cell-B4 细胞内膜系统.ppt

第四章 细胞内膜系统,第一节 内质网,第二节 高尔基复合体,第三节 溶酶体（Ly）与内体,第四节 过氧化物酶体,细胞内膜系统,细胞是以膜包裹，并由膜进行空间分隔，这个膜就细胞内膜，有别于细胞表面的质膜，是真核细胞特有的、完成细胞的各种复杂生命活动过程所必需的结构 内膜出现的意义：1.使细胞内部空间分隔成与其功能相适应的不同区室；2.为细胞内部各种功能的进行提供了充足的表面；3.内膜上的镶嵌蛋白可执行细胞中的各种功能；4.是真核细胞特有的，是细胞进化的标志内膜系统：细胞内膜构成了多种形态各异、功能不同的膜性细胞器，并在结构功能和形态发生上具有一定联系，构成了一个完整的系统，即内膜系统它包括： 内质网 高尔基体 溶酶体 过氧化物酶体 各种转运小泡 核膜,,,,第一节 内质网 （ endoplasmic reticulum，ER）,内质网在细胞中广泛分布，构成一个与核膜相连，外延至细胞膜的连续的整体膜性网状结构体系。

Porter（1954）观察到管状、囊状结构连接成的网状结构多集中靠近核的胞质区域而命名为内质网一、内质网的形态结构 内质网是细胞质中相互连通的膜性管网状系统，有管状、泡状、扁平囊状三种形态，共同构成相互连通的网状膜系统膜厚约5-6nm,内质网占细胞全部膜结构50%以上，内质网将细胞内10%以上的空间分隔包围，形成内质网腔内质网腔是一个独立进行特殊生理生化过程的环境电镜显示内质网结构,,,二、内质网的类型 粗面内质网rER 光面内质网sER结构特点 膜表面粗糙 膜表面光滑 有核糖体附着 无核糖体附着，形态特点 扁平囊状 泡状、管状功能特点 分泌蛋白的运输 脂类、糖元的合成与 和加工 分解、解毒分布特点 蛋白分泌及代谢 脂类、糖类代谢旺盛 旺盛的细胞 的细胞如小肠上皮细 如胰腺细胞 胞、分泌激素的细胞,,,,,,,,,光镜下显示核糖体（棕色颗粒）,电镜下显示内质网腔和表面附着核糖体,三、内质网的化学组成,磷 脂：30~40%；（含丰富的磷脂酰胆碱）蛋白质 ：60~70%；（有30多种）内质网膜的蛋白质含量高于细胞膜。

内质网的标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶,四、内质网的功能,（一）粗面内质网的功能 1.核糖体的附着与蛋白质的合成 附着核糖体与游离核糖体合成的蛋白质不同，附着核糖体合成的多肽链氨基端（N端）都有一段15 ~ 30个氨基酸残基并以疏水氨基酸为主构成的肽段，被称为信号肽 Blobel提出了信号假说1）与附着核糖体合成有关的成分信号识别颗粒（SRP） （有3种存在方式）信号识别颗粒受体（SRP受体）（rER膜上）核糖体连接蛋白 （rER膜上）信号肽受体 （rER膜上）,信号识别颗粒（SRP） 由6条不同的肽链结合1分子7S RNA组11S核糖体蛋白能识别信号肽SRP以三种状态存在： 与SRP受体结合； 游离于细胞质中； 与核糖体结合2）附着核糖体与蛋白质的跨膜移位 a.合成分泌蛋白时，游离的核糖体首先合成一段信号肽 b.胞质中的SRP立即与信号肽结合，并导致核糖体-mRNA 翻译体系构象改变，暂时中止多肽链的合成 c.mRNA-核糖体-信号肽-SRP复合体向内质网膜接近，内质网膜上SRP受体识别复合体中的SRP，恢复构象，多肽合成重新启动。

同时，由于构象改变，SRP、SRP受体与核糖体分离，循环回细胞质，准备在次介导核糖体的附着 d.核糖体与内质网膜上的核糖体连接蛋白结合，成为附着核糖体 e.信号肽也被信号肽受体识别，并引导其跨膜移位进入内质网腔，后继的新生肽链也陆续跨膜进入内质网腔 f.合成结束后，核糖体脱离内质网膜，大、小亚基解离，重新游离于细胞质中大多数信号肽进入内质网腔后，即被信号肽酶切除蛋白质的跨膜移位,,,,,2.蛋白质糖基化 附着核糖体上合成的蛋白质在进入内质网腔后，立即被修饰即将单糖和低聚糖连接到多肽链的氨基酸侧链上，称为蛋白质糖基化 糖基化必须有糖基转移酶的参与，糖基转移酶的活性位点只存在于内质网和高尔基体腔内 在rER中，糖链被连接在多肽链中的天冬酰胺残基（Asn）的氨基基团上，故称之为N-连接糖基化但并非所有的天冬酰胺都能糖基化N-连接糖基化的信号有2个 ①天冬酰胺-X-丝氨酸； ②天冬酰胺-X-苏氨酸 （其中X代表任意氨基酸）,3.内质网腔中蛋白质的其他修饰行为（1）催化形成二硫键 二硫键异构酶催化-SH氧化形成-S-S-，使多肽链形成稳定的次级结构。

2）正确的折叠装配 内质网腔内有伴侣蛋白，它能协助多肽链正确折叠及蛋白质亚基正确适时装配二）光面内质网的功能 在特定的细胞内执行特定的功能，1.脂类合成与运输 sER中存在胆固醇的合成、激素转化及其它脂类合成的有关酶系sER是脂类的合成与运输的主要场所 如肾上腺皮质细胞、睾丸间质细胞和卵巢黄体细胞sER均很发达，呈分支细管或小泡状 膜脂的合成是内质网构建膜的重要步骤2.糖原的合成与分解 糖原的分布与sER紧密联系，说明sER与糖原合成有关； sER中有磷酸化酶，糖原分解也有内质网有关3.药物代谢与解毒 sER上存在与解毒作用有关的酶和酶系，集中 了多种重要的氧化酶系，如细胞色素P450、NADPH-细胞色素C还原酶等等，许多对机体有害的物质，如药物和毒物等经氧化酶系的作用可以被解毒和转化 如：给动物服用大量的苯巴比妥，动物肝脏内sER显著增加4.与HCl 、胆汁的形成有关5.在肌细胞中是Ca++贮存场所可通过释放和回收Ca++调节肌肉收缩以上一些功能在一些细胞的糙面内质网上也可发生第二节 高尔基复合体,,Camillo Golgi（1898）在神经细胞中看到一种网状结构，命名为内网器。

20世纪50年代更名为高尔基复合体它是内膜系统中对蛋白质进行加工修饰、分类包装和运输的重要场所它与溶酶体的生成和细胞分泌密切相关一、高尔基体的形态结构 高尔基复合体是由一层单位膜包围而成的复杂的囊泡系统，电镜下由小（囊）泡、扁平囊和大（囊）泡组成 扁平囊（3~10层）外观略呈扁盘状，有凹面和凸面 凸面称为形成面或未成熟面，附近有许多小泡，是从附近内质网芽生而来，将内质网合成的蛋白质运送到高尔基体，故又称运输小泡 凹面称为分泌面或成熟面，附近有许多大泡，为分泌泡 高尔基体是一个动态平衡的结构高尔基复合体是一种具有极性的细胞器，其扁平囊的两个面在细胞中的朝向是固定的高尔基复合体的形态变化较大，功能复杂 顺面囊（cis face）相当于形成面（未成熟面） 反面囊（trans face）相当于成熟面（分泌面），来描述高尔基复合体的极性 通过形态和细胞化学分析，将高尔基体分为膜囊区（致密区）和连接区（非致密区）连接区是连通各膜囊区的管道网膜囊区即扁平囊堆从顺面到反面还可分为：（一）顺面管网结构 由一层膜形成的中空管，并相互吻合连通所形成的网状结构。

二）顺面囊 由靠近顺面管网结构的几层扁平囊组成三）反面囊 由2~4层扁平囊组成，越靠近反面，扁平囊上出现的穿孔越多四）反面管网结构 扁平囊靠反面的最后1~2层，呈管状吻合连通的复杂网状结构反面管网结构,反面囊,顺面囊,顺面管网结构,二、高尔基复合体的化学组成 高尔基体的化学组成介于细胞膜和内质网之间，鼠肝细胞的高尔基体约含60%蛋白质，40%脂类高尔基体各部分的标志酶为： 顺面管网结构：嗜锇反应； 顺面扁平囊：烟酰胺腺嘌呤二核苷（NADP）酶反应； 反面扁平囊：TPP（焦磷酸硫胺素）酶反应； 反面管网结构：胞嘧啶单核苷酸酶反应三、高尔基复合体体的功能Rothman 顺面囊：进行磷酸化作用；磷酸转移酶 提出 中扁囊：将乙酰葡萄糖胺加到蛋白质上；转移酶 反面囊：对糖链的末端进行修饰；半乳糖转移酶（一）蛋白质的糖基化及糖链的修饰 蛋白质合成在进入内质网腔后即已进行初步糖基化随后，糖蛋白在高尔基体中被进一步糖基化和进行糖链修饰，使蛋白质更具多样性，细胞具特异性 连接在蛋白质侧链氨基上（N-连接）的寡糖有两类：复合寡聚糖：核心为甘露糖；末端有乳糖、唾液酸、 岩藻糖残基等 高甘露寡聚糖：只有两个N-乙酰葡萄糖胺和多个甘露醇残基,,,,,,,许多糖蛋白还通过O-连接糖基化的方式进行修饰，这种方式使将糖基选择性的连接到如丝氨酸或苏氨酸残基侧链-OH基上。

糖基化的每一种糖基只能由特定的糖基转移酶催化连接在高尔基体中，不同的糖基转移酶定位于不同区室的扁平囊中，蛋白质按顺序通过这些区室逐步转运的过程中被扁平囊中特定的酶依次切除或连接上糖基，使最后的成熟糖蛋白上的糖链有特定的次序，从而实现糖蛋白的多样性和特异性内质网,顺面管网,顺面囊,中扁平囊,反面囊,反面管网,,扁囊堆,分泌泡,溶酶体,甘露糖,乙酰葡萄糖胺,半乳糖,（二）蛋白原的水解 许多蛋白质产物刚从内质网合成时是分子较大的蛋白原，蛋白原必须在高尔基体中水解切除部分肽段或修饰成为成熟的分泌蛋白 如胰岛素刚合成的称前胰岛素原，在内质网腔中切除信号肽，成为胰岛素原（86个氨基酸）再运送到高尔基体通过特异的蛋白酶切除C肽段，使之成为独立的A肽段和B肽段，组成有活性的胰岛素（51个氨基酸）三）蛋白质的分拣与运输1.溶酶体酶蛋白的分拣运输与溶酶体的形成 在顺面囊中溶酶体的酶蛋白上的甘露糖被磷酸转移酶催化而成为6-磷酸甘露糖，而6-磷酸甘露糖可保护溶酶体酶蛋白上的甘露糖基，在高尔基体不同区室运输过程中免遭切除 6-磷酸甘露糖作为一种化学信号被位于反面囊内的膜镶嵌受体识别结合，使溶酶体酶蛋白因此而选择性富集，并在反面管网结构被膜包装出芽脱落，形成内体性溶酶体。

在酸性条件下，6-磷酸甘露糖与受体分离，受体形成空泡，返回到高尔基体反面管网区域或细胞膜上 6-磷酸甘露糖与受体分离后即被去磷酸化成为甘露糖,,,,2.分泌蛋白的分拣运输 细胞的分泌蛋白种类很多，一些分泌蛋白通过基本分泌途径形成小泡持续不断的通过胞吐作用分泌到细胞外，这种方式又称连续分泌如胞外基质中的糖蛋白、蛋白质类激素和各种酶类； 特殊的分泌细胞还可将分泌物质以很高的浓度储存在分泌泡中，暂时存留在细胞质，当受到一定的条件刺激时才释放到胞外，这种方式称为调节分泌，或称调节分泌途径如消化酶的分泌。