医学细胞生物学3四章内膜系统

医学细胞生物学第一章第三章第四章第五章第六章第七章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章细胞的概论细胞膜与物质运输细胞内膜系统线粒体细胞骨架细胞核细胞信号转导细胞增殖与细胞周期细胞分化干细胞细胞衰老与死亡内质网高尔基体溶酶体过氧化物酶体第四章细胞内膜系统质膜溶酶体内质网各种转运小泡高尔基体过氧化物酶体核膜线粒体内膜系统—细胞质内在结构、功能、发生上具一定联系的膜性结构的总称膜相结构内膜系统的出现增大了细胞内的膜表面积实现了细胞功能的区域化沟通了细胞与外环境的联系核粗面内质网高尔基体穿梭泡转运泡溶酶体统一整体缺一不可分泌泡转运泡囊泡细胞膜核1、囊泡是真核细胞中十分常见的膜泡结构2、囊泡不是相对稳定的细胞内固有结构3、囊泡是细胞内物质定向运输的主要载体4、囊泡转运是受到严格选择、精密调控、高度有序的的物质转运过程囊泡（书P87）膜流——相互转换、代谢更新囊泡类型核COPⅠ包被囊泡产生于内质网、高尔基体COPⅡ包被囊泡产生于内质网网格蛋白包被囊泡产生于高尔基体和细胞膜网格蛋白衔接蛋白网格蛋白囊泡COPⅡ囊泡COPⅠ囊泡＊内质网内膜系统单层单位膜＊高尔基体单层单位膜＊溶酶体单层单位膜＊过氧化物酶体单层单位膜荧光标记生活的植物细胞内质网透射电镜图关键点1、小管、小囊连成的网状结构2、脂类、蛋白质为主要化学组分葡萄糖－6－磷酸酶为ER膜的标志酶荧光标记培养的哺乳动物细胞内质网透射电镜图内质网(endoplasmicreticulum)一3、粗面内质网、滑面内质网rER胰腺细胞肝细胞睾丸间质细胞肾上腺皮质细胞视网膜色素上皮细胞平滑肌细胞横纹肌细胞浆细胞sER●同种细胞的不同部位、不同发育期、不同的生理功能，ER有差异●成熟的、分泌功能强、活动旺盛的细胞，ER较发达●卵细胞、胚胎细胞、未分化细胞、癌细胞等，ER不发达roughendoplasmicreticulum（rER）smoothendoplasmicreticulum（sER）(×50,000)(×34,000)内质网是内膜系统的发源地核溶酶体早期内体晚期内体固有分泌途径内质网高尔基体溶酶体分泌泡内体穿梭泡转运泡关键点4：内质网是内膜系统的发源地参与蛋白质合成、加工、修饰、运输核糖体支架关键点5：功能——rER与膜脂的合成有关核糖体附着型核糖体游离型核糖体支架合成外输性蛋白膜蛋白内质网可溶性驻留蛋白分泌蛋白溶酶体蛋白合成内原性蛋白细胞质溶质蛋白细胞核中的核蛋白线粒体、中心粒等所需蛋白进入内质网腔进入细胞质基质rER最基本的功能之一是：附着型核糖体支架信号假说mRNA游离型的核糖体附着型的核糖体所有蛋白质合成均起始于游离的核糖体核糖体亚基rER膜rER腔胞质信号密码mRNASRP受体信号肽①大、小亚基结合，翻译信号肽3′5′信号假说③SRP与核糖体A位点结合，形成SRP-核糖体复合体阻止肽链合成②SRP（信号识别蛋白）,识别信号肽④SRP与ER上的SRP受体结合，引导核糖体落到ER膜的Pr转运体上核糖体受体蛋白信号肽酶终止密码解离因子核糖体循环⑤SRP解离，多肽链继续合成,核糖体连在核糖体受体蛋白上SRPSRP循环⑥新合成的多肽链通过Pr转运体通道进入ER腔，信号肽被酶切除⑦遇到终止密码子，多肽链合成终止，在ER腔中并被加工修饰⑧大小亚基在解离因子的作用下解离，回到核糖体循环rER膜rER腔胞质信号密码mRNASRP受体信号肽3′5′信号假说信号肽酶解离因子核糖体循环SRPSRP循环粗面内质网上合成的多肽链去处进入内质网腔，成为分泌蛋白、溶酶体蛋白等插入内质网膜中，成为膜整合蛋白核糖体受体蛋白终止密码合成核糖体上合成的蛋白质进入粗面内质网胞质rER腔加工内质网腔里的多肽链是怎样被加工修饰？加工方式一：剪切有些信号肽需要切除：有些信号肽需要保留：合成的蛋白质成为膜蛋白胞质rER腔胞质rER腔合成的蛋白质释放到ER腔中功能：加工方式二：蛋白质折叠1、帮助蛋白质分子折叠、装配、转运（本身不参与终产物的形成）2、阻止错误折叠的蛋白质和未完全折叠的蛋白质运出内质网胞质rER腔可溶性驻留蛋白（rER腔内）：志愿者，分子伴侣胞质rER腔—NH+加工方式三：糖基化不成熟蛋白质糖基化初步修饰蛋白质N—结合型糖基化糖链网格蛋白囊泡COPⅠ囊泡COPⅡ囊泡产生于高尔基体、细胞膜高尔基体扁平囊间物质运输由高尔基体向内质网的物质运输产生于内质网运输蛋白质在粗面内质网加工后进入高尔基体COPⅡCOPⅠCOPⅠ网格囊泡由内质网向高尔基体的物质运输网格蛋白囊泡囊泡类型网格蛋白包被囊泡产生于高尔基体和细胞膜内质网分泌小泡质膜高尔基体copⅠ内质网—高尔基体中间体copIcoatCOPⅠ囊泡COPⅡ囊泡copⅡcoatCOPⅠ包被囊泡产生于内质网、高尔基体COPⅡ包被囊泡产生于内质网copIcoatcopIcoat质膜和细胞内膜上的脂类大部分由粗面内质网合成与膜脂的合成有关膜脂sER功能脂类和类固醇激素的合成脂类代谢糖原分解肝细胞的解毒肌肉收缩的调解等内质网(endoplasmicreticulum)一rER：核糖体支架、蛋白质合成、加工修饰、运输sER：与脂类物质合成有关关键点1、小管、小囊连成的网状结构2、脂类、蛋白质为主要化学组分3、粗面内质网、滑面内质网4、内膜系统的发源地5、主要功能葡萄糖-6-磷酸酶为ER膜的标志酶关键点1、扁平囊、大囊泡、小囊泡构成2、脂类、蛋白质为基本化学组分5、具有明显极性特征的膜性结构6、联系各种细胞器的中心环节3、糖基转移酶为标志性酶高尔基体(Golgicomplex)二4、具有胞内物质合成与蛋白质加工转运功能形成面、顺面成熟面、分泌面、反面顺面高尔基体网状结构Cis-golginetwork反面高尔基体网状结构trans-golginetwork小囊泡大囊泡分泌泡关键点扁平囊电镜高尔基体中间膜囊（高尔基堆）1、扁平囊、大囊泡、小囊泡构成2、脂类、蛋白质为基本化学组分（×65,000）光镜下电镜下杯状细胞神经细胞位置数量具分泌功能的细胞，高尔基体较发达不同种类的细胞肌细胞、淋巴细胞中较少见生理状态不同功能旺盛的细胞，高尔基体大而多衰老细胞，高尔基体小而少，甚至消失不同时期的细胞未分化细胞，高尔基体较少生长迅速的培养细胞和肿瘤细胞高尔基体很不发达分化程度高的细胞，高尔基体发达与蛋白质的分拣与运输粗面内质网与细胞的分泌活动与蛋白质和脂类的糖基化修饰与蛋白质加工改造与膜的转化关键点4、具有胞内物质合成与蛋白质加工转运功能3、糖基转移酶为标志性酶3分钟17分钟100分钟3H标记亮氨酸细胞分泌胰腺的腺泡细胞糖基化修饰胞质rER腔—NH+O—不成熟蛋白质糖基化初步修饰蛋白质内质网腔高尔基体糖基化成熟的蛋白质N—结合型糖基化O—结合型糖基化高尔基体内质网腔1、保护蛋白质不被水解酶降解胞质rER腔—NH+O—糖基化作用在细胞表面形成糖萼，具有细胞识别和保护质膜的作用3、2、作为运输信号，引导蛋白质被包被到小泡中，运输到目的细胞器加工改造加工改造无活性的蛋白原有活性的蛋白原直接酶解切除酶解加工胰岛素原A链B链C链SSSSS－S胰岛素分子分拣与运输不同说法酶修饰分选信号高尔基体内有不同的区域，分别含有不同种类的酶，经不同的加工，将蛋白质加以区分信号肽信号斑分选及转运的信号在蛋白质分子内部，有基因决定分选信号蛋白质合成溶酶体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；分拣溶酶体顺面中层囊反面囊反面大泡（分泌颗粒）rER高尔基复合体顺面囊高尔基堆酶修饰高尔基体内有不同的区域，分别含有不同种类的酶，经不同的加工，将蛋白质加以区分分拣与运输运输途径运往溶酶体（网格蛋白囊泡）运往分泌泡运往质膜运往细胞外运往细胞质运往内质网（COPⅠ囊泡）内吞体rER形成面成熟面高尔基复合体溶酶体水解酶前体加入磷酸基团M-6-P（6磷酸甘露糖）有活性的溶酶体酶ATPADP+PiH+去除磷酸PH=6内体性溶酶体运往溶酶体形成（顺）面成熟（反）面高尔基体粗面内质网分泌泡运往分泌泡运往质膜运往细胞外运往细胞质运往内质网内质网高尔基体双向运输ER驻留蛋白上的KDEL驻留信号，在高尔基复合体各个部分的膜上都有相应的受体。如果ER驻留蛋白质在出芽时被错误地包进分泌泡而离开了ER，高尔基复合体膜上的这种信号受体蛋白就会与逃出的ER驻留蛋白结合，并形成小泡，将这些ER驻留蛋白押送回到ERCOPⅠ囊泡COPⅡ囊泡膜的转化粗面内质网膜高尔基体膜细胞膜分泌泡膜溶酶体膜膜流物质运输膜成分得到不断地补充和更新形成面、顺面成熟面、分泌面、反面关键点动态结构5、具有明显极性特征的膜性结构形态结构功能（方向性、顺序性）化学组成（膜受体）极性细胞器形成面、顺面成熟面、分泌面、反面关键点动态结构6、联系各种细胞器的中心环节核溶酶体早期内体晚期内体固有分泌途径溶酶体(Lysosome)三关键点1、单层单位膜形成的囊泡状细胞器2、脂类、蛋白质、糖类3、含有酸性水解酶(最适pH值4.4-4.5)4、酸性磷酸酶为标志酶5、多样性、异质性6、分类体系7、生物学功能关键点一：溶酶体的膜①质子泵，维系溶酶体内pH4.5-5.5值②膜蛋白呈高度糖基化，保护自身不受水解酶消化③膜上具有多种载体蛋白，将水解产物向外运转膜中含有较多胆固醇，能增加膜的稳定性，防止酶泄露ATPADP+PiH+酸性磷酸酶晚期内体H+异噬溶酶体：底物来源于细胞外关键点二：不同的分类体系依据不同的生理功能状态初级溶酶体：只有无活性酶、无底物次级溶酶体：有酶和底物，正在消化残余体：消化完成，有不能消化的残留物自噬溶酶体：底物来源于细胞内基于形成过程和不同发育阶段吞噬性溶酶体：有酶、底物、消化产物内体性溶酶体：大囊泡和晚期内体融合，有酶、底物，未开始消化异噬溶酶体：底物来源于细胞外自噬溶酶体：底物来源于细胞内吞噬性溶酶体内体性溶酶体终末溶酶体：残留未被消化的，有不能消化的残留物关键点三：溶酶体的形成与成熟多种细胞器参与的复杂而有序的过程核糖体内质网高尔基体内体不成熟蛋白质大囊泡内体性溶酶体初步加工修饰加工修饰分选成熟的溶酶体酶核溶酶体早期内体晚期内体固有分泌途径高尔基体粗面内质网大囊泡晚期内体rER形成面成熟面高尔基复合体溶酶体水解酶前体加入磷酸基团M-6-P（6-磷酸甘露糖）有活性的溶酶体酶ATPADP+PiH+去除磷酸PH=6内体性溶酶体溶酶体形成与成熟关键点四：多样性、异质性大小（0.2-0.8um，最小0.05um，最大数微米）（几百个）数量（各种各样）形态（各不相同）酶的种类消化、营养、防御作用：器官发育：激素的合成与分泌调节。如甲状腺素的合成消化细胞自身衰亡或损伤的细胞器的过程、分解胞内剩余的分泌颗粒（自噬作用）如吞噬死亡的线粒体自体吞噬：细胞外消化作用：溶酶体将自身的酶释放到细胞外。如受精过程异体吞噬：对细胞外源性物质消化的过程（异噬作用）如吞噬细菌、病毒等溶酶体膜破裂，酶溢出分解细胞自身（自溶作用）关键点五：溶酶体的生物学功能内体内体性溶酶体吞噬体吞噬溶酶体吞饮体吞饮溶酶体自噬体自噬溶酶体分泌颗粒分泌溶酶体吞噬性溶酶体残质体异噬作用自噬作用胞外消化溶酶体分类、功能、形成小结初级溶酶体、次级溶酶体、残余体形态结构:单层单位膜，内含多种酸性水解酶溶酶体膜的特点：质子泵、膜蛋白呈高度糖基化、载体蛋白内体性溶酶体、吞噬性溶酶体异噬性溶酶体、自噬性溶酶体消化、营养、防御作用自溶作用与器官发育激素的合成、分泌调节细胞外消化标志酶:酸性磷酸酶（pH4.4-4.5）化学组成:脂类、蛋白质、糖类分类体系溶酶体的形成与成熟:高尔基体、内体溶酶体的生物学功能:溶酶体(Lysosome)三关键点过氧化物酶体(peroxisome)四2、脂类、蛋白质为主要的化学组分3、标志性酶为过氧化氢酶4、主要功能：解毒作用1、单层单位膜包围的卵圆形小体功能:解毒作用过氧化氢酶氧化酶发生和形成:粗面内质网分裂增殖形态结构:标志酶:化学组成:功能:发生和形成:过氧化氢酶脂类、蛋白质解毒作用粗面内质网、分裂增殖过氧化物酶体(peroxisome)四单层单位膜，卵圆形小体，内含多种水解酶预习题1、基本概念：内膜系统