细胞生物学内膜系统.ppt

第六章 细胞质基质和细胞内膜系统,第一节 细胞质基质 第二节 内 质 网 第三节 高尔基体 第四节 溶酶体 第五节 过氧化物酶体 第六节 细胞内蛋白质的分选,6.1 细胞质基质,一、细胞质基质的涵义 二、细胞质基质的功能,一、细胞质基质的涵义,内膜系统：是指细胞内在结构、功能及发生上相关的由膜围绕形成的细胞器或细胞结构。 图例 膜结合细胞器： 内膜系统功能： 细胞质基质： 主要成分： 主要特点： 胞质溶胶：,细胞内膜系统,一、细胞质基质的功能,完成各种中间代谢过程 ：如糖酵解、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。 蛋白质的修饰、分选与运输： 与细胞质骨架相关的功能：维持细胞形态、细胞运动、细胞内物质运输及能量传递等。,6.2 内质网,一、ER的形态结构 二、ER的功能,一、ER的形态结构,概念：由封闭的膜系统及其围成的空腔所形成的相互沟通的网状结构。 形态：管网状和囊泡状。 类型：糙面内质网（rER）、光面内质网（sER）。图例 微粒体：在细胞匀浆和超速离心过程中，由破碎的内质网形成的近似球形的囊泡结构，包含了内质网膜与核糖体两种组分，具有内质网的基本功能。图例,sER和rER,糙面内质网,微粒体,二、ER的功能,ER是细胞内除核酸外蛋白质、脂类与糖类合成的基地。 rER的功能：蛋白质合成与转运、 蛋白质的修饰与加工、新生肽的折叠与组装。 sER的功能：,（一）蛋白质的合成与转运,蛋白质都是在核糖体上合成的，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。 内质网上合成的蛋白主要有： 向细胞外分泌的蛋白、膜整合蛋白、需要与其它细胞组分严格分开的酶、ER和Golgi中的驻留蛋白。 基质中合成的蛋白主要有：线粒体、叶绿体、过氧化物酶体中的蛋白；细胞核中的蛋白以及驻留于基质中的蛋白。 蛋白质转入内质网中合成的过程： 有关组分 信号假说 蛋白质的转移方式：,与蛋白质转移有关的因子及相互作用：,信号肽：引导新合成的肽链转移到内质网上，位于新合成肽链的N端，一般1630个氨基酸残基。 图例 信号识别颗粒（SRP）：存在于基质中，属于一种核糖核蛋白，能与信号序列结合，导致蛋白质合成暂停。 信号识别颗粒受体（停泊蛋白 DP）：与内质网膜的亲合力很高，能与SPR识别并结合。 移位子： 相互间作用：,各种因子,在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与SRP、DP和微粒体的关系,“+”和“-”分别代表反应混合物中存在或不在该物质,蛋白质转入ER中合成的机制信号假说：,1.蛋白质首先在基质核糖体上合成，当多肽链延伸至80个氨基酸时，信号肽与SRP结合，肽链延伸终止 2.SRP与停泊蛋白（SRP受体）结合，核糖体与移位子结合，GTP水解使得SRP与DP分离。信号肽与移位子组分共同作用将孔道打开。 3. 此时SRP脱离信号肽，肽链在内质网上继续合成，引导新生肽链进入内质网腔，然后信号肽被切除，肽链延伸直至终止。 4、蛋白质这种边合成边向内质网腔转移的方式，称为共转移。,蛋白质转入内质网腔中合成的过程示意图,蛋白质的转移方式：,起始转移序列：位于N端的信号肽可看做是起始转移序列。 终止转移序列： 起始和终止转移序列数目的多少决定蛋白的跨膜次数。 跨膜蛋白的取向 引导肽和后转移：蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到细胞器中，称后转移。,跨膜蛋白的膜取向,跨膜多次蛋白的形成,后转移,（二）蛋白质的修饰与加工,包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，其中最主要的是糖基化，几乎所有ER上合成的蛋白质最终都被糖基化。 糖基化的作用： 糖基化的类型： N-连接的糖基化：与Asn的NH2连接，主要发生在ER。图例 O-连接的糖基化：与Ser、Thr或Hyp、Hly的OH连接，主要发生在Golgi或ER中。 二者的不同点：,蛋白质在rER中的糖基化,（三）新生肽的折叠与组装,结合（Bip）蛋白： 蛋白二硫键异构酶 ： 分子伴侣：细胞中的某些蛋白质分子可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与之结合，从而帮助这些多肽转运、折叠、装配，而本身并不参与最终产物的形成。 如：SPR颗粒。,sER的功能,脂质的合成：生殖腺内分泌细胞和肾上腺皮质。 肝细胞的解毒作用：清除脂溶性废物和代谢产生的有害物质。将脂溶性物质转变成水溶性。 糖原的分解和葡萄糖的释放：G-6PG 钙离子的调节作用： 肌质网膜上的Ca2+-ATP酶将细胞质基质中Ca2+ 泵入肌质网腔中。,脂质的合成,ER 合成细胞所需绝大多数膜脂（包括磷脂和胆固醇）。 磷脂合成酶是ER膜整合蛋白，活性位点朝向细胞质基质，底物来自于基质。 磷脂的转运：磷脂转运蛋白、膜泡运输。,6.3 高尔基体,一、高尔基体的形态结构 二、高尔基体的功能,一、高尔基体的形态结构,形态：呈扁平囊泡状，是具有极性的细胞器：图例 顺面（凸面，形成面 cis面）：靠近细胞核； 反面（凹面，成熟面 trans面）：面向细胞膜 。 超微结构： 高尔基体顺面网状结构（CGN）：将ER合成的物质初步分类后转入中间膜囊； 高尔基体中间膜囊：多数糖基化、糖脂的形成、与高尔基体有关的多糖的合成等 ； 高尔基体反面网状结构（TGN）：蛋白质的分类与包装； 周围大小不等的囊泡：与物质的运输有关。,高尔基体形态结构,二、高尔基体功能,将内质网合成的蛋白质进行加工、分类、与包装，然后分门别类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。是细胞内大分子的交通枢纽。 参与细胞分泌活动：rER上合成蛋白质进入ER腔COPII运输泡进入CGN在中间膜囊中加工在TGN形成运输泡质膜融合、排出。 图例 蛋白质的糖基化及其修饰：主要是O-连接的糖基化。 蛋白酶的水解及其它加工过程： 其它功能：形成细胞壁、细胞外基质。,高尔基体分泌活动示意图,6.4 溶酶体,一、溶酶体的形态结构 二、溶酶体的功能 三、溶酶体与疾病 四、溶酶体的生物发生,一、溶酶体的形态结构,是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，其主要功能是进行细胞内消化。 异质性细胞器：形态大小及内含的水解酶种类都可能有很大的不同。酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶。 类型：初级溶酶体、次级溶酶体、残余小体。 动物细胞溶酶体系统示意图：,初级溶酶体（primary lysosome）：,直径约0.20.5um，有多种酸性水解酶，约60余种。反应的最适PH值为5左右。 图例 溶酶体膜特点： 1、含有质子泵：将H+泵入溶酶体，使其PH值降低。 2、膜蛋白高度糖基化：可能有利于防止自身膜蛋白降解。 3、具有多种载体：有利于将消化后的产物运出体外,小鼠脾脏巨噬细胞中的溶酶体, 用电镜细胞化学技术显示其中含有的酸性磷酸酶,次级溶酶体（secondary lysosome）：,是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，可分为自噬溶酶体（autophagol