第七章 内膜系统课件

主讲赵晓2012.11第7章内膜系统

和核糖体第七章内膜系统本章要点：掌握：1.内膜系统的概念、结构与功能(在发生、功能上有密切关联的细胞器：核糖体、内质网、高尔基复合体、溶酶体、内吞体）2.外分泌蛋白的合成与分泌过程（例如：胶原的合成与分泌。思考：第6章胶原的合成与组装）3.信号肽与信号假说（蛋白质的分选）了解：4.膜性细胞器与内膜系统的概念差异。考试热点：1.外分泌蛋白的合成与分泌过程2.信号假说关注：蛋白质的胞内运输第七章内膜系统内膜系统（endomembranesystem）是指真核细胞内，在结构、功能乃至发生上相关的膜性细胞器或细胞结构的总称。包括：内质网，高尔基复合体，溶酶体，内吞体，分泌泡、各种转运囊泡及核膜等。功能：完成蛋白质、脂类和糖类的合成、加工、以及包装运输。

注意：内膜系统与膜性细胞器第七章内膜系统

第一节核糖体核糖体(ribosome)是细胞内一种核糖核蛋白颗粒(ribonucleoproteinparticle)，其惟一功能是按照mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链，所以核糖体是细胞内蛋白质合成的分子机器。正在进行蛋白质合成的核糖体非膜性细胞器第七章内膜系统问题：为什么将核糖体放在本章讲解？原因：蛋白质合成起始于胞质中的核糖体，蛋白质的合成和分选是内膜系统的主要功能，因此，核糖体既是蛋白质的合成场所，又是粗面内质网的结构成分，故本章先介绍核糖体的知识。第七章内膜系统瑞典皇家科学院10月7日宣布，万卡特拉曼-莱马克里斯南(VenkatramanRamakrishnan)、托马斯-施泰茨(ThomasSteitz)和阿达-尤纳斯(AdaYonath)因对“核糖体结构和功能的研究”做出突出贡献而获得2009年诺贝尔化学奖关于核糖体：2009核糖核蛋白体（诺贝尔化学奖)第七章内膜系统一、形态结构与化学成分（一）形态核糖体：非膜相结构,大小15-25nm,可单个或成群分布于细胞质中,也可附着在核外膜,内质网上,或存在于线粒体,叶绿体中,用负染色高分辨电镜观察,核糖体不是圆形颗粒,而是由大、小二个亚基组成的不规则颗粒。核糖体的大小两个亚基都是由核糖体RNA(rRNA)和核糖体蛋白质(ribosomalprotein)组成的，原核生物和真核生物细胞质核糖体的大小亚基在蛋白质和RNA的组成上都有较大的差别。在一个生长旺盛的细菌中大约有20000个核糖体，其中蛋白质占细胞总蛋白质的10%，RNA占细胞总RNA的80%。第七章内膜系统原核细胞核糖体真核细胞核糖体亚基30S亚基50S亚基40S亚基60S亚基rRNA16SrRNA23SrRNA、5SrRNA18SrRNA28SrRNA5.8SrRNA5SrRNA蛋白质21种31种约33种约49种原核细胞和真核细胞核糖体比较（二）化学成分：典型的原核生物大肠杆菌核糖体是由50S大亚基和30S小亚基组成的。在完整的核糖体中，rRNA约占2/3，蛋白质约为1/3。真核细胞核糖体的沉降系数为80S，大亚基为60S，小亚基为40S。在大亚基中，有大约49种蛋白质，另外有3种rRNA：28SrRNA、5SrRNA和5.8SrRNA。小亚基含有大约33种蛋白质，一种18S的rRNA。第七章内膜系统真核生物核糖体的组成只有蛋白质合成时，核糖体的大小亚基才结合在一起；蛋白质合成完成后，大小亚基分离。第七章内膜系统

图7-1原核细胞核糖体的功能位点核糖体上与蛋白质合成相关的位点：1、核糖体结合位点：位于小亚基上，是核糖体识别并结合mRNA的位点。2、氨酰位：位于大亚基上，是tRNA运载活化氨基酸的结合位点（A位点）3、肽酰位：位于小亚基上，是延伸中的肽酰-tRNA结合位点（P位点）4、出口位：位于大亚基上，tRNA释放位点（E位点）5、和肽酰转移酶催化位点：是23SrRNA催化完成。6、中央管出口：位于大亚基上，多肽链最终从中央管出口释放。（三）结构起始：甲酰甲硫氨酸第七章内膜系统遗传密码表：第七章内膜系统二、蛋白质生物合成过程过程：（一）氨基酸的活化与转运（二）肽链合成的起始（三）肽链的延伸进位转肽移位（四）肽链合成终止与释放

第七章内膜系统（一）氨基酸活化tRNA在翻译过程中起接合体的作用。tRNA携带氨基酸按mRNA的遗传密码“对号入座”。所谓tRNA携带氨基酸，实质是酶催化的化合反应生成氨基酰-tRNA。

氨基酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNAsynthetase）

1、此酶具有绝对特异性：对氨基酸和tRNA两种底物都能高度特异性地识别。

2、此酶还具有校正活性（editingactivity）：水解酯键把错配的氨基酸水解下来，换上与密码子对应的正确的氨基酸。氨基酰-tRNA合成酶催化的反应分2个步骤进行。上图为氨基酰-tRNA合成酶催化的反应fMet-tRNA—原核生物起始tRNA携带N-甲酰甲硫氨酸第七章内膜系统相关知识：氨基酰-tRNA的表示方法

氨基酰-tRNA的完整写法：

ala-tRNAala（携带丙氨酸的tRNA）

Met-tRNAemet（tRNAemet为延长中的tRNA）

Met-tRNAimet（tRNAimet为起始者tRNA）

fMet-tRNAfmet原核生物起始tRNA携带N-甲酰甲硫氨酸。

注：前三个缩写代表结合的氨基酸；右上角的缩写代表tRNA的结合特异性（可省略）。

图示：N-甲酰甲硫氨酰-tRNA的生成

——fMet-tRNA第七章内膜系统（二）起始：过程：①在起始因子IF-3介导下，核糖体30S小亚基与mRNA结合，形成IF3-30S亚基-mRNA复合物。②在IF-2作用下,活化的fMet-tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子(翻译开始的信号AUG)之间形成互补碱基对。形成IF2-30S亚基-mRNA-fMet-tRNA前起始复合物。③在GTP、Mg2+参与下，50S亚基与30S亚基前起始复合物结合IF-2、IF-3从复合物中释放出来，形成“30S亚基-mRNA-50S亚基-fMet-tRNA”70S起始复合物。这时，fMet-tRNA占据核糖体上的肽基-tRNA位置（P位）。70S起始复合物已具备了肽链延伸的条件。第七章内膜系统（三）肽链延伸——包括：进位、成肽、移位、释放4个环节进位（entrance）又称注册（registration）：指氨基酰-tRNA按遗传密码指导进入核蛋白体的A位。此时需要EFT（延长因子）的协助。成肽：当进位后，P位和A位上各结合了一个氨酰tRNA，两个氨基酸之间在核糖体转肽酶作用下从而使P位上的氨基酸连接到A位氨基酸的氨基上，这就是转肽。转肽后，在A位上形成了一个二肽酰tRNA转肽作用发生后，肽链都位于A位，P位上无负荷氨基酸的tRNA就此脱落，核蛋白体沿着mRNA向3’端方向移动一组密码子，使得原来结合二肽酰tRNA的A位转变成了P位，而A位空出，可以接受下一个新的氨基酰tRNA进入。

第一次进位第七章内膜系统蛋白质合成中钛键的形成28srRNA催化第七章内膜系统（四）终止

无论原核生物还是真核生物都有三种终止密码子UAG，UAA和UGA。没有一个tRNA能够与终止密码子作用，而是靠特殊的蛋白质因子促成终止作用。这类蛋白质因子叫做释放因子，原核生物有三种释放因子：RF1，RF2、RF3。RF1识别UAA和UAG，RF2识别UAA和UGA。RF3的作用还不明确。真核生物中只有一种释放因子eRF，它可以识别三种终止密码子。第七章内膜系统终止过程的描述:1、当A位出现终止密码（任何一个）时，因无aa-tRNA与之对应（A位不能接纳aa-tRNA），RF-1、RF-2能识别终止密码进入A位。肽链合成的终止包括：终止密码的辨认；肽链从肽酰tRNA水解、释放出来；mRNA从核蛋白体分离；大小亚基拆开、解体。

终止过程需要的蛋白因子称做释放因子

（1）RF，作用是辨认终止密码和促进肽链C端与tRNA之间酯键的水解，使肽链从核蛋白体释放。

（2）RR：作用是把mRNA从核蛋白体上释放出来。

第七章内膜系统2、RF-3激活转肽酶（变构），表现出酯酶水解活性，使P位肽链与tRNA分离。

3、在RR作用下，tRNA、mRNA、RF均从核蛋白体脱落，然后在IF作用下核蛋白体分出大小亚基第七章内膜系统核糖体游离核糖体：存在于细胞质内游离于胞浆的核糖体，参与细胞固有蛋白质合成附着核糖体：附着于粗面内质网上附着于粗面内质网的核糖体，参与分泌性蛋白质合成细胞内核糖体的类型：游离核糖体附着核糖体多聚核糖体第七章内膜系统多聚核糖体

附着在内质网上的核糖体多聚核糖体提高蛋白质的合成效率

第七章内膜系统某些抗生素对蛋白质合成的抑制作用：名称作用对象阻断过程影响效果作用的细胞类型氯霉素50S延伸肽键形成原核生物大肠杆菌素E330S起始、延伸与mRNA结合、与氨酰tRNA结合原核生物放线菌酮60S起始、延伸结合起始tRNA转位（tRNA从P位点释放）真核生物白喉毒素eEF2延伸转位真核生物红霉素50S起始起始复合物的形成原核生物梭链孢酸EFG/eEF2延伸转位原核/真核生物春日霉素30S起始起始tRNA的结合原核生物嘌呤霉素

50S/60S延伸肽键形成（触发链式放）原核/真核生物壮观霉素30S延伸转位原核生物链霉素

30S起始、延伸起始tRNA的结合氨酰tRNA结合（诱发错读）原核生物四环素30S延伸、终止氨酰tRNA结合RF1和RF2的结合原核生物紫霉素50S/30S阻断P位点转位原核生物第七章内膜系统内膜系统（endomembranesystem）是指真核细胞中在结构、功能乃至发生上相关的，由单位膜围绕的细胞器或细胞结构的总称，主要包括内质网，高尔基体，溶酶体，内吞体，分泌泡等。第七章内膜系统

第二节内质网由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。

第七章内膜系统

一、化学成分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。第七章内膜系统二、形态结构ER是由一层单位膜围成的形状大小不同的小管，小泡，扁囊状结构，相互连接形成一个连续的网状膜系统。在电镜下观察，内质网（ER）由一层单位膜构成的形状大小不同的扁平囊、小囊及小管组成，并连成一个连续网状管道系统。第七章内膜系统

粗面内质网和滑面内质网分类：根据表面是否附着有核糖体，可将内质网分为两类：糙面内质网(RER)和光面内质网(SER)这些管腔外与质膜相通，内与核被膜的外膜相连，核周腔实际上就是内质网腔的一部分第七章内膜系统（一）糙面内质网(RER)行使多种重要功能的复杂的结构体系。

粗面内质网（rER）排列整齐，细胞质一侧的表面上结合着核糖体，与蛋白质合成、转运和加工有关。粗面内质网多呈扁囊状，排列较为整齐，因在其膜表面分布着大量的核糖体而命名。它是内质网与核糖体共同形成的复合机能结构，其主要功能是合成分泌性的蛋白和多种膜蛋白。第七章内膜系统内质网小管小泡扁囊状细胞膜核膜内质网的形态第七章内膜系统糙面内质网与光面内质网在细胞中的分布因细胞功能而异：在分泌细胞（如胰腺腺泡细胞）和分泌抗体的浆细胞中，粗面内质网非常发达），而在一些未分化的细胞与肿瘤细胞中则较为稀少。在肝脏细胞中，光面内质网的某些磷酸酶能参与糖原的合成和分解；而另一些酶能将药物和有潜在毒性的物质分解，如作为镇静剂的巴比妥盐、作为兴奋剂的安非他命和某些抗体药物等。肌细胞中含有发达的特化的光面内质网，称肌质网，是肌细胞中Ca+蓄库，其上的Ca+泵将细胞质基质中的Ca+泵入肌质网膜中储存起来。受神经冲动刺激后释放出来，最终引起肌细胞收缩。第七章内膜系统（二）光面内质网(SER)光面内质网（sER）膜表面光滑，无核糖体颗粒附着，其主要功能是参与脂类合成，如磷脂、固醇、脂肪等。因此，睾丸间质细胞、卵巢黄体细胞和肾上腺细胞中光面内质网非常发达。光面内质网电镜图第七章内膜系统（三）微粒体（microsome）

当细胞被匀浆破碎时，破碎的内质网膜或高尔基体膜等膜碎片能够融合形成直径约100nm的球形小囊泡，这些小囊泡生物化学家把他们称为微粒体第七章内膜系统（一）蛋白质合成三、糙面内质网的功能：1、合成蛋白的种类（三）蛋白质的修饰与加工——糖基化（四）蛋白质运输（二）多肽链的折叠与组装2、信号假说结合蛋白(Bip)蛋白二硫键异构酶(PDI)第七章内膜系统关于细胞内合成蛋白质的种类：根据合成后蛋白的去向：①非定位分布的细胞质溶质性驻留蛋白，参与细胞质溶质中的生理生化代谢活动。②定位分布的细胞质溶质蛋白，与其他成分一起组成细胞器。核基因编码的线粒体蛋白。③经核孔进入细胞核的核蛋白，如：组蛋白、非组蛋白等。④外输性蛋白：与内膜系统有关的蛋白，包括：内膜系统驻留蛋白、外分泌蛋白。RER合成的蛋白第七章内膜系统第七章内膜系统3H标记亮氨酸3分钟17分钟117分钟细胞的分泌第七章内膜系统RER合成蛋白的种类：①向细胞外分泌的蛋白如：抗体、激素、细胞外基质等②穿膜蛋白如：膜受体、离子通道等等③内膜系统的驻留蛋白如：溶酶体内的各种酸性水解酶，内质网、高尔基体和内吞体等腔内的固有蛋白等。（一）RER的功能之一——蛋白质合成第七章内膜系统问题：蛋白质是大分子物质，在糙面内质网上合成，后如何进入内质网腔？第七章内膜系统信号假说（Signalhypothesis）

研究历史①20世纪60年代，Redman和Sabatini用分离的微粒体研究内质网附着核糖体合成的蛋白质是否会进入内质网腔。发现内质网附着核糖体合成的蛋白能够进入内质网腔。②1971年G.Blobel等提出以下两点建议：a分泌蛋白的N-端含有一段特别的信号序列，可将多肽和核糖体引导到内质网膜上;b多肽通过内质网膜上的水性通道进入内质网腔中。③1972年，C.Milstein发现从骨髓瘤细胞提取的免疫球蛋白分子N端要比分泌到细胞外的N端多出一段，这为信号肽存在提供了直接的证据。④1975年，G.Blobel等根据进一步的实验提出了信号假说，认为蛋白质上的信号肽指导蛋白质到内质网上进行合成。G.Blobel因此项发现获得1999年诺贝尔生理和医学奖。

诺贝尔奖！第七章内膜系统分泌性蛋白N端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，在蛋白质合成结束之前信号肽被切除。Gunter、Blobel的研究为更好的利用细胞作为蛋白质工厂，生产重要药物作出了贡献。

第七章内膜系统蛋白质转入内质网合成至少涉及的成分

１）信号肽：信号肽是指位于新合成肽链N端一段氨基残基序列，指导多肽链到内质网上继续进行合成，多肽链进入内质网后信号肽被切除。2）信号识别颗粒：SRP识别并与信号肽结合，能暂停多肽链的合成，引导核糖体到内质网上

3）SRP受体：SRP受体也叫停靠蛋白（dockingprotein，DP），有α和β两个亚单位构成，属于内质网上的一种膜整合蛋白，与SRP特异结合。4）易位子：易位子是内质网上的一种通道蛋白，新合成的多肽链通过它进入内质网腔。5）信号肽酶：信号肽位于内质网膜上，在内质网腔内切除信号肽。第七章内膜系统SRP的组成与结构

2）信号识别颗粒

信号识别颗粒是一种核糖核蛋白体，是一种G蛋白含有6条不同的多肽和一个7S的RNA。有三个功能部位，即核糖体结合位点、信号识别结合位点和SRP受体结合位点。

1）信号肽的特征：一般16-26个氨基酸残基，N端含有一个或多个带正电荷的氨基酸残基，其间至少含有6-12个疏水性氨基酸残基第七章内膜系统3）SRP受体4）易位子2.信号识别颗粒（SRP）引导信号肽与内质网膜上的SRP受体结合1.信号序列-SRP-核糖体复合体形成第七章内膜系统信号肽指导分泌蛋白到内质网上合成的过程

①在细胞质基质中游离核糖体起始多肽链的合成，当多肽链延伸到80-100个氨基酸残基的时候，②N端的信号肽就暴露出来，这时SRP识别并结合信号肽，暂停多肽链的合成并防止新生肽的损伤和成熟前的折叠。③在SRP的引导下，SRP与内质网膜上的SRP受体结合，核糖体与易位子结合。④之后SRP水解GTP，使SRP脱离信号肽和核糖体，返回细胞质基质重复利用，⑤与此同时，易位子通道打开，在信号肽的引导下，多肽链通过易位子并形成袢环样的结构，核糖体开始继续合成多肽链。⑥信号肽进入内质网腔厚，被信号肽酶识别并切除，切下的信号肽将被降解。⑦多肽链合成结束后，合成的蛋白进入内质网腔，易位子通道关闭，核糖体与内质网分离，进入细胞质基质再利用。第七章内膜系统单次跨膜蛋白的形成第七章内膜系统分子伴侣（molecularchaperone）：能特异地识别新生肽链或部分折叠的肽链并与之结合，帮助这些多肽链进行正确的折叠和装配，但其本身并不参与最终蛋白的形成。

Bip结合不正确折叠的蛋白（二）RER的功能之二——蛋白质折叠

肽链的合成仅需要几十秒钟至几分钟，而新合成的多肽在内质网停留的时间往往长达几十分钟。不同的蛋白质在内质网停留的时间长短不一，这在很大程度上取决于合成蛋白正确折叠所需要的时间。Bip蛋白是重链结合蛋白（heavy-chainbindingprotein）的简称，因为它能够同IgG抗体的重链结合。功能：1.Bip同进入内质网的未折叠蛋白质的疏水氨基酸结合，防止多肽链不正确地折叠和聚合

2.Bip的第二个作用是防止新合成的蛋白质在转运过程中变性或断裂。第七章内膜系统PDI参与二硫键的形成第七章内膜系统知识延伸：蛋白酶体对蛋白质的降解：蛋白酶体(proteasomes)

蛋白酶体既存在于细胞核中,又存在于胞质溶胶中,是溶酶体外的蛋白水解体系。蛋白酶体对蛋白质的降解通过泛素(ubiquitin)介导,故称为泛素降解途径。蛋白酶体对蛋白质的降解作用分为两个过程:

一是对被降解的蛋白质进行标记,由泛素完成;

二是蛋白酶解作用,由蛋白酶体催化(图6-28)。图6-28蛋白酶体对蛋白质的降解作用泛素(ubiquitin，Ub)是76个氨基残基组成的小分子多肽，可以以共价结合的方式与蛋白质的赖氨酸相连。蛋白质一旦接有泛素，称为发生泛素化，泛素化的蛋白质进入蛋白酶体，然后降解为肽段第七章内膜系统（三）RER的功能之三——蛋白质的糖基化1、细胞内所有的糖基化有以下两种类型：1）N-连接的糖基化：与天冬酰胺残基的氨基（-NH2）连接（RER腔内完成）2）O-连接的糖基化：与丝氨酸、苏氨酸或羟脯氨酸的羟基（-OH）连接（高尔基复合体内完成)2、过程寡糖链从磷酸多萜醇转移到相应的天冬酰胺残基上

第七章内膜系统（四）RER的功能之四——蛋白质运输糙面内质网合成的蛋白质，经加工、修饰，形成转运囊泡把蛋白质从一个空腔带入另一个腔室，被转运蛋白质并不跨膜，而是在解剖结构相同的腔内转运。

如：从内质网转运可溶性蛋白到高尔基复合体属于这一类型

第七章内膜系统四、光面内质网的功能（一）脂类的合成与转运（二）解毒作用（三）钙离子的贮存和释放（四）糖原代谢第七章内膜系统磷脂酰胆碱的合成光面内质网合成磷脂酰胆碱的过程：首先，内质网膜中脂肪酸与胞质溶胶中的磷酸甘油结合，然后脱磷，并在内质网膜中胆碱磷脂转移酶的作用下，将胞质溶胶中的CDP-胆碱与内质网膜中的甘油脂肪酸结合形成磷脂酰胆碱。新合成的磷脂酰胆碱朝向胞质溶胶一侧，但可在内质网膜中磷脂转位酶的作用下翻转到内质网的腔面。第七章内膜系统磷脂交换蛋白（phospholipidexchangproteins，PEP）与磷脂转运

磷脂的转运方式：一种是以出芽的方式转运到高尔基体、溶酶体和细胞膜上；一种是凭借磷脂转换蛋白（phospholipidexchangeprotein，PEP）在膜之间转移磷脂

第七章内膜系统骼肌中内质网调控细胞质中Ca2+水平的变化。肌肉细胞中发达的光面内质网特化为肌质网，储存Ca2+能调节肌肉收缩与舒张。第七章内膜系统光面内质网在糖原裂解中的作用肝细胞的一个重要功能是维持血液中葡萄糖水平的恒定，这一功能与葡萄糖-6-磷酸酶的作用密切相关。光面内质网中的葡萄糖-6-磷酸酶将葡萄糖-6-磷酸水解生成葡萄糖和无机磷，释放游离的葡萄糖进入血液供细胞之用。

第七章内膜系统第三节高尔基复合体

1898年，意大利科学家Golgi首次发现，后人为了纪念他，把这种细胞器称为高尔基体。也称为高尔基器（Golgiapparatus）或高尔基复合体（Golgicomplex）。高尔基复合体是普遍存在于真核细胞，在蛋白质修饰加工及分选中起关键作用，与细胞的分泌活动密切相关。第七章内膜系统一、高尔基体的形态结构

高尔基体是由排列整齐扁平膜囊（4-8个）堆在一起构成主体部分，其周围有许多大小不等的囊泡。高尔基体常分布于内质网与细胞膜之间，凸出的一面对着内质网称为形成面或顺面（cisface）。凹进的一面对着质膜称为成熟面或反面（transface）。高尔基体是一个具有极性的细胞器。烟草根尖细胞高尔基体的电镜照片电镜下，高尔基复合体呈现3种不同形态的膜性结构:

扁平膜囊小囊泡大囊泡

第七章内膜系统高尔基体的立体构造①扁平膜囊(cisternae)是高尔基复合体中最具特征的主体部分，其凸面朝向内质网或细胞核，称为形成面（formingface）或顺面（cisface）；凹面朝向质膜称为成熟面（matureface）或反面（transface）。

②小囊泡(vesicles)聚集在扁平膜囊的顺面，一般认为这些小囊泡由附近的粗面内质网芽生而来，通过小囊泡与扁平膜囊的融合，粗面内质网中的蛋白质被转运到高尔基复合体中。因此，此类囊泡也称为运输小泡（transfervesicle）。③大囊泡(vacuoles)位于扁平膜囊的反面，直径100～500nm，由扁平膜囊末端膨大断离而形成，故又称为分泌泡（secretingvesicles）。扁平膜囊也称为潴泡第七章内膜系统高尔基体潴泡的膜囊划分为3部分：1、顺面高尔基管网结构（CGN）：由高尔基体顺面的扁囊状和小管状潴泡连接成网络，接受来自内质网的小泡。2、中间膜囊：位于顺面和反面高尔基网之间的多层囊管状结构。3、反面高尔基管网结构（TGN）：由高尔基体反面的扁囊状和管状潴泡连接成网络，加工物通过此部位运出高尔基体，是蛋白质分拣与包装加工的主要部位。2、中间膜囊3、反面高尔基管网结构（TGN）1、顺面高尔基管网结构（CGN）第七章内膜系统a)顺面：锇酸侵染后，CGN可以被特异的染色b)中间膜囊：烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶（NADPase）阳性反应c)反面：胞嘧啶单核苷酸酶（CMP酶）反应

二、高尔基体的化学组成第七章内膜系统三、高尔基体的功能1、蛋白质加工和修饰——

如：蛋白质糖基化与糖链的加工2、蛋白质的水解3、蛋白质的分捡与运输来自内质网的蛋白在其中加工，最后以分泌物形式送到胞外。动物体内的消化酶、抗体均采用此方法分泌。

粗面内质网中合成的蛋白在高尔基体中进行后加工，然后以出泡形式分泌的胞外

第七章内膜系统（一）蛋白质的加工和修饰蛋白质的糖基化：（2种方式）1）N-连接的糖基化（内质网）：与天冬酰胺残基的氨基（-NH2）连接，寡糖链从磷酸多萜醇转移到相应的天冬酰胺残基上

2）O-连接的糖基化（高尔基复合体）：与丝氨酸、苏氨酸或羟脯氨酸的羟基（-OH）连接。把糖链转移到蛋白多肽链的丝氨酸、苏氨酸或羟脯氨酸的羟基（-OH）上，通常第一个连接上去的糖是N-乙酰半乳糖胺，然后在不同糖基转移酶的催化下每次加上一个单糖，最后加上唾液酸残基。第七章内膜系统N-连接糖基化及其加工在内质网中进行的蛋白质的糖基化；N-连接的糖基化：与天冬酰胺残基的氨基（-NH2）连接（甘露糖）8（N-乙酰葡萄糖胺）2第七章内膜系统在高尔基复合体内对来自内质网的糖蛋白质的糖基进一步加工加工第七章内膜系统N-糖基化O-糖基化糖基化部位N-连接的糖基化O-连接的糖基化连接的氨基酸残基天冬酰胺丝氨酸，苏氨酸，羟脯氨酸糖链长度5~25个糖基1~6个糖基第一个糖残基N-乙酰葡糖糖胺N-乙酰半乳糖胺或木糖连接基团-NH2-OH糖基化方式寡糖连一次性连接单糖逐个加上去N-连接的糖基化和O-连接的糖基化比较

第七章内膜系统问题：蛋白质糖基化有什么作用？第七章内膜系统蛋白糖基化的意义：1、各种蛋白质分子带上不同的标记，以利于高尔基体的分类与包装2、糖基化影响多肽链构象的正确折叠和蛋白的稳定性，能够增强蛋白对蛋白水解酶的抗性3、糖基化还能影响蛋白的水溶性以及蛋白所带的电荷4、糖基化形成质膜的糖被，对于决定蛋白的抗原性以及在细胞表面抗原的识别中也起着重要作用等等第七章内膜系统（二）蛋白质的水解胰岛素的加工第七章内膜系统（三）蛋白质分拣与运输蛋白质分拣：也叫蛋白质靶向运输（proteintargeting），是指蛋白质在细胞质基质中开始合成后，按其氨基酸序列中分选信号的有无以及分选信号的性质被选择性地运输到细胞的不同部位的过程。细胞内蛋白质分拣的途径1、细胞质基质中完成多肽链的合成，然后转运到特定部位2、细胞质基质中起始多肽链的合成，然后转移到内质网继续完成合成，然后运到特定部位第七章内膜系统通过高尔基复合体分选的蛋白质包括：①溶酶体酶，来自粗面内质网的溶酶体酶蛋白在高尔基复合体形成M-6-P标记，经TGN面M-6-P受体的分选浓缩后转运到溶酶体。②细胞表面蛋白，这类蛋白质没有分选信号，在被自动装入运输小泡，连续不断地运送到细胞表面与质膜融合，小泡内容物分泌到细胞外，为细胞外基质提供糖蛋白、蛋白聚糖和蛋白质；同时，运输小泡的膜蛋白和膜脂加入到质膜中。③分泌蛋白，这类蛋白质包括肽类激素、神经肽与消化酶等，按其分选信号形成膜包的分泌泡，储存在细胞质中，当受到细胞外信号刺激后，分泌泡与细胞膜融合，通过胞吐作用将内容物分泌到细胞外。第七章内膜系统④内质网驻留蛋白，这类蛋白被错误地运送到高尔基复合体，依据其KDEL或KKXX分选信号在CGN进行分选。⑤高尔基复合体驻留蛋白，这类蛋白从内质网转运到高尔基复合体后，不再转运，留在高尔基复合体。注：K:赖D:天冬E:谷L:亮通过高尔基复合体分选的蛋白质包括：第七章内膜系统第七章内膜系统第四节溶酶体（lysosome）

20世纪五十年代初，deDuve在研究亚细胞组分时发现

一、溶酶体的形态结构溶酶体呈囊泡状，直径一般0.2μm～0.5μm，最大的可超过1μm。溶酶体内含有50多种酶，均为酸性水解酶类，最适pH值约为5左右。酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶。溶酶体的电镜图第七章内膜系统溶酶体膜的特性①膜上有质子泵：保持腔内pH5的酸性环境②膜蛋白高度糖基化：可保护溶酶体膜不受水解酶的作用③膜中含有较多的胆固醇：能够增加膜的稳定性④膜上有多种载体蛋白：把消化的产物运出溶酶体，供细胞再利用第七章内膜系统问题：溶酶体的酸性环境怎么维持？第七章内膜系统质子泵：有三种P-type：存在于真核细胞的细胞质膜上V-type：存在于动物细胞的溶酶体和植物细胞的液泡F-type：存在于线粒体和叶绿体内膜上第七章内膜系统二、溶酶体的类型按照传统方式划分：1、初级溶酶体（primarylysosome）：是刚从高尔基体分泌形成的囊泡，只有水解酶类，酶处于非活性状态，没有作用底物。2、次级溶酶体（secondarylysosome）：正在进行消化作用的溶酶体，内含酸性水解酶和相应的底物。根据消化底物的来源不同，可分为自噬性溶酶体和异噬性溶酶体。近年根据溶酶体的形成过程和功能状态划分：内体性溶酶体、吞噬溶酶体、残余体；3类初级溶酶体次级溶酶体第七章内膜系统（一）内体溶酶体内体溶酶体是在高尔基体的反面以出芽的形式形成的，其形成过程如下：（1）糙面内质网上核糖体合成溶酶体蛋白→进入内质网腔进行N-连接的糖基化修饰→（2）进入高尔基体顺面膜囊→N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号斑→将N-乙酰葡糖胺磷酸转移在1~2个甘露糖残基上→在中间膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配体→（3）高尔基体反面膜囊具有M6P结合的受体，可以识别溶酶体酶上M6P并与之结合结合→触发反面高尔基网局部出芽→有被小泡→无被小泡（酶无活性）（4）细胞经胞吞作用形成的异质性小泡称为早期内体，其内为碱性环境，与其他胞内小泡融合形成晚期内体，晚内体的主要特征是酸性的，无被小泡与晚期内体结合形成内体溶酶体。第七章内膜系统6-磷酸甘露糖（M-6-P）途径分拣信号的发现：

I-细胞病与溶酶体的发生I-细胞病（inclusioncelldisease）患者的成纤维细胞溶酶体中几乎缺乏所有的溶酶体酶，各种底物不能消化而聚集成很大的包涵体。但是在I-细胞病患者中，所有的溶酶体酶出现在其血液中，说明编码合成溶酶体酶的基因是正常地。现在已经清楚，I-细胞病患者先天性缺乏N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶，使溶酶体到达高尔基体后不能形成M-6-P分选信号，缺少M-6-P分选信号的溶酶体酶不能进入溶酶体，而被分泌到细胞外进入血液。溶酶体酶带上M-6-P标记：每个溶酶体酶蛋白至少有一个甘露糖残基被磷酸化。第七章内膜系统（二）吞噬溶酶体正在进行或完成消化作用的溶酶体，内含水解酶和相应的底物，可分为异噬溶酶体（phagolysosome）和自噬溶酶体（autophagolysosome），前者消化的物质来自外源，后者消化的物质来自细胞本身的各种组分。

溶酶体的自噬和吞噬作用第七章内膜系统（三）残余体残余体（residualbody）：是指次级溶酶体消化一段时间后，随着水解酶活性的逐渐丧失，而剩下的一些不能消化的残留物质，可通过外排作用排出细胞，也可能留在细胞内逐年增多，如肝细胞中的脂褐质。含铁小体和髓样结构等。肝细胞中的脂褐质第七章内膜系统三、溶酶体的功能（一）细胞内消化作用（二）细胞外消化作用（三）细胞自溶第七章内膜系统

二氧化硅尘粒吸入肺泡后被巨噬细胞吞噬，由于吞入的二氧化硅尘粒不能被消化，并在在尘粒的表面形成硅酸；硅酸的羟基与溶酶体膜的磷脂或蛋白形成氢键，使膜破坏，吞噬细胞溶酶体崩解，导致细胞死亡。二氧化硅尘粒释出后，又被其他巨噬细胞吞噬，如此反复进行，巨噬细胞相继地吞噬、死亡。受损或已破坏的巨噬细胞释放巨噬细胞纤维化因子，刺激成纤维细胞分泌大量胶原，这些胶原纤维在肺部大量沉积形成纤维化结节，使肺的弹性降低，功能受损。

克矽平可以用于治疗硅肺，其原理是克矽平上的氢原子可以与硅酸分子结合，阻止硅酸分子对溶酶体膜的破坏。

溶酶体与疾病——硅肺（silicosis）第七章内膜系统溶酶体与疾病——休克（shock）

休克时，由于组织缺血，缺氧，影响功能系统，导致膜的不稳定，引起溶酶体酶的外漏，从而造成细胞和机体的损伤。在抢救病人时，除了纠正缺血缺氧外，稳定溶酶体膜也非常重要。在临床上常采用大剂量的糖皮质类固醇激素，以稳定溶酶体膜，防止溶酶体酶的泄漏。第七章内膜系统第五节过氧化物酶体一、形态结构

呈球形或卵球形，直径约0.2μm-1.5μm。在电镜下可观察到过氧化物酶体内有电子密度较高，呈规则排列的结晶状结构，称为类核体，是尿酸氧化酶的结晶①氧化酶（依赖FAD）②过氧化氢酶（标志酶）③过氧化物酶（量少，仅在少量细胞内）酶过氧化物酶体不属于内膜系统第七章内膜系统二、过氧化物酶体的功能

（一）调节细胞氧张力

RH2+O2→R+H2O2（氧化酶）

在低浓度氧的条件下，线粒体利用氧的能力比过氧化物酶体强，而在高浓度氧的情况下，过氧化物酶体的氧化反应占主导地位，这种特性使过氧化物酶体具有保护细胞免受高浓度氧的毒性作用。所产生的H2O2对细胞有损伤作用，由过氧化氢酶清除。

2H2O2→2H2O+O2（过氧化氢酶）（二）解毒作用

氧化各种底物，如酚、亚硝酸盐和乙醇等，使有毒的物质变成无毒的物质。

RH2+H2O2→R+2H2O（过氧化氢酶）（三）脂肪酸氧化第七章内膜系统溶酶体与过氧化物酶体的比较特征溶酶体过氧化物酶体形态多呈球形，直径0.2μm—0.5μm多呈球形，直径0.2μm—1.5μm酶酸性水解酶，无酶结，标志酶是酸性磷酸酶氧化酶类，常有尿酸氧化酶结晶标志酶是过氧化氢酶腔内pH5左右7左右功能消化，调节分泌，机体防御，器官发生等解毒，调节细胞氧张力，脂肪酸水解等发生酶在ER合成，经高尔基体和晚期内吞体的加工分选形成。酶在胞质中合成后转入过氧化物酶体，通过分裂增殖。耗氧情况不需要氧气需要氧气是否属于内膜系统属于内膜系统不属于内膜系统第七章内膜系统第六节内膜系统与小泡运输

胞外大分子及颗粒状物质进入细胞、细胞内合成的蛋白质转运到细胞的其他部位或分泌到细胞外。这些物质的转运都是通过膜泡（vesicle）进行的。其转运过程称为膜泡运输（vesiculartransport）。

第七章内膜系统细胞内蛋白质合后的转运机制：跨膜转运：膜泡运输选择性门控转运：网格蛋白有被小泡

COPⅠ有被小泡COPⅡ有被小泡

进入线粒体，过氧化物酶体，内质网腔的蛋白核孔复合体的转运转运方式第七章内膜系统

一、有被小泡的类型目前研究得较为清楚的有3种：网格蛋白有被小泡：网格蛋白有被小泡