细胞生物学第五章内膜系统.ppt

第五章 内膜系统 第一节 内质网 第二节 高尔基体 第三节 溶酶体 第四节 过氧化物酶体 概念：内膜系统(internal membrane system) 是指位于细胞内那些在结构、功能乃至发生上 具有一定联系的膜性结构，其中包括细胞组分 中的核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧 化物酶体及液泡。 特点：内膜系统是真核细胞特有的结构。它 们在结构和功能上是统一的整体，是细胞内蛋 白质、酶类、脂类和糖类合成的场所，也具有 包装和运输合成物与分泌产物的功能。 第一节 内质网 (endoplasmic reticulum, ER) 一、形态结构（了解） 二、化学组成（了解） 三、类型（掌握） 四、功能（掌握） 形态：由一层厚约56nm的单位膜包围形成的管状 、扁囊状或小泡状结构。它们相互连通，形成了连续 的网状膜性系统，内腔相互连通。 结构：是一种封闭结构，因此，内质网存在两个面 ：即内质网的外表面称为胞质溶胶面（cytosol surface ），内表面为腔面。其内表面之间的间隙为内质网腔 或池。 一、形态结构 二、化学组成 磷脂 50%60% 蛋白质 20% 种类比细胞膜多 葡萄糖-6-磷酸酶（标志酶） 大量的酶类 电子传递体系 脂类合成有关的酶 内质网膜蛋白 蛋白质的转运 驻留蛋白（伴侣蛋白）参与蛋白质的折叠 三、内质网的类型（掌握） 根据内质网膜上是否附着核糖体，将内质网分成 两种类型： 粗面内质网(rough endoplasmic reticulum, RER) 滑面内质网(smooth endoplasmic reticulum, SER) RER：胞质溶胶面有核糖体附着，表面粗糙 SER：胞质溶胶面无核糖体附着，表面光滑 （一）粗面内质网 RER多呈大的囊状，少数为小管和小泡。在电镜下观 察RER排列整齐，是由核糖体和ER构成的复合体，附着 在RER上的核糖体称为附着核糖体。 除哺乳动物的红细胞外，几乎所有的真核细胞均含有 RER。 RER SER在细胞中通常多呈分支管状或小泡状。 SER只占内质网的很少的部分，只有在一些 特化的细胞中才具有丰富的SER，同时也承担特 殊的功能。例如，骨骼肌细胞中分布大量的肌 质网，这是特化的SER。 （二）滑面内质网 SER 四、内质网的功能（掌握） （一）粗面内质网的功能 l. 蛋白质的合成 2. 蛋白质的运输 3. 蛋白质的修饰 （二）滑面内质网的功能 l. 脂类的合成 2. 糖原的代谢 3. 解毒作用 RER的主要功能是进行蛋白质的合成、运输、加工修 饰，以指导这些蛋白质到达目的地。 1蛋白质的合成 在核糖体上合成的，并且起始于细胞质基质，但是有 些蛋白质在合成开始不久后便转在内质网上合成，这些蛋 白主要有: 分泌性蛋白: 抗体蛋白、激素、消化酶等; 膜镶嵌蛋白: 例如膜抗原、膜受体等； 溶酶体蛋白: 如酸性磷酸酶等； 可溶性蛋白 （一）粗面内质网的功能 Blobel等（1975）提出信号假说，认为蛋白质 N端的信号肽，指导蛋白质转至内质网上合成， 获1999年诺贝尔生理学或医学奖。 Blobel with members of his laboratory Gnter Blobel l 信号肽(signal peptide)：新合成的蛋白质分子N端含 有一段由1530个疏水性氨基酸残基组成的特殊序列， 该序列就是蛋白质分选信号，又称信号肽。 l信号识别颗粒（signal recognition particle， SRP） ：信号肽可被细胞质中的SRP识别并结合，导致蛋白 质合成暂停。 lSRP受体：内质网膜的整合蛋白，异二聚体，可与 SRP特异结合，从而使核糖体形成附着核糖体。 “信号假说”（signal hypothesis） SRP分子组成及功能位点 通过信号肽的疏水性引导新生肽跨脂双分子层进入ER腔 关闭蛋白质 转运通道 开启蛋白质 转运通道信号肽被水解的 成熟的蛋白质 Translocation of proteins across ER 蛋白质转入内质网合成的过程： n信号肽与SRP结合肽链延伸终止SRP与受体 结合SRP脱离信号肽肽链在内质网上继续合 成信号肽切除肽链进入内质网腔中。 n这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为 共翻译易位机制。 Insertion of Transmembrane protein into the ER membrane 2蛋白质的运输 分泌型蛋白或溶酶体蛋白：出芽方式 膜镶嵌蛋白质的运输方式 在合成多肽链的同时，便直接与内质网组合，形成了 膜镶嵌蛋白； 将合成的多肽链注入内质网腔中，然后组合到膜中。 可溶性蛋白质直接转入细胞质中 3蛋白质的修饰 有功能的蛋白质依赖于蛋白质多肽链折叠成三维结构 ，或者进行糖基化形成糖蛋白。 （1）蛋白质的折叠： 内质网腔中含有的氧化型谷胱甘肽（GSSG），蛋 白二硫异构酶（PDI）能催化任何两个半胱氨酸残基之间 形成二硫键； 分子伴侣系统是属于热激蛋白（hsp）家族，在细 胞内具有协助其他蛋白质多肽链进行正确折叠、组装、转 运及降解之功能。ER腔内含有的分子伴侣hsp70、hsp90 家族。 （2）蛋白质的糖基化： 是指在多肽链中特殊的氨基酸残基侧链上，以 共价健连接上单糖和低聚糖形成糖蛋白的过程。 蛋白质与糖连接方式有两种： N连接糖蛋白：是指糖链被连接在多肽链中天 冬酰胺（Asn）残基的NH2端，这种糖基化发生在 RER腔内； O-连接糖蛋白：是指单糖链被连接在多肽链中 丝氨酸或苏氨酸残基侧链的-OH端上，这种糖基化 发生在高尔基复合体腔内。 Protein glycosylation in RER n几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。 n糖基化的作用： 使蛋白质能够抵抗消化酶的作用； 赋予蛋白质传导信号的功能； 某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。 Protein glycosylation in RER 1脂类的合成 生物膜的膜脂几乎都是由SER合成和运输。 SER可以合成膜脂中的磷脂、胆固醇和糖脂。 2糖原的代谢 在机体内肝和肌肉是糖原贮存最主要组织器官。使葡萄 糖6-磷酸水解，释放糖至血液中。 （二）滑面内质网的功能 3解毒作用 肝脏是机体内最重要解毒器官，而真正承担解毒功能的 是肝细胞中的SER。生化分析，SER膜上含有大量脱甲基酶 、脱羧酶、脱氨酶、葡糖醛酸酶以及混合功能的氧化酶系。 4与调节肌肉收缩有关 在肌细胞中的肌浆网是Ca2+贮存场所，可通过释放 和回收Ca2+调节肌肉收缩。 5与水和电解质代谢有关 哺乳动物胃腺中的壁细胞有发达的SER，与盐酸分 泌和渗透压的调节有关。 6与胆汁生成有关 肝细胞中的SER可合成部分的胆盐（占总胆汁的 10%） 。 1膜抗原：血型抗原和组织相容性抗原 2膜受体：调节单位、转换单位、催化单位 3、内质网：粗面内质网(RER)和滑面内质网(SER) 4、RER主要功能是参与蛋白质的合成、运输、加 工修饰 ； SER主要功能是脂类合成与转运、糖原代谢及 解毒作用。 5、用“信号假说”解释了蛋白的定向运输。 小结 1、名词解释：主动运输、离子泵、伴随运