细胞质基质及细胞内膜系统

细胞质基质及细胞内膜系统2.CharacteristicsofLysosome’smembrane(溶酶体膜的特点)

嵌有质子泵，形成和维持酸性环境。

H+-pumps:internalproton(质子浓度）concentrationiskepthighbyH+-ATPase

具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运。

Transportproteins:transportingdigestedmaterials.

膜蛋白高度糖基化，利于防止自身膜蛋白的降解。Glycosylatedproteins:mayprotectthelysosomefromself-digestion.二、Thetypeoflysosome1primarylysosome（初级溶酶体）直径约－，有多种酸性水解酶，反应的最适pH值为5左右。2secondarylysosome（次级溶酶体）是初级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡、胞饮泡或吞噬泡融合形成的复合体，可分为自噬溶酶体和异噬溶酶体。3residualbody（残余小体）(后溶酶体）未被消化的物质残存在溶酶体中形成残余体，如表皮细胞的老年斑，肝细胞的脂褐质。PrimarylysosomesSecondlysosomesheterophagic（异体吞噬）

autophagic（自体吞噬）ResidualbodyPrimaryLys.SecondLysResidualLys三溶酶体的生物发生（BiogenesisofLysosomes）

溶酶体发生是多途径的，其中主要有6-磷酸甘露糖(mannose6-phosphate,M6P)标志途径。该途径酶上都有一个特殊的标记M6P。1、溶酶体酶在内质网上合成后并被糖基化修饰，把寡糖链共价结合到溶酶体分子的天冬酰胺残基上。2、在高尔基体Cis面两种酶（N乙酰葡糖胺磷酸转移酶和N乙酰葡糖苷酶）催化寡糖链中的甘露糖残基磷酸化产生M6P。3、M6P在高尔基体Trans面被受体接受。4、最后以小泡形式分泌出去形成溶酶体。溶酶体酶的发生1、溶酶体酶在内质网合成并经N－连接的糖基化修饰。?甘露糖6-磷酸标记N乙酰葡糖胺磷酸转移酶溶酶体酶暴露出磷酸基团单糖二核苷酸UDP-GlcNAcN连接的具有甘露糖残基的寡糖N乙酰葡糖苷酶四、溶酶体的功能1、自体吞噬autophagy：清除无用的生物大分子，衰老细胞、细胞器、个体发育中多余的细胞。2、防御作用：如巨噬细胞杀死病原体。3、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。4、营养功能（trophicfunction）：降解内吞的血清脂蛋白，获得蛋白质等成分。5、形成精子的顶体。矽肺：(Silicosis).二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细内吞噬，在颗粒表面形成硅酸。硅酸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。激活成纤维细胞，导致肺组织纤维化。肺结核：结核杆菌的菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗溶酶体的杀伤作用,使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖,导致巨噬细胞裂解,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。类风湿性关节炎：溶酶体膜较脆很易破裂，溶酶体酶被释放在关节处的细胞间质中使骨组织受到侵蚀，引起炎症。五溶酶体与疾病（LysosomesandDiseases）4.贮积病：溶酶体酶缺失和异常时某些物质不能被消化，遗留在溶酶体内，引发疾病。☻台-萨氏综合征（Tay-Sachsdiesease黑蒙性先天性愚病）：溶酶体缺少氨基已糖酯酶A，导致神经节甘脂积累，溶酶体呈现同心圆状膜，患者2－6岁死亡。☻II型糖原累积病（Pompe病）：缺乏α-1,4-葡萄糖苷酶，糖原在溶酶体中积累。☻

severetypeofthediseaseisI-celldisease(inclusion–celldisease,GlcNAc-Phosphotransferasegenemutant).台-萨氏综合症溶酶体的同心圆结构表1.神经鞘脂贮积病疾病缺失酶类主要贮积底物后果GM1神经节苷脂贮积症GM1-半乳糖苷酶神经节苷脂GM1智力迟钝，肝脏肥大，骨骼受累，2岁前死亡泰－萨二氏病己糖胺酶A神经节苷脂GM2智力迟钝，失明，3岁前死亡法布莱氏病-半乳糖苷酶A三己糖神经酰胺皮疹，肾功能丧失，下肢疼痛山霍夫氏病己糖胺酶A和B神经节苷脂GM2和红细胞糖苷酯与泰－萨氏疾病症状相似，但发展更快高歇氏病葡糖脑苷酯酶葡糖脑苷脂肝脏和脾脏肿大，长骨腐蚀，只在婴儿期发生智力迟钝尼-皮二氏病鞘磷脂水解酶鞘磷脂肝脏和脾脏肿大，智力迟钝Farber’s脂肪肉芽肿病神经酰胺水解酶神经酰胺疼痛性与退行性的关节变形，皮肤瘤，几年内死亡Krabbe’s病半乳糖脑苷酯酶半乳糖脑苷脂髓磷脂缺失，智力迟钝，2岁前死亡脑硫脂沉积芳基硫酸酯酶脑硫脂智力迟钝，前十年死亡五、过氧化物酶体（peroxisome）1结构：由单层膜围绕而成的内含多种氧化酶的细胞器，为一种异质性的细胞器。2功能在动物中：①具有解毒作用，过氧化氢酶利用H2O2将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精1/2是在微体中氧化为乙醛。在植物中：①参与光呼吸，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，②在萌发的种子中，进行脂肪的β-氧化，产生乙酰辅酶A，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，因涉及乙醛酸循环，又称乙醛酸循环体。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）3过氧化物酶体的发生

所有的酶都由核基因编码，在细胞质基质中合成，在导肽的引导下，进入过氧化物酶体。

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。4过氧化物酶体和溶酶体的区别特征溶酶体过氧化物酶体形态大小球形直径0.2-0.5µm,无酶晶体球形直径0.15-0.25µm,有酶晶体酶种类酸性水解酶含有氧化酶类pH57是否需氧不需要需要功能细胞内消化多功能发生酶在糙面内质网合成，经高尔基体出芽形成酶在细胞质基质中合成，经分裂与装配形成识别的标志酶酸性水解酶过氧化氢酶2009年101．溶酶体的功能是进行细胞内的消化作用，和溶酶体酶发生有关的细胞器是：

A．内质网B．高尔基体

C．过氧化物酶体D．线粒体E．胞内体Section5

ProteinSortingandvesiculartransport

(蛋白质分选与膜泡运输)

Proteinsorting:Proteinmoleculesmovefromthecytosoltotheirtargetorganellesorcellsurfacedirectedbythesortingsignalsintheproteins.ProteinSorting

(蛋白质分选：)

核糖体合成的蛋白质，在蛋白携带的信号指引下被转运到细胞的各个部位并装配成具有结构与功能的复合体，参加细胞生命活动的过程称为蛋白质分选。1.信号假说：（1975年）分泌性蛋白N端序列作为信号肽（Signalpeptides），指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，在蛋白合成之前信号肽被切除。2.分泌性蛋白进入内质网①分泌性蛋白进入内质网由信号肽、信号识别颗粒（signalrecognitionparticle，SRP）和信号识别颗粒受体（停泊蛋白DockingProtein，存在于内质网膜上)协同完成。新生肽的N端一段16－26个氨基酸残基，包括疏水核心区、信号肽的C端和N端等三部分，此段肽链序列可以引导肽链进入内质网，又称为开始转移序列。SignalhypothesisandProteinSorting

signal信号假说与蛋白质分选信号由6种多肽和一个7S的RNA组成的复合物，一般在细胞质中，能分别与信号肽和停泊蛋白结合，导致蛋白质合成暂停。SignalpeptidesandSignalpatchesTwowaysthatasortingsignalcanbebuiltintoaprotein.

(A)Thesignalresidesinasinglediscretestretchofaminoacidsequence,calledasignalpeptide,thatisexposedinthefoldedprotein.Signalpeptidesoftenoccurattheendofthepolypeptidechain,buttheycanalsobelocatedelsewhere.(B)Asignalpatchcanbeformedbythejuxtapositionofaminoacidsfromregionsthatarephysicallyseparatedbeforetheproteinfolds;alternatively,separatepatchesonthesurfaceofthefoldedproteinthatarespacedafixeddistanceapartcouldformthesignal.SRPreceptor(GTPbindingprotein)SRPhavethreemainactivesites:OnethatrecognizesandbindstoERsignalsequence;Onethatinteractswiththeribosometoblockfurthertranslation;OnethatbindstotheERmembrane(dockingprotein)

蛋白质在核糖体合成→信号肽与SRP结合→肽链延伸终止→SRP与受体结合，同时核糖体与内质网膜上的易位子（translocon)结合→SRP脱离信号肽返回细胞质基质→信号肽与易位子结合使孔道打开，信号肽引导肽链进入内质网腔→信号肽被腔面上的信号肽酶切除→肽链在内质网上继续合成。②分泌性蛋白质转入内质网合成的过程：secretoryproteintransferintoendoplasmicreticulum

分泌性蛋白质转入内质网合成的过程③transmembraneprotein(跨膜蛋白)andstarttransfersequence(内部信号序列或起始转移序列)andstoptransfersquence(信号停止转移序列)。肽链中存在某些序列与内质网膜具有强的亲和力而结合在脂双层中，这段序列不再转入内质网腔中，称为停止转移序列。Start-transferSequence&Stop-transferSequenceInsertionofaMultipassTransmembraneproteinintotheERmembranestarttransfersequence内部信号序列3根据信号序列运输方向的不同信号分为三种类型①Nuclearlocalizationsignal(入核信号)②Leaderpeptide(导肽)、引导肽(或转运肽)andposttranslocation(后转移)：③Signalpeptide(信号肽）andco-translocation(共转移)指导蛋白质进入线粒体、叶绿体和过氧化物酶体中的信号序列一些蛋白质在细胞质基质中合成，后来被转移到内质网、线粒体等细胞器上的过程称为后转移。肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为co-translation共转移。3Thepathwaysofproteinsorting

在细胞质基质中完成多肽链的合成，然后转运至细胞器。蛋白质合成起始后转移到内质网，再由高尔基体运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。细胞核成熟蛋白质细胞质细胞器细胞质基质核糖体mRNA,tRNA细胞质基质核糖体mRNA,tRNA蛋白质前体（信号假说）分泌酶溶酶体酶内质网高尔基体膜蛋白4Proteinsareimportedintoorganellesbyfourmechanisms(蛋白质四种转运方式)1）Gatedtransport:选择性的门控转运Throughgatedpores—Nuclearpores;Nuclearlocalizationsignal(NLS);Foldedandassemblyformtotransport.线粒体mRNAProtein自己利用mtDNA

ctDNAmRNAProtein自己利用叶绿体

2）Transmembranetransport1、蛋白质的跨膜转运ERsignalsequence,Mit,Chl:Leadersequence;Throughtranslocononthemembrane;SingleandUnfoldform;Helpedbymolecularchaperons(分子伴侣）3）Vesiculartranspor膜泡运输Budding,transporting,dockingandatlastfusionwithtargetmembrane;Assemblycoatedproteinsonthevesicles(Clathrin,COPIIandCOPI);OnlyProperlyfoldedandassembledproteins;Theorientationoftransportedproteinsandlipidsisnotchangedduringtransporting.4）transportincytoplasm细胞质基质中的蛋白质转运4.Vesiculartransport（膜泡运输）Thethreedifferenttypesofcoatedvesicles.Differentcoatproteinsselectdifferentcargoandshapethetransportvesiclesthatmediatethevariousstepsinthebiosynthetic-secretoryandendocyticpathways.网格蛋白有被小泡1)COPII有被小泡A:存在于内质网到高尔基体的CGN区,由sec13,sec31,sec24，sec23和Sar15种蛋白亚基组成，Sar1蛋白是GTP结合蛋白，Sar-GTPbindstotheER;Sar-GDPdissociatesfromtheERB:TheassemblyofaCOPII-coatedvesicles.(形成过程)C:功能负责从内质网到高尔基体的物质运输(顺向运输anterogradetransport)。movematerialsfromtheERtotheGolgi.COPII-被膜小泡的形成供体鸟苷酸交换因子sec13sec31Sec23sec24KDEL序列的错误蛋白2)COPI有被小泡：存在于内质网和到高尔基体区域介导逆向运输（retrogradetransport)。形成：含有7种蛋白亚基，其中ARF为GTPbindingprotein,

参与COPI被膜小泡的装配功能：①负责回收、转运、内质网逃逸蛋白（含有KDEL信号）返回内质网。transportingescapedERresidentProteinsBacktotheER.②蛋白质在高尔基体内的内部运输。

③将错运到高尔基体反面膜上的蛋白返回内质网。COPIcoatedvesiclesmayselectspecificcargo.

ERisanopenprison.SolubleERproteinbearRetrieving(重返）signal—KDEL(Lys-Asp-Glu-Leu)inmammalandHDELinyeast,whereasERmembraneproteins（内质网膜蛋白）bearthesignalKKXX.TheKDELreceptorpresentinvesiculartubularclustersandtheGolgiapparatus.AmodelfortheretrievalofERresidentproteins.The

KDEL