内膜系统PPT课件

1、小生命，大科学小生命，大科学 故事故事1. 1. 生与死生与死 生命过程 环境污染物浓度环境污染物浓度 + + 年龄 年龄 健康健康 亚健康亚健康 病态病态 疾病疾病 死亡死亡 Health sub-health illness disease death Health sub-health illness disease death 正常正常 心理、生理、生化改变心理、生理、生化改变 病理改变病理改变 生命终结生命终结 生物学生物学 基础医学基础医学 临床医学临床医学 预防医学与卫生学、药学、中医与中药学预防医学与卫生学、药学、中医与中药学 正常正常 代偿代偿 失代偿失代偿 衰退衰退 衰竭衰

2、竭 环境、健康、生命、科学 阿尔弗雷德阿德勒 人类生命是蛋白质的表达和功能，人类生命是蛋白质的表达和功能， 承担三项任务：承担三项任务： 地球地球-生存生存-信念！信念！ 他人他人-合作合作-信任！信任！ 爱人爱人-传代传代-信偌！信偌！ “生生的的伟大，死的光荣伟大，死的光荣” “好好生，好好活，好好死好好生，好好活，好好死” “宁要老死，不要病死、医死，更不要被砍死宁要老死，不要病死、医死，更不要被砍死” 沉痛悼念温岭患者杀医案中遇害的王云杰医生等等！ “从那一回以后，我便觉得医学并非一件紧要事，凡是愚弱的国 民，即使体格如何健全，如何茁壮，也只能做毫无意义的示众的 材料和看客，病死多少是

3、不必以为不幸的”。鲁迅呐喊 呼唤德赛先生！ 第第 六六 章章 内内 膜膜 系系 统统 Endomembrane SystemEndomembrane System 张文清教授张文清教授 新浪微博新浪微博南方医科大学斑马鱼南方医科大学斑马鱼 基础医学院细胞生物学教研室基础医学院细胞生物学教研室 谜团-生物体内细胞的正常运转有赖于让合适的分子在合适的时间抵达合适的位置。 一部分分子，如胰岛素，需要被转运出细胞之外，神经传递素从一个神经细胞传导至另一个 细胞，而其它很多分子则需要在细胞内部进行运输。细胞内部产生的分子被包裹于囊泡之中 （图中蓝色表示），但是这些囊泡具体是如何达成这种精准的运输的？这一

4、点一直没有被理 解。 James E. Rothman，1950年 美国出生。1976年哈佛大学医 学院博士，麻省理工学院博士 后。1978年斯坦福大学开始研 究细胞囊泡。2008年耶鲁大学 任职，目前是耶鲁大学细胞生 物学系系主任和教授。 Randy W. Schekman，1948年美 国出生。加州大学洛杉矶分校以及斯 坦福大学求学，1974年获得博士学 位，导师为Arthur Kornberg，后 者是1959年度诺贝尔奖获得者。 1976年加州大学伯克利分校任职， 目前是该校分子与细胞生物学系教授。 Thomas C. Sdhof，1955年德国 出生。1982年在哥廷根大学获得硕士

5、博士。1983年美国德州大学博士后， 导师Michael Brown和Joseph Goldstein，1985年度诺奖得主。 1991年霍华德休斯医学研究所研究员， 2008年斯坦福大学分子与细胞生理学 教授。 Randy W. Schekman发现基因控制下的蛋白质在这种囊泡运输机制中起到重要 作用。正如这里的图上所展示的那样，通过对比正常酵母菌细胞（左）和转运机 制缺陷的细胞（右），他成功识别出操控这一转运过程的基因。 James E. Rothman发现一种蛋白质化合物（图中橘色表示）可以让囊泡实现 与目标细胞膜的融合。囊泡上的蛋白质会与目标细胞膜上的特定蛋白质之间发生 结合，从而让囊

6、泡可以在正确的位置上释放其所运载的特殊“分子货物”。 Thomas C. Sdhof 研究了大脑中神经细胞之间是如何互相传递信号的，以及钙离子在 这一过程中所起的作用。他识别出一种分子机制（图中用紫色表示），其可以对进入的 钙离子发生反应并触发囊泡融合，从而解释了囊泡输运机制中时间的精确性是如何达成 的，以及其所携带的信号分子物质是如何能做到受控释放。 peroxysome 内膜系统内膜系统 细细 胞胞 内质网 高尔基体 溶酶体 过氧化物酶体 核膜 线粒体 细胞骨架 中心粒 核糖体 细胞质基质( (基质溶胶) ) 细胞质细胞质 细胞核细胞核 细胞膜细胞膜 结构、功能乃至发结构、功能乃至发 生上

7、有一定联系的生上有一定联系的 膜相结构的总称膜相结构的总称 内内 膜膜 系系 统统 的的 功功 能能 功能：扩大膜的总面积，为酶提供附着的支架；将细胞内部区分为不同的功能区域，保证各种生化反应所需的 独特的环境。 意义：内膜系统的出现是区别原核生物与真核生物的主要标志之一，是细胞进化过程中，内部结构不断完善， 各种生理功能逐渐提高的结果。 性质：动态。虽然内膜系统中各细胞器是一个个封闭的区室，并各具一套独特的酶系，有着各自的功能，在分 布上有各自的空间。但是，内膜系统的结构是不断变化的，此为内膜系统的最大特点。 途径：动态网络主要是由细胞中3种不同的生化活动及3种不同的代谢途径造成的。1、生化

8、合成途径；2分泌途 径；3、内吞途径。 研究方法：放射自显影术、减速离心分离与功能分析、用突变体研究内膜系统的运输作用。 内质网的发现内质网的发现 KR. Porter、A. Claude 和 EF. Fullam等人于1945年发现，他们在观察培养的小鼠成纤 维细胞时，发现细胞质内部具有网状结构，建议叫做内质网endoplasmic reticulum，ER，后 来发现内质网不仅仅存在于细胞的“内质”部，通常还有质膜和核膜相连，并且与高尔基体关 系密切，并且常伴有许多线粒体。 Q：将人的某种糖蛋白基因导入B细胞中，表达出来的蛋白质即使在外界条件适宜的情况下,也 并不具备天然状态下的活性。其原

9、因? 喹啉蓝荧光染料染色，示内质网分布喹啉蓝荧光染料染色，示内质网分布 分类：分类： 粗面内质网粗面内质网（rough endoplasmic reticulum，rER） 滑面内质网滑面内质网（smooth endoplasmic reticulum，sER） rER sER sER： 多呈分枝小管和圆形小泡构成，多呈分枝小管和圆形小泡构成， 无核糖体附着无核糖体附着 rER： 多呈扁平囊状，多呈扁平囊状， 外有核糖体附着外有核糖体附着 -肽类激素、细胞因子、抗体、消化酶等 -膜抗原、膜受体等 合成类固醇：合成类固醇：在分泌类固醇激素的细胞中，滑面内质网膜上有合成胆固醇所需的酶系，在此合成的

10、胆固 醇再转变为类固醇激素； 脂类代谢：脂类代谢：小肠吸收细胞摄入脂肪酸、甘油及甘油一酯，在滑面内质网上酯化为甘油三酯，肝细胞摄取 的脂肪酸也是在滑面内质网上被氧化还原酶分解，或者再度酯化；滑面内质网还可以参与脂肪酸的去饱 和作用。 解毒作用：解毒作用：肝细胞的滑面内质网含有参与解毒作用的各种酶系，某些外来药物、有毒代谢产物及激素等 在此经过氧化、还原，水解或结合等处理，成为无毒物质排出体外； 贮存与调节：贮存与调节：横纹肌细胞中的滑面内质网又称肌浆网，其膜上有钙泵，可将细胞质基质中的Ca2+泵入、 贮存起来，导致肌细胞松弛；在特定因素作用下，贮存的Ca2+释出，引起肌细胞收缩。胃底腺壁细胞的

11、 滑面内质网有氯泵，当分泌盐酸时将CI释放，参与盐酸的形成。 荧光显微镜观察高尔基复合体 溶酶体溶酶体(lysosome)(lysosome)的发现的发现 1949年Christain de Duve在研究经差速离心分离出来的小鼠肝匀浆各亚细胞组分中酶的水平 时，发现线粒体组分中具有酸性磷酸酶的活性，把这种可进行水解(lyso)的小体(some)叫溶酶体 (lysosome)，同时还发现了过氧化物酶体(peroxisome)，让人们对细胞内部结构有了更清楚的认识。 1955年美国学者A.B.Novikoff使用电镜细胞化学方法进一步确认了溶酶体的存在。溶酶体是细 胞内含有多种高浓度酸性水解酶的

12、膜性微粒。 1974年因“细胞的结构和功能组织方面的发现而与Albert Claude、 George Palade分享了诺 贝尔生理学或医学奖。 Secondary lysosome (L) in the histiocyte from injured rat trigeminal nerve. Secondary lysosome (L) Primary lysosome and residual body 初级溶酶体（primary lysosome） 次级溶酶体（secondary lysosome） 次级溶酶体（secondary lysosome）肝细胞脂褐质 溶酶体与受精溶酶体与

13、受精 过氧化物酶体过氧化物酶体(peroxisome)(peroxisome)的发现的发现 1954年J. Rhodin首次在鼠肾小管上皮细胞中发现。是一种具有异质性的细胞器，在不 同生物及不同发育阶段有所不同。直径约0.21.5um，通常为0.5um，呈圆形，椭圆形或 哑呤形不等，由单层膜围绕而成。由于不知道过氧化物酶体这种颗粒的功能，将它称为微体 (microbody)。内含一至多种依赖黄素（flavin）的氧化酶和过氧化氢酶（标志酶），已发现 40多种氧化酶，其中尿酸氧化酶（urate oxidase）的含量极高，以至于在有些种类形成酶 结晶构成的核心。 1965年Christian d

14、e Duve确认其功能。 肝细胞中的过氧化物酶体 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） monkey liver cell: peroxisomes 有有 被被 小小 泡泡 网格蛋白有被小泡网格蛋白有被小泡 clathrin-coated vesicleclathrin-coated vesicle COPICOPI有被小泡有被小泡 COPI-coated vesicleCOPI-coated vesicle COPIICOPII有被小泡有被小泡 COPII-coated vesicleCOPII-coated vesicle 膜流：膜流： 内质网内质网 高尔基体

15、高尔基体 细胞膜细胞膜 三种类型的有被小泡介导不同的运输途径 受体介导的内吞：受体介导的内吞： 质膜到早期内体质膜到早期内体 高尔基体到内吞溶酶体高尔基体到内吞溶酶体 高尔基体到内质网高尔基体到内质网 高尔基体顺面到反面高尔基体顺面到反面 内质网到高尔基体内质网到高尔基体 笼形蛋白笼形蛋白COPII COPI COPI 蛋白质的定向转运 (protein targeting)或分 选(protein sorting) A.3H-亮氨酸脉冲标记完成亮氨酸脉冲标记完成10分钟后，被标记的胰岛素蛋白（黑色银颗粒）从粗面内质分钟后，被标记的胰岛素蛋白（黑色银颗粒）从粗面内质 网进入高尔基复合体中；网进入高尔基复合体中； B. 3H-亮氨酸脉冲标记完成亮