王文锋-第七章细胞内膜系统(一).

1、第七章 细胞内膜系统 医学细胞生物学医学细胞生物学 授课教师：王文锋授课教师：王文锋 副教授副教授 E-mail： 医学细胞生物学 目 录 第第七七章章 细胞内膜系统细胞内膜系统 第一节第一节 内质网内质网 第第二二节节 高尔基复合体高尔基复合体 医学细胞生物学3 内膜系统内膜系统(endomembrane system) ：指位于细胞质内，：指位于细胞质内， 在结构，功能乃至发生上有一定联系的膜性结构的总称在结构，功能乃至发生上有一定联系的膜性结构的总称。 内膜是相对于质膜而言，是真核细胞特有结构。内膜是相对于质膜而言，是真核细胞特有结构。 内膜系统使胞内形成一些相互分隔的膜性区室，使胞内内

2、膜系统使胞内形成一些相互分隔的膜性区室，使胞内 特定的生化反应过程在特定的区域内进行，内膜系统的这特定的生化反应过程在特定的区域内进行，内膜系统的这 种分隔作用称为种分隔作用称为细胞内的区域化。细胞内的区域化。 内膜系统在结构和功能上是一个内膜系统在结构和功能上是一个统一的整体统一的整体，是细胞合，是细胞合 成蛋白质、酶、脂类和糖类的场所，同时对合成产物具有成蛋白质、酶、脂类和糖类的场所，同时对合成产物具有 加工、包装和运输的功能。加工、包装和运输的功能。 医学细胞生物学4 内膜系统内膜系统 内质网内质网(endoplasmic reticulum) 高尔基复合体高尔基复合体(Golgi co

3、mplex) 溶酶体溶酶体(lysosomes) 过氧化氢体过氧化氢体(peroxisomes) (核膜、小泡核膜、小泡) intracellular compartments: endosomes Nuclear-ER Golgi ER lysosome 细胞内的房室化细胞内的房室化 医学细胞生物学5 一、内质网的形态结构一、内质网的形态结构 二、内质网的化学组成二、内质网的化学组成 三、内质网的类型三、内质网的类型 四、内质网的功能四、内质网的功能 第一节第一节 内质网内质网 6 1945年，年，K.R.Poter; 电子显微镜电子显微镜; 小鼠成纤维细胞小鼠成纤维细胞 细胞核附近的细胞质

4、内质区细胞核附近的细胞质内质区 内质网内质网 细胞膜附近的细胞质外质区细胞膜附近的细胞质外质区 7 核核 膜膜 外外 层层 内质网内质网 ERER是由一层单位膜是由一层单位膜 围成的形状大小不同的围成的形状大小不同的 小管，小泡，扁囊状结小管，小泡，扁囊状结 构，相互连接形成一个构，相互连接形成一个 连续的网状膜系统。连续的网状膜系统。 小管小管 小泡小泡 扁囊状扁囊状 细胞膜细胞膜 核膜核膜 内内 质质 网网 细细 胞胞 膜膜 内质网的内腔相互连通。内质网的内腔相互连通。 一、内质网的形态结构一、内质网的形态结构 8 微粒体微粒体(microsome)：为用蔗糖密度梯度离心为用蔗糖密度梯度离

5、心 方法方法,从细胞匀浆中分离出的内质网碎片。从细胞匀浆中分离出的内质网碎片。 含有脂类含有脂类(糖脂、胆固醇糖脂、胆固醇)、RNA、蛋白质及蛋白质及 丰富的酶等。丰富的酶等。 胞质面与腔面的酶的分布不同。胞质面与腔面的酶的分布不同。 标志酶：标志酶：葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 二、内质网的化学组成二、内质网的化学组成 9 核糖体核糖体 粗面内质网粗面内质网 滑面内质网滑面内质网 There are two basic kinds of ER : Rough/granular endoplasmic reticulum (RER，粗面粗面/颗粒颗粒 内质网内质网) - has riboso

6、mes attached. Smooth/agranular endoplasmic reticulum (SER，滑滑/光面光面/ 无颗粒内质网无颗粒内质网) - no ribosomes. 三、内质网的类型三、内质网的类型 医学细胞生物学10 10 The smooth ER(SER) 医学细胞生物学11 rough endoplasmic reticulum (RER) RER: 膜表面附膜表面附 着核糖体，膜上有着核糖体，膜上有 核糖体连接蛋白核糖体连接蛋白； 形态多为板层状排形态多为板层状排 列的扁囊；网腔内列的扁囊；网腔内 含低电子或中等电含低电子或中等电 子密度的物质；子密度的物

7、质；多多 分布在分泌活动旺分布在分泌活动旺 盛或分化较完善的盛或分化较完善的 细胞内。细胞内。 医学细胞生物学12 The smooth ER(SER) SER: 膜表面无核糖体附着；形态多膜表面无核糖体附着；形态多 为分枝小管或小泡；多分布在一些特化的为分枝小管或小泡；多分布在一些特化的 细胞中细胞中,如肌肉细胞，肝细胞等。如肌肉细胞，肝细胞等。 13 内质网功能：内质网功能：使细胞质区域化，为物质代谢提使细胞质区域化，为物质代谢提 供特定的内环境；扩大膜的表面积，有利于酶的分供特定的内环境；扩大膜的表面积，有利于酶的分 布提高代谢效率；是蛋白质，脂类和糖类的重要合布提高代谢效率；是蛋白质，

8、脂类和糖类的重要合 成基地；参与物质运输，物质交换和解毒作用；对成基地；参与物质运输，物质交换和解毒作用；对 细胞起机械支持作用。细胞起机械支持作用。 RER：蛋白质的合成、折叠与转运，蛋白质的蛋白质的合成、折叠与转运，蛋白质的 糖基化。糖基化。 SER：小分子物质小分子物质(脂类脂类)的合成与代谢、储存的合成与代谢、储存 和调节钙离子浓度以及细胞的解毒作用等。和调节钙离子浓度以及细胞的解毒作用等。 四、内质网的功能四、内质网的功能 医学细胞生物学14 1975年年Bloble提出提出信号假说信号假说(signal hypothesis ) 信号肽的合成信号肽的合成 信号识别颗粒信号识别颗粒(

9、SRP)-核糖体复合体形成核糖体复合体形成 核糖体与内质网膜结合核糖体与内质网膜结合 多肽链进入内质网腔多肽链进入内质网腔 主要过程主要过程 ( (一一) )粗面内质网的功能粗面内质网的功能 1.1.粗面内质网与蛋白质的合成粗面内质网与蛋白质的合成 四、内质网的功能四、内质网的功能 医学细胞生物学15 信号肽：信号肽：引导新合引导新合 成肽链转移到内质成肽链转移到内质 网上的一段多肽，网上的一段多肽， 位于新合成肽链的位于新合成肽链的 N N端。端。 信号斑：信号斑：存在于完存在于完 全折叠的蛋白质中，全折叠的蛋白质中， 信号序列可以不相信号序列可以不相 邻。邻。 医学细胞生物学16 蛋白质分

10、选的信号假说蛋白质分选的信号假说 在多肽链移至内质网的过程中，除了在多肽链移至内质网的过程中，除了信号肽信号肽参与参与 之外，还包含其他的之外，还包含其他的分选信号分选信号(sorting signal), 决定蛋决定蛋 白质在细胞内的去向或定位的作用。白质在细胞内的去向或定位的作用。 后来先后证明了后来先后证明了信号识别颗粒信号识别颗粒(signal recognition particle，SRP) 、信号识别颗粒信号识别颗粒受体受体及细胞膜上的及细胞膜上的易易 位子通道蛋白位子通道蛋白(protein-conducting channel,PCC) ，这，这 些成分都参与了蛋白质分选的信

11、号假说。些成分都参与了蛋白质分选的信号假说。 医学细胞生物学17 信号假说信号假说 (signal hypothesis ) Signal recognition particle (SRP) 信号识别颗粒信号识别颗粒(SRP)：由六个多：由六个多 肽亚单位和肽亚单位和1个个RNA分子组成。分子组成。 有三个功能部位：有三个功能部位：翻译暂停结翻译暂停结 构域，信号肽结合位点，构域，信号肽结合位点，SRP 受体结合位点。受体结合位点。 信号识别颗粒受体信号识别颗粒受体：位于内质网：位于内质网 膜上，由两个蛋白质亚基组成。膜上，由两个蛋白质亚基组成。 功能：功能：将将SRP-核糖体复合体引导核糖

12、体复合体引导 至内质网膜上的易位子通道蛋白至内质网膜上的易位子通道蛋白 上。上。 18 内质网腔内质网腔 细胞质细胞质 SRP受体受体 信号识别颗粒信号识别颗粒 (SRP) 核糖体结合蛋白核糖体结合蛋白 tRNA AP 核糖体核糖体 mRNA 信号肽信号肽 A 医学细胞生物学19 Endomembrane and secreted proteins 医学细胞生物学20 Endomembrane and secreted proteins 医学细胞生物学21 ER膜上有一种称为膜上有一种称为易位子易位子(translocon)的的 蛋白复合体，直径蛋白复合体，直径8.5nm，中心有一个直径，中心

13、有一个直径 2nm的通道，其功能与新生成的多肽进入的通道，其功能与新生成的多肽进入ER有有 关。关。 医学细胞生物学22 RER合成的外输性蛋白质包括合成的外输性蛋白质包括: 1. 分泌性蛋白质，如基质蛋白、酶、抗体、分泌性蛋白质，如基质蛋白、酶、抗体、 肽类激素和细胞因子等。肽类激素和细胞因子等。 2. 膜整合蛋白，如膜受体、膜抗原等。膜整合蛋白，如膜受体、膜抗原等。 3. 定位于高尔基复合体、光面内质网定位于高尔基复合体、光面内质网(SER)和和 溶酶体的蛋白质。溶酶体的蛋白质。 4. 驻留在糙面内质网驻留在糙面内质网(RER)的蛋白质。的蛋白质。 23 2.2.粗面内质网与蛋白质的折叠粗

14、面内质网与蛋白质的折叠 RER腔中丰富的腔中丰富的氧化型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽 (GSSG)、蛋白二硫异构酶蛋白二硫异构酶(protein disulfide isomerase，PDI)和和分子伴侣分子伴侣 系统，为蛋白质多肽链的折叠提供了系统，为蛋白质多肽链的折叠提供了 极为有利的环境。极为有利的环境。 24 蛋蛋 白白 质质 的的 折折 叠叠 二硫键的形成：二硫键的形成：蛋白二硫异构酶（蛋白二硫异构酶（PDI）催化任何催化任何 两个半胱氨酸残基间形成二硫键；同时能反复两个半胱氨酸残基间形成二硫键；同时能反复切断错切断错 误结合的二硫键，帮助新合成的蛋白重新形成二硫键误结合的二硫键，帮助新

15、合成的蛋白重新形成二硫键 并处于正确折叠的状态并处于正确折叠的状态。 多肽链的折叠：多肽链的折叠：分子伴侣是一类在细胞内帮助其分子伴侣是一类在细胞内帮助其 它蛋白质多肽链进行正确折叠、组装、转运及降解它蛋白质多肽链进行正确折叠、组装、转运及降解 的蛋白质分子，其中大部分属于热激蛋白的蛋白质分子，其中大部分属于热激蛋白(heat shock protein，hsp)家族。家族。 25 蛋白质的蛋白质的糖基化糖基化(glycosylation)：是指单糖或寡是指单糖或寡 糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白的过程。糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白的过程。 糖与蛋白糖与蛋白 质的连接质的连接 方式方式 N-连接

16、的寡糖蛋白连接的寡糖蛋白：发生在内质网腔内：发生在内质网腔内 （蛋白质的天冬酰胺的氨基基团，先与（蛋白质的天冬酰胺的氨基基团，先与 RER膜上的多萜分子连接而被活化）。膜上的多萜分子连接而被活化）。 O-连接的寡糖蛋白连接的寡糖蛋白：发生在高尔基体内。发生在高尔基体内。 3.3.粗面内质网与蛋白质的糖基化粗面内质网与蛋白质的糖基化 医学细胞生物学26 出芽方式出芽方式将合将合 成的蛋白质包裹成成的蛋白质包裹成 膜性转运小泡，以膜性转运小泡，以 囊泡形式转运，避囊泡形式转运，避 免免RERRER合成的蛋白质合成的蛋白质 与细胞基质混合。与细胞基质混合。 4.粗面内质网与蛋白质的运输 27 SER

17、SER的的 功能功能 1.1.脂类的合成脂类的合成 2.2.糖原的合成与分解糖原的合成与分解 3.3.解毒作用解毒作用（如肝细胞的解毒作用）（如肝细胞的解毒作用） 4.4.储存和调节储存和调节CaCa2+ 2+浓度 浓度（如肌肉细胞中的肌质网）（如肌肉细胞中的肌质网） （二）滑面内质网的功能（二）滑面内质网的功能 医学细胞生物学28 在合成胆固醇类物质的肾上腺皮质细在合成胆固醇类物质的肾上腺皮质细 胞和卵巢黄体细胞中，胞和卵巢黄体细胞中，SERSER很发达，很发达，SERSER中中 存在与胆固醇合成、激素转化及其他脂类存在与胆固醇合成、激素转化及其他脂类 合成的酶系。合成的酶系。 认为认为SE

18、RSER是脂类合成与运输的主要场是脂类合成与运输的主要场 所。某些细胞中所。某些细胞中RERRER也可以合成脂类。也可以合成脂类。 1. 1. 脂类的合成脂类的合成 医学细胞生物学29 2.2.药物代谢与解毒药物代谢与解毒 内质网上存在与解毒作用有关的酶和酶系，内质网上存在与解毒作用有关的酶和酶系， 其中光面内质网上集中了多种重要的氧化酶系，其中光面内质网上集中了多种重要的氧化酶系， 如细胞色素如细胞色素P P450 450、 、NADPH-NADPH-细胞色素细胞色素C C还原酶等。还原酶等。 许多对机体有害的物质，如药物和毒物等经氧许多对机体有害的物质，如药物和毒物等经氧 化酶系的作用可以

19、被解毒和转化。化酶系的作用可以被解毒和转化。 如给动物服用大量有毒物质可引起光面内质网如给动物服用大量有毒物质可引起光面内质网 的增生，同时与解毒有关的酶的含量明显增加。停的增生，同时与解毒有关的酶的含量明显增加。停 止给药后在短时间内光面内质网的数量就很快减少止给药后在短时间内光面内质网的数量就很快减少 到正常水平。到正常水平。 30 实验证明，糖原的分布与实验证明，糖原的分布与SER紧密联系。细胞中糖紧密联系。细胞中糖 原位于接近原位于接近SER的部位，且的部位，且SER常为丰富的糖原所遮常为丰富的糖原所遮 盖。动物绝食数日造成糖原减少后，盖。动物绝食数日造成糖原减少后，SER的小管与小的

20、小管与小 囊集中围绕残余的糖原。再喂食则使囊集中围绕残余的糖原。再喂食则使SER显著增加。显著增加。 说明说明SER与糖原合成有关。与糖原合成有关。 糖原分解与糖原分解与ER有关。肝细胞内有关。肝细胞内SER朝向胞质膜朝向胞质膜 面附着的糖原颗粒，可被磷酸化酶降解，形成面附着的糖原颗粒，可被磷酸化酶降解，形成1-P- G，再在细胞质基质中转化为，再在细胞质基质中转化为6-P-G。 3. 3. 糖原的合成与分解糖原的合成与分解 医学细胞生物学31 4. 储存和调节储存和调节Ca2+浓度浓度 肌质网肌质网(特化特化SER) 具具 有储存和调节有储存和调节Ca2+浓度的浓度的 功能。腔中功能。腔中P

21、DI有结合有结合 Ca2+作用。作用。 其中的其中的Ca2+ 结合蛋白高亲和力结合结合蛋白高亲和力结合 Ca2+。ER通过其膜上的通过其膜上的 Ca2+通道和通道和Ca2+泵调节细泵调节细 胞内的胞内的Ca2+浓度，从而调浓度，从而调 控肌肉的收缩和舒张。控肌肉的收缩和舒张。 sarcoplasmic reticulum 医学细胞生物学32 五、内质网的病理性变化五、内质网的病理性变化 1.ER是一个比较敏感的细胞器。是一个比较敏感的细胞器。 2.内质网肿胀：内质网肿胀：ER膨大成空泡状，电子密度底于正常，伴膨大成空泡状，电子密度底于正常，伴 有线粒体肿胀，病理学上称为浊肿有线粒体肿胀，病理学

22、上称为浊肿(cloudy swelling)。缺氧、缺氧、 辐射等。辐射等。 3.内质网脱粒：药物中毒、病毒感染等。内质网脱粒：药物中毒、病毒感染等。 4.内质网内包涵体：某些疾病中可看到脂类、蛋白质在内质网内包涵体：某些疾病中可看到脂类、蛋白质在ER 腔中积累。如脂肪肝细胞中有大量脂质体存在；肝硬化患腔中积累。如脂肪肝细胞中有大量脂质体存在；肝硬化患 者的肝细胞可见到者的肝细胞可见到ER腔中聚集大量的腔中聚集大量的1-AT。 医学细胞生物学33 一、高尔基复合体的形态结构一、高尔基复合体的形态结构 二、二、高尔基复合体高尔基复合体的化学组成的化学组成 三、三、高尔基复合体高尔基复合体的区域化

23、的区域化 四、四、高尔基复合体高尔基复合体的功能的功能 五、五、高尔基复合体高尔基复合体的病理性变化的病理性变化 第第二二节节 高尔基复合体高尔基复合体 34 34 1898年年 意大利意大利-高尔基高尔基(Camillo Golgi) 光镜光镜猫头鹰猫头鹰、猫、猫-神经细胞神经细胞 内网器高尔基复合体内网器高尔基复合体 医学细胞生物学35 Regional differnces in membrane composition across the Golgi stack 36 光镜：光镜：网状结构网状结构 电电 镜镜 扁平囊扁平囊/ /中间高尔基网中间高尔基网 ( (包括顺面、中间和反包括顺

24、面、中间和反 面扁囊面扁囊)/)/高尔基堆高尔基堆 成熟面成熟面(mature face) 小囊泡小囊泡/ /顺面高尔顺面高尔 基网基网/ /形成面形成面/ /未成未成 熟面熟面/ /凸面凸面 大囊泡大囊泡/ /反面高尔反面高尔 基网基网/ /分泌面分泌面/ /凹面凹面 形成面形成面(forming face) 一、高尔基复合体的形态结构一、高尔基复合体的形态结构 医学细胞生物学37 大大 囊囊 泡泡 100-500nm;膜厚：膜厚：8nm; 泡内含物质：高电子密度物质，泡内含物质：高电子密度物质， 浓缩泡。浓缩泡。 来源：扁平囊周边或局部球状膨来源：扁平囊周边或局部球状膨 突脱落形成。突脱落

25、形成。 凹面凹面/成熟（反）面成熟（反）面 高尔基体是由一层单位膜包高尔基体是由一层单位膜包 围形成的囊泡系统。由扁平囊围形成的囊泡系统。由扁平囊 (saccule)、小泡小泡(vesical)和大泡和大泡 (vacuole)三种基本形态组成的。三种基本形态组成的。 医学细胞生物学38 扁 平 囊 呈盘状，呈盘状，3-10层称高尔基堆层称高尔基堆 扁平囊间距：扁平囊间距：20-30nm； 囊腔宽：囊腔宽：6-15nm 凸面：形成凸面：形成(顺顺)面；面； 凹面凹面(concave)：成熟：成熟(反反)面面 形成面膜厚：形成面膜厚： 6nm; 成熟面膜厚：成熟面膜厚：8nm 囊腔内含：中等电子密

26、度的物质囊腔内含：中等电子密度的物质 来来 源：小囊泡融合。源：小囊泡融合。 Forming/cis face Mature/trans face 医学细胞生物学39 凸面：形成凸面：形成(顺顺)面；面； 小小 囊囊 泡泡 30-80nm球形小泡球形小泡 膜厚：膜厚：6nm; 泡内含物质：低泡内含物质：低 电子密度物质，较透明。电子密度物质，较透明。 来源：来源：由由rER “芽生芽生”而来。而来。 40 从从ER到到Gc到质膜，蛋白质种类逐渐减少。如，到质膜，蛋白质种类逐渐减少。如，Gc所含磷所含磷 脂酰胆碱也介于脂酰胆碱也介于ER与质膜之间，说明与质膜之间，说明Gc是处于是处于ER和细胞膜

27、之和细胞膜之 间的一种过渡性细胞器。间的一种过渡性细胞器。 GcGc各部分呈不同的细胞化学反应，顺面扁平囊呈各部分呈不同的细胞化学反应，顺面扁平囊呈嗜锇嗜锇反应，反应， 反面扁平囊呈反面扁平囊呈焦磷酸硫胺素酶焦磷酸硫胺素酶反应，反面管网呈反应，反面管网呈胞嘧啶单核苷胞嘧啶单核苷 酸酸(CMP)(CMP)酶酶反应。以上反应。以上3 3种反应和种反应和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 ( (NADP)NADP) 酶酶反应均为反应均为GcGc的特征反应，上述的特征反应，上述3 3种酶则为种酶则为高尔基体的标志酶高尔基体的标志酶, , 定位于定位于GcGc的特殊区室中，可作为鉴别高尔基体极性的

28、标准。的特殊区室中，可作为鉴别高尔基体极性的标准。 主要酶包括主要酶包括: :糖基转移、磺基糖基转移、磺基- -糖基转移酶糖基转移酶( (糖脂合成糖脂合成) ) 、酰、酰 基转移酶基转移酶( (磷脂合成磷脂合成) )、糖苷酶和其它酶类。、糖苷酶和其它酶类。 二、高尔基复合体的化学组成二、高尔基复合体的化学组成 41 41 Gc的扁平囊堆具有三个生化区室，分别为的扁平囊堆具有三个生化区室，分别为顺面扁囊、中扁囊和顺面扁囊、中扁囊和 反面扁囊反面扁囊，分别依次包含对蛋白质进行逐步加工的特异性酶。，分别依次包含对蛋白质进行逐步加工的特异性酶。 如顺面囊中有如顺面囊中有磷酸转移酶磷酸转移酶；中；中 扁

29、囊有扁囊有N-乙酰葡萄糖胺转移酶乙酰葡萄糖胺转移酶I； 反面扁囊含有对糖蛋白的糖链末端反面扁囊含有对糖蛋白的糖链末端 进一步修饰的进一步修饰的半乳糖转移酶半乳糖转移酶等。等。( 比喻成一个工厂，而不同的生化区比喻成一个工厂，而不同的生化区 室就如工厂中的不同车间或工段，室就如工厂中的不同车间或工段， 修饰加工和选择包装修饰加工和选择包装)。 通过通过出芽出芽(budding)方式在囊方式在囊 间转移并融合。在此过程中扁平囊间转移并融合。在此过程中扁平囊 本身保持相对稳定。本身保持相对稳定。 三、高尔基复合体的区域化三、高尔基复合体的区域化 42 四、四、 高尔基复合体的功能高尔基复合体的功能

30、( (一）高尔基复合体与细胞的分泌活动一）高尔基复合体与细胞的分泌活动 高尔基复合体在细胞分泌活动中高尔基复合体在细胞分泌活动中 起着重要的运输作用；在分泌颗粒的起着重要的运输作用；在分泌颗粒的 形成过程中起着浓缩、修饰、加工等形成过程中起着浓缩、修饰、加工等 作用。作用。 43 3 3H H标记亮氨酸 标记亮氨酸 3分钟分钟 17分钟分钟 117分钟分钟 医学细胞生物学44 Autoradiography reveals the sites of synthesis and subsequent transport of secretory proteins 医学细胞生物学45 1. 1.

31、参与糖蛋白的合成和修饰参与糖蛋白的合成和修饰 N-连接寡糖链：在连接寡糖链：在rER腔内合成。腔内合成。 O-连接寡糖链：在高尔基体内合成。连接寡糖链：在高尔基体内合成。 糖蛋白糖蛋白 3H标记甘露糖 标记甘露糖 3H标记半乳糖；唾液糖 标记半乳糖；唾液糖 3H标记 标记N-乙酰葡萄乙酰葡萄糖胺糖胺 2. 2. 参与蛋白质的改造参与蛋白质的改造 无活性前体物无活性前体物(某些肽类激素某些肽类激素) 加工改造加工改造 有活性的物质有活性的物质(激素激素) 高尔基复合体对糖蛋白的合成和修饰高尔基复合体对糖蛋白的合成和修饰 过程具有严格的顺序性。过程具有严格的顺序性。 （二）高尔基复合体对蛋白质的修

32、饰加工（二）高尔基复合体对蛋白质的修饰加工 医学细胞生物学46 特特 征征N-N-连接连接O-O-连接连接 1. 1. 合成部位合成部位粗面内质网粗面内质网粗面内质网或高尔基体粗面内质网或高尔基体 2. 2. 合成方式合成方式来自同一个寡糖前体来自同一个寡糖前体一个个单糖加上去一个个单糖加上去 3. 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. 4. 最终长度最终长度至少至少5 5个糖残基个糖残基 一般一般1 14 4个糖残个糖残 基，但基，但ABOABO血型抗原较血型抗原较 长长 5. 5.

33、第一个糖残基第一个糖残基N-N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺N-N-乙酰半乳糖胺等乙酰半乳糖胺等 N-N-连接与连接与O-O-连接的寡糖比较连接的寡糖比较 医学细胞生物学47 RERRER合成的蛋白质在合成的蛋白质在GcGc加工中，被加上不加工中，被加上不 同的分选信号同的分选信号( (磷酸、半乳糖、唾液酸等磷酸、半乳糖、唾液酸等) )， 被反面被反面GcGc膜上的专一受体识别、浓缩、分选膜上的专一受体识别、浓缩、分选 后，形成不同运输小泡运到细胞不同部位。后，形成不同运输小泡运到细胞不同部位。 （三）高尔基复合体对蛋白质的分拣运输（三）高尔基复合体对蛋白质的分拣运输 医学细胞生物学48 蛋白质合

34、成蛋白质合成 溶酶体寡聚糖磷酸化溶酶体寡聚糖磷酸化 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；分拣加唾液酸；分拣 溶酶体溶酶体 顺面管网顺面管网 中层囊中层囊 反面囊反面囊 反面管网反面管网 大泡（分泌颗粒）大泡（分泌颗粒） rERrER 高尔基复合体高尔基复合体 顺面囊顺面囊 切除甘露糖切除甘露糖 高尔基堆高尔基堆 医学细胞生物学49 Protein Sorting 蛋白质的分选及其转运的信息仅存在于编码该蛋白质的分选及其转运的信息仅存在于编码该 蛋白质的基因本身。蛋白质的基因本身。 流感病毒囊膜蛋白流感病毒囊膜蛋白特异性地转运特异性地转运上皮细

35、胞游上皮细胞游 离端的质膜。离端的质膜。 泡性口炎病毒囊膜蛋白泡性口炎病毒囊膜蛋白特异性地转运特异性地转运上皮细上皮细 胞基底面的质膜。胞基底面的质膜。 水泡性口炎病毒囊膜蛋白水泡性口炎病毒囊膜蛋白等膜蛋白在胞质基质等膜蛋白在胞质基质 侧的双酸分选信号侧的双酸分选信号Asp-X-Gln或或DXE）起重要的作起重要的作 用。用。 医学细胞生物学50 溶酶体的酶是由溶酶体的酶是由rER上的核糖体合成上的核糖体合成 rER腔内腔内 运输小泡运输小泡 高尔基复合体（加工修饰）高尔基复合体（加工修饰） 溶酶体的酶内含有溶酶体的酶内含有甘露糖甘露糖-6-6-磷酸磷酸，高尔基复合体反面，高尔基复合体反面 扁

36、囊膜上有扁囊膜上有甘露糖甘露糖-6-6-磷酸受体磷酸受体，能特异与其结合，诱导溶，能特异与其结合，诱导溶 酶体酶聚集并酶体酶聚集并“出芽出芽”离开高尔基复合体形成溶酶体。离开高尔基复合体形成溶酶体。 溶酶体酶的分选：溶酶体酶的分选：M6PM6P反面膜囊反面膜囊M6PM6P受体受体。 在肝细胞中溶酶体酶还存在不依赖于在肝细胞中溶酶体酶还存在不依赖于M6PM6P的另一种分选途径的另一种分选途径。 （四）高尔基复合体与溶酶体的形成（四）高尔基复合体与溶酶体的形成 医学细胞生物学51 内吞体内吞体 溶酶体酶的磷酸化溶酶体酶的磷酸化 rER 顺面管网顺面管网 反面管网反面管网 高尔基复合高尔基复合体体

37、溶酶体前体溶酶体前体 加入磷酸基团加入磷酸基团 M-6-P 溶酶体酶溶酶体酶 前前 溶溶 酶酶 体体 ATP ADP+Pi H+ 去除磷酸去除磷酸 pH=6 成熟溶酶体成熟溶酶体 M-6-P(甘露糖甘露糖-6-磷酸是一种分选信号磷酸是一种分选信号) 医学细胞生物学52 （五）蛋白质在高尔基体中酶解加工的几种类型（五）蛋白质在高尔基体中酶解加工的几种类型 无生物活性的蛋白原无生物活性的蛋白原高尔基体高尔基体切除切除N-N-端或两端的端或两端的 序列序列成熟的多肽。如胰岛素、胰高血糖素等。成熟的多肽。如胰岛素、胰高血糖素等。 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。如神经肽。 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。 加工方式多样性的可能原因：确保小肽分子的有效加工方式多样性的可能原因：确保小肽分子的有效 合成；弥补缺少包装并转运到分泌泡中的必要信号；合成；弥补缺少包