医学细胞生物学细胞器总结

1、 细胞质基质细胞质基质( (胞质溶胶胞质溶胶) )： 细胞质中除去有形结构之外的无定形胶状细胞质中除去有形结构之外的无定形胶状 物质体系。物质体系。 细胞质基质的功能细胞质基质的功能: : 是活细胞进行新陈代谢的主要场所，为新陈代是活细胞进行新陈代谢的主要场所，为新陈代 谢的进行，提供所需要的物质和一定的环境条件。谢的进行，提供所需要的物质和一定的环境条件。 直接或间接地影响并体现于细胞生命活动的各个方直接或间接地影响并体现于细胞生命活动的各个方 面。面。 细胞的区室化细胞的区室化(compartmentation) 膜流膜流(membrane flow) 核糖体核糖体(ribosome)(r

2、ibosome) 是合成蛋白质的是合成蛋白质的 “生产车间生产车间”。 功能是按照功能是按照mRNAmRNA 的指令由氨基酸的指令由氨基酸 合成蛋白质。合成蛋白质。 核核 糖糖 体体 核糖体核糖体化学组成：化学组成： 真核细胞真核细胞 核糖体核糖体 小亚基：小亚基：40 S 大亚基大亚基:60S 80S 核糖体的功能核糖体的功能: 以以mRNA 为模板，在为模板，在核糖体核糖体上由氨基酸合成上由氨基酸合成 多肽链的过程多肽链的过程翻译翻译。 核糖体的存在形式核糖体的存在形式: 1.附着核糖体：分泌蛋白附着核糖体：分泌蛋白 2.游离核糖体：结构蛋白游离核糖体：结构蛋白 核糖体核糖体的的4 4个活

3、个活 性部位：性部位： 接受氨酰基接受氨酰基- - tRNAtRNA的部位：受的部位：受 位，称位，称A A位。位。 肽基肽基-tRNA-tRNA移交移交 肽链后，肽链后，tRNAtRNA被被 释放的部位：供释放的部位：供 位，称位，称P P位。位。 肽基转移酶肽基转移酶E E位：位： GTPGTP酶位：酶位： 游离核糖体游离核糖体: :组成细胞本身所需的结合组成细胞本身所需的结合 核糖体核糖体 蛋白质或某些特殊蛋白质蛋白质或某些特殊蛋白质 （红细胞的血红蛋白）（红细胞的血红蛋白） 膜结合核糖体膜结合核糖体: : 跨膜蛋白跨膜蛋白 水溶性蛋白质水溶性蛋白质 驻留蛋白驻留蛋白 分泌性蛋白分泌性蛋

4、白 内膜系统内膜系统(endomembrane system) 高等细胞区室化高等细胞区室化 Compartmentalization 质膜质膜 内膜内膜 生物膜生物膜 原核细胞原核细胞 质膜构成的单一区室质膜构成的单一区室 真核细胞真核细胞 内膜内膜 各种细胞器各种细胞器 内膜系统出现的意义：内膜系统出现的意义： 各自独立，各司其职各自独立，各司其职 相互依存，协调同一相互依存，协调同一 大大提高了细胞代谢反应的效率大大提高了细胞代谢反应的效率 内质网（内质网（ERER） 内质网是由磷脂和蛋内质网是由磷脂和蛋 白质组成的一层单位白质组成的一层单位 膜膜( (5 5 6nm6nm) ) 形成的

5、小形成的小 管、小泡和扁平囊相管、小泡和扁平囊相 互联通、封闭成腔的互联通、封闭成腔的 系统。系统。 内质网内质网 小管小管 小泡小泡 扁囊状扁囊状 细胞膜细胞膜 核膜核膜 内质网的类型内质网的类型 1.1.粗面内质网粗面内质网rERrER 2.2.滑面内质网滑面内质网sERsER 1 1. .粗面内质网粗面内质网(rER)(rER)： 表面附着大量颗粒状表面附着大量颗粒状核糖体核糖体。 由板层状排列的扁平囊构成。由板层状排列的扁平囊构成。 在分泌蛋白质旺盛及大量合成膜的细胞中丰富在分泌蛋白质旺盛及大量合成膜的细胞中丰富 多种蛋白质的合成场所多种蛋白质的合成场所( (酶、肽类激素、抗体酶、肽类

6、激素、抗体) ) 2.2.滑面内质网滑面内质网(sER)(sER)： 表面光滑，无核糖体附着表面光滑，无核糖体附着 多为管状或泡状多为管状或泡状 脂类代谢旺盛的细胞中含量丰富脂类代谢旺盛的细胞中含量丰富 内质网内质网 微粒体微粒体 (microsome)(microsome)： 在细胞匀浆和在细胞匀浆和 超速离心过程超速离心过程 中，由破碎的中，由破碎的 内质网形成的内质网形成的 球状的囊泡结球状的囊泡结 构。构。 化学组成化学组成 1.1.内质网膜的脂质：内质网膜的脂质： 30 - 40 2.2.内质网膜的蛋白质：内质网膜的蛋白质：60 - 70 3.3.内质网膜的酶系内质网膜的酶系 葡萄糖

7、葡萄糖-6-6-磷酸酶（标志酶）磷酸酶（标志酶） 电子传递体系酶系电子传递体系酶系 4.4.内质网网腔中的网脂蛋白内质网网腔中的网脂蛋白 1 1）内质蛋白）内质蛋白 2 2）钙网蛋白）钙网蛋白 3 3）蛋白质二硫）蛋白质二硫 键异构酶键异构酶 4 4）免疫球蛋白）免疫球蛋白 重链结合蛋白重链结合蛋白 (1).(1).蛋白质的合成：蛋白质的合成： 分泌蛋白、膜蛋白、驻留蛋白和溶酶体蛋白分泌蛋白、膜蛋白、驻留蛋白和溶酶体蛋白 (2).(2).蛋白质的折叠蛋白质的折叠： 二硫键的形成，多肽链的折叠。二硫键的形成，多肽链的折叠。 (3).(3).蛋白质的糖基化修饰蛋白质的糖基化修饰： N-N-连接的寡

8、糖蛋白连接的寡糖蛋白 (4).(4).蛋白质的运输蛋白质的运输 （一）（一） 粗面内质网的功能粗面内质网的功能 （1）蛋白的合成、加工和运输：）蛋白的合成、加工和运输： 分泌蛋白、膜蛋白、驻留蛋白和溶酶体蛋白分泌蛋白、膜蛋白、驻留蛋白和溶酶体蛋白 核糖体核糖体 信号肽信号肽 内质网内质网网腔网腔 （肽链延伸、修饰）（肽链延伸、修饰） 高尔基体高尔基体浓缩泡浓缩泡细胞外细胞外 信号肽假说信号肽假说(signal hypothesis)(signal hypothesis) 信号肽假说（信号肽假说（signal hypothesissignal hypothesis）：）： 核糖体被信号肽引导，经

9、核糖体被信号肽引导，经SRPSRP介导，介导， 与与SRPSRP受体结合，进行受体结合，进行蛋白质合成。蛋白质合成。 信号肽信号肽(signal peptide)： 由信号密码翻译出的肽链，位于由信号密码翻译出的肽链，位于 蛋白的蛋白的N端，由端，由1830个疏水氨基酸组个疏水氨基酸组 成。可被成。可被SRP识别，将核糖体引导到识别，将核糖体引导到 内质网膜，并继续进行蛋白的合成。内质网膜，并继续进行蛋白的合成。 信号识别颗粒信号识别颗粒 (signal recognition particle, SRP)(signal recognition particle, SRP) SRPSRP是由是

10、由6 6个个多肽多肽亚单位和一个小的亚单位和一个小的RNARNA(7S)(7S) 组成的复合物。组成的复合物。 SRP SRP 既能既能识别识别露出核糖体露出核糖体 之外的之外的信号肽信号肽，又能识别粗面内质网膜上，又能识别粗面内质网膜上 的的SRPSRP受体。受体。帮助多肽转运。帮助多肽转运。 SRP RNA 与核糖体与核糖体A位位 点结合区域点结合区域 识别识别SRP 受体区域受体区域 SRP 识别信识别信 号肽区域号肽区域 mRNA tRNA 信号肽信号肽 核糖体核糖体 SRP 蛋白质继续合成，蛋白质继续合成， 信号肽被切除信号肽被切除 SRP循环循环 蛋白质合成结束，核蛋白质合成结束，

11、核 糖体脱离内质网，进糖体脱离内质网，进 入下一个循环入下一个循环 SRP受体受体 (2)(2)新生多肽链的折叠与装配新生多肽链的折叠与装配 1. 1.蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶(PDI):(PDI): 反复切断错误结合的二硫键，使新生肽形成正反复切断错误结合的二硫键，使新生肽形成正 确折叠的蛋白质。确折叠的蛋白质。 2. 2. 结合蛋白结合蛋白(binding protein, Bip):(binding protein, Bip):与折叠不正与折叠不正 常肽链结合予以滞留，待折叠正确后被进一步转运常肽链结合予以滞留，待折叠正确后被进一步转运 至高尔基体。至高尔基体。 3.3. 葡萄糖

12、调节蛋白葡萄糖调节蛋白(Grp94):(Grp94):参与新生肽折叠转运。参与新生肽折叠转运。 4. 4. 钙网素钙网素(calreticulin):(calreticulin):参与糖蛋白折叠。参与糖蛋白折叠。 内质网腔驻留蛋白分子能识别正在合成或部分内质网腔驻留蛋白分子能识别正在合成或部分 折叠的多肽，并与多肽的一定部位结合，促使折叠的多肽，并与多肽的一定部位结合，促使 正确折叠。这一类分子本身并不参与最终产物正确折叠。这一类分子本身并不参与最终产物 的形成，称为的形成，称为分子伴侣分子伴侣(molecular chaperone)(molecular chaperone) 驻留蛋白驻留蛋

13、白(retention protien):(retention protien):内质网腔内分内质网腔内分 子伴侣的子伴侣的C C端末尾具有滞留信号肽端末尾具有滞留信号肽Lys-Asp-Glu-Lys-Asp-Glu- Leu (KDEL),Leu (KDEL),与与KDELKDEL受体结合，使之驻留于内质受体结合，使之驻留于内质 网腔而不被转运。网腔而不被转运。 (3).(3).蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化 内质网腔中的寡内质网腔中的寡 糖与内质网膜上糖与内质网膜上 的的多萜醇多萜醇连接，并连接，并 使其活化。使其活化。 在在糖基转移酶糖基转移酶催化催化 下，转移到多肽下，转移到多肽 链的链

14、的天冬酰胺天冬酰胺上上 的的NHNH2 2端（端（N-N-连接连接 糖基化糖基化）。 (4)rER(4)rER合成的蛋白质的分泌途径合成的蛋白质的分泌途径 分泌蛋白分泌蛋白 糖基化折叠 ER腔腔运输小泡运输小泡高尔基体高尔基体 浓缩泡浓缩泡细胞外细胞外分泌颗粒分泌颗粒 （二）（二） 滑面内质网的功能滑面内质网的功能 1.1.脂质合成脂质合成 2.2.糖原代谢糖原代谢 3.3.解毒作用解毒作用 4.Ca4.Ca2+ 2+的贮存与 的贮存与CaCa2+ 2+浓度的调节 浓度的调节 5.5.胃酸、胆汁的合成与分泌胃酸、胆汁的合成与分泌 高尔基复合体高尔基复合体 （ GolgiGolgi ）：）： 由

15、一层单位膜包围形由一层单位膜包围形 成的囊泡系统。由成的囊泡系统。由 排列较整齐的扁平排列较整齐的扁平 囊和囊泡构成。囊和囊泡构成。 高尔基复合体有极性高尔基复合体有极性 1.1.顺面高尔基网顺面高尔基网(CGN)(CGN)： 膜厚膜厚6nm，呈连续分支管网状结构。，呈连续分支管网状结构。 2.扁平囊区扁平囊区(cisterna): 由扁平囊和管道组成的由扁平囊和管道组成的 连续、完整的膜囊体系连续、完整的膜囊体系 标志酶：标志酶：NADP酶酶 3.： 靠近质膜，呈管网状，靠近质膜，呈管网状， 有囊泡与之相连，膜厚有囊泡与之相连，膜厚 7.5nm。有浓缩泡或分泌泡。有浓缩泡或分泌泡。 运输小泡

16、小泡：直径直径4040 80nm80nm，膜厚，膜厚6nm6nm。 由内质网芽生而来，分布于高尔基体的形由内质网芽生而来，分布于高尔基体的形 成面，载有粗面内质网合成的蛋白质、脂成面，载有粗面内质网合成的蛋白质、脂 类并运送到高尔基体的扁平囊中。类并运送到高尔基体的扁平囊中。 分泌泡：直径分泌泡：直径100500nm，膜厚，膜厚8nm。内。内 含浓缩分泌物，由扁平囊的成熟面的膜局含浓缩分泌物，由扁平囊的成熟面的膜局 部膨大而成，亦称浓缩泡。部膨大而成，亦称浓缩泡。在分泌功能旺在分泌功能旺 盛的细胞内多，如肝细胞、胰腺细胞。盛的细胞内多，如肝细胞、胰腺细胞。 Golgi化学组成化学组成 1.1.

17、蛋白质蛋白质60%60%；脂类；脂类40%40%。介于细胞膜和内质网之间。介于细胞膜和内质网之间 2.2.高尔基体的酶：高尔基体的酶： 糖基转移酶糖基转移酶；磺基糖基转移酶；氧化还原酶；磺基糖基转移酶；氧化还原酶； 磷酸酶；激酶；甘露糖苷酶；磷脂酰转移酶；磷酸酶；激酶；甘露糖苷酶；磷脂酰转移酶； 磷脂酶。磷脂酶。 1.1.胞内物质的转送运输和分泌活动胞内物质的转送运输和分泌活动 2.2.糖蛋白的加工合成糖蛋白的加工合成 3.3.蛋白质的水解蛋白质的水解 4.4.蛋白质的分选与胞内膜泡运输蛋白质的分选与胞内膜泡运输 高尔基体的功能高尔基体的功能 3分钟分钟 17分钟分钟 117分钟分钟 3 3H

18、 H标记亮氨酸 标记亮氨酸 1.与细胞的分泌活动有关与细胞的分泌活动有关 2.2.糖蛋白的加工合成：糖蛋白的加工合成： O-O-连接的糖基化：蛋连接的糖基化：蛋 白质上的酪氨酸、丝白质上的酪氨酸、丝 氨酸、苏氨酸残基侧氨酸、苏氨酸残基侧 链的链的-OH-OH基团与寡糖基团与寡糖 共价结合。主要或全共价结合。主要或全 部在高尔基体进行。部在高尔基体进行。 O-连接糖基化：连接糖基化： 由不同的糖基转移酶催化，每由不同的糖基转移酶催化，每 次加上一个单糖，最后加唾液次加上一个单糖，最后加唾液 酸残基。酸残基。 蛋白质合成蛋白质合成 寡糖磷酸化寡糖磷酸化 除甘露糖加除甘露糖加N- 乙酰葡萄糖胺乙酰葡

19、萄糖胺 加半乳糖、加半乳糖、 唾液酸唾液酸 分选分选 溶酶体溶酶体 分泌泡分泌泡 3. 蛋白的水解和加工：蛋白的水解和加工： 有些蛋白质在有些蛋白质在rER合成后，须经高尔基合成后，须经高尔基 体水解加工才具有活性。体水解加工才具有活性。 4. 4. 蛋白的分选和运输：蛋白的分选和运输： 1 1）溶酶体酶：）溶酶体酶： 带有带有分选信号分选信号，高尔基体生成的运输小泡膜，高尔基体生成的运输小泡膜 上上 有分选信号的有分选信号的受体受体。 2 2）分泌蛋白：）分泌蛋白： 在成熟面，通过分选信号与相应受体结合，在成熟面，通过分选信号与相应受体结合， 选择性地将分泌蛋白送到分泌泡中。选择性地将分泌蛋

20、白送到分泌泡中。 3 3）膜蛋白：由运输小泡送至不同部位）膜蛋白：由运输小泡送至不同部位 蛋白质分选信号及运输途径蛋白质分选信号及运输途径 分选信号典型的信号序列 ER腔内腔内Lys-Asp-Glu-Leu-COO 膜蛋白膜蛋白 Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala 线粒体线粒体 N- 螺旋 细胞核细胞核 Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val 过氧化物酶体过氧化物酶体 Ser-Lys-Leu 溶酶体溶酶体 M-6-P 不能运输途径的衣被类型 衣被类型衣被类型GTP酶组成与衔接蛋白运输方向运输方向 clathrinARFClat

21、hrin重链与轻链，AP2质膜质膜内体内体 Clathrin重链与轻链，AP1高尔基体高尔基体内体内体 Clathrin重链与轻链，AP3高尔基体高尔基体溶酶体，溶酶体， 植物液泡植物液泡 COP IARFCOP高尔基体高尔基体内质网内质网 COP IISar 1Sec23/Sec24复合体，Sec 13/31复合体，Sec 16 内质网内质网高尔基体高尔基体 溶酶体溶酶体(lysosome)(lysosome)是是 由一层单位膜包围而由一层单位膜包围而 成，内含多种酸性水成，内含多种酸性水 解酶的囊泡状结构。解酶的囊泡状结构。 能分解各种内源性和能分解各种内源性和 外源性物质，是细胞外源性物

22、质，是细胞 内的消化器官。内的消化器官。 溶酶体 lysosome 溶酶体的形态、结构溶酶体的形态、结构 1.1.形态：球形或卵圆形，直径形态：球形或卵圆形，直径0.20.2 0.80.8 m m，膜，膜6nm6nm。 2.2.成分：成分：6060种以上酸性水解酶，水解蛋白、多糖、种以上酸性水解酶，水解蛋白、多糖、 脂类、核酸等为小分子。脂类、核酸等为小分子。 3.3.特性：特性： 异形性细胞器异形性细胞器 膜上存在质子泵膜上存在质子泵 pH 5.0pH 5.0 高度糖基化高度糖基化 溶酶体的类型溶酶体的类型 初级溶酶体初级溶酶体(primary lysosome)(primary lysos

23、ome) 次级溶酶体次级溶酶体(secondary lysosome )(secondary lysosome ) 自噬性溶酶体自噬性溶酶体 异噬性溶酶体异噬性溶酶体 三级溶酶体三级溶酶体 脂褐质；含铁小体脂褐质；含铁小体 多泡体；髓样小体多泡体；髓样小体 1. 初级溶酶体：初级溶酶体： 是高尔基体成是高尔基体成 熟面上形成的新生熟面上形成的新生 溶酶体，含水解酶溶酶体，含水解酶 不含底物。不含底物。 2. 次级溶酶体：次级溶酶体： 初级溶酶体与初级溶酶体与 底物融合形成的，底物融合形成的， 含水解酶和底物。含水解酶和底物。 3.三级溶酶体：三级溶酶体： 残余体残余体 残余小体：由于酶活性下降

24、，未消化的残余物质残余小体：由于酶活性下降，未消化的残余物质 保留在溶酶体内，形成电子密度高、色调较深的保留在溶酶体内，形成电子密度高、色调较深的 残余小体。残余小体。 类型：脂褐质、含铁小体、多泡体、髓样结构类型：脂褐质、含铁小体、多泡体、髓样结构 溶酶体的形成由内质网和高尔基体共同参与溶酶体的形成由内质网和高尔基体共同参与, , 集胞内物质合成、加工、包装、运输及结构集胞内物质合成、加工、包装、运输及结构 转化为一体的复杂而有序的过程转化为一体的复杂而有序的过程 1.1.酶蛋白的糖基化与磷酸化酶蛋白的糖基化与磷酸化 2.2.酶蛋白的分选酶蛋白的分选 3.3.内体性溶酶体的形成内体性溶酶体的

25、形成 4.4.溶酶体的成熟溶酶体的成熟 溶酶体的形成与成熟溶酶体的形成与成熟 溶酶体形成溶酶体形成 溶酶体水解酶前体溶酶体水解酶前体 来自内质网来自内质网 6-磷酸甘露磷酸甘露 糖糖(M6P) 高尔基体高尔基体 顺面顺面 反面反面 ATPADP 脱磷酸脱磷酸 成熟溶酶成熟溶酶 体水解酶体水解酶 溶酶体溶酶体 依赖依赖M6P受体受体 的输送的输送 输送小泡输送小泡 受体再循环受体再循环 笼蛋白外被笼蛋白外被 出芽泡中的出芽泡中的 M6P受体受体 1. 消化消化：对内源性和外源性物质的消化，：对内源性和外源性物质的消化， 为细胞提供营养、防御。为细胞提供营养、防御。 2. 参与激素生成参与激素生成

26、：甲状腺素的生成。：甲状腺素的生成。 3. 参与组织器官的变态和退化参与组织器官的变态和退化： 两栖类尾部的吸收、子宫内膜。的两栖类尾部的吸收、子宫内膜。的 周期性萎缩。周期性萎缩。 4. 协助受精协助受精：顶体含多种水解酶。：顶体含多种水解酶。 5. 骨代谢骨代谢：分解、清除旧的骨基质。：分解、清除旧的骨基质。 6. 防御作用防御作用 顶体顶体 细胞核细胞核 1. 矽肺：职业病矽肺：职业病 吸入吸入SiO2 巨噬细胞吞入巨噬细胞吞入与溶酶体融合与溶酶体融合 SiO2形成矽酸形成矽酸 溶酶体膜破裂溶酶体膜破裂 巨噬细胞死亡巨噬细胞死亡 SiO2释放释放 诱导成纤维细胞增生诱导成纤维细胞增生胶原

27、结节胶原结节肺弹性降低肺弹性降低 形成形成 矽肺矽肺 过氧化物酶体过氧化物酶体 (peroxisome)(peroxisome) 圆形或卵圆形，直径圆形或卵圆形，直径 0.60.6 0.70.7 m m，由一层单由一层单 位膜包裹，位膜包裹，内含多种内含多种 氧化酶，中央常有氧化酶，中央常有类类 核体核体。 标志酶：过氧化氢酶标志酶：过氧化氢酶 大鼠肝细胞大鼠肝细胞 过氧化物酶体所含的过氧化物酶体所含的 酶酶 氧化酶氧化酶：占过氧化物酶体酶含量的：占过氧化物酶体酶含量的50%50% 作用：氧化底物的同时，将氧还原成过氧化氢。作用：氧化底物的同时，将氧还原成过氧化氢。 过氧化氢酶过氧化氢酶：占过

28、氧化物酶体酶含量的：占过氧化物酶体酶含量的40%40% 作用：对氧化酶作用底物后形成的过氧化氢还原作用：对氧化酶作用底物后形成的过氧化氢还原 成水。成水。标志酶标志酶 过氧化物酶过氧化物酶：将过氧化氢还原成水：将过氧化氢还原成水 过氧化物酶体的功能过氧化物酶体的功能 2H2H2 2O O2 2 过氧化氢酶过氧化氢酶 2H2H2 2O +OO +O2 2 防止防止H H2 2O O2 2在细胞内堆积，起保护细胞的作用。在细胞内堆积，起保护细胞的作用。 功功 能 能 对有毒物质的解毒作用：对有毒物质的解毒作用： RHRH2 2+H+H2 2O O2 2 R+ 2HR+ 2H2 2O O 对细胞氧张

29、力的调节作用：对细胞氧张力的调节作用： RHRH2 2+O+O2 2R+ HR+ H2 2O O2 2 参与核酸、脂肪和糖的代谢参与核酸、脂肪和糖的代谢 本章节重点本章节重点 核糖体核糖体化学组成：化学组成： 真核细胞真核细胞 核糖体核糖体 小亚基：小亚基：40 S 大亚基大亚基:60S 80S 核糖体的功能核糖体的功能: 以以mRNA 为模板，在为模板，在核糖体核糖体上由氨基酸合成上由氨基酸合成 多肽链的过程多肽链的过程翻译翻译。 核糖体的存在形式核糖体的存在形式: 1.附着核糖体：分泌蛋白附着核糖体：分泌蛋白 2.游离核糖体：结构蛋白游离核糖体：结构蛋白 核糖体核糖体的的4 4个活个活 性部位：性部位： 接受氨酰基接受氨酰基- - tRNAtRNA的部位：受的部位：受 位，称位，称A A位。位。 肽基肽基-tRNA-tRNA移交移交 肽链后，肽链后，tRNAtRNA被被 释放的部位：供释放的部位：供 位，称位，称P P位。位。 肽基转移酶肽基转移酶E E位：位