细胞生物学3内质网和核糖体ppt课件

1、内膜系统： 真核细胞的胞质中， 除线粒体和叶绿体之外， 由膜围成的小管、小泡和扁囊组成的细胞器， 它们彼此相互关联，组成复杂膜系统主要包括： 核膜、内质网和高尔基复合体三大部分，质膜、溶酶体和分泌泡：可看作是衍生物内膜系统：不含DNA， 功能活动和装配完全受核DNA控制 各种内膜之间可经过出芽交融式交流线粒体和叶绿体：含本身DNA， 功能活动和装配受DNA和本身DNA共同调控 不参与出芽和交融式的交流内膜系统：细胞质分区化 构成上具有一定的顺序相关性、膜分化 动态构造， 具有流动性、镶嵌性、不对称性和蛋白质极性细胞中只需一个内质网是延续系统，保证功能上具有延续性透射电镜：平行的双层膜状，两层膜

2、之间的宽距不等三维立体： 外形大小不同的小管、小囊或扁平囊 延续网状膜系统 内腔相通 大而扁平的片状构造，内质网的独有特征 细胞核周围：网状三维构造， 细胞质内：树枝状根据形状不同，内质网分为两个区域：粗面内质网(RER)： 胞质面附着有核糖体， 多为扁囊状，合成蛋白质光面内质网(SER)： 无核糖体附着， 小管或小囊状，合成类固醇例：肝细胞，RER为扁囊状， SER为扁囊边缘伸出的小管网 主要来源于对微粒体(microsome)膜的研讨微粒体： 不是细胞内固有构造 细胞匀浆在差速离心过程中分别出的一种膜泡成分 由内膜系统中各组分的膜断片自然卷曲而成， 根据RER和SER密度差别、差速离心可分

3、别两种ER 高盐度介质中，微粒体上核糖体零落下来。内质网膜 脂类约占13，蛋白质约占23； SER脂类要比RER多一些脂类：磷脂、中性脂肪、磷脂酰肌醇、缩醛磷脂 和一些神经节苷脂等蛋白质含量：比质膜多。 约含30-40种酶， 有些酶与合成甘油三酯、磷脂和胆固 醇有关 至少有两种黄素蛋白和两种血红蛋白 细胞色素P-450是SER特有标志酶蛋白质：边周蛋白、整合膜蛋白； 膜上分布不对称， 有的偏向腔面，有的偏向胞质面1. 1. 蛋白质的合成蛋白质的合成一切蛋白质的合成起始：均在游离核糖体上一切蛋白质的合成起始：均在游离核糖体上翻译分泌蛋白的核糖体：结合在粗面内质网膜上继续进展翻译分泌蛋白的核糖体：

4、结合在粗面内质网膜上继续进展翻译非分泌蛋白核糖体：只能留在细胞质基质中继续进翻译非分泌蛋白核糖体：只能留在细胞质基质中继续进RERRER上合成的多肽链：均具有信号肽序列；上合成的多肽链：均具有信号肽序列；内质网膜上含有核糖体亲合蛋白与信号识别颗粒的受体，内质网膜上含有核糖体亲合蛋白与信号识别颗粒的受体，在信号识别颗粒协助下，多肽链可被转移到在信号识别颗粒协助下，多肽链可被转移到RERRER上合成，上合成，合成的多肽链可穿过内质网膜进入内质网腔。合成的多肽链可穿过内质网膜进入内质网腔。穿膜时多肽链呈非折叠形状，穿膜时多肽链呈非折叠形状，HSP70HSP70能够参与了去折叠能够参与了去折叠RER合

5、成的蛋白质：主要为分泌蛋白 及装配内膜系统和质膜所需求的蛋白质当活泼合成蛋白质：内质网扁平囊扩展， 里面充溢了浓密的大分子物质当细胞内必需营养物缺乏、能源缺乏或受毒素刺激： ER具有降低蛋白质合成起始速率的调控作用2合成蛋白质的修饰与加工修饰、加工：多肽链的糖基化和羟基化等糖基化： 内质网腔面； 预先合成的寡糖链，经过焦磷酸键， 衔接在一个插入到膜内的磷酸多萜醇上； 当穿过内质网膜的多肽链上出现天冬酰胺残基时， 在膜中糖基转移酶作用下， 将寡糖链从磷酸多萜醇上转移到天冬酰胺残基上RER糖基化：多为N-衔接寡糖链分两部分： 中心区：各种寡糖链中均一样 与天冬酰胺残基直接相连的第一个糖 总是N-乙

6、酰葡萄糖胺 末端区：各种寡糖链中不同加工修饰只发生在寡糖链的末端区，中心区坚持不变酰基化、羟化、二硫键的构成等修饰， 使新生多肽链折叠成正确的三维构造3 3膜的生成膜的生成RERRER能不断地进展本身装配和生成能不断地进展本身装配和生成实验：蛋白质和脂类前体物用实验：蛋白质和脂类前体物用14C-14C-亮氨酸和亮氨酸和14C-14C-甘油标志甘油标志发现：标志前体物掺入到发现：标志前体物掺入到RERRER数量要比掺入到数量要比掺入到SERSER大得多大得多阐明：膜的生成方向由阐明：膜的生成方向由RERRER到到SERSER膜的生成：膜的生成： 首先合成根本膜脂和整合膜蛋白首先合成根本膜脂和整合

7、膜蛋白 然后按顺序依次添加酶、专注性糖和脂类然后按顺序依次添加酶、专注性糖和脂类膜分化过程：膜分化过程： 膜的生成要经过化学和构造上的改造，膜的生成要经过化学和构造上的改造， 逐渐转变为内膜系统中各种膜，以致质膜逐渐转变为内膜系统中各种膜，以致质膜4物质的运输运输各种物质的通道，胞内物质运输循环系统3H-亮氨酸做脉冲追踪实验阐明： RER合成分泌蛋白，经内质网腔进入GC腔， 包装成分泌颗粒后，运输至胞外或其他细胞器内质网在离子和小分子物质运输方面也起一定作用 物质在内质网膜上可发生穿膜分散和自动运输5贮积钙离子细胞的根本需求之一：对胞质中钙程度的控制 由于Ca2+变化在细胞内信号系统中起关键作

8、用胞质中Ca2+浓度极低(10-7 molL)，内质网腔中的Ca2+浓度很高 膜上的钙泵来维持内质网是细胞信号传送途径的Ca2+贮藏库一旦遭到信号刺激，膜上的钙通道翻开， Ca2+迅速涌人胞质中，参与信号的进一步传送，引起细胞发生一定的反响内质网含有呈强酸性的网质蛋白 如内质蛋白和钙网蛋白，对Ca2+具有高度亲合性，在贮积Ca2方面具有重要作用1合成脂类 SER有许多与脂类合成有关酶， 如：乙酰转移酶、磷酸酶和胆碱磷酸转移酶等合成：除脂肪酸和两种线粒体磷脂外， 新膜所需的各种脂类， 包括磷脂、胆固醇、甾体激素合成的脂类：掺入到内质网膜本身， 出芽或专注性载体蛋白运往其他细胞器翻转酶：能把含胆碱

9、的磷脂 从膜的胞质溶质一半反转到邻腔的一半 呵斥膜两半脂类分布的不对称景象磷脂交换蛋白： 位于胞质溶质中，水溶性的蛋白； 可同脂类结合，携带脂类随机分散， 把脂分子从含脂多的膜转运到含脂少的膜中 每一种磷脂都由专注的磷脂交换蛋白转运2解毒作用 有些酶与外源性有害物质结合，使其发生氧化而失活 去除脂溶性废物和代谢产生的有害物质例：SER细胞色素P-450的解毒反响过程细胞色素P-450： 末端氧化酶；在肝中具有解毒作用； 经过羟基化使脂溶性废物或代谢产物失活并溶解于水； 使一些农药或其他药物失活； 排出细胞后送入尿液服用大量药物的动物，与解毒有关酶活性添加，SER增生；一旦药物消逝，多余SER被

10、溶酶体消化，几天内又恢复3 3糖原代谢糖原代谢 肝细胞肝细胞SERSER膜胞质面上附着有许多糖原小颗粒膜胞质面上附着有许多糖原小颗粒当体内需求化学能时，当体内需求化学能时， 糖原在激素的调控下被磷酸化酶降解为葡萄糖糖原在激素的调控下被磷酸化酶降解为葡萄糖-1-1-磷磷酸，酸， 于胞质中再转化为葡萄糖于胞质中再转化为葡萄糖-6-6-磷酸；磷酸；内质网膜对葡萄糖内质网膜对葡萄糖-6-6-磷酸具有不可通透性，磷酸具有不可通透性， 因此无法分开肝细胞，也不能被其他细胞所利用；因此无法分开肝细胞，也不能被其他细胞所利用；SERSER含葡萄糖含葡萄糖-6-6-磷酸酶，使之变成葡萄糖磷酸酶，使之变成葡萄糖葡

11、萄糖穿越内质网膜进入葡萄糖穿越内质网膜进入SERSER腔，再保送至血液中，供运腔，再保送至血液中，供运用用一、核糖体的根本构造原核、真核、线粒体、叶绿体：均有核糖体原核、真核核糖体：外形和功能根本一样，大小不同电镜下分：大、小亚单位肝核糖体负染色：大亚单位： 略呈半圆形，直经约为23nm， 一侧伸出三个突起，中央为一凹陷， 有一垂直通道，新合成的肽链由此通道穿出， 维护新生肽链免受蛋白水解酶的降解小亚单位： 长条形， 约13长度处有一细的缢痕大小亚单位结合成核糖体： 凹陷部位彼此对应，从而构成一个隧道， 为蛋白质翻译时mRNA的穿行通路大亚单位：肽基转移酶中心小亚单位：解码中心核糖体重要活性部

12、位6个mRNA的结合位点：小亚单位 能识别并结合mRNA的起始端如：大多数原核细胞16S rRNA的3端有一段序列 同mRNA结合位点具有互补关系 A位点(氨酰基位点，亦称氨基酸受位)：大亚单位 接受新掺入的氨酰-tRNA的结合位点P位点(肽酰基位点，肽基部位或释放部位)： 小亚单位 为延伸中肽酰tRNA的结合位点E位点：大亚单位 肽基转移后即将释放的tRNA的结合位点；肽基转移酶的催化位点：大亚单位中的rRNA 可催化氨基酸间构成肽键，这是蛋白质合成过程中的关键反响GTP酶易位酶的结合位点：大亚单位 延伸因子EF-G的结合位点，简称G因子，对GTP具有活性，可催化肽酰-tRNA从A位点转移到

13、P位点，促使肽链的延伸两亚单位常游离于细胞质溶质中当小亚单位与mRNA结合后，大亚单位才与小亚单位结合成完好的核糖体肽链翻译终了后，大小亚单位解离，重新游离细胞质两亚单位的结合与分别受Mg2+影响Mg2+lmmolL时，两亚单位结合成单核糖体；Mg2+10mmolL时，两个核糖体那么结合成二聚体细胞进展蛋白质合成时： 常多个核糖体同时结合在一条mRNA链上， 卷曲成蜗牛壳状的构造，称为多核糖体， 为细胞正在合成蛋白质的标志。主要成分： 蛋白质和RNA 蛋白质占40-50，RNA占50-60RNA：占细胞中RNA总量80以上 rRNA的磷酸基所带的负电荷量 多于蛋白质所带的正电荷量，因此核糖体呈

14、现出很强的负电性， 可同阳离子和碱性染料相结合含核糖体多的细胞，其细胞质可被碱性染料(如甲苯胺蓝)所浓染核糖体RNA： 原核生物3种rRNA；真核生物4种rRNArRNA具有高度复杂的二级构造 线性rRNA分子内部有70的区段构成双链螺旋 各种蛋白质那么结合到折叠的rRNA分子上16SrRNA的3端一段序列： 同大多数原核生物mRNA的核糖体结合部位具有互补关系，从而使30S亚单位能识别mRNA的起始端5SrRNA一段序列： 同tRNA中的TCG顺序互补，使tRNA能结合到核糖体上核糖体蛋白： 适当条件下，CsCL离心，可将核糖体各成分分别出来 蛋白质成分按照一定的顺序一组一组地被分别出来 大

15、部分蛋白质均含有丰富的碱性氨基酸 组成核糖体的蛋白质， 在大小亚单位中均有一定的空间分布 利用专注性抗体， 在电镜下可对各种蛋白质做定位测定合成蛋白质的场所由核糖体、mRNA和tRNA三者亲密配合共同完成肽链合成的起始、延伸和终止三个阶段的反响(一)核糖体与tRNA相互识别的分子机制Paul Schimmel等(2019)提出一个模型，该模型以为：1.带有反密码子的呈L型的tRNA具有两个不同的臂：一个臂：其3端的通用CCA单链序列为氨基酸的结合位点 氨基酸经过酯化作用可衔接到末端的A上；另一个臂：含有三联体的反密码子， 与mRNA上的三联体密码子进展配对结合 2.一旦被氨基酸酰化结合，tRN

16、A的反密码子功能区经过密码子-反密码子相结合方式， 作为一个模板阅读探头来破译mRNA上三联体密码子3.根据mRNA上的三联体密码子，氨基酸酰化的tRNA线性陈列在mRNA上， 其带电的小螺旋区紧靠在一同，从而使一个氨基酸的氨基端能攻击另一个氨基酸的羧基端， 在两个氨基酸之间便可构成肽键转译过程均是由起始密码子AUG启动起始密码子AUG： 编码产物：甲硫氨酸 可为特定的tRNA的反密码子所识别而构成一种特异性的起始物tRNAMet 原核生物、线粒体、叶绿体：甲酰甲硫氨酸对AUG正确识别：原核：16SrRNA3端的一段核苷酸序列 和mRNA5端起始部位(AUG上游) 3-9个互补核苷酸序列(SD sequence)碱基配对真核： 异三聚体的翻译因子eIF2， 先与GTP和tRNAMet结合构成一个稳定的三元复合物； 然后能与40S核糖体亚单位稳定结合 构成43S的前起始复合物； 此复合物与mRNA 5端附近的起始部位结合， 开场向3端扫描； 靠tRNAMet上反密码子和mRNA上AUG的配对作用 搜索起始密码子AUG多肽合成起始： tRNAMet结合到P部位，A部位空着 接纳的种类要依A部位上mRNA所暴露的密码子决议A部位一旦被占据，在肽基转移酶的催化下，P部位上tRNA所携带的甲酰甲硫氨酸(或肽链)与