医学细胞生物学细胞的内膜系统

1、第四章第四章 细胞内膜系统细胞内膜系统一、概念：一、概念： 指位于细胞质内，在结构、功能乃至发生上相指位于细胞质内，在结构、功能乃至发生上相关的膜围绕的关的膜围绕的细胞器细胞器或或细胞结构细胞结构的总称的总称二、组成：二、组成： 包括包括核膜核膜、内质网内质网、高尔基体高尔基体、溶酶体溶酶体、过氧过氧化物酶体化物酶体及及液泡液泡和和其他各种小泡其他各种小泡三、特点：三、特点： 内膜系统是真核细胞特有的结构内膜系统是真核细胞特有的结构 内膜系统的细胞器在细胞质中有相对固定的毗内膜系统的细胞器在细胞质中有相对固定的毗邻关系邻关系内膜系统内膜系统第一节第一节 内质网内质网第二节第二节 高尔基复合体高

2、尔基复合体第三节第三节 溶酶体溶酶体第四节第四节 过氧化物酶体过氧化物酶体内膜系统内膜系统第一节第一节 内质网内质网一、内质网的形态结构一、内质网的形态结构三、内质网的化学组成三、内质网的化学组成四、内质网的功能四、内质网的功能五、内质网的病理改变五、内质网的病理改变二、内质网的类型二、内质网的类型 1945年年K. R. Porter等在培养的小鼠成等在培养的小鼠成纤维细胞中发现，因最初看到的是位于纤维细胞中发现，因最初看到的是位于细胞质内部的网状结构，故名内质网细胞质内部的网状结构，故名内质网（endoplasmic reticulum，ER）。）。内质网内质网一、内质网的形态结构一、内质

3、网的形态结构u由一层单位膜所构成的相互连续的由一层单位膜所构成的相互连续的小管小管、小泡小泡和和扁囊扁囊结构组成的连续的结构组成的连续的三维网状膜系统三维网状膜系统u 约占细胞总膜面积的一半，是封闭的系统，约占细胞总膜面积的一半，是封闭的系统，膜厚膜厚56nmu 内质网形态结构、分布状态、数量与细胞类内质网形态结构、分布状态、数量与细胞类型、生理状态及分化程度极为相关型、生理状态及分化程度极为相关内质网内质网小管小管小泡小泡扁囊扁囊细胞膜细胞膜核膜核膜8(一一)粗面内质网（粗面内质网（RER):膜表面附着核糖体；形态多为膜表面附着核糖体；形态多为板层状排列的扁囊；网腔内含低电子或中等电子密度的

4、板层状排列的扁囊；网腔内含低电子或中等电子密度的物质；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。物质；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。(二二)滑面内质网滑面内质网(SER):膜表面无核糖体附着；形态多为膜表面无核糖体附着；形态多为分枝小管或小泡；多分布在一些特化的细胞中。分枝小管或小泡；多分布在一些特化的细胞中。核糖体核糖体粗面内质网粗面内质网滑面内质网滑面内质网二、内质网的类型二、内质网的类型1011ER （内质网）（内质网）RER（粗面内质网）（粗面内质网）14SER （滑面内质网）（滑面内质网）u ER膜中含大约膜中含大约60%的蛋白的蛋白和和40%的脂类的脂类，脂类主，脂类主

5、要成分为磷脂，磷脂酰胆碱含量较高，鞘磷脂含量要成分为磷脂，磷脂酰胆碱含量较高，鞘磷脂含量较少，没有或很少含胆固醇。较少，没有或很少含胆固醇。u ER约有约有30多种膜结合蛋白多种膜结合蛋白，另有，另有30多种位于内质多种位于内质网腔，这些蛋白的分布具有异质性，如：网腔，这些蛋白的分布具有异质性，如：葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶，磷酸酶，普遍存在于内质网，是其普遍存在于内质网，是其标志酶标志酶，核糖体核糖体结合糖蛋白结合糖蛋白（ribophorin）只分布在）只分布在RER，细胞色细胞色素素P-450只分布在只分布在SER，是，是滑面内质网特有的标记滑面内质网特有的标记酶酶。 三、内质网的化学组成三

6、、内质网的化学组成微粒体微粒体（Microsome）：细胞匀浆和超速离心，特别是密度梯细胞匀浆和超速离心，特别是密度梯度离心过程中，由破碎的内质网等形成的近似球形的封闭小泡度离心过程中，由破碎的内质网等形成的近似球形的封闭小泡结构，它包括内质网膜与核糖体两种基本成分。结构，它包括内质网膜与核糖体两种基本成分。n很好的研究材料很好的研究材料微粒体仍具有微粒体仍具有内质网的基本内质网的基本特征；粗面微特征；粗面微粒体仍保留粒体仍保留RER所具备的所具备的功能功能100nm17 四、内质网的功能四、内质网的功能1. 蛋白质合成蛋白质合成2. 蛋白质折叠蛋白质折叠3. 蛋白质修饰蛋白质修饰4. 蛋白质

7、运输蛋白质运输5. 脂类的合成脂类的合成（一）粗面内质网（一）粗面内质网（RER）的功能）的功能： 附着核糖体合成的蛋白质包括附着核糖体合成的蛋白质包括：u 向细胞外分泌的蛋白质、抗体、激素向细胞外分泌的蛋白质、抗体、激素u 跨膜蛋白跨膜蛋白u 需要与其他细胞组分严格隔离的蛋白质需要与其他细胞组分严格隔离的蛋白质u 需要进行修饰的蛋白质需要进行修饰的蛋白质1. 蛋白质的合成蛋白质的合成核糖体核糖体n小亚基小亚基nmRNA穿通隧道穿通隧道n大亚基大亚基n中央通道中央通道n正在合成的多肽链正在合成的多肽链3522核糖体是合成蛋白质的细胞器核糖体是合成蛋白质的细胞器 主要成分主要成分蛋白质和蛋白质和

8、rRNA 功功 能：按照能：按照mRNA 的指令合成多肽链的指令合成多肽链mRNA核糖体核糖体nA部位部位：氨基酸部位或受位，接受氨酰基：氨基酸部位或受位，接受氨酰基tRNAnP部位部位：肽基部位或放位，肽基：肽基部位或放位，肽基tRNA移交肽链后，移交肽链后，tRNA被释放的部位被释放的部位nT因子因子：肽基转移酶催化：肽基转移酶催化P位上的氨酰基结合到位上的氨酰基结合到A位的氨酰位的氨酰tRNA上上nG因子因子：GTP酶，催化酶，催化tRNA从从A位位P位位核糖体是蛋白质核糖体是蛋白质合成的场所合成的场所5tRNA循环循环3mRNA附着的多聚核糖体，主要附着的多聚核糖体，主要合成分泌性蛋白

9、质合成分泌性蛋白质游离的多聚游离的多聚核糖体，主核糖体，主要合成结构要合成结构性蛋白质性蛋白质RERmRNA G. Blobel等等1975年提出了信号假说年提出了信号假说 (Signal hypothesis)，认为，认为蛋白质蛋白质N端的信号肽，指端的信号肽，指导蛋白质转至内质网上合成导蛋白质转至内质网上合成，为此获，为此获1999年年诺贝尔生理医学奖。诺贝尔生理医学奖。信号假说信号假说蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分：蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分： 信号密码信号密码 信号肽（信号肽（signal peptide） 信号识别颗粒（信号识别颗粒（SRP） SRP受体（受体（SPR r

10、eceptor） 信号肽酶信号肽酶 信号假说信号假说信号假说信号假说n信号密码：信号密码：位于起始密码位于起始密码(AUG)之后，有一组编码之后，有一组编码特殊氨基酸序列的密码子。特殊氨基酸序列的密码子。n信号肽信号肽：蛋白质合成时，首先在：蛋白质合成时，首先在游离核糖体游离核糖体上由上由信号密码翻译出一段肽链，这一小段额外的肽链信号密码翻译出一段肽链，这一小段额外的肽链为疏水的氨基酸序列，约有为疏水的氨基酸序列，约有1530个氨基酸组成。个氨基酸组成。信号肽是个信号，是附着核糖体的标记。信号肽是个信号，是附着核糖体的标记。n信号识别颗粒信号识别颗粒(signal recognition pa

11、rticle，SRP)，它是由它是由6条不同的肽链结合在条不同的肽链结合在1分子的分子的7S rRNA上组上组成的成的11S核糖体蛋白，它能特异识别并结合核糖体蛋白，它能特异识别并结合信号肽信号肽。SRP占据了核糖体的占据了核糖体的A位位，阻挡了携带氨基酸的，阻挡了携带氨基酸的tRNA进入核糖体，使蛋白质的合成暂时中止。进入核糖体，使蛋白质的合成暂时中止。nSRP受体受体(SRP receptor)，它是结合在内质网膜上的，它是结合在内质网膜上的镶嵌蛋白，分子量约镶嵌蛋白，分子量约72000，它可以识别结合，它可以识别结合SRP。n信号肽酶信号肽酶：水解信号肽的酶。：水解信号肽的酶。信号识别颗

12、粒模式图信号识别颗粒模式图内质网腔内质网腔细胞质细胞质SRP受体受体信号识别颗粒信号识别颗粒 (SRP) 核糖体结合蛋白核糖体结合蛋白tRNAAP核糖体核糖体mRNA信号肽信号肽A信号假说信号假说附着核糖体与蛋白质的合成过程：附着核糖体与蛋白质的合成过程： 1. 游离核糖体上信号肽合成；游离核糖体上信号肽合成； 2. 胞质中胞质中SRP识别信号肽，形成识别信号肽，形成SRP-核糖核糖 体复合体体复合体，从而使多肽链合成暂停。，从而使多肽链合成暂停。 3.核糖体与粗面内质网结合，形成核糖体与粗面内质网结合，形成SRP-SRP 受体受体-核糖体复合体核糖体复合体； 4. SRP脱离并参加再循环，核

13、糖体上的多脱离并参加再循环，核糖体上的多 肽链合成继续进行。肽链合成继续进行。 5.信号肽被信号肽被ER膜上的信号肽酶切掉膜上的信号肽酶切掉，合成，合成 的多肽链落入内质网腔中；的多肽链落入内质网腔中； 6.附着核糖体脱离内质网膜，大小亚基分附着核糖体脱离内质网膜，大小亚基分 开，回到胞质基质中参加再循环，内质开，回到胞质基质中参加再循环，内质网网 膜上的受体小管消失膜上的受体小管消失 。34附着核糖体：主要合成附着核糖体：主要合成分泌性蛋白质分泌性蛋白质游离核糖体：主要合成游离核糖体：主要合成结构性蛋白质结构性蛋白质 功能状态都为多聚核糖体，非功能状态为功能状态都为多聚核糖体，非功能状态为大

14、、小亚基分开大、小亚基分开核糖体的存在形式核糖体的存在形式2. 蛋白质折叠蛋白质折叠 分子伴侣：分子伴侣： 蛋白质折叠需要内质网腔内的某些蛋白质折叠需要内质网腔内的某些可溶性驻留可溶性驻留蛋白蛋白参与，这类蛋白能特异性地识别新生肽链或部参与，这类蛋白能特异性地识别新生肽链或部分折叠的多肽并与之结合，帮助这些多肽进行折叠、分折叠的多肽并与之结合，帮助这些多肽进行折叠、装配和转运，而其本身并不参与最终产物的形成装配和转运，而其本身并不参与最终产物的形成。2. 蛋白质折叠蛋白质折叠 有些无法完成正确折叠的蛋白质被输出内有些无法完成正确折叠的蛋白质被输出内质网，转入溶酶体中降解掉，质网，转入溶酶体中降

15、解掉，大约大约90%的新的新合成的合成的T细胞受体亚单位和乙酰胆碱受体都细胞受体亚单位和乙酰胆碱受体都被降解掉，而从未到达靶细胞膜被降解掉，而从未到达靶细胞膜。3. 蛋白质修饰蛋白质修饰n包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等。形成等。n其中其中最主要的是糖基化最主要的是糖基化，几乎所有内质，几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。网上合成的蛋白质最终被糖基化。蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化 蛋白质的糖基化：是指单糖或寡蛋白质的糖基化：是指单糖或寡糖与蛋白质共价结合形成糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白糖蛋白。蛋白质糖基化的意义蛋白质糖基化的意义u使蛋白质能够抵抗

16、消化酶的作用使蛋白质能够抵抗消化酶的作用u赋予蛋白质传导信号的功能赋予蛋白质传导信号的功能u某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠u在细胞表面形成糖萼在细胞表面形成糖萼（细胞膜的外表有一（细胞膜的外表有一层糖蛋白构成的外被层糖蛋白构成的外被 ）蛋白质糖基化作用方式蛋白质糖基化作用方式N-连接的糖基化连接的糖基化：发生在内质网腔内，发生在内质网腔内， 是糖蛋白中最普遍的一种是糖蛋白中最普遍的一种O-连接的糖基化连接的糖基化：主要或全部在高尔基主要或全部在高尔基 复合体中进行。复合体中进行。 在粗面内质网中，糖链被连接在多肽链中在粗面内质网中，糖链被连接在多肽链中

17、天冬酰胺天冬酰胺残基残基(Asn)的氨基上，故称之为的氨基上，故称之为N-连接糖基化连接糖基化。 在内质网腔中在内质网腔中N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)、甘露糖甘露糖（Man）和和葡萄糖葡萄糖 （Glc）的多个分子按顺序先后被连的多个分子按顺序先后被连接到内质网膜中叫接到内质网膜中叫多萜醇多萜醇的脂质分子上，成为寡聚糖，的脂质分子上，成为寡聚糖，并使寡聚糖活化。并使寡聚糖活化。 已活化的寡聚糖即由已活化的寡聚糖即由糖基转移酶糖基转移酶催化，转移到催化，转移到天冬酰天冬酰胺残基胺残基(Asn)的氨基上的氨基上N-连接连接的糖基化的糖基化44蛋白质糖基化蛋白质糖基化（protein

18、glycosylation） N-连接连接寡聚糖转移酶寡聚糖转移酶Asn=天冬酰胺天冬酰胺O-连接的寡糖的糖基化连接的寡糖的糖基化u O-连接的寡糖是指与蛋白质的丝氨酸、苏氨酸连接的寡糖是指与蛋白质的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基侧链上的和酪氨酸残基侧链上的羟基基团羟基基团连接的寡糖。连接的寡糖。u O-连接的寡糖的糖链中又增加了半乳糖（连接的寡糖的糖链中又增加了半乳糖（Gal）、）、岩藻糖和唾液酸（岩藻糖和唾液酸（NANA）等糖残基。）等糖残基。4.蛋白质运输蛋白质运输u 向细胞外分泌的蛋白质：向细胞外分泌的蛋白质： RER合成合成糖基化作用糖基化作用小泡小泡(含分泌蛋白含分泌蛋白)经高尔基体经

19、高尔基体 浓缩泡浓缩泡分泌颗粒分泌颗粒 排出；排出；u 膜嵌入蛋白质，即膜蛋白膜嵌入蛋白质，即膜蛋白u 需要与其他细胞组分严格隔离的蛋白质需要与其他细胞组分严格隔离的蛋白质u需要进行复杂修饰的蛋白质需要进行复杂修饰的蛋白质5. 脂类的合成脂类的合成n合成大部分细胞膜和细胞内膜系统的膜脂合成大部分细胞膜和细胞内膜系统的膜脂n合成脂类的酶都位于内质网脂质双层，活性部位合成脂类的酶都位于内质网脂质双层，活性部位朝向胞质面朝向胞质面n翻转酶：翻转酶：能选择性地将合成的脂类分子从细胞质能选择性地将合成的脂类分子从细胞质基质面的膜层翻转至内质网腔面的膜层中。基质面的膜层翻转至内质网腔面的膜层中。n磷脂酰胆

20、碱的生物合成过程：磷脂酰胆碱的生物合成过程：酰基转移酶酰基转移酶、磷脂磷脂酸酶酸酶、胆碱磷酸转移酶胆碱磷酸转移酶（二）（二）滑面内质网（滑面内质网（SER）的功能）的功能1. 脂类的合成脂类的合成2. 糖原的分解糖原的分解3. 解毒作用解毒作用4. 肌肉收缩肌肉收缩(肌质网肌质网)5. 盐酸的分泌、渗透压调节盐酸的分泌、渗透压调节1. 脂类的合成脂类的合成n肾上腺皮质细胞、睾丸间质细胞、卵巢共黄肾上腺皮质细胞、睾丸间质细胞、卵巢共黄体细胞等类固醇激素细胞体细胞等类固醇激素细胞nSER含有含有合成胆固醇全套酶系合成胆固醇全套酶系和使胆固醇转和使胆固醇转化为类固醇激素化为类固醇激素(肾上腺激素、性

21、激素肾上腺激素、性激素)的酶的酶类及与脂类合成有关的酶类类及与脂类合成有关的酶类2. 光面内质网在糖原分解中的作用光面内质网在糖原分解中的作用 3. SER的解毒作用的解毒作用n肝细胞的解毒作用肝细胞的解毒作用-SER通过氧化、甲基化、结合等方式，通过氧化、甲基化、结合等方式，降低或排除毒性物质降低或排除毒性物质n药物、毒物药物、毒物(SER膜上的氧化酶系膜上的氧化酶系)解毒或转化解毒或转化 如：氨基酸代谢如：氨基酸代谢氨氨尿素尿素(无毒无毒)； 苯巴比妥类药物苯巴比妥类药物+葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸水溶性物质水溶性物质4. 盐酸的分泌、渗透压调节盐酸的分泌、渗透压调节 哺乳动物胃底壁细胞的胞质中

22、，哺乳动物胃底壁细胞的胞质中，SER能将血浆中的能将血浆中的Cl-传递到细胞内分泌小管传递到细胞内分泌小管的膜上，的膜上， Cl-可与胞质中由碳酸解离的可与胞质中由碳酸解离的H+在膜上结合产生在膜上结合产生HCl，排出细胞外，排出细胞外四、内质网的病理改变四、内质网的病理改变n病理条件下病理条件下内质网肿胀内质网肿胀(低氧、病毒性肝炎低氧、病毒性肝炎) 肥大肥大(B淋巴细胞、巨噬细胞淋巴细胞、巨噬细胞) 物质累积物质累积(a1-抗胰蛋白酶缺乏病人的抗胰蛋白酶缺乏病人的血清中缺乏血清中缺乏a1-抗胰蛋白酶，而在肝细胞的粗面内抗胰蛋白酶，而在肝细胞的粗面内质网和滑面内质网中却储存着质网和滑面内质网

23、中却储存着a1-抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶)n癌变细胞中的内质网变化癌变细胞中的内质网变化第二节第二节 高尔基复合体高尔基复合体 最早发现于最早发现于1855年。年。1889年，年，Golgi用银染用银染法在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰的网法在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰的网状结构，定名为状结构，定名为高尔基体高尔基体。20世纪世纪50年代应年代应用电镜技术证实高尔基体是由几个部分膜性用电镜技术证实高尔基体是由几个部分膜性结构共同构成的，所以现在一般用结构共同构成的，所以现在一般用高尔基复高尔基复合体合体 (Golgi complex)高尔基复合体只存在高尔基复合体只存在于真核细胞中于真核细胞中

24、, ,通常在通常在分泌功能旺盛的细胞分泌功能旺盛的细胞内高尔基复合体数目内高尔基复合体数目很多，如杯状细胞、很多，如杯状细胞、胰腺外分泌细胞、唾胰腺外分泌细胞、唾液腺细胞等。在未分液腺细胞等。在未分化的干细胞（或母细化的干细胞（或母细胞）中，高尔基复合胞）中，高尔基复合体往往较同类成熟细体往往较同类成熟细胞少得多。胞少得多。 56三、高尔基复合体的功能三、高尔基复合体的功能四、高尔基复合体与疾病四、高尔基复合体与疾病第二节第二节 高尔基复合体高尔基复合体一、高尔基复合体的形态结构一、高尔基复合体的形态结构光镜：光镜：网状结构网状结构电电镜镜扁平囊扁平囊成熟面成熟面( (反面反面) )小囊泡小囊

25、泡大囊泡大囊泡 形成面形成面( (顺面顺面) )一、高尔基复合体的形态结构一、高尔基复合体的形态结构扁扁 平平 囊囊呈盘状，呈盘状，3-10层称层称高尔基堆高尔基堆 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30-80nm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 源源：由由rER

26、芽生芽生而来。而来。大大 囊囊 泡泡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突源：扁平囊周边或局部球状膨突 脱落形成脱落形成凹凹 面：成熟（反）面面：成熟（反）面 高尔基复合体的化学组成介于细胞膜与内质高尔基复合体的化学组成介于细胞膜与内质网之间，如含蛋白质、磷脂酰胆碱。高尔基复网之间，如含蛋白质、磷脂酰胆碱。高尔基复合体是一种合体是一种过渡性的细胞器。过渡性的细胞器。 高尔基复合体含有多种酶，有糖基转移酶、高尔基复合体含有多种酶，有糖基转移酶、甘露糖苷酶、磷脂酶，甘露糖苷酶、磷脂酶，其中其

27、中糖基转移酶糖基转移酶为高尔为高尔基体的标志酶。基体的标志酶。能将能将寡糖寡糖转移到蛋白质分子上转移到蛋白质分子上形成糖蛋白。形成糖蛋白。 二、高尔基体的化学组成二、高尔基体的化学组成1. 参与细胞的分泌活动参与细胞的分泌活动2. 对蛋白质、脂类的糖基化修饰对蛋白质、脂类的糖基化修饰3. 对蛋白质的水解加工对蛋白质的水解加工4. 对蛋白质的分选运输对蛋白质的分选运输5. 参与溶酶体的形成参与溶酶体的形成6.参与膜的转化参与膜的转化三、高尔基复合体的功能三、高尔基复合体的功能3H标记亮氨酸标记亮氨酸3分钟分钟20分钟分钟90分钟分钟高尔基复合体在细胞高尔基复合体在细胞分泌活动中起着重要分泌活动中

28、起着重要的运输作用；在分泌的运输作用；在分泌颗粒的形成过程中起颗粒的形成过程中起着着浓缩浓缩、修饰修饰、加工加工等作用。等作用。1.参与细胞的分泌活动参与细胞的分泌活动3分钟出现在内质网分钟出现在内质网20分钟出现在高尔基体分钟出现在高尔基体90分钟出现在分泌小泡分钟出现在分泌小泡1.参与细胞的分泌活动参与细胞的分泌活动上述实验说明：上述实验说明：u 分泌蛋白质在粗面内质网合成后运送到高尔基复合体分泌蛋白质在粗面内质网合成后运送到高尔基复合体u 在高尔基复合体加以修饰后被转入分泌小泡在高尔基复合体加以修饰后被转入分泌小泡u 分泌小泡将分泌蛋白质运送到细胞外分泌小泡将分泌蛋白质运送到细胞外2 2

29、对蛋白质、脂类的糖基化修饰对蛋白质、脂类的糖基化修饰参与糖蛋白的合成和修饰参与糖蛋白的合成和修饰N-连接的糖蛋白连接的糖蛋白 （内质网）（内质网）O-连接的糖蛋白连接的糖蛋白（高尔基体）（高尔基体）糖蛋白糖蛋白3H标记半乳糖（标记半乳糖（Gal）和）和 唾液酸（唾液酸（NANA）3H标记甘露糖（标记甘露糖（Man）3H标记标记N-乙酰葡萄乙酰葡萄糖胺糖胺(GlcNAc)高尔基复合体是蛋白质糖基化的场所高尔基复合体是蛋白质糖基化的场所2 2对蛋白质、脂类的糖基化修饰对蛋白质、脂类的糖基化修饰上述实验说明：上述实验说明：u 甘露糖、甘露糖、N-乙酰葡萄糖胺存在糖蛋白寡糖链的核心乙酰葡萄糖胺存在糖蛋

30、白寡糖链的核心 在内质网腔内已经完成与蛋白质的结合在内质网腔内已经完成与蛋白质的结合u 半乳糖、唾液酸存在寡糖链的端部区域，在高尔基半乳糖、唾液酸存在寡糖链的端部区域，在高尔基 体复合体内被加到寡糖链上体复合体内被加到寡糖链上蛋白质糖基化类型蛋白质糖基化类型 特征特征 N-连接连接 O-连接连接合成部位合成部位 糙面内质网糙面内质网 糙面内质网糙面内质网 或高尔基体或高尔基体合成方式合成方式 来自同一个寡糖前体来自同一个寡糖前体 一个个单糖加上去一个个单糖加上去与之结合的氨基酸残基与之结合的氨基酸残基 天冬酰胺天冬酰胺 丝、苏、羟赖、羟脯丝、苏、羟赖、羟脯最终长度最终长度 至少至少5个糖残基个

31、糖残基 一般一般14个糖残基（个糖残基（ABO）第一个糖残基第一个糖残基 N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺 N-乙酰半乳糖胺等乙酰半乳糖胺等N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺GlcNAc甘露糖甘露糖Man半乳糖半乳糖Gal唾液酸唾液酸NANA高甘露糖寡聚糖高甘露糖寡聚糖复合寡聚糖复合寡聚糖高尔基复合体除了对蛋白质进行糖基高尔基复合体除了对蛋白质进行糖基化外，还对糖脂进行糖基化化外，还对糖脂进行糖基化 如脑苷脂、神经节苷脂等含有半乳如脑苷脂、神经节苷脂等含有半乳糖和唾液酸的糖基化末端糖和唾液酸的糖基化末端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

32、的物质（激素）（激素） 3.对蛋白质的水解和加工对蛋白质的水解和加工 直接酶解切除新生蛋白原中的直接酶解切除新生蛋白原中的N-端或中间或两端端或中间或两端的氨基酸序列，使之成为具有生物活性的蛋白质，如的氨基酸序列，使之成为具有生物活性的蛋白质，如胰岛素原胰岛素原、甲状腺激素原和血清蛋白原等、甲状腺激素原和血清蛋白原等转换酶转换酶胰岛素原的一级结构胰岛素原的一级结构 新生蛋白原中含有多个氨基酸序列相同的区段，新生蛋白原中含有多个氨基酸序列相同的区段，经酶解加工后形成经酶解加工后形成多个序列相同的有活性的多肽链多个序列相同的有活性的多肽链，如神经肽。如神经肽。 新生蛋白原中含有数种不同的信号序列，

33、经过新生蛋白原中含有数种不同的信号序列，经过不同的加工方式可形成不同的加工方式可形成多种不同活性的多肽链多种不同活性的多肽链，同，同时增加了分子的多样性，如一些信息分子。时增加了分子的多样性，如一些信息分子。 3.对蛋白质的水解和加工对蛋白质的水解和加工4对蛋白质的分选运输对蛋白质的分选运输蛋白质合成蛋白质合成溶酶体酶的糖磷酸化溶酶体酶的糖磷酸化溶酶体溶酶体顺面高尔基网顺面高尔基网中间囊中间囊反面囊反面囊反面高尔基网反面高尔基网rER高尔基复合体高尔基复合体顺面囊顺面囊高尔基垛高尔基垛(磷酸转移酶磷酸转移酶) 高尔基复合体不同的生化区室含有不同的酶，对蛋白质寡糖链按顺序高尔基复合体不同的生化区

34、室含有不同的酶，对蛋白质寡糖链按顺序依次修饰。这种顺序加工有利于糖蛋白的分选依次修饰。这种顺序加工有利于糖蛋白的分选 。77高尔基体的区室和功能高尔基体的区室和功能back溶酶体的酶是由溶酶体的酶是由RER上的核糖体合成上的核糖体合成RER腔内腔内运输小泡运输小泡 高尔基复合体高尔基复合体（加工修饰）（加工修饰）溶酶体的酶含有溶酶体的酶含有甘露糖甘露糖-6-磷酸磷酸，高尔基复合，高尔基复合体反面扁囊膜上有体反面扁囊膜上有甘露糖甘露糖-6-磷酸受体磷酸受体，能特异与，能特异与其结合，诱导溶酶体酶聚集并其结合，诱导溶酶体酶聚集并出芽出芽离开高尔基离开高尔基复合体形成溶酶体。复合体形成溶酶体。N-乙

35、酰乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶葡萄糖胺磷酸转移酶N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶5.参与溶酶体的形成参与溶酶体的形成5.参与溶酶体的形成参与溶酶体的形成6参与膜的转化参与膜的转化膜流：膜流： 细胞的各种膜性结构之间相互联系和转移细胞的各种膜性结构之间相互联系和转移的现象称膜流。的现象称膜流。内质网内质网运输小泡运输小泡高尔基高尔基复合体复合体大囊泡大囊泡细胞膜细胞膜膜流膜流6参与膜的转化参与膜的转化u由膜流现象可以看出由膜流现象可以看出, ,高尔基复合体的膜是高尔基复合体的膜是 处于一种不断消耗又不断补充的动态平衡中。处于一种不断消耗又不断补充的动态平衡中。u高尔基复合体在高尔基复合

36、体在4040分钟内可完全更新分钟内可完全更新一次。一次。修饰修饰加工加工运输运输核糖体核糖体内质网内质网高尔基体高尔基体细胞膜细胞膜合成肽链合成肽链折叠、组装折叠、组装运输运输分泌分泌线粒体供能线粒体供能 细胞内的各种生物膜在功能上也既有分工，又有细胞内的各种生物膜在功能上也既有分工，又有紧密的联系紧密的联系四、高尔基复合体与疾病四、高尔基复合体与疾病 1. 癌细胞中的高尔基复合体结构癌细胞中的高尔基复合体结构 (不发达不发达) 2. 中毒细胞中的高尔基复合体的变化中毒细胞中的高尔基复合体的变化 (形态形态 萎缩、结构破坏、甚至消失萎缩、结构破坏、甚至消失) 3. 功能亢进时的高尔基复合体结构

37、功能亢进时的高尔基复合体结构 (肥大肥大)第三节第三节 溶酶体溶酶体溶酶体（溶酶体（Lysosome）：）：一种广泛存一种广泛存在于真核细胞中专门从事细胞内消化作在于真核细胞中专门从事细胞内消化作用的含有酸性水解酶的膜性细胞器。用的含有酸性水解酶的膜性细胞器。第三节第三节 溶酶体溶酶体一、溶酶体的形态特征与化学组成一、溶酶体的形态特征与化学组成二、溶酶体的类型二、溶酶体的类型三、溶酶体的功能三、溶酶体的功能四、溶酶体的发生四、溶酶体的发生五、溶酶体与疾病的关系五、溶酶体与疾病的关系一、溶酶体的形态特征与化学组成一、溶酶体的形态特征与化学组成u溶酶体的一般特征：溶酶体的一般特征： 溶酶体是由一层

38、单位膜包围而成的一种异质性溶酶体是由一层单位膜包围而成的一种异质性(heterogeneous)的细胞器的细胞器, 不同来源的溶酶体形态、不同来源的溶酶体形态、大小，大小， 甚至所含有酶的种类都有很大的不同。溶酶甚至所含有酶的种类都有很大的不同。溶酶体呈小球状体呈小球状, 大小变化很大，直径一般大小变化很大，直径一般0.250.8m 。u溶酶体的酶溶酶体的酶u溶酶体的膜溶酶体的膜溶酶体的酶溶酶体的酶 有有60余种，这些酶的余种，这些酶的最适最适pH值是值是5.0，它们都是，它们都是水解酶类水解酶类，在酸性，在酸性pH条件下具有最高的活性，故条件下具有最高的活性，故均为均为酸性水解酶酸性水解酶

39、(acid hydrolases) 。 溶酶体的酶主要包括：溶酶体的酶主要包括： 酸性磷酸酶、酸性磷酸酶、-葡萄糖苷葡萄糖苷酶、蛋白酶、核酸酶、脂酶等酶、蛋白酶、核酸酶、脂酶等 ，其中，其中酸性磷酸酶酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶。是溶酶体的标志酶。溶酶体的外被是一层单位膜溶酶体的外被是一层单位膜, 含有较多的鞘磷脂。含有较多的鞘磷脂。溶酶体膜中嵌有溶酶体膜中嵌有质子泵质子泵, 以此维持溶酶体内部的酸以此维持溶酶体内部的酸性环境性环境(pH约为约为5)具有多种具有多种载体蛋白载体蛋白用于将水解的产物向外运送用于将水解的产物向外运送溶酶体膜含有溶酶体膜含有高度糖基化膜整合蛋白高度糖基化膜整合蛋白,

40、这些膜整合这些膜整合蛋白的功能可能是保护溶酶体的膜免遭溶酶体内酶蛋白的功能可能是保护溶酶体的膜免遭溶酶体内酶的攻击的攻击, 有利于防止自身膜蛋白的降解。有利于防止自身膜蛋白的降解。溶酶体的膜溶酶体的膜二、溶酶体的类型二、溶酶体的类型1.1.初级溶酶体初级溶酶体(primary lysosome)2. 次级溶酶体次级溶酶体(secondary lysosome)3. 残余体残余体初级溶酶体初级溶酶体 呈球形，直径约呈球形，直径约0.20.5 um，此类溶酶体是，此类溶酶体是刚刚从反面高尔基体形成的小囊泡，刚刚从反面高尔基体形成的小囊泡， 仅含有水解仅含有水解酶类，但无作用底物，外面只有一层单位膜

41、，其酶类，但无作用底物，外面只有一层单位膜，其中的酶处于非活性状态。中的酶处于非活性状态。次级溶酶体次级溶酶体 溶酶体中含有水解酶和相应的底物，是一溶酶体中含有水解酶和相应的底物，是一种将要或正在进行消化作用的溶酶体。根据种将要或正在进行消化作用的溶酶体。根据所消化的物质来源不同，分为所消化的物质来源不同，分为自噬性溶酶体自噬性溶酶体、异噬性溶酶体异噬性溶酶体。 次级溶酶体次级溶酶体 自体自体吞噬体吞噬体 异体异体吞噬体吞噬体内体性内体性溶酶体溶酶体自噬性溶酶自噬性溶酶体体异噬性溶酶异噬性溶酶体体98RER上合成溶酶体酶上合成溶酶体酶Golgi器上加工、分装器上加工、分装运输小泡（有被小泡运输

42、小泡（有被小泡无被小泡）无被小泡） + 内体（细胞的胞吞作用）内体（细胞的胞吞作用）内体性溶酶体内体性溶酶体 内体的主要特征：内体的主要特征：酸性的、不含溶酶酸性的、不含溶酶体酶的胞吞小泡。体酶的胞吞小泡。 溶酶体酶的糖链中含有溶酶体酶的糖链中含有甘露糖甘露糖-6-磷酸（磷酸（M6P），可，可特异地与特异地与Golgi复合体反面扁囊上的复合体反面扁囊上的甘露糖甘露糖-6-磷酸受磷酸受体体结合，从而达到分装的目的结合，从而达到分装的目的受体受体n自噬性溶酶体自噬性溶酶体：作：作用底物是用底物是内源性内源性n发生条件发生条件：细胞细胞内结构衰老、变性；内结构衰老、变性；机体发生饥饿；机体发生饥饿；

43、细胞本身发生病细胞本身发生病变变具有分泌功能具有分泌功能的细胞调节细胞的的细胞调节细胞的分泌活动。分泌活动。异噬性溶酶体异噬性溶酶体 作用底物是外源性的，常见于单核吞噬细作用底物是外源性的，常见于单核吞噬细胞系统胞系统3.残余小体残余小体 指溶酶体中残留的未被分解的物质指溶酶体中残留的未被分解的物质（1）脂褐质）脂褐质：电子致密度高，常含浅亮的脂滴：电子致密度高，常含浅亮的脂滴（2）含铁小体）含铁小体：5060nm，充满含铁颗粒，正，充满含铁颗粒，正 常的单核吞噬细胞常见常的单核吞噬细胞常见（3）多泡体）多泡体：0.20.3m，内含许多小泡，内含许多小泡（4）髓样结构）髓样结构：膜成分髓样排列

44、：膜成分髓样排列各种残余体示意图各种残余体示意图 细胞内的消化作用细胞内的消化作用自溶作用自溶作用对细胞外物质的消化作用对细胞外物质的消化作用三、溶酶体的功能三、溶酶体的功能1.异噬作用：异噬作用：溶酶体对外源性异物的消化过程。溶酶体对外源性异物的消化过程。 异噬作用的意义：异噬作用的意义： 为细胞的生存提供营养物质。如胆固醇的摄取为细胞的生存提供营养物质。如胆固醇的摄取 对机体起着防御功能。如对病原体的消化作用对机体起着防御功能。如对病原体的消化作用（一）细胞内的消化作用（一）细胞内的消化作用2.自噬作用：自噬作用：溶酶体消化细胞自身受损伤的细溶酶体消化细胞自身受损伤的细 胞结构、衰老的细胞

45、器或细胞器碎胞结构、衰老的细胞器或细胞器碎 片的过程。片的过程。自噬作用的意义：自噬作用的意义： 细胞新陈代谢的重要方式。如线粒体的平细胞新陈代谢的重要方式。如线粒体的平 均寿命约均寿命约10天，核糖体约天，核糖体约5天。天。 机体和细胞的自我保护。应激状态时自噬机体和细胞的自我保护。应激状态时自噬 作用会大大增加。如饥饿、受损伤或快要作用会大大增加。如饥饿、受损伤或快要 死亡的细胞等。具有分泌功能的细胞，常死亡的细胞等。具有分泌功能的细胞，常 可通过自噬作用来调节细胞的分泌活动。可通过自噬作用来调节细胞的分泌活动。（二）自溶作用（二）自溶作用u自溶作用是指在细胞内溶酶体膜破裂，消化酶自溶作用

46、是指在细胞内溶酶体膜破裂，消化酶释放出来进入细胞质，结果细胞本身被消化。释放出来进入细胞质，结果细胞本身被消化。u在正常情况下在正常情况下, 溶酶体的膜是十分稳定的溶酶体的膜是十分稳定的,不会不会对细胞自身造成伤害。对细胞自身造成伤害。u在多细胞生物的发育过程中，生物体形态建成在多细胞生物的发育过程中，生物体形态建成或需废弃一些或改造形成一些器官时，机体可或需废弃一些或改造形成一些器官时，机体可产生生理性自溶。如蝌蚪尾部的吸收，人体卵产生生理性自溶。如蝌蚪尾部的吸收，人体卵巢黄体的萎缩。巢黄体的萎缩。 （三）溶酶体在细胞外发挥作用（三）溶酶体在细胞外发挥作用 溶酶体除了在细胞内具有消化作用外，

47、也可溶酶体除了在细胞内具有消化作用外，也可以将水解酶释放到细胞外消化细胞外物质。以将水解酶释放到细胞外消化细胞外物质。如精子头部的顶端质膜下方有一膜包裹的囊如精子头部的顶端质膜下方有一膜包裹的囊状结构状结构, 称为称为顶体顶体(acrosome), 是一种特殊的溶是一种特殊的溶酶体酶体, 在受精过程中在受精过程中, 通过顶体反应通过顶体反应, 将顶体中将顶体中的溶酶体的酶释放到细胞外的溶酶体的酶释放到细胞外, 消化卵外膜滤泡消化卵外膜滤泡细胞细胞, 使精子抵达卵子质膜使精子抵达卵子质膜, 卵子和精子的细卵子和精子的细胞质膜相互融合胞质膜相互融合, 达到受精的目的。再如，骨达到受精的目的。再如，

48、骨质更新（破骨细胞）质更新（破骨细胞）(分解骨基质分解骨基质) 顶顶体体四、溶酶体的发生四、溶酶体的发生n溶酶体酶的溶酶体酶的M6P分选途径，这一途径的两个关键是分选途径，这一途径的两个关键是:M-6-P标记标记和和M-6-P受体蛋白受体蛋白。n M-6-P受体蛋白受体蛋白是反面高尔基网络上的膜整合蛋白是反面高尔基网络上的膜整合蛋白, 能够识别能够识别溶酶体水解酶上的溶酶体水解酶上的M-6-P信号并与之结合信号并与之结合, 从而将溶酶体的酶从而将溶酶体的酶蛋白分选出来。蛋白分选出来。nM-6-P受体蛋白主要存在于高尔基体的反面扁囊，但在一些动受体蛋白主要存在于高尔基体的反面扁囊，但在一些动物细

49、胞的质膜中发现有很多物细胞的质膜中发现有很多M-6-P受体蛋白的存在受体蛋白的存在, 这是细胞这是细胞的一种保护机制。的一种保护机制。 （一）先天性溶酶体病（一）先天性溶酶体病 ( (二二) ) 溶酶体膜的稳定性失常所致疾病溶酶体膜的稳定性失常所致疾病 五、溶酶体与疾病的关系五、溶酶体与疾病的关系（一）先天性溶酶体病（一）先天性溶酶体病由缺乏某些酶引起代谢障碍而致病由缺乏某些酶引起代谢障碍而致病 u 台台-萨氏综合征萨氏综合征(Tay-Sachs diesease)：缺少氨基己糖缺少氨基己糖酯酶酯酶A (-N-hexosaminidase)导致神经节甘脂导致神经节甘脂GM2积积累，影响细胞功能，造成精神痴呆，累，影响细胞功能，造成精神痴呆，26岁死亡。该岁死亡。该病主要出现在犹太人群中病主要出现在犹太人群中 uII型糖原累积病型糖原累积病(Pompe病病)：溶酶体：溶酶体缺乏缺乏-1,4-葡萄葡萄糖苷酶糖苷酶，糖原在溶酶体中积累，导致心、肝、舌肿，糖原在溶酶体中积累，导致心、肝、舌肿大和骨骼肌无力。大