脂类代谢与糖类代谢.ppt

第三章内膜系统,内质网和高尔基体,细胞生物学第二小组：石丁华、阿丽图尼汉麦麦提明、何蒙、陈頔、徐婷、吴旸、,内膜系统,内膜系统是真核细胞特有的结构，主要包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、各种转运小泡以及核膜和过氧化物酶体等功能结构。因为它们的膜是相互流动的，处于动态平衡，在功能上也是相互协同的。广义上的内膜系统概念也包括线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核等细胞内所有膜结合的细胞器。,功能：扩大膜的总面积，为酶提供附着的支架，如脂肪代谢、氧化磷酸化相关的酶都结合在线粒体内膜上；将细胞内部区分为不同的功能区域，保证各种生化反应所需的独特的环境。性质：内膜系统具有动态性质。虽然内膜系统中各细胞器是一个个封闭的区室，并各具一套独特的酶系，有着各自的功能，在分布上有各自的空间。实际上，内膜系统中的结构式不断变化的，此为内膜系统的最大特点，动态性质。动态网络主要是由细胞中3种不同的生化活动及3种不同的代谢途径造成的。1、生化合成途径。2分泌途径。3、内吞途径内膜系统的研究方法：放射自显影术，减速离心分离与功能分析、用突变体研究内膜系统的运输作用。,内质网,主讲人：阿丽、陈頔,Sndoplasmicreticulun，ER,内质网是细胞内的一个精细的膜系统。是交织分布于细胞质中的膜的管道系统内质网存在于除哺乳动物成熟的红细胞外的各种真核细胞中。内质网为由生物膜构成的互相通连的片层隙状或小管状系统，膜片间的隙状空间称为池，通常与细胞外隙和细胞浆基质之间不直接相通。这种细胞内的膜性管道系统一方面构成细胞内物质运输的通路，另方面为细胞内各种各样的酶反应提供广阔的反应面积。内质网与高尔基体及核膜相连续。,内质网作用：内质网的功能主要有以下4点：（1）蛋白质的合成与转运（粗面内质网）（2）蛋白质的加工（粗面内质网，如N-连接的糖基化）（3）脂类代谢与糖类代谢（滑面内质网）（4）解毒作用（滑面内质网上有分解毒物的酶）,ER的其它功能1，合成膜脂：大多数膜只是完全在内质网中合成的，例外的情况包括：鞘磷脂是在内质网上开始合成的，但完成于高尔基体；某些线粒体和叶绿体独有的膜脂是驻留在这些细胞器中的酶催化合成的。ER合成的膜脂以膜跑运输的方式转运至高尔基体，溶酶体和质膜上，或借磷脂转移蛋白（phospholipidtransferprotein，PTP）形成水溶性复合物，转至其他膜上。2，解毒作用：SER中的P450酶系属于单加氧酶（monooxygenase），又称为多功能氧化酶(mixedfunctionoxidase)、羟化酶(hydroxylase)，因其还原态的吸收峰在450nm处，故名。主要分布在SER中，但也存在于质膜、线粒体、高尔体、过氧化物酶体、核膜等细胞器的膜中，具有解毒作用，通常可将脂溶性有毒物质，代谢为水溶性物质，使有毒物质排出体外。有时也会将致癌物代谢为活性致癌物。P450种类繁多，但都是与其他辅助成分组成一个呼吸链来实现其功能，呼吸链中的P450还原酶实际就是一种黄素蛋白。P450催化O2分子中的一个原子加到底物分子上使之羟化，另一个氧原子被NADH或NADPH提供的氢还原生成水，在此氧化过程中无高能磷酸化合物生成。,3，甾体类激素的合成：在生殖腺和肾上腺的内分泌细胞中，SER、线粒体，可能还有高尔基体上的一些酶共同参与甾体类激素的合成。4，调节血糖浓度：使葡糖6-磷酸水解为磷酸和葡萄糖，释放糖至血液中。细胞中的糖元可被酶转化为葡糖1-磷酸，再转变为葡糖6-磷酸，但由于膜对磷酸化的糖是高度不通透的，葡糖6-磷酸只有在去磷酸化以后才能通过质膜，进入血液。5，形成一些特殊结构：如肌细胞中的SER特化成的肌质网可储存钙离子，作为细胞内信号物质。6，支撑作用：内质网是细胞内最丰富的膜，形成了一种网络结构，提供机械支撑作用，并成为细胞质中酶附着的支架。7，转送作用：内质网可通过出芽来运送合成物，其中光面内质网尤为突出。,内质网的分类,内质网的分类,内质网是细胞内的一个精细的膜系统。是交织分布于细胞质中的膜的管道系统。两膜间是扁平的腔、囊或池。内质网有两种类型，一类是在膜的外侧附有许多小颗粒，这种附有颗粒的内质网叫粗糙型内质网RER，这些颗粒是核糖体（核糖核蛋白ribosome）；另一类在膜的外侧不附有颗粒，表面光滑，称光滑型内质网SER。粗糙型内质网的功能是合成蛋白质大分子，并把它从细胞输送出去或在细胞内转运到其他部位。凡蛋白质合成旺盛的细胞，粗糙型内质网便发达。在神经细胞中，粗糙型内质网的发达与记忆有关。光滑型内质网的功能与糖类和脂类的合成、解毒、同化作用有关，并且还具有运输蛋白质的功能。,A.粗面内质网（RER）粗面内质网又，叫做颗粒型内质网常见于蛋白质合成旺盛的细胞中。粗面内质网大多为扁平的囊，少数为球形或管泡状的囊。在靠近核的部分，囊泡可以与核的外膜连接。粗面内质网的表面所附着的核糖体(也叫核糖核蛋白体)是合成蛋白质的场所，新合成的蛋白质就进入内质网的囊腔内。粗面内质网既是新合成的蛋白质的运输通道，又是核糖体附着的支架。,糖基化,糖基化是在酶的控制下，蛋白质或脂质附加上糖类的过程，发生于内质网。在糖基转移酶作用下将糖转移至蛋白质，和蛋白质上的氨基酸残基形成糖苷键。蛋白质经过糖基化作用，形成糖蛋白。糖基化是对蛋白的重要的修饰作用，有调节蛋白质功能作用。,肽链间的二硫键形成,B.滑面内质网（SER）滑面内质网与蛋白质的合成无关，可是它的功能却更为复杂，它可能参与糖元和脂类的合成、固醇类激素的合成以及具有分泌等功能。在胃组织的某些细胞的滑内质网上曾发现有Cl-的积累，这说明它与HCl的分泌有关。在小肠上皮细胞中，可以观察到它与运输脂肪有关。在心肌细胞和骨骼肌细胞内的滑面内质网，可能与传导兴奋的作用有关在平滑肌细胞内，却发现它与Ca2+的摄取和释放有关。,C.微粒体应用蔗糖密度梯度离心的方法可以将RER和SER分离开来。离心后，ER断裂形成许多小泡，称微粒体。微粒体是指在细胞匀浆和差速离心过程中获得的由破碎的内质网自我融合形成的近似球形的膜囊泡状结构,它包含内质网膜和核糖体两种基本成分。在体外实验中,具有蛋白质合成、蛋白质糖基化和脂类合成等内质网的基本功能。微粒体在细胞生物学中定义为从内质网的碎片所得到的小型囊泡。必须将肝脏或其他组织磨碎（均质化）之后，才能得到微粒体。微粒体含有细胞色素P450(CYP)氧化酶，与氧化代谢有关。分类：a.粗面微粒体：表面附着有核糖体，来源于RER。b.滑面微粒体：表面光滑，没有附着核糖体，多来自SER。,6.相关病变细胞质的改变：滑面内质网和粗面内质网一、粗面内质网1、粗面内质网扩张、囊泡化正常粗面内质网系由膜形成扁池，腔很窄，在细胞水肿时，液体入腔内使之扩张，并形成小泡，在肝炎时肝细胞气球样变中也可见到。2、粗面内质网脱粒粗面内质网扁池膜旁有核糖体依附，在粗面内质网肿胀同时膜表面核糖体脱落。也有的粗面内质网膜表面核糖体脱落，但扁池不扩张。3、粗面内质网板层在内分泌细胞及胚胎肝细胞内出现短而紧密排列粗面内质网，在内分泌肿瘤及肝癌中也可见到。4、同心圆膜性小体有三种：第一种粗面内质网呈同心圆板层排列；第二种是滑面膜双层呈同心圆排列；第三种是在滑面间夹有糖原。5、粗面内质网池内隔离粗面内质网扁池扩张，带有核糖体的膜突入扩张的池内，切面如像岛状膜性小管小泡游离在池内。6、粗面内质网对合池平行两片粗面内质网紧密靠拢，内侧面核糖体消失。也可有三片或多片，称三合池或多合池。,二、滑面内质网1、滑面内质网增生滑面内质网与产生固醇物质，解毒、激素灭活等功能有关，如解毒作用增强，肝细胞内滑面内质网增多，肾上腺皮质瘤内滑面内质网也多。2、肌浆网水肿肌浆网亦属滑面内质网，与肌肉收缩及钙离子释放回收有关。肌细胞缺氧，中毒时，肌浆网可出现水肿。,高尔基体,Golgicomplex,主讲人：石丁华何蒙,PARTONE,高尔基复合体的形态结构高尔基复合体的极性高尔基复合体的化学组成,PARTTWO,高尔基复合体的功能高尔基复合体与疾病,形态结构在不同的细胞中，高尔基复合体的形态、大小和分布均有很大差异。典型的高尔基复合体由呈弓形扁平膜囊和大、小囊泡构成。,扁平囊膜是高尔基复合体的主要部分，一般由3到10层略弯曲的扁平膜囊平行排布而成。形成高尔基锥。,高尔基体三维重建模式图,分散型高尔基体本身的结构上亦有极性，它多呈弧形，有的呈半球形或球形。通过对高尔基复合体的电镜细胞化学和三维结构重建研究，发现高尔基复合体是由顺面高尔基网高尔基体中间膜囊和反面高尔基网组成的复杂结构。,高尔基体电镜图,高尔基体的顺面是囊泡结构，靠近粗面内质网，中间部分是扁平膜囊，反面也是囊泡结构。扁平膜囊是高尔基复合体的主体部分。一般由310层扁平膜囊平行排列在一起组成一个扁平膜囊堆每层膜囊之间的距离为150300，每个扁平囊是由两个平行的单位膜构成，膜厚67nm.小泡在扁平囊的周围有许多小囊泡，直径400-800？。这些小囊泡较多地集中在高尔基复合体的形成面。一般认为它是由附近的粗面内质网出芽形成的运输泡。它们不断地与高尔基体的扁平膜囊融合，使扁平膜囊的膜成分不断得到补充。大泡多见于扁平膜囊扩大之末端，可与之相连。直径0.1-0.5微米，泡膜厚约80。,Question：为什么高尔基体具有顺面和反面的结构呢？,极性,高尔基复合体是一种有极性的细胞器，其极性包括俩个方面；一是组成高尔基复合体的各个囊膜在形态和化学组成，功能上具有方向性；二是高尔基复合体在执行各项生物学功能时具有一定的方向性和顺序性。,高尔基复合体的化学组成,对高度纯化的高尔基复合体进行生化分析表明，其化学组成介于内质网和质膜之间。在大鼠肝细胞的高尔基复合体中，蛋白质含量约为60%,脂类约为40%.尽管组成高尔基体复合体膜的脂质成分还未明确，但已经证明其主要成分为胆固醇和磷脂。高尔基复合体膜中各种脂质成分的比例与其他膜结构略有不同，介于内质网和细胞膜之间。从粗面内质网，高尔基复合体到细胞膜，神经鞘磷脂和胆固醇的比例依次递增，磷脂酰胆碱的比例则依次降低，其他磷脂的比例则较为恒定。,高尔基复合体的功能,高尔基体的主要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。高尔基体是完成细胞分泌物（如蛋白）最后加工和包装的场所。从内质网送来的小泡与高尔基体膜融合，将内含物送入高尔基体腔中，在那里新合成的蛋白质肽链继续完成修饰和包装。高尔基体还合成一些分泌到胞外的多糖和修饰细胞膜的材料。,功能一：参与细胞分泌活动生成分泌性囊泡是高尔基体的重要功能之一。高尔基体对蛋白质的分类，依据的是蛋白质上的信号肽或信号斑。根据早期光镜的观察，已有人提出高尔基体与细胞的分泌活动有关。随着现代科学的发展，运用电镜、细胞化学及放射自显影技术更进一步证实和发展了这个观点。高尔基体在分泌活动中所起的作用，主要是将粗面型内质网运来的蛋白质类的物质，起着加工（如浓缩或离析）、储存和运输的作用，最后形成分泌泡。（1）（2）,一、蛋白质在粗面内质网合成。二、新合成的蛋白质由内质网输送到高尔基体。三、在高尔基体区蛋白质被浓缩包装后成立酶原颗粒的内容物。四、新合成的酶原粒移至细胞顶部，随后同细胞质膜融合并将内容物释放到胰腺细胞外。研究进一步表明。除分泌蛋白外，很多膜蛋白、溶酶体酶、胶原纤维等细胞外基质成分都是通过高尔基体来完成其定向转运过程的。,功能二：参与蛋白质的糖基化与酰基化的修饰,蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化不但是分拣信号、而且帮助蛋白质正确折叠、增加蛋白质的稳定性、抵御酶降解和参与细胞识别。蛋白质在粗面内质网合成后，经过初步的糖基化修饰，但未具备成熟糖蛋白所需的结构，必须经过高尔基复合体进一步糖基化修饰才能成为成熟分子。糖蛋白的空间结构决定了它可以和哪一种糖基转移酶结合，发生特定的糖基化修饰。高度分区化内部构造,（如图为N-连接糖基化）新合成蛋白进行糖基化修饰的一种方是式。糖通过与蛋白质的天冬酰胺的自。由NH2基连接，所以将这种糖基化称为为N-连接的糖基化。,蛋白质的糖基化有多种作用：一、保护蛋白质不被水解酶降解二、作为运输信号，应道蛋白质被包装到运输泡中，输送到目的细胞器三、在细胞表面形成糖萼，起到细胞识别和保护质膜的作用。,蛋白质的酰基化蛋白质在执行生命复杂的调控和信息传递过程中，需要在蛋白质分子链上街上某种分子或分子团，以改变蛋白质的功能，称之为”蛋白质的修饰“。蛋白质的酰基化修饰主要发生在高尔基体腔内，将酰基选择性地链接在蛋白质分子链上，酰基化修饰后的蛋白质可以对细胞内的各种通路进行精确地调节与控制。,功能三：参与蛋白质结构的再加工,如将蛋白质N端或C端切除，成为有活性的物质（胰岛素C端）或将含有多个相同氨基序列的前体水解为有活性的多肽，如神经肽。,功能四：参与蛋白质的分拣与运输,（3）,三种运输途径：1、溶酶体酶经高尔基复合体的单独分拣包装，以被小泡的形式运往溶酶体2、分拣蛋白被包装成分泌泡，以有被小泡的形式运往细胞质膜或分泌到细胞外3、其余部分蛋白质被包装成分泌小炮后，暂时储存在细胞质中，一旦需要，再被释放到细胞外,功能五：植物细胞壁形成,在高等植物细胞有丝分裂末期，形成细胞壁时，高尔基体数量增加。估计构成植物细胞典型初生壁的过程就涉及数百种酶。除少数酶共价结合在细胞壁上外，多数酶都存在于内质网和高尔基体中。植物细胞分裂时，高尔基体与细胞壁的形成有关。在高