细胞生物学 细胞的内膜系统与囊泡转运教学材料

细胞生物学细胞生物学 细胞的内膜系统与囊泡转运教学材料细胞的内膜系统与囊泡转运教学材料 第五章细胞的内膜系统与囊泡转运在结构 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 endomembrane system 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 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类型70 S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化学组成RNA60 构成核糖体的骨架蛋白质4 0 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 形成完整的核糖体核糖 体 ribosome 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 游离在细胞质中合成基础性蛋白 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 类不同功功能合成蛋白质内质网 endoplasmic reticulum ER 形态结构 1 单位膜围成的由连续的小管 tubule 小泡 vesicle 和和扁 囊 lamina 组成的三维网状膜系统 2 内质网腔与核膜腔相通 3 以核为中心向四周铺展 4 在内膜系统中占中心地位 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化学组成 11 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 22 脂类蛋白质 比细胞膜中的含量高分子伴侣蛋白标志酶葡萄糖 6 磷酸酶电子传递体系细胞色素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不易确定滑面内质网 高尔基体 线粒 体 细胞膜内质网的功能 参与蛋白质的合成 参与脂类的合成 sER 膜的生成 参与糖代谢 解毒作用 物质运输与交换 机械支持内质 网参与蛋白质的合成 主要由粗面内质网完成 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 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蛋白质的修 饰包括糖基化 羟基化 酰基化 二硫键形成等 其中最主要的是 糖基化 几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化 糖基化的作用是 使蛋白质能够抵抗消化酶的作用 赋予蛋白质 传导信号的功能 某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠 有利于蛋白质的分选和包装糖基一般连接在44种氨基酸上 分为22 种O O 连接的糖基化与Ser Thr和Hyp的OH连接 连接的糖为半乳糖或N N 乙酰半乳糖胺 在高尔基体上进行O O 连接的糖基化 N N 连接的糖基化与天冬酰胺残基的NH22连接 糖为N N 乙酰葡糖胺 内质网上进行的为N N 连接的糖基化 内质网参与糖类的代谢 主要在滑面内质网上进行 是否参与糖原的 合成有争议 参与糖原的分解糖原 G 1 P G 6 P 葡萄糖sER高尔基复合体 Golgi plex 蛋白质合成加工 糖基化的场所 具有极性的膜性细胞器 由扁平囊 泡 小泡 大泡构成 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高高尔基复合 体的功能 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 加工修饰蛋白 糖脂 等糖蛋白的糖基化 硫酸盐化糖脂加工 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Gc 水解 加工蛋白质 参与细胞内膜的转化活动内吞体rER顺面管网反面管网 高尔基复合体溶酶体水解酶前体加入磷酸基团M 6 P溶酶体酶前前溶酶体ATP ADP Pi H 去除磷酸去除磷酸P H 6成熟溶酶体形成溶酶体溶酶体 lysosome 细胞的消化器官 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底物的 性 质自噬性 底物细胞内 衰老崩解的细胞器异噬性 底物细胞外 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 巨噬细胞系统各种残余小体溶酶 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 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分泌自溶现象参与甲状腺素的生成与溶酶体 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 33 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RH2 O2氧化酶R H2O2R H2 H2O2过氧化氢酶R H2O思考题 内质网是如何参与蛋白质的合成 高尔基体按形态结构 细胞化学反映和功能可分为哪三个组成部分 内质网分为几类 在形态和功能上各有何特点 请说明蛋白质合 成的信号肽学说 高尔基复合体由哪些结构组成 各有何特点 高尔基复合体有哪 些主要生理功能 溶酶体有何结构特点 其分类如何 内体性溶酶 体的形成过程 蛋白质合成溶酶体寡聚糖磷酸化切除甘露糖加加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层囊反面 囊反面管网大泡 分泌颗粒 rER高尔基复合体高尔基复合体顺面囊 切除甘露糖参与蛋白质的分选和运输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 分选不同区室对蛋白质糖链按顺序修饰囊泡运输 囊泡转运 vesicu lar transport 囊泡以出芽方式从细胞的一种内膜细胞器脱离后又与另 一个内膜细胞器发生融合 这个转运过程称为囊泡运输 真核细胞物质运输的一种重要方式 一个双向 有序的过程 作用物 质交换信号传递对胞内合成的物质进行一定的化学修饰囊泡及其转 运的分子基础囊泡由细胞 器 膜的囊膜包裹囊膜表面有特异性的 包被蛋白囊泡的分类根据包被蛋白网格蛋白包被囊泡细胞膜内体高 尔基体内体高尔基体溶酶体 偶见 COP 包被小泡粗面内质网高 尔基体COP 包被小泡高尔基体粗面内质网其它网格蛋白包被囊泡 的转运网格蛋白 clathrin 转运囊泡表面的纤维丝状蛋白有三条腿 提高囊泡的表面张力转运方向高尔基质膜内体 溶酶体质膜内吞泡 内体溶酶体网格蛋白包被囊泡的形成 被转运分子与质膜上的受体结 合 被接合素 adaptin 捕获 接合素催化网格蛋白聚合 在动力素 和网格