[细胞生物学]高尔基体

1、1n内膜系统、信号肽的概念。内膜系统、信号肽的概念。n内质网的形态结构和类型内质网的形态结构和类型。n何为信号假说？试述新生肽链向内质何为信号假说？试述新生肽链向内质网转移的步骤网转移的步骤。n粗面内质网、滑面内质网的功能。粗面内质网、滑面内质网的功能。2Section 2 Golgi complex高尔基复合体3l 高尔基复合体（高尔基复合体（Golgi complex）:1898年由意年由意大利科学家大利科学家Golgi首先首先发现。发现。l 高尔基复合体是由许多高尔基复合体是由许多扁平囊泡堆在一起形成扁平囊泡堆在一起形成的高度有极性的以分泌的高度有极性的以分泌为主要功能的细胞器。为主要功

2、能的细胞器。4内容内容一、高尔基复合体的形态结构一、高尔基复合体的形态结构二、高尔基复合体的数量与分布二、高尔基复合体的数量与分布三、高尔基复合体的极性及其鉴别三、高尔基复合体的极性及其鉴别四、高尔基复合体的化学组成四、高尔基复合体的化学组成五、高尔基复合体的功能五、高尔基复合体的功能六、高尔基复合体的异常与医学的关系六、高尔基复合体的异常与医学的关系5n 光镜下，大多数细胞的高尔基复合体呈网状，光镜下，大多数细胞的高尔基复合体呈网状，内网器内网器(internal reticulum apparatus)。n 电镜下有三种基本形态：小囊泡、扁平囊和大电镜下有三种基本形态：小囊泡、扁平囊和大囊

3、泡。囊泡。n 每种成分都由一层单位膜构成，执行不同功能。每种成分都由一层单位膜构成，执行不同功能。一、高尔基复合体的形态结构一、高尔基复合体的形态结构6电电镜镜扁平囊扁平囊成熟面成熟面小囊泡小囊泡大囊泡大囊泡形成面形成面扁扁 平平 囊囊主体，呈盘状，主体，呈盘状，3-8层称层称高尔基堆高尔基堆扁平囊间距：扁平囊间距：20-30nm；囊腔宽：囊腔宽：15-20nm 凹面：成熟（反）面凹面：成熟（反）面凸凸 面：形成（顺）面；面：形成（顺）面；凸面：形成（顺）面；凸面：形成（顺）面；形成面膜厚：形成面膜厚： 6nm ; 成熟面膜厚：成熟面膜厚：8nm小小 囊囊 泡泡生成面附近，生成面附近，40-8

4、0nm球形小泡球形小泡， 膜厚：膜厚：6nm;囊腔内含：中等电子密度的物质囊腔内含：中等电子密度的物质泡内含物质：低电子密度物质，较透明。泡内含物质：低电子密度物质，较透明。来来 源：小囊泡融合。源：小囊泡融合。来来 源：由源：由rER芽生芽生而来。而来。大大 囊囊 泡泡分泌面附近，分泌面附近，100-500nm; 膜厚：膜厚：8nm;泡内含物质：高电子密度物质，浓缩泡。泡内含物质：高电子密度物质，浓缩泡。来来 源：扁平囊周边或局部球状膨源：扁平囊周边或局部球状膨突脱落形成。突脱落形成。凹凹 面：成熟（反）面面：成熟（反）面8二、高尔基复合体的数量与分布二、高尔基复合体的数量与分布n 高尔基体

5、在真核细胞中普遍存在，在不同的细高尔基体在真核细胞中普遍存在，在不同的细胞中分布位置不同。胞中分布位置不同。p胰腺细胞、甲状腺细胞、肠上皮细胞，高尔基胰腺细胞、甲状腺细胞、肠上皮细胞，高尔基复合体分布在细胞核周围。复合体分布在细胞核周围。p肝细胞高尔基复合体分布在细胞边缘。肝细胞高尔基复合体分布在细胞边缘。p大多数无脊椎动物细胞和植物细胞中的高尔基大多数无脊椎动物细胞和植物细胞中的高尔基复合体呈分散状。复合体呈分散状。n 在不同的细胞、细胞不同的时期数量不同，一在不同的细胞、细胞不同的时期数量不同，一般分泌性强的细胞及分化好的细胞数量较多。般分泌性强的细胞及分化好的细胞数量较多。9三、高尔基复

6、合体的极性及其鉴别三、高尔基复合体的极性及其鉴别n高尔基复合体是一种具有极性的细胞器：高尔基复合体是一种具有极性的细胞器：根据细胞化学特性可以划分四个不同的根据细胞化学特性可以划分四个不同的功能区域，含有不同的酶系，执行不同功能区域，含有不同的酶系，执行不同的功能，又严格按照程序进行。的功能，又严格按照程序进行。10高尔基体的精细结构高尔基体的精细结构11p顺面管网是高尔基体生成面的第一层结构，顺面管网是高尔基体生成面的第一层结构，嗜锇反应嗜锇反应阳性阳性。p顺面管网顺面管网接受来自接受来自RER新合成的物质并将其新合成的物质并将其分类，大部分转入中间膜囊，小部分蛋白质分类，大部分转入中间膜囊

7、，小部分蛋白质再运回再运回RER。运回运回RER的蛋白质在的蛋白质在C-端都具有一个特殊的端都具有一个特殊的四肽序列四肽序列KDEL/HDEL。RER腔中的驻留蛋白都具有这四肽序列。腔中的驻留蛋白都具有这四肽序列。RER内的蛋白质内的蛋白质(含有含有KDEL)中间膜囊中间膜囊顺面膜囊顺面膜囊COP I包被囊泡包被囊泡COP II包被囊泡包被囊泡KDEL 受体受体(KKXX)RER13顺面膜囊顺面膜囊p顺面顺面膜囊是由靠近顺面管网结构的膜囊是由靠近顺面管网结构的2-32-3层扁平层扁平囊构成，标志酶是烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸囊构成，标志酶是烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶酶（NADPNADP酶）酶）。14

8、反面膜囊反面膜囊p反面反面膜囊是由位于顺面膜囊下的膜囊是由位于顺面膜囊下的2-4层扁平囊层扁平囊构成，标志酶是焦磷酸硫胺素酶构成，标志酶是焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）酶）。p顺反面膜囊共同完成高尔基体中糖蛋白修饰、顺反面膜囊共同完成高尔基体中糖蛋白修饰、糖脂形成、多糖合成等主要功能。糖脂形成、多糖合成等主要功能。1516四、高尔基复合体的化学组成四、高尔基复合体的化学组成n 高尔基复合体主要由蛋白质和脂类组成。高尔基复合体主要由蛋白质和脂类组成。大鼠肝细胞的高尔基复合体约含大鼠肝细胞的高尔基复合体约含40%的脂的脂类和类和60%的蛋白质。的蛋白质。n 高尔基复合体中酶类很多。如高尔基复合体中酶类

9、很多。如p糖基转移酶：催化糖蛋白合成。糖基转移酶：催化糖蛋白合成。p磺基磺基-糖基转移酶：催化糖脂合成。糖基转移酶：催化糖脂合成。p参与磷脂合成的酶等。参与磷脂合成的酶等。n 酶类在高尔基体膜上的分布不均一。酶类在高尔基体膜上的分布不均一。17高尔基体是一种极性细胞器高尔基体是一种极性细胞器n 形态上：形态上：扁平囊顺面的膜较薄，厚约扁平囊顺面的膜较薄，厚约6nm，近似近似ER膜，囊腔小而狭。随着顺面向反面过渡，膜也膜，囊腔小而狭。随着顺面向反面过渡，膜也逐渐加厚，至反面膜厚约逐渐加厚，至反面膜厚约8nm，与细胞膜相似。与细胞膜相似。n 化学组成：化学组成：反面膜较顺面膜含有更多的酶。反面膜较

10、顺面膜含有更多的酶。n 功能：功能：不同的膜囊还有不同的酶，对蛋白质进行不同的膜囊还有不同的酶，对蛋白质进行有序的加工、修饰。有序的加工、修饰。18五、高尔基复合体的功能五、高尔基复合体的功能1、蛋白质的糖基化作用、蛋白质的糖基化作用 N-连接糖蛋白的糖基化连接糖蛋白的糖基化 O-连接糖蛋白的糖基化连接糖蛋白的糖基化2、蛋白质的水解作用、蛋白质的水解作用3、蛋白质的分选与运输、蛋白质的分选与运输 溶酶体酶蛋白分选、运输和溶酶体形成溶酶体酶蛋白分选、运输和溶酶体形成 分泌性蛋白质的分选与运输分泌性蛋白质的分选与运输193H标记亮氨酸标记亮氨酸3分钟分钟17分钟分钟117分钟分钟高尔基复合体在细胞

11、分高尔基复合体在细胞分泌活动中起着重要的运泌活动中起着重要的运输作用；在分泌颗粒的输作用；在分泌颗粒的形成过程中起着浓缩、形成过程中起着浓缩、修饰、加工等作用。修饰、加工等作用。201、蛋白质的糖基化作用、蛋白质的糖基化作用21N-连接糖蛋白的糖基化连接糖蛋白的糖基化Asn-X-Ser/Thr2GlcNAc9Man3Glcpp糖基转移酶糖基转移酶mRNA53mRNA53pp多萜醇多萜醇AsnAsnER膜膜ER腔侧腔侧细胞质侧细胞质侧AsnAsn内质网内质网葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 I & II寡糖转移后，寡糖链中的寡糖转移后，寡糖链中的3个个Glc 。24高尔基体中高甘露糖糖蛋白的形成高尔

12、基体中高甘露糖糖蛋白的形成N-乙酰乙酰葡萄糖胺葡萄糖胺N-乙酰乙酰葡萄糖胺葡萄糖胺天门冬天门冬酰胺酰胺甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘露糖苷酶甘露糖苷酶I甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘N-乙酰葡萄糖胺转移酶乙酰葡萄糖胺转移酶甘甘甘甘N-乙酰乙酰葡萄糖胺葡萄糖胺甘露糖苷酶甘露糖苷酶II甘甘甘甘N-乙酰葡萄糖胺转移酶乙酰葡萄糖胺转移酶N-乙酰乙酰葡萄糖胺葡萄糖胺半乳糖转移酶半乳糖转移酶半乳半乳糖糖半乳半乳糖糖唾液酸转移酶唾液酸转移酶唾液酸唾液酸唾液酸唾液酸复合寡糖糖蛋白的形成复合寡糖糖蛋白的形成26高尔基体中的糖基化修高尔基体中的糖基化修饰有严格的顺序性和区饰有严格的顺序性和区域性。域性。甘露糖的去除发生在顺甘露

13、糖的去除发生在顺面膜囊；面膜囊；N-乙酰葡萄糖胺的加入乙酰葡萄糖胺的加入部位在中间膜囊；部位在中间膜囊；半乳糖的加入部位在反半乳糖的加入部位在反面膜囊。面膜囊。27生化区室：高尔基体生化区室：高尔基体的叠层结构中有不同的叠层结构中有不同的生化区室，每个区的生化区室，每个区室由室由1多个扁囊构成，多个扁囊构成，含有特异酶类，完成含有特异酶类，完成蛋白质的修饰与分选。蛋白质的修饰与分选。28O-连接糖蛋白的糖基化连接糖蛋白的糖基化O-O-连接糖蛋白的糖基化在肽链合成后有连接糖蛋白的糖基化在肽链合成后有专一的糖基转移酶逐个加上，没有糖链专一的糖基转移酶逐个加上，没有糖链载体。载体。292、蛋白质的水

14、解作用、蛋白质的水解作用无活性的前体物质无活性的前体物质（某些肽类激素）（某些肽类激素）加工改造加工改造有生物活性的物质有生物活性的物质（激素）（激素）内质网内质网高尔基体高尔基体303、蛋白质的分选与运输、蛋白质的分选与运输p在在RER上合成的各种蛋白质，以出芽方式运上合成的各种蛋白质，以出芽方式运至高尔基体，被加工修饰后可被添加上不同至高尔基体，被加工修饰后可被添加上不同的分选信号，可以识别反面管网区的分选信的分选信号，可以识别反面管网区的分选信号专一性受体，从而将各类蛋白质进行分拣、号专一性受体，从而将各类蛋白质进行分拣、独立包装、形成各自的分泌颗粒离开高尔基独立包装、形成各自的分泌颗粒

15、离开高尔基体，运输到靶部位执行功能。体，运输到靶部位执行功能。313233p高尔基体对蛋白质分选与运输的特点：高尔基体对蛋白质分选与运输的特点： 分选过程属于受体介导的过程。分选过程属于受体介导的过程。蛋白质上有分选信号，在反面高尔基复合体蛋白质上有分选信号，在反面高尔基复合体内有分选信号的受体。内有分选信号的受体。分选信号与分选信号受体分选信号与分选信号受体(高尔基体膜蛋白高尔基体膜蛋白)结结合，触发包装运输小泡。合，触发包装运输小泡。 34运输过程是衣被小泡的运输。运输过程是衣被小泡的运输。运输小泡从反面高尔基复合体出芽，并由衣被运输小泡从反面高尔基复合体出芽，并由衣被包裹，即成衣被小泡。

16、包裹，即成衣被小泡。衣被小泡在运输过程中逐渐脱被，成无被小泡。衣被小泡在运输过程中逐渐脱被，成无被小泡。脱下的脱下的“衣被衣被”返回到高尔基体。返回到高尔基体。运输小泡到达靶部位运输小泡到达靶部位(如细胞膜或某些细胞器膜如细胞膜或某些细胞器膜)时，以膜融合的方式将内容物排出。运输小泡时，以膜融合的方式将内容物排出。运输小泡与靶部位的结合也是受体介导过程。与靶部位的结合也是受体介导过程。3536分选错误的挽救分选错误的挽救：在分选发生错误时，：在分选发生错误时，特异的挽救受体特异的挽救受体(specific salvage receptor)可识别因错误分选而丢失的蛋白，并将可识别因错误分选而丢

17、失的蛋白，并将它们运回高尔基复合体。它们运回高尔基复合体。RER合成的主要蛋白质合成的主要蛋白质分泌蛋白分泌蛋白膜蛋白膜蛋白溶酶体酶溶酶体酶天冬酰胺天冬酰胺2021-11-238内吞体内吞体溶酶体的发生溶酶体的发生rER顺面管网顺面管网反面管网反面管网高尔基复合体高尔基复合体 溶酶体水解酶前体溶酶体水解酶前体加入磷酸基团加入磷酸基团M-6-P溶酶体酶溶酶体酶前前 溶溶 酶酶 体体ATPADP+PiH+去除磷酸去除磷酸PH=5成熟溶酶体成熟溶酶体2021-11-239内吞体内吞体rER顺面管网顺面管网反面管网反面管网高尔基复合体高尔基复合体 溶酶体水解酶前体溶酶体水解酶前体加入磷酸基团加入磷酸基

18、团M-6-P溶酶体酶溶酶体酶前前 溶溶 酶酶 体体ATPADP+PiH+去除磷酸去除磷酸成熟溶酶体成熟溶酶体PH=52021-11-240CGNCGN形成形成M6PM6PTGNTGN与与M6PM6P受体结合受体结合诱导诱导TGNTGN出芽出芽衣被小泡衣被小泡运输小泡运输小泡与内体融合与内体融合M6PM6P受体返回受体返回GolgiGolgi为内体性溶酶体为内体性溶酶体成熟溶酶体成熟溶酶体q溶酶体的酶含有溶酶体的酶含有M-6-PM-6-P，TGNTGN膜上有膜上有M-6-PM-6-P受体受体，特异，特异结合诱导溶酶体酶聚集并出结合诱导溶酶体酶聚集并出芽离开芽离开GolgiGolgi形成溶酶体。形成溶酶体。41溶酶体的形成的过程溶酶体的形成的过程 溶酶体酶的分选信号是信号斑，在顺面管网被磷酸化为甘露溶酶体酶的分选信号是信号斑，在顺面管网被磷酸化为甘露糖糖-6-6-磷酸磷酸(M-6-P)(M-6-P) 在反面管网含有识别在反面管网含有识别M-6-PM-6-P的受体，是跨膜糖蛋白。的受体，是跨膜糖蛋白。 含有含有M-6-PM-6-P的酶与反面管网膜上的酶与反面管网膜上M-6-PM-6-P受体特异结合，从反面受体特异结合，从反面管网以出芽方式形成有被小泡。管网以出芽方