细胞生物学细胞的内膜系统与囊泡转运ppt课件

1、第五章第五章 细胞的内膜系统与囊泡转运细胞的内膜系统与囊泡转运 在构造、功能和形状发生上具有一定联络，构成一个在构造、功能和形状发生上具有一定联络，构成一个完好系统的一些膜性细胞器，相对于细胞膜而言，将它们统完好系统的一些膜性细胞器，相对于细胞膜而言，将它们统称为内膜系统称为内膜系统endomembrane system，包括核膜、，包括核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体及其它各种小泡。内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体及其它各种小泡。f各种细胞器有相对固定的比邻关系各种细胞器有相对固定的比邻关系f能使各部分互不干扰、高度协调地进展各种代谢活动能使各部分互不干扰、高度协调地进展各

2、种代谢活动f主要功能是进展蛋白质的合成和分选主要功能是进展蛋白质的合成和分选 类型类型 70S的核糖体：的核糖体： 原核细胞原核细胞 真核细胞的真核细胞的 线粒体、线粒体、 叶绿体叶绿体 80S 的核糖体：的核糖体： 线粒体、叶绿体以线粒体、叶绿体以外的真核外的真核 细胞细胞 化学组成化学组成 RNA ： 60% 构成核糖体的骨架构成核糖体的骨架 蛋白质：蛋白质：40% 构造、存在方式构造、存在方式 大亚基大亚基 小亚基小亚基 普通以游离形状存在，只需当小亚普通以游离形状存在，只需当小亚基与基与mRNA结合后，结合后， 大大 亚基才与小亚基结合，构成完好亚基才与小亚基结合，构成完好的核糖体的核

3、糖体 核糖体核糖体ribosome)分布分布原核细胞：大部分核糖体游离存在原核细胞：大部分核糖体游离存在真核细胞：大部分为附着核糖体真核细胞：大部分为附着核糖体附着核糖体附着核糖体附着在粗面内质网上附着在粗面内质网上 合成水溶性蛋白分泌蛋白、驻留蛋白合成水溶性蛋白分泌蛋白、驻留蛋白 和膜蛋白和膜蛋白 游离核糖体游离核糖体游离在细胞质中游离在细胞质中 合成根底性蛋白构造蛋白、血红蛋白合成根底性蛋白构造蛋白、血红蛋白多聚核糖体：多个核糖体结合到一个多聚核糖体：多个核糖体结合到一个mRNA链上链上 成串陈列，构成蛋白质合成的功能成串陈列，构成蛋白质合成的功能 单位。单位。附着和游离核糖体的构造和功能

4、一样，不同点在于合成蛋白质的种类不同附着和游离核糖体的构造和功能一样，不同点在于合成蛋白质的种类不同 功功 能能合成蛋白质合成蛋白质内内 质质 网网endoplasmic reticulum, endoplasmic reticulum, ER)ER)形状构造形状构造 1、单位膜围成、单位膜围成 的由延续的小管的由延续的小管(tubule)、小泡、小泡 (vesicle)和扁囊和扁囊(lamina)组成的三组成的三维网状膜系统维网状膜系统 。 2、内质网腔与核膜腔相通、内质网腔与核膜腔相通 3、以核为中心向周围铺展、以核为中心向周围铺展 4、在内膜系统中占中心位置。、在内膜系统中占中心位置。

5、类类 型型 粗面内质网粗面内质网endoplasmic reticulum ,rER 多为扁囊构造，合成外输性的蛋白多为扁囊构造，合成外输性的蛋白质、膜蛋白质、膜蛋白 分泌蛋白合成旺盛的细胞胰腺和浆分泌蛋白合成旺盛的细胞胰腺和浆细胞细胞丰富丰富 分化程度低肿瘤分化程度低肿瘤/胚胎细胞胚胎细胞较较少少 滑面内质网滑面内质网smooth endoplasmic reticulum,sER 多为小管、小泡构造多为小管、小泡构造 肝细胞中丰富肝细胞中丰富解毒作用解毒作用 睾丸、肾上腺细胞丰富睾丸、肾上腺细胞丰富合成激素合成激素 平滑肌、横纹肌平滑肌、横纹肌调理收缩调理收缩 分分 布布 通常两种类型同时

6、存在通常两种类型同时存在 特殊特殊胰腺外分泌细胞：胰腺外分泌细胞：rER 肌细胞肌细胞: sER 化学组成化学组成 1、微粒体、微粒体内质网与细胞内其它成分衔接内质网与细胞内其它成分衔接复杂，不易分复杂，不易分 离，当细胞匀浆而被破坏后，离，当细胞匀浆而被破坏后，内质网断裂成内质网断裂成 许多封锁小泡。许多封锁小泡。 2、脂类、脂类 蛋白质蛋白质比细胞膜中的含量高比细胞膜中的含量高 分子伴侣蛋白分子伴侣蛋白 标志酶：葡萄糖标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 电子传送体系：细胞色素电子传送体系：细胞色素 微粒体微粒体 具备合成蛋白、脂类和蛋白糖基化等内质网具备合成蛋白、脂类和蛋白糖基化等内质网的的

7、 根本功能，根本功能， 在研讨中可与内质网同等对待。在研讨中可与内质网同等对待。分为分为 粗面微粒体粗面微粒体 滑面微粒体：来源不易确定滑面微粒体：来源不易确定 滑面内质网、高尔基体、滑面内质网、高尔基体、 线粒体、细胞膜线粒体、细胞膜内质网的功能内质网的功能 参与蛋白质的合成参与蛋白质的合成 参与脂类的合成参与脂类的合成sER)、膜的生成、膜的生成 参与糖代谢参与糖代谢 解毒作用解毒作用 物质运输与交换物质运输与交换 机械支持机械支持内质网参与蛋白质的合成内质网参与蛋白质的合成 主要由粗面内质网完成主要由粗面内质网完成 合成蛋白的种类合成蛋白的种类 分泌蛋白酶、多肽类激素等分泌蛋白酶、多肽类

8、激素等 驻留蛋白：溶酶体中的酸性蛋白驻留蛋白：溶酶体中的酸性蛋白 内质网内质网 高尔基体高尔基体 固有的蛋白固有的蛋白 胞内体胞内体 膜蛋白：细胞膜、内质网膜、膜蛋白：细胞膜、内质网膜、 高尔基体膜、高尔基体膜、 溶酶体膜溶酶体膜蛋白质在粗面内质网合成过程蛋白质在粗面内质网合成过程v核糖体由信号肽引导结合于内质网膜上核糖体由信号肽引导结合于内质网膜上v核糖体合成的多肽链经膜穿入内质网腔核糖体合成的多肽链经膜穿入内质网腔v分子伴侣在内质网腔内对蛋白质进展折叠分子伴侣在内质网腔内对蛋白质进展折叠v新合成的蛋白质在内质网腔内进展糖基化新合成的蛋白质在内质网腔内进展糖基化N-衔接衔接v内质网合成的蛋白

9、质经高尔基体分泌出细胞内质网合成的蛋白质经高尔基体分泌出细胞信号肽和信号假说信号肽和信号假说信号肽信号肽signal peptide) 由位于成熟由位于成熟mRNA5-端起始密码之后的信号密码端起始密码之后的信号密码 编码，是最先被翻译的氨基酸序列，它能将核糖编码，是最先被翻译的氨基酸序列，它能将核糖 体引导到内质网膜上，并在内质网腔中完成蛋白体引导到内质网膜上，并在内质网腔中完成蛋白 质的合成。质的合成。信号假说信号假说signal hypothesis)分子伴侣分子伴侣chaperone 一些蛋白质能特异识别新生肽链或部分折叠的一些蛋白质能特异识别新生肽链或部分折叠的多肽并与之结合，协助这

10、些多肽进展折叠、装多肽并与之结合，协助这些多肽进展折叠、装配和转运，但本身不参与最终产物的构成，只配和转运，但本身不参与最终产物的构成，只起陪伴作用的蛋白质起陪伴作用的蛋白质 包括：蛋白二硫异构酶包括：蛋白二硫异构酶(PDI) 结合蛋白结合蛋白(Bip) 葡萄糖调理蛋白葡萄糖调理蛋白94蛋白质的修饰包括糖基化、羟基化、酰基化、蛋白质的修饰包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键构成等，其中最主要的是糖基化，几乎二硫键构成等，其中最主要的是糖基化，几乎一切内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。一切内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。糖基化的作用是：糖基化的作用是：使蛋白质可以抵抗消化酶的作用；使蛋白质可以抵

11、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；某些蛋白只需在糖基化之后才干正确折叠；某些蛋白只需在糖基化之后才干正确折叠；有利于蛋白质的分选和包装有利于蛋白质的分选和包装 糖基普通衔接在糖基普通衔接在4 4种氨基酸上，分为种氨基酸上，分为2 2种：种：O-O-衔接的糖基化：与衔接的糖基化：与SerSer、ThrThr和和HypHyp的的OHOH衔衔接，衔接的糖为半乳糖或接，衔接的糖为半乳糖或N-N-乙酰半乳糖胺，乙酰半乳糖胺，在高尔基体上进展在高尔基体上进展O-O-衔接的糖基化。衔接的糖基化。N-N-衔接的糖基化：与天冬酰胺残基的衔接的糖基化：与天冬酰胺残基的NH2NH2

12、衔衔接，糖为接，糖为N-N-乙酰葡糖胺，内质网上进展的为乙酰葡糖胺，内质网上进展的为N-N-衔接的糖基化。衔接的糖基化。 内质网参与糖类的代谢内质网参与糖类的代谢v主要在滑面内质网上进展主要在滑面内质网上进展v能否参与糖原的合成有争议能否参与糖原的合成有争议v参与糖原的分解参与糖原的分解v v 糖原糖原G-1-PG-6-P葡萄糖葡萄糖sER高尔基复合体高尔基复合体Golgi complex) 蛋白质合成加工、糖基化的场所蛋白质合成加工、糖基化的场所v具有极性的膜性细胞器具有极性的膜性细胞器v由扁平囊泡、小泡、大由扁平囊泡、小泡、大泡构成泡构成v可分为可分为3个区室个区室高尔基复合体的高尔基复合

13、体的3个区室的功能个区室的功能由粗面内质网芽生的运输小泡；挑选由由粗面内质网芽生的运输小泡；挑选由内质网合成的蛋白和脂类，并将大部分内质网合成的蛋白和脂类，并将大部分转入扁囊去，少部分前往内质网转入扁囊去，少部分前往内质网蛋白质的糖基化、合成糖脂和多糖蛋白质的糖基化、合成糖脂和多糖 体积较大的分泌泡，体积较大的分泌泡， 进展蛋白质的分选功能进展蛋白质的分选功能 高尔基体的化学组成高尔基体的化学组成 蛋白质蛋白质 ：60% 含量低于内质网膜，高于细胞膜含量低于内质网膜，高于细胞膜 含有多种酶类含有多种酶类 标志性酶标志性酶糖基转移酶糖基转移酶 脂脂 类类 ：40% 卵磷脂介于内质网膜与细胞膜之间

14、卵磷脂介于内质网膜与细胞膜之间 高高 尔尔 基基 复复 合合 体体 的的 功功 能能& 参与细胞的分泌活动参与细胞的分泌活动& 对内质网合成的分泌蛋白进展修饰、转运。对内质网合成的分泌蛋白进展修饰、转运。& 膜蛋白的定向运输膜蛋白的定向运输& 溶酶体酶的定向运输、修饰溶酶体酶的定向运输、修饰 & 加工修饰蛋白、糖脂等加工修饰蛋白、糖脂等& 糖蛋白的糖基化、硫酸盐化糖蛋白的糖基化、硫酸盐化& 糖脂加工糖脂加工&对蛋白质进展分选对蛋白质进展分选& 参与溶酶体的构成参与溶酶体的构成& 挽救受体：识别错误分选而丧失的蛋白并将其运回挽救受体：识别错误分选而丧失的蛋白并将其运回Gc&水解、加工蛋白质水解、

15、加工蛋白质&参与细胞内膜的转化活动参与细胞内膜的转化活动内吞体内吞体rER顺面管网顺面管网反面管网反面管网高尔基复合体高尔基复合体 溶酶体水解酶前体溶酶体水解酶前体参与磷酸基团参与磷酸基团M-6-P溶酶体酶溶酶体酶前前 溶溶 酶酶 体体ATPADP+PiH+去除磷酸去除磷酸PH=6成熟溶酶体成熟溶酶体构成溶酶体构成溶酶体溶酶体溶酶体lysosome) 细胞的消化器官细胞的消化器官!球形、颗粒状的膜性细胞器，形状、大小不一球形、颗粒状的膜性细胞器，形状、大小不一!含有多种酸性水解酶含有多种酸性水解酶! 标志酶标志酶酸性磷酸酶酸性磷酸酶!膜蛋白膜蛋白高度糖基化免受溶酶体内蛋白酶的消化高度糖基化免受

16、溶酶体内蛋白酶的消化!内部酸性环境靠质子泵维持内部酸性环境靠质子泵维持溶酶体的类型溶酶体的类型传统传统 初级溶酶体初级溶酶体 前溶酶体前溶酶体成熟溶酶体，只需酶而成熟溶酶体，只需酶而无底物无底物 次级溶酶体次级溶酶体 初级溶酶体初级溶酶体+底物底物按构成过程、功能形状按构成过程、功能形状 内体性：由高尔基体芽生的运输小泡和内体合并而成。内体性：由高尔基体芽生的运输小泡和内体合并而成。 吞噬性：内体性溶酶体吞噬性：内体性溶酶体+将被水解的各种吞噬底物交将被水解的各种吞噬底物交融构成融构成 底物的来底物的来源、性质源、性质 自噬性自噬性底物来自细胞内底物来自细胞内衰老崩解的细胞器衰老崩解的细胞器

17、异噬性异噬性底物来自细胞外底物来自细胞外细菌、异物等细菌、异物等 剩余小体剩余小体residual body)4 定义：未被消化和分解的物质残留在溶酶体中构成定义：未被消化和分解的物质残留在溶酶体中构成 4 的电子密度较高、颜色较深的小体。的电子密度较高、颜色较深的小体。4 常见的剩余小体常见的剩余小体4 脂褐质脂褐质(lipofusion)：神经细胞、心肌细胞：神经细胞、心肌细胞4 含铁小体含铁小体(siderosome)：单核巨噬细胞：单核巨噬细胞4 多泡体多泡体(multivesicular)：神经细胞、卵母细胞、盐酸细：神经细胞、卵母细胞、盐酸细胞胞4 髓样构造髓样构造(myeline

18、 figure)：肿瘤细胞、病毒感染细胞、：肿瘤细胞、病毒感染细胞、4 巨噬巨噬 细胞系统细胞系统各种残余小体溶酶体的功能溶酶体的功能1、消化细胞内的物质、消化细胞内的物质 内源性内源性衰老、病变的细胞器衰老、病变的细胞器 胞质中某些蛋白含胞质中某些蛋白含KFERQ序列序列 更新细胞成分、维持生理功能更新细胞成分、维持生理功能 外源性外源性细菌、异物、红细胞、胞饮摄入的可溶性物质细菌、异物、红细胞、胞饮摄入的可溶性物质 是细胞中胆固醇的来源是细胞中胆固醇的来源2、消化细胞外的物质、消化细胞外的物质 受精受精精子的顶体精子的顶体 骨质更新骨质更新破骨细胞的溶酶体破骨细胞的溶酶体3、参与器官的发育

19、、参与器官的发育 两栖类尾部的消逝细胞凋亡亦参与两栖类尾部的消逝细胞凋亡亦参与4、参与激素分泌的调理、参与激素分泌的调理 分泌自溶景象分泌自溶景象 参与甲状腺素的生成参与甲状腺素的生成与溶酶体相关的疾病与溶酶体相关的疾病 先天性溶酶体病先天性溶酶体病 矽肺矽肺 类风湿性关节炎类风湿性关节炎 肿瘤肿瘤 过氧化物酶体过氧化物酶体peroxisome)1、单位膜包裹的圆形、卵圆形小体、单位膜包裹的圆形、卵圆形小体2、含、含40多种氧化酶多种氧化酶 过氧化氢酶过氧化氢酶标志酶标志酶3、功能、功能 消除氧化底物产生的过氧化氢消除氧化底物产生的过氧化氢 参与肝、肾的解毒功能参与肝、肾的解毒功能 参与核酸、

20、脂肪、糖的代谢参与核酸、脂肪、糖的代谢RH2+O2 氧化酶氧化酶 R+H2O2RH2+H2O2 过氧化氢酶过氧化氢酶 R+H2O思索题内质网是如何参与蛋白质的合成。内质网是如何参与蛋白质的合成。高尔基体按形状构造、细胞化学反映和功能可分为哪三高尔基体按形状构造、细胞化学反映和功能可分为哪三个组成部分。个组成部分。 内质网分为几类？在形状和功能上各有何特点？内质网分为几类？在形状和功能上各有何特点？ 请阐明蛋白质合成的信号肽学说。请阐明蛋白质合成的信号肽学说。 高尔基复合体由哪些构造组成？各有何特点？高尔基复合体由哪些构造组成？各有何特点？ 高尔基复合体有哪些主要生理功能高尔基复合体有哪些主要生

21、理功能? 溶酶体有何构造特点？其分类如何？溶酶体有何构造特点？其分类如何？内体性溶酶体的构成过程。内体性溶酶体的构成过程。蛋白质合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-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rER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参与蛋白质的分选和运输参与蛋白质的分选和运输高尔基体对蛋白质的分类，根据的是蛋白质上的高尔基体对蛋白质的分类，根据的是蛋白质上的信号肽或信号斑。信号肽或信号斑。分选：不同区

22、室对蛋白质糖链按顺序修饰分选：不同区室对蛋白质糖链按顺序修饰囊泡运输囊泡运输 囊泡转运囊泡转运vesicular transport：囊泡：囊泡以出芽方式从细胞的一种内膜细胞器脱离以出芽方式从细胞的一种内膜细胞器脱离后又与另一个内膜细胞器发生交融，这个后又与另一个内膜细胞器发生交融，这个转运过程称为囊泡运输。转运过程称为囊泡运输。u真核细胞物质运输的一种重要方式真核细胞物质运输的一种重要方式u一个双向、有序的过程一个双向、有序的过程u作用：物质交换作用：物质交换 信号传送信号传送 对胞内合成的物质进展一定的化学修饰对胞内合成的物质进展一定的化学修饰囊泡及其转运的分子根底囊泡及其转运的分子根底 囊泡：由来源于细胞器膜的囊膜包裹囊泡：由来源于细胞器膜的囊膜包裹囊膜外表有特异性的包被蛋白囊膜外表有特异性的包被蛋白囊泡的分类：根据包被蛋白囊泡的分类：根据包被蛋白 网格