第五章真核细胞内膜系统、蛋白质分选和膜泡运输

1、第五章 真核细胞内膜系统、 蛋白质分选与膜泡运输 真核细胞在进化上一个显真核细胞在进化上一个显 著特点就是出现了细胞内著特点就是出现了细胞内 的区隔（的区隔（intracellular intracellular compartmentcompartment），细胞质被分），细胞质被分 隔成不同的由膜包裹的区隔成不同的由膜包裹的区 室，即室，即被膜细胞器被膜细胞器 （ Membrane Bound Membrane Bound OrganellesOrganelles ）。）。 内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和和分泌泡分泌泡等等 虽然具有各自独立的结构和功能，

2、但它们之间又虽然具有各自独立的结构和功能，但它们之间又 紧密相关，每个细胞器都作为相互协调的功能单紧密相关，每个细胞器都作为相互协调的功能单 位的一部分而发挥作用。因而被总称为位的一部分而发挥作用。因而被总称为细胞内膜细胞内膜 系统系统（endomembrane systemendomembrane system）。）。(see next)(see next) Endosymbiosis Evolution of Nuclear Membrane and ER n从系统发生来看从系统发生来看内内 膜系统膜系统起源于质膜起源于质膜 的内陷和内共生。的内陷和内共生。 n从个体发生来看新从个体发生来

3、看新 细胞的内膜系统来细胞的内膜系统来 源于原有内膜系统源于原有内膜系统 的分裂，具有核外的分裂，具有核外 遗传的特性。遗传的特性。 真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器 以外的胶状物质，称以外的胶状物质，称细胞质基质细胞质基质 （cytoplasmic matrix or cytomatrixcytoplasmic matrix or cytomatrix）。）。 本章内容本章内容 第一节第一节 细胞质基质的涵义与功能细胞质基质的涵义与功能 第二节第二节 细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统及其功能 第三节第三节 细胞内蛋白质的分选与膜泡运输细胞内蛋白质的

4、分选与膜泡运输 第一节 细胞质基质的涵义与功 能 也被称为：细胞液也被称为：细胞液(cell sap)，透明质，透明质(hyaloplasm)， 胞质溶胶胞质溶胶(cytosol) 成分：主要含有与中间代谢有关的数千种酶类，与成分：主要含有与中间代谢有关的数千种酶类，与 维持细胞形态和细胞内物质运输有关的细胞质骨架。维持细胞形态和细胞内物质运输有关的细胞质骨架。 水和无机离子（水和无机离子（K、Na、Mg、Ca、Cl) 脂、糖、氨基酸、核苷酸及其衍生物脂、糖、氨基酸、核苷酸及其衍生物 蛋白质、脂蛋白、多糖、蛋白质、脂蛋白、多糖、RNA 糖原等一些处于贮存状态的重要化合物糖原等一些处于贮存状态的

5、重要化合物 细胞质基质的功能细胞质基质的功能 完成各种中间代谢过程完成各种中间代谢过程 如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等 与细胞质骨架相关的功能与细胞质骨架相关的功能 维持细胞形态、细胞运动维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等、胞内物质运输及能量传递等 蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解 蛋白质的修饰蛋白质的修饰 控制蛋白质的寿命控制蛋白质的寿命 降解变性和错误折叠的蛋白质降解变性和错误折叠的蛋白质 帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象形成正确的分子构象

6、 第二节细胞内膜系统及其功能 内质网内质网 高尔基体高尔基体 溶酶体溶酶体 一、内质网一、内质网 nK. R. PorterK. R. Porter等于等于19451945年发现于培养的小鼠成纤维年发现于培养的小鼠成纤维 细胞，因最初看到的是位于细胞质内部的网状结构，细胞，因最初看到的是位于细胞质内部的网状结构， 故名故名内质网内质网（endoplasmic reticulumendoplasmic reticulum，ERER）。）。 分类分类 组成组成 功能功能 根据是否附有核糖体：根据是否附有核糖体： 粗面内质网（糙面内质网粗面内质网（糙面内质网， routh endoplasmic r

7、outh endoplasmic reticulum, reticulum, rERrER) ) 有核糖体附着有核糖体附着 光面内质网（滑面内质网光面内质网（滑面内质网， smooth endoplasmic smooth endoplasmic reticulum, reticulum, sERsER) ) 无核糖体附着无核糖体附着 光面内质网往往作为出芽光面内质网往往作为出芽 的位点的位点, , 将内质网上合成将内质网上合成 的蛋白质或脂类转运到高的蛋白质或脂类转运到高 尔基体。尔基体。 1、分类 2、结构和组成 形态结构形态结构 ER 由封闭的膜系统及其形成的腔构成由封闭的膜系统及其形成

8、的腔构成相互沟相互沟 通通的网状结构。它从核膜延伸至细胞质中，靠的网状结构。它从核膜延伸至细胞质中，靠 近细胞质内侧。近细胞质内侧。（next） ER 是真核细胞中是真核细胞中最大最大的细胞器的细胞器 ER的膜占细胞膜系统的的膜占细胞膜系统的一半一半 所包围的体积占细胞总体积的所包围的体积占细胞总体积的10% 超薄和扫描电镜观察的内质网超薄和扫描电镜观察的内质网 上部介透射电镜照片上部介透射电镜照片, ,下部是扫描电镜照片下部是扫描电镜照片 粗面内质网呈扁平囊状，排列整齐粗面内质网呈扁平囊状，排列整齐 光面内质网呈分支管状或小泡状光面内质网呈分支管状或小泡状 特征：特征： 大大增加了细胞内膜的

9、表面积，为多种酶体系提大大增加了细胞内膜的表面积，为多种酶体系提 供了大面积的结合位点。供了大面积的结合位点。 完整的封闭体系将其上合成的物质与细胞基质中完整的封闭体系将其上合成的物质与细胞基质中 合成的物质分隔开，利于它们的加工和运输。合成的物质分隔开，利于它们的加工和运输。 组成：内质网是膜囊结构，所以构成内质网的主组成：内质网是膜囊结构，所以构成内质网的主 要化学成份是蛋白质和脂。要化学成份是蛋白质和脂。 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶，普遍存在于内质网，被认为是，普遍存在于内质网，被认为是 标志酶标志酶 微粒体微粒体(microsome) (microsome) ：内质网的一种特化

10、类型：内质网的一种特化类型 在细胞匀浆和差速离心过程中获得的由破碎的内在细胞匀浆和差速离心过程中获得的由破碎的内 质网自我融合形成的近似球形的膜囊泡状结构。质网自我融合形成的近似球形的膜囊泡状结构。 在体外实验中在体外实验中, ,具有蛋白质合成、蛋白质糖基化和具有蛋白质合成、蛋白质糖基化和 脂类合成等内质网的基本功能。脂类合成等内质网的基本功能。 3、内质网的功能 （1）蛋白质的合成蛋白质的合成 分泌性蛋白质；分泌性蛋白质； 膜整合蛋白；膜整合蛋白； 细胞器中的可溶性驻留蛋白。细胞器中的可溶性驻留蛋白。 （2）脂质的合成脂质的合成 （3）蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工 （4）新生多肽的折

11、叠与装配新生多肽的折叠与装配 （5）内质网的解毒功能）内质网的解毒功能 （6）内质网具有储存）内质网具有储存Ca2+的功能的功能 脂质的合成脂质的合成 内质网合成构成细胞所需的包括磷脂和胆固醇内质网合成构成细胞所需的包括磷脂和胆固醇 在内的在内的几乎全部的膜脂几乎全部的膜脂，其中最主要的磷脂是，其中最主要的磷脂是 磷脂酰胆碱（卵磷脂）。磷脂酰胆碱（卵磷脂）。 合成磷脂所需要的合成磷脂所需要的3种酶（如酰基转移酶，磷种酶（如酰基转移酶，磷 酸酶，胆碱磷酸转移酶）都酸酶，胆碱磷酸转移酶）都定位在内质网膜定位在内质网膜上，上， 其活性部位在膜的其活性部位在膜的细胞质基质一侧细胞质基质一侧。 The

12、synthesis of phosphatidylcholine. This phospholipid is synthesized from fatty acyl-coenzyme A (fatty acyl CoA), glycerol 3-phosphate, and cytidine-bisphosphocholine (CDP-choline) 转位转位：在内质网上合成的磷脂几分钟之后就由胞质溶：在内质网上合成的磷脂几分钟之后就由胞质溶 胶面转向膜的另一面，即内质网腔面胶面转向膜的另一面，即内质网腔面, , 磷脂的转位是磷脂的转位是 由内质网膜中磷脂转位蛋白由内质网膜中磷脂转位蛋白(

13、phospholipid (phospholipid translocator)translocator)或称翻转酶（或称翻转酶（flippaseflippase）帮助的。帮助的。 转运转运: : 内质网中的磷脂向其它膜的转运有两种方式：内质网中的磷脂向其它膜的转运有两种方式： 出芽出芽( budding)( budding)：ERGCERGC、LyLy、PM PM 磷脂转换蛋白磷脂转换蛋白(phospholipid exchange proteins, (phospholipid exchange proteins, PEPPEP）：磷脂分子）：磷脂分子+PEP+PEP细胞质基质细胞质基质靶

14、膜（线粒体、靶膜（线粒体、 过氧化物酶体的膜）过氧化物酶体的膜）(see next)(see next) 糖原分解与糖原分解与游离葡萄糖游离葡萄糖 释放释放 在在肝细胞肝细胞中中, ,糖原裂解释放糖原裂解释放 葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸磷酸, ,然后再转变然后再转变 成葡萄糖成葡萄糖-6-6-磷酸磷酸, ,由于磷酸由于磷酸 化的葡萄糖不能通过细胞质化的葡萄糖不能通过细胞质 膜膜, ,光面内质网上的光面内质网上的葡萄糖葡萄糖- - 6-6-磷酸酶磷酸酶将葡萄糖将葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 水解为葡萄糖和磷酸后水解为葡萄糖和磷酸后, ,葡葡 萄糖就可穿过细胞质膜进入萄糖就可穿过细胞质膜进入 血液血液

15、 解毒作用解毒作用(detoxification)(detoxification) 肝细胞肝细胞中的光面内质网很丰富，其中含有一些中的光面内质网很丰富，其中含有一些 酶，用以清除脂溶性废物和代谢产生的有害物酶，用以清除脂溶性废物和代谢产生的有害物 质。如质。如 细胞色素细胞色素P-450P-450家族酶系能使聚集在光面内质网家族酶系能使聚集在光面内质网 上的不溶于水的废物或代谢产物羟基化而完全上的不溶于水的废物或代谢产物羟基化而完全 溶于水转运出细胞进入尿液中。溶于水转运出细胞进入尿液中。 n贮贮CaCa2+ 2+功能： 功能： 肌质网肌质网(sarcoplasmic reticullum)(

16、sarcoplasmic reticullum)是是肌细胞肌细胞内内 特化的光面内质网特化的光面内质网, , 是贮存是贮存CaCa2+ 2+的细胞器。 的细胞器。 Translocation of soluble proteins across ER 蛋白质的合成蛋白质的合成 向细胞外分泌的蛋白质向细胞外分泌的蛋白质 膜的整合蛋白质膜的整合蛋白质 细胞器中可溶性驻留蛋细胞器中可溶性驻留蛋 白质（白质（soluble proteins that reside within compartments of the endomembrane system ） 蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工 包

17、括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等， 其中最主要的是糖基化，几乎所有内质网上合成其中最主要的是糖基化，几乎所有内质网上合成 的蛋白质最终被糖基化。的蛋白质最终被糖基化。 糖基化的作用：糖基化的作用： 使蛋白质能够抵抗消化酶的作用；使蛋白质能够抵抗消化酶的作用； 赋予蛋白质传导信号的功能；赋予蛋白质传导信号的功能； 某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。 在进化上，寡糖链具有一定的刚性，从而限制了其它大分子接近细在进化上，寡糖链具有一定的刚性，从而限制了其它大分子接近细 胞表面的膜蛋白，这就可能使真核细胞的祖先具

18、有一个保护性的外胞表面的膜蛋白，这就可能使真核细胞的祖先具有一个保护性的外 被，同时又不象细胞壁那样限制细胞的形状与运动被，同时又不象细胞壁那样限制细胞的形状与运动。 内质网上进行内质网上进行N-N-连接连接 的糖基化的糖基化。 N-linked N-linked glycosylationglycosylation：与天：与天 冬酰胺残基的冬酰胺残基的NHNH2 2连接，连接， 糖为糖为N-N-乙酰葡糖胺。乙酰葡糖胺。 Protein glycosylation in RER 新生多肽的折叠与装配新生多肽的折叠与装配 二硫键异构酶二硫键异构酶（protein disulfide isomer

19、aseprotein disulfide isomerase，PDIPDI：ERER 驻留蛋白驻留蛋白）催化新合成的蛋白形成和改组二硫键，形成正）催化新合成的蛋白形成和改组二硫键，形成正 确的折叠状态。确的折叠状态。 分子伴侣分子伴侣BiPBiP（Binding proteinBinding protein）识别错误折叠的蛋白或识别错误折叠的蛋白或 未装配好的蛋白亚单位，并促进重新折叠与装配。未装配好的蛋白亚单位，并促进重新折叠与装配。 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，不能进入高尔基体。这些多肽一旦被识别，便从内质位，不

20、能进入高尔基体。这些多肽一旦被识别，便从内质 网腔转至细胞质基质（通过网腔转至细胞质基质（通过Sec61pSec61p复合体），被蛋白酶体复合体），被蛋白酶体 （proteasomesproteasomesprotein-degrading machineprotein-degrading machine）所降解。）所降解。 （see nextsee next） 二、高尔基体 n高尔基体（高尔基体（Golgi bodyGolgi body），也），也 称高尔基器称高尔基器(Golgi apparatus)(Golgi apparatus) 或 高 尔 基 复 合 体或 高 尔 基 复 合 体

21、( G o l g i ( G o l g i complex)complex) n最早发现于最早发现于18551855年，年，18891889年，年， GolgiGolgi用银染法，在猫头鹰的神用银染法，在猫头鹰的神 经细胞内观察到了清晰的结构，经细胞内观察到了清晰的结构， 因此定名为高尔基体。因此定名为高尔基体。2020世纪世纪5050 年代以后才正确认识它的存在和年代以后才正确认识它的存在和 结构。结构。19091909年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。 Golgi Apparatus in a plant parenchyma cell from Sauromatum guttatum (TEM

22、 x145,700). 组成：组成： 高尔基体膜含有大约高尔基体膜含有大约60%60%的蛋白的蛋白和和40%40%的脂类的脂类。 从蛋白质含量看从蛋白质含量看, , 高尔基复合体高于内质网和质膜（分高尔基复合体高于内质网和质膜（分 别为别为20%20%和和40%40%）。）。 从总磷脂看从总磷脂看, , 高尔基体介于内质网和高尔基体介于内质网和 质膜之间。质膜之间。 标志酶为标志酶为糖基转移酶糖基转移酶。 还有磺基还有磺基- -糖基转移酶、氧化还原酶、磷酸酶、蛋白糖基转移酶、氧化还原酶、磷酸酶、蛋白 激酶、甘露糖苷酶、转移酶和磷脂酶等不同的类型。激酶、甘露糖苷酶、转移酶和磷脂酶等不同的类型。

23、1、形态和组成 功能区隔：功能区隔： CGN Medial Golgi TGN CGNCGN l 最内侧称高尔基体顺面最内侧称高尔基体顺面 网络结构（网络结构（cis Golgi cis Golgi networknetwork，CGNCGN），呈相），呈相 互连接的管网结构互连接的管网结构 （interconnected interconnected network of tubulesnetwork of tubules）, , 是高尔基体的入口区域。是高尔基体的入口区域。 Diagram of Golgi body. Vesicles arrive at the cis face and

24、 leave from trans face. The internal compartment of each membrane sac is called a “cisterna” (pl. cisternae). Golgi StackGolgi Stack： 高尔基体的主体由一系列大高尔基体的主体由一系列大 的、扁平膜囊和管道组成，的、扁平膜囊和管道组成， 形成不同间隔，但功能上是形成不同间隔，但功能上是 连续的。可分为连续的。可分为顺面膜囊顺面膜囊 （ciscis cisternae cisternae）、）、中间中间 膜囊膜囊（medialmedial cisternae cist

25、ernae） 和和反面膜囊反面膜囊（transtrans cisternaecisternae）。多数糖基化）。多数糖基化 修饰、糖脂的形成以及与高修饰、糖脂的形成以及与高 尔基体有关的多糖的合成都尔基体有关的多糖的合成都 发生在此。发生在此。 TGNTGN： 反面最外侧称高尔基反面最外侧称高尔基 体体反面网络结构反面网络结构 （transtrans Golgi Golgi networknetwork，TGNTGN），呈），呈 管网状，并有囊泡与管网状，并有囊泡与 之相连。是高尔基体之相连。是高尔基体 的出口区域，功能是的出口区域，功能是 参与蛋白质的分类与参与蛋白质的分类与 包装，最后输出

26、。包装，最后输出。 2、高尔基体的功能 n蛋白质运输和分选（蛋白质运输和分选（sortingsorting） n蛋白质修饰蛋白质修饰 水解水解 糖基化糖基化 硫酸化：蛋白聚糖硫酸化：蛋白聚糖 n膜循环：内质网上合成的脂质一部分转移至高尔基体膜循环：内质网上合成的脂质一部分转移至高尔基体 后，经过修饰和加工，形成运输泡，向细胞膜和溶酶后，经过修饰和加工，形成运输泡，向细胞膜和溶酶 体膜等部位运输。体膜等部位运输。 高尔基体的主要功高尔基体的主要功 能是将内质网合成能是将内质网合成 的多种蛋白质进行的多种蛋白质进行 加工、分类与包装加工、分类与包装， 然后分门别类地然后分门别类地运运 送送到细胞特

27、定的部到细胞特定的部 位或分泌到细胞外。位或分泌到细胞外。 ( (见第三节见第三节) ) 糖基化糖基化 O-O-连接的糖基化在高尔基体中进行连接的糖基化在高尔基体中进行，糖的供体为核苷，糖的供体为核苷 糖（半乳糖或糖（半乳糖或N-N-乙酰半乳糖胺）。将糖链转移到多肽乙酰半乳糖胺）。将糖链转移到多肽 链的丝氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸的羟基上。链的丝氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸的羟基上。 N-N-连接的寡聚糖进一步加工连接的寡聚糖进一步加工 内质网上：磷酸多萜醇上的糖基转移到多肽的天冬酰内质网上：磷酸多萜醇上的糖基转移到多肽的天冬酰 胺（胺（AsnAsn）上；）上； 高尔基体：加工，切除葡萄糖和部分甘露糖分

28、子，添高尔基体：加工，切除葡萄糖和部分甘露糖分子，添 加特定的单糖，形成成熟的糖蛋白。加特定的单糖，形成成熟的糖蛋白。 蛋白质糖基化类型蛋白质糖基化类型 特特 征征 N-连接连接 O-连接连接 1. 合成部位合成部位 粗面内质网粗面内质网 高尔基体高尔基体 2. 合成方式合成方式 来 自 同 一 个来 自 同 一 个 寡糖前体寡糖前体 一个个单糖加上去一个个单糖加上去 3. 与之结合的与之结合的 氨基酸残基氨基酸残基 天冬酰胺天冬酰胺 丝氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苏氨酸、 羟赖氨酸、羟脯氨酸羟赖氨酸、羟脯氨酸 4 最终长度最终长度 至少至少5个个 糖残基糖残基 一般一般14个糖残基，个糖残基， 但

29、但ABO血型抗原较长血型抗原较长 5.第一个糖残第一个糖残 基基 N乙酰葡萄乙酰葡萄 糖胺糖胺 N乙酰半乳糖胺等乙酰半乳糖胺等 蛋白质在高尔基体中酶解加工蛋白质在高尔基体中酶解加工 无生物活性的蛋白原（无生物活性的蛋白原（proproteinproprotein）高尔基体高尔基体切切 除除N-N-端或两端的序列端或两端的序列成熟的多肽。如胰岛素、胰高成熟的多肽。如胰岛素、胰高 血糖素及血清白蛋白等。血糖素及血清白蛋白等。 蛋白质前体蛋白质前体高尔基体高尔基体水解水解同种有活性的多肽，同种有活性的多肽， 如神经肽等。如神经肽等。 含有不同信号序列的蛋白质前体含有不同信号序列的蛋白质前体高尔基体高

30、尔基体加工成加工成 不同的产物。不同的产物。 同一种蛋白质前体同一种蛋白质前体不同细胞、以不同的方式加工不同细胞、以不同的方式加工 不同的多肽。不同的多肽。 三、溶酶体与过氧化 物酶体 （一）溶酶体及其（一）溶酶体及其类型类型 1955年年, de Duve与与Novikoff首次发现溶酶体首次发现溶酶体 (lysosome)。它是。它是单层膜围绕、内含多种酸性水单层膜围绕、内含多种酸性水 解酶类的囊泡状细胞器，其主要功能是进行细胞解酶类的囊泡状细胞器，其主要功能是进行细胞 内消化。内消化。 溶酶体几乎存在于所有动物细胞中，植物细胞内溶酶体几乎存在于所有动物细胞中，植物细胞内 也有与溶酶体功能

31、类似的细胞器也有与溶酶体功能类似的细胞器圆球体及液圆球体及液 泡泡。 溶酶体膜溶酶体膜虽然与质膜厚度相近，但成分不同，虽然与质膜厚度相近，但成分不同， 主要区别是：主要区别是： 膜膜有质子泵有质子泵，将，将H+泵入溶酶体，使其泵入溶酶体，使其pH 值降低。值降低。 具有具有多种载体蛋白多种载体蛋白用于水解的产物向外用于水解的产物向外 转运。转运。 膜蛋白膜蛋白高度糖基化高度糖基化，可能有利于防止自，可能有利于防止自 身膜蛋白降解。身膜蛋白降解。 溶酶体是一种异质性的细胞器，形态大小及溶酶体是一种异质性的细胞器，形态大小及 内含的水解酶种类都可能有很大的不同，标志内含的水解酶种类都可能有很大的不

32、同，标志 酶为酸性磷酸酶。根据完成其生理功能的酶为酸性磷酸酶。根据完成其生理功能的不同不同 阶段阶段可分为可分为: （1）初级溶酶体初级溶酶体(primary lysosome) （ 2 ） 次 级 溶 酶 体） 次 级 溶 酶 体 ( s e c o n d a r y lysosome) （3）残余小体）残余小体 (residual body) 内含物内含物均一均一，无明，无明 显颗粒，由高尔基显颗粒，由高尔基 体分泌形成，含有体分泌形成，含有 多种水解酶，已知多种水解酶，已知 60余种，余种，均属于均属于 酸性水解酶酸性水解酶，反应，反应 的最适的最适PH值为值为4.6 （5.0）左右。

33、左右。 （1）初级溶酶体（primary lysosome） Secondary lysosome 是正在进行或完成消是正在进行或完成消 化作用的溶酶体，内化作用的溶酶体，内 含水解酶和相应的底含水解酶和相应的底 物，可分为：物，可分为： 自噬溶酶体自噬溶酶体 （autophagolysosomeautophagolysosome） 和和异噬溶酶体异噬溶酶体 (phagolysosome) (phagolysosome) 。 （2 2）次级溶酶体（）次级溶酶体（secondary lysosomesecondary lysosome） 肝细胞脂褐质肝细胞脂褐质 又 称 后 溶 酶 体又 称 后

34、 溶 酶 体 （post-lysosomepost-lysosome） 已失去酶活性已失去酶活性，仅留，仅留 未消化的未消化的残渣残渣，故名。，故名。 残体可通过外排作用残体可通过外排作用 排出细胞，也可能留排出细胞，也可能留 在细胞内逐年增多，在细胞内逐年增多， 如如表皮细胞的老年斑表皮细胞的老年斑， 肝细胞的脂褐质肝细胞的脂褐质。 （3 3）残体（）残体（residual bodyresidual body） （二）溶酶体的功能 1、清除清除无用的生物大分子、衰老细胞器、衰老损无用的生物大分子、衰老细胞器、衰老损 伤和死亡的细胞、伤和死亡的细胞、个体发育中多余的细胞个体发育中多余的细胞；

35、2、防御防御作用作用 ( (如巨噬细胞杀死病原体如巨噬细胞杀死病原体) )； 3、通过细胞内消化为细胞、通过细胞内消化为细胞提供营养提供营养（如高等动物如高等动物 内吞低密度脂蛋白获得胆固醇，单细胞真核生内吞低密度脂蛋白获得胆固醇，单细胞真核生 物利用溶酶体消化食物。物利用溶酶体消化食物。 4、参与、参与分泌过程分泌过程的调节（的调节（如将甲状腺球蛋白降解如将甲状腺球蛋白降解 成有活性的甲状腺素）成有活性的甲状腺素）； 5、在、在受精过程受精过程中的作用。中的作用。 动物细胞溶酶体系统示意图动物细胞溶酶体系统示意图 （三）溶酶体的发生（三）溶酶体的发生 溶酶体酶的合成及溶酶体酶的合成及N-N-

36、连接的糖基化修饰（连接的糖基化修饰（rERrER） 高尔基体高尔基体cis膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化 N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶磷酸葡萄糖苷酶磷酸葡萄糖苷酶M6P 高尔基体高尔基体trans-膜囊和膜囊和TGN膜（膜（M6P受体）受体） 溶酶体酶分选与局部浓缩溶酶体酶分选与局部浓缩 以出芽的方式转运到前溶酶体以出芽的方式转运到前溶酶体 溶酶体的发生溶酶体的发生 （四）溶酶体与疾病 1、矽肺、矽肺 2、肺结核、肺结核 3、类风湿性关节炎、类风湿性关节炎 4、各类贮积症、各类贮积症 （五）过氧化物酶体 过 氧 化 物 酶 体过 氧 化 物 酶

37、 体 ( ( p e r o x i s o m )p e r o x i s o m ) 又 称 微 体又 称 微 体 ( (microbody)microbody)，是由单层膜围绕的内含一种是由单层膜围绕的内含一种 或几种氧化酶类的异质性细胞器。或几种氧化酶类的异质性细胞器。 1 1、过氧化物酶体与溶酶体的区别、过氧化物酶体与溶酶体的区别 2 2、过氧化物酶体的功能、过氧化物酶体的功能 3 3、过氧化物酶体的发生、过氧化物酶体的发生 第三节 细胞内蛋白质的分选与膜 泡运输 蛋白质分选（蛋白质分选（Protein sortingProtein sorting）: : 绝大多数蛋白质均在细胞质

38、基质中的核糖体上开绝大多数蛋白质均在细胞质基质中的核糖体上开 始合成，随后，或在细胞质基质中或运至糙面内始合成，随后，或在细胞质基质中或运至糙面内 质网上继续合成。然后，通过不同的途径转运到质网上继续合成。然后，通过不同的途径转运到 细胞的特定部位，也只有转运到正确的部位并装细胞的特定部位，也只有转运到正确的部位并装 配成结构与功能复合体，才能参与细胞的生命活配成结构与功能复合体，才能参与细胞的生命活 动。这一过程称动。这一过程称蛋白质的定向转运或分选蛋白质的定向转运或分选。 一、信号假说与与分泌性蛋白质 的合成 （一）信号假说（一）信号假说 为什么有些蛋白质在细胞质基质中合成，而有些为什么有

39、些蛋白质在细胞质基质中合成，而有些 在糙面内质网上合成呢？在糙面内质网上合成呢？ Blobel 推推测测分泌性蛋白分泌性蛋白N端序列作为信号肽，指端序列作为信号肽，指 导分泌性蛋白到内质网膜上合成，在蛋白合成结导分泌性蛋白到内质网膜上合成，在蛋白合成结 束之前信号肽被切除。这就是束之前信号肽被切除。这就是1975年，美国纽年，美国纽 约洛克菲勒大学的约洛克菲勒大学的Gunter Blobel等提出的等提出的信号信号 肽假说肽假说（G. Blobel因此而获得因此而获得1999年诺贝尔生年诺贝尔生 理学理学/医学奖）。医学奖）。 现已确认，指导分泌性蛋白在糙面内质网上合成现已确认，指导分泌性蛋白

40、在糙面内质网上合成 的决定因素除了蛋白质的决定因素除了蛋白质N端的信号肽（端的信号肽（signal sequence或或signal peptide）外，还有外，还有信号识别信号识别 颗粒（颗粒（signal recognition particle, SRP）以及以及 位于内质网膜上的位于内质网膜上的信号识别颗粒受体（又称停泊信号识别颗粒受体（又称停泊 蛋白蛋白docking protein, DP）和和易位子易位子等组分。等组分。 分泌性蛋白在内质网上的合成过程如下：分泌性蛋白在内质网上的合成过程如下： 蛋白质首先在细胞质基质游离核糖体上起始合成，当蛋白质首先在细胞质基质游离核糖体上起始合

41、成，当 多肽链延伸至多肽链延伸至80个氨基酸左右后，个氨基酸左右后，N端的信号肽与信号端的信号肽与信号 识别颗粒结合识别颗粒结合使肽链延伸暂时停止，并防止新生肽使肽链延伸暂时停止，并防止新生肽N端损端损 伤和成熟前折叠，直至信号识别颗粒与内质网膜上的伤和成熟前折叠，直至信号识别颗粒与内质网膜上的停停 泊蛋白泊蛋白结合，核糖体与内质网膜上的结合，核糖体与内质网膜上的易位子易位子结合。结合。 核糖体结合到内质网膜上后，信号识别颗粒脱离信号核糖体结合到内质网膜上后，信号识别颗粒脱离信号 序列和核糖体，序列和核糖体，返回细胞质基质中重复使用返回细胞质基质中重复使用，肽链又开，肽链又开 始延伸。始延伸。

42、 信号肽与易位子结合并使孔道打开，信号肽穿入内质信号肽与易位子结合并使孔道打开，信号肽穿入内质 网膜并引导肽链以袢环形式进入内质网腔中，与此同时，网膜并引导肽链以袢环形式进入内质网腔中，与此同时， 腔面上的信号肽酶切除信号肽腔面上的信号肽酶切除信号肽。肽链继续延伸直至完成。肽链继续延伸直至完成 整个多肽链的合成。整个多肽链的合成。 （二）信号肽与共转移（二）信号肽与共转移 信号肽（信号肽（signal peptide)：信号肽位于蛋白质的：信号肽位于蛋白质的 N端，一般有端，一般有1626个氨基酸残基，分三个区：个氨基酸残基，分三个区： N端为亲水区含碱性氨基酸端为亲水区含碱性氨基酸,带正电荷。中间疏水带正电荷。中间疏水 区含中性或疏水性氨基酸。区含中性或疏水性氨基酸。C端是信号肽酶切割端是信号肽酶切割 信号肽的部位。信号肽的部位。 以上这种肽链边合成边转移至内质网腔中的方式以上这种肽链边合成边转移至内质网腔中的方式 称共转移，信号肽可以看作为开始转移序列。称共转移，信号肽可以看作为开始转移序列。 （三）信号肽与后转移 线粒体、叶绿体中绝大多数蛋白质以及过氧化线粒体、叶绿体中绝大多数蛋白质以及过氧化 物酶体中的蛋白质物酶体中的蛋