医学细胞生物学细胞质和细胞器第四讲-赵崴课件

细胞质和细胞器Cytoplasmandorganelles细胞质基质(胞质溶胶)：

细胞质中除去有形结构之外的无定形胶状物质体系。细胞质基质的功能:

是活细胞进行新陈代谢的主要场所，为新陈代谢的进行，提供所需要的物质和一定的环境条件。直接或间接地影响并体现于细胞生命活动的各个方面。一、形态结构：由大小两个亚基组成中央管二、化学组成真核细胞核糖体小亚基：40S(18S的rRNA＋

33个Pr.)

大亚基:60S(5S、5.8S、28S的rRNA＋49个Pr.)

80S以mRNA为模板，在核糖体上由氨基酸合成多肽链的过程－－翻译。三、核糖体的功能核糖体蛋白质的合成1.附着核糖体(freeribosome)：分泌蛋白2.游离核糖体(polyribosome)：结构蛋白四、核糖体的存在形式内膜系统在结构和功能上是一个统一的整体，是细胞合成蛋白质、酶、脂类和糖类的场所，同时对合成产物具有加工、包装和运输的功能。内膜系统(endomembranesystem)真核细胞的细胞质内，与质膜在结构、功能和发生上有一定联系的膜性结构的总称。高等细胞区室化

Compartmentalization

质膜内膜生物膜原核细胞–质膜构成的单一区室真核细胞–内膜–各种细胞器内膜系统出现的意义：各自独立，各司其职相互依存，协调同一大大提高了细胞代谢反应的效率一.内质网的形态结构内质网是由磷脂和蛋白质组成的一层单位膜(5~6nm)形成的小管、小泡和扁平囊相互联通、封闭成腔的系统。内质网小管小泡扁囊状细胞膜核膜

内质网膜与外层核膜相连。内质网腔与核间隙相通。向内折叠的细胞质膜有时与内质网相连接，有管道沟通。1.粗面内质网(rER)：表面附着大量颗粒状核糖体。由板层状排列的扁平囊构成。在分泌蛋白质旺盛及大量合成膜的细胞中丰富多种蛋白质的合成场所(酶、肽类激素、抗体)2.滑面内质网(sER)：表面光滑，无核糖体附着多为管状或泡状脂类代谢旺盛的细胞中含量丰富三.内质网的化学组成

微粒体(microsome)：

在细胞匀浆和超速离心过程中，由破碎的内质网形成的球状的囊泡结构。四.内质网的功能rER：蛋白的合成、加工、转运sER：

脂类合成、解毒、糖原分解、肌肉运动信号肽假说(signalhypothesis)信号密码：mRNA的5ˊ端，编码特殊氨基酸的密码子，位于起始密码AUG之后。信号肽(signalpeptide)：由信号密码翻译出的肽链，位于蛋白的N端，由18~30个疏水氨基酸组成。可被SRP识别，将核糖体引导到内质网膜，并继续进行蛋白的合成。信号识别颗粒(signalrecognitionparticle,SRP)

SRP是由6个多肽亚单位和一个小的RNA(7S)组成的复合物。SRP既能识别露出核糖体之外的信号肽，又能识别粗面内质网膜上的SRP受体。帮助多肽转运。SRPRNA与核糖体A位点结合区域识别SRP受体区域SRP识别信号肽区域信号肽假说：核糖体被信号肽引导，经SRP介导，与

SRP受体结合，进行蛋白质合成。

mRNAtRNA信号肽核糖体SRP蛋白质继续合成，信号肽被切除SRP循环蛋白质合成结束，核糖体脱离内质网，进入下一个循环SRP受体膜蛋白的合成:(2)新生多肽链的折叠与装配1.蛋白二硫键异构酶(PDI):反复切断错误结合的二硫键，使新生肽形成正确折叠的蛋白质。2.结合蛋白(bindingprotein,Bip):与折叠不正常肽链结合予以滞留，待折叠正确后被进一步转运至高尔基体。3.

葡萄糖调节蛋白(Grp94):参与新生肽折叠转运。4.钙网素(calreticulin):参与糖蛋白折叠。

内质网腔驻留蛋白分子能识别正在合成或部分折叠的多肽，并与多肽的一定部位结合，促使正确折叠。这一类分子本身并不参与最终产物的形成，称为分子伴侣(molecularchaperone)

驻留蛋白(retentionprotien):内质网腔内分子伴侣的C端末尾具有滞留信号肽Lys-Asp-Glu-Leu(KDEL),与KDEL受体结合，使之驻留于内质网腔而不被转运。(3).蛋白质的糖基化内质网腔中的寡糖与内质网膜上的多萜醇连接，并使其活化。在糖基转移酶催化下，转移到多肽链的天冬酰胺上的NH2端（N-连接糖基化）。(4)rER合成的蛋白质的分泌途径分泌蛋白糖基化折叠ER腔运输小泡高尔基体浓缩泡细胞外分泌颗粒（二）滑面内质网的功能1.脂质合成2.糖原代谢3.解毒作用4.Ca2+的贮存与Ca2+浓度的调节5.胃酸、胆汁的合成与分泌1.卵磷脂的合成二脂酰甘油磷脂酸磷脂酰胆碱脂酰CoA3-磷酸甘油磷酸酶胆碱磷酸转移酶酰基转移酶CDP-胆碱翻转酶：合成脂类的酶和底物位于内质网的细胞质侧。由结合于膜上的翻转酶将合成的脂类分子翻转至腔面的膜层中。内质网的细胞质侧内质网的细胞腔侧内质网的细胞质侧内质网的细胞腔侧翻转酶脂类的合成细胞质基质面脂质双层腔面五、内质网的病理变化内质网是一个敏感的细胞器，在各种因素如缺氧、辐射、毒物作用和感染等条件下，会产生病理变化，如肿胀、破裂、核糖体脱落，萎陷的内质网和其他细胞成分浓缩成团块。高尔基体最早发现于1889年，Golgi用银染法，在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰的结构，因此定名为高尔基体。20世纪50年代以后才正确认识它的存在和结构。一、形态结构：

由一层单位膜包围形成的囊泡系统。由排列较整齐的扁平囊和囊泡构成。高尔基复合体有极性顺面高尔基网(cisGolginetwork，CGN)中间高尔基网(medialGolginetwork，MGN)反面高尔基网(transGolginetwork，TGN)1.顺面高尔基网(cis-Golginetwork,CGN)：膜厚6nm，呈连续分支管网状结构。2.扁平囊区(cisterna):

由扁平囊和管道组成的连续、完整的膜囊体系标志酶：NADP酶3.反面高尔基网(trans-Golginetwork,TGN)：

靠近质膜，呈管网状，有囊泡与之相连，膜厚7.5nm。有浓缩泡或分泌泡。

运输小泡：直径40~80nm，膜厚6nm。

由内质网芽生而来，分布于高尔基体的形成面，载有粗面内质网合成的蛋白质、脂类并运送到高尔基体的扁平囊中。分泌泡：直径100~500nm，膜厚8nm。内含浓缩分泌物，由扁平囊的成熟面的膜局部膨大而成，亦称浓缩泡。在分泌功能旺盛的细胞内多，如肝细胞、胰腺细胞。RegionaldifferencesinmembranecompositionacrosstheGolgistack二、化学组成1.蛋白质60%；脂类40%。介于细胞膜和内质网之间2.高尔基体的酶：糖基转移酶；磺基糖基转移酶；氧化还原酶；磷酸酶；激酶；甘露糖苷酶；磷脂酰转移酶；磷脂酶。1.胞内物质的转送运输和分泌活动2.糖蛋白的加工合成3.蛋白质的水解4.蛋白质的分选与胞内膜泡运输三.高尔基体的功能四、高尔基体的病理变化肥大、萎缩、内容物及形态结构的改变等。中毒细胞：萎缩、结构破坏消失。癌细胞：低分化不发达、高分化发达。损伤：扩张、崩解。3分钟17分钟117分钟3H标记亮氨酸（一）与细胞的分泌活动有关2.糖蛋白的加工合成：O-连接的糖基化：蛋白质上的酪氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基侧链的-OH基团与寡糖共价结合。主要或全部在高尔基体进行。AsnAsnAsnAsnAsnN-乙酰葡萄糖胺甘露糖葡萄糖岩藻糖半乳糖唾液酸粗面内质网高尔基体

寡糖链经一系列酶的加工切除和添加特定的单糖（半乳糖、唾液酸），形成成熟糖蛋白并在结构上呈现多样化差异。蛋白质合成寡糖磷酸化除甘露糖加N-乙酰葡萄糖胺加半乳糖、唾液酸分选溶酶体分泌泡糖基化有关的酶固定在内质网及高尔基体不同的区室内，为整合膜蛋白。O-连接糖基化：由不同的糖基转移酶催化，每次加上一个单糖，最后加唾液酸残基。3.蛋白的水解和加工：有些蛋白质在rER合成后，须经高尔基体水解加工才具有活性。

胰岛B细胞前胰岛素原胰岛素原信号肽C段肽胰岛素粗面内质网高尔基体转变酶4.蛋白的分选和运输：1）溶酶体酶：带有分选信号，高尔基体生成的运输小泡膜上有分选信号的受体。2）分泌蛋白：在成熟面，通过分选信号与相应受体结合，选择性地将分泌蛋白送到分泌泡中。3）膜蛋白：由运输小泡送至不同部位蛋白质分选信号及运输途径分选信号典型的信号序列ER腔内Lys-Asp-Glu-Leu-COO－膜蛋白Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala线粒体N-螺旋细胞核Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val过氧化物酶体Ser-Lys-Leu溶酶体M-6-P碱性氨基酸；酸性氨基酸核定位信号螺旋信号过氧化物酶体C端3肽信号肽N端信号肽结构性分泌小泡浓缩信号调节性分泌小泡信号M-6-P驻留内质网的蛋白质带有(-Lys-Asp-Glu-Leu-COO－)信号。驻留高尔基复合体的蛋白质带有跨膜螺旋信号。蛋白质的分选CopIandIIVesicles不能运输途径的衣被类型衣被类型GTP酶组成与衔接蛋白运输方向clathrinARFClathrin重链与轻链，AP2质膜→内体Clathrin重链与轻链，AP1高尔基体→内体Clathrin重链与轻链，AP3高尔基体→溶酶体，植物液泡COPIARFCOPαββ’γδεζ高尔基体→内质网COPIISar1Sec23/S