医学细胞生物学细胞的内膜系统

1、会计学1医学细胞生物学细胞的内膜系统医学细胞生物学细胞的内膜系统一、概念： 指位于细胞质内，在结构、功能乃至发生上相关的膜围绕的细胞器或细胞结构的总称二、组成： 包括核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体及液泡和其他各种小泡三、特点： 内膜系统是真核细胞特有的结构 内膜系统的细胞器在细胞质中有相对固定的毗邻关系内膜系统内膜系统内膜系统内膜系统一、内质网的形态结构三、内质网的化学组成四、内质网的功能五、内质网的病理改变二、内质网的类型二、内质网的类型内质网一、内质网的形态结构u由一层单位膜所构成的相互连续的小管、小泡和扁囊结构组成的连续的三维网状膜系统u 约占细胞总膜面积的一半，是封闭的系

2、统，膜厚56nmu 内质网形态结构、分布状态、数量与细胞类型、生理状态及分化程度极为相关内质网内质网小管小管小泡小泡扁囊扁囊细胞膜细胞膜核膜核膜8(一一)粗面内质网（粗面内质网（RER):膜表面附着核糖体；形态多为膜表面附着核糖体；形态多为板层状排列的扁囊；网腔内含低电子或中等电子密度的板层状排列的扁囊；网腔内含低电子或中等电子密度的物质；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。物质；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。(二二)滑面内质网滑面内质网(SER):膜表面无核糖体附着；形态多为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细胞中。分枝小管或小泡；多分布在一些特

3、化的细胞中。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二、内质网的类型1011ER （内质网）14SER （滑面内质网）三、内质网的化学组成微粒体仍具有微粒体仍具有内质网的基本内质网的基本特征；粗面微特征；粗面微粒体仍保留粒体仍保留RER所具备的所具备的功能功能100nm17 四、内质网的功能（一）粗面内质网（RER）的功能： 附着核糖体合成的蛋白质包括：u 向细胞外分泌的蛋白质、抗体、激素u 跨膜蛋白u 需要与其他细胞组分严格隔离的蛋白质u 需要进行修饰的蛋白质1. 蛋白质的合成蛋白质的合成3522核糖体是合成蛋白质的细胞器核糖体是合成蛋白质的细胞器 主要成分主要成分蛋白质和蛋白质

4、和rRNA 功功 能：按照能：按照mRNA 的指令合成多肽链的指令合成多肽链mRNA核糖体核糖体nT因子：肽基转移酶催化P位上的氨酰基结合到A位的氨酰tRNA上nG因子：GTP酶，催化tRNA从A位P位核糖体是蛋白质核糖体是蛋白质合成的场所合成的场所5tRNA循环循环3mRNA附着的多聚核糖体，主要附着的多聚核糖体，主要合成分泌性蛋白质合成分泌性蛋白质游离的多聚游离的多聚核糖体，主核糖体，主要合成结构要合成结构性蛋白质性蛋白质RERmRNA信号假说信号假说信号假说信号识别颗粒模式图信号识别颗粒模式图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

5、糖体结合蛋白tRNAAP核糖体核糖体mRNA信号肽信号肽A信号假说信号假说附着核糖体与蛋白质的合成过程： 1. 游离核糖体上信号肽合成； 2. 胞质中SRP识别信号肽，形成SRP-核糖 体复合体，从而使多肽链合成暂停。 3.核糖体与粗面内质网结合，形成SRP-SRP 受体-核糖体复合体； 。34核糖体的存在形式N-连接的糖基化连接的糖基化：发生在内质网腔内，发生在内质网腔内， 是糖蛋白中最普遍的一种是糖蛋白中最普遍的一种O-连接的糖基化连接的糖基化：主要或全部在高尔基主要或全部在高尔基 复合体中进行。复合体中进行。 在粗面内质网中，糖链被连接在多肽链中天冬酰胺残基(Asn)的氨基上，故称之为N

6、-连接糖基化。 在内质网腔中N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)、甘露糖（Man）和葡萄糖 （Glc）的多个分子按顺序先后被连接到内质网膜中叫多萜醇的脂质分子上，成为寡聚糖，并使寡聚糖活化。 已活化的寡聚糖即由糖基转移酶催化，转移到天冬酰胺残基(Asn)的氨基上N-连接的糖基化44N-连接连接寡聚糖转移酶寡聚糖转移酶Asn=天冬酰胺天冬酰胺2. 光面内质网在糖原分解中的作用 第二节 高尔基复合体 最早发现于1855年。1889年，Golgi用银染法在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰的网状结构，定名为高尔基体。20世纪50年代应用电镜技术证实高尔基体是由几个部分膜性结构共同构成的，所以现在一般用高尔基

7、复合体 (Golgi complex)高尔基复合体只存在高尔基复合体只存在于真核细胞中于真核细胞中, ,通常在通常在分泌功能旺盛的细胞分泌功能旺盛的细胞内高尔基复合体数目内高尔基复合体数目很多，如杯状细胞、很多，如杯状细胞、胰腺外分泌细胞、唾胰腺外分泌细胞、唾液腺细胞等。在未分液腺细胞等。在未分化的干细胞（或母细化的干细胞（或母细胞）中，高尔基复合胞）中，高尔基复合体往往较同类成熟细体往往较同类成熟细胞少得多。胞少得多。 56三、高尔基复合体的功能四、高尔基复合体与疾病第二节 高尔基复合体一、高尔基复合体的形态结构一、高尔基复合体的形态结构光镜：光镜：网状结构网状结构电电镜镜扁平囊扁平囊成熟面

8、成熟面( (反面反面) )小囊泡小囊泡大囊泡大囊泡 形成面形成面( (顺面顺面) )一、高尔基复合体的形态结构一、高尔基复合体的形态结构扁 平 囊呈盘状，呈盘状，3-10层称层称高尔基堆高尔基堆 凹面：成熟（反）面凹面：成熟（反）面 凸凸 面：形成（顺）面；面：形成（顺）面；凸面：形成（顺）面凸面：形成（顺）面形成面膜厚形成面膜厚： 6nm ; 成熟面膜厚成熟面膜厚：8nm小 囊 泡30-80nm球形小泡球形小泡膜厚：膜厚：6nm;囊腔内含：中等电子密度的物质囊腔内含：中等电子密度的物质泡内含物质：低电子密度物质，较透明。泡内含物质：低电子密度物质，较透明。来来 源：小囊泡融合。源：小囊泡融合

9、。来来 源源：由由rER芽生芽生而来。而来。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，浓缩泡。泡内含物质：高电子密度物质，浓缩泡。来来 源：扁平囊周边或局部球状膨突源：扁平囊周边或局部球状膨突 脱落形成脱落形成凹凹 面：成熟（反）面面：成熟（反）面二、高尔基体的化学组成1. 参与细胞的分泌活动2. 对蛋白质、脂类的糖基化修饰3. 对蛋白质的水解加工4. 对蛋白质的分选运输5. 参与溶酶体的形成6.参与膜的转化3H标记亮氨酸标记亮氨酸3分钟分钟20分钟分钟90分钟分钟高尔基复合体在细胞高尔基复合体在细胞分泌活动中起着重要分泌活动中起着重要的运输作用；在分

10、泌的运输作用；在分泌颗粒的形成过程中起颗粒的形成过程中起着着浓缩浓缩、修饰修饰、加工加工等作用。等作用。1.参与细胞的分泌活动3分钟出现在内质网分钟出现在内质网20分钟出现在高尔基体分钟出现在高尔基体90分钟出现在分泌小泡分钟出现在分泌小泡1.参与细胞的分泌活动上述实验说明：上述实验说明：u 分泌蛋白质在粗面内质网合成后运送到高尔基复合体分泌蛋白质在粗面内质网合成后运送到高尔基复合体u 在高尔基复合体加以修饰后被转入分泌小泡在高尔基复合体加以修饰后被转入分泌小泡u 分泌小泡将分泌蛋白质运送到细胞外分泌小泡将分泌蛋白质运送到细胞外2对蛋白质、脂类的糖基化修饰参与糖蛋白的合成和修饰参与糖蛋白的合成

11、和修饰N-连接的糖蛋白连接的糖蛋白 （内质网）（内质网）O-连接的糖蛋白连接的糖蛋白（高尔基体）（高尔基体）糖蛋白糖蛋白3H标记半乳糖（标记半乳糖（Gal）和）和 唾液酸（唾液酸（NANA）3H标记甘露糖（标记甘露糖（Man）3H标记标记N-乙酰葡萄乙酰葡萄糖胺糖胺(GlcNAc)高尔基复合体是蛋白质糖基化的场所高尔基复合体是蛋白质糖基化的场所2对蛋白质、脂类的糖基化修饰上述实验说明：上述实验说明：u 甘露糖、甘露糖、N-乙酰葡萄糖胺存在糖蛋白寡糖链的核心乙酰葡萄糖胺存在糖蛋白寡糖链的核心 在内质网腔内已经完成与蛋白质的结合在内质网腔内已经完成与蛋白质的结合u 半乳糖、唾液酸存在寡糖链的端部区

12、域，在高尔基半乳糖、唾液酸存在寡糖链的端部区域，在高尔基 体复合体内被加到寡糖链上体复合体内被加到寡糖链上N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺GlcNAc甘露糖甘露糖Man半乳糖半乳糖Gal唾液酸唾液酸NANA高甘露糖寡聚糖高甘露糖寡聚糖复合寡聚糖复合寡聚糖高尔基复合体除了对蛋白质进行糖基高尔基复合体除了对蛋白质进行糖基化外，还对糖脂进行糖基化化外，还对糖脂进行糖基化 如脑苷脂、神经节苷脂等含有半乳如脑苷脂、神经节苷脂等含有半乳糖和唾液酸的糖基化末端糖和唾液酸的糖基化末端无活性的前体物质无活性的前体物质（某些肽类激素）（某些肽类激素）加工改造加工改造有生物活性的物质有生物活性的物质（激素）（激素） 3.对

13、蛋白质的水解和加工 直接酶解切除新生蛋白原中的直接酶解切除新生蛋白原中的N-端或中间或两端端或中间或两端的氨基酸序列，使之成为具有生物活性的蛋白质，如的氨基酸序列，使之成为具有生物活性的蛋白质，如胰岛素原胰岛素原、甲状腺激素原和血清蛋白原等、甲状腺激素原和血清蛋白原等转换酶转换酶胰岛素原的一级结构胰岛素原的一级结构 3.对蛋白质的水解和加工4对蛋白质的分选运输蛋白质合成蛋白质合成溶酶体酶的糖磷酸化溶酶体酶的糖磷酸化溶酶体溶酶体顺面高尔基网顺面高尔基网中间囊中间囊反面囊反面囊反面高尔基网反面高尔基网rER高尔基复合体高尔基复合体顺面囊顺面囊高尔基垛高尔基垛(磷酸转移酶) 高尔基复合体不同的生化区

14、室含有不同的酶，对蛋白质寡糖链按顺序依次修饰。这种顺序加工有利于糖蛋白的分选 。77高尔基体的区室和功能高尔基体的区室和功能back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 高尔基复合体高尔基复合体（加工修饰）（加工修饰）溶酶体的酶含有溶酶体的酶含有甘露糖甘露糖-6-磷酸磷酸，高尔基复合，高尔基复合体反面扁囊膜上有体反面扁囊膜上有甘露糖甘露糖-6-磷酸受体磷酸受体，能特异与，能特异与其结合，诱导溶酶体酶聚集并其结合，诱导溶酶体酶聚集并出芽出芽离开高尔基离开高尔基复合体形成溶酶体。复合体形成溶酶体。N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶N-乙酰葡萄糖胺磷酸

15、糖苷酶5.参与溶酶体的形成参与溶酶体的形成5.参与溶酶体的形成参与溶酶体的形成6参与膜的转化参与膜的转化膜流：膜流： 细胞的各种膜性结构之间相互联系和转移细胞的各种膜性结构之间相互联系和转移的现象称膜流。的现象称膜流。内质网内质网运输小泡运输小泡高尔基高尔基复合体复合体大囊泡大囊泡细胞膜细胞膜膜流膜流6参与膜的转化参与膜的转化u由膜流现象可以看出由膜流现象可以看出, ,高尔基复合体的膜是高尔基复合体的膜是 处于一种不断消耗又不断补充的动态平衡中。处于一种不断消耗又不断补充的动态平衡中。u高尔基复合体在高尔基复合体在4040分钟内可完全更新分钟内可完全更新一次。一次。修饰修饰加工加工运输运输核糖

16、体核糖体内质网内质网高尔基体高尔基体细胞膜细胞膜合成肽链合成肽链折叠、组装折叠、组装运输运输分泌分泌线粒体供能线粒体供能 细胞内的各种生物膜在功能上也既有分工，又有细胞内的各种生物膜在功能上也既有分工，又有紧密的联系紧密的联系四、高尔基复合体与疾病 1. 癌细胞中的高尔基复合体结构癌细胞中的高尔基复合体结构 (不发达不发达) 2. 中毒细胞中的高尔基复合体的变化中毒细胞中的高尔基复合体的变化 (形态形态 萎缩、结构破坏、甚至消失萎缩、结构破坏、甚至消失) 3. 功能亢进时的高尔基复合体结构功能亢进时的高尔基复合体结构 (肥大肥大)第三节 溶酶体溶酶体（Lysosome）：一种广泛存在于真核细胞

17、中专门从事细胞内消化作用的含有酸性水解酶的膜性细胞器。第三节 溶酶体一、溶酶体的形态特征与化学组成二、溶酶体的类型三、溶酶体的功能四、溶酶体的发生五、溶酶体与疾病的关系 自体自体吞噬体吞噬体 异体异体吞噬体吞噬体内体性内体性溶酶体溶酶体自噬性溶酶自噬性溶酶体体异噬性溶酶异噬性溶酶体体98RER上合成溶酶体酶Golgi器上加工、分装运输小泡（有被小泡无被小泡） + 内体（细胞的胞吞作用）内体性溶酶体内体性溶酶体 内体的主要特征：酸性的、不含溶酶体酶的胞吞小泡。 溶酶体酶的糖链中含有溶酶体酶的糖链中含有甘露糖甘露糖-6-磷酸（磷酸（M6P），可，可特异地与特异地与Golgi复合体反面扁囊上的复合体

18、反面扁囊上的甘露糖甘露糖-6-磷酸受磷酸受体体结合，从而达到分装的目的结合，从而达到分装的目的受体受体异噬性溶酶体 作用底物是外源性的，常见于单核吞噬细胞系统各种残余体示意图各种残余体示意图 2.自噬作用：溶酶体消化细胞自身受损伤的细 胞结构、衰老的细胞器或细胞器碎 片的过程。自噬作用的意义： 细胞新陈代谢的重要方式。如线粒体的平 均寿命约10天，核糖体约5天。 机体和细胞的自我保护。应激状态时自噬 作用会大大增加。如饥饿、受损伤或快要 死亡的细胞等。具有分泌功能的细胞，常 可通过自噬作用来调节细胞的分泌活动。顶体SiO2 肺内巨噬细胞 成纤维化因子 溶酶体 肺组织纤维化 破坏溶酶体膜 肺弹性降低功能受损 水解酶释放 细胞自溶鼠肝细胞超薄切片所显示的过氧化物酶体（鼠肝细胞超薄切片所显示的过氧化物酶体（P）和其它细胞器如线粒体（和其它细胞器如线粒体（M）等等（Albert et al. ，1989）u氧化酶能氧化多种底物氧化酶能氧化多种底物 u过氧化氢酶可催化分解过多的过氧化氢过氧化氢酶可催化分解过多的过氧化氢129nT因子：肽基转移酶催化P位上的氨酰基