细胞生物学-9.doc

课程名称：细胞生物学课 型：理论课授课章节：第九章 授课内容：内膜系统授课地点：授课时间：教学手段：多媒体教学时数：教材及参考书目：医学细胞生物学 宋今丹主编 一、教学目的与要求：掌握内膜系统、粗面内质网、滑面内质网、信号肽、信号识别颗粒、多聚核糖体、微粒体、内体性溶酶体、吞噬性溶酶体、残余小体、自溶作用、自噬作用等基本概念；掌握滑面内质网和粗面内质网的形态结构与功能，蛋白质合成的信号肽假说及分泌蛋白质的合成与分泌过程，掌握内质网的脂类合成和糖原合成与分解的功能；掌握高尔基复合体的形态结构和功能，掌握溶酶体的形态结构、形成过程与功能；熟悉过氧化物酶体的形态结构与功能、熟悉内质网、高尔基复合体、溶酶体和过氧化物酶体病理性改变与疾病的关系。二、教学用具：三、重点、难点、关键点：内膜系统、信号肽、信号识别颗粒、内体性溶酶体、吞噬性溶酶体、残余小体等基本概念；内质网的形态结构与功能，蛋白质合成的信号肽假说及分泌蛋白质的合成与分泌过程；高尔基复合体的形态结构和功能；溶酶体的形成过程与功能。四、教学内容：第九章 细胞的内膜系统内膜系统：在结构、功能和形态发生上具有一定联系，构成一个完整系统的一些膜性细胞器，相对于细胞膜而言，将它们统称为内膜系统，包括核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体及其它各种小泡。功能：各种细胞器有相对固定的比邻关系能使各部分互不干扰、高度协调地进行各种代谢活动主要功能是进行蛋白质的合成和分选核糖体（ribosome)u 类型 70S的核糖体： 原核细胞 真核细胞的 线粒体、 叶绿体 80S 的核糖体： 线粒体、叶绿体以外的真核 细胞u 化学组成 RNA ： 60% 构成核糖体的骨架 蛋白质：40% u 结构、存在形式 大亚基 小亚基 一般以游离状态存在，只有当小亚基与mRNA结合后，大 亚基才与小亚基结合，形成完整的核糖体u 分布：原核细胞：大部分核糖体游离存在真核细胞：大部分为附着核糖体附着核糖体附着在粗面内质网上 合成水溶性蛋白（分泌蛋白、驻留蛋白） 和膜蛋白游离核糖体游离在细胞质中 成基础性蛋白（结构蛋白、血红蛋白）多聚核糖体：多个核糖体结合到一个mRNA链上 成串排列，形成蛋白质合成的功能 单位。附着和游离核糖体的结构和功能相同，不同点在于合成蛋白质的种类不同 功能：合成蛋白质内 质 网（ER)u 形态结构 1、单位膜围成 的由连续的小管、小泡和扁囊组 成的三维网状膜系统 。一些细胞中三种结构单位并非全部存在。 2、腔与核膜腔相通 3、以核为中心向四周铺展 4、在内膜系统中占中心地位。u 类型粗面内质网（rER） 分泌蛋白合成旺盛的细胞（胰腺和浆细胞）丰富 分化程度低（肿瘤/胚胎细胞）较少 根据结构的复杂程度，判断细胞的功能状态和分化程度滑面内质网（sER） 扁囊结构少见，多数细胞中不丰富。 肝细胞中丰富解毒作用 睾丸、肾上腺细胞丰富合成激素 平滑肌、横纹肌调节收缩 u 分 布通常两种类型同时存在特殊胰腺外分泌细胞：rER 肌细胞: sER u 化学组成： 1、微粒体内质网与细胞内其它成分连接复杂，不易分离，当细胞匀浆而被破坏后，内质网断裂成许多封闭小泡。微粒体具备合成蛋白、脂类和蛋白糖基化等内质网的基本功能， 在研究中可与内质网同等看待。分为 粗面微粒体 滑面微粒体：来源不易确定 滑面内质网、高尔基体、 线粒体、细胞膜2、脂类 蛋白质比细胞膜中的含量高 分子伴侣蛋白 酶类：葡萄糖-6-磷酸酶 电子传递体系：细胞色素u 内质网的功能（一）.参与蛋白质的合成 主要由粗面内质网完成1.合成蛋白的种类 分泌蛋白（酶、多肽类激素等） 驻留蛋白：溶酶体中的酸性蛋白 内质网、高尔基体中的固有的蛋白 胞 内体 膜蛋白：细胞膜、内质网膜、高尔基体膜、 溶酶体膜2.蛋白质在粗面内质网合成过程：核糖体由信号肽引导结合于内质网膜上核糖体合成的多肽链经膜穿入内质网腔分子伴侣在内质网腔内对蛋白质进行折叠新合成的蛋白质在内质网腔内进行糖基化（N-连接）内质网合成的蛋白质经高尔基体分泌出细胞2.1 信号肽和信号假说信号肽（signal peptide)：由位于成熟mRNA5-端起始密 码之后的信号密码 编码，是最先被翻译的氨基酸序列，它能将核糖体引导到内质网膜上，并在内质网腔中完 成蛋白质的合成。信号假说（signal hypothesis)2.2分子伴侣（chaperone）一些蛋白质能特异识别新生肽链或部分折叠的多肽并与之结合，帮助这些多肽进行折叠、装配和转运，但本身不参与最终产物的形成，只起陪伴作用的蛋白质包括：蛋白二硫异构酶(PDI) 结合蛋白(Bip) 葡萄糖调节蛋白94（二）参与脂类的合成（sER)、膜的生成主要在滑面内质网上进行（三）参与糖代谢是否参与糖原的合成有争议参与糖原的分解（四）解毒作用（五）物质运输与交换（六）机械支持高尔基复合体（Golgi complex) 蛋白质合成加工、糖基化的场所（一）形态结构v 具有极性的膜性细胞器v 由扁平囊泡、小泡、大泡构成v 可分为3个区室高尔基复合体的3个区室的功能由粗面内质网芽生的运输小泡；筛选由内质网合成的蛋白和脂类，并将大部分转入扁囊去，少部分返回内质网蛋白质的糖基化、合成糖脂和多糖 体积较大的分泌泡，进行蛋白质的分选功能 （二）高尔基体的化学组成蛋白质 ：60% 含量低于内质网膜，高于细胞膜 含有多种酶类 标志性酶糖基转移酶脂 类 ：40% 卵磷脂介于内质网膜与细胞膜之间（三）高 尔 基 复 合 体 的 功 能1.参与细胞的分泌活动 对内质网合成的分泌蛋白进行修饰、转运。 膜蛋白的定向运输 溶酶体酶的定向运输、修饰2.加工修饰蛋白、糖脂等 糖蛋白的糖基化、硫酸盐化 糖脂加工3.对蛋白质进行分选 参与溶酶体的形成 挽救受体：识别错误分选而丢失的蛋白并将其运回高尔基复合体4.水解、加工蛋白质5.参与细胞内膜的转化活动溶酶体（lysosome) 细胞的消化器官（一）形态结构球形、颗粒状的膜性细胞器，形态、大小不一含有多种酸性水解酶标志酶酸性磷酸酶膜蛋白高度糖基化（免受溶酶体内蛋白酶的消化）内部酸性环境靠质子泵维持（二）溶酶体的类型传统 初级溶酶体 前溶酶体成熟溶酶体，只有酶而无底物 次级溶酶体 初级溶酶体+底物按形成过程、功能状态 内体性：由高尔基体芽生的运输小泡和内体合并而成。 吞噬性：内体性溶酶体+将被水解的各种吞噬底物融合形成自噬性底物来自细胞内衰老崩解的细胞器 异噬性底物来自细胞外细菌、异物等 残余小体（residual body)定义：未被消化和分解的物质残留在溶酶体中形成的 电子密度较高、色调较深的小体 常见的残余小体脂褐质(lipofusion)：神经细胞、心肌细胞含铁小体(siderosome)：单核巨噬细胞多泡体(multivesicular)：神经细胞、卵母细胞、盐酸细胞髓样结构(myeline figure)：肿瘤细胞、病毒感染细胞、 巨噬细胞系统 溶酶体的功能1、消化细胞内的物质 内源性衰老、病变的细胞器 胞质中某些蛋白（含KFERQ序列） 更新细胞成分、维持生理功能 外源性细菌、异物、红细胞、胞饮摄入的可溶性物质 是细胞中胆固醇的来源2、消化细胞外的物质受精精子的顶体 骨质更新破骨细胞的溶酶体3、参与器官的发育两栖类尾部的消失（细胞凋亡亦参与）4、参与激素分泌的调节参与甲状腺素的生成分泌自溶现象与溶酶体相关的疾病先天性溶酶体病 矽肺 类风湿性关节炎 肿瘤过氧化物酶体（peroxisome)1、单位膜包裹的圆形、卵圆形小体2、含40多种氧化酶 过氧化氢酶标志酶3、功能 消除氧化底物产生的过氧化氢 参与肝、肾的解毒功能参与核酸、脂肪、糖的代谢五、小结：内质网是蛋白质与膜脂的合成基地。粗面内质网主要合成分泌性蛋白质、膜蛋白及ER、Gc和Ly中的蛋白质。多肽的糖基化及其折叠与装配也发生在ER，肽链上的信号序列决定了多肽在细胞质中的合成部位，并最终决定成熟蛋白的去向。分子伴侣在这些过程中起重要。膜脂在sER的细胞质基质膜面上合成，随后部分膜脂转移到ER腔面膜上，进而通过出芽的方式或磷脂转换蛋白的协助，运送到其他部位。高尔基体是一种有极性的细胞器，由相互联系的几个部分组成，即Gc 顺面网络结构、中间膜囊和反面网络结构。Gc在蛋白质加工、分选、包装与运输以及在细胞内的“膜流”中起重要作用。此外，蛋白的糖基化及其复杂的加工与修饰，多肽的酶解加工以及多糖的合成等也发生在Gc中。对Ly发生过程的认识有助于了解GC完成其分选功能的作用机制。溶酶体中含有多种酸性水解酶类，主要的功能是进行细胞内的消化作用。由于溶酶体功能缺陷而引起的多种病症，使人们越来越多地关注与研究溶酶体在细胞内的清道夫作用。某些细胞的溶酶体还具有防御功能和其他重要的生理功能。过氧化物酶体与溶酶