细胞生物学内质网.ppt

内 质 网,小组成员：毛克军、龚奇男、陈 杰、罗 南、 杨 祥、刘 磊、龙晶晶、詹兴斌,细胞中的内质网与细胞核、高尔基复合体的立体结构,框架,内质网的形态结构,内质网的类型,内质网的化学组成,内质网的功能,内质网的病理变化,1,2,3,4,5,一、内质网的形态结构,内质网是由一层单位膜所形成的形状大小不同的小管、小囊或扁平囊构成,单位结构,小管、小囊、扁平囊,这是连续的网状膜系统,由内质网所围成的空腔为内质网腔 其与细胞质通过内质网膜进行物质交换 与高尔基复合体则是通过运输小泡,内质网与外层核膜是相连续的 内质网腔与两层核膜之间的腔也是连续的 故有人将内质网、核膜、高尔基复合体统称为液泡系统,腔面,基质面,内质网形态变化大，其形态、数量和分布在各个细胞中不同，常与细胞的类型、生理功能状态、分布程度以及环境条件有关,特点,分化程度低、生长快的细胞内质网相对不发达,分化程度高、生长缓慢的细胞内质网相对发达,二、内质网的类型,粗面内质网,滑面内质网,1,2,1、粗面内质网,表面粗糙，含有大量核糖体,粗面内质网是一种动态细胞器 细胞分泌旺盛期，粗面内质网增加; 细胞分泌静止期，粗面内质网减少。,干细胞,未成熟、未分化的细胞粗面内质网不发达，如干细胞、胚胎细胞,小鼠乳腺癌细胞,分化程度高、生长慢的肿瘤细胞其粗面内质网发达,病理状态下脱粒的内质网,解聚,脱粒,粗面内质网上核糖体失去有规则的排列现象,核糖体从内质网上脱落游离到细胞质基质中,2、滑面内质网,滑面内质网表面无核糖体、光滑平整。很少有扁平囊常由分支小管或圆形小泡构成,在某些特化细胞中滑面内质网十分丰富，如合成类固醇激素的间质细胞、肾上腺皮质细胞、以及胃壁细胞、皮脂腺细胞、肌细胞,滑面内质网,心肌细胞和骨骼肌细胞中的滑面内质网特化成肌质网； 它能将细胞质基质中的Ca2+泵入其中储存起来，接受神经冲动刺激后通过释放和回收Ca2+来调节肌肉收缩,三、内质网的化学组成,获取内质网：将组织或细胞匀浆后，通过超速离心可得到球形封闭的小泡结构，即微粒体（对内质网的研究大部分来自微粒体）,所谓匀浆就是用匀浆机将动植物组织打散并研磨成均匀的糊状物,微粒体分为粗面微粒体（其外附着有内质网）和滑面微粒体,蔗糖梯度离心,两者分离,由微粒体得知,内质网由蛋白质(约占1/3）和脂类（约占2/3）组成,脂类中以磷脂最多：其中又以卵磷脂最多、鞘磷脂最少,所谓匀浆就是用匀浆机将动植物组织打散并研磨成均匀的糊状物,内质网中的蛋白质含量比质膜多，膜上含有大量的酶,内质网的酶,标志酶,葡萄糖-6-磷酸酶,参与糖代谢,葡萄糖一6一磷酸酶(glucose一6一phosphatase G-6-pase)是一种水解磷酸化合物的磷酸酶。通过水解葡萄糖一6一磷酸释放葡萄糖来控制葡萄糖释放入血的量。又可通过其磷酸转移酶活性来合成葡萄糖一6一磷酸，由此可见该酶是糖代谢的关键酶 并且内质网上的核糖体就是这种葡萄糖构成的,含量最大的酶,细胞色素P450,四、内质网的功能,粗面内质网的功能,滑面内质网的功能,内质网复杂的膜性结构将细胞质基质分隔成许多不同的区域，使细胞内的代谢反应在特定的环境中进行。同时，它使细胞在有限的空间内建立起庞大的膜表面，非常有利于酶的分布及各种反应高效地进行,（一） 粗面内质网的功能,蛋白质合成,蛋白质修饰,蛋白质转运,新生肽链折叠与装配,1、蛋白质的合成,分泌蛋白,膜蛋白,驻留蛋白,溶酶体蛋白,信号假说,游离的核糖体如何附着的内质网上？新合成的蛋白质肽链又如何被转移到内质网腔中？ 有人提出了信号假说,核糖体与粗面内质网的结合、以及多肽链的转移,核糖体与内质网的结合：蛋白质合成时，游离的核糖体由信号密码翻译出信号肽，信号肽与细胞质基质中的信号识别颗粒（SRP）结合，并在SRP的介导下与粗面内质网上的SRP受体结合,肽链转移：新合成的肽链在通过核糖体大亚基的中央管和转移蛋白共同形成的通道，穿膜进入内质网腔,核糖体与粗面内质网的结合、以及多肽链的转移,核糖体与内质网的结合：SRP占据核糖体A位，蛋白质合成终止，当核糖体附着到内质网上后SRP便于受体分离，重新回到细胞质基质，此时蛋白质合成重新开始，SRP循环,肽链转移：肽链进入内质网腔中信号肽便被腔中信号肽酶切除；多肽合成结束后，核糖体便与内质网分离，核糖体循环,信号假说的主要内容：,1、游核糖体上合成信号肽； 2、细胞质基质中SRP识别信号肽，形成SRP-核糖体复合体，翻译暂停； 3、核糖体与粗面内质网结合，形成SRP-SRP受体-核糖体复合物； 4、SRP脱离核糖体，在参加SRP循环，核糖体的多肽链继续合成，并向内质 网腔转运； 5、信号肽被信号肽酶切除，在内质网腔降解； 6、蛋白质合成结束，附着核糖体脱离内质网，大小亚基分离，参与核糖体再循坏,2、蛋白质的修饰,糖基化,羟基化,新生肽链的进入内质网腔后，要经过各种不同的修饰和正确的折叠之后才 能运送到其他的部位。,糖基化,糖基化,糖基化是指单糖或寡糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白的过程，其在内质网中进行，在高尔基复合体中完成 由于糖基化的酶都在粗面内质网上所以细胞质中游离的核糖体上的可溶性蛋白质没有糖基化,糖基化的方式,N-连接寡糖的糖基化,O-连接寡糖的糖基化,内质网腔中进行,高尔基复合体中进行,糖基化,此种方式中的寡糖由N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖、葡萄糖组成，含14个糖残基。其连接到天冬酰胺（Asn）残基上,N-连接寡糖的糖基化,过程：N-连接寡糖先与内质网膜中的多萜醇分子结合被活化然后活化的寡糖在糖基转移酶的催化下，转移到Asn残基上，天冬酰胺作为受体。被转移的寡糖在内质网上进一步加工，切除3分子葡萄糖和一分子甘露糖,糖基化,N-连接寡糖的糖基化,糖基化,O-连接寡糖的糖基化,与N-连接寡糖的糖基化类似，寡糖连接在蛋白质的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基上的羟基基团的称为O-连接寡糖的糖基化,主要是在高尔基复合体中进行,羟基化,新生肽的脯氨酸和赖氨酸可进行羟基化，形成羟脯氨酸 和羟赖氨酸。在合成胶原 的细胞中 ，羟基化是一个主要反应,3、新生肽链的折叠与装配,新生肽链的折叠与装配主要依靠内质网腔内的分子伴侣,蛋白质二硫键异构酶,结合蛋白,葡萄糖调节蛋白,钙网素,切断错误的二硫键，生成新的二硫键 是蛋白质处于正确的折叠状态,防止蛋白质的不正确的 折叠与聚合； 防止新生的蛋白质在转运过程中变性或断裂；,内质网的标志分子伴侣，修饰蛋白质，并且与癌细胞侵袭和细胞癌变有关,参与糖蛋白的折叠，对内质网的Ca2+储存库具有调节作用,这类分子伴侣C端有滞留信号肽，与膜上受体结合，而滞留在腔内，被称为驻留蛋白,4、蛋白质的转运,新生肽链的折叠与装配主要依靠内质网腔内的分子伴侣,分泌蛋白的转运,跨膜蛋白的膜转移,（1） 分泌蛋白的转运,分泌蛋白的转运,两种转运途径：,1、经过折叠及糖基化作用以运输小泡的形式进入高尔基复合体，在高尔基复合体中修饰、加工后再运输出细胞外,2、含有分泌蛋白的膜泡从内质网上脱落下来，通过胞吐作用排除,（2）跨膜蛋白的膜转移,新生肽链的折叠与装配主要依靠内质网腔内的分子伴侣,跨膜蛋白的膜转移,同样两种方式：单次跨膜和多次跨膜,（2）跨膜蛋白的膜转移,新生肽链的折叠与装配主要依靠内质网腔内的分子伴侣,跨膜蛋白的膜转移,单次跨膜,一、协同翻译插入: 新生的跨膜蛋白肽链中有N端的起始转移信号，与停止转移信号； 起始转移信号引导肽链向内质网转移; 在整个肽链未完成转移之前，停止信号便停止肽链的转移；,（2）跨膜蛋白的膜转移,新生肽链的折叠与装配主要依靠内质网腔内的分子伴侣,跨膜蛋白的膜转移,单次跨膜,二、内信号肽转移: 内信号肽作为起始信号启动多肽链的转移，多肽链从转移器释放后会留在内质网的脂质双层中； 转移的方式： 取决于内信号肽两端的氨基酸节段携带的电荷,（2）跨膜蛋白的膜转移,新生肽链的折叠与装配主要依靠内质网腔内的分子伴侣,跨膜蛋白的膜转移,多次跨膜,原理与单次跨膜基本相同 含有多个起始与停止信号,（二） 滑面内质网的功能,脂质的合成与转运,糖原的代谢,解毒作用,Ca2+的储存及调节,1、脂质的合成与转运,脂质的合成与转运,内质网是脂质合成的重要场所,以磷脂酰胆碱的合成为例,三个步骤： 1、脂酰基转移酶催化脂酰辅酶A和甘油-3-磷酸反应生成磷脂酸 2、在磷酸酶的作用下，去磷酸化生成双酰甘油 3、由胆碱磷酸转移酶催化，双酰甘油和CDP-胆碱合成磷脂酰胆碱,脂质的合成与转运,脂质的合成与转运,脂质的合成与转运,脂质的合成与转运,新合成的脂质最初只嵌在内质网的细胞质基质面需要翻转酶使之翻转到腔面,脂质的合成与转运,脂质的合成与转运,磷脂转运的方式： 1、以出芽形成运输小泡转运到高尔基复合体、溶酶体、细胞膜上 2、通过一种水溶性的载体蛋白，磷脂转换蛋白,2、糖原的代谢,糖原的 代谢,实验证明滑面内质网参与糖原的分解 但糖原分解与内质网的关系仍需要进一步的探讨,3、解毒作用,解毒作用,一些脂溶性的代谢产物和外来药物不易被排除，需要在肝细胞中经过氧化、还原、水解和结合等方式使之毒性降低，易溶于水而被排出体外，该过程称肝细胞的解毒作用,解毒作用的原理：在电子传递的氧化还原过程中，通过催化多种化合物的氧化或羟化，一方面使药物、毒物的毒性降低或者破坏；另一方面因为羟化 作用，出现羟基，化合物的极性增强，使之更容易排泄,4、Ca2+的储存及调节,Ca2+,滑面内质网在肌肉细胞中形成一种特化结构肌质网； 膜上有Ca2+泵能将细胞质基质中的Ca2+泵入到肌质网中储存起来； 肌细胞受到刺激，Ca2+被释放激