临床细胞的内膜系统与囊泡转运课件

1、第五章 细胞的内膜系统与囊泡转运 内膜系统：指细胞内那些在结构，功能及其发生上相互密切关联的膜性结构细胞器的总称。内膜系统高尔基复合体溶酶体过氧化物酶体（？）内质网临床细胞的内膜系统与囊泡转运1第五章 细胞的内膜系统与囊泡转运 内膜系统：第一节 内质网1945年，K.R.Poter-电子显微镜-小鼠成纤维细胞分布于除哺乳动物成熟红细胞以外的真核细胞内(Endoplasmic reticulum,ER)临床细胞的内膜系统与囊泡转运2第一节 内质网1945年，K.R.Poter-一、内质网的化学组成微粒体 微粒体：细胞匀浆离心后，内质网断裂形成的封闭囊泡。 粗面微粒体(A) 滑面微粒体(B)内质网

2、通常占细胞全部膜相结构的50%左右临床细胞的内膜系统与囊泡转运3一、内质网的化学组成微粒体 微粒体：细胞匀浆离心脂类：40%较细胞膜少，主要成分为磷脂。 磷脂酰胆碱含量较高，鞘磷脂含量较少蛋白质：60%较细胞膜多，约有30种膜结合蛋白。 葡萄糖-6-磷酸酶标志酶 内质网膜临床细胞的内膜系统与囊泡转运4脂类：40%较细胞膜少，主要成分为磷脂。内质网膜临床细胞的核膜外层 扁囊状 管状 泡状内质网细胞膜内质网小管小泡扁囊状细胞膜核膜二、内质网的形态结构临床细胞的内膜系统与囊泡转运5核膜外层 扁囊状 管状 泡状内质网细胞膜内质网小管小泡 粗面内质网 rER （rough ER): 膜表面附着核糖体；

3、形态多为扁囊状； 多分布在分泌活动旺盛和分化较完善的细胞, 如胰腺细胞，浆细胞。 （一）粗（糙）面内质网粗 三、内质网的基本类型临床细胞的内膜系统与囊泡转运6 粗面内质网 rER （rough ER): （一粗面内质网的形态:扁囊临床细胞的内膜系统与囊泡转运7粗面内质网的形态:扁囊临床细胞的内膜系统与囊泡转运7 电镜下显示内质网（兰色），核糖体颗粒（绿色） 临床细胞的内膜系统与囊泡转运8 电镜下显示内质网（兰色），核糖体颗粒（绿色）临床细胞的内膜系统与囊泡转运9临床细胞的内膜系统与囊泡转运9 滑面内质网sER （smooth ER): 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

4、些特化的细胞中，如皮脂腺细胞等。（二）滑（光）面内质网滑临床细胞的内膜系统与囊泡转运10 滑面内质网sER （smooth ER):（滑面内质网的形态：管状、泡状临床细胞的内膜系统与囊泡转运11滑面内质网的形态：管状、泡状临床细胞的内膜系统与囊泡转运11粗面内质网的功能1.作为核糖体的附着支架，参与蛋白质的合成4. 蛋白质的胞内运输3. 蛋白质糖基化2. 新生多肽链的折叠与装配四、内质网的功能临床细胞的内膜系统与囊泡转运12粗面内质网的功能1.作为核糖体的附着支架，参与蛋白质的合成4滑面内质网的功能滑面内质网的功能（多功能的细胞器）1.脂质的合成与转运（肾上腺细胞、睾丸间质细胞、黄体细胞）2.

5、糖原的代谢（肝细胞）3.解毒作用（肝细胞）4. Ca2+ 的储存场所，调节肌肉的收缩（肌细胞的肌质网）5. 分泌胃酸、胆汁（胃壁腺细胞、肝细胞）临床细胞的内膜系统与囊泡转运13滑面内质网的功能滑面内质网的功能1.脂质的合成与转运（肾上腺五 内质网异常与疾病内质网最常见的病理改变是肿胀、囊池塌陷或肥大 内质网肿胀、脱粒 内质网囊池塌陷 内质网肥大 内质网囊腔中包含物的形成 蛋白质、糖原和脂质在内质网中的贮积内质网在不同肿瘤细胞中呈现多样性改变临床细胞的内膜系统与囊泡转运14五 内质网异常与疾病内质网最常见的病理改变是肿胀、囊池塌陷或1.作为核糖体附着的支架，参与分泌蛋白的合成。临床细胞的内膜系统

6、与囊泡转运15临床细胞的内膜系统与囊泡转运15分泌蛋白质合成的信号肽假说信号肽假说（Signal hypothesis）：认为蛋白质N端的信号肽，是指导该蛋白质转至粗面内质网上合成的决定因素。Blobel因此项发现获1999年诺贝尔生理医学奖。临床细胞的内膜系统与囊泡转运16分泌蛋白质合成的信号肽假说信号肽假说（Signal hypo粗面内质网与蛋白质的合成信号肽信号识别颗粒（SRP)SRP-R移位子临床细胞的内膜系统与囊泡转运17粗面内质网与蛋白质的合成信号肽信号识别颗粒（SRP)SRP-蛋白质转入内质网合成涉及的成分 信号肽（signal peptide）：一段1630个氨基酸残基构成的多

7、肽在分泌蛋白的肽链合成前合成可以被SRP识别可以引导分泌蛋白的肽链进入内质网腔分泌蛋白进入内质网腔后信号肽被切除AP信号肽临床细胞的内膜系统与囊泡转运18蛋白质转入内质网合成涉及的成分 信号肽（signal pe信号识别颗粒（SRP）：存在部位：胞质由6个多肽和1个7SRNA构成。与信号肽结合，导致蛋白质合成暂停。识别内质网膜上SRP 受体 临床细胞的内膜系统与囊泡转运19信号识别颗粒（SRP）：临床细胞的内膜系统与囊泡转运19 SRP受体（SRP -R）内质网膜整合蛋白可与SRP特异识别、结合从而使核糖体锚泊于内质网膜的通道蛋白移位子上临床细胞的内膜系统与囊泡转运20 SRP受体（SRP -

8、R）临床细胞的内膜系统与囊泡转运2内质网膜上的亲水通道动态结构，有两种可转化的构象开放-与核糖体结合时关闭-蛋白质完全转移进内质网腔后移位子移位子临床细胞的内膜系统与囊泡转运21内质网膜上的亲水通道移位子移位子临床细胞的内膜系统与囊泡转内质网腔细胞质SRP受体信号识别颗粒(SRP) 移位子tRNAAP核糖体mRNA信号肽A信号肽假说临床细胞的内膜系统与囊泡转运22内质网腔细胞质SRP受体信号识别颗粒(SRP) 移位子tRN具体过程：临床细胞的内膜系统与囊泡转运23具体过程：临床细胞的内膜系统与囊泡转运23分子伴侣帮助内质网内新生的多肽链折叠与组装2.新生多肽链的折叠与装配临床细胞的内膜系统与囊

9、泡转运24分子伴侣帮助内质网内新生的多肽链折叠与组装2.新生多肽链的折错误折叠的蛋白质、未完全装配的蛋白质分子伴侣分子伴侣：能够帮助多肽链转运、折叠和组装的结合蛋白，本身不参与最终产物的形成。内质网内的分子伴侣为内质网驻留蛋白。滞留、纠正不能纠正：进入细胞质降解蛋白质质量的控制过量堆积内质网应激，可能导致细胞凋亡临床细胞的内膜系统与囊泡转运25错误折叠的蛋白质、未完全装配的蛋白质分子伴侣分子伴侣：能够帮蛋白质的糖基化： 是指单糖或寡糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白。N-连接的糖基化：发生在内质网腔内O-连接的糖基化：主要在高尔基复合体中进行。3. 蛋白质的糖基化 糖基化的作用：对蛋白质具有保护作用

10、具有运输信号的作用形成细胞膜表面的糖被临床细胞的内膜系统与囊泡转运26蛋白质的糖基化：N-连接的糖基化：发生在内质网腔内O-连接的N-连接的糖链：2个N-乙酰葡萄糖胺、9个甘露糖、3个葡萄糖组成的14寡糖。N-连接糖基化：寡糖链与天冬酰胺残基 的NH2连接。临床细胞的内膜系统与囊泡转运27N-连接的糖链：2个N-乙酰葡萄糖胺、9个甘露糖、3个葡萄糖 多萜醇pp甘甘甘甘甘葡葡葡甘甘甘甘多萜醇pp甘甘甘甘甘sn葡葡葡甘甘甘甘甘甘甘甘甘多萜醇pprER腔rER膜核糖体多萜醇pp多萜醇N-乙酰葡萄糖胺甘甘露糖葡葡萄糖糖基转移酶正在ER中合成蛋白质的N-连接糖基化临床细胞的内膜系统与囊泡转运28 多pp

11、甘甘甘甘甘葡葡葡甘甘甘甘多pp甘甘甘甘甘s4. 蛋白质的胞内运输临床细胞的内膜系统与囊泡转运294. 蛋白质的胞内运输临床细胞的内膜系统与囊泡转运292 滑面内质网参与糖原的代谢（肝细胞）临床细胞的内膜系统与囊泡转运302 滑面内质网参与糖原的代谢（肝细胞）临床细胞的内膜系统与囊临床细胞的内膜系统与囊泡转运31临床细胞的内膜系统与囊泡转运31临床细胞的内膜系统与囊泡转运32临床细胞的内膜系统与囊泡转运32第二节 高尔基复合体（GC)1898 意大利-高尔基（Camillo Golgi)-光镜-枭、猫-神经细胞(Golgi complex)临床细胞的内膜系统与囊泡转运33第二节 高尔基复合体（G

12、C)1898 意大利-高尔基电镜扁平囊成熟面小囊泡大囊泡形成面一、高尔基体的形态结构（一）高尔基体由扁平囊泡、小囊泡和大囊泡构成临床细胞的内膜系统与囊泡转运34电扁平囊成熟面小囊泡大囊泡形成面一、高尔基体的形态结构（一）扁 平 囊凸面：形成（顺）面；小 囊 泡来 源：小囊泡融合。来 源：由rER芽生而来。大 囊 泡来 源：扁平囊周边或局部球状膨突脱落形成。凹 面：成熟（反）面临床细胞的内膜系统与囊泡转运35扁 平 囊凸面：形成（顺）面；小 囊 泡来 源 膜流：细胞的各种膜性结构之间相互联系和转移的现象称膜流。内质网运输小泡高尔基复合体大囊泡细胞膜临床细胞的内膜系统与囊泡转运36 膜流：细胞的各

13、种膜性结构之间相互联系和转移 1） GC由小囊泡、扁平囊和大囊泡组成 2） 来自RER的小泡不断并入高尔基复合体的扁 平囊的顺面，使扁平囊不但得到补充 3）大囊泡不断的从扁平囊的反面脱落，使扁平 囊得以不断的更新 高尔基复合体是动态平衡的细胞器 临床细胞的内膜系统与囊泡转运37高尔基复合体是动态平衡的细胞器 临床细胞的内膜系统与囊泡转运临床细胞的内膜系统与囊泡转运38临床细胞的内膜系统与囊泡转运38临床细胞的内膜系统与囊泡转运39临床细胞的内膜系统与囊泡转运39临床细胞的内膜系统与囊泡转运40临床细胞的内膜系统与囊泡转运40家兔脊神经节细胞临床细胞的内膜系统与囊泡转运41家兔脊神经节细胞临床细

14、胞的内膜系统与囊泡转运41二、高尔基体的化学组成临床细胞的内膜系统与囊泡转运42二、高尔基体的化学组成临床细胞的内膜系统与囊泡转运42三、高尔基复合体的功能（一）GC是细胞内蛋白质运输分泌的中转站（二）GC是胞内物质加工合成的重要场所（三）GC是胞内蛋白质的分选和膜泡定向运输的枢纽临床细胞的内膜系统与囊泡转运43三、高尔基复合体的功能（一）GC是细胞内蛋白质运输分泌的中转3H标记亮氨酸3分钟17分钟117分钟（一）GC是细胞内蛋白质运输分泌的中转站临床细胞的内膜系统与囊泡转运443H标记亮氨酸3分钟17分钟117分钟（一）GC是细胞内蛋白（二）GC是胞内物质加工合成的重要场所O-连接的寡糖链：

15、在高尔基复合体内合成。糖蛋白N-连接的寡糖链：在rER腔内合成，在GC 中完成修饰。1.糖蛋白的加工合成临床细胞的内膜系统与囊泡转运45（二）GC是胞内物质加工合成的重要场所O-连接的寡糖链：在高N连接糖基化 O连接糖基化发生部位 内质网 高尔基复合体连接的氨基酸 天冬氨酸 丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸连接基团 -NH2 -OH糖链长度 14 个糖基 6个以内糖基糖基化方式 寡糖链一次性连接 单糖基逐个添加临床细胞的内膜系统与囊泡转运46N连接糖基化 O连接糖基化发生部位 N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰葡萄糖胺天门冬酰胺甘甘甘甘甘甘甘露糖苷酶I甘甘甘甘甘N-乙酰葡萄糖胺转移酶甘甘N-乙酰葡萄糖胺甘露糖苷酶

16、II甘甘N-乙酰葡萄糖胺转移酶N-乙酰葡萄糖胺半乳糖转移酶半乳糖半乳糖唾液酸转移酶唾液酸唾液酸GC对N-连接的寡糖链的修饰临床细胞的内膜系统与囊泡转运47N-乙酰N-乙酰天门冬甘甘甘甘甘甘甘露糖苷酶I甘甘甘甘甘N-3H标记甘露糖3H标记半乳糖；唾液糖3H标记N-乙酰葡萄糖胺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。临床细胞的内膜系统与囊泡转运483H标记甘露糖3H标记半乳糖；唾液糖3H标记N-乙酰葡萄糖胺A肽B肽C肽NH2 COOHS-SS-SS-S2.蛋白质的水解和加工（内质网） （内质网） （高尔基复合体）前胰岛素原 胰岛素原 胰岛素（A、B、C、信号肽） （A、B、C） （A

17、、B、折叠） 临床细胞的内膜系统与囊泡转运49A肽B肽C肽NH2 COOHS-SS-SS-S2.蛋白质的水蛋白质合成加唾液酸；分拣溶酶体顺面管网反面管网大泡（分泌颗粒）rER高尔基复合体中间膜囊（三）GC是胞内蛋白质的分选和膜泡定向运输的枢纽临床细胞的内膜系统与囊泡转运50蛋白质合成加唾液酸；分拣溶酶体顺面管网反面管网大泡（分泌颗粒四、高尔基复合体与疾病临床细胞的内膜系统与囊泡转运51四、高尔基复合体与疾病临床细胞的内膜系统与囊泡转运51第三节 溶酶体 (lysosome)（细胞的“消化器官”）临床细胞的内膜系统与囊泡转运52第三节 溶酶体 (lysosome)临床细胞的内膜系统与一、溶酶体的

18、形态结构和化学组成（一）溶酶体具有高度异质性临床细胞的内膜系统与囊泡转运53一、溶酶体的形态结构和化学组成（一）溶酶体具有高度异质性临床（二）溶酶体的共同特征形态：都是由一层单位膜包裹而成的囊球状结构小体溶酶体的酶：共有60多种水解酶 均为酸性水解酶 最适PH为5.0 标志酶（特征性酶）：酸性磷酸酶溶酶体的膜溶酶体膜蛋白高度糖基化：防止自身被水解消化溶酶体膜上嵌有H+质子泵：保持溶酶体基质内的酸性环境。 溶酶体膜上存在特殊的转运蛋白：可运输溶酶体消化产物。临床细胞的内膜系统与囊泡转运54（二）溶酶体的共同特征形态：都是由一层单位膜包裹而成的囊球状H+质子泵临床细胞的内膜系统与囊泡转运55H+质

19、子泵临床细胞的内膜系统与囊泡转运55二、溶酶体的类型溶酶体初级溶酶体：只含酶，不含底物次级溶酶体：初级溶酶体+底物三级溶酶体（残余小体）未消化和不能消化分解的残渣物质。脂褐质髓样结构含铁小体（一）以功能状态不同分为三种类型临床细胞的内膜系统与囊泡转运56二、溶酶体的类型溶酶体初级溶酶体：只含酶，不含底物次级溶酶体初级溶酶体 (primary lysosome): 新生溶酶体，体积 小，内含未被激活的水解酶，无底物。临床细胞的内膜系统与囊泡转运57初级溶酶体 (primary lysosome): 新生溶次级溶酶体（secondary lysosome): 初级溶酶体+内源性底物自噬性溶酶体初级

20、溶酶体+外源性底物异噬性溶酶体临床细胞的内膜系统与囊泡转运58次级溶酶体（secondary lysosome): 初脂褐素髓样结构临床细胞的内膜系统与囊泡转运59脂褐素髓样结构临床细胞的内膜系统与囊泡转运59临床细胞的内膜系统与囊泡转运60临床细胞的内膜系统与囊泡转运60内吞体rER顺面管网反面管网高尔基复合体 溶酶体水解酶前体加入磷酸基团M-6-P溶酶体酶H+去除磷酸成熟溶酶体选择性富集溶酶体的发生三、溶酶体形成与成熟过程临床细胞的内膜系统与囊泡转运61内吞体rER顺面管网反面管网高尔基复合体 溶酶体水解酶前体加内吞体rER顺面管网反面管网高尔基复合体 溶酶体水解酶前体加入磷酸基团M-6-

21、P溶酶体酶H+去除磷酸成熟溶酶体临床细胞的内膜系统与囊泡转运62内吞体rER顺面管网反面管网高尔基复合体 溶酶体水解酶前体加临床细胞的内膜系统与囊泡转运63临床细胞的内膜系统与囊泡转运63溶酶体的消化作用异噬作用：对细胞内吞物的消化。自噬作用：对自身物质的消化。胞外消化：对细胞外物质的消化。自溶作用： 细胞自身的溶解死亡四、溶酶体的功能临床细胞的内膜系统与囊泡转运64溶酶体的消化作用异噬作用：对细胞内吞物的消化。自噬作用：对自1.异噬作用-异噬性溶酶体对细胞内吞物质进行消化2.自噬作用-自噬性溶酶体对衰老、残损的细胞器分解通过这两个作用方式可以将物质分解为小分子被细胞重新利用（一）溶酶体能够分

22、解胞内的外来物质及清除衰老、残损的细胞器临床细胞的内膜系统与囊泡转运651.异噬作用-异噬性溶酶体2.自噬作用-自噬性溶临床细胞的内膜系统与囊泡转运66临床细胞的内膜系统与囊泡转运66（五）溶酶体在生物个体发生与发育过程中起重要作用1 胞外消化：溶酶体在某些情况下可通过胞吐方式释放到细胞外，消化分解细胞外物质，这种现象体现在受精过程和骨质更新过程。临床细胞的内膜系统与囊泡转运67（五）溶酶体在生物个体发生与发育过程中起重要作用1 胞外消化动物精子头部顶端的顶体是一种特化的溶酶体，含有多种水解酶。顶体参与受精过程临床细胞的内膜系统与囊泡转运68动物精子头部顶端的顶体是一种特化的溶酶体，含有多种水

23、解酶。顶在骨质更新中的作用破骨细胞的溶酶体酶能释放到细胞外，分解和消除陈旧的骨基质，这是骨质更新的一个重要步骤。临床细胞的内膜系统与囊泡转运69在骨质更新中的作用破骨细胞的溶酶体酶能释放到细胞外，分解和消溶酶体的自溶作用与器官发育 哺乳类动物子宫内膜的周期性萎缩在多细胞生物的发育过程中，对形态建成 具有重要作用 手指、足趾的形成 两栖类蝌蚪变态时的尾部吸收临床细胞的内膜系统与囊泡转运70溶酶体的自溶作用与器官发育 哺乳类动物子宫内膜的周期性萎缩在内体初级溶酶体吞噬体异噬溶酶体吞饮体异噬溶酶体自噬体自噬溶酶体分泌颗粒自噬溶酶体次 级 溶 酶 体残余小体异噬作用自噬作用胞外消化临床细胞的内膜系统与

24、囊泡转运71内体初级溶酶体吞噬体异噬溶酶体吞饮体异噬溶酶体自噬体自噬溶酶五、溶酶体与疾病（一）溶酶体膜失常引起的疾病矽肺、石棉沉着病、痛风、类风湿关节炎（二）贮积病 由先天性缺乏某些酶引起代谢障碍造成 溶酶体过载而致病。如：型糖原蓄积病、粘多糖贮积病；临床细胞的内膜系统与囊泡转运72五、溶酶体与疾病（一）溶酶体膜失常引起的疾病（二）贮积病临床细胞的内膜系统与囊泡转运73临床细胞的内膜系统与囊泡转运73第四节 过氧化物酶体1954年Rhodin电镜小鼠肾小管上皮细胞微体一、过氧化物酶体的形态结构电镜：由一层单位膜包围、高电子密度、圆形或卵圆形的细胞器。 0.2-1.7um (peroxisome

25、)临床细胞的内膜系统与囊泡转运74第四节 过氧化物酶体1954年Rhodin电特征性结构临床细胞的内膜系统与囊泡转运75特征性结构临床细胞的内膜系统与囊泡转运75二、过氧化物酶体所含的酶标志酶：过氧化氢酶。酶氧化酶：50%，作用：氧化底物的同时，将氧还原成 过氧化氢。过氧化物酶：将过氧化氢还原成水。过氧化氢酶：40%, 作用：将过氧化氢还原成水。临床细胞的内膜系统与囊泡转运76二、过氧化物酶体所含的酶标志酶：过氧化氢酶。酶氧化酶：50%三、过氧化物酶体的功能2H2O2过氧化氢酶2H2O +O2（一）清除代谢过程中产生的H2O2在及其它毒性物质（二）细胞氧张力调节（三）分解脂肪酸等高能分子RH2

26、+H2O2 R+ 2H2O防止H2O2在细胞内堆积，起保护细胞的作用。RH2+O2R+ H2O2过氧化氢酶氧化酶利用H2O2氧化有毒物质起到解毒作用临床细胞的内膜系统与囊泡转运77三、过氧化物酶体的功能2H2O2过氧化氢酶2H2O +O2（四、过氧化物酶体的发生物质来源：酶： 游离核糖体合成膜： 内质网增殖方式：细胞内新的过氧化物酶体由原有的通过生长和分裂形成临床细胞的内膜系统与囊泡转运78四、过氧化物酶体的发生物质来源：增殖方式：临床细胞的内膜系统起 源传统：与溶酶体相似内质网芽生而来：内质网小泡高尔基复合体 分泌泡过氧化物酶体近年来认为：与线粒体相似 临床细胞的内膜系统与囊泡转运79起 源

27、传统：与溶酶体相似内质网芽生而来：内质网小泡高五 过氧化物酶体与疾病（一）原发性过氧化物酶体缺陷所致的遗传病遗传性无过氧化氢酶血症（二）疾病过程中过氧化物酶体的病理改变数量、体积、形态等异常临床细胞的内膜系统与囊泡转运80五 过氧化物酶体与疾病（一）原发性过氧化物酶体缺陷所致的遗传兰迪谢克曼詹姆斯罗斯曼托马斯祖德霍夫2013年诺贝尔生理学或医学奖授予2名美国科学家和1名德国科学家，以表彰他们发现细胞的囊泡运输调控机制。第五节 囊泡与囊泡转运临床细胞的内膜系统与囊泡转运81兰迪谢克曼詹姆斯罗斯曼托马斯祖德霍夫2013年诺贝尔生囊泡的特点：不稳定伴随物质的转运临床细胞的内膜系统与囊泡转运82囊泡的特点：临床细胞的内膜系统与囊泡转运82常见囊泡临床细胞的内膜系统与囊泡转运83常见囊泡临床细胞的内膜系统与囊泡转运83临床细胞的内膜系统与囊泡转运84临床细胞的内膜系统与囊泡转运84临床细胞的内膜系统与囊泡转运85临床细胞的内膜系统与囊泡转运85Clathrin coated vesicles临床细胞的内膜系统与囊泡转