细胞生物学笔记-细胞的内膜系统.doc

细胞生物学风水整理 内膜系统概念：是细胞内部在结构、功能及其发生上相互关联的膜性结构细胞器的总称请自己查书、笔记填写出方框、下划线、括号处的内容，以便复习。也请注意出现的错别字。内质网高尔基体溶酶体过氧化氢酶体囊泡和囊泡运输核膜组成概 念 细胞质中由小管、小泡和扁囊连接成三维网状的膜系统，由内质网膜围成的腔称为内质网腔；由膜构成的小管、小泡或扁平囊连成的网状膜系统，因此把小管、小泡扁平囊看作是构成内质网膜的结构单位。它们围绕细胞核成同心圆层次，膜可与核膜、质膜相连通。结构特点形态和结构扁囊小管小泡脂 类占1/3蛋白质占2/3化学成分卵磷脂占55%脑磷脂占20-25%磷脂酰丝氨酸占5-10%磷脂酰肌醇占5-10%鞘磷脂占4-7%占60-70%，含有30-40种酶，三大酶系：1、与解毒功能相关的氧化反应电子传递酶系。2、与脂类代谢功能反应相关的酶类。3、与碳水化合物代谢功能反应相关的酶类。 标志性酶：（填写中文名称）G-6-P酶 内 质 网功 能区域化作用扩大表面积合成和分解作用类型及其特有功能粗面内质网（rough ER, r ER）呈扁囊状，膜上附着有核糖体其腔常与核周腔相连滑面内质网（s ER） 内质网表面没有核糖蛋白体附着粗面内质网功 1）作为核糖体的支架能 2）新生多肽链的折叠与装配 3）蛋白质的糖基化 4）蛋白质的胞内运输由片层状排列的扁平囊构成，表面附着有核糖蛋白体。在分泌Pr旺盛的细胞中r ER特别丰富。如胰腺细胞、浆细胞、胃酶细胞中全部为r ER。 在未成熟的细胞或未分化的干细胞和胚胎细胞r ER不发达，因此根据r ER结构的复杂程度来断判细胞的功能状态和分化程度。r ER上的核糖Pr体主要合成细胞外的分泌Pr，如酶、肽类激素和抗体。SRP+核糖体 信号肽存在 SRP-核糖体复合体在信号肽引导下 复合体与ER膜上受体结合 信号肽穿膜入腔并被切掉讲解 受体变构 SRP脱离核糖体进入循环 完整多肽合成，核糖体脱离ER膜。信号肽介导的蛋白质合成、加工和运输1）核糖体与ER膜结合(四步) 信号密码和信号肽的产生 信号识别颗粒(SRP)及其特点 SRP核糖体复合体形成 复合体与ER膜结合2）在信号肽的引导下多肽链穿膜进入ER腔内(蛋白质合成信号假说) 3）多肽链在ER腔内折叠(分子伴侣折叠) 细胞质中存在一类特殊蛋白质分子能对新合成的多肽进行折叠转运，这种蛋白质称分子伴侣。 滞留信号肽(KDEL)：分子伴侣C端末尾都具有“滞留信号肽”，它可与ER膜KDEL受体结合，而不被转运出ER，而长期驻留于ER腔内，故分子伴侣又被称为驻留蛋白。4）蛋白质在ER腔内的糖基化ER合成蛋白质(主要指分泌蛋白)在ER管腔内，进行糖基化，形成糖蛋白。糖基化 是指单糖或者寡糖与蛋白质之间通过共价键的结构形成糖蛋白的过程。糖蛋白中最普遍的一种糖基是与天冬酰胺残基连接的N-连接寡糖，这主要是在rER中完成。5）蛋白质胞内运输过程： rER上合成的都是外输性Pr,经修饰、加工后以“出芽”的方式形成膜性小泡被转运。 小泡被转运进入高尔基复合体（外输性蛋白的主要途径） 直接形成酶原颗粒，排出细胞（特指哺乳动物的胰腺外分泌细胞） 粗面内质网上合成的蛋白质包括：（1）外输性或分泌性蛋白质：包括所有的肽类激素、多种细胞因子、抗体、消化酶、细胞外基质蛋白等。（2）膜整合蛋白质（内在蛋白）：例如膜抗原、膜受体等功能性膜蛋白。（3）细胞器中的驻留蛋白：包括粗面内质网自身在内的滑面内质网、高尔基复合体、溶酶体等各种细胞器中的可溶性驻留蛋白。这些蛋白质，均须经由粗面内质网进行修饰、加工和转运。滑面内质网的功能1）脂类的合成和运输：sER合成的脂类与rER合成的蛋白质结合形成脂蛋白，经高尔基体分泌出胞。如肝细胞中合成的低密度脂蛋白（LDL）和极低密度脂蛋白。2）糖原的合成与分解：主要存在于肝细胞中的sER网膜上。3）解毒作用：存在于肝细胞中。4）参与肌肉的收缩作用：因为肌细胞的肌质网膜是Ca2+储成场所。5）参与胃酸与胆汁的合成与分泌：胃壁腺上皮细胞中滑面内质网可使CI-与H+结合生成HCI；在肝细胞中，滑面内质网不仅能够合成胆盐，而且，可通过所含葡萄糖醛酸转移酶的作用，使非水溶性的胆红素颗粒形成水溶性的结合胆红素。病理改变的现象：肿胀、肥大、某些物质的积累。 本质：是由于水分和Na+的流入，使内质网变成囊泡，囊泡融合扩张成大囊泡。如低氧、辐射和阻塞所造成的压力均可能引起ER的肿胀和扩张。例1：病毒性肝炎：肝细胞发生水分丢失，出现脱水时，rER上的核糖体会脱落，这时萎陷的ER和其它细胞成分一起浓缩成团块，肝细胞皱缩。例2：在细菌性感染和有毒物进入体内后，产生抗体的浆细胞和具有解毒作用的肝细胞的ER会变的肥大，反应机体抗感染和解毒的作用。例3：癌细胞中的ER改变：不同的癌细胞其ER改变不同： 高分化癌细胞ER丰富，呈网状遍布于细胞。 低分化癌细胞ER少。 高侵袭力癌细胞伸出伪足，ER可伸至其中。 低侵袭力癌细胞伪足少。真核细胞细胞质内嗜银的网状结构，是由生物膜包围而成的参与细胞分泌活动的囊泡系统。概念结构大囊泡(分泌泡，位于成熟面)平面显微结构扁平囊泡(3-8个扁平囊泡平行排列)小囊泡(运输小泡，位于形成面) 表面光滑小泡 有衣小泡(衣被蛋白COP)：由rER芽生而来，并由衣被蛋白(COP)从rER转运到G体，所以称运输小泡。 顺面(形成面、生成面、未成熟面)即扁平囊泡靠近细胞核或内质网的凸面 反面(成熟面、分泌面)即与顺面相反的凹面或面向细胞膜一侧三维空间结构功能结构顺面G网状结构(顺面膜囊) 位于顺面的最外侧，靠近内质网，多孔、呈连续分支管网状结构。中间膜囊结构(扁平囊部分)由数层G膜囊和管道构成反面网状结构(成熟面)位于G体反面最外层，呈管网状，并与未成熟的分泌泡相连接。进一步对Pr进行修饰和分选，分泌出胞或被转运到溶酶体。 分选来自ER的蛋白质和脂类，并将大部分转运到高尔基中间膜囊，小部分（驻留蛋白）再返回到ER。 Pr的O-连接糖基化。 糖基化和糖基修饰 糖脂合成 多糖合成高尔基体标志性酶：糖基转移酶功能参与细胞分泌活动分泌蛋白加工与修饰糖蛋白的合成和修饰(右)Pr的加工改造Pr的分选和运输(下)参与膜的转化活动(下中)蛋白质:糖基转移酶和多种酶蛋白体系脂 质:最基本的化学成份。化学成分高尔基体与内质网含有某些共同的蛋白，但高尔基体的蛋白含量低于内质网膜；高尔基体含有多种转移酶类： 1）催化糖及蛋白质生物合成的糖基转移酶；2）催化糖脂合成的磺基-糖基转移酶；其它酶类：氧化还原酶类、磷酸酶类、酰基转移酶、磷脂酶类、酪蛋白磷酸激酶类、糖苷酶类等。通过密度梯度离心技术G可分离出3种不同密度的高尔基复合体碎片：高密度区：磷酸转移酶；中密度区：甘露糖苷酶和N-乙酰葡萄糖胺转移酶；低密度区：半乳糖基转移酶及唾液酸基转移酶。蛋白质糖基化的意义：糖基化使蛋白质免于水解酶的降解；糖基化可以引导蛋白质靶向运输；糖基化能形成糖被，对细胞起保护、识别及通讯作用。特色反应：生成面：锇酸浸染(细胞嗜锇反应)，G体生成面呈黑色网状。成熟面：用焦P酸胺素酶(TPP)水解TPP。中间膜囊：用烟酰胺嘌呤二核苷磷酸酶把NADP(辅酶)水解为NAD(辅酶)，并释放磷酸。CMP酶(胞嘧啶单核苷酸)：CMP为溶酶体(L)标志酶，在G体成熟面也有，它们是ER的一部分，参与了L的生成，所以又称为GERL。G体可对N-连接寡糖进行修剪。糖蛋白：增强蛋白质的稳定和单向运输。糖链还有免疫识别的作用分选：例如L酸性水解酶（糖蛋白）糖链中必须含有M6P（即磷酸化甘露糖），也就是说G体反面在对蛋白分选时，只有糖链中含有M6P的糖蛋白，才能被分选运输到L中。转运小泡由反面G体网状结构生成，并由衣被包裹，形成衣被小泡(分泌泡)。衣被小泡在运输过程中，衣被会逐渐脱去，衣被返回到高尔基网状结构中去。不同病理条件下，G体异常改变 癌细胞不同分化程度低分化的癌细胞，G体少，不发达高分化的癌细胞，G体发达 病理状态下：肝细胞中G体脂蛋白合成发生障碍，脂蛋白颗粒消失，G体形态萎缩，结构损坏，甚至消失。 细胞机能亢进时：G体结构肥大，分泌活动加强，说明旺盛细胞对蛋白质需求增大。 膜的转化功能上：修饰、加工、分选、转运、蛋白质。结构上：膜流分选蛋白质的去向：形成溶酶体转运形成膜蛋白或分泌出胞以分泌小泡的形式储存于细胞质中，在需要时再分泌出胞。概念 由生物膜包绕多种 酸性水解酶构成的具有消化作用的囊泡状细胞器来源由高尔基体芽生的运输小泡和内体合并而成，外被单位膜；内体：细胞通过胞吞作用向细胞内运输胞吞物质，形成的膜性结构。化学成分各种酸性蛋白，少量的糖、脂、核酸。分类初级溶酶体次级溶酶体三级溶酶体功能和状态形成过程吞噬溶酶体体内体溶酶体=内体溶酶体+吞噬底物=运输小泡+内体自噬性溶酶体异噬性溶酶体 残质体溶 酶 体标志性酶：（填写中文名称）CMP酶 结构、成分特征溶酶体都含有酸性水解酶都是一层单位膜包裹 膜中都含有高度糖基化的膜整合蛋白膜上嵌有质子泵，能将H+逆浓度梯度泵入溶酶体，维持溶酶体中的酸性环境具有高度的异质性；不同溶酶体所含的水解酶不同。液态固态吞饮吞噬入胞吞饮体吞噬体自噬液态固态被细胞自身各种膜所包裹自饮体自噬体+内体性 溶酶体膜和内含物融合吞噬性溶酶体溶解消化 有用物质 残质体 废物排除 细胞外脂褐质含铁小体多泡体髓鞘样结构胞吞溶酶体的作用过程功能对细胞内容物质的消化；对细胞自身物质的分解；参与机体防御保护： 指免疫防御系统， 吞噬和杀灭细菌和病毒。骨骼发生中消除陈旧的骨质；作用于器官组织变态与萎缩；协助精子与卵细胞的受精；参与某些腺体细胞分泌的调节。溶酶体膜失常与疾病： 溶酶体膜是一层单位膜，在正常情况下，它有明显的屏障作用，可防止水解酶进入胞质，以免细胞的结构被破坏而造成细胞的死亡。如果因某种原因使溶酶体膜受损,各种水解酶进入胞质可使细胞分解；如果进入细胞间质，可破坏细胞间质，导致组织自溶，如矽肺、痛风等病就与溶酶体膜遭受破坏有关。糖原贮积病又名Pompe病，是由于肝和肌细胞中溶酶体内缺乏一种酸性-葡萄糖苷酶。 正常时此酶分解糖原,当缺乏此酶时,溶酶体吞噬的过剩糖原无法降解,大量堆积在次级溶酶体内使其肿胀,最后,溶酶体破裂,其他酶漏出,严重破坏组织细胞,此病属常染色体缺陷性遗传病,患者多为小孩,常在两周岁以前死亡。 痛风：破坏物质沉积在骨膜腔和结缔组织中的尿酸结晶，该结晶被中性粒细胞吞噬，释放肺原酶，破坏软骨组织而产生炎症。先天性溶酶体病：指遗传所致溶酶体某种酶缺乏，造成次级溶酶体内相应底物不能被消化，底物积蓄，代谢障碍,故又称贮积性疾病。目前已知此类疾病有40种以上，大致可分为糖原贮积病、脂质沉积病、粘多糖沉积病等几大类。 早在30年前，Allison就提出：溶酶体与癌症的发生有关。 近年来,溶酶体与癌症发生之间的关系日益引起人们的注意,有些致癌、促癌物质造成溶酶体膜伤害,使其内部的酶游离出来,造成DNA分子的损伤,可以引起细胞癌变。除上述之外,溶酶体还与休克、细胞老化及心脏、肝脏的某些疾病有密切关系。 矽肺：肺部吸入矽尘后，矽粉末(SiO2)被组织中的吞噬细胞吞噬，但是溶酶体不能破坏矽粉末，而矽粉末却能使溶酶体膜破坏，释放出其中的水解酶，引起细胞死亡；释放出的矽粉末再被健康的吞噬细胞吞噬可得到同样的结果，肺部细胞死亡，导致肺原纤维沉积,减低肺的弹性，损伤肺的功能。 Gaucher病：又称脑苷脂沉积病,是巨噬细胞和脑神经细胞的溶酶体缺乏-葡萄糖苷酶造成的。 大量的葡萄糖脑苷脂沉积在这些细胞溶酶体内,巨噬细胞变成Gaucher细胞,患者的肝、脾、淋巴结等肿大,中枢神经系统和脑干神经系统发生变性、萎缩。此病多发生于婴儿,病程进展很快,常在1岁内死亡,如果幼年后才发病,则病程进展慢,最长者可活10多年。 结构 在电镜下过氧化物酶体由单位膜包裹、内含多种氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶的圆形或卵圆形小体，亦称微体(中央含有电子密度较高呈规则状的结构) 过氧化物酶体内含40多种酶（一个酶体不全含）。主要是氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶。其中氧化酶占总量的50%，过氧化氢酶占总量的40%。每个酶体中均含有H2O2酶成分对有毒物质的解毒 在过氧化物酶体中，氧化酶能氧化多种底物（RH2），并将氧还原为过氧化氢（H2O2），过氧化氢酶又把过氧化氢还原为水。 RH2+O2 R+H2O2 H2O2 + RH2 R+H2O氧化酶氧化还 原过氧化氢酶还 原功能调节细胞氧张力，避免细胞遭受高浓度氧的损伤对细胞质氧化型辅酶的再生作用参与脂肪、核酸和糖的代谢标志性酶：（填写中文名称）H2O2酶 还原是加电子，提供电子的是底物RH2，RH2等供体如甲醇、乙醇、亚硝酸盐或甲酸等分子。 H2O2对细胞有害，过氧化氢酶能消除H2O2，防止H2O2在体内聚积。过氧化氢酶能利用H2O2通过氧化反应来氧化分解有毒物质，如酚、甲酸、甲醛、乙醇、亚硝酸盐等。过氧化物酶体发生由 滑面 内质网出芽形成，再由信号肽引导，被转运到过氧化物酶体中。 但现在也证明，过氧化物酶体的大部分蛋白(各种酶)是在细胞质中游离核糖体上合成的。由酶蛋白上的信号肽（丝赖亮）将其引导到过氧化物酶体之中。 推测过氧化物酶体膜上存在着识别相应信号肽的受体。如：Zellweger综合征(脑肝肾综合征)：(AR），发病率新生儿的1/25000-50000。由于过氧化氢体膜上转运蛋白分子异常，使酶分子不能进入腔内，对极长脂肪酸无法氧化，使其堆积在细胞质内，影响早期胚胎细胞的迁移。肝癌细胞中，过氧化物酶体少，生长快，其量少。病毒肝类等炎症或乙醇中毒，过氧化酶体增多。组装缺陷：例如病变细胞中的过氧化物酶体细胞器名称主 要 成 分来 源标 志 性 酶内 质 网脂质，蛋白质G-6-P酶高 尔 基 体脂质，蛋白质糖基转移酶溶 酶 体各种酸性蛋白，少量的糖、脂、核酸。CMP酶过氧化氢酶体氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶H2O2酶内质网合成的蛋白质经高尔基体运至细胞膜或内体。细胞外入胞的物质经早期内体运至溶酶体囊 泡 运 输囊泡：是真核生物由细胞（器）膜外凸或内凹而、形成的内含各种大分子物质的膜性囊状结构。囊泡运输：囊泡以出芽方式从细胞的一种膜性细胞器脱离后又与另一膜性细胞器发生融合，这一转运过程称为“囊泡转运”。 囊泡转运是双向的，如进、出。 产生囊泡的细胞器和接受囊泡的细胞器的膜蛋白和脂质之间具有高度的特异性。 包外大分子物质通过胞吞作用进入细胞是通过细胞膜内陷将其包裹入胞，并储存于由内陷形成的膜性囊泡内，然后再将其运至溶酶体，进行消化分解。胞内合成的蛋白及颗粒状物质：从内质网G分泌泡溶酶体等。概念特点意义根据囊泡包被蛋白网格蛋白包被囊泡COP包被囊泡(小泡)COP包被囊泡真核生物的囊泡均由一层膜包裹，称“囊膜”，囊膜表面有特异性的包被蛋白(衣被)。包被蛋白的作用：能将囊膜塑成芽泡 分选(识别)、转运蛋白质 由G体反面的管网结构出芽生成，负责蛋白质从G反面的管网结构运至质膜、胞内体、溶酶体以及分泌出胞。 由细胞膜内凹生成 囊泡的表面覆盖一层形同网格的纤维丝状蛋白（网格蛋白），该蛋白有三个外展臂（或称三腿），每一个臂含一条重链、一条轻链，其中轻链有、两种类型，它们功能各异。 网格蛋白位于囊泡的表面，大大提高了网格蛋白包裹囊泡的表面张力。 网格蛋白与囊泡之间的距离为20mm，其间充满大量转接蛋白(即接合素，负责捕获被转运分子)。结构特点过程：由细胞膜内陷形成小窝，逐渐被网格蛋白包裹，形成网格蛋白包被小窝，随着小窝内陷加深，其表面被网格蛋白完全包住，形成网格蛋白被包囊泡。功能：物质从质膜内吞泡胞内体溶酶体溶解消化。来源动力素：动力素是由900个氨基酸组成的胞浆蛋白，也是一种GTP结合蛋白，存在于有被小窝的颈部，形成环状结构，能水解GTP，收缩囊泡口，使囊泡与细胞膜脱离。接合素（转接蛋白）：网格蛋白包被囊泡在转运过程中，被转运分子由网格蛋白和囊泡之间的转接蛋白进行识别和捕获。过程：被转运的分子先与质膜上的受体结合，形成复合体，再与接合素结合而被捕获，结合在受体上的分子被整合进入网格蛋白包被囊泡膜内以便运输。转运分子+受体复合体+转接蛋白(捕获)网格蛋白包被囊泡。形成网格蛋白包被囊泡COP包被囊泡概念：即指囊泡表面覆盖着COP包被蛋白的囊泡。结构： COP包被蛋白是由多个亚基组成的多聚体，如、等。功能：主要负责G体膜内蛋白逆向转运，即从G逆向ER运输，同时回收转运内质网逃逸蛋白。产生：COP由G体出芽生成。原理：在G体顺面膜上存在滞留信号肽(KDEL)受体。这种受体能将COP包被囊泡中的蛋白返回内质网。因为内质网驻留蛋白或者G体顺面膜内蛋白都含有信号肽序列（KDEL）。当逃逸时首先到达G体，此时可被G体顺面上的KDEL受体识别，而被COP囊泡包被后送返ER。COP包被小泡也可进行从ERG顺面G体反面的顺行转运（很少）。COP包被囊泡 概念：指囊泡表面，覆盖着COP蛋白的囊泡。 结构：COP蛋白由5种蛋白亚基组成。 功能：负责从内质网向G体转运物质。 来源：由ER出芽生成（即G体顺面转运小泡部分） 原理：COP包被小泡对转运物质有选择性；即只能与转运到G的某些可溶性蛋白选择性的结合，而不能与到G的驻留蛋白结合。 COP蛋白能识别ER合