功能上有一定联系的膜性结构总称. 如内质网, 高尔基复合体, 溶酶体, 核膜, 小泡, 过氧化物酶体等.,第一节 内质网,内质网（endoplasmic reticulum,ER）是真核细胞重要的细胞器。通常占细胞膜系统的一半左右，体积约占细胞总体积的10%以上。,一、形态结构、类型,它由小管、小泡及扁平囊组合成的封闭的、互相沟通的网状管道结构。 分糙面、光面二种类型。 有特殊形状。,Endoplasmic reticulum in vitro,扁平囊,光面内质网（smooth endoplasmic reticulum,sER）,表面没有核糖体结合的内质网称光面内质网。光面内质网常分为分支管状，形成较为复杂的立体结构。,二、主要化学组成,1. 脂类、蛋白质为主 2. 多种酶, 其中G-6-P酶是标志酶 3. 网质蛋白 免疫球蛋白重链结合蛋白 内质蛋白 PDI 钙网蛋白 钙连蛋白,三、内质网的功能,（一）糙面内质网的功能 蛋白质的合成、修饰、分选 及转运 蛋白质的合成种类 分泌性(外输性)蛋白质 膜镶嵌蛋白 驻留蛋白,1. 合成分必性蛋白质的过程 (信号肽假说),信号肽假说 a. 信号肽引导核糖体到内质网 b. SRP-核糖体复合体形成 c. 核糖体与内质网膜结合 d. 新生肽链进入内质网腔 e. 肽链转化为高级形式,2.新生多肽的折叠与装配,不能正确折叠的畸形肽链或未装配成寡聚体的蛋白质亚单位，不论在内质网膜上还是在内质网腔中，一般都不能进入高尔基体。,protein disulfide isomerase,蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomerase）可以切断二硫键，形成自由能最低的蛋白构象，以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。,网质蛋白帮忙正确装配，称为分子伴侣。,3.蛋白质的糖基化 单糖或寡糖与蛋白质之间通过共价键的结合形成糖蛋白过程。寡糖基转移到天冬酰胺残基氨基上称为N-连接的糖基化（N-linked glycosylation）。,4. 蛋白质胞内运输 出芽分泌-小泡-运输至高尔基复合体，少部分直接到细胞外。,（二）光面内质网的功能,1.脂类分子合成与转运 2.分解糖原 3.解毒功能，能使聚集在光面内质网膜上的不溶于水的废物或代谢产物羟基化而完全溶于水并转送出细胞进入尿液中。某些药物如苯巴比妥(phenobarbitol)进入体内会导致光面内质网面积成倍增加，一旦毒物消失，多余内质网也随之被溶酶体消化。,4.合成固醇类激素的细胞如睾丸间质细胞中，滑面内质网也非常丰富，其中含有制造胆固醇并进一步产生固醇类激素的一系列酶。 5. 与胃酸胆汁合成有关 6. 与肌肉收缩有关,肌细胞中含有特化的滑面内质网，称肌质网(sarcoplasmic reticulum),第二节 高尔基复合体,一、形态结构,1. 三种不同类型的膜性囊泡组成 扁平膜囊 凸面 （顺面） 凹面（反面） 大囊泡 小囊泡,2. 具有明显的极性 顺面高尔基网 高尔基中间膜囊 反面高尔基网,二、化学组成,膜脂类 标志酶：糖基转移酶,二 高尔基体的功能,主要是.将内质网合成的多种蛋白质进行加工,分类和包装,然后分门别类地运送到细胞特定的部位或分泌到胞外.高尔基体还是细胞内糖类合成的工厂。,1. 蛋白质糖基化 如蛋白质丝氨酸、苏、酪氨酸残基发生O连接的糖基化。,糖基化意义; a. 保护 b. 运输信号 c. 形成细胞膜糖被,2. 蛋白质的水解加工 人胰岛素的A、B、C三条肽链在此被切除C链才有活性。,3. 蛋白质定向运输（3个去向）,第三节 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.主要功能是进行细胞内消化作用。,Electron micrograph of lysosomes,一、形态结构和化学组成,1. 高度异质性。 2. 酸性水解酶是标志酶。 3. 膜上有H质子泵。 4. 膜糖蛋白家族溶酶体结合膜蛋白 高度同源。,二、溶酶体的类型,大致可分为3类 1.初级溶酶体：刚刚形成，还没有 和底物结合，酶无活性，电子 密度高的圆或卵圆形小体。,primary lysosome and tertiary lyosome,2. 次级溶酶体 已经和底物结合，酶有活性，因与不同底物结合，外形表现差异大。又分3种，即自噬溶酶体、异噬溶酶体、吞噬溶酶体,Secondary lysosome (L) in the histiocyte from injured trigeminal nerve. Scale = 0.5 m. (Rat, trigeminal nerve.),3. 三级溶酶体（残余体）次级溶酶体消化底物后残留下来的表现形式，在不同细胞中命名不同，如神经细胞、肝细胞、心肌细胞中的脂褐素，单核吞噬细胞中的髓样结构，皮肤细胞中的色素。,primary lysosome and tertiary lyosome,三、溶酶体的形成,ER合成N-糖基化酶蛋白G合成m-6-P（甘露糖-6-磷酸）G扁平襄凹面受体结合出芽分泌泡与内体融合初级溶酶体（膜上有H质子泵）,四、 溶酶体的功能,分解外来物质、清除自身衰老、破损的细胞器。 2. 防御保护机体。 3. 细胞营养作用。 4. 腺体分泌调节。 5. 帮助受精。,phagocyte,第四节 过氧化物酶体,过氧化物酶体(peroxisome)又称微体(microbody),是由单层膜围绕的,内含一种或几种氧化酶类的细胞器。它普遍存在于所有动物细胞和很多植物细胞中。,含三类酶，即氧化酶类、过氧化氢酶类、过氧化物酶类。,过氧化物酶体的功能： 1. 在肝细胞或肾细胞中,它可氧化分解 血液中的有毒成分,起解毒作用。 2. 防止细胞遭受高浓度氧的损害。 3. 参与脂肪酸分子的分解代谢。,第五节 囊泡转运,蛋白质的 定向转运或分选,细胞中包括蛋白质在内的大多数分子都需要依赖一种叫囊泡的细胞结构这种有膜包被的小型泡状结构能够将待运输的分子包裹起来，送到目的地去释放掉。有点象“集装箱”运送货物的过程。,囊泡（ “集装箱” ）主要有三种： 1. 网格蛋白有被小泡 2. COPI（衣被蛋白I）有被小泡 3. COPII （衣被蛋白II） 有被小泡能够通过出芽的方式脱离转运起点、通过膜融合的方式归并到转运终点。,三类囊泡运输通路的示意图，箭头,红色：COPI被膜小泡；绿色：COPII被膜小泡；深蓝色：披网格蛋白小泡。,三种囊泡（ “集装箱” ）介导不同途径的运输，分工井井有条。为了让囊泡朝着正确的方向前进，细胞会布置坚固的微丝和微管为囊泡构筑“快速运输通道”（相当铁路、公路）。,在这些铁路、公路上，动力蛋白和驱动蛋白（相当于车辆）会背负着囊泡的一步一步向目的地迈