医学细胞生物学第五章内膜系统与囊泡运输.ppt

第五章内膜系统与囊泡运输 内膜系统 endomembranesystem 细胞质内 结构 功能及发生上有一定联系的膜性结构的总称 包括 内质网 endoplasmicreticulum ER 高尔基复合体 Golgiapparatus 溶酶体 lysosome 过氧化物酶体 peroxisome 运输小泡 transportvesicles 内膜系统 内膜系统可能的进化过程 第一节内质网 endoplasmicreticulum ER 一 形态结构 单位膜构成 小管小泡 扁平囊 连续的网状结构 细胞代谢越旺盛 内质网越丰富 二 化学组成 脂类蛋白质RNA30 40 60 70 磷脂酰胆碱较细胞膜丰富 鞘磷脂少标志酶 葡萄糖 6 磷酸酶 一 分型 一 糙面内质网 内质网胞质面附有核糖体 板层状排列的扁囊为主 少量小管小泡 二 光面内质网 无核糖体附着 多为彼此连通的小管小泡 分泌甾体类 类固醇 激素的细胞 皮脂腺细胞 胃壁细胞等滑面质网丰富 糙面内质网 RER 和光面内质网 SER 粗面内质网滑面内质网 糙面内质网的多少与细胞类型 分泌型细胞 多机能状态 活动旺盛 分化完善 多 三 内质网的衍生结构髓样体 myeloidbody 视网膜色素上皮细胞孔环状片层 annulatelamilae 生殖细胞 癌细胞 A 鼠肝细胞内质网形态结构模式图 B 睾丸间质细胞中内质网形态透射电镜图 C 动植物细胞中内质网形态结构图 荧光标记内质网 D 横纹肌细胞中肌质网立体结构形态模式图 内质网的形态结构 四 内质网的功能 一 糙面内质网的功能 外输蛋白的合成 装配和转运外输蛋白 分泌蛋白 跨膜蛋白 细胞器驻留蛋白外输蛋白质的合成信号学说 signalhypothesis Blobel1975 信号肽 信号肽识别颗粒 SRP 粗面网蛋白质 内质网腔内 信号肽被酶切除 信号假说 蛋白质在细胞内的定位由定位信号氨基酸序列决定1 类型分泌信号肽 secretionsignalpeptide 13 36aa 定位信号肽 locationsignalpeptide 3 30aa 内信号肽 internalsignalpeptide anchor 锚 引导肽 leaderpeptide 驻留信号 retentionsignal 2 定位转运方式协同翻译转运 插入 co translatonaltanslocation 翻译后转运 post translationtranslocation 3aa SKL SerLysLeu C 端 过氧化物酶体 7 9aa 碱性氨基酸 中部 核 25aa 氨基酸 N 端 叶绿体 12 30aa 氨基酸 N 端 线粒体 长度 类型 位置 定位 信号肽的定位及特点 CAR T免疫治疗 CAR T ChimericAntigenReceptorT Cell 嵌合抗原受体T细胞 分泌性信号肽 13 36aa 1 一般有10 15个疏水氨基酸 2 N 端常有1个或数个碱性氨基酸 3 C 末端靠近蛋白酶切割位点常有数个极性氨基酸 切割位点氨基酸侧链很短 Ala或Gly 协同翻译转运 插入 co translatonaltanslocation 方式转运 分泌蛋白的合成过程 跨膜蛋白的合成与转移内信号肽 internalsignalpeptide 起始转移肽终止转移肽 多次跨膜蛋白的合成过程起始转移肽终止转移肽 2 多肽链的折叠和装配分子伴侣 molecularchaperone 网质蛋白 羧基端驻留信号KDEL Lys Asp Glu Leu 或HDEL His Asp Glu Leu 热休克蛋白 HSP70 钙网素 calreticulin 标志性分子伴侣 葡萄糖调节蛋白94 内质网素 endoplasmin 信号斑 signalpatch 由特定氨基酸序列形成的三维结构 蛋白质分选转运的信号 信号斑与信号肽的区别 构成信号斑的氨基酸序列往往相间排列 彼此相距较远在完成蛋白质的分拣 转运引导作用后不被切除 信号斑可识别特异性糖残基为标志的酶蛋白 并指导它们的定向转运 3 蛋白质糖基化N 糖基化 内质网腔 Asn X Ser基序O 糖基化 高尔基复合体 Ser残基 O原子作用 防止降解 转运信号 细胞外被4 蛋白质的胞内运输出芽方式形成运输小泡 内质网腔内蛋白质的糖基化 N 糖基化 两种糖基化之区别比较 二 光面内质网的功能1 脂类合成 丰富的脂酰转移酶2 糖原的合成与分解 葡萄糖 6 磷酸酶3 解毒作用 细胞色素P450 细胞色素C 单胺氧化酶4 肌细胞的收缩调节 肌质网 Ca 库5 胃酸 胆汁的合成 光面内质网上糖原的分解过程 第二节高尔基复合体 golgicomplex 电镜照片高尔基复合体模式图 高尔基复合体的机构 一 形态结构 由重叠的扁平囊 小囊泡 大囊泡组成的结构 一 扁平囊泡 3 10层扁平囊组成 呈盘状 凸面 顺面形成面朝向细胞核凹面 反面成熟面侧向细胞膜 二 小囊泡 30 80nm球形小泡来源 由粗面内质网芽生而来 又称运输小泡 三 大囊泡 100 500nm 又称浓缩泡或分泌泡来源 由扁平囊周边膨突形成的 二 分布和数量 取决于细胞类型1 数量 分泌旺盛的细胞 数量多分化成熟的细胞 数量多2 分布 核周 分泌腺体的游离面三 化学组成 蛋白质 60 脂类40 标志酶 糖基转移酶 四 功能分区 顺面网状结构 嗜锇反应分拣内质网来源的蛋白和脂质对蛋白进行糖基化和酰基化修饰中间膜囊 ANDP酶反应 糖基化修饰多糖及糖脂合成反面网状结构 分选和浓缩 四 功能 细胞分泌运输活动的中转站蛋白质的修饰加工 糖基化 酰基化N 糖基化 Asn氨基侧链O 糖基化 丝氨酸 苏氨酸 酪氨酸 OH基团磷酸化 溶酶体水解酶蛋白剪切 成熟物质的分选 装配溶酶体的形成膜泡定向运输与膜的转变 膜流 现象 高尔基复合体参与细胞的分泌活动对蛋白的分选 高尔基复合体对胰岛素原的加工修饰 组成型和调节型分泌 高尔基复合体与膜的转运 膜流 第三节溶酶体 lysosome 一 形态特征与酶 一 形态特征 生物膜色裹的近似圆形和椭圆形细胞器 是细胞中的消化器 含酸性水解酶 初级溶酶体小0 25 0 5um 次级大特征 1 膜上H 质子泵 保持酸性环境2 存在特殊的运转蛋白 运出水解产物3 膜内侧面富含高度糖基化跨膜蛋白 防止自身消化 二 酶 蛋白酶酸性水解酶 PH5 0 核酸酶糖苷酶酯酶标志酶 酸性磷酸酶 ACP 三偏磷酸酶 TMP 二 溶酶体的形成与成熟 内体性溶酶体 内体 内吞体 去除受体形成的晚期内体 与溶酶体前体 含酸性水解酶运输泡 融合形成吞噬性溶酶体 内体性溶酶体与吞噬体融合形成 溶酶体的成熟过程 三 溶酶体的分类 一 初级溶酶体 非活动性溶酶体 二 次级溶酶体 活动性溶酶体1 自噬溶酶体 细胞内衰老物质 自溶作用 2 异噬溶酶体 胞外物质 异溶作用 3 吞噬溶酶体 吞噬细胞吞噬的外源性物质 异溶作用 三 三级溶酶体 残质体 后溶酶体 初级溶酶体次级溶酶体 三 三级溶酶体 残质体 脂褐素 神经细胞 心肌细胞髓样结构 肿瘤细胞 病毒感染细胞含铁小体 单核吞噬细胞 髓样物质脂褐素 四 溶酶体的功能 一 消化作用内吞物质细胞自身物质 衰老 损坏的细胞器或结构 细胞外物质的消化 精子的顶体 异溶作用 分解细胞外源性异物自溶作用 分解细胞内衰老的细胞器粒溶作用 分解细胞内糖元 脂肪颗粒 分泌溶酶体 二 调节分泌活动 三 营养吸收与循环利用 四 免疫防御及抗原的加工与递呈 五 生长发育 变形变态 溶酶体的生物学功能 溶酶体与受精 第四节过氧化物酶体 小圆形 椭圆形囊泡0 3 0 5 m突出特征 类核体 类晶体 电子密度较高 排列规则的晶格结构边缘板 膜内表面高电子密度条带状结构 过氧化物酶体内的类晶体 过氧化物酶体 peroxisome 过氧化物酶体的功能 清除有毒物质 氧自由基 过氧化氢细胞氧代谢的调节 第五节囊泡与囊泡转运 囊泡 膜泡 vesicle 囊泡转运 膜泡运输 vesiculartransport 细胞中物质定向转运的载体细胞内蛋白质运输方式穿膜运输 载体蛋白 通道蛋白囊泡运输 有被囊泡无被囊泡门孔运输 核孔复合体 细胞内物质的转运 囊泡分类 无被囊泡网格蛋白有被囊泡 受体介导内吞 高尔基体 向溶酶体 内体和质膜方向转运非网格蛋白有被囊泡 COP 有被囊泡 高尔基体形成 向内质网转运COP 有被囊泡 内质网芽生 向高尔基体转运 有被囊泡的产生与形成 网格蛋白有被小泡之形态及结构特征 A 网格蛋白有被小泡形态特征电镜图 B 网格蛋白有被小泡结构特征示意图 一 网格蛋白有被囊泡 经由胞吞作用的网格蛋白有被小泡之形成过程 二 COPI有被囊泡 高尔基复合体产生非网格蛋白有被囊泡多个亚基组成的多聚体 蛋白 ARF蛋白 GTP结合蛋白 调节外被的组装功能 捕捉 回收内质网逃逸蛋白逆向转运高尔基复合体膜蛋白 三 COPII有被囊泡 糙面内质网产生非网格蛋白有被小泡5种亚基组成 Sar蛋白 GTP结合蛋白 调节外被的装配功能 介导从内质网到高尔基复合体的正向运输 COPII有被小泡的形态及组装过程 A COPII有被小泡形态特征电镜图 B COPII有被小泡的结构组成 C COPII的组装激活 D COPII的装配 COPII有被小泡参与的物质运输 COP 有被囊泡参与的物质运输 膜泡运输与 膜流 第六节内膜系统与医学 1 内质网异常改变缺氧 中毒 感染 浊肿 内质网肿胀 扩张 线粒体肿胀 2 高尔基复合体与疾病中毒使高尔基复合体萎缩肿瘤细胞降低高尔基复合体功能 3 溶酶体与疾病溶酶体膜异常与疾病矽肺 石棉沉着病 痛风溶酶体异常与遗传性疾病糖原贮积病 脂质贮积病 粘多糖贮积病 本章小结 内膜系统 细胞内所有膜性结构内质网粗面内质网 滑面内质网结构与功能高尔基复合体的结构与功能溶酶体的特点溶酶体的形成溶酶体的类型及消化分解功能过氧化物酶体的功能生物膜的转换 信号假说 signalhypothesis Blobel