内膜系统的教案

内膜系统的教案第1页/共130页故事1.生与死第2页/共130页生命过程第3页/共130页环境污染物浓度+年龄

健康亚健康病态疾病死亡Healthsub-healthillnessdiseasedeath正常心理、生理、生化改变病理改变生命终结生物学

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预防医学与卫生学、药学、中医与中药学

正常代偿失代偿衰退衰竭环境、健康、生命、科学第4页/共130页阿尔弗雷德·阿德勒人类生命是蛋白质的表达和功能，承担三项任务：地球----生存----信念！他人----合作----信任！爱人----传代----信偌！“生的伟大，死的光荣”“好好生，好好活，好好死”“宁要老死，不要病死、医死，更不要被砍死”第5页/共130页沉痛悼念温岭患者杀医案中遇害的王云杰医生等等！第6页/共130页“从那一回以后，我便觉得医学并非一件紧要事，凡是愚弱的国民，即使体格如何健全，如何茁壮，也只能做毫无意义的示众的材料和看客，病死多少是不必以为不幸的”。——鲁迅《呐喊》呼唤德赛先生！第7页/共130页第六章内膜系统

EndomembraneSystem张文清教授zzwwqq@新浪微博@南方医科大学斑马鱼基础医学院细胞生物学教研室第8页/共130页第9页/共130页

谜团----生物体内细胞的正常运转有赖于让合适的分子在合适的时间抵达合适的位置。一部分分子，如胰岛素，需要被转运出细胞之外，神经传递素从一个神经细胞传导至另一个细胞，而其它很多分子则需要在细胞内部进行运输。细胞内部产生的分子被包裹于囊泡之中（图中蓝色表示），但是这些囊泡具体是如何达成这种精准的运输的？这一点一直没有被理解。第10页/共130页JamesE.Rothman，1950年美国出生。1976年哈佛大学医学院博士，麻省理工学院博士后。1978年斯坦福大学开始研究细胞囊泡。2008年耶鲁大学任职，目前是耶鲁大学细胞生物学系系主任和教授。RandyW.Schekman，1948年美国出生。加州大学洛杉矶分校以及斯坦福大学求学，1974年获得博士学位，导师为ArthurKornberg，后者是1959年度诺贝尔奖获得者。1976年加州大学伯克利分校任职，目前是该校分子与细胞生物学系教授。

ThomasC.Südhof，1955年德国出生。1982年在哥廷根大学获得硕士博士。1983年美国德州大学博士后，导师MichaelBrown和JosephGoldstein，1985年度诺奖得主。1991年霍华德休斯医学研究所研究员，2008年斯坦福大学分子与细胞生理学教授。第11页/共130页RandyW.Schekman发现基因控制下的蛋白质在这种囊泡运输机制中起到重要作用。正如这里的图上所展示的那样，通过对比正常酵母菌细胞（左）和转运机制缺陷的细胞（右），他成功识别出操控这一转运过程的基因。第12页/共130页JamesE.Rothman发现一种蛋白质化合物（图中橘色表示）可以让囊泡实现与目标细胞膜的融合。囊泡上的蛋白质会与目标细胞膜上的特定蛋白质之间发生结合，从而让囊泡可以在正确的位置上释放其所运载的特殊“分子货物”。第13页/共130页ThomasC.Südhof研究了大脑中神经细胞之间是如何互相传递信号的，以及钙离子在这一过程中所起的作用。他识别出一种分子机制（图中用紫色表示），其可以对进入的钙离子发生反应并触发囊泡融合，从而解释了囊泡输运机制中时间的精确性是如何达成的，以及其所携带的信号分子物质是如何能做到受控释放。第14页/共130页peroxysome第15页/共130页内膜系统细胞内质网高尔基体溶酶体过氧化物酶体核膜线粒体细胞骨架中心粒核糖体细胞质基质(基质溶胶)细胞质细胞核细胞膜结构、功能乃至发生上有一定联系的膜相结构的总称第16页/共130页内膜系统的功能第17页/共130页功能：扩大膜的总面积，为酶提供附着的支架；将细胞内部区分为不同的功能区域，保证各种生化反应所需的独特的环境。意义：内膜系统的出现是区别原核生物与真核生物的主要标志之一，是细胞进化过程中，内部结构不断完善，各种生理功能逐渐提高的结果。性质：动态。虽然内膜系统中各细胞器是一个个封闭的区室，并各具一套独特的酶系，有着各自的功能，在分布上有各自的空间。但是，内膜系统的结构是不断变化的，此为内膜系统的最大特点。途径：动态网络主要是由细胞中3种不同的生化活动及3种不同的代谢途径造成的。1、生化合成途径；2分泌途径；3、内吞途径。研究方法：放射自显影术、减速离心分离与功能分析、用突变体研究内膜系统的运输作用。第18页/共130页第19页/共130页内质网的发现KR.Porter、A.Claude和EF.Fullam等人于1945年发现，他们在观察培养的小鼠成纤维细胞时，发现细胞质内部具有网状结构，建议叫做内质网endoplasmicreticulum，ER，后来发现内质网不仅仅存在于细胞的“内质”部，通常还有质膜和核膜相连，并且与高尔基体关系密切，并且常伴有许多线粒体。第20页/共130页Q：将人的某种糖蛋白基因导入B细胞中，表达出来的蛋白质即使在外界条件适宜的情况下,也并不具备天然状态下的活性。其原因?第21页/共130页喹啉蓝荧光染料染色，示内质网分布第22页/共130页第23页/共130页第24页/共130页第25页/共130页第26页/共130页第27页/共130页分类：粗面内质网（roughendoplasmicreticulum，rER）滑面内质网（smoothendoplasmicreticulum，sER）

rERsER第28页/共130页第29页/共130页sER：多呈分枝小管和圆形小泡构成，无核糖体附着rER：多呈扁平囊状，外有核糖体附着第30页/共130页第31页/共130页第32页/共130页第33页/共130页--肽类激素、细胞因子、抗体、消化酶等--膜抗原、膜受体等第34页/共130页第35页/共130页第36页/共130页第37页/共130页第38页/共130页第39页/共130页第40页/共130页第41页/共130页第42页/共130页第43页/共130页第44页/共130页第45页/共130页合成类固醇：在分泌类固醇激素的细胞中，滑面内质网膜上有合成胆固醇所需的酶系，在此合成的胆固醇再转变为类固醇激素；脂类代谢：小肠吸收细胞摄入脂肪酸、甘油及甘油一酯，在滑面内质网上酯化为甘油三酯，肝细胞摄取的脂肪酸也是在滑面内质网上被氧化还原酶分解，或者再度酯化；滑面内质网还可以参与脂肪酸的去饱和作用。解毒作用：肝细胞的滑面内质网含有参与解毒作用的各种酶系，某些外来药物、有毒代谢产物及激素等在此经过氧化、还原，水解或结合等处理，成为无毒物质排出体外；贮存与调节：横纹肌细胞中的滑面内质网又称肌浆网，其膜上有钙泵，可将细胞质基质中的Ca2+泵入、贮存起来，导致肌细胞松弛；在特定因素作用下，贮存的Ca2+释出，引起肌细胞收缩。胃底腺壁细胞的滑面内质网有氯泵，当分泌盐酸时将CIˉ释放，参与盐酸的形成。第46页/共130页第47页/共130页第48页/共130页第49页/共130页第50页/共130页第51页/共130页第52页/共130页第53页/共130页第54页/共130页第55页/共130页第56页/共130页第57页/共130页第58页/共130页第59页/共130页第60页/共130页荧光显微镜观察高尔基复合体第61页/共130页第62页/共130页第63页/共130页第64页/共130页第65页/共130页第66页/共130页第67页/共130页第68页/共130页第69页/共130页第70页/共130页第71页/共130页第72页/共130页第73页/共130页第74页/共130页溶酶体(lysosome)的发现1949年ChristaindeDuve在研究经差速离心分离出来的小鼠肝匀浆各亚细胞组分中酶的水平时，发现线粒体组分中具有酸性磷酸酶的活性，把这种可进行水解(lyso)的小体(some)叫溶酶体(lysosome)，同时还发现了过氧化物酶体(peroxisome)，让人们对细胞内部结构有了更清楚的认识。1955年美国学者A.B.Novikoff使用电镜细胞化学方法进一步确认了溶酶体的存在。溶酶体是细胞内含有多种高浓度酸性水解酶的膜性微粒。1974年因“细胞的结构和功能组织方面的发现而与AlbertClaude、GeorgePalade分享了诺贝尔生理学或医学奖。第75页/共130页第76页/共130页Secondarylysosome(L)inthehistiocytefrominjuredrattrigeminalnerve.Secondarylysosome(L)Primarylysosomeandresidualbody第77页/共130页第78页/共130页第79页/共130页第80页/共130页初级溶酶体（primarylysosome）第81页/共130页第82页/共130页次级溶酶体（secondarylysosome）第83页/共130页第84页/共130页次级溶酶体（secondarylysosome）肝细胞脂褐质第85页/共130页第86页/共130页第87页/共130页第88页/共130页第89页/共130页第90页/共130页第91页/共130页第92页/共130页

溶酶体与受精第93页/共130页第94页/共130页过氧化物酶体(peroxisome)的发现1954年J.Rhodin首次在鼠肾小管上皮细胞中发现。是一种具有异质性的细胞器，在不同生物及不同发育阶段有所不同。直径约0.2~1.5um，通常为0.5um，呈圆形，椭圆形或哑呤形不等，由单层膜围绕而成。由于不知道过氧化物酶体这种颗粒的功能，将它称为微体(microbody)。内含一至多种依赖黄素（flavin）的氧化酶和过氧化氢酶（标志酶），已发现40多种氧化酶，其中尿酸氧化酶（urateoxidase）的含量极高，以至于在有些种类形成酶结晶构成的核心。

1965年ChristiandeDuve确认其功能。第95页/共130页肝细胞中的过氧化物酶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）第96页/共130页第97页/共130页第98页/共130页monkeylivercell:peroxisomes第99页/共130页第100页/共130页第101页/共130页第102页/共130页第103页/共130页第104页/共130页第105页/共130页第106页/共130页第107页/共130页第108页/共130页第109页/共130页有被小泡第110页/共130页网格蛋白有被小泡clathrin-coatedvesicleCOPI有被小泡COPI-coatedvesicleCOPII有被小泡COPII-coated