12-13内膜系统2-36-细胞生物学课件

2023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍1第二节高尔基复合体

(Golgicomplex,GC)一、形态结构：有极性的细胞器。★运输小泡：由ER芽生而来★顺面高尔基网(cisface，形成面，凸面，CGN)★中间高尔基网(medialGolginetwork，MGN)★反面高尔基网(transface，成熟面，凹面，TGN)★分泌泡：出胞；胞内转运；发育成溶酶体等顺面扁囊中间扁囊反面扁囊2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍22023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍32023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍42023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍5培养的上皮细胞中高尔基体的分布（高尔基体为红色，核为绿色）2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍6二、GC的化学组成●蛋白质约60%，脂类约40%。其膜厚度、膜脂和蛋白的含量介于ER和质膜之间，说明GC是位于ER与质膜之间一种过渡型的膜性细胞器。胆固醇：RER膜→GC膜→C膜逐渐↑糖脂：RER膜→GC膜→C膜逐渐↑蛋白质：RER膜→GC膜→C膜逐渐↓●GC的标志酶——糖基转移酶，参与糖蛋白、糖脂的合成。2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍7三、GC的极性

（一）构成GC的各膜囊在形态、化学组成和功能上的差异●在细胞中有比较恒定的位置和方向●酶的定位分布（二）GC执行功能时具方向性、顺序性●特定的蛋白质加工修饰、运输方向●相应的膜流方向顺面高尔基网：磷酸转移酶顺面及中间扁囊：甘露糖苷酶、N-乙酰葡萄糖胺转移酶反面扁囊：半乳糖基转移酶、唾液酸转移酶2023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍8杯状细胞：具有显著的分泌机能，称为单细胞腺。脊椎动物肠上皮中的杯状细胞积极地摄取葡萄糖和氨基酸，将形成的糖蛋白(粘蛋白)贮存于杯状部，再释放入肠腔中。

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四、GC的功能(一)GC对蛋白质的加工1、蛋白质的糖基化作用（1）O-连接糖基化作用：蛋白质的Tyr(酪氨酸)、Ser(丝氨酸)、Thr(苏氨酸)残基侧链的-OH基团与寡糖链的共价结合。（2）糖蛋白在GC进一步被加工成熟：糖基的剪切和加接。2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍10

RER中对糖蛋白高甘露糖侧链的修饰

对于进入到高尔基体的糖蛋白来说，形成高甘露糖基寡聚糖侧链所需的修饰比较简单，只要切除3分子的葡萄糖和1分子的甘露糖即可，这一过程是在RER中完成的。2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍11

形成复合寡聚糖则比较复杂，要切除5分子甘露糖，加上2分子N-乙酰葡萄糖胺、2分子半乳糖、2分子唾液酸，有时还要加上岩藻糖。高尔基体中进行的对N-连接糖基化的修饰过程

2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍122、溶酶体酶的磷酸化修饰

RER合成的N-连接寡糖蛋白

GC

在甘露糖残基上加Pi基团

溶酶体蛋白3、分泌蛋白质部分肽链的水解无活性前体→具有生物活性的多肽形成M-6-P2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍13内质网和高尔基复合体对胰岛素分子的加工成熟和运输2023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍14膜糖蛋白、膜糖脂锚定蛋白中糖链方向的定向机制★★★★★★★2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍15（二）GC对蛋白质的分选RER上合成蛋白质

↓经GC↓

自身存在或修饰形成的分选信号(如特定氨基酸序列、磷酸基团等)↓

具分选信号的蛋白质被高尔基网膜上的专一的分选信号受体识别、浓缩、被分选进入不同的分泌泡，输送到细胞的不同部位。2023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍16高尔基复合体对蛋白质的修饰与分选蛋白质合成溶酶体酶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；分选溶酶体顺面GC网中层囊反面囊反面GC网分泌颗粒粗面内质网高尔基复合体顺面囊切除甘露糖中间高尔基网2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍17穿梭转运小泡从顺面高尔基体网向反面高尔基体网移动2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍18

五、GC的病理变化（自学）（一）肥大与萎缩（二）GC中内容物的改变（三）GC在肿瘤细胞中的变化

2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍19第三节溶酶体(Lysosome,Ly,L)一、L的形态结构与酶

1、囊泡状的膜性结构，大小不一，异质性的细胞器。2、

内含60多种酸性水解酶，最适pH5.0

标志酶是酸性磷酸酶，可水解磷酸脂2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍20

溶酶体的形态、大小及所含主要酶类示意图Cl-2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍212023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍22溶酶体中酸性磷酸酶分布电镜图

肝组织的Kupper细胞(肝星形细胞)中不同大小的溶酶体，该细胞主要是吞噬衰老的红细胞。2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍23

小鼠脾脏巨噬细胞中的溶酶体用电镜细胞化学技术显示其中含有的酸性磷酸酶

M：线粒体，L：溶酶体2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍24二、溶酶体膜的特性

膜上有H+泵和Cl-通道蛋白，以维持Ly内的酸性环境。

膜蛋白高度糖基化，对自身的水解酶具有独特的抵抗性。

具多种转运蛋白用于水解产物的向外运输。2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍25

三、Ly的形成——M-6-P途径

部位发生的变化

RER

合成溶酶体酶前体蛋白并输入内质网腔，切除信号肽，N-连接糖基化，包裹形成转运小泡

GC

标记：形成甘露糖-6-磷酸(M-6-P)分选信号分选：M-6-P与反面高尔基网膜M-6-P受体结合包装：网格蛋白有被小泡出芽形成运输小泡，内含Ly酶前体

内体性L

运输小泡与晚期内体融合形成

L的成熟

在酸性环境中，Ly酶前体与M-6-P受体分离，并通过去磷酸化而成熟2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍26内吞体溶酶体的发生RER顺面GC网反面GC网高尔基复合体溶酶体酶前体加入磷酸基团M-6-P内体性溶酶体ATPADP+PiH+去除磷酸PH=6成熟溶酶体2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍272023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍28四、Ly的类型（一）初级Ly——来自反面高尔基网出芽，内仅含水解酶、无作用底物的溶酶体。（二）次级Ly——指初级溶酶体与底物结合，既含水解酶、又含作用底物，是一种将要或正在进行消化作用的溶酶体。●自噬性Ly：作用底物来源于细胞内(通过自噬作用)●异噬性Ly：作用底物来自细胞外(经细胞吞噬、吞饮、受体介导的内吞)●终末Ly或残余小体：脂褐质、髓样结构等2023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍29自噬性溶酶体2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍30肝细胞中的脂褐质2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍31五、功能异体吞噬：对病原体、细胞碎片、LDL颗粒等。自体吞噬：新陈代谢(清除无用的细胞自身各种组分、衰老损伤的细胞器等)；饥饿；病理状态，如死亡、缺Ｏ2、毒素等。自溶作用：溶酶体膜破裂，整个细胞被消化，甚至消化掉周围的细胞。如细胞受到严重损伤时造成的细胞死亡和炎症反应。（一）消化、营养、防御作用2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍322023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍33自噬性溶酶体2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍34参与机体组织器官的变态和退化受精过程中精子的顶体(acrosome)反应（属细胞外消化作用）参与激素的生成与浓度调节（二）其它重要的生理功能2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍352023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍36

(a)海胆精子前端的顶体，位于细胞核的前面；(b)当精子的质膜与卵细胞周围物质接触时，精子释放出顶体中溶酶体酶，消化卵细胞外的物质，使精子得以与卵细胞接触。2023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍372023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍38四、溶酶体与疾病

休克、矽肺、类风湿性关节炎、肿瘤

先天性溶酶体病：糖原、脂质、粘多糖储积病

某些病原体（麻疯杆菌、利什曼原虫或病毒）被细胞摄入，进入溶酶体但并未被杀死而繁殖（抑制溶酶体的酸化或利用其中的酸性环境）2023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍39示粘多糖储积病患者肝细胞L内充满的粘多糖分子2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍40粘多糖积蓄病2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍412023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍42黑蒙性先天愚型患儿神经元中的溶酶体(由于糖脂不能被降解，而呈同心圆状膜贮积在溶酶体中，在患者脑、神经系统及心脏、肝脏等组织大量累积。)2023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍43

第四节过氧化物酶体（Peroxisome）（自学，考试范围中）

▲形态结构及特征（与其它细胞器的区别）▲所含酶类别（包括标志酶）▲功能▲过氧化物酶体病

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一、过氧化物酶体的形态结构一层单位膜包裹的囊泡，大小不一，可有结晶核心（类核体），是异质性的细胞器。

大鼠肝细胞内的过氧化物酶体(尿酸氧化酶结晶)2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍45人肝细胞过氧化物酶体2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍46鼠肝细胞超薄切片所显示的过氧化物酶体(P)和其它细胞器2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍472023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍48烟草叶肉细胞中的过氧化物酶体2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍49二、过氧化物酶体的酶已鉴定出40多种，主要分为下述三大类：氧化酶：约50%，氧化底物的同时，将氧还原成过氧化氢。

过氧化氢酶：约40%,将氧化酶作用底物后

（标志酶）形成的过氧化氢还原成水过氧化物酶：将过氧化氢还原成水。三、过氧化物酶体的功能

调节细胞的氧张力解毒作用2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍50

四、过氧化物酶体病Ⅰ类过氧化物酶体病:

过氧化物酶体功能几乎全部丧失(如脑肝肾综合症)Ⅱ类过氧化物酶体病:

过氧化物酶体功能部分丧失(如脑肝肾样综合症)Ⅲ类过氧化物酶体病:

仅缺一种过氧化物酶体的酶2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍51脑肝肾综合征（Zellweger综合征）

患者肝、肾细胞的过氧化物酶体中，酶蛋白输入有关的蛋白质变异，使过氧化物酶体及过氧化氢酶缺乏，其过氧化物酶体是“空的”。临床表现为严重肝和肾功能障碍、重度骨骼肌张力减退、脑发育迟缓及癫痫等综合症状，出生3-6个月后多死亡。2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍52过氧化氢酶体病2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍53

第五节

内膜系统与细胞内蛋白质的分选2023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍一、内膜系统的区域化(房室化)

内膜系统各区室具有各自独立的结构和功能，但它们又是紧密相关的，尤其是它们的膜结构是相互动态转换的，这种转换的机制则是通过蛋白质分选和膜运输实现的。542023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍55二、蛋白质的分选

细胞根据蛋白质是否携带有地址签以及地址签的性质，选择性地将其送到细胞不同的部位，这一过程称为蛋白质分选(proteinsorting)或蛋白质靶向运输(proteintargetingtransport)。2023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍56细胞质基质细胞核溶酶体

高尔基体

内质网

线粒体过氧化物酶体分泌颗粒内体细胞表面核糖体游离核糖体膜结合核糖体不同部位的蛋白质如何准确地到达目的地？翻译后转运共翻译转运2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍57（一）蛋白质分选的信号假说蛋白质上有分选信号(signalsequenceortargetingsequence)相应靶膜和靶细胞器上有分选信号的受体，即分选受体(sortingreceptor)二者特异性识别、结合而实现蛋白质选分2023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍（二）蛋白质的分拣信号与运输途径1、两类分选信号

◆信号序列(signalsequence)：蛋白质多肽链上的一段连续的特定氨基酸序列，具有分选信号的功能。可位于多肽链的任何部位，有的完成分选任务后被切除。

◆信号斑(signalpatch)：位于多肽链不同部位的几个特定氨基酸序列经折叠后形成的斑块区，具有分选信号的功能。信号斑是一种三维结构。完成分选任务后仍然存在。582023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍59

溶酶体蛋白的多肽上有三段信号序列，通过折叠，三个信号序列相互靠近形成信号斑结构，可被位于高尔基顺面网膜上的磷酸转移酶特异性识别并催化。

(溶酶体酶蛋白信号斑)(磷酸转移酶)M6P592023/10/2细胞生物学教研室

蒲淑萍602、几种蛋白质的分选(p106)(1)ER驻留蛋白的分选KDEL信号：位多肽链C末端，即赖氨酸(Lys)-天冬氨酸(Asp)-谷氨酸(Glu)-亮氨酸(Leu)-COO-序列RER及GCcisface膜上有KDEL受体(2)溶酶体水解酶的分选分选信号：M6PGCtransface膜上存在M6P受体(3)入核蛋白的分选■

核定位信号或核输入信号：NLS■核孔复合体上有NLS受体2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍612023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍62靶向输送蛋白信号序列或成分分泌蛋白N端信号肽内质网腔蛋白N端信号肽，KDEL序列线粒体蛋白N端导肽（20～35氨基酸残基）核蛋白核定位序列（如SV40T抗原：-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-）过氧化酶体蛋白-Ser-Lys-Leu-（PST序列）溶酶体蛋白膜蛋白N端信号肽，信号斑，Man-6-P内信号肽，终止转移序列，N端信号肽几种靶向输送蛋白的信号序列或成分

2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍63三、蛋白质的运输方式●门控运输细胞质基质→细胞核●穿膜运输细胞质基质→细胞器●膜泡运输细胞器→细胞器(包括细胞膜)2023/10/2细胞生物学教研室蒲淑萍64网格蛋白有被小泡：负责蛋白质从高尔基体TGN

质膜、胞内体、溶酶体的运输，还参与质膜

胞内体、受体介导的胞吞作用。COPⅠ有被小泡：位高尔基体cis面，主要负责将