细胞分子生物学71

1、第七章第七章 细胞质基质与细胞内膜系统细胞质基质与细胞内膜系统第一节第一节 细胞质基质细胞质基质第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统第一节第一节 细胞质基质细胞质基质一、一、细胞质基质含义细胞质基质含义二、二、细胞质基质功能细胞质基质功能三、胞质溶胶三、胞质溶胶第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统一、一、内质网内质网二、二、高尔基复合体高尔基复合体三、溶酶体与过氧化物酶体三、溶酶体与过氧化物酶体四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配 细胞质基质是一个高度有序的体系细胞质基质是一个高度有序的体系,其中细胞质骨其中细胞质骨架纤维贯穿在粘稠的蛋白质胶体中架纤

2、维贯穿在粘稠的蛋白质胶体中,多数的蛋白质多数的蛋白质直接或间接地与骨架结合直接或间接地与骨架结合,或与生物膜结合或与生物膜结合,从而完从而完成特定的生物学功能成特定的生物学功能.第一节第一节 细胞质基质细胞质基质一、一、细胞质基质含义细胞质基质含义在真核细胞的细胞质中在真核细胞的细胞质中,除去可分辨的细胞器以外的除去可分辨的细胞器以外的胶状物质胶状物质,称为细胞质基质称为细胞质基质. 细胞质基质中主要含有细胞质基质中主要含有与中间代谢有关的数千种酶类与中间代谢有关的数千种酶类,与维持细胞形态和细与维持细胞形态和细胞内物质运输有关的细胞质骨架结构胞内物质运输有关的细胞质骨架结构.第一节第一节 细

3、胞质基质细胞质基质二、二、细胞质基质的功能细胞质基质的功能1.许多中间代谢过程都在细胞质基质中进行许多中间代谢过程都在细胞质基质中进行,如糖酵解过如糖酵解过程程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成与部分分、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成与部分分解过程等解过程等. .2. 2. 细胞质骨架作为细胞质基质的主要结构成分细胞质骨架作为细胞质基质的主要结构成分, ,不仅与不仅与维持细胞的形态、细胞的运动、细胞内的物质运输与能维持细胞的形态、细胞的运动、细胞内的物质运输与能量传递有关量传递有关, ,而且也是细胞质基质结构体系的组织者而且也是细胞质基质结构体系的组织者, , 为细胞质基质中其他成分

4、和细胞器提供锚定位点为细胞质基质中其他成分和细胞器提供锚定位点. .第一节第一节 细胞质基质细胞质基质二、二、细胞质基质的功能细胞质基质的功能3.细胞质基质中可进行蛋白质的修饰细胞质基质中可进行蛋白质的修饰、控制蛋白质的、控制蛋白质的寿命、降解变性和错误折叠的蛋白质、帮助变性或错寿命、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以形成正确的分子构象误折叠的蛋白质重新折叠以形成正确的分子构象. .第一节第一节 细胞质基质细胞质基质(1).(1).蛋白质的修饰蛋白质的修饰在细胞质基质中发生蛋白质修饰的类型主要有在细胞质基质中发生蛋白质修饰的类型主要有: 辅酶或辅基与酶的共价结合辅

5、酶或辅基与酶的共价结合; 磷酸化与去磷酸化磷酸化与去磷酸化,用以调节很多蛋白质的生物活性用以调节很多蛋白质的生物活性; 糖基化糖基化.在细胞质基质中发现的糖基化是指哺乳动物的细胞中在细胞质基质中发现的糖基化是指哺乳动物的细胞中把把n-乙酰葡萄糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸残基的羟基上乙酰葡萄糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸残基的羟基上. 对某些蛋白质的对某些蛋白质的n端进行甲基化修饰端进行甲基化修饰; 酰基化酰基化第一节第一节 细胞质基质细胞质基质(2).(2).控制控制蛋白质的寿命蛋白质的寿命细胞中的蛋白质处于不断地降解与更新的动态过程中细胞中的蛋白质处于不断地降解与更新的动态过程中. 决定蛋白质寿命

6、的信号存在于蛋白质决定蛋白质寿命的信号存在于蛋白质n端的第一个氨基酸残端的第一个氨基酸残基基. 识别蛋白质识别蛋白质n端不稳定的氨基酸信号并准确地将这种蛋白端不稳定的氨基酸信号并准确地将这种蛋白质降解质降解,是依赖于泛素的降解途径是依赖于泛素的降解途径. n端的第一个氨基酸是端的第一个氨基酸是met(甲硫氨酸甲硫氨酸), ser(丝氨酸丝氨酸), thr(苏氨苏氨酸酸), ala (丙氨酸丙氨酸), val(缬氨酸缬氨酸), cys(半胱氨酸半胱氨酸),gly(甘氨酸甘氨酸)或或pro(脯氨酸脯氨酸),则蛋白质是稳定的则蛋白质是稳定的;如果是其他如果是其他12种氨基酸之一种氨基酸之一,则是不稳

7、定的则是不稳定的.第一节第一节 细胞质基质细胞质基质(3).(3).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 细胞基质中的变性蛋白细胞基质中的变性蛋白、错误折叠的蛋白、含有被氧、错误折叠的蛋白、含有被氧化或其他非正常修饰氨基酸的蛋白化或其他非正常修饰氨基酸的蛋白, ,无论其无论其n n端氨基端氨基酸残基是否稳定酸残基是否稳定, ,也常常很快被清除也常常很快被清除. 降解作用可能涉及对畸形蛋白质所暴露出来的氨基酸疏水基降解作用可能涉及对畸形蛋白质所暴露出来的氨基酸疏水基团的识别团的识别,并由此启动对蛋白质并由此启动对蛋白质n端第一个氨基酸残基的作用端第一个氨基酸残基的作用,其结果形成

8、了其结果形成了n端不稳定的氨基酸端不稳定的氨基酸,同样被依赖于泛素的蛋白同样被依赖于泛素的蛋白降解途径彻底水解降解途径彻底水解.第一节第一节 细胞质基质细胞质基质(4).(4).帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠以形成帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠以形成正确的分子构象正确的分子构象 这一功能主要靠热休克蛋白这一功能主要靠热休克蛋白(hsp)来完成来完成. 有证据表明有证据表明,在正常细胞中在正常细胞中,热休克蛋白选择性地与畸形蛋白热休克蛋白选择性地与畸形蛋白质结合形成聚合物质结合形成聚合物,利用水解利用水解atp释放的能量使聚集的蛋白释放的能量使聚集的蛋白质溶解质溶解,并进一步折叠成正确构

9、象的蛋白质并进一步折叠成正确构象的蛋白质.第一节第一节 细胞质基质细胞质基质三、三、胞质溶胶胞质溶胶1.细胞质基质和胞质溶胶是从不同的角度提出的概细胞质基质和胞质溶胶是从不同的角度提出的概念念,二者虽然有一些差别二者虽然有一些差别,但过去在不少书中但过去在不少书中,常把这常把这两个名词等同起来两个名词等同起来. .2.2.用差速离心的方法分离细胞匀浆中的各种细胞组用差速离心的方法分离细胞匀浆中的各种细胞组分分, ,最终可获得富含蛋白质的组分最终可获得富含蛋白质的组分. .早期的实验细胞早期的实验细胞学家和生化学家称之为胞质溶胶学家和生化学家称之为胞质溶胶. .第一节第一节 细胞质基质细胞质基质

10、三、三、胞质溶胶胞质溶胶3.3.胞质溶胶中的多数蛋白质胞质溶胶中的多数蛋白质, ,特别是相对分子质量特别是相对分子质量较大的蛋白质较大的蛋白质, ,可能通过较弱的次级健直接或间接可能通过较弱的次级健直接或间接地结合在细胞质基质的骨架纤维上地结合在细胞质基质的骨架纤维上. .4.4.对一种蛋白来说是否属于细胞质基质中的结构成对一种蛋白来说是否属于细胞质基质中的结构成分分, ,主要取决于其在细胞生命活动中主要取决于其在细胞生命活动中, ,是结合在骨架是结合在骨架纤维上纤维上, ,还是游离在周围的溶液中还是游离在周围的溶液中. .第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统一、一、内质网内质网二、二、高尔

11、基复合体高尔基复合体三、溶酶体与过氧化物酶体三、溶酶体与过氧化物酶体四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配一、一、内质网内质网 k. r. porter k. r. porter等于等于19451945年发现于培养的年发现于培养的小鼠成纤维细胞，因最初看到的是位于细小鼠成纤维细胞，因最初看到的是位于细胞质内部的网状结构，故名内质网胞质内部的网状结构，故名内质网 （endoplasmic reticulumendoplasmic reticulum，erer）。）。第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统(一一)、形态与组成、形态与组成第二节第二节 细胞内膜系

12、统细胞内膜系统一、一、内质网内质网1.定义定义:内质网是真核细胞重要的细胞器内质网是真核细胞重要的细胞器,它由封闭的膜它由封闭的膜系统及其围成的腔形成相互沟通的网状结构系统及其围成的腔形成相互沟通的网状结构.2.2.分类分类: :分为粗面型内质网（分为粗面型内质网（rough endoplasmic rough endoplasmic reticulumreticulum，rerrer）和光面型内质网（）和光面型内质网（smooth smooth endoplasmic reticulumendoplasmic reticulum，serser）。）。3. rer3. rer呈扁平囊状，排列整

13、齐，有核糖体附着。呈扁平囊状，排列整齐，有核糖体附着。4. ser4. ser呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。5.5.细胞不含纯粹的细胞不含纯粹的rerrer或或serser，它们分别是，它们分别是erer连续结构连续结构的一部分。的一部分。 (一一)、形态与组成、形态与组成第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统一、一、内质网内质网6.主功能主功能:er:er主要功能是合成蛋白质和脂类，分泌性蛋主要功能是合成蛋白质和脂类，分泌性蛋白和跨膜蛋白都是在白和跨膜蛋白都是在erer中合成的。中合成的。7.7.成分成分: er: er膜中含大约膜中含大约60%60%的

14、蛋白和的蛋白和40%40%的脂类，脂类的脂类，脂类主要成分为磷脂，磷脂酰胆碱含量较高，鞘磷脂含量主要成分为磷脂，磷脂酰胆碱含量较高，鞘磷脂含量较少，没有或很少含胆固醇。较少，没有或很少含胆固醇。8.er8.er膜蛋白的分布膜蛋白的分布: :约有约有3030多种膜结合蛋白，另有多种膜结合蛋白，另有3030多多种位于内质网腔，这些蛋白的分布具有异质性，如种位于内质网腔，这些蛋白的分布具有异质性，如, ,葡葡糖糖-6-6-磷酸酶，普遍存在于内质网，被认为是标志酶，磷酸酶，普遍存在于内质网，被认为是标志酶，核糖体结合糖蛋白（核糖体结合糖蛋白（ribophorinribophorin）只分布在）只分布在

15、rerrer，p450p450酶系只分布在酶系只分布在serser。 errer细胞质基质细胞质基质核糖体核糖体er腔腔ser(二二)、 erer的功能的功能第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统一、一、内质网内质网i i、蛋白质的合成。、蛋白质的合成。iiii、脂质的合成。、脂质的合成。 iiiiii、蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工。iviv、新生肽链的折叠、组装和运输、新生肽链的折叠、组装和运输v v、其它作用、其它作用i i、蛋白质的合成。、蛋白质的合成。第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统一、一、内质网内质网(二二)、 erer的功能的功能1. 蛋白质都是在核糖体上合成的，并且

16、起始于细蛋白质都是在核糖体上合成的，并且起始于细胞质基质，但是有些蛋白质在合成开始不久后胞质基质，但是有些蛋白质在合成开始不久后便转在内质网上合成，这些蛋白主要有：便转在内质网上合成，这些蛋白主要有：(1).(1).向细胞外分泌的蛋白向细胞外分泌的蛋白. .如抗体、激素；如抗体、激素；(2).(2).膜的整合蛋白；膜的整合蛋白；(3).(3).需要与其它细胞组合严格分开的酶，如溶酶体的需要与其它细胞组合严格分开的酶，如溶酶体的各种水解酶；各种水解酶；(4).(4).需要进行修饰的蛋白，如糖蛋白。需要进行修饰的蛋白，如糖蛋白。i i、蛋白质的合成。、蛋白质的合成。第二节第二节 细胞内膜系统细胞内

17、膜系统一、一、内质网内质网(二二)、 erer的功能的功能2. g. blobelg. blobel等等19751975年提出了信号假说年提出了信号假说(signal (signal hypothesis)hypothesis)，认为蛋白质，认为蛋白质n n端的信号肽，指导端的信号肽，指导蛋白质转至内质网上合成，因此获蛋白质转至内质网上合成，因此获19991999年诺贝年诺贝尔生理医学奖。尔生理医学奖。iiii、脂质的合成、脂质的合成第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统 一、一、内质网内质网(二二)、 erer的功能的功能1. 构成细胞所需要的包括磷脂和胆固醇在内的几构成细胞所需要的包括磷脂

18、和胆固醇在内的几乎全部的膜脂都是在内质网合成的乎全部的膜脂都是在内质网合成的, ,其中最主要其中最主要的磷脂是磷脂酰胆碱的磷脂是磷脂酰胆碱( (卵磷脂卵磷脂) )。2.2.合成磷脂所需要的合成磷脂所需要的3 3种酶都定位在内质网膜上种酶都定位在内质网膜上, ,活性活性部位在膜的细胞质基质一侧部位在膜的细胞质基质一侧. .3.3.合成磷脂的底物来自细胞质基质合成磷脂的底物来自细胞质基质. .反应的第一步是反应的第一步是增大膜面积增大膜面积; ;第二第二, ,三两步确定新合成磷脂的种类三两步确定新合成磷脂的种类. .iiii、脂质的合成、脂质的合成第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统 一、一、内

19、质网内质网(二二)、 erer的功能的功能4. 内质网合成的磷脂几分钟后就由细胞质基质侧内质网合成的磷脂几分钟后就由细胞质基质侧转向内质网腔面转向内质网腔面, ,其转位速度比自然转位速度高其转位速度比自然转位速度高10105 5倍。倍。5.5.合成的磷脂由内质网向其他膜的转运主要有两合成的磷脂由内质网向其他膜的转运主要有两种方式种方式: : 一种是以出芽的方式转运到高尔基体一种是以出芽的方式转运到高尔基体, ,溶酶体和细胞膜上溶酶体和细胞膜上; ; 另一种方式是凭借一种水另一种方式是凭借一种水溶性的载体蛋白溶性的载体蛋白, ,称为磷脂转换蛋白称为磷脂转换蛋白(pep)(pep)在膜在膜之间转移

20、磷脂之间转移磷脂. .其转运模式是其转运模式是: :pep + pep + 磷脂分子磷脂分子 水溶性复合物水溶性复合物 细胞质基质细胞质基质 靶膜靶膜 peppep释放磷脂释放磷脂, ,安插在膜上安插在膜上 实现磷脂从含量高的膜转移到实现磷脂从含量高的膜转移到缺少磷脂的膜上缺少磷脂的膜上, ,即从磷脂合成部位转移到线粒体即从磷脂合成部位转移到线粒体和过氧化物酶体膜上和过氧化物酶体膜上. .自由扩散自由扩散iiiiii、蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统 一、一、内质网内质网(二二)、 erer的功能的功能1.包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，包括

21、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。iiiiii、蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统 一、一、内质网内质网(二二)、 erer的功能的功能糖基一般连接在糖基一般连接在4 4种氨基酸上，分为种氨基酸上，分为2

22、2种：种：o-o-连接的糖基化（连接的糖基化（o-linked glycosylationo-linked glycosylation）：）：与与serser、thrthr和和hyphyp的的ohoh连接，连接的糖为半乳糖连接，连接的糖为半乳糖或或n-n-乙酰半乳糖胺，在乙酰半乳糖胺，在rerrer或高尔基体上进行。或高尔基体上进行。n-n-连接的糖基化（连接的糖基化（n-linked glycosylationn-linked glycosylation）：）：与天冬酰胺残基的与天冬酰胺残基的nhnh2 2连接，糖为连接，糖为n-n-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺, ,在在rerrer上进行。上进行。

23、protein glycosylation in reriviv、新生肽链的折叠和装配、新生肽链的折叠和装配第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统 一、一、内质网内质网(二二)、 erer的功能的功能不同的蛋白质在内质网腔中停留的时间不同，这主不同的蛋白质在内质网腔中停留的时间不同，这主要取决于蛋白质完成正确折叠和组装的时间，这一要取决于蛋白质完成正确折叠和组装的时间，这一过程是在属于过程是在属于hsp70hsp70家族的家族的atpatp酶的作用下完成的，酶的作用下完成的，需要消耗能量。需要消耗能量。有些无法完成正确折叠的蛋白质被输出内质网，转有些无法完成正确折叠的蛋白质被输出内质网，转入溶

24、酶体中降解掉，大约入溶酶体中降解掉，大约90%90%的新合成的的新合成的t t细胞受体细胞受体亚单位和乙酰胆碱受体都被降解掉，而从未到达靶亚单位和乙酰胆碱受体都被降解掉，而从未到达靶细胞膜。细胞膜。v v、内质网的其它作用、内质网的其它作用第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统 一、一、内质网内质网(二二)、 erer的功能的功能 1.1.解毒，如肝细胞的细胞色素解毒，如肝细胞的细胞色素p450p450酶系。酶系。 2.2.参与甾体类激素的合成。参与甾体类激素的合成。 3.3.储存钙离子，作为细胞内信号物质，如肌质网储存钙离子，作为细胞内信号物质，如肌质网( (肌肉细胞中的发达的特化的光面内质

25、网肌肉细胞中的发达的特化的光面内质网) ) 4.4.提供酶附着的位点和机械支撑作用。提供酶附着的位点和机械支撑作用。二、二、 高尔基体高尔基体 最早发现于最早发现于18551855年，年，18891889年，年，golgigolgi用银染用银染法，在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰法，在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰的结构，因此定名为高尔基体。的结构，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结构。年代以后才正确认识它的存在和结构。第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统(一一)、形态与组成、形态与组成第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统二、二、高尔基体高尔基体1.

26、定义定义:是由数个扁平囊泡堆在一起形成的高度有极性的是由数个扁平囊泡堆在一起形成的高度有极性的细胞器。细胞器。2.2.分布分布: :常分布于内质网与细胞膜之间，呈弓形或半球形。常分布于内质网与细胞膜之间，呈弓形或半球形。3.3.结构结构: :凸出的一面对着内质网称为形成面或顺面（凸出的一面对着内质网称为形成面或顺面（ciscis faceface）。凹进的一面对着质膜称为成熟面或反面（）。凹进的一面对着质膜称为成熟面或反面（trans trans faceface）。顺面和反面都有一些或大或小的运输小泡）。顺面和反面都有一些或大或小的运输小泡。4.4.基本构造基本构造: : 扁平囊直径约扁平囊

27、直径约1um1um，单层膜构成，中间为囊，单层膜构成，中间为囊腔，周缘多呈泡状，腔，周缘多呈泡状，4-84-8个扁平囊在一起个扁平囊在一起( (某些藻类可达某些藻类可达一二十个一二十个) )，构成高尔基体的主体，构成高尔基体的主体(golgi stack)(golgi stack)。 高尔基体高尔基体(一一)、形态与组成、形态与组成第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统二、二、高尔基体高尔基体5.5.成分成分: :高尔基体膜含有大约高尔基体膜含有大约60%60%的蛋白和的蛋白和40%40%的脂类，的脂类，具有一些和具有一些和erer共同的蛋白成分。膜脂中磷脂酰胆碱的共同的蛋白成分。膜脂中磷脂酰

28、胆碱的含量介于含量介于erer和质膜之间，中性脂类主要包括胆固醇，和质膜之间，中性脂类主要包括胆固醇，胆固醇酯和甘油三酯。胆固醇酯和甘油三酯。6.6.高尔基体中的酶高尔基体中的酶: :主要有糖基转移酶、磺基主要有糖基转移酶、磺基- -糖基转糖基转移酶、氧化还原酶、磷酸酶、蛋白激酶、甘露糖苷酶、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。转移酶和磷脂酶等不同的类型。 7.7.标志酶为糖基转移酶。标志酶为糖基转移酶。(二二)、 高尔基体的功能高尔基体的功能区隔第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统二、二、高尔基体高尔基体 1.1.高尔基体顺面的网络结构（高尔基体顺面

29、的网络结构（ciscis golgi network golgi network，cgncgn），是高尔基体的入口区域。），是高尔基体的入口区域。 2. 2. 高尔基体中间膜囊（高尔基体中间膜囊（medial golgimedial golgi），多数糖基修），多数糖基修饰，糖脂的形成以及与高尔基体有关的糖合成均发生饰，糖脂的形成以及与高尔基体有关的糖合成均发生此处。此处。 3. 3. 高尔基体反面的网络结构（高尔基体反面的网络结构（trans golgi networktrans golgi network，tgntgn），）， 是高尔基体的出口区域，功能是参与蛋白质是高尔基体的出口区域，功

30、能是参与蛋白质的分类与包装，最后输出。的分类与包装，最后输出。 (二二)、 高尔基体的功能高尔基体的功能区隔第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统二、二、高尔基体高尔基体 4.4.高尔基体各部分膜囊具有不同的细胞化学反应：高尔基体各部分膜囊具有不同的细胞化学反应：嗜锇反应：嗜锇反应：ciscis面膜囊被锇酸特异地染色；面膜囊被锇酸特异地染色；焦磷酸硫胺素酶焦磷酸硫胺素酶(tpp(tpp酶酶) )：可特异显示高尔基体的：可特异显示高尔基体的transtrans面的面的1 12 2层膜囊；层膜囊；烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(nadp(nadp酶酶) )：可显示高尔：可显示高尔

31、基体中间几层扁平囊；基体中间几层扁平囊；胞嘧啶单核苷酸酶胞嘧啶单核苷酸酶(cmp(cmp酶酶) )：可显示靠近：可显示靠近transtrans面上面上的一些膜囊状和管状结构，的一些膜囊状和管状结构，cmpcmp酶也是溶酶体的标志酶酶也是溶酶体的标志酶。 (三三)、 高尔基体的功能高尔基体的功能第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统二、二、高尔基体高尔基体 1 1、参与细胞分泌活动、参与细胞分泌活动rerrer上合成蛋白质上合成蛋白质进入进入erer腔腔copiicopii运输泡运输泡进入进入cgncgn在在medial gdgimedial gdgi中加工中加工在在tgntgn形成运输泡形成运

32、输泡运输与质膜融合、运输与质膜融合、排出。排出。高尔基体对蛋白质的分类，依据的是蛋白质上的信号肽或信高尔基体对蛋白质的分类，依据的是蛋白质上的信号肽或信号斑。号斑。 2 2、蛋白质的糖基化、蛋白质的糖基化o-o-连接的糖基化在高尔基体中进行，糖的供体为核苷糖。连接的糖基化在高尔基体中进行，糖的供体为核苷糖。(三三)、 高尔基体的功能高尔基体的功能第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统二、二、高尔基体高尔基体 3 3、进行膜的转化功能、进行膜的转化功能 内质网上合成的新膜脂转移至高尔基体后，经过修饰和加工，内质网上合成的新膜脂转移至高尔基体后，经过修饰和加工，形成运输泡与质膜融合。形成运输泡与质

33、膜融合。 4 4、将蛋白水解为活性物质、将蛋白水解为活性物质 如将蛋白质如将蛋白质n n端或端或c c端切除，成为有活性的物质，如胰岛素（端切除，成为有活性的物质，如胰岛素（c c端）；或将含有多个相同氨基序列的前体水解为有活性的多端）；或将含有多个相同氨基序列的前体水解为有活性的多肽，如神经肽。肽，如神经肽。 5 5、参与形成溶酶体。、参与形成溶酶体。 6 6、参与植物细胞壁的形成，合成纤维素和果胶质。、参与植物细胞壁的形成，合成纤维素和果胶质。高尔基体分泌高尔基体分泌功能示意图功能示意图三、溶酶体与过氧化物酶体第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统 ( (一一) )、溶酶体的结构溶酶体的结

34、构 ( (二二) )、溶酶体的功能、溶酶体的功能 ( (三三) )、溶酶体的发生、溶酶体的发生 ( (四四) )、溶酶体与疾病、溶酶体与疾病 ( (五五) )、过氧化物酶体、过氧化物酶体 ( (一一) )、溶酶体的结构溶酶体的结构第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统三、溶酶体与过氧化物酶体 1 1、发现、发现: de duve: de duve与与novikoffnovikoff 1955 1955合作首次用电子显微合作首次用电子显微镜证明了溶酶体的存在。镜证明了溶酶体的存在。 2 2、定义、定义: :是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器

35、，其主要功能是进行细胞内消化。细胞器，其主要功能是进行细胞内消化。 3 3、特点、特点: :具有异质性，形态大小及内含的水解酶种类都可具有异质性，形态大小及内含的水解酶种类都可能有很大的不同。酸性磷酸酶是标志酶。能有很大的不同。酸性磷酸酶是标志酶。膜有质子泵，将膜有质子泵，将h h+ +泵入溶酶体，使其泵入溶酶体，使其phph值降低。值降低。膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解 4 4、分类、分类: :根据溶酶体所处的完成其生理功能的不同阶段根据溶酶体所处的完成其生理功能的不同阶段, ,大致可分为初级溶酶体、次级溶酶体和残余体。大致可分为

36、初级溶酶体、次级溶酶体和残余体。线粒体线粒体溶酶体溶酶体小鼠脾脏巨噬细胞中的溶酶体小鼠脾脏巨噬细胞中的溶酶体 ( (一一) )、溶酶体的结构溶酶体的结构第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统三、溶酶体与过氧化物酶体 (1)(1)、初级溶酶体（、初级溶酶体（primary lysosomeprimary lysosome） 直径约直径约0.2-0.5um0.2-0.5um，有多种酸性水解酶，但没有活性，有多种酸性水解酶，但没有活性，包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酶酶等包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酶酶等6060余种，反应余种，反应的最适的最适phph值为值为5 5左右。左右。 ( (一一) )、溶酶

37、体的结构溶酶体的结构第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统三、溶酶体与过氧化物酶体 (2)(2)、次级溶酶体（、次级溶酶体（secondary lysosomesecondary lysosome）是正在进行或完成消化作用的溶酶体，内含水解酶和相应是正在进行或完成消化作用的溶酶体，内含水解酶和相应的底物，可分为自噬溶酶体（的底物，可分为自噬溶酶体（autophagolysosomeautophagolysosome）和异）和异噬溶酶体噬溶酶体(phagolysosome(phagolysosome) ) 。 (3)(3)、残体（、残体（residual bodyresidual body）又称

38、后溶酶体（又称后溶酶体（post-lysosomepost-lysosome）已失去酶活性，仅留未）已失去酶活性，仅留未消化的残渣，故名。残体可通过外排作用排出细胞，也可消化的残渣，故名。残体可通过外排作用排出细胞，也可能留在细胞内逐年增多，如表皮细胞的老年斑，肝细胞的能留在细胞内逐年增多，如表皮细胞的老年斑，肝细胞的脂褐质。脂褐质。 次级溶酶体次级溶酶体肝细胞脂褐质肝细胞脂褐质 ( (二二) )、溶酶体的功能、溶酶体的功能第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统三、溶酶体与过氧化物酶体 1 1、清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤、清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细

39、胞和死亡的细胞 。 2 2、防御功能。、防御功能。 是某些细胞特有的功能是某些细胞特有的功能, ,它可以识别并吞噬入侵的病毒或它可以识别并吞噬入侵的病毒或细菌细菌, ,在溶酶体作用下将其杀死并进一步降解在溶酶体作用下将其杀死并进一步降解. . 3 3、其他重要的生理功能、其他重要的生理功能: : ( (二二) )、溶酶体的功能、溶酶体的功能第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统三、溶酶体与过氧化物酶体 (1)(1)、细胞内消化：如高等动物内吞低密脂蛋白获得胆固、细胞内消化：如高等动物内吞低密脂蛋白获得胆固醇，单细胞真核生物利用溶酶体的消化食物。醇，单细胞真核生物利用溶酶体的消化食物。 (2)(

40、2)、参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有、参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。活性的甲状腺素。 (3)(3)、两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退化、两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退化, ,哺乳动物断奶后哺乳动物断奶后乳腺的退行性变化等都涉及某些特定细胞编程性死亡及周乳腺的退行性变化等都涉及某些特定细胞编程性死亡及周围活细胞对其的清除围活细胞对其的清除, ,这些过程都与溶酶体有关这些过程都与溶酶体有关. . (4)(4)、形成精子的顶体。精子的顶体相当于特化的溶酶体、形成精子的顶体。精子的顶体相当于特化的溶酶体, ,其中含有多种水解酶其中含有多种水解酶, ,能溶解卵细胞的

41、外被及滤泡细胞能溶解卵细胞的外被及滤泡细胞, ,产产生孔道生孔道, ,使精子进入卵细胞使精子进入卵细胞. . ( (三三) )、溶酶体的发生、溶酶体的发生第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统三、溶酶体与过氧化物酶体 1 1、初级溶酶体是在高尔基体的初级溶酶体是在高尔基体的transtrans面以出芽的形面以出芽的形式形成，形成过程：式形成，形成过程：内质网上核糖体合成溶酶体蛋白内质网上核糖体合成溶酶体蛋白进入内质网腔进行进入内质网腔进行n-n-连连接的糖基化修饰接的糖基化修饰进入高尔基体进入高尔基体ciscis面膜囊面膜囊磷酸转移酶识磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号区别溶酶体水解酶的信号区将

42、乙酰葡糖胺磷酸转移在将乙酰葡糖胺磷酸转移在1-21-2个个甘露糖残基上甘露糖残基上在中间膜囊切去在中间膜囊切去n-n-乙酰葡糖胺形成乙酰葡糖胺形成m6pm6p配体配体与与transtrans膜囊上的受体结合膜囊上的受体结合通过通过clathrinclathrin衣被包装成初衣被包装成初级溶酶体级溶酶体 。 溶酶体水解酶的运输溶酶体水解酶的运输 ( (四四) )、溶酶体与疾病溶酶体与疾病第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统三、溶酶体与过氧化物酶体 1 1、矽肺：二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细胞、矽肺：二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细胞吞噬，导致吞噬细胞溶酶体破裂，水解酶释放，细胞

43、崩解，吞噬，导致吞噬细胞溶酶体破裂，水解酶释放，细胞崩解，矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬，如此反复进行。激矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬，如此反复进行。激活成纤维细胞，导致胶原纤维沉积，肺组织纤维化。活成纤维细胞，导致胶原纤维沉积，肺组织纤维化。 2 2、肺结核：结核杆菌不产生内、外毒素、肺结核：结核杆菌不产生内、外毒素, , 也无荚膜和侵也无荚膜和侵袭性酶。但是菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗溶酶体的杀伤作袭性酶。但是菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗溶酶体的杀伤作用用, , 使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖, , 导致巨噬细胞裂导致巨噬细胞裂解解, , 释放出的结核杆菌再被吞

44、噬而重复上述过程，引起肺释放出的结核杆菌再被吞噬而重复上述过程，引起肺组织钙化和纤维化。组织钙化和纤维化。 3 3、类风湿性关节炎：溶酶体膜很易脆裂。、类风湿性关节炎：溶酶体膜很易脆裂。 ( (四四) )、溶酶体与疾病溶酶体与疾病第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统三、溶酶体与过氧化物酶体 4 4、 各类贮积症各类贮积症台台- -萨氏综合征（萨氏综合征（tay-sachs dieseasetay-sachs diesease）：溶酶体缺少氨基）：溶酶体缺少氨基已糖酯酶已糖酯酶a a，导致神经节甘脂，导致神经节甘脂gm2gm2积累积累 。iiii型糖原累积病（型糖原累积病（pompepompe

45、病）：缺乏病）：缺乏-1,4-1,4-葡萄糖苷酶，葡萄糖苷酶，糖原在溶酶体中积累。糖原在溶酶体中积累。gauchergaucher病：缺乏病：缺乏- - 葡萄糖苷酶，葡糖脑苷脂沉积。葡萄糖苷酶，葡糖脑苷脂沉积。细胞内含物病（细胞内含物病（inclusion-cell diseaseinclusion-cell disease）：）：n-n-乙酰葡糖乙酰葡糖胺磷酸转移酶单基因突变。高尔基体中加工的溶酶体前酶胺磷酸转移酶单基因突变。高尔基体中加工的溶酶体前酶上不能形成上不能形成m6pm6p分选信号，病人成纤维细胞的溶酶体中没有分选信号，病人成纤维细胞的溶酶体中没有水解酶，底物在溶酶体中贮积，形成水

46、解酶，底物在溶酶体中贮积，形成 “ “包涵体包涵体”。 台台- -萨氏综合症溶酶体的同心圆结构萨氏综合症溶酶体的同心圆结构 ( (五五) )、过氧化物酶体、过氧化物酶体第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统三、溶酶体与过氧化物酶体 1 1、发现、发现: rhodin: rhodin 1954 1954发现于鼠肾小管上皮细胞。发现于鼠肾小管上皮细胞。 2 2、定义、定义: : 又叫微体又叫微体, ,是一种具有异质性的细胞器。直径通是一种具有异质性的细胞器。直径通常常0.5um0.5um，呈圆形，椭圆形或哑呤形不等，由单层膜围绕，呈圆形，椭圆形或哑呤形不等，由单层膜围绕而成而成, ,内含一种或几种

47、氧化酶类的细胞器。内含一种或几种氧化酶类的细胞器。 3 3、特点：含过氧化氢酶（标志酶）和一至多种依赖黄素、特点：含过氧化氢酶（标志酶）和一至多种依赖黄素（flavinflavin）的氧化酶，已发现）的氧化酶，已发现4040多种氧化酶，各类氧化酶多种氧化酶，各类氧化酶的共性是将底物氧化后生成过氧化氢。而过氧化氢酶又利的共性是将底物氧化后生成过氧化氢。而过氧化氢酶又利用用h h2 2o o2 2去氧化其它底物。去氧化其它底物。rhrh2 2+o+o2 2r+hr+h2 2o o2 2烟草叶肉细胞的过氧化物酶体（中央具有尿酸氧烟草叶肉细胞的过氧化物酶体（中央具有尿酸氧化酶形成的晶体状核心）化酶形成

48、的晶体状核心） ( (五五) )、过氧化物酶体、过氧化物酶体第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统三、溶酶体与过氧化物酶体 4 4、功能、功能: : (1) (1) 在动物中：在动物中： 参与脂肪酸的参与脂肪酸的-氧化；氧化； 具有解毒具有解毒作用，过氧化氢酶利用作用，过氧化氢酶利用h h2 2o o2 2将酚、甲醛、甲酸和醇等有将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精害物质氧化，饮入的酒精1/41/4是在微体中氧化为乙醛。是在微体中氧化为乙醛。 (2) (2) 在植物中：在植物中：参与光呼吸，将光合作用的副产物乙参与光呼吸，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，醇酸氧化为乙醛

49、酸和过氧化氢，在萌发的种子中，进在萌发的种子中，进行脂肪的行脂肪的-氧化，产生乙酰辅酶氧化，产生乙酰辅酶a a，经乙醛酸循环，由，经乙醛酸循环，由异柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循环，因异柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循环，因涉及乙醛酸循环，又称乙醛酸循环体。涉及乙醛酸循环，又称乙醛酸循环体。 ( (五五) )、过氧化物酶体、过氧化物酶体第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统三、溶酶体与过氧化物酶体 5 5、发生、发生: : (1)(1)过氧化物酶体中所有的酶都由核基因编码，在细胞质过氧化物酶体中所有的酶都由核基因编码，在细胞质基质中合成，在信号肽的引导下，进入过氧化物酶体。基

50、质中合成，在信号肽的引导下，进入过氧化物酶体。 (2)(2)已有的过氧化物酶体在细胞分裂时，以分裂方式传给已有的过氧化物酶体在细胞分裂时，以分裂方式传给子代细胞。再进行进一步的装配。子代细胞。再进行进一步的装配。 四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配 有的蛋白质在细胞质基质合成有的蛋白质在细胞质基质合成, ,而有而有些在糙面内质网上合成些在糙面内质网上合成第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统 ( (一一) )、信号假说与蛋白质分选信号、信号假说与蛋白质分选信号第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配四、细胞内蛋白质的

51、分选与细胞结构的装配 1 1、1975, g.blobel & d.sabatinii1975, g.blobel & d.sabatinii等提出信号假说等提出信号假说(signal hypothesis), (signal hypothesis), 即分泌蛋白即分泌蛋白n n端序列为信号肽端序列为信号肽, ,指导分泌蛋白到内质网膜上合成指导分泌蛋白到内质网膜上合成, ,在蛋白质合成结束之在蛋白质合成结束之前信号肽被切除前信号肽被切除 。 2 2、信号肽位于蛋白质的、信号肽位于蛋白质的n n端端, ,一般有一般有16-2616-26个氨基酸残个氨基酸残基基, ,其中包括疏水核

52、心区其中包括疏水核心区, ,信号肽的信号肽的c c端和端和n n端等三部分。端等三部分。 3 3、信号识别蛋白由、信号识别蛋白由6 6种多肽和一个种多肽和一个7s7s的的rnarna组成的复合组成的复合物物, ,既可与新生肽信号序列和核糖体结合既可与新生肽信号序列和核糖体结合, ,又可与内质又可与内质网膜上的信号识别颗粒的受体网膜上的信号识别颗粒的受体( (又叫停靠蛋白又叫停靠蛋白) )结合结合. . ( (一一) )、信号假说与蛋白质分选信号、信号假说与蛋白质分选信号第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配 4 4、细

53、胞内合成的蛋白质、脂类等物质之所以能、细胞内合成的蛋白质、脂类等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞器取决于两个方面够定向的转运到特定的细胞器取决于两个方面其一是蛋白质中包含特殊的信号序列（其一是蛋白质中包含特殊的信号序列（signal signal sequencesequence）。）。其二是细胞器上具特定的信号识别装置（分选受其二是细胞器上具特定的信号识别装置（分选受体，体，sorting receptorsorting receptor）。）。signal sequence and signal patch ( (一一) )、信号假说与蛋白质分选信号、信号假说与蛋白质分选信号第二节第二

54、节 细胞内膜系统细胞内膜系统四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配 5 5、蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分：蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分：(1) (1) 信号肽（信号肽（signal peptidesignal peptide），位于新合成肽链的），位于新合成肽链的n n端，一般端，一般16301630个氨基酸残基，含有个氨基酸残基，含有6-156-15个连续排列个连续排列的带正电荷的非极性氨基酸，由于信号肽又是引导的带正电荷的非极性氨基酸，由于信号肽又是引导肽链进入内质网腔的一段序列，又称开始转移序列肽链进入内质网腔的一段序列，又称开始转移序列

55、（start transfer sequencestart transfer sequence）；）； ( (一一) )、信号假说与蛋白质分选信号、信号假说与蛋白质分选信号第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配(2)(2)信号识别颗粒（信号识别颗粒（signal recognition particlesignal recognition particle，srpsrp），），由由 6 6 种 多 肽 组 成 ， 结 合 一 个种 多 肽 组 成 ， 结 合 一 个 7 s r n a7 s r n a ， 属 于 一

56、 种， 属 于 一 种rnp(ribonucleoproteinrnp(ribonucleoprotein) )。能与信号序列结合，导致蛋白。能与信号序列结合，导致蛋白质合成暂停。质合成暂停。(3) srp(3) srp受体（受体（spr receptorspr receptor），内质网膜的整合蛋白，异二），内质网膜的整合蛋白，异二聚体，可与聚体，可与srpsrp特异结合。特异结合。(4) (4) 停止转移序列（停止转移序列（stop transfer sequencestop transfer sequence），与内质网），与内质网膜的亲合力很高，阻止肽链继续进入网腔，成为跨膜膜的亲合力

57、很高，阻止肽链继续进入网腔，成为跨膜prpr。(5)(5)转位因子（转位因子（translocatortranslocator，translocontranslocon），由），由3-43-4个个sec61sec61蛋白构成的通道，每个蛋白构成的通道，每个sec61sec61由由3 3条肽链组成。条肽链组成。 ；translocation of soluble proteins across er ( (一一) )、信号假说与蛋白质分选信号、信号假说与蛋白质分选信号第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配 5 5、蛋白质

58、转移到内质网合成涉及以下成分蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分( (小结小结) )： 信号肽与信号肽与srpsrp结合结合肽链延伸终止肽链延伸终止srpsrp与受体结与受体结合合srpsrp脱离信号肽脱离信号肽肽链在内质网上继续合成，肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔信号肽信号肽切除切除肽链延伸至终止。肽链延伸至终止。 ( (二) )、蛋白质分选运输机制第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配 1 1、门控运输（、门控运输（gated transportgated

59、 transport）：如通过核孔复合体）：如通过核孔复合体的运输。的运输。 2 2、跨膜运输（、跨膜运输（transmembranetransmembrane transport transport）：蛋白质通）：蛋白质通过跨膜通道进入目的地。如细胞质中合成的蛋白质通过过跨膜通道进入目的地。如细胞质中合成的蛋白质通过线粒体上的转位因子（线粒体上的转位因子（translocatortranslocator）进入线粒体。）进入线粒体。 3 3、膜泡运输（、膜泡运输（vesicular transportvesicular transport）：被运输的物质）：被运输的物质在内质网或高尔基体中加工成衣被小泡，选择性地运输在内质网或高尔基体中加工成衣被小泡，选择性地运输到靶细胞器。到靶细胞器。 ( (三三) )、膜泡运输、膜泡运输第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配四、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配 1 1、细胞内膜系统之间的物质传递常常通过膜泡运输方式、细胞内膜系统之间的物质传递常常通过膜泡运输方式进行。各类运输泡之所能够被准确地运到靶细胞器，主进行。各类运输泡之所能够被准确地运到靶细胞器，主要取决于膜的表面识别特征。要取决于膜的表面识别特征。 2 2 、大多数运输小泡是在膜的特定区域以出芽的方式产、大多数