
细胞生物学152-10-29.2 内质网1-9_9154.pptx
9页9. 内膜系统与膜运输: 第二节名词 1. 微粒体(microsomes) 微粒体是细胞被匀浆破碎时, 内膜系统的膜结构破裂后自己重新封闭起来的小 囊泡(主要是内质网和高尔基体), 这些小囊泡的直径大约 100 nm 左右, 是异质性的集 合体, 将它们称为微粒体 多数情况下, 微粒体是指在细胞匀浆和差速离心过程中获得的由破碎的内质网自 我融合形成的近似球形的膜囊泡状结构,它包含内质网膜和核糖体两种基本成分在 体外实验 中,具有蛋白质合成、蛋白质糖基化和脂类合成等内质网的基本功能 2. 内质网(endoplasmic reticulum, ER) 内质网是由一层单 位膜所形成的囊状、泡状和管状结构,并形成一个连续 的网 膜系统由于它靠近细胞质的内侧,故称为内质网膜厚 5060 ,内腔是连通的内 质网通常占有细胞膜系统的一半左右, 约占细胞体积的 10%以上内质网在细胞质中 一般呈连续 的网状形式存在, 但这种连续 性和形状不是固定不变的在细胞生活中, 一个时期可能是一些连续 的小管或小囊系统, 而在另一个时期有可能是不连续 的同 1 时, 内质网对细 胞的生理变化相当敏感, 在不正常或服药的情况下, 如饥饿、缺氧、辐 射、患肝炎、服用激素等, 均可使肝细胞的 ER 囊泡化。
根据内质网上是否附有核糖体,将内质网分为两类:粗面内质网(rough endoplasmic reticulum, RER)和光面内质网(smooth endoplasmic reticulum, SER)由于内质网是一 种封闭的囊状、泡状和管状结构,它就有两个面,内质网的外表面称为胞质溶胶面 (cytosolic space), 内表面称为潴泡面(cisternal space) 光面内质网和粗面内质网在细胞中的分布是不同的, 有的细胞中只有 RER, 如胰 腺外分泌细胞; 有的细胞只有 SER, 如平滑肌、横纹肌细胞; 有的细胞中既含有 RER, 又含有 SER据估计,大鼠肝细胞中内质网蛋白大约占总蛋白的 20%,内质网中脂占总 脂的 50% 3. 粗面内质网(rough endoplasmic reticulum, RER) 多呈大的扁平膜囊状, 在电镜 下观察排列极为整齐它是核糖体和内质网共同构 成的复合机能结构, 普遍存在于分泌蛋白质的细胞中, 越是分泌旺盛的细胞(如浆细 胞)越多, 未分化和肿瘤细胞中较少其主要功能是合成分泌性的蛋白质、多种膜蛋白 和酶蛋白粗面内质网与细胞核的外层膜相连通。
2 4. 光面内质网(smooth endoplasmic reticulum, SER) 核糖体附着的内质网称为光面内质网, 通常为小的膜管和小的膜囊状, 而非扁平 膜囊状,广泛存在于各种类型的细胞中,包括合成胆固醇的内分泌腺细胞、肌细胞、肾 细胞等光面内质网是脂类合成的重要场所,它往往作为出芽的位点, 将内质网上合成 的蛋白质或脂类转运到高尔基体 5. 肌质网(sarcoplasmic reticulum) 心肌和骨骼肌细胞中的一种特殊的内质网,其功能是参与肌肉收缩活动肌质网 膜上的 Ca -ATP 酶将细胞基质中的 Ca 泵入肌质网中储存起来, 使肌质网 Ca 的浓 2+2+2+ 度比胞质溶胶高出几千倍 受到神经冲动刺激后, Ca 释放出来,参与肌肉收缩的调节 2+ 6. 胞质溶胶(cytosol) 胞质溶胶属细胞质的可流动部分,并且是膜结合细胞器外的流动部分,它含有多 种蛋白和酶以及参与生化反应的因子胞质溶胶是蛋白质合成的的重要场所, 同时还 参与多种生化反应 3 7. 翻转酶(flippase) 又称磷脂转位蛋白(phospholipid translocator),将磷脂从膜的一侧翻转到另一侧的 酶, 是一个蛋白家族。
翻转酶催化的磷脂移动也是有选择 性的,如将磷脂酰胆碱翻转的 翻转酶则不能催化其他的磷脂翻转, 这样保证了膜中磷脂分布的不对称 8. 磷脂交换蛋白(phospholipid exchang proteins, PEP) PEP 是一种水溶性的载体蛋白,可以在不同的膜结合细胞器之间转 移磷脂转移 的过程是: PEP 首先与磷脂分子结合, 形成水溶性的复合物进入细胞质基质中, 通过 自由扩散, 直至遇上其它的膜时, PEP 将磷脂释放出来,并插在膜上,结果使磷脂从磷 脂含量高的膜上转移到缺少磷脂的膜上, 即从磷脂合成的部位内质网转向线粒体或 过氧化物酶体上 9. 细胞色素 P-450 (cytochrome P-450) 细胞色素 P-450 是光面内质网上的一类含铁的膜整合蛋白,因在 450nm 波长处 具 有最高吸收值,因此而得名细胞色素 P-450 参与有毒物质以及类固醇和脂肪酸的羟 基化羟基化涉及四个基本反应被氧化的物质同细胞色素 P-450 结合细胞色素 4 P-450 中的铁原子被 NADPH 还原氧同细胞色素 P-450 结合底物结合一个氧原子 被氧化,另一个氧原子用于形成水。
10. 信号识别颗 粒(signal recognition partical, SRP), SRP 是 一 种 核 糖 核 酸 蛋 白 复 合 体 , 沉 降 系 数 为 11S , 含 有 分 子 量 为 72kDa、 68kDa、 54kDa、 19kDa、 14kDa 及 9kDa 的 6 条多肽和一个 7S(长约 300 个核苷 酸)的 scRNA SRP 上有三个功能部位: 翻译暂 停结 构域(P9/P14)、信号肽识别 结 合位点 (P54)、SRP 受体蛋白结合位点(P68/P72)因此, SRP 能够识别刚 从游离核糖体上合成 出来的信号肽,并与之结合,暂时中止新生肽的合成,同时与内质网上的停靠蛋白 结合,使核糖体附着到内质网膜上,并进行新生肽的转移SRP 对正在合成的其它蛋 白质无作用,这些游离核糖体也就不能附着到内质网膜上 11. 停靠蛋白 (docking protein, DP) 即 SRP 在内质网膜上的受体蛋白,它能够与结合有信号序列的 SRP 牢牢地结合, 使正在合成蛋白质的核糖体停靠到内质网上来停靠蛋白含有两个亚基,一个亚基 5 暴露于细胞质的亲水部分,由 640 个氨基酸组成;另一个亚基是嵌入膜内的疏水部 分,由 300 个氨基酸所组成。
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 亚基与 SRP 一起催化 GTP 水解释放能量,帮助信号肽转 位 12. 起始转移信号(start-transfer signal) 蛋白质氨基末端的信号序列除了作为信号被 SRP 识别 外, 还具有起始穿膜转移 的作用在蛋白质共翻译转 运过程中,信号序列的 N-端始终朝向内质网的外侧,插入蛋 白质转运通道后与通道内的信号序列结合位点(受体)结合,其后的肽序列是以袢环的 形式通过运输通道不过 N-端的起始转移序列是可切除的序列,它的旁边有信号肽酶 的作用位点,以 N-端信号序列作为起始转移信号的一般都是分泌蛋白 13. 内含信号序列(internal signal sequence) 内含信号序列又称内含信号肽(internal signal peptides),它不位于 N-末端,但具信 号序列的作用,故称为内含信号序列它可作为蛋白质共翻译转 移的信号被 SRP 识别 , 同时它也是起始转移信号,可插入蛋白质转运通道,并与通道中的受体结合,引导其后 的肽序列转运内含信号序列是不可切除的信号序列,这是与 N-末端信号序列的一个 6 重要区别。
由于内含信号序列是不可切除的,又是疏水性的,所以它是膜蛋白的一部分, 如果共翻译转 运蛋白质中只有一个内含信号序列,那么合成的蛋白就是单次跨膜蛋白 14. 停止转移肽(stop-transfer peptide) 停止转移肽又称停止转运信号(halt transfer signal),它是存在于新生肽中能够使肽 链通过膜转移停止的一段信号序列,结果导致蛋白质锚定在膜的双脂层, 停止转运信 号以 螺旋的形式锚定在双脂层因停止转移信号的作用而形成单次跨膜的蛋白,那 么该蛋白在结构上只有一个停止转移信号序列,没有内含转移信号,但在 N-端有一个 信号序列作为转移起始信号 15. 重链结合蛋白 (heavy-chain binding protein, Bip) Bip 是重链结合蛋白的简称,因为它能够同 IgG 抗体的重链结合而得名Bip 是一 类分子伴侣,属于 Hsp70 家族,在内质网中有两个作用 第一,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 地折叠和聚合然后 Bip 同 AT P 结合并通过 ATP 的水解释放出结合的多肽在多数情 况下,释放出的多肽很快折叠,或者同别的亚基共同组装成完整的蛋白质。
正确折 7 叠和装配的蛋白质不会同 Bip 再结合,但是,如果蛋白质进行了不正确的折叠或错 误的装配,Bip 会马上同这种蛋白结合,使蛋白质处于未折叠的状态,从而防止了 错误 的折叠 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也就是说蛋白 质在转运到内质网的过程中需要 Bip 的帮助通过重组 DNA 技术,将酵母中编码 Bip 蛋白的基因突变成温度敏感型后,当提高细胞培养温度时,Bip 的功能就会停止, 蛋白质向 ER 的转移也会丧失,推测由于 Bip 的功能丧失,导致蛋白质在 ER 中的聚 集,抑制了新生肽向 ER 的转移 16. N-连接糖基化(N-linked glycosylation) 新合成蛋白进行糖基化修饰的一种方式糖通过与蛋白质的天冬氨酸的自由 NH 基连接,所以将这种糖基化称为 N-连接的糖基化这一过程在在内质网中进行 2 的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 的天冬酰胺上, 其氨基酸的特征序列是 Asn-X-Ser/Thr(X 代表任何一种氨基酸),天冬酰胺作为受体 核心寡聚糖是由 N-乙酰葡萄糖胺、 甘露糖和葡萄糖组成。
这种寡聚糖同 ER 膜中的 磷酸多萜醇(dolichol phosphate)紧紧 相连被转移到新生肽上的寡聚糖在 ER 中会进 8 一步加工,主要是切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖多萜醇是长链 的醇,具有很长 的疏水尾部能够紧紧 的结合在膜的双脂层上核心寡聚糖链是结合在多萜醇的磷酸 基上,当 ER 膜上有蛋白质合成时,整个糖链一起转移。












