细胞生物学细胞质

关于细胞生物学细胞质第2页,共154页，2024年2月25日，星期天细胞内膜（internalmembrane）：内膜构成的细胞器：线粒体，过氧化物酶体，细胞核，内体，内质网，高尔基体，溶酶体，运输小泡等。内膜是真核细胞有别于原核细胞的一个主要特征内膜的作用：区域化（区室），增加反应表面积第3页,共154页，2024年2月25日，星期天第一节细胞质的组成细胞器细胞质内含物细胞质骨架细胞质基质第4页,共154页，2024年2月25日，星期天一、细胞器（organelles）第5页,共154页，2024年2月25日，星期天处于动态变化之中。具有独特的结构特点和化学组成，行使各自的功能。彼此之间存在联系在不同类型细胞中具有共同的形态特征和功能活动，但也是有区别的。第6页,共154页，2024年2月25日，星期天第7页,共154页，2024年2月25日，星期天核糖体中心体第8页,共154页，2024年2月25日，星期天二、细胞质内含物（cytoplasmicinclusions）糖原脂滴蛋白结晶有形代谢物质第9页,共154页，2024年2月25日，星期天第10页,共154页，2024年2月25日，星期天三、细胞质骨架（cytoskeleton）第11页,共154页，2024年2月25日，星期天第12页,共154页，2024年2月25日，星期天微管、微丝、中间丝三种蛋白纤维构成的网络结构动态有序参与细胞很多重要的生命活动第13页,共154页，2024年2月25日，星期天第14页,共154页，2024年2月25日，星期天四、细胞质基质（cytoplasmicmatrix）定义：形态学；实验学和生物化学；胞质溶胶（cytosol）第15页,共154页，2024年2月25日，星期天化学成分和物理特性：功能内环境和代谢的场所糖酵解蛋白质、脂肪合成细胞内外，细胞内各结构间的交流胞内信号转导的途径第16页,共154页，2024年2月25日，星期天组成互相联系，成为一整体细胞器细胞质骨架细胞质内含物细胞质基质第17页,共154页，2024年2月25日，星期天第二节核糖体（ribosome）第18页,共154页，2024年2月25日，星期天RETURN第19页,共154页，2024年2月25日，星期天一、核糖体的结构和成分

电镜结构：大、小亚基,一定Mg++

浓度下聚合和解聚分子组成和结构：rRNA和蛋白质第20页,共154页，2024年2月25日，星期天RETURNMg++=1~10mmol/LMg++<1mmol/L第21页,共154页，2024年2月25日，星期天第22页,共154页，2024年2月25日，星期天种类

原核生物（70S）真核生物的线粒体、叶绿体（70S）

真核生物（80S）第23页,共154页，2024年2月25日，星期天二、核糖体与蛋白质的生物合成第24页,共154页，2024年2月25日，星期天DNAto第25页,共154页，2024年2月25日，星期天蛋白质合成的模板——mRNA遗传密码（geneticcodes）起始密码AUG终止密码UAA/UAG/UGA同义密码遗传密码是连续和有方向的遗传密码在各种生物中是一样的第26页,共154页，2024年2月25日，星期天密码的解译和氨基酸的转运——tRNA第27页,共154页，2024年2月25日，星期天丙氨酰-tRNA3’……CGI……5’mRNA

5’……GCU……3’mRNA5’……GCC……3’mRNA5’……GCA……3’密码子反密码子第28页,共154页，2024年2月25日，星期天蛋白质合成的装配机——核糖体rRNA——核酶（ribozyme）rRNA——核糖体的形状rRNA——tRNA在mRNA的定位rRNA和蛋白质各司其职第29页,共154页，2024年2月25日，星期天核糖体上的一些结合位点mRNA结合位点tRNA结合位点（P位，A位，E位）催化位点其他蛋白因子结合位点to第30页,共154页，2024年2月25日，星期天第31页,共154页，2024年2月25日，星期天核糖体移动方向延长中的多肽链核糖体RETURN第32页,共154页，2024年2月25日，星期天第33页,共154页，2024年2月25日，星期天三种RNA共同协调，完成蛋白质的合成过程翻译第34页,共154页，2024年2月25日，星期天蛋白质生物合成的过程：氨基酸的活化和结合起始、延长、终止第35页,共154页，2024年2月25日，星期天氨基酰－tRNA合成酶特定的氨基酸特定的tRNA+氨基酰－tRNAATPADP第36页,共154页，2024年2月25日，星期天多肽链合成的起始第37页,共154页，2024年2月25日，星期天大亚基第38页,共154页，2024年2月25日，星期天*小亚基与起始氨酰tRNA

结合与mRNA结合识别起始密码

*大亚基与mRNA结合形成70s起始复合物*需起始因子（IF）和GTP第39页,共154页，2024年2月25日，星期天多肽链合成的延长第40页,共154页，2024年2月25日，星期天进位转肽移位第41页,共154页，2024年2月25日，星期天．进位

．转肽由转肽酶(核酶)催化．核糖体移动

需延长因子（EF）和GTP第42页,共154页，2024年2月25日，星期天多肽链合成的终止第43页,共154页，2024年2月25日，星期天释放因子结合到终止密码子上酯键水解多肽链释放多肽链合成装置解离第44页,共154页，2024年2月25日，星期天终止密码子释放因子（RF）多肽链释放出来肽链合成装置解离

第45页,共154页，2024年2月25日，星期天238多聚核糖体第46页,共154页，2024年2月25日，星期天在细胞内的存在形式固着核糖体游离核糖体第47页,共154页，2024年2月25日，星期天第48页,共154页，2024年2月25日，星期天第三节内质网

（EndoplasmicReticulum）第49页,共154页，2024年2月25日，星期天第50页,共154页，2024年2月25日，星期天一、形态特征与类型

糙面内质网（roughER）

动质（ergastoplasm）光面内质网（smoothER）第51页,共154页，2024年2月25日，星期天微粒体（microsome）第52页,共154页，2024年2月25日，星期天固着核糖体游离核糖体第53页,共154页，2024年2月25日，星期天二、内质网的功能

(一）糙面内质网的功能(二）光面内质网的功能第54页,共154页，2024年2月25日，星期天糙面内质网的功能1.蛋白质的合成合成的蛋白质进入内质网或定位于内质网膜上第55页,共154页，2024年2月25日，星期天胞质溶胶细胞核溶酶体

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第56页,共154页，2024年2月25日，星期天糙面内质网合成的三类蛋白内质网、高尔基体、溶酶体的驻留蛋白分泌蛋白膜蛋白（内质网、高尔基体、溶酶体、质膜）第57页,共154页，2024年2月25日，星期天back第58页,共154页，2024年2月25日，星期天合成的蛋白有两种形式：可溶性蛋白膜蛋白第59页,共154页，2024年2月25日，星期天

2、蛋白质糖基化（proteinglycosylation）寡聚糖转移酶形成糖蛋白N-连接O-连接第60页,共154页，2024年2月25日，星期天蛋白质糖基化（proteinglycosylation）

N-连接寡聚糖转移酶Asn=天冬酰胺第61页,共154页，2024年2月25日，星期天第62页,共154页，2024年2月25日，星期天O-连接苏氨酸、丝氨酸、赖氨酸的-OH第63页,共154页，2024年2月25日，星期天第64页,共154页，2024年2月25日，星期天4.膜脂合成蛋白多肽的正确折叠和装配——伴侣蛋白（chaperoneprotein）3.内质网腔中蛋白质的正确折叠和装配蛋白二硫键异构酶（PDI）结合蛋白(Bip)钙联蛋白、钙网蛋白to第65页,共154页，2024年2月25日，星期天二硫键的形成（PDI）Proteindisulfideisomerase，PDI蛋白二硫键异构酶back第66页,共154页，2024年2月25日，星期天back第67页,共154页，2024年2月25日，星期天Bip(bindingprotein)结合暴露的疏水氨基酸，防止蛋白聚集钙联蛋白back第68页,共154页，2024年2月25日，星期天磷脂酰胆碱的合成过程第69页,共154页，2024年2月25日，星期天细胞质基质面内质网腔面磷脂转位子（搅杂酶）质膜胞外侧质膜胞内侧磷脂转位子（翻转酶）磷脂酰丝氨酸磷脂酰乙醇胺第70页,共154页，2024年2月25日，星期天磷脂的膜间转运膜泡运输磷脂交换蛋白第71页,共154页，2024年2月25日，星期天内质网中的蛋白质质量控制蛋白修饰发生问题了怎么办？蛋白修饰完成后怎么办？第72页,共154页，2024年2月25日，星期天

光面内质网的功能

1.类固醇激素的合成

2.脂类的合成

3.钙的储存和释放

4.药物代谢与解毒第73页,共154页，2024年2月25日，星期天第三节高尔基体

（GolgiComplex）第74页,共154页，2024年2月25日，星期天扁平囊大泡小泡第75页,共154页，2024年2月25日，星期天顺面管网结构（cis-network）顺面囊（ciscisterna）反面囊（transcisterna）反面管网结构（trans-network）反面顺面To第76页,共154页，2024年2月25日，星期天

一、形态结构扁平囊（cisternae）扁平囊堆（stack）大泡、小泡（vesicles）囊泡系统顺面管网结构顺面囊反面囊反面管网结构第77页,共154页，2024年2月25日，星期天顺面囊——嗜锇反面囊——焦磷酸硫胺素酶反面管网——胞嘧啶单核苷酸不同的区室呈不同的细胞化学反应：可作为特征反应第78页,共154页，2024年2月25日，星期天二、高尔基体的功能

（一）加工和修饰

（二）分选作用

第79页,共154页，2024年2月25日，星期天1.糖蛋白的糖基化第80页,共154页，2024年2月25日，星期天N-乙酰葡糖胺GlcNAc甘露糖Man半乳糖Gal唾液酸NANA高甘露糖寡聚糖复合寡聚糖第81页,共154页，2024年2月25日，星期天高尔基体的区室和功能第82页,共154页，2024年2月25日，星期天2.蛋白聚糖的糖基化3.糖脂的糖基化4.糖蛋白和蛋白聚糖的硫酸盐化硫酸根酪氨酸5.分泌蛋白前体的有限水解第83页,共154页，2024年2月25日，星期天胰岛素原的有限水解back第84页,共154页，2024年2月25日，星期天分选信号高尔基体的分选作用高尔基体根据蛋白所携有的特定分选信号，以相应的受体与这些分选信号结合，并将不同的蛋白分装到各自的运输小泡中，分别运送至不同的目的地。主要分选的蛋白第85页,共154页，2024年2月25日，星期天1.回输内质网的分选第86页,共154页，2024年2月25日，星期天2.溶酶体酶蛋白的分拣运输与溶酶体的形成

back第87页,共154页，2024年2月25日，星期天（2）受调分泌途径3.分泌蛋白、膜蛋白的分选（1）基本分泌途径第88页,共154页，2024年2月25日，星期天4.高尔基体驻留蛋白的分选第89页,共154页，2024年2月25日，星期天第四节溶酶体（lysosome）第90页,共154页，2024年2月25日，星期天一、形态和特性单层膜包围的小囊泡,内含多种酸性水解酶大小不一有较高电子密度第91页,共154页，2024年2月25日，星期天酸性水解酶酶的特性:1.最适pH3~62.多为带负电荷的糖蛋白膜的特性:1.质子泵2.有转运蛋白3.膜蛋白高度糖基化第92页,共154页，2024年2月25日，星期天第93页,共154页，2024年2月25日，星期天back溶酶体的形成第94页,共154页，2024年2月25日，星期天

二、溶酶体的功能——消化（一）消化方式

1）

胞内消化

异噬作用heterophagy）自噬作用（autophagy)2）胞外消化to第95页,共154页，2024年2月25日，星期天

三、溶酶体与细胞功能活动

消除异物提供营养更新细胞成分调节激素分泌第96页,共154页，2024年2月25日，星期天四.溶酶体与疾病矽肺储积病(storagedisease)I细胞病(Inclusioncelldisease)第97页,共154页，2024年2月25日，星期天第五节过氧化物酶体（peroxisome）第98页,共154页，2024年2月25日，星期天一、形态和特性膜包围的微型小体——微体第99页,共154页，2024年2月25日，星期天氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶1.所包含的酶2.起源和形成第100页,共154页，2024年2月25日，星期天

二、过氧化物酶体的功能

1）

解毒作用

RH2+H2O2R+2H2O过氧化氢酶2）

调节细胞氧张力

RH2+O2R+2H2O2氧化酶第101页,共154页，2024年2月25日，星期天3）

参与脂肪酸的分解

第102页,共154页，2024年2月25日，星期天第七章线粒体

线粒体（mitochondrion）是普遍存在于哺乳动物成熟红细胞以外的真核细胞中的细胞器，它是细胞进行氧化和能量转换的主要场所，被喻为细胞的“动力工厂”或“换能中心”。第103页,共154页，2024年2月25日，星期天第104页,共154页，2024年2月25日，星期天第105页,共154页，2024年2月25日，星期天第一节线粒体的超微结构一、外膜二、内膜与内部空间内腔（基质腔）外腔（膜间腔）嵴（cristae）基粒（elementaryparticle）第106页,共154页，2024年2月25日，星期天外膜内膜膜间腔核糖体基质颗粒嵴基质腔基粒（ATP酶）DNAto第107页,共154页，2024年2月25日，星期天第108页,共154页，2024年2月25日，星期天三、基质腔线粒体核糖体线粒体DNA

基质颗粒（matricalgranule）ATP酶复合体柄部头部(F1因子)基片(F0因子)第109页,共154页，2024年2月25日，星期天第二节线粒体的化学组成一、化学组成

1.蛋白质：65％～70％

2.脂类：25％～30％，磷脂

3.DNA4.其它：辅酶、维生素、无机离子及RNA等第110页,共154页，2024年2月25日，星期天二、酶的分布特点约120种：氧化还原酶37％合成酶10％水解酶＜9％不同部位有独特的标志酶（约30种）第111页,共154页，2024年2月25日，星期天第三节线粒体是物质氧化和

能量转换的场所一、电子传递链与氧化磷酸化的结构基础（一）电子传递链（electrontransportchain

）

呼吸链（respiratorychain

）

NADH呼吸链和FADH2呼吸链第112页,共154页，2024年2月25日，星期天第113页,共154页，2024年2月25日，星期天氢原子（H）H+＋e－氢负离子（H－）

H+＋2e－to复合物Ⅰ辅酶Q复合物Ⅲ细胞色素C复合物Ⅳ琥珀酸复合物Ⅱ2e－2e－2e－2e－2e－2e－1/2O22e－2e－NADH电子传递链组分及反应序列示意图第114页,共154页，2024年2月25日，星期天复合物Ⅰ复合物Ⅳ复合物Ⅲ第115页,共154页，2024年2月25日，星期天电子传递链return第116页,共154页，2024年2月25日，星期天镶嵌在内膜脂质双分子层中，具有质子通道作用由3α、3β、γ、δ和ε9个亚基构成，催化ATP合成柄部：基片(F0因子):F1的抑制物对寡霉素敏感的蛋白蛋白F6to（二）ATP酶复合体头部(F1因子):第117页,共154页，2024年2月25日，星期天第118页,共154页，2024年2月25日，星期天return第119页,共154页，2024年2月25日，星期天第120页,共154页，2024年2月25日，星期天ATP合成第121页,共154页，2024年2月25日，星期天

以NAD+

为受氢体，形成3分子ATP

以FAD为受氢体，形成2分子ATP（三）氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）

将生物氧化所释放能量的转移过程与ADP的磷酸化过程结合起来，而将生物氧化释放的能量转移到ATP的高能磷酸键中，又称氧化磷酸化偶联。ADP+PiATPEE第122页,共154页，2024年2月25日，星期天第123页,共154页，2024年2月25日，星期天to二、物质氧化与能量转换的机制

以葡萄糖为例

1.无氧酵解

2.丙酮酸乙酰辅酶A3.三羧酸循环（TAC）

4.电子传递链氧化磷酸化

偶联线粒体内膜场所细胞质线粒体基质线粒体基质C6H12O6+6O2+6H2O12H2O+6CO2

生成36或38ATP第124页,共154页，2024年2月25日，星期天return第125页,共154页，2024年2月25日，星期天return第126页,共154页，2024年2月25日，星期天return第127页,共154页，2024年2月25日，星期天丙酮酸脂肪酸乙酰辅酶A三羧酸循环returnto第128页,共154页，2024年2月25日，星期天底物水平磷酸化氧化磷酸化葡萄糖2分子丙酮酸2分子乙酰辅酶A三羧酸循环2NAD+2NADH+2H+2NAD+2FAD6NAD+2NADH26NADH+6H+2NADH+2H+2H2O+6ATP2H2O+4ATP6H2O+18ATP2H2O+6ATPO2+6ADPO2+6ADPO2+4ADP3O2+18ADP2ADP+2ATP4ATP2ATP2ADP2GDP2GTP净产生2ATP4ATP34ATP第129页,共154页，2024年2月25日，星期天三、化学渗透假说（chemiosmotishypothesis）

主要内容：呼吸链各组分在内膜上分布不对称，当高能电子沿呼吸链传递，所释放的能量将H＋泵至膜间腔造成膜间腔H＋浓度高于基质，在内膜两侧形成电化学质子梯度，在电化学质子梯度驱动下，H＋通过ATP合成酶流回基质，其能量促使ADT和Pi形成ATP。

特点：1.强调线粒体膜结构的完整性

2.定向的化学反应第130页,共154页，2024年2月25日，星期天2e-1/2O2H2O第131页,共154页，2024年2月25日，星期天四、线粒体功能：

1.物质氧化与能量转换的场所

2.储积Ca2+3.调控细胞凋亡第132页,共154页，2024年2月25日，星期天凋亡第133页,共154页，2024年2月25日，星期天第四节线粒体的遗传和半自主性半自主性的细胞器（semiautonomousorganelle）一、线粒体DNA：

1.双链环状（H链和L链）。

2.基因排列紧密。

3.复制方式：半保留方式，但先后进行。

4.转录：同时转录，完全对称。

5.转录和翻译紧密联系。

6.线粒体遗传密码与通用密码有所差异。第134页,共154页，2024年2月25日，星期天人线粒体DNA编码的基因分布模式图37个结构基因：2种rRNA22种tRNA13种蛋白质编码序列return第135页,共154页，2024年2月25日，星期天第136页,共154页，2024年2月25日，星期天return第137页,共154页，2024年2月25日，星期天return线粒体是半自主性的细胞器第138页,共154页，2024年2月25日，星期天第139页,共154页，2024年2月25日，星期天二、核DNA编码的线粒体蛋白质的运输第140页,共154页，2024年2月25日，星期天第141页,共154页，2024年2月25日，星期天第142页,共154页，2024年2月25日，星期天Hsp：热休克蛋白Hsp70在蛋白质向线粒体中输入的作用示意图第143页,共154页，2024年2月25日，星期天核糖体正确折叠的蛋白质正确折叠的蛋白质被蛋白酶水解丢弃Hsp60样装置Hsp60样装置hsp70装置hsp70装置第144页,共154页，2024年2月25日，星期天蛋白质输入线粒体基质示意图引导肽前蛋白受体内外膜接触点成熟线粒体蛋白由电化学梯度驱动插入线粒体膜中识别转移到基质需要ATP参与被信号肽酶切割被切割的信号肽第145页,共154页，2024年2月25日，星期天向线粒体膜间腔和内膜输入蛋白质示意图膜间腔蛋白蛋白酶切割内膜上蛋白内膜上蛋白线粒体合成的蛋白切割位点信号肽信号肽切割位点停止转运的蛋白to第146页,共154页，2024年2月25日，星期天Leber遗传性视神经病（LHON）

ND4*11778G→A，精氨酸→组氨酸

ND1*3460G→A，丙氨酸→丝氨酸肌阵挛性癫痫和粗糙红纤维综合征（MERRF）

tRNALys:8334A→G；8356T→C神经性肌虚弱,共济失调及色素性视网膜炎综合征(NARP)H+-ATP酶:8993T→G，亮氨酸→精氨酸return第147页,共154页，2024年2