细胞的内膜系统与囊泡转运

细胞的内膜系统与囊泡转运第1页，共133页，2023年，2月20日，星期二内膜系统内质网endoplasmicreticulum高尔基复合体Golgicomplex溶酶体lysosome过氧化物酶体peroxisome?核膜转运小泡第2页，共133页，2023年，2月20日，星期二19世纪末，Garnier在光镜下观察：动质1945年，K.R.Poter----电镜---核附近--更名为内质网内质网第一节内质网Endoplasmicreticulum,ER广泛分布于内质与外质（细胞膜附近）普遍存在于动植物第3页，共133页，2023年，2月20日，星期二一.内质网的形态结构与类型（一）内质网是由一层单位膜围成的三维网状膜系统基本结构单位：小管、小泡、扁囊状结构，彼此相互连通形成一个连续的膜性三维结构，在结构功能上可与Gc、Ly密切相关。除哺乳类成熟的红细胞之外，内质网普遍存在于各类细胞之中。第4页，共133页，2023年，2月20日，星期二核膜外层内质网细胞膜内质网的内腔相互连通内质网小管小泡扁囊状细胞膜核膜第5页，共133页，2023年，2月20日，星期二在不同的组织细胞中，或同一种细胞的不同发育阶段及生理功能状态下，内质网的形态结构、数量分布和发达程度有很大差别。A.鼠肝细胞内质网形态结构模式图（层叠排列的扁平囊泡）；B.睾丸间质细胞中内质网形态透射电镜图（分支网状小管小泡）；第6页，共133页，2023年，2月20日，星期二核糖体RERSER（二）内质网的基本类型粗面内质网（roughER,RER,又称颗粒内质网，GER)光面内质网（smoothER,SER,又称无颗粒内质网，AER）第7页，共133页，2023年，2月20日，星期二1、粗面内质网的主要形态特征是表面有核糖体附着形态多为板层状排列的扁囊；网腔内含低电子或中等电子密度的物质；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内，主要与外输性及膜蛋白合成有关。在肿瘤细胞、未分化细胞中相对少见。第8页，共133页，2023年，2月20日，星期二

电镜下显示内质网（兰色），核糖体颗粒（绿色）

第9页，共133页，2023年，2月20日，星期二

电镜显示内质网结构

第10页，共133页，2023年，2月20日，星期二类第11页，共133页，2023年，2月20日，星期二电镜下显示核糖体（棕色颗粒）第12页，共133页，2023年，2月20日，星期二

电镜下显示内质网腔和表面附着核糖体

第13页，共133页，2023年，2月20日，星期二2、光面内质网（SER）呈表面光滑的管泡样网状形态结构膜表面无核糖体附着；形态多为分枝小管或小泡；并与rER连通多分布在一些特化的细胞中。多功能细胞器第14页，共133页，2023年，2月20日，星期二第15页，共133页，2023年，2月20日，星期二第16页，共133页，2023年，2月20日，星期二第17页，共133页，2023年，2月20日，星期二（三）某些特殊组织细胞中存在内质网的衍生结构即在某些组织细胞中存在一些由内质网局部分化、衍生来的异型结构，例如：

髓样体：视网膜色素上皮

孔环状片层体：生殖细胞、神经元、癌细胞第18页，共133页，2023年，2月20日，星期二二.内质网的化学组成

内质网占全部膜相结构50％左右，占细胞总体积20％以上。微粒体microsome：是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（球囊状封闭小泡），直径约100nm。第19页，共133页，2023年，2月20日，星期二微粒体是研究内质网结构功能的最好模型材料。第20页，共133页，2023年，2月20日，星期二化学组成

1：2脂类：30%-40%，其中卵磷脂最多,鞘磷脂较少蛋白质：60-70%，含有30种以上的酶。1、与解毒功能相关的氧化反应电子传递酶系：如细胞色素P450等。2、与脂类代谢有关：脂肪酸CoA连接酶、磷脂转位酶、转磷酸胆碱酶。3、与碳水化合物代谢有关：葡萄糖-6-磷酸酶（标志酶）（一）脂类和蛋白质是内质网的主要化学组成成分

（二）内质网含有以葡萄糖-6-磷酸酶为主要标志性酶的诸多酶系第21页，共133页，2023年，2月20日，星期二特点：在多肽链的羧基端（C端）均含有KDEL（Lys-Asp-Glu-Leu）或HDEL（His-Asp-Glu-Leu）的4氨基酸序列驻留信号，驻留信号可通过与内质网膜上相应受体的识别结合而驻留于内质网腔不被转运。EndomembraneSystem（三）网质蛋白是普遍地存在于内质网网腔中的一类蛋白质第22页，共133页，2023年，2月20日，星期二免疫球蛋白重链结合蛋白内质蛋白钙网蛋白钙连蛋白蛋白质二硫键异构酶EndomembraneSystem目前已知的网质蛋白：第23页，共133页，2023年，2月20日，星期二三.内质网的功能使细胞质区域化，为物质代谢提供特定的内环境

扩大膜的表面积，有利于酶的分布提高代谢效率

为蛋白质，脂类和糖类的重要合成基地参与物质运输，物质交换和解毒作用对细胞起机械支持作用第24页，共133页，2023年，2月20日，星期二（一）粗面内质网的主要功能是进行蛋白质的分泌合成、加工修饰、分拣及转运

附着型核糖体合成的蛋白质有：（1）外输性或分泌性蛋白质（2）膜整合蛋白质（3）构成细胞器中的可溶性驻留蛋白（如溶酶体蛋白）第25页，共133页，2023年，2月20日，星期二1、信号肽指导分泌性蛋白在粗面内质网合成（1）信号肽假说(1975年,G.Bloble,signalhypothesis).要点：信号肽（signalpeptide）是指导蛋白质多肽链在粗面内质网上合成与穿膜转移的决定因素。信号肽普遍存在于分泌蛋白N端，由一段由不同数目、不同种类的疏水氨基酸组成。核糖体与内质网的结合以及肽链穿越内质网膜，还有赖于以下因子：信号识别颗粒（SRP）:胞质中信号识别颗粒受体（SRP-R）：内质网膜上转运体（易位蛋白）：内质网膜上第26页，共133页，2023年，2月20日，星期二1）新生分泌性多肽链在胞质游离核糖体上起始合成

（信号肽的合成）信号肽合成后立即被胞质SRP（6个多肽＋1个7sRNA）识别结合，形成信号识别颗粒(SRP)-核糖体复合体。SRP另外一端结合于核糖体，翻译暂停。2）与信号肽结合的SRP，识别结合内质网膜的SRP-R

（停靠蛋白），并介导核糖体附着于内质网膜的转运体易位蛋白3）在信号肽的引导下，多肽链通过大亚基的通道（由中央管和转运体易位蛋白共同形成的）进入内质网腔，信号肽被信号肽酶切除；肽链合成恢复继续延伸至终结。完成肽链合成的核糖体解聚，并从内质网上解离下来。第27页，共133页，2023年，2月20日，星期二内质网腔细胞质SRP受体信号识别颗粒(SRP)通道蛋白移位子tRNAAP核糖体mRNA信号肽A信号假说第28页，共133页，2023年，2月20日，星期二

（2）新生多肽链的折叠与装配

在内质网腔中有丰富的氧化型谷胱苷肽（GSSG），是多肽链上半胱氨酸残基间二硫键形成的必要条件；内质网中还有重链结合蛋白（BiP），属于热休克蛋白70家族成员，能与折叠错误的多肽和尚未完成装配的蛋白亚基识别、结合并予以滞留，促其重新装配折叠。

注释：热休克蛋白HeatShockProteins(HSPs)----（是细胞在一些应激条件，如热休克、从细菌到哺乳动物中广泛存在一类热应急蛋白质。当有机体暴露于高温、葡萄糖饥饿或受到病原菌感染时，高效表达的一组蛋白，来保护有机体自身。）按照蛋白的大小，热休克蛋白共分为五类，分别为HSP100，HSP90，HSP70，HSP60以及小分子热休克蛋白(sHSPs)第29页，共133页，2023年，2月20日，星期二分子伴侣：这类蛋白能够参与多肽链转运、拆叠和装配，而本身并不参与最终产物的形成常见的内质网分子伴侣：蛋白二硫键异构酶重链结合蛋白（BiP）钙网素（calreticulin）

葡萄糖调节蛋白94（glucoseregulatedprotein94，GRP94）——又称内质蛋白，是标志性分子伴侣

第30页，共133页，2023年，2月20日，星期二分子伴侣的共同特点是在羧基端有Lys-Asp-Glu-Leu（赖-天冬-谷-亮）（KDEL序列）四氨基酸滞留信号肽，能与内质网膜上相应受体结合而驻留于网腔不被转运，又叫网质蛋白。蛋白质的折叠组装和转运，而且能识别、滞留折叠组装错误的蛋白质不被运输，因此被认为是细胞内蛋白质质量监控的重要因子。第31页，共133页，2023年，2月20日，星期二

是指单糖或寡糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白的过程。由附着型核糖体合成并经内质网转运的蛋白质，其中大多数要被糖基化。（3）蛋白质的糖基化(glycosylation）：第32页，共133页，2023年，2月20日，星期二N-连接的糖基化

(N-linkedglycosylation)：发生在内质网腔和高尔基复合体内。O-连接的糖基化

(O-linkedglycosylation)：发生在高尔基复合体内。糖与蛋白质的连接方式糖基转移酶是粗面内质网上的一种膜整合蛋白质第33页，共133页，2023年，2月20日，星期二

多萜醇ppＮＮ甘甘甘甘甘葡葡葡甘甘甘甘多萜醇ppＮＮ甘甘甘甘甘Asn葡葡葡甘甘甘甘ＮＮ甘甘甘甘甘多萜醇pp

rER腔rER膜核糖体多萜醇pp多萜醇ＮN-乙酰葡萄糖胺甘甘露糖葡葡萄糖糖基转移酶N-连接糖基化均开始于一个共同前体：N-乙酰葡萄糖胺＋甘露糖＋葡萄糖的14寡糖并连接于新生肽链中特定三肽序列:Asn-X-Ser（或Thr）第34页，共133页，2023年，2月20日，星期二第35页，共133页，2023年，2月20日，星期二（4）蛋白质的胞内运输（都形成膜泡）多数：内质网腔糖基化→高尔基体→分泌颗粒→胞吐到胞外少数：内质网→大浓缩泡→酶原颗粒→直接胞吐到胞外

（仅见于某些胰腺外分泌细胞）第36页，共133页，2023年，2月20日，星期二2、信号肽指导的穿膜驻留蛋白的插入转移机制（1）单次穿膜蛋白插入转移的两种可能机制新生肽链共翻译插入机制：

N-端起始转移信号肽中间的停止转移肽：疏水区段，信号肽引导肽链转移时，停止转移肽进入移位子并与其作用，移位子转为钝化状态而终止肽链转移，停止转移肽就形成单次跨膜ɑ-螺旋结构，使肽链C-端滞留于细胞质侧。停止转移信号第37页，共133页，2023年，2月20日，星期二由内信号肽介导的内开始转移肽插入转移机制：

即位于多肽链中的信号肽序列（与N-端信号肽有同样功能）（2）多次跨膜蛋白质的转移插入要复杂得多，但是基本机制是相同的。常常有2个或2个以上的疏水性起始转移肽结构和停止转移肽序列。第38页，共133页，2023年，2月20日，星期二3.糙面内质网是蛋白质分选的起始部位

无内质网信号肽的蛋白质，在游离核糖体上完成蛋白合成。非定位分布的细胞质溶质驻留蛋白定位性分布的胞质溶质蛋白（细胞器蛋白）细胞核中的核蛋白线粒体、质体等所需的核基因组编码蛋白游离核糖体

有内质网信号肽的蛋白质，进入内质网完成蛋白合成并起始分选过程。（信号肽可以视为蛋白质分选的初始信号）（粗面内质网可以视为是蛋白质分选的初始部位，高尔基复合体是蛋白质分选的终末场所）第39页，共133页，2023年，2月20日，星期二信号斑（signalpatch）也是重要的蛋白质分选转运信号。概念：新生蛋白质多肽链合成后折叠时，在其表面由特定氨基酸序列形成的三维功能结构。EndomembraneSystem第40页，共133页，2023年，2月20日，星期二信号斑与信号肽的区别：①构成信号斑的氨基酸残基（或序列片段）往往相间排列存在于蛋白质多肽链中，彼此相距较远；②在完成蛋白质的分拣、转运引导作用后通常不被切除而得以保留；③信号斑可识别某些以特异性糖残基为标志的酶蛋白，并指导它们的定向转运。EndomembraneSystem第41页，共133页，2023年，2月20日，星期二1.滑面内质网参与脂类的合成和转运:脂肪(以脂（滑）蛋白（粗）的形式（LDL、VLDL）经GC分泌)类固醇

膜脂（除线粒体特有的两种磷脂外的几乎全部膜脂）：酰基转移酶、磷酸酶、胆碱磷酸转移酶、转位酶（二）滑面内质网是作为胞内脂类物质合成主要场所的多功能细胞器第42页，共133页，2023年，2月20日，星期二细胞质脂酰基转移酶两条脂肪酸链结合到甘油-3-磷酸磷脂酸卵磷脂转位酶（胞质面转向内质网腔面）磷酸酶

去磷酸化双酰甘油磷酸胆碱转移酶脂质由内质网向其他膜相结构转移有2种形式：一、是以出芽小泡的形式运到高尔基体、溶酶体和质膜；二、是以水溶性的磷脂转换蛋白为载体，与之结合成复合体进入胞质，通过自由扩散到达缺少磷脂的线粒体和过氧化物酶体膜上。第43页，共133页，2023年，2月20日，星期二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2.滑面内质网参与糖原的代谢与血糖形成（糖原降解产物的去磷酸化）：葡萄糖-6-磷酸酶（内质网标志性酶）：第44页，共133页，2023年，2月20日，星期二3.滑面内质网是细胞解毒的主要场所含有丰富的氧化及电子传递酶系，特点：短，催化反应的实质就是给底物加一个氧（羟化酶或者加单氧酶系）滑面内质网是肌细胞Ca2+的储存场所：肌质网（肌质网腔中存在钙结合蛋白）滑面内质网与胃酸、胆汁的合成分泌密切相关：胃壁腺上皮细胞分泌HCL；肝细胞合成胆盐。第45页，共133页，2023年，2月20日，星期二第二节高尔基复合体Golgicomplex1898---意大利---高尔基（CamilloGolgi)---光镜---(猫头鹰的神经细胞核周围：网状结构)“内网器”(internalreticulumapparatus)20世纪50年代---电镜----亚显微结构---高尔基复合体第46页，共133页，2023年，2月20日，星期二电镜扁平囊泡成熟面(matureface)小囊泡大囊泡形成面(formingface)（一）高尔基复合体是由三种不同类型的膜性囊泡组成的细胞器一.高尔基复合体的形态结构（亚显微结构）第47页，共133页，2023年，2月20日，星期二第48页，共133页，2023年，2月20日，星期二第49页，共133页，2023年，2月20日，星期二呈盘状，3-10层称:高尔基堆,是主体结构扁平囊间距：20-30nm；囊腔宽：6-15nm

凹面：成熟（反）面凸面：形成（顺）面凸面：形成（顺）面；凹面：成熟（反）面1、扁平囊泡cisterae（潴泡）第50页，共133页，2023年，2月20日，星期二凸面：形成（顺）面；形成面膜厚：6nm成熟面膜厚：8nm囊腔内含：中等电子密度物质来源：小囊泡融合凹面：成熟（反）面第51页，共133页，2023年，2月20日，星期二凸面：形成（顺）面；2、小囊泡vesicles（小泡）Ø：30-80nm球形小泡膜厚：6nm;两种类型：光滑小泡和有被小泡囊腔内含：低电子密度较透明物质来源：由rER‘芽生’凹面：成熟（反）面第52页，共133页，2023年，2月20日，星期二凸面：形成（顺）面；Ø0.1-0.5μm;膜厚：8nm;凹面：成熟（反）面囊腔内含：高电子密度物质3、大囊泡vacuoles（液泡）第53页，共133页，2023年，2月20日，星期二(二）高尔基复合体具有显著的极性：1、形态结构：形成面靠近核或内质网，囊腔狭而膜薄成熟面靠近细胞膜，囊腔渐宽，膜也加厚2、化学组成和功能：膜脂种类介于内质网和细胞膜之间。成熟面较形成面含更多的酶。第54页，共133页，2023年，2月20日，星期二

近年有学者将高尔基复合体的主体（扁平囊）划分三个组成部分：

顺面高尔基网（cisGolginetwork）高尔基中间膜囊（medialGolgistack)

反面高尔基网（transGolginetwork）EndomembraneSystem第55页，共133页，2023年，2月20日，星期二

高尔基堆至少可分为三个组成部分：顺面高尔基网状结构高尔基中间膜囊反面高尔基网状结构第56页，共133页，2023年，2月20日，星期二凸面：形成（顺）面顺面高尔基网状结构功能：一是分选来自内质网的蛋白质和脂类，并将大部分转入中间膜囊，小部分送返ER成为驻留蛋白。二是进行蛋白质O-连接糖基化以及穿膜蛋白在胞质侧结构域的酰基化。凹面：成熟（反）面第57页，共133页，2023年，2月20日，星期二凸面：形成（顺）面；高尔基中间膜囊功能：主要进行糖基化修饰和多糖及糖脂的合成。反面高尔基网状结构功能：1、分选（胞外或者溶酶体内蛋白质）2、某些蛋白质的修饰（硫酸化、唾液酸化、水解）凹面：成熟（反）面第58页，共133页，2023年，2月20日，星期二（三）高尔基复合体在不同的组织细胞中呈现不同的分布形式神经细胞：围绕核周围具有生理极性细胞中（上皮细胞等）：在核附近趋于一极分布。肝细胞：沿胆小管分布精卵细胞：散在分布间期细胞：在中心粒附近，与微管相关。

在分化发育成熟且具有旺盛分泌功能活动的细胞中，

G.C发达。第59页，共133页，2023年，2月20日，星期二（一）脂类是高尔基复合体膜的基本成分脂类约占45%左右，脂类成分介于ER膜和质膜之间（二）高尔基复合体含有以糖基转移酶为标志的多种酶蛋白体系二.高尔基复合体的化学组成高尔基复合体蛋白的组成含量和复杂程度介于内质网和细胞膜之间。推断：Gc是构成质膜和内质网之间相互联系的一种过渡性的细胞器第60页，共133页，2023年，2月20日，星期二还有其他重要的酶类：①氧化还原酶：NADH-细胞色素C还原酶和NADPH-细胞色素还原酶②磷酸酶类：5ˊ-核苷酸酶，腺苷三磷酸酶等。③参与磷脂合成的溶血卵磷脂酰基转移酶、磷酸甘油磷脂酰转移酶。④磷脂酶类：磷脂酶A1、A2。⑤酪蛋白磷酸激酶⑥α-甘露糖苷酶第61页，共133页，2023年，2月20日，星期二

近年的研究（区室化或房室化）通过密度梯度离心可分离三种不同密度Gc碎片：高密度：含磷酸转移酶中密度：甘露糖转移酶，N-乙酰葡萄糖胺转移酶低密度：半乳糖转移酶及唾液酸基转移酶转移酶单克隆抗体免疫细胞化学电镜技术：磷酸转移酶在顺面扁囊，N-乙酰葡萄糖胺转移酶I在中央2～3个扁囊，半乳糖转移酶在反面扁囊。第62页，共133页，2023年，2月20日，星期二三.高尔基复合体的功能在分泌颗粒的形成过程中起着浓缩、修饰、加工等作用。（一）高尔基复合体是细胞内蛋白质运输分泌中转站

（包括：分泌蛋白、细胞外基质、溶酶体蛋白、膜蛋白）

分泌蛋白排放形式：连续分泌（恒定型分泌）：合成后随即排放非连续性分泌：暂时储存于分泌泡，待需要时再排放第63页，共133页，2023年，2月20日，星期二3H标记亮氨酸3分钟20分钟120分钟分泌蛋白合成途径：ER运输小泡GC扁平囊大囊泡细胞外第64页，共133页，2023年，2月20日，星期二第65页，共133页，2023年，2月20日，星期二第66页，共133页，2023年，2月20日，星期二1.糖蛋白的加工合成（二）高尔基复合体是胞内物质加工的重要场所

在糖蛋白形成过程中，对糖蛋白中寡糖链的修饰加工，是GC的主要功能之一，从内质网来的糖蛋白，进入GC中，其末端寡糖基往往被切掉，与此同时再添加新糖基，如UDP-半乳糖、葡萄糖、唾液酸等。高尔基复合体不仅对内质网来源的蛋白质修饰加工，而且还是糖蛋白中多糖和寡糖组分及分泌性多糖类合成的场所。第67页，共133页，2023年，2月20日，星期二糖基发生部位粗面内质网与高尔基体高尔基体连接的氨基酸残基天冬酰胺丝,苏,酪,羟脯/羟赖连接基团

－NH2－OH第一个糖基

N-乙酰葡糖胺N-乙酰半乳糖胺（蛋白聚糖：木糖）糖链长度

5～25个糖基1～6个糖基化方式寡糖链一次性连接单糖逐个添加主要差别：N-连接O-连接第68页，共133页，2023年，2月20日，星期二3H标记甘露糖3H标记半乳糖和唾液酸3H标记N-乙酰葡萄糖胺说明甘露糖、N-乙酰葡萄糖胺位于寡糖链核心，存在ER腔；而半乳糖与唾液酸位于位于寡糖链的远端，存在GC中。第69页，共133页，2023年，2月20日，星期二

蛋白质糖基化的重要意义：（1）糖基化对蛋白质有保护作用，使其免受水解酶的降解。（2）糖基化具有运输信号的作用，可引导蛋白质包装成运输小泡，便于蛋白质靶向运输。（3）糖基化形成细胞膜表面的糖被，在细胞膜的.

保护、识别以及通讯联络等生命活动中发挥重要作用。第70页，共133页，2023年，2月20日，星期二2.蛋白质的水解加工

以及溶酶体的酸性水解酶的磷酸化无活性的前体物质（如胰岛素原）

A-C-B加工改造有生物活性的物质（胰岛素）A-B第71页，共133页，2023年，2月20日，星期二（三）高尔基复合体是胞内蛋白质的分选和膜泡定向运输的枢纽机制：通过对蛋白质的修饰加工使不同蛋白质带上了可被高尔基复合体网膜上专一受体识别的分选信号，进而选择、浓缩，形成不同去向的运输和分泌小泡。三条途径：①经Gc单独分拣包装的溶酶体酶以（网格蛋白）有被小泡形式运到Ly②以（网格蛋白）有被小泡形式运到胞膜或胞外③以分泌小泡形式暂储于胞质，待需要时再释放到胞外。第72页，共133页，2023年，2月20日，星期二蛋白质合成溶酶体寡聚糖磷酸化切除甘露糖加N-乙酰葡萄糖胺加半乳糖加唾液酸；分拣溶酶体顺面管网中层囊反面囊反面管网大泡（分泌颗粒）rER高尔基复合体顺面囊高尔基堆第73页，共133页，2023年，2月20日，星期二蛋白质合成溶酶体寡聚糖磷酸化切除甘露糖加N-乙酰葡萄糖胺加半乳糖加唾液酸；分拣溶酶体顺面管网中层囊反面囊反面管网大泡（分泌颗粒）rER高尔基复合体顺面囊高尔基堆第74页，共133页，2023年，2月20日，星期二第三节溶酶体lysosome1949年--鼠肝匀浆离心—酸性磷酸酶1955年--Duve等--电镜下证实细胞化学显示含各种酸性水解酶。第75页，共133页，2023年，2月20日，星期二一.溶酶体的形态结构和化学组成（一）溶酶体是一种具有高度异质性的膜性结构细胞器

电镜下直径0.2-0.8um圆形、卵圆形小体，电子密度高；也有长杆状、蛇形称为管状溶酶体、线状溶酶体。内含多种酸性水解酶,溶酶体含有60多种水解酶；（但是每一个溶酶体中的酶的种类却是有限的）最佳PH值3.5～5.5；不同种类细胞，溶酶体内酶的组成和含量差异巨大。第76页，共133页，2023年，2月20日，星期二光镜下的内皮细胞：绿色荧光定位溶酶体

红色显示线粒体第77页，共133页，2023年，2月20日，星期二电镜下细胞结构：箭头指溶酶体

第78页，共133页，2023年，2月20日，星期二第79页，共133页，2023年，2月20日，星期二第80页，共133页，2023年，2月20日，星期二（二）溶酶体的共同特征是含有酸性水解酶共性特征：（1）所有溶酶体都是由一层单位膜包裹而成的囊球状结构小体。（2）均含有丰富的酸性水解酶，包括蛋白酶、核酸酶、脂酶、磷酸酶、糖苷酶等。标志酶：酸性磷酸酶第81页，共133页，2023年，2月20日，星期二（3）溶酶体膜富含两种高度糖基化的跨膜整合蛋白lgpA，lgpB，它们分布再溶酶体膜腔面，可能有利于防止溶酶体所含的酸性水解酶对其自身膜结构的消化分解。（4）溶酶体膜嵌有质子泵，依赖水解ATP释放的能量将H+逆浓度梯度泵入溶酶体中，以维持酸性环境。第82页，共133页，2023年，2月20日，星期二脂质双层非胞质面胞质面（三）溶酶体膜糖蛋白家族具有高度同源性家族成员：溶酶体结合膜蛋白(LAMP)

或溶酶体整合膜蛋白(LIMP)：N-端信号肽高度糖基化的腔内区：寡糖占50％，末端有唾液酸。单次跨膜区C-端胞质尾区:高度保守区

(可能是该类蛋白从GC向溶酶体运输的通用识别信号)NC第83页，共133页，2023年，2月20日，星期二二、溶酶体的类型（一）溶酶体以其功能状态的不同可区分为三种基本类型

1、初级溶酶体primarylysosome，多为圆球状是指通过其形成途径刚刚产生的溶酶体，又叫原溶酶体、前溶酶体。只含酶不含底物，酶处于非活性状态，又称无活性溶酶体。第84页，共133页，2023年，2月20日，星期二2、次级溶酶体secondary

lysosome

即初级溶酶体接受来自胞内外的物质，与之作用，又叫消化泡；次级溶酶体体积较大，多不规则。

根据所含作用底物的性质和来源不同分为：初级溶酶体+吞噬体：吞噬溶酶体初级溶酶体+吞饮体：多泡小体初级溶酶体+内源性物质：自噬（体）溶酶体或自体吞噬泡初级溶酶体+外源性吞噬（饮）体：异噬溶酶体

初级溶酶体+外源性大颗粒物质：吞噬溶酶体第85页，共133页，2023年，2月20日，星期二3、三级溶酶体tertiarylysosome

又叫后溶酶体（终末溶酶体、残留小体）：

次级溶酶体完成对绝大部分底物的消化分解后，有一些不能被消化分解的物质残留。随着酶活性降低或消失，进入溶酶体生理作用的终末状态。残留小体如脂褐质、髓样小体、含铁小体。（二）溶酶体以其形成过程不同可区分为两大类型近年来对溶酶体的新认识：内体性溶酶体：GC芽生的运输小泡＋胞吞(饮)形成的内体吞噬性溶酶体：内体性溶酶体＋自/异噬体

第86页，共133页，2023年，2月20日，星期二第87页，共133页，2023年，2月20日，星期二第88页，共133页，2023年，2月20日，星期二三、溶酶体形成与成熟过程（一）内体性溶酶体是由运输小泡和晚期内体合并形成的

1、酶蛋白的N-糖基化与内质网转运从ERGC2、酶蛋白在高尔基复合体内（形成面）的加工与转移磷酸转移酶和N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶：甘露糖→甘露糖-6-磷酸（M-6-P）

是溶酶体水解酶分选的重要识别信号。N连接－甘露糖糖蛋白出芽第89页，共133页，2023年，2月20日，星期二3、酶蛋白的分选与转运

M-6-P到达GC成熟面时，被GC网膜囊腔面的受体识别结合，出芽形成网格蛋白有被小泡，GC脱落。

4、内体性溶酶体的形成

有被小泡→无被小泡＋晚期内体→内体性溶酶体

5、成熟溶酶体形成

H＋质子泵作用H＋被泵入，pH从7.4降到6.0左右酶与受体分离（受体再循环）并去磷酸化。（二）吞噬性溶酶体是内体性溶酶体与来源于胞内外的作用底物融合形成的。第90页，共133页，2023年，2月20日，星期二内吞体rER顺面扁囊反面扁囊高尔基复合体溶酶体水解酶前体加入磷酸基团M-6-P溶酶体酶前溶酶体ATPADP+PiH+去除磷酸成熟溶酶体pH=6第91页，共133页，2023年，2月20日，星期二四.溶酶体的功能(细胞内的消化器)

溶酶体的一切细胞生物学功能，都建立在对物质的消化分解作用基础上。（一）溶酶体能够分解胞内的外来物质及清除衰老、残损的细胞器第92页，共133页，2023年，2月20日，星期二1、异噬作用（吞噬和吞饮）：细胞胞吞外来异物。细胞种类：巨噬细胞、中性粒细胞作用功能：保护作用。

有些如结核杆菌可抑制初级溶酶体与吞噬体融合；麻风杆菌与利什曼原虫可降低溶酶体内的酸度，酶活性下降

2、自噬作用：细胞清除衰老、残损的细胞器。作用意义：为细胞提供营养物质，也是细胞器更新替代的一种方式维持细胞内环境的稳定第93页，共133页，2023年，2月20日，星期二（二）溶酶体具有物质消化与细胞营养功能

在细胞饥饿时，通过分解胞内一些非生存必需的生物大分子，为细胞生命活动提供营养和能量（三）溶酶体是机体防御保护功能的组成部分

巨噬细胞（四）溶酶体参与某些腺体细胞分泌过程的调节第94页，共133页，2023年，2月20日，星期二（五）溶酶体参与生物个体发生发育过程中精子顶体酶释放，消化卵细胞外被，利于受精无尾两栖类的个体变态发育过程骨组织的发生、骨质的更新月经周期断乳后乳腺细胞的退行性变化红细胞衰老特定细胞编程性死亡第95页，共133页，2023年，2月20日，星期二初级L分泌颗粒分泌L自溶酶体异溶酶体末溶酶体残余体吞饮体吞噬体自噬体多泡体第96页，共133页，2023年，2月20日，星期二第四节过氧化物酶体

peroxisome1954年—Rhodin--电镜--小鼠肾小管上皮细胞最先被称作微体(microbody):第97页，共133页，2023年，2月20日，星期二第98页，共133页，2023年，2月20日，星期二

电镜：由一层单位膜包围。高电子密度、圆形或卵圆形的细胞器。

Ø0.2-1.7um。偶见半月形和长方形。一.过氧化物酶体的基本理化特征特征（有别于溶酶体）：1、常含晶格核心结构：类核体，为尿酸氧化酶。2、界膜内表面有边缘板：与过氧化物体形状有关一侧（半月形）或两侧（长方形）

(一)过氧化物酶体是一类具有高度异质性的膜性球囊状细胞器第99页，共133页，2023年，2月20日，星期二（二）过氧化物酶体膜具有较高的物质通透性

脂类及蛋白质是过氧化物酶体的主要化学结构组分。脂类：主要为磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺；蛋白质：多种结构蛋白和酶蛋白。过氧化物酶体膜允许氨基酸、蔗糖、乳酸等小分子物质自由穿越，在一定条件下允许一些大分子物质的非吞噬性穿膜转运。EndomembraneSystem第100页，共133页，2023年，2月20日，星期二（三）过氧化物酶体含有以过氧化氢酶为标志酶的40多种酶1、氧化酶类（50％～60％）：如尿酸氧化酶等

作用：氧化底物的同时，将氧转化为过氧化氢

RH2+O2

R+H2O22、过氧化氢酶类（40％）：如过氧化氢酶作用：对氧化酶作用底物（过氧化氢）还原成水

2H2O2

2H2O+O23、过氧化物酶类：仅存在于少数种类中（如红细胞）

作用：与过氧化氢酶相同。第101页，共133页，2023年，2月20日，星期二二.过氧化物酶体的功能（一）过氧化物酶体能有效地清除细胞代谢过程中产生的过氧化氢及其他有毒物质（甲醛、甲酸、酚、醇等）在肝肾中尤为重要，防止H2O2在细胞内堆积如酗酒摄入的乙醇被氧化：乙醇乙醛乙酸O2H2O2

过氧化氢酶氧化酶RH2RR'H2R'O22H2O2H2O第102页，共133页，2023年，2月20日，星期二（二）过氧化物酶体能有效地进行细胞氧张力的调节如肝细胞中20%的O2是过氧化物酶体消耗的，其氧化产生的能量以热能方式消失，80%的O2是线粒体消耗的，能量以ATP形式贮存。当细胞中O2浓度增加，并不能相应增加线粒体的氧化能力，而过氧化物酶体的氧化能力随氧的浓度增加而增强，因此过氧化物酶体可调节氧浓度，避免细胞受到损害。（三）过氧化物酶体参与对细胞内脂肪酸等高能分子物质的分解转化（乙酰辅酶A）第103页，共133页，2023年，2月20日，星期二三.过氧化物酶体的发生（均与内质网密切相关）1、传统观点：内质网芽生而来。与溶酶体相似：内质网—小泡—高尔基复合体

—分泌泡—过氧化物酶体2、现代观点：由原有的过氧化物酶体分裂（类似线粒体）①膜脂在内质网上合成，再通过磷脂交换蛋白运输到过氧化物酶体②过氧化物酶体的基质酶和蛋白质及膜整合蛋白均是由胞质中的游离核糖体合成，并在某一端特定的过氧化物酶体蛋白分选信号序列或导肽的引导下进入过氧化物酶体。第104页，共133页，2023年，2月20日，星期二新的过氧化物酶体的产生催化蛋白输入的特异蛋白特异的胞液蛋白摄取导致的生长子代的过氧化物酶体第105页，共133页，2023年，2月20日，星期二第五节囊泡与囊泡转运

囊泡运输是真核细胞特有的一种细胞物质内外转运的形式，是内膜系统不可缺少的重要组成结构。在细胞生命活动中由之承载和往返穿梭所进行的物质运输不但涉及蛋白质修饰、加工和装配，还涉及内膜系统不同功能结构间通过相互转换的定向物质转运过程和复杂有效的分子调控机制。第106页，共133页，2023年，2月20日，星期二囊泡转运（vesiculartransport）是指囊泡以出芽的形式，从一种细胞器膜产生、断离后又定向地与另一种细胞器膜融合的过程。由囊泡转运所承载和介导的双向物质运输，不仅是细胞内外物质交换和信号传递的重要途径，也是细胞物质定向运输的基本形式。EndomembraneSystem第107页，共133页，2023年，2月20日，星期二一、囊泡在胞内蛋白质运输中的作用

胞内的蛋白质运输的3条途径：（1）门孔运输（gatedtransport）：由特定的分拣信号（如核定位信号）介导，通过核孔复合体的选择性作用，在细胞溶质与细胞核之间所进行的蛋白质运输。（2）穿膜运输（transmembranetransport）：通过结合在膜上的蛋白质转运体进行的蛋白质运输。在细胞质溶质中合成的蛋白质就是经由这种方式被运输到内质网和线粒体的。（3）小泡运输（vesiculartransport）：又称囊泡运输或囊泡转运，是由不同膜性运输小泡承载的一种蛋白质运输形式。（膜性细胞器之间蛋白质转移、分泌、细胞膜大分子物质运输就是经由这种方式进行）EndomembraneSystem第108页，共133页，2023年，2月20日，星期二蛋白质胞内运输途径示意图EndomembraneSystem第109页，共133页，2023年，2月20日，星期二二、囊泡的来源与类型

囊泡并非是一种相对稳定的细胞内固有结构，只是细胞内物质定向运输的载体和功能表现形式。承担细胞内物质定向运输的囊泡类型至少有10种以上，有三种了解较多：1、网格蛋白有被囊泡:clathrin-coatedvesicle2、COPI：coatmer-proteinsubunitsI3、COPII:coatmer-proteinsubunitsII第110页，共133页，2023年，2月20日，星期二（一）网格蛋白有被囊泡产生于高尔基复合体及细胞膜

1、来源：1）产生于高尔基体→溶酶体、胞内体或质膜外2）细胞膜受体介导内吞→把外来物运进胞质、或从胞内体运输到溶酶体

2、结构特点：直径在50～100nm。外面被以网格蛋白纤维构成的网架结构；在网格蛋白结构外框与囊膜之间约20nm的间隙中填充着大量的衔接蛋白。第111页，共133页，2023年，2月20日，星期二衔接蛋白可以形成相对外层网格蛋白而言的内壳结构，另外还介导网格蛋白与囊膜跨膜蛋白受体的连接，形成网格蛋白-囊泡的一体化结构。此外还涉及发动蛋白（缢断蛋白、动力素）：位于胞质中的一种可结合并水解GTP的特殊蛋白质；在膜囊颈部形成环状缢缩使囊泡断离，囊泡随即去外被成为无被小泡。第112页，共133页，2023年，2月20日，星期二

网格蛋白有被小泡之形态及结构特征A.网格蛋白有被小泡形态特征电镜图；B.网格蛋白有被小泡结构特征示意图EndomembraneSystem第113页，共133页，2023年，2月20日，星期二（二）COPII有被囊泡产生于内质网、介导从内质网到高尔基复合体的物质转运1、形成过程：COPII由RER产生，属于非网格蛋白有被囊泡类型。

COPII外被蛋白其中一亚基Sar蛋白通过与GTP/GDP的结合，可以调节该外被蛋白的聚合、组装和出芽、断裂。2、功能：COPII有被囊泡形成后，常常几个彼此融合成：“内质网-高尔基复合体中间体”→然后沿微管运行→抵达GC的顺面→GTP水解，产生Sar-GDP复合物，使囊泡包被蛋白去装配→使囊泡去包被成为无被小泡，再与GC融合。第114页，共133页，2023年，2月20日，星期二EndomembraneSystem第115页，共133页，2023年，2月20日，星期二COPII囊泡的物质运输具有选择性。

COPII能识别并结合ER跨膜蛋白受体胞质侧的信号序列，而ER跨膜蛋白受体网腔面一端又与网腔中可溶性蛋白质结合。第116页，共133页，2023年，2月20日，星期二（三）COPI有被囊泡的主要功能是回收转运内质网逃逸蛋白功能：1、捕捉、回收、转运内质网逃逸蛋白

2、GC蛋白的逆向运输（反面→中间→顺面）

3、顺向转移：通过“内质网-高尔基复合体中间体”中转属于非网格蛋白有被囊泡类型。外被蛋白由α

β

γ

ε

δ

ζ亚基组成，其中α蛋白相当COPII中的Sar蛋白亚基，可以调控COPI的聚合、装配及膜泡的转运。第117页，共133页，2023年，2月20日，星期二

形成过程：1）胞质中非活化的α蛋白与GDP解离并与GTP

结合成GTP-α复合体。2）GTP-α复合体作用于高尔基体膜上的α受体。3）COPI蛋白亚基聚集，同α一起与高尔基体膜表面相关蛋白结合，诱导转运囊泡芽生。

一旦COPI有被囊泡从GC顺面膜囊生成并断离，COPI蛋白就解离。

GTP的存在与否是COPI外被蛋白聚合与解离的必要条件。第118页，共133页，2023年，2月20日，星期二EndomembraneSystemCOPI在内质网与高尔基复合体之间的运行第119页，共133页，2023年，2月20日，星期二第120页，共133页，2023年，2月20日，星期二LGCERCOPII囊泡融合：中间体COPI网格蛋白有被小泡细胞膜COPI亚单位COPI微管COPII亚单位COPII有被小泡第121页，共133页，2023年，2月20日，星期二三、囊泡转运vesiculartransport（一）囊泡转运是细胞物质定向运输的基本过程囊泡转运：指囊泡以出芽方式，从一种细