细胞生物学细胞内膜系统新详解演示文稿

细胞生物学细胞内膜系统新详解演示文稿现在是1页\一共有57页\编辑于星期三优选细胞生物学细胞内膜系统新现在是2页\一共有57页\编辑于星期三Membranesdividethecytoplasmofeukaryoticcellsintodistinctcompartments.

Threecategoriesineukaryoticcells:(1)thecytosol.(2)theendomembranesystem:ER,Golgicomplex,Lys.,secretoryvesicles.(3)mitochondria,chloroplasts,peroxisomes,andthenucleus.Membrane-boundstructures(organelles)arefoundinalleukaryoticcells.真核细胞内的区室现在是3页\一共有57页\编辑于星期三第一节细胞质基质一、细胞质基质的概念主要是指细胞质内除去可分辨的细胞器和内含物以外的、较为均质半透明的胶状物质。——细胞内的液态基质胞质溶胶P171现在是4页\一共有57页\编辑于星期三二、细胞质基质的组织形式水：大部分为结合水，小部分游离存在，作为溶剂。蛋白质：直接或间接与细胞骨架或生物膜结合，并不是以溶解状态存在。蛋白质之间或与其他大分子之间可相互作用，形成多酶复合体，定位在细胞质基质的特定部位。mRNA的区域性分布第一节细胞质基质现在是5页\一共有57页\编辑于星期三细胞质基质是一个复杂但高度有序的处于动态平衡的结构体系。结构体系维持的条件：细胞骨架体系、高浓度的蛋白质、特定的离子环境。三、细胞质基质的结构特征第一节细胞质基质现在是6页\一共有57页\编辑于星期三四、细胞质基质的涵义见P172第一节细胞质基质现在是7页\一共有57页\编辑于星期三五、细胞质基质的功能完成各种中间代谢过程与细胞质骨架相关的功能蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解、帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠成正确的分子构象第一节细胞质基质现在是8页\一共有57页\编辑于星期三第二节细胞内膜系统细胞内膜系统是指在结构、功能以及发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构，主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。现在是9页\一共有57页\编辑于星期三一、细胞内膜系统—内质网

1、与内质网相关的几个概念动质：最早期对内质网的描述。内质网：电镜下位于细胞内质的网状结构。微粒体：细胞匀浆超速离心过程的人工产物。第二节细胞内膜系统现在是10页\一共有57页\编辑于星期三动质1897年，Ganier在光学显微镜下发现，细胞中存在一个嗜碱性条形和丝状结构的特化区，且经常处于变化中.这种结构的变化与细胞的活动状态和动物的生理状态有关。Ganier将这种经常处于变化中的结构称为动质(ergastoplasm)。嗜碱性丝状结构是内质网结合核糖体正在合成蛋白质的形态反映。第二节细胞内膜系统现在是11页\一共有57页\编辑于星期三

内质网

1945年,K.R.Porter等在培养的细胞中初次观察到细胞内质部分的网状结构，并建议命名为内质网。以后发现其不仅仅存在于内质部位。第二节细胞内膜系统现在是12页\一共有57页\编辑于星期三微粒体(microsome)微粒体不是细胞内的一种固有结构，而是细胞匀浆和差速离心过程中，由破碎的内质网形成的近似球形的囊泡结构，包含内质网膜与核糖体两种基本成分。微粒体仍具有内质网的基本特征；粗面微粒体仍保留RER所具备的功能第二节细胞内膜系统现在是13页\一共有57页\编辑于星期三2、内质网的形态结构透射电镜结构：平行的双层膜状，两层膜间的间距不等，或者是小管泡状。扫描电镜下的三维结构：扁平囊状、泡状或管网状。内质网为一连续的系统。完整细胞内的内质网在细胞核周围形成了网状的三维结构，在细胞质内铺展成树枝状，形成了复杂的网络。第二节细胞内膜系统现在是14页\一共有57页\编辑于星期三内质网膜约占细胞总膜面积的一半，是真核细胞中最多的膜。内质网是单层膜构成的封闭的网状管道系统。ER膜中含大约60%的蛋白和40%的脂类，脂类主要成分为磷脂，磷脂酰胆碱含量较高，鞘磷脂含量较少，没有或很少含胆固醇。ER约有30多种膜结合蛋白，另有30多种位于内质网腔，这些蛋白的分布具有异质性，如:葡萄糖-6-磷酸酶，普遍存在于内质网，被认为是标志酶，核糖体结合糖蛋白（ribophorin）只分布在RER，P450酶系只分布在SER。第二节细胞内膜系统现在是15页\一共有57页\编辑于星期三3、内质网的基本类型两种基本类型：rER和sERrER：多为扁囊状。sER：多为分支管网状，形成立体结构。第二节细胞内膜系统现在是16页\一共有57页\编辑于星期三4、内质网的功能ER是细胞内蛋白质与脂类合成的基地，几乎全部脂类和多种重要蛋白都是在内质网合成的。1、糙面内质网的主要功能：蛋白质的合成2、光面内质网是脂质合成的重要场所3、蛋白质的修饰加工4、新生肽的折叠与装配5、其他功能：合成固醇类激素、解毒、参与糖原代谢、储存Ca++等。第二节细胞内膜系统现在是17页\一共有57页\编辑于星期三1、蛋白质合成功能分泌性的蛋白质

膜整合蛋白内膜系统细胞器内可溶性驻留蛋白第二节细胞内膜系统现在是18页\一共有57页\编辑于星期三大多数膜质在内质网合成两类例外:鞘磷脂和糖脂(开始于ER中;在Golgi中完成);(2)叶绿体和线粒体特有的某些脂类物质由自身合成.膜脂的转运：出芽转运：ER→GC、Ly、PM磷脂转运蛋白（PEP）转运：ER→otherorganelles（includingMitandChl）2、脂质的合成第二节细胞内膜系统现在是19页\一共有57页\编辑于星期三3.新生肽链的加工修饰：rER中的糖基化P188糖基化的第一步是将一个14糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的天冬氨酸上，其氨基酸的特征序列是Asn-XSer/Thr(X代表任何一种氨基酸),由于糖是同天冬酰胺的自由NH2连接，所以将这种糖基化称为N-连接的糖基化在ER中主要发生N连接的糖基化所有N连接的寡糖链都有一个共同的14个糖残基的前体(NAc2Man9Glc3）所有成熟的N连接的寡糖链都有共同内核NAG2Man3第二节细胞内膜系统现在是20页\一共有57页\编辑于星期三4、新生肽的折叠与装配内质蛋白(endoplasmin)、钙网蛋白(calreticulin)、免疫球蛋白重链结合蛋白—Bip，蛋白质二硫化物异构酶—PDI等。网质蛋白参与了蛋白质的折叠和Ca++的贮存，另外对维持内质网的结构与功能也具有重要作用第二节细胞内膜系统现在是21页\一共有57页\编辑于星期三二、细胞内膜系统—高尔基体1、高尔基体的形态结构形态不一、大小多变的囊泡体系第二节细胞内膜系统现在是22页\一共有57页\编辑于星期三2、高尔基体是一种极性细胞器2.1结构上的极性:

恒定的位置和方向靠近细胞核的一面称为顺面或称形成面；高尔基体中间膜囊;靠近细胞质膜的一面称为反面或成熟面。2.2功能上的极性CisGolgi:接受来自内质网的物质,进行分类和初步修饰medialGolgi:蛋白质的糖基化修饰、糖脂合成、多糖合成等transGolgiandTGN:蛋白质的分类、包装，蛋白质的进一步修饰加工，最后输出高尔基体第二节细胞内膜系统现在是23页\一共有57页\编辑于星期三3、高尔基体的主要功能3.1参与细胞的分泌活动蛋白质分类加工包装定向转运对蛋白质的分类，依据蛋白质上的信号肽或信号斑。脉冲标记、放射自显影技术第二节细胞内膜系统现在是24页\一共有57页\编辑于星期三例：溶酶体酶M6P标记的形成及分类包装第二节细胞内膜系统溶酶体酶ER中N-连接的糖基化Golgi体顺面磷酸转移酶识别信号斑M6P被Golgi体反面M6P受体I细胞病：N-已酰葡萄糖胺磷酸转移酶基因缺损，不能合成M6P现在是25页\一共有57页\编辑于星期三例：内质网驻留蛋白的识别-Lys（orHis）-Asp-Glu-Leu-COO-（KDEL或HDEL信号序列）——内质网驻留蛋白的信号序列高尔基体顺面膜上具有KDEL的受体。第二节细胞内膜系统现在是26页\一共有57页\编辑于星期三3.2蛋白质的糖基化修饰第二节细胞内膜系统对来自内质网N-连接的糖链进一步修饰加工高甘露糖N-连接寡糖链复杂的N-连接寡糖链O-连接的糖基化主要在高尔基体中进行O-linked:与丝氨酸或苏氨酸或羟脯氨酸的羟基氧原子相连多种酶催化所有N连接的寡糖链都有一个共同的14个糖残基的前体(NAc2Man9Glc3）所有成熟的N连接的寡糖链都有共同内核NAG2Man3现在是27页\一共有57页\编辑于星期三第二节细胞内膜系统糖基化修饰的特点和意义P187特点：没有模板，多种酶催化意义作为蛋白质分选的标志帮助蛋白质正确折叠，增加蛋白质的稳定性作为细胞保护性外被调节细胞的信号传递现在是28页\一共有57页\编辑于星期三第二节细胞内膜系统3.3蛋白质的水解和其他加工现在是29页\一共有57页\编辑于星期三三、细胞内膜系统—溶酶体溶酶体：动物细胞中，单层膜围绕，内含多种酸性水解酶的囊泡状细胞器。主要进行细胞内的消化作用。植物细胞中的类似功能结构：圆球体以及植物中央液泡第二节细胞内膜系统现在是30页\一共有57页\编辑于星期三1、溶酶体的基本特征1.1溶酶体是一种异质性的细胞器Primarylysosomes：初级溶酶体Secondlysosomes：次级溶酶体heterophagic：异噬性溶酶体autophagic：自噬性溶酶体Residualbody：残余体第二节细胞内膜系统现在是31页\一共有57页\编辑于星期三第二节细胞内膜系统1.2溶酶体的酶溶酶体内含有50多种酶类,这些酶的最适pH值是5.0,故均为酸性水解酶溶酶体酶的共同特征,即它们的寡糖链都有磷酸化甘露糖残基（M6P）。酸性磷酸酶是溶酶体常用的标志酶现在是32页\一共有57页\编辑于星期三1.3溶酶体膜膜蛋白高度糖基化——防止自身膜蛋白的降解溶酶体膜中嵌有质子泵——维持溶酶体内部的酸性环境膜上具有多种载体蛋白——用于水解产物的转运溶酶体膜含较高的胆固醇——促进膜结构的稳定第二节细胞内膜系统现在是33页\一共有57页\编辑于星期三2、溶酶体的功能基本功能：具有消化作用，维持细胞的正常代谢活动，防御微生物感染。1、清除衰老损伤、死亡的细胞和衰老的细胞器、无用的生物大分子。2、防御功能：3、其他：提供营养、参与分泌、参与细胞的凋亡过程、受精过程中精子的顶体。第二节细胞内膜系统现在是34页\一共有57页\编辑于星期三①矽肺：溶酶体膜的稳定性降低②

I细胞病：不能形成溶酶体台-萨氏病：缺少氨基己糖酯酶A3、与溶酶体有关的疾病第二节细胞内膜系统现在是35页\一共有57页\编辑于星期三表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，前十年死亡第二节细胞内膜系统现在是36页\一共有57页\编辑于星期三4、溶酶体的M6P发生途径第二节细胞内膜系统溶酶体酶由rER合成，并经糖基化修饰CGN，并在此发生甘露糖残基的磷酸化，形成M6PTGN，与M6P受体结合，形成分泌泡，与胞内体融合在酸性环境中，与受体分离，并去磷酸化，成为成熟的溶酶体酶。现在是37页\一共有57页\编辑于星期三四、过氧化物酶体过氧化物酶体又称微体(microbody):是由单层膜围绕的、内含一种或几种氧化酶类的细胞器。第二节细胞内膜系统现在是38页\一共有57页\编辑于星期三第二节细胞内膜系统1、过氧化物酶体与溶酶体的区别现在是39页\一共有57页\编辑于星期三2、过氧化物酶体的功能动物细胞（肝细胞或肾细胞）中过氧化物酶体可氧化分解血液中的有毒成分，起到解毒作用。分解过氧化氢保护细胞，氧化甲醇、乙醇等。过氧化物酶体分解脂肪酸等高能分子向细胞直接提供热能。在植物细胞中参与光呼吸反应；在种子萌发过程中，过氧化物酶体降解储存的脂肪酸乙酰辅酶A琥珀酸葡萄糖。第二节细胞内膜系统现在是40页\一共有57页\编辑于星期三3、过氧化物酶体的发生第二节细胞内膜系统现在是41页\一共有57页\编辑于星期三

细胞内蛋白质合成转运到正确部位的过程称为蛋白质的分选或定向转运。一、蛋白质合成的机器和合成部位二、蛋白质分选的途径及转运方式三、蛋白质的分选机制四、膜泡运输第三节蛋白质的分选合成部位定向转运现在是42页\一共有57页\编辑于星期三一、蛋白质的合成部位蛋白质合成的机器是核糖体游离核糖体，在细胞质基质中；膜结合核糖体，在粗面内质网上。第三节蛋白质的分选现在是43页\一共有57页\编辑于星期三第三节蛋白质的分选二、蛋白质分选的途径及转运方式(P203)细胞质基质中游离核糖体开始蛋白质的合成细胞质基质中完成合成核糖体转移到内质网上与其结合，完成合成线粒体叶绿体过氧化物酶体细胞核细胞质基质内膜系统细胞器分泌到细胞外跨膜蛋白翻译后转运途径共翻译转运途径跨膜转运门控转运膜泡运输骨架系统现在是44页\一共有57页\编辑于星期三三、蛋白质的分选机制(P200)1、信号假说分泌性蛋白N端具有一段信号肽序列，指导分泌性蛋白质到内质网膜上合成，蛋白质边合成边进入内质网腔，在蛋白质合成结束之前信号肽被切除。第三节蛋白质的分选现在是45页\一共有57页\编辑于星期三2、N端信号肽位于分泌性蛋白质N端的一段序列，一般为16～26个氨基酸残基,在蛋白质合成中将核糖体引导到内质网,进入内质网后通常被切除。没有严格的专一性。N-末端含有1个或多个带正电荷的氨基酸,其后是6～12个连续的疏水残基第三节蛋白质的分选现在是46页\一共有57页\编辑于星期三3、分泌性蛋白质转移到内质网上合成的过程3.1指导分泌性蛋白质转移到内质网上合成的主要因子蛋白质N端的信号肽——决定因素信号识别颗粒停泊蛋白——信号识别颗粒受体易位子第三节蛋白质的分选现在是47页\一共有57页\编辑于星期三SRP是一种核糖核蛋白复合体,SRP上有三个功能部位:信号肽识别结合位点(P54)、翻译暂停结构域(P9/P14)、SRP受体蛋白结合位点(P68/P72)。第三节蛋白质的分选Signalrecognitionparticle:One300ntRNA+6proteins现在是48页\一共有57页\编辑于星期三停泊蛋白—信号识别颗粒受体SRP在内质网膜上的受体蛋白,能够与结合有信号序列的SRP结合,使正在合成蛋白质的核糖体停靠到内质网上来。SRP受体蛋白除了同SRP结合将核糖体引导到内质网,同时,它的α亚基与SRP一起催化GTP水解释放能量,帮助信号肽转位。第三节蛋白质的分选现在是49页\一共有57页\编辑于星期三易位子核糖体结合受体，有信号肽的结合位点，与信号肽结合后可以发生构象变化，使内质网膜上的通道打开，肽链进入。第三节蛋白质的分选现在是50页\一共有57页\编辑于星期三知识巩固练习在一无RER小泡的非细