细胞生物学内膜系统

细胞生物学内膜系统第一页，共五十四页，2022年，8月28日内膜系统概述内质网(endoplasmicreticulum,ER)高尔基复合体(Golgicomplex,GC)溶酶体(lysosome)过氧化物酶体(peroxisome)复习题第五章内膜系统

endomembranesystem第二页，共五十四页，2022年，8月28日概念：内膜系统指真核细胞内在结构上、功能上及发生上有一定联系的由膜构成的细胞器。包括核膜、内质网、高尔基复合体、溶酶体和过氧化物酶体、液泡等。第三页，共五十四页，2022年，8月28日意义：提高了细胞的代谢效率。扩大了细胞内代谢活动的表面积；使细胞内部区域化：独立性、协作性；主要功能：细胞内蛋白质的合成与分选；酶类、脂类和糖类的合成。第四页，共五十四页，2022年，8月28日内质网的形态结构内质网的化学组成内质网的分类内质网的功能多肽链在信号肽指导下进入内质网内质网与医学第五页，共五十四页，2022年，8月28日一层单位膜构成的膜性细胞器。细胞膜←内质网→外核膜。内质网是细胞内最大的细胞结构。(50%、10%)单位结构：小管、小泡和扁囊三种结构并存或有其中1－2种组成的三维网状膜系统。第六页，共五十四页，2022年，8月28日内质网腔：内质网膜围成的腔。内质网膜与核外膜相连续，内质网腔与核膜腔相通。可增加细胞内膜的面积，并将细胞质基质分割成不同区域。第七页，共五十四页，2022年，8月28日粗面内质网(roughendoplasmicreticulum,rER)：膜上有许多颗粒状的核糖体附着，由于表面粗糙而得名。滑面内质网(smoothendoplasmicreticulum,sER)：无核糖体附着，因而光滑。第八页，共五十四页，2022年，8月28日电镜下粗面内质网呈囊状或扁平囊状。主要功能是合成蛋白质，此外还包括蛋白质的加工修饰及物质的运输。分布广泛，在蛋白质合成旺盛的细胞中发达，如胰腺外分泌细胞和浆细胞。第九页，共五十四页，2022年，8月28日电镜下滑面内质网呈分支管状或小泡状。功能众多：固醇激素的合成和脂类代谢、糖原的合成与分解、解毒作用等。在某些特化细胞发达，如肝细胞-解毒；在肌细胞中SER以肌质网的形式存在。第十页，共五十四页，2022年，8月28日第十一页，共五十四页，2022年，8月28日第十二页，共五十四页，2022年，8月28日第十三页，共五十四页，2022年，8月28日第十四页，共五十四页，2022年，8月28日第十五页，共五十四页，2022年，8月28日第十六页，共五十四页，2022年，8月28日第十七页，共五十四页，2022年，8月28日第十八页，共五十四页，2022年，8月28日主要成分为蛋白质和脂类，其中蛋白质占20%，标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶。微粒体（microsome）：为用蔗糖密度梯度离心方法，从细胞匀浆中分离出的内质网碎片。第十九页，共五十四页，2022年，8月28日组织细胞及细胞器碎片内质网碎片(微粒体)分离粗面微粒体和滑面微粒体→研究ER的结构和功能。匀浆分离蔗糖密度梯度离心第二十页，共五十四页，2022年，8月28日A:粗面微粒体(来自RER)ABB:滑面微粒体(多来自SER，部分来自细胞膜和高尔基体或其他膜性碎片第二十一页，共五十四页，2022年，8月28日RER主要功能是合成蛋白质。SER主要合成脂类、固醇类、解毒等复杂功能。第二十二页，共五十四页，2022年，8月28日(一)粗面内质网的功能蛋白质的合成蛋白质的运输蛋白质的加工、修饰第二十三页，共五十四页，2022年，8月28日1、合成蛋白质合成蛋白质的种类主要有：分泌蛋白质：包括消化酶、抗体、肽类激素等；膜镶嵌蛋白质：包括镶嵌在ER膜、高尔基体膜、溶酶体膜以及质膜上的蛋白质；可溶性蛋白质：包括ER腔内可溶性蛋白质、少量的胞质可溶性蛋白质；溶酶体酶蛋白：如酸性磷酸酶等。第二十四页，共五十四页，2022年，8月28日2、蛋白质的运输出芽方式：将加工修饰后的分泌性蛋白质包裹形成膜性转运小泡从内质网分离出来，保证RER上合成蛋白不与细胞质基质混合。第二十五页，共五十四页，2022年，8月28日膜镶嵌蛋白质的运输方式：合成的同时直接与内质网膜组合，或注入内质网腔内再组合到膜上。第二十六页，共五十四页，2022年，8月28日可溶性蛋白质的运输方式：蛋白质合成后，直接进入ER或转入细胞质中。第二十七页，共五十四页，2022年，8月28日蛋白质的折叠进入ER腔的新生多肽链需要进一步的折叠和组装。肽链折叠需分子伴侣携助。分子伴侣(Chaperone)：能识别不正确折叠的或未装配好的蛋白质，并帮助它们重新折叠、装配和转运，但其本身并不参与最终产物的形成，只起着陪伴作用，故得名。如HSP家族。分子伴侣能检查多肽的折叠情况，并与不正确折叠的多肽结合，并把它们滞留在内质网腔内。3、蛋白质的修饰第二十八页，共五十四页，2022年，8月28日二硫键的形成ER腔是一种非还原性环境，多肽链极易形成不正确的二硫键，对其正确折叠带来很大困难。蛋白二硫异构酶(proteindisulfideisomerase,PDI)：可以切断二硫键，以帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并处于正确的折叠状态。第二十九页，共五十四页，2022年，8月28日蛋白质的糖基化：是指单糖或寡糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白的过程。糖与蛋白质的连接方式N-连接的寡糖蛋白：发生在内质网腔内。（Asn-NH2）O-连接的寡糖蛋白：发生在高尔基复合体内。（Ser/Thr-OH）第三十页，共五十四页，2022年，8月28日(二)滑面内质网的功能不同类型的细胞SER的形态相似，但功能不同，为多功能细胞器。如：胃底腺壁细胞、肌细胞、肝细胞、汗腺细胞等。脂类的合成糖原的代谢解毒作用第三十一页，共五十四页，2022年，8月28日1、脂类的合成SER的主要功能是合成脂类，生物膜的膜脂几乎都是由SER合成和运输的。卵磷脂的合成为例：原料在胞质溶胶中，酶系在ER的脂质双分子层中，所以脂类的合成在SER的胞质侧，而后由翻转酶从胞质侧翻转到ER腔面，达到分布平衡。第三十二页，共五十四页，2022年，8月28日C=OC=OC=OC=OC=OC=OC=OC=OCoACoACH2CHCH2OHOHp2CoACHCH2CH2p123酰基转移酶脂酰CoACHCH2CH2OH磷酸酶pCHCH2CH2胆碱磷酸转移酶胆碱CDP-胆碱胆碱磷脂酸二酰基甘油卵磷脂细胞质侧RER腔侧p卵磷脂的合成过程外叶内叶-磷酸甘油第三十三页，共五十四页，2022年，8月28日酰基转移酶磷脂酸卵磷脂翻转酶细胞质ER腔糖原葡萄糖-6-磷酸葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖Pi到一般循环第三十四页，共五十四页，2022年，8月28日2、糖原的代谢在肝与肌肉细胞中，SER的数量与糖原的合成呈正相关。肝细胞的ER膜上含有葡萄糖-6-磷酸酶，可以分解糖原。第三十五页，共五十四页，2022年，8月28日酰基转移酶磷脂酸卵磷脂翻转酶细胞质ER腔糖原葡萄糖-6-磷酸葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖Pi到一般循环第三十六页，共五十四页，2022年，8月28日3、解毒作用实验观察：给动物服用大量的苯巴比妥，肝细胞的sER大量增生。毒物消失，sER被溶酶体消化。肝脏解毒主要是因为SER含有大量的酶系：氧化作用：毒物、药物解毒（或转化成排泄物）。转化作用：代谢产生的氨转化为无毒的尿素→排出。结合作用：类固醇(巴比妥)＋葡萄糖醛酸水溶性物质→排出。氧化酶氧化葡萄糖醛酸转移酶第三十七页，共五十四页，2022年，8月28日信号假说的提出:70年代初分泌蛋白质的体外合成试验。合成体系中有微粒体，合成的蛋白质与体内合成相同。合成体系中无微粒体，合成的蛋白质肽链比体内合成的长。第三十八页，共五十四页，2022年，8月28日信号假说(signalhypothesis)：蛋白质的合成起始于细胞质溶胶中的核糖体，通过新生肽链上的信号肽将核糖体引导到内质网膜上，并在内质网中完成蛋白质的合成，而信号肽本身则在蛋白质合成完成之前就被内质网腔中的信号肽酶切除。

第三十九页，共五十四页，2022年，8月28日信号假说的组成体系：蛋白质分选信号：信号肽和信号斑信号识别颗粒SRP信号识别颗粒受体蛋白质转运通道第四十页，共五十四页，2022年，8月28日信号肽（signalpeptide）：是蛋白质合成中最先被翻译的氨基酸序列，由15－30个疏水aa组成，是将核糖体引导到内质网的一段aa序列。疏水核心区易形成螺旋，有利于与磷脂双分子层相互作用。信号肽在肽链成熟过程中常被信号肽酶剪切。信号肽酶作用位点NHC疏水核心区信号肽的N端信号肽的C端1、信号肽和信号斑第四十一页，共五十四页，2022年，8月28日信号斑（signalpatch）：位于蛋白质的不同部位的氨基酸顺序在多肽链折叠后形成的一个斑块，为三维结构。第四十二页，共五十四页，2022年，8月28日2、信号识别颗粒信号识别颗粒（SignalRecognitionParticle,SRP）：存在于细胞质基质中，由1分子7SLRNA与6个多肽亚单位组成。第四十三页，共五十四页，2022年，8月28日SRP可识别信号肽并与核糖体A位点结合，此外还可以识别并结合内质网膜上的SRP受体蛋白。通常SRP与核糖体的亲和力很低，但是当与信号肽结合后增加其与核糖体的亲和力，并与核糖体的A位点结合形成SRP-核糖体复合体。占据核糖体的A位点。第四十四页，共五十四页，2022年，8月28日3、信号识别颗粒受体SRP受体：rER膜上的膜整合蛋白，可特异地识别SRP-核糖体复合物并与之结合，使SRP-核糖体复合体接合到内质网膜上。第四十五页，共五十四页，2022年，8月28日信号肽SRP细胞质

ER腔SRP受体(SRPreceptor)第四十六页，共五十四页，2022年，8月28日4、蛋白质转运通道核糖体结合蛋白Ⅰ、Ⅱ：为rER膜上结合蛋白，可与核糖体大亚基结合，加强核糖体与rER结合的稳定性。信号肽可穿过通道引导新合成肽链进入内质网腔。第四十七页，共五十四页，2022年，8月28日内质网腔细胞质SRP受体信号识别颗粒(SRP)核糖体结合蛋白tRNAAP核糖体mRNA信号肽A信号假说第四十八页，共五十四页，2022年，8月28日这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为协同翻译转运（co-translationtranslocation）第四十九页，共五十四页，2022年，8月28日信号肽引导核糖体结合到内质网膜上新生肽链（信号肽）SRP-核糖体复合物（肽链延伸暂停）→SRP与受体结合，核糖体与ER的结合蛋白结合→SRP脱离信号肽→肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔→信号肽切除→肽链延伸至终止→翻译体系解散。SRP第五十页，共五十四页，2022年，8月28日第五十一页，共五十四页，2022年，8月