6 2 细胞质基质与细胞内膜系统2ppt课件

Section4LysosomeandPeroxisome,1.CharacteristicsofLysosomesmonolayermembrane(单层膜)Lysosomeisaheterogenous（异质的）organelle（细胞器）Lysosomescontainplentyacidhydrolases（水解酶）thatcandigesteverykindofbiologicalmolecule.theprincipal（主要的）sitesofintracellulardigestion(细胞内消化）.Markerenzyme(标志酶):acidphosphatase(酸性磷酸酶),2.CharacteristicsofLysosomesmembrane(溶酶体膜的特点)嵌有质子泵，形成和维持酸性环境。H+-pumps:internalproton(质子浓度）concentrationiskepthighbyH+-ATPase具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运。Transportproteins:transportingdigestedmaterials.膜蛋白高度糖基化，利于防止自身膜蛋白的降解。Glycosylatedproteins:mayprotectthelysosomefromself-digestion.,二、Thetypeoflysosome1primarylysosome（初级溶酶体）直径约0.20.5um，有多种酸性水解酶，反应的最适pH值为5左右。2secondarylysosome（次级溶酶体）是初级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡、胞饮泡或吞噬泡融合形成的复合体，可分为自噬溶酶体和异噬溶酶体。3residualbody（残余小体）(后溶酶体）未被消化的物质残存在溶酶体中形成残余体，如表皮细胞的老年斑，肝细胞的脂褐质。,PrimarylysosomesSecondlysosomesheterophagic（异体吞噬）autophagic（自体吞噬）Residualbody,PrimaryLys.,SecondLys,ResidualLys,三溶酶体的生物发生（BiogenesisofLysosomes）,溶酶体发生是多途径的，其中主要有6-磷酸甘露糖(mannose6-phosphate,M6P)标志途径。该途径酶上都有一个特殊的标记M6P。1、溶酶体酶在内质网上合成后并被糖基化修饰，把寡糖链共价结合到溶酶体分子的天冬酰胺残基上。2、在高尔基体Cis面两种酶（N乙酰葡糖胺磷酸转移酶和N乙酰葡糖苷酶）催化寡糖链中的甘露糖残基磷酸化产生M6P。3、M6P在高尔基体Trans面被受体接受。4、最后以小泡形式分泌出去形成溶酶体。,溶酶体酶的发生,1、溶酶体酶在内质网合成并经N连接的糖基化修饰。,?,甘露糖6-磷酸标记,N乙酰葡糖胺磷酸转移酶,溶酶体酶暴露出磷酸基团,单糖二核苷酸UDP-GlcNAc,N连接的具有甘露糖残基的寡糖,N乙酰葡糖苷酶,四、溶酶体的功能1、自体吞噬autophagy：清除无用的生物大分子，衰老细胞、细胞器、个体发育中多余的细胞。2、防御作用：如巨噬细胞杀死病原体。3、参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。4、营养功能（trophicfunction）：降解内吞的血清脂蛋白，获得蛋白质等成分。5、形成精子的顶体。,矽肺：(Silicosis).二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细内吞噬，在颗粒表面形成硅酸。硅酸导致吞噬细胞溶酶体破裂，水解酶释放，细胞崩解，矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬。激活成纤维细胞，导致肺组织纤维化。肺结核：结核杆菌的菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗溶酶体的杀伤作用,使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖,导致巨噬细胞裂解,释放出的结核杆菌再被吞噬而重复上述过程，引起肺组织钙化和纤维化。类风湿性关节炎：溶酶体膜较脆很易破裂，溶酶体酶被释放在关节处的细胞间质中使骨组织受到侵蚀，引起炎症。,五溶酶体与疾病（LysosomesandDiseases）,4.贮积病：溶酶体酶缺失和异常时某些物质不能被消化，遗留在溶酶体内，引发疾病。台-萨氏综合征（Tay-Sachsdiesease黑蒙性先天性愚病）：溶酶体缺少氨基已糖酯酶A，导致神经节甘脂积累，溶酶体呈现同心圆状膜，患者26岁死亡。II型糖原累积病（Pompe病）：缺乏-1,4-葡萄糖苷酶，糖原在溶酶体中积累。severetypeofthediseaseisI-celldisease(inclusioncelldisease,GlcNAc-Phosphotransferasegenemutant).,台-萨氏综合症溶酶体的同心圆结构,表1.神经鞘脂贮积病,五、过氧化物酶体（peroxisome）,1结构：由单层膜围绕而成的内含多种氧化酶的细胞器，为一种异质性的细胞器。2功能在动物中：具有解毒作用，过氧化氢酶利用H2O2将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精1/2是在微体中氧化为乙醛。,在植物中：参与光呼吸，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，在萌发的种子中，进行脂肪的-氧化，产生乙酰辅酶A，经乙醛酸循环，由异柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循环，因涉及乙醛酸循环，又称乙醛酸循环体。,烟草叶肉细胞的过氧化物酶体（中央具有尿酸氧化酶形成的晶体状核心）,3过氧化物酶体的发生所有的酶都由核基因编码，在细胞质基质中合成，在导肽的引导下，进入过氧化物酶体。已有的过氧化物酶体在细胞分裂时，以分裂方式传给子代细胞，再进行进一步的装配。,4过氧化物酶体和溶酶体的区别,2009年101溶酶体的功能是进行细胞内的消化作用，和溶酶体酶发生有关的细胞器是：A内质网B高尔基体C过氧化物酶体D线粒体E胞内体,Section5ProteinSortingandvesiculartransport(蛋白质分选与膜泡运输),Proteinsorting:Proteinmoleculesmovefromthecytosoltotheirtargetorganellesorcellsurfacedirectedbythesortingsignalsintheproteins.ProteinSorting(蛋白质分选：)核糖体合成的蛋白质，在蛋白携带的信号指引下被转运到细胞的各个部位并装配成具有结构与功能的复合体，参加细胞生命活动的过程称为蛋白质分选。,1.信号假说：（1975年）分泌性蛋白N端序列作为信号肽（Signalpeptides），指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，在蛋白合成之前信号肽被切除。2.分泌性蛋白进入内质网分泌性蛋白进入内质网由信号肽、信号识别颗粒（signalrecognitionparticle，SRP）和信号识别颗粒受体（停泊蛋白DockingProtein，存在于内质网膜上)协同完成。,新生肽的N端一段1626个氨基酸残基，包括疏水核心区、信号肽的C端和N端等三部分，此段肽链序列可以引导肽链进入内质网，又称为开始转移序列。,SignalhypothesisandProteinSortingsignal信号假说与蛋白质分选信号,由6种多肽和一个7S的RNA组成的复合物，一般在细胞质中，能分别与信号肽和停泊蛋白结合，导致蛋白质合成暂停。,SignalpeptidesandSignalpatches,Twowaysthatasortingsignalcanbebuiltintoaprotein.(A)Thesignalresidesinasinglediscretestretchofaminoacidsequence,calledasignalpeptide,thatisexposedinthefoldedprotein.Signalpeptidesoftenoccurattheendofthepolypeptidechain,buttheycanalsobelocatedelsewhere.(B)Asignalpatchcanbeformedbythejuxtapositionofaminoacidsfromregionsthatarephysicallyseparatedbeforetheproteinfolds;alternatively,separatepatchesonthesurfaceofthefoldedproteinthatarespacedafixeddistanceapartcouldformthesignal.,SRPreceptor(GTPbindingprotein),SRPhavethreemainactivesites:OnethatrecognizesandbindstoERsignalsequence;Onethatinteractswiththeribosometoblockfurthertranslation;OnethatbindstotheERmembrane(dockingprotein),蛋白质在核糖体合成信号肽与SRP结合肽链延伸终止SRP与受体结合，同时核糖体与内质网膜上的易位子（translocon)结合SRP脱离信号肽返回细胞质基质信号肽与易位子结合使孔道打开，信号肽引导肽链进入内质网腔信号肽被腔面上的信号肽酶切除肽链在内质网上继续合成。,分泌性蛋白质转入内质网合成的过程：,secretoryproteintransferintoendoplasmicreticulum分泌性蛋白质转入内质网合成的过程,transmembraneprotein(跨膜蛋白)andstarttransfersequence(内部信号序列或起始转移序列)andstoptransfersquence(信号停止转移序列)。,肽链中存在某些序列与内质网膜具有强的亲和力而结合在脂双层中，这段序列不再转入内质网腔中，称为停止转移序列。,Start-transferSequenceNuclearlocalizationsignal(NLS);Foldedandassemblyformtotransport.,2）Transmembranetransport1、蛋白质的跨膜转运,ERsignalsequence,Mit,Chl:Leadersequence;Throughtranslocononthemembrane;SingleandUnfoldform;Helpedbymolecularchaperons(分子伴侣）,3）Vesiculartranspor膜泡运输,Budding,transporting,dockingandatlastfusionwithtargetmembrane;Assemblycoatedproteinsonthevesicles(Clathrin,COPIIandCOPI);OnlyProperlyfoldedandassembledproteins;Theorientationoftransportedproteinsandlipidsisnotchangedduringtransporting.,4）transportincytoplasm细胞质基质中的蛋白质转运,4.Vesiculartransport（膜泡运输）,Thethreedifferenttypesofcoatedvesicles.Differentcoatproteinsselectdifferentcargoandshapethetransportvesiclesthatmediatethevariousstepsinthebiosynthetic-secretoryandendocyticpathways.,网格蛋白有被小泡,1)COPII有被小泡A:存在于内质网到高尔基体的CGN区,由sec13,sec31,sec24，sec23和Sar15种蛋白亚基组成，Sar1蛋白是GTP结合蛋白，Sar-GTPbindstotheER;Sar-GDPdissociatesfromtheERB:TheassemblyofaCOPII-coatedvesicles.(形成过程)C:功能负责从内质网到高尔基体的物质运输(顺向运输anterogradetransport)。movematerialsfromtheERtotheGolgi.,COPII-被膜小泡的形成,供体,鸟苷酸交换因子,sec13sec31,Sec23sec24,KDEL序列的错误蛋白,2)COPI有被小泡：存在于内质网和到高尔基体区域介导逆向运输（retrogradetransport)。形成：含有7种蛋白亚基，其中ARF为GTPbindingprotein,参与COPI被膜小泡的装配功能：负责回收、转运、内质网逃逸蛋白（含有KDEL信号）返回内质网。transportingescapedERresidentProteinsBacktotheER.蛋白质在高尔基体内的内部运输。将错运到高尔基体反面膜上的蛋白返回内质网。,COPIcoatedvesiclesmayselectspecificcargo.ERisanopenprison.SolubleERproteinbearRetrieving(重返）signalKDEL(Lys-Asp-Glu-Leu)inmammalandHDELinyeast,whereasERmembraneproteins（内质网膜蛋白）bearthesignalKKXX.TheKDELreceptorpresentinvesiculartubularclustersandtheGolgiapparatus.,AmodelfortheretrievalofERresidentproteins.TheKDELreceptorcapturesthesolubleERresidentproteinsandcarriestheminCOPI-coatedtransportvesiclesbacktotheER.NeutralpH:dissociatefromtheKDEL;lowpH:bindingtheKDEL,3)Clathrincoatedvesicles（网格蛋白有被小泡）Theorigin:theTGNofGolgiistheSourceofClathrin-coatedvesicle.(在高尔基体的TGN区形成)小泡形成与运输机制：网格蛋白由3个重链和3个轻链组成的三脚蛋白复合物，许多网格蛋白再组装成五边形或六边形网格结构，与接合素蛋白(adaptin)结合形成网格蛋白有被小