细胞生物第四章细胞内膜系统.ppt

,第四章细胞内膜系统,由原核细胞演变成真核细胞后，除了分化出细胞核外，细胞膜内陷，构成了非常复杂的内膜系统内膜系统是指细胞质中由核膜、内质网膜、和高尔基复合体膜的小管、小泡和扁囊组成的系统。在细胞质内精巧的分割出许多封闭性区室，形成了各种膜性细胞器，如内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体等。这些细胞器均能执行各自的生化反应，互不干扰的完成专一性的生命活动过程。,细胞内膜系统分布于细胞质基质之中，细胞质基质也称为基质溶胶，含80%左右的水分，具有液态性，是细胞质中除各种细胞器和内含物以外的稳定均质而半透明的水质凝胶，约占细胞总体积的55%。细胞质基质为各种细胞器维持其正常结构提供所需要的离子环境，是各类细胞器完成其功能活动供给所必需的一切底物。,第一节、内质网(ER),1945年用电子显微镜观察培养的小鼠成纤维细胞，发现细胞质中有一些小管、小囊连接成网状的结构，由于这些结构多聚集于细胞核附近内质区域故称内质网。,内质网在细胞中的分布,一、内质网类型和形态结构除哺乳动物的红细胞外，所有真核细胞均含有内质网，它可占细胞的整个膜的50%以上。是由膜构成的小管、小泡或扁囊连接而成的三维网状膜系统。内质网的形态变异很大，其形态、数量和分布在不同细胞中不同，常与细胞的类型、生理功能状态、分化程度以及环境条件有关。同一细胞不同区域的内质网其形态也会随发育时期、生理状态不同而不同。,在同一种动物体内的不同细胞或不同动物体的细胞，凡能合成蛋白质或类固醇的细胞，由于功能相似，内质网结构也非常接近。内质网主要执行蛋白质和脂类合成的细胞器，所以在合成蛋白质旺盛的细胞十分发达，如在大量合成抗体的浆细胞中，细胞质内几乎充满了内质网。研究结果表明：内质网不仅在蛋白质和脂类的合成上起重要作用，而且也是其他的膜性细胞器的来源，因此内质网在细胞的内膜系统中占有中心位置。,内质网的立体结构模式图,内质网的膜厚度约为56nm，比质膜要薄但仍是“暗-明-暗”三层板式结构。内质网是由大小不同的小管、小泡或扁囊构成的一个连续的网状膜系统。扁囊是一些大而扁平的片状结构，为内质网的特征性结构。内质网朝向腔的一面称为腔面，朝向胞质一面称为胞质面。内质网的分布状态和数量多少与细胞类型有关。,卵细胞、胚胎细胞、未分化细胞内质网不发达，具有外分泌功能的细胞内质网较发达。同一类型细胞处在不同的生理状态时，内质网形态也有差异。在细胞周期的各阶段，内质网也有复杂的变化，M期内质网呈片段状，并凝集于细胞核周围；G1、S、G2期内质网逐渐组建成连续的网状结构。,内质网分为两种类型：粗面内质网（rER）滑面内质网（sER）。,核糖体,粗面内质网,滑面内质网,（一）粗面内质网(rER)1、结构特点粗面内质网的表面附着有大量颗粒状核糖体粗面内质网与常布满核糖体的细胞核的外核膜相连，使内质网腔与核周隙相通。,胰腺细胞中内质网占整个细胞体积的3/4.大部分为粗面内质网。未成熟或未分化的干细胞，粗面内质网则不发达。可以根据粗面内质网结构的复杂程度，来判断细胞的功能状态和分化程度。无论原核细胞还是真核细胞，均含有大量的核糖体，分为游离核糖体和附着核糖体。,光镜下看不到粗面内质网，但当有大量粗面内质网存在时，细胞会出现强嗜碱性染色，这是由于粗面内质网有大量核糖体的缘故，因核糖体中有核酸。电镜下粗面内质网是由一些相互连通且平行排列的扁平膜囊及其外表附着大量核糖体构成，囊池宽4070nm。研究表明：粗面内质网发达程度可作为判断细胞分化程度和功能状态的一项重要指标。未分化细胞，rER不发达，腺细胞，rER发达,2、核糖体核糖体是细胞中普遍存在的一种非膜性结构的生物大分子复合物，核糖体存在于所有的细胞中。电镜下核糖体由大、小亚基以特定形式组成，常以单体，或多聚体形式存在于细胞质中、内质网和核膜上。,70S核糖体,50S,30S,80S核糖体,60S,40S,23SRNA,16SRNA,5SRNA,28SRNA,5.8SRNA,5SRNA,18SRNA,34种蛋白质,21种蛋白质,45种蛋白质,33种蛋白质,真核细胞和原核细胞的核糖体是不同的,真核细胞核糖体包括两种类型：附着核糖体-附着在粗面内质网上和核膜外层表面上。游离核糖体-游离在细胞质基质中以上两种类型的核糖体在执行蛋白质合成中都是以多聚核糖体的形式进行的。,多聚核糖体,（二）滑面内质网(sER)滑面内质网主要的特征是膜表面没有核糖体附着而光滑，大多有分支小管和圆形小泡所构成。滑面内质网在一定部位与粗面内质网、核膜及高尔基复合体相连，滑面内质网与粗面内质网不同呈嗜酸性。细胞质内滑面内质网丰富的，其嗜酸性较强，滑面内质网的膜比粗面内质网膜薄，所以电镜下不易分出单位膜的三层结构。,胃酶细胞的全部为粗面内质网,两种内质网分布情况,肌细胞全部为滑面内质网,两种内质网在不同细胞中分布状况各不同胃酶细胞中的内质网全部为粗面内质网肌细胞中全部为滑面内质网，在肾上腺皮质细胞中则两者并存。用蔗糖密度梯度离心技术可将粗面内质网和滑面内质网分离出来,二、内质网膜的化学组成应用离心的方法可以将内质网从细胞中分离出来，经分析证明：内质网是由脂类和蛋白质组成。脂类约占3040%，蛋白质约占6070%。比较后发现：内质网膜的脂类较细胞膜为少，其中以磷脂为最多，内质网膜含有的蛋白质比细胞膜多。内质网膜含有3040种酶，葡萄糖-6-磷酸酶是内质网膜标志性酶。细胞经匀浆后内质网破碎成许多碎片，成为100nm的封闭小囊称为微粒体。细胞色素P-450是滑面内质网特有的标记酶。,三、内质网的功能内质网是一种多功能细胞器，除了进行蛋白质合成、脂类合成、糖代谢和解毒作用之外，还与物质运输、和对细胞的机械支持密切相关。两种类型的内质网结构上既有共性又有区别除了是否有核糖体附着以外，两者在蛋白质和酶系统上存在较大区别。两者在功能上同样有明显不同。,经研究了解，内质网与其他的细胞器的结构发生和功能有着密切的联系，这对探讨内质网在生命活动的作用具有重大的意义。粗面内质网常与细胞核的外膜相连，内质网腔与内外核膜间的核间隙相通。外核膜如同粗面内质网，表面均附有大量核糖体，两者膜厚度也一样，皆为410nm，故此外核膜被认为是内质网的一部分，也具备合成蛋白质的功能,（一）粗面内质网的功能1、粗面内质网与蛋白质合成由于粗面内质网和核糖体的结合，粗面内质网主要参与合成分泌蛋白质、整合蛋白质、溶酶体蛋白等。内质网合成的分泌蛋白质首先会释放进入内质网腔进行初步加工，然后输送至高尔基体进行进一步加工、修饰、最终包装成含有分泌颗粒的分泌泡，再经细胞表面释放出去。,粗面内质网可合成分泌蛋白，如可溶性蛋白酶、多肽激素，也合成膜蛋白。蛋白质在内质网上的合成是个很复杂的过程:包括核糖体由信号肽引导与内质网膜结合。附着于内质网上的核糖体合成的多肽链穿过内质网膜进入内质网腔中。合成的蛋白质在内质网腔内进行折叠。,新合成的蛋白质在内质网腔内进行糖基化并再向高尔基体的转运等连续过程。游离多聚核糖体合成的蛋白质不会进入内质网腔，而附着多聚核糖体合成的蛋白质则可以进入内质网腔，其关键在于结合的mRNA不同，粗面内质网上的核糖体蛋白质的合成过程遵循信号假说。,(1)信号假说核糖体是蛋白质合成的场所，蛋白质在串联核糖体的mRNA上翻译而成。在翻译分泌蛋白的mRNA5端，有一组编码特殊氨基酸序列的密码子，称为信号密码，由信号密码翻译出的肽链，它由1830个氨基酸组成，称为信号肽。在细胞中能够合成信号肽的核糖体将成为附着核糖体与内质网结合，不能合成信号肽的则为游离核糖体，散布在细胞质基质中。,细胞质基质中存在信号识别颗粒（SRP），哺乳动物SRP由6个多肽亚单位和一个RNA分子组成。（如图）,SRP既能识别出核糖体外的信号肽，又能与粗面内质网膜上的SRP受体结合，通常SRP与核糖体的亲和力很低，但当核糖体出现信号肽时，便增加了它与核糖体之间的亲和力，并与之结合，形成SRP-核糖体复合体。信号肽的作用是将核糖体引导到内质网膜，并进行蛋白质合成。,SRP可能夺占了由tRNA占据的核糖体“A”位点，从而阻止了下一个氨酰-tRNA进入核糖体。当SRP-核糖体复合体与内质网膜接触后，便与膜上SRP受体相结合，核糖体则以大亚基与附着于膜上的核糖体结合蛋白和结合。SRP受体也称停泊蛋白，横跨内质网膜，并暴露于内质网表面(细胞质基质面）。,核糖体的大亚基与核糖体结合蛋白结合，提高了核糖体与内质网的附着的稳定性。核糖体结合蛋白只存在于粗面内质网上，滑面内质网和原核细胞并不存在。SRP与SRP受体的结合是暂时性的，当核糖体附着于内质网膜之后，SRP受体发生构象变化，与之结合的SRP被释放，重新参与“SRP”循环。,2、粗面内质网与蛋白质的修饰（1）蛋白质的糖基化修饰粗面内质网的另一功能是蛋白质糖基化。新合成的如果是分泌蛋白，多肽链则全部穿过内质网膜，进入膜腔内；若是膜蛋白则存留于内质网膜内。在内质网合成的大部分蛋白都需要在内质网腔内进行糖基化，形成糖蛋白。细胞质中游离多聚核糖体合成的蛋白质都未被糖基化。,催化糖基的酶在粗面内质网上，糖蛋白的糖基化过程从内质网开始，并在最后在高尔基体中完成。糖蛋白由多肽链和结合在多肽链上的寡糖侧链组成，是由蛋白质经糖基化而形成的。现已知寡多糖与多肽链上天冬酰胺残基-NH2基团相连接，称N-连接寡糖（N-连接糖基化），N-连接的糖基化过程在粗面内质网完成。O-连接寡糖的糖基化（O-连接糖基化）过程在高尔基复合体中完成。,蛋白质糖基化类型,一个寡糖含有2个N-乙酰葡萄糖胺，9个苷露糖和3个葡萄糖，在一种特异的脂-多萜醇上形成，多萜醇是嵌入于内质网膜中的脂质，多萜醇磷酸酯即是携带糖的载体。多萜醇是一种高度疏水的酯，其活性基团面向着ER腔，它通过焦磷酸链和多萜醇连接。在蛋白质合成过程中，当内质网腔内多肽链上的天冬酰胺露出时，寡糖在与膜结合的糖基转移酶的作用下从多萜醇上转移到靶蛋白链的天冬酰胺残基上。,糖蛋白中最普遍的一种糖基便是与天冬酰胺残基连接的N-连接寡糖，除此之外，还可发现O-连接寡糖，它们共价连接到蛋白质的丝氨酸，苏氨酸和酪氨酸残基侧链上的-OH基团N-连接寡糖的糖基化在粗面内质网中完成。O-连接寡糖主要或全部在高尔基体中完成。粗面内质网中糖基化只是初步的（3个葡萄糖、1个甘露糖被切除），进一步的修饰和改建则在高尔基体中进行。,（2）蛋白质的酰基化修饰酰基化是内质网上合成的蛋白质常见一种修饰方式，这类蛋白质是通过结合酰基与内质网上的糖脂结合，将自己锚定在内质网膜上，形成脂锚定糖蛋白。（3）蛋白质的泛素化修饰泛素是一种小分子蛋白，蛋白质与泛素结合后，被蛋白酶体以ATP依赖的方式降解，泛素系统通过特异性降解蛋白质调节细胞分化、免疫反应等。,3、粗面内质网与蛋白质的运输在粗面内质网上不仅合成蛋白质，而且还可以进行蛋白质的运输。通过放射自显影技术对胰腺细胞蛋白质分泌活动的研究，证明了粗面内质网的蛋白质运输的功能。胰腺细胞的功能比较单纯，主要合成供分泌的蛋白质，方法是用3H标记亮氨酸，用于示踪蛋白质的运输途径。,5分钟,17分钟,37分钟,由粗面内质网上的核糖体合成的分泌蛋白进入内质网腔，经过正确折叠和糖基化后，再转运到高尔基体，之后经由组成高尔基体的各种结构被排出细胞之外。,用氚（3H）标记的亮氨酸,研究证明，分泌蛋白从内质网到高尔基复合体，是通过包被囊泡来进行的。包被囊泡根据包被蛋白的不同分为三种网格蛋白包被囊泡包被蛋白（COP）包被囊泡包被蛋白（COP）包被囊泡以上三种包被囊泡其功能是不同的。,囊泡以出芽的方式从供体细胞器或质膜生成后，携带着运送的物质到达受体细胞器或质膜，并与之融合，此过程称为囊泡运输。囊泡运输是双向性的：内质网高尔基体细胞膜囊泡运输确保了细胞与外界环境之间的物质交换和交流。,（二）滑面内质网的功能,1、脂类和类固醇激素的合成滑面内质网具有很多重要的功能，如类固醇激素的合成，滑面内质网是细胞内合成脂类的主要场所。滑面内质网合成的脂类包括脂肪、磷脂、胆固醇、皮质激素等，磷脂包括磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺，其中最普遍的为磷脂酰乙醇胺。,2、脂类代谢在脂类代谢旺盛的细胞中滑面内质网非常丰富，如小肠上皮细胞从肠管消化吸收脂肪的重要场所，脂肪在小肠中被脂酶分解成脂肪酸和一酰甘油后被上皮细胞摄入，在滑面内质网中酯化成三酰甘油，最终形成乳糜颗粒，从上皮细胞侧面排入淋巴管。,3、糖原代谢,在肝细胞中，糖原裂解释放葡萄糖-1-磷酸，然后再转变成葡萄糖-6-磷酸，由于磷酸化的葡萄糖不能通过细胞质膜，滑面内质网上的葡萄糖-6-磷酸酶将葡萄糖-6-磷酸水解为葡萄糖和磷酸后，葡萄糖就可穿过细胞质膜进入血液。,4、解毒作用,SER中有与解毒作用有关的酶系：P450酶系属于单加氧酶，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。肝细胞的解毒作用，主要有滑面内质网完成。5、参与Ca2+储存和浓度调节,由肠道吸收的外源性有毒物质或药物及机体代谢自生的内源性毒物，大多数经过肝细胞内的SER通过氧化、甲基化、结合等方式，使毒性降低、失毒或利于排泄。,四、内质网与疾病（了解内容）内质网是一种比较敏感的细胞器，内质网受到某些损伤或某些因素作用时会发生肿胀、肥大等病理变化。缺氧、缺血和引起细胞内水、钠潴留导致内质网扩张和空泡化，是最常见的病理现象。低氧还能引起核糖体从粗面内质网脱落，使核糖体数量减少，从而影响粗面内质网的蛋白质合成。,当细胞发生大量水分丢失，出现脱水时，粗面内质网上的核糖体会脱落，这时内质网萎缩，并和细胞的其他成分一起浓缩成团块，使细胞呈皱缩状态。不同生物学特性癌细胞中，内质网各自呈现特异的改变。高分化癌细胞内质网丰富，低分化癌细胞内质网稀少。,第二节高尔基复合体,高尔基复合体又称高尔基器或高尔基体,是意大利科学家1898年发现的,它是普遍存在于真核细胞中的一种细胞器。高尔基复合体与细胞的分泌功能有关,能够收集和排出内质网所合成的物质,对某些物质进行加工，它也是凝集某些酶原颗粒的场所,参与糖蛋白和粘多糖的合成。高尔基复合体与溶酶体的形成有关。,高尔基复合体模式图,一、高尔基复合体的形态结构,高尔基复合体是由一层单位膜包围而成的复杂的囊泡系统。电镜下高尔基体是由小囊泡、扁平膜囊、大囊泡组成。高尔基体具有一定的极性，扁囊的凸面靠近细胞核或内质网一侧称为生成面或顺（式）面，与其相反的凹面朝向细胞膜一侧，称为成熟面或反（式）面。,电镜下,成熟面,形成面,电镜下可观察到高尔基体的复杂三维结构，其三维结构分三个部分：顺面高尔基网状结构、高尔基中间膜囊、反面高尔基网状结构,反面高尔基网状结构,高尔基中间膜囊,顺面高尔基网状结构,顺面高尔基网位于顺面的最外侧，一般认为，顺式面接受来自内质网新合成的物质，并大部分转入中间膜囊，小部分蛋白质与脂质再返回内质网。中间膜囊有38个，主要合成多糖，对糖蛋白进行糖基化修饰、加工以及合成糖脂。反面高尔基网主要功能对新合成蛋白进行分选包装，再由分泌泡输出细胞等,高尔基复合体是有极性的，鉴别其极性可采用标志酶细胞化学方法来进行：顺面高尔基网细胞化学特征是可被锇酸特异性染色。中间膜囊，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酶（NADP）是该结构的标志酶。反面高尔基网采用焦磷酸硫胺素酶（TPP）和胞嘧啶单核苷酸酶（CMP）酶反应来显示该结构。,在高尔基复合体顺面可看到许多来自内质网的运输小泡，即小囊泡。直径4080nm,膜厚度6nm,数量较多，往往是由内质网芽生而来，电镜下可见小囊泡与顺面扁平囊相融合，内容物可进入膜囊。在高尔基复合体反面可看到许多较大的大囊泡，即分泌泡，直径100500nm,膜厚度8nm,它们有扁平囊末端或成熟面末端膨大脱落而成。小囊泡的加入以及大囊泡脱离，使扁平囊处于动态变化之中。,在一定类型的细胞中，高尔基体的形态和位置比较固定，在不同种类的细胞中，高尔基体的数量也会有所不同，具有分泌功能的细胞，高尔基复合体均比较发达，如胰腺外分泌细胞。在同一类型的细胞中，也可随细胞的生理状态而改变，功能旺盛时多，衰老是少。高尔基复合体的发达程度与细胞的分化程度呈正相关。,二、高尔基复合体的化学组成从大鼠肝细胞分离的高尔基体约含有60%的蛋白质和40%的脂类。膜脂成分介于内质网和细胞膜之间，从粗面内质网、高尔基体到细胞膜，神经鞘磷脂和胆固醇的比例依次递增，而磷脂酰胆碱的比例依次递减，其他磷脂比例较为恒定。高尔基复合体中的蛋白质种类，低于内质网，但高于细胞膜。高尔基体复合体中最典型的酶为糖基转移酶，这些酶将寡糖转移到蛋白质分子上形成糖蛋白。,三、高尔基复合体的极性高尔基复合体是一种有极性的细胞器。高尔基复合体极性包括两个方面组成高尔基复合体的各个膜囊在形态和化学上组成、功能上具有方向性。高尔基复合体在执行各项生物功能时具有一定的方向性和顺序性高尔基复合体的各组成部分含有不同的酶，各自形成一个个相对独立的生化区室，分别执行不同的功能。高尔基复合体在执行蛋白质加工、修饰时具有方向性,四、高尔基体的主要功能高尔基体参与细胞的分泌活动，粗面内质网合成的分泌蛋白均经由高尔基体进一步加工、修饰和包装，然后分门别类运送到细胞特定部位或被排出细胞之外。高尔基体也具有对蛋白质分选和水解的功能高尔基体还参与膜的转化。高尔基体是细胞内糖类合成的工厂。,3分钟,20分钟,120分钟,（一）参与细胞的分泌活动生成分泌性囊泡是高尔基体的重要功能之一。电镜下可见3H-氨基酸标记胰腺细胞观察蛋白质合成及分泌过程。3分钟后放射自显影颗粒位于粗面内质网，20分钟后出现在高尔基体，120分后则位于分泌泡。该实验表明分泌蛋白在粗面内网上合成，被运输到高尔基体，高尔基体修饰后再被运入分泌泡，最终分泌到细胞外。,用氚（3H）标记的亮氨酸,（二）参与蛋白质的糖基化与酰基化修饰1、蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化在蛋白质正确折叠、增加蛋白质的稳定性、抵御酶降解和参与细胞识别等方面都有重要作用。蛋白质是由粗面内质网合成后经过了初步糖基化修饰，必须再经高尔基体的进一步糖基化修饰才能成为成熟的糖蛋白分子。高尔基体中的糖蛋白的形成过程是进行的O-连接的糖基化，糖基连接在丝氨酸等的羟基上，形成O-连接的寡糖蛋白。,在高尔基体中还对在内质网中形成的N-连接的寡糖蛋白进行加工修饰，切除部分寡糖残基，再加上另一些糖残基，完成糖蛋白中寡糖链的修饰。高尔基复合体各部扁平囊膜呈现高度区域化，不同部位含不同的糖基转移酶，在经过对寡糖链一系列的精确的修饰后，导致不同种类成熟的蛋白质上的寡糖链在结构上出现差异，从而表现出糖蛋白的多样性。,蛋白质的糖基化的作用：保护蛋白质不被水解酶降解。作为运输信号，引导蛋白质被包装到运输泡中，输送到目的细胞器。在细胞表面形成糖萼，起细胞识别和保护细胞膜的作用。,2、蛋白质的酰基化蛋白质在执行某些功能过程中，需要在蛋白质分子链上连接上某种分子或分子团，以改变的蛋白质的功能，称为蛋白质的修饰，蛋白质的酰基化就蛋白质的一种修饰。蛋白质的酰基化修饰主要发生在高尔基中，将酰基连接在蛋白质的分子链上，经过酰基化后的蛋白质对细胞内的各类通路进行精确的调节和控制，调控蛋白质的多种性质、亚细胞定位、转录活性、蛋白质稳定性方面发挥着重要的生物学功能。,（三）参与蛋白质结构的再加工有些蛋白质由粗面内质网合成后，许多是无活性的蛋白原，须经高尔基体水解或加工改造后才能具有活性。例如，胰岛素原含有A、B两条多肽链和一条连接作用的C肽链，胰岛素原进入高尔基体后，由高尔基体中的转变酶切去C肽链，而成为有活性的的胰岛素。,高尔基体对胰岛素分子的加工过程示意图,（四）参与蛋白质的分拣与运输粗面内质网合成的蛋白质，经高尔基复合体加工修饰后，在高尔基体反面通过形成不同转运泡以不同途径被分选、运输至靶位点。这种膜泡运输的方式普遍存在于真核细胞中，完成膜泡运输的小泡表面都有特殊的标志，以确保被转运的蛋白质能够到达特定的细胞部位,真核细胞中存在有三种不同类型的囊泡，其囊泡表面包被着不同的衣被蛋白，即COP有被小泡、COP有被小泡和网格蛋白有被小泡。1、COP有被小泡的组装和运输COP衣被有多种蛋白构成的复合物，参与从内质网到高尔基体的运输。COP有被小泡出芽过程包含着4个步骤(p88),COP出芽的四个步骤：1、GTP的结合引发Sar1构象改变并插入ER膜2、形成预出芽复合体3、组装成完整的COP有被小泡4、Sar1从膜上解离，COP有被小泡脱去衣被,2、COP有被小泡的组装和运输COP有被小泡介导细胞内高尔基体顺面到内质网的膜泡转运，还可以介导高尔基体不同区域间的蛋白质运输，负责回收、转运内质网逃逸蛋白返回内质网。COP有被小泡能回收逃逸蛋白返回内质网，是因为驻留在内质网腔的蛋白具有回收信号（KDEL），KDEL是内质网驻留蛋白信号肽。,内质网蛋白质C端具有KDEL回收信号序列，具有这一回收信号的蛋白质可以特异性的与KDEL受体结合。KDEL受体主要位于高尔基体顺面、COP、COP运输小泡膜上，可以通过识别并结合带有KDEL回收信号的蛋白质，返回内质网。假如内质网合成的蛋白质缺乏KDEL序列，该蛋白质将不能返回内质网，而被转运泡带到质膜。,3、网格蛋白有被小泡的组装和运输网格蛋白有被小泡介导高尔基体反面膜囊向质膜、胞内体、和溶酶体的运输。网格蛋白有被小泡是负责从质膜到胞内体的运输。经研究证明了高尔基体反面膜囊是网格蛋白有被小泡形成的发源地和组装地，也是细胞分泌途径中物质转运的主要分选点。,4、囊泡运输的定向机制COP、COP、和网格蛋白这三种衣被蛋白分别组装成不同类型的有被小泡，介导不同蛋白质的分选和靶向运输。以上三种不同类型的衣被蛋白可以选择性的将特定蛋白聚集在一起，形成运输小泡。从小泡的形成、转运到与靶膜的融合都是一个特异的过程，涉及到多种蛋白的识别、组装和去组装的调控。,研究发现各类运输小泡最终实现细胞内定向膜流与一种N-乙基马来酰亚胺敏感因子（NSF）和几种NSF结合蛋白（SNAP）有关，其负责介导不同蛋白类型转运膜泡的融合，而这些转运膜泡最终的特异性定向则依赖于SNAP受体，又称为SNARE，这种受体的作用是介导各种运输小泡与相应靶膜进行融合。,在小泡的定向运输中，还与Rabs蛋白有关，Rabs蛋白是单体GTP酶，Rabs与GDP结合时，不具有活性，位于细胞质中，Rabs与GTP结合时，具有活性，位于内膜和运输小泡膜上，Rabs蛋白起着分子开关的作用。Rabs蛋白促进和调节运输小泡的停泊和融合，由此可见在小泡的定向运输过程中，小泡与靶细胞器膜的特异性锚定和融合，是通过运输小泡膜上的蛋白质的相互作用来实现的。,5、高尔基体的分选作用高尔基体对蛋白质具有分拣功能，是根据蛋白质所带的分拣信号，与膜囊上存在的不同的分选信号受体相结合将不同的蛋白质分拣开来，以囊泡的形式运输到目的地。高尔基体扁平膜囊有3个区室，这种区室化结构有利于糖蛋白的分拣，高尔基体加工过的蛋白质，分拣包装成分泌小泡之后有三种运输途径。,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,顺面管网,中间囊,反面囊,反面管网,大泡（分泌颗粒）,rER,高尔基复合体,顺面囊,切除甘露糖,高尔基扁平囊,经高尔基体加工过的各种蛋白质，主要有三种运输途径：溶酶体酶经高尔基体单独分拣和包装，以有被小泡的形式运往溶酶体。分泌蛋白被包装成分泌小泡以有被小泡的形式运往细胞膜或分泌到细胞外。其余部分的蛋白质被包装成分泌泡，暂存细胞质中，需要时被释放到细胞外。,近年的研究发现：在内质网和高尔基复合体之间，囊泡运输往往是双向性的。既可以由内质网到高尔基体，也可以由高尔基体到内质网。内质网驻留蛋白在高尔基体上加工成熟后带有KDEL驻留信号，而高尔基体囊膜中有KDEL驻留信号受体。这种受体捕捉内质网驻留蛋白后，再以膜泡的形式运回内质网腔，而后驻留蛋白与受体分离，受体可再循环利用。这种逆向运运输是沿微管进行的。,（五）参与膜的转化高尔基具备修饰，分选和水解，加工蛋白质的功能，又具有转运、分泌物质的作用，在转运物质的过程中，高尔基体参与了膜的转化。高尔基体膜的厚度和化学成分介于内质网膜和细胞膜之间。新膜在粗面内质网合成后，经小泡运输与高尔基体融合成为高尔基体形成面的膜，再由高尔基体成熟面芽生的分泌小泡转移到细胞膜，并与之融合，成为细胞膜的一部分，由高尔基体参与的膜的转化，也可称之为膜流活动。,五、高尔基复合体与疾病机体在不同的生理状态下，高尔基体可出现种种变化。在组织缺血、缺氧时，高尔基复合体出现扩张现象。在中毒性肝细胞中高尔基体表现出囊泡体积变小、数量变少的萎缩现象。在分化较好的癌细胞中，高尔基体较发达。某些中毒因子，使高尔基体出现大量扩张或断裂的大泡，引起脂肪肝。,第三节溶酶体溶酶体是细胞内的另一种膜性细胞器。溶酶体由高尔基体芽生的运输小泡和内体合并而成，由单位膜包围，内含有多种酸性水解酶，这些水解酶可以水解各种内源性和外源性物质，所以称为细胞内消化器。,一、溶酶体的一般特征溶酶体由膜所包围的囊状细胞器，卵圆形，直径0.20.8微米，溶酶体在形态上具有多样性和异质性。溶酶体含60多种水解酶如蛋白酶、核酸酶等，这些酶最适PH值一般为5.0，故称酸性水解酶。每一个溶酶体中只含有限的几种酶，各个溶酶体含有不同酶组合。溶酶体的标志性酶是酸性磷酸酶。,溶酶体膜的三大特性：1、溶酶体膜上含有质子泵(转运蛋白）。质子泵利用水解时释放出的能量将H+泵入溶酶体内，从而维持溶酶体腔内酸性环境。2、溶酶体膜含有多种载体蛋白。3、溶酶体膜蛋白质呈高度糖基化。保护溶酶体膜免受水解酶的消化。,二、溶酶体的类型与形成,溶酶体在形态和大小上存在很大的差异，因而也称为异质性细胞器。溶酶体按传统的分类分为两种类型：即初级溶酶体和次级溶酶体。初级溶酶体只含酸性水解酶，不含被消化的底物，其中的处于非活性状态。次级溶酶体是指由初级溶酶体与消化物（底物）相融后所形成，是正在进行或以进行消化作用的囊泡，形态具有多样性。,溶酶体的形成是一个相当复杂的过程，涉及的细胞器有内质网、高尔基体等。酶蛋白寡糖链上的甘露糖在高尔基复合体顺面扁囊内被磷酸化，形成6-磷酸甘露糖（M-6-P)。6-磷酸甘露糖是溶酶体酸性水解酶分选的重要识别信号,高尔基反面网状结构膜上具有M-6-p受体,受体与溶酶体酶蛋白结合，浓缩在一起被分拣进入有被小泡。但这种小泡的膜不具备溶酶体膜的特征。将载有溶酶体酶的转运小泡与内体融合后形成的前溶酶体称为内体性溶酶体，内体性溶酶体与不同底物融合形成的溶酶体统称为吞噬性溶酶体。,早期内体是指由于细胞的胞吞作用而形成的含有胞吞物质的膜性结构。吞噬性溶酶体由内体性溶酶体和将被水解的各种吞噬底物融合而构成。没有吞噬任何物质的内体性溶酶体则以溶酶体的形式存在于细胞质内。,吞噬性溶酶体又可依据其吞噬底物的来源不同分为，自噬溶酶体、异噬溶酶体和残余小体（一）自噬性溶酶体自噬性溶酶体的吞噬底物为内源性物质，如细胞内衰老和崩解的细胞器，溶酶体消化细胞自身衰老的细胞器或细胞器碎片称为自噬作用。正常细胞的自噬性溶酶体在消化、分解自然更替的一些细胞内的结构，防御上起着重要作用。,（二）异噬性溶酶体异噬性溶酶体的吞噬底物是经由细胞吞饮或吞噬而被摄入细胞内的外源性物质，包括细胞和大分子物质。溶酶体对细胞外源物质的消化过程称为异噬作用。异噬性溶酶体常见于单核-巨噬细胞系统的细胞、白细胞和肝细胞，中性粒细胞吞噬细菌，巨噬细胞吞噬红细胞之后可在电镜下观察到细胞内出现大小不等的异噬性溶酶体。,异噬作用中被摄入细胞内的是固体物如病毒、细菌等形成吞噬体。异噬作用中被摄入细胞内的是液体物则形成吞饮体或吞饮泡。吞噬体或吞饮体与内体性溶酶体接近并融合形成异噬性溶酶体或消化泡。在异噬性溶酶体内，这些外源性物质与消化酶混合并消化成小分子物质，透过界膜进入细胞质，被细胞利用，未被消化的物质残留下来称为残质体溶酶体既有消化营养作用又有防御机能。,（三）终末溶酶体处于末期阶段的吞噬性溶酶体由于水解酶的活性很小或消失，还残留一些物质未被消化和分解，仍旧存留于溶酶体内，形成电镜下色调较深，呈现不同形状和结构的残留物，这类溶酶体称为残余小体。在不同的细胞内见到的残余体有脂褐质、含铁小体、多泡体和髓样结构等。,1、脂褐质脂褐质是一些形状不规则，围以单位膜的小体，研究认为，由于溶酶体缺乏分解某些脂类所必需的酶，而导致脂褐质的形成。脂褐质常见于衰老的神经细胞、心肌细胞和肝细胞中，往往会随着细胞生存时间的延长，其数量也在不断地增多。,2、含铁小体含铁小体内部充满电子密度高的含铁颗粒。在单核-巨噬细胞系统的细胞中常见到含铁小体。当机体摄入大量铁质时，在肝和肾等器官的吞噬细胞中可出现许多含铁小体。3、多泡体多泡体呈圆形，内含有许多小泡，在电镜下可见两种多泡体，一种为浅淡多泡体，另一种为浓密多泡体。,4、髓样结构髓鞘样结构是内含膜性内容物呈同心层状、板状或指纹状排列，其形态结构类似于神经髓鞘，因此称为称为髓鞘样结构。在病变的肿瘤细胞和病毒感染的细胞中，髓鞘样结构的数量增多。,三、溶酶体的功能,（一）溶酶体的消化、营养和防御作用溶酶体是细胞内消化器、降解内源性或外源性物质并将其消化产物供细胞利用。细胞通过吞噬作用将细菌、红细胞吞入细胞内后，吞噬物经水解酶的作用被消化、水解后，可溶性小分子可透过溶酶体膜进入细胞质内，被细胞重新利用。,正常或病变情况下,细胞内一部分细胞结构如衰老或变性线粒体、内质网、高尔基体等以膜包裹后，进行自噬作用，逐渐被消化。这一过程也称为自溶。溶酶体通过对外来的病原体的降解还起到了机体防御功能。如巨噬细胞能识别并吞噬入侵病毒或细菌，融合后进入溶酶体被降解，从而杀灭有害外来细菌。,（二）溶酶体与器官发育溶酶体在器官发育、组织改造等方面起着重要的作用。有些组织器官有选择性退化消失与溶酶体有关。如两栖类蝌蚪变成青蛙的过程中尾巴的消失、哺乳动物胚胎性器官发育中，某些特定细胞的退化都与溶酶体有关。,（三）溶酶体酶在细胞外的消化作用不管初级或次级溶酶体,它们的活动