细胞膜内膜系统

1、内膜系统 真核细胞内那些在结构构成、功能和发生上为连续统一体的膜性结构,内膜系统的结构构成 核膜 内质网 高尔基复合体 溶酶体 过氧化物酶体 小泡和液泡等,内膜系统,单位膜 电镜下观察生物膜，可见为“两暗一明”的三层结构, 通常将这三层结构型式作为一个单位，称为单位膜,内膜系统：在结构、功能及发生上为连续 统一体的细胞内膜相结构,胞内膜：细胞内所有的膜结构,生物膜：细胞中所有的膜结构统称生物膜。 生物膜=细胞膜+胞内膜,膜相结构：由单位膜构成的一切细胞结构。 非膜相结构:不是由单位膜构成的一切细胞结构,质膜,单位膜,内膜系统,胞内膜,生物膜,膜相结构,内膜系统形成的意义： 将细胞内部空间区域化

2、，形成执行不同功能的膜性细胞器。 为细胞内各种功能的进行提供了充足的表面积. 真核细胞特有的结构，是细胞进化的标志,内膜系统 膜相结构 胞内膜 内质网 内质网 内质网 高尔基复合体 高尔基复合体 高尔基复合体 溶酶体 溶酶体 溶酶体 核膜 核膜 核膜 线粒体 线粒体 细胞膜,一.内质网的形态结构,内质网,是由一层单位膜围成的形状小管，小泡，扁囊状结构，相互连接形成一个连续的网状膜系统,小管,小泡,扁囊状,细胞膜,核膜,内质网的内腔相互连通,内质网 (endoplasmic reticulum，ER,二.内质网的类型,糙面内质网（RER):膜表面附着核糖体；形态多为板层状排列的扁囊,光面内质网（

3、SER):膜表面无核糖体附着；形态多为分枝小管或小泡,核糖体,粗面内质网,粗面内质网,滑面内质网,滑面内质网,微粒体上检测到的光面内质网上存在的酶类,核糖体如何附着于内质网,1975年Blobel和 Dobberstein提出,三.内质网的功能 (一)粗面内质网的功能,1.合成蛋白质 主要是输出蛋白,又称分泌蛋白,包括肽类 激素,酶类,抗体等,也合成一些结构蛋白, 如膜镶嵌蛋白,溶酶体蛋白,信号假说,重点,2)细胞质中有信号识别颗粒(SRP) SRP能识别信号肽,SRP占据核糖体A位, 蛋白质合成暂时终止,3)核糖体与内质网结合 内质网膜上有SRP受体,SRP能识别其受体并与之结合,核糖体附于

4、内质网后,SRP便与受体分离再循环,4)多肽链进入内质网腔 SRP与受体分离后,蛋白质合成又开始,蛋白质合成完成后,被转运到内质网腔,信号肽被信号肽酶解离,1)核糖体上合成信号肽(18-30AA,SRP是连接核糖体和内质网的桥,内质网腔,细胞质,SRP受体,信号识别颗粒,SRP,核糖体结合蛋白,tRNA,A,P,核糖体,mRNA,信号肽,A,信号假说,SRP颗粒,2.蛋白质的糖基化 N-连接糖基化: 寡糖链与天冬酰胺残基 侧链上的-NH2连接,3.蛋白质的运输 以出芽形式形成运输小泡,O | H2N-C-CH2-CH-COOH | NH2,4.蛋白质肽链的折叠、组装,二)滑面内质网的功能,1.

5、脂类合成与代谢 合成组成膜的磷脂和胆固醇,合成类固醇激素,2.糖原代谢 含葡萄糖-6-磷酸酶,将葡萄糖-6-磷酸分解为 葡萄糖和-磷酸,3.参与横纹肌收缩 在肌细胞中滑面内质网特化为肌质网,为钙贮库,4.解毒作用 含丰富的氧化酶,如细胞色素P450,可使脂溶性药物 及不溶于水的废物羟基化而溶于水而排出,两种类型内质网比较 粗面内质网 滑面内质网 结构 膜表面粗糙 膜表面光滑 有核糖体附着 无核糖体附着， 形态 扁平囊状 泡状、管状 功能 分泌蛋白的运输 脂类、糖原的合成 和加工, 与分解、解毒 分布 蛋白分泌及代谢 脂类、糖类代盛 旺盛的细胞 的细胞 如胰腺细胞 如小肠上皮细胞,重点,微粒体是

6、指在细胞匀浆和差速离心过程中获得的由破碎 的内质网自我融合形成的近似球形的膜囊泡状结构,它包 含内质网膜和核糖体两种基本成分。 在体外实验中,具有蛋白质合成、蛋白质糖基化和脂类合成 等内质网的基本功能。 微粒体在细胞生物学中定义为从内质网的碎片所得到的 小型囊泡。必须将肝脏或其他组织磨碎 (均质化)之后， 才能得到微粒体。微粒体含有细胞色素P450 (CYP)，与 药物代谢有关,烟草根尖细胞高尔基体,一.高尔基复合体的形态结构,电 镜,扁平囊,成熟面(反面,小囊泡,大囊泡,形成面(顺面,高尔基复合体,有极性细胞器,扁 平 囊,呈盘状，3-10层,称高尔基堆,凸面：形成（顺）面,小 囊 泡,30

7、-80nm球形小泡,来 源：小囊泡融合,来源：由rER芽生而来,大 囊 泡,100-500nm,来 源：扁平囊周边或局部球状膨突脱落形成,凹 面：成熟（反）面,二.高尔基复合体的化学组成,特征酶：糖基转移酶,三.高尔基复合体的功能,3H标记亮氨酸,3分钟,17分钟,117分钟,1.细胞的分泌活动,Palade实验 将豚鼠胰腺组织浸入含3H的亮氨酸培养液中, 3分钟放射性物质集中在内质网,17分钟放射性物质集中在高尔基复合体, 117分钟放射性物质集中在细胞顶部的酶原颗粒,外输性蛋白质的合成与运输途径,粗面内质网合成,加工,高尔基复合体小 囊 泡,扁 平 囊泡加工,大 囊 泡浓缩,与细胞膜融合,

8、胞吐作用排出细胞外,重点,3H标记甘露糖,3H标记半乳糖；唾液酸,3H标记N-乙酰葡萄糖胺,实验,细胞用3H标记甘露糖进行短期培养,经放射自显影电镜观察 ,发现只在内质网出现, 3H标记半乳糖；唾液酸只在高尔基体出现, 3H标记N-乙酰葡萄糖胺同时在内质网和高尔基体出现,O-连接糖蛋白的合成和修饰,糖蛋白,N-连接的寡糖链：在rER腔内合成,O-连接的寡糖链：在高尔基复合体内合成,酪氨酸,丝氨酸,苏氨酸側链的-OH与寡糖链共价结合,HO-CH2-CH-COOH | NH2 丝氨酸,CH3 | HO-CH-CH-COOH | NH2 苏氨酸,2.蛋白质的修饰加工,Rothman提出高尔基复合体扁

9、 平 囊区室化学说,扁 平 囊至少分为三个区室,每个区室含特定的酶,分别对蛋白质进行不同加工,使其获得分选信号后被分泌到不同部位,其中加N-乙酰葡萄糖胺, 加半乳糖作为膜糖蛋白与分泌蛋白信号,甘露糖-6磷酸作为溶酶体蛋白信号,高尔基复合体对糖蛋白的合成和修饰过程具有严格的顺序性,先切去大部分甘露糖,再结合N-乙酰葡萄糖胺,而后加半乳糖,唾液酸,内质网腔 (86AA,高尔基复合体 (51AA,内质网 (110AA,3.蛋白质的分拣运输,蛋白质合成,溶酶体寡聚糖磷酸化,切除甘露糖,加N-乙酰葡萄糖胺,加半乳糖,加唾液酸；分拣,溶酶体,中层囊,反面囊,大泡（分泌蛋白,rER,高尔基复合体,顺面囊,膜

10、蛋白,切除甘露糖,扁囊堆,4.参与溶酶体形成,5.高尔基复合体与膜变化,膜流（membrane flow） 细胞膜和细胞内各种膜相结构间的相互联系 和转移。 1)分泌性蛋白输出的同时伴随着膜流. 2)胞吞作用. 3)细胞膜内陷形成内质网,高尔基复合体在40分钟可完全更新一次,一.溶酶体的形态,由一层单位膜包围而形成的囊状结构，直径0.2-0.8um呈球形或卵圆形，内含多种酸性水解酶，能消化分解各种内源性或外源性物质，是细胞内的消化器官,1.溶酶体的膜 (1)质子泵,将质子泵入溶酶体内,维持内部酸性环境 (2)特殊转运蛋白,将消化产物转运出去 (3)溶酶体膜蛋白高度糖基化,且带负电, 保护膜不被

11、水解酶作用,溶酶体,磷酸酶为标志酶,2.溶酶体的酶,1.初级溶酶体(内体性溶酶体) 由高尔基复合体芽生的转运小泡成熟而成； 2.次级溶酶体 初级溶酶体与吞噬体或吞饮体融合形成,自噬性溶酶体 异噬性溶酶体 混合性溶酶体,初级溶酶体 次级溶酶体 残余体,二. 溶酶体的类型,内体性溶酶体形成,溶酶体的水解酶由粗面内质网合成,其分选信号为 甘露糖-6磷酸,高尔基复合体反面扁平囊有甘露糖 -6磷酸受体引导水解酶聚集,出芽形成运输小泡. 溶酶体的膜蛋白和膜脂由内质网合成和高尔基 复合体加工,在分选过程加入运输小泡. 运输小泡与内体融合成内体性溶酶体 pH下降,甘露糖-6磷酸与受体分离,磷酸基团从 甘露糖脱

12、落,内体性溶酶体成为成熟溶酶体,3.残体次级溶酶体作用的末期形态,1.细胞正常的消化作用 消化衰老的细胞器及胞吞作用物质 2.细胞的自溶作用 蝌蚪尾巴的消失 3.参与受精过程和骨质更新 精子头部的顶体是溶酶体 4.保护和防御作用 见于巨噬细胞,单核细胞,三.溶酶体的功能,总结: 内膜系统及其形成的意义 1.内质网 1)结构:小管，小泡，扁囊状 2)类型:粗面内质网和滑面内质网 3)粗面内质网功能:蛋白质合成及加工 4)滑面内质网功能 脂类合成与代谢糖原代谢 参与横纹肌收缩解毒作用,2.高尔基体 1)结构:大囊泡扁平囊小囊泡 有极性 2)功能:蛋白质的分泌与加工 形成溶酶体,膜流 3.溶酶体 1)结构:膜和酶的特点 2)类型:初级溶酶体和次级溶酶体 3)功能:消化作用,防御作用 4.过氧化