第7章高尔基复合体(GolgiComplexorApparatus)和细胞分泌2012细胞生物学课件（韩贻仁版）

1、第七章第七章高尔基复合体高尔基复合体(GolgiComplexorApparatus)和细胞分泌和细胞分泌最早发现于最早发现于1855年。年。1889年，年，Golgi（意大利医生意大利医生）用）用银染法，在猫头鹰的神经银染法，在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰的结细胞内观察到了清晰的结构，命名为内网器，后定构，命名为内网器，后定名为高尔基体。名为高尔基体。20世纪世纪50年代以后才正确认识它的年代以后才正确认识它的存在和结构。是细胞内膜存在和结构。是细胞内膜系统的一部分。系统的一部分。高尔基体在细胞内的分布高尔基体在细胞内的分布第一节第一节 高尔基复合体的形态结构高尔基复合体的形态结构 显微结

2、构及特点显微结构及特点:u是由是由数个扁平囊泡数个扁平囊泡堆在一起形成的高度堆在一起形成的高度有极有极性性的细胞器。的细胞器。呈弓形或半球形。呈弓形或半球形。凸出的一面对着内质网称为凸出的一面对着内质网称为形成面（形成面（forming forming faceface）或顺面（或顺面（ciscis face face），），膜较薄，约膜较薄，约6 6nmnm。凹进的一面对着质膜称为凹进的一面对着质膜称为成熟面（成熟面（mature facemature face）或反面（或反面（trans facetrans face），），约约1010nmnm。分布：分布：只存在于真核细胞中只存在于真核细

3、胞中,原核细胞中则无。常原核细胞中则无。常分布于内质网与质膜之间。分布于内质网与质膜之间。数量：数量：n物体中高尔基复合体的数量不等物体中高尔基复合体的数量不等,平均为每平均为每细胞细胞20个。个。n在低等真核细胞中在低等真核细胞中,高尔基复合体有时只有高尔基复合体有时只有12个，有的可达一万多个。个，有的可达一万多个。高尔基体的形态多样性及数量高尔基体的形态多样性及数量高尔基体的分布定位高尔基体的分布定位与微管有关与微管有关特点特点:具有极性极性n结构具极性结构具极性 :靠细胞核的面，潴泡弯曲呈凸面靠细胞核的面，潴泡弯曲呈凸面形形成面成面（FormingFace,cis顺面）顺面）；远离核的

4、面，潴泡呈凹面远离核的面，潴泡呈凹面成熟面成熟面（MaturingFace,trans反面）反面）。n位置具极性位置具极性u顺面和反面都有一些或大或小的顺面和反面都有一些或大或小的运输小泡运输小泡。n小管和潴泡连接成网，此谓小管和潴泡连接成网，此谓高尔基网高尔基网。顺面顺面反面反面顺面高尔基网顺面高尔基网顺面潴泡顺面潴泡中间潴泡中间潴泡反面潴泡反面潴泡反面高尔基网反面高尔基网高尔基小泡高尔基小泡近核近核分泌泡分泌泡高尔基体立体三维结构高尔基体立体三维结构1、顺面高尔基网状结构顺面高尔基网状结构(cisGolginetwork,)2、高尔基中间膜囊、高尔基中间膜囊(medialGolgistac

5、k)： 顺面瀦泡顺面瀦泡中间瀦泡中间瀦泡反面瀦泡反面瀦泡3、反面高尔基网状结构、反面高尔基网状结构(transGolginetwork,)高尔基体的功能隔区：高尔基体的功能隔区：是高是高尔基体的入口区域。尔基体的入口区域。与高尔基与高尔基体有关的糖合成均发体有关的糖合成均发生此处。生此处。高尔基高尔基体的出口区域，参与体的出口区域，参与蛋白质的分类与包装，蛋白质的分类与包装，最后输出。最后输出。高尔基体的形态和结构高尔基体的形态和结构 第二节第二节高尔基复合体的化学组成高尔基复合体的化学组成n化学组成介于内质网和质膜之间。化学组成介于内质网和质膜之间。n蛋白质含量约蛋白质含量约60%，脂类约，

6、脂类约40%。脂类。脂类主要为胆固醇和磷脂，还有少量糖脂。主要为胆固醇和磷脂，还有少量糖脂。脂类脂类: 从内质网膜、高尔基体膜到质膜，神经鞘磷脂和胆固醇的比例升高，磷脂酰胆碱比例降低,其它磷脂比例恒定,这些特定脂质在物质运输中起作用.蛋白蛋白: 高尔基体膜上蛋白有一些与内质网和质膜相同,但种类比内质网多比质膜少,糖基转移酶是标志酶糖类糖类:从顺面到反面含糖量升高种类种类功能功能糖基转移酶糖基转移酶参与糖蛋白合成参与糖蛋白合成唾液酸转移酶唾液酸转移酶UDP-半乳糖：半乳糖：N-乙酰葡萄糖胺半乳糖基转移酶乙酰葡萄糖胺半乳糖基转移酶糖蛋白糖蛋白-半乳糖基转移酶半乳糖基转移酶UDP-N-乙酰葡萄糖胺乙

7、酰葡萄糖胺-糖蛋白糖蛋白N-乙酰葡萄糖氨基转移酶乙酰葡萄糖氨基转移酶磺基磺基-糖基转移酶糖基转移酶参与糖脂的合成参与糖脂的合成半乳糖脑苷脂硫酸转移酶半乳糖脑苷脂硫酸转移酶CMP-NANA：GM1唾液酸基转移酶唾液酸基转移酶UDP-半乳糖：半乳糖：GM2半乳糖基转移酶半乳糖基转移酶转移酶转移酶参与磷脂合成参与磷脂合成溶血卵磷脂酰基转移酶溶血卵磷脂酰基转移酶磷酸甘油磷脂酰转移酶磷酸甘油磷脂酰转移酶高尔基体膜上的酶高尔基体膜上的酶高尔基复合体的潴泡具有高尔基复合体的潴泡具有4种标志细胞化学反种标志细胞化学反应区应区：n嗜锇反应区嗜锇反应区顺面顺面1-2潴泡潴泡n烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶（烟酰胺腺嘌呤

8、二核苷磷酸酶（NADP酶）反应区酶）反应区中间潴泡中间潴泡n胞嘧啶单核苷酸酶（胞嘧啶单核苷酸酶（CMP酶）反应区酶）反应区靠近反面靠近反面n硫胺素焦磷酸酶（硫胺素焦磷酸酶（TPP酶）反应区酶）反应区反面反面1-2潴泡潴泡第三节第三节高尔基复合体的功能高尔基复合体的功能n形成和包装分泌物形成和包装分泌物n蛋白质和脂类的糖基化蛋白质和脂类的糖基化n蛋白质的加工改造蛋白质的加工改造n细胞内的膜泡运输细胞内的膜泡运输n膜的转化膜的转化一、形成和包装分泌物一、形成和包装分泌物实验实验：豚鼠胰腺组织放射性自显影显示酶原豚鼠胰腺组织放射性自显影显示酶原颗粒的合成部位、运输途径以及高尔基复颗粒的合成部位、运输

9、途径以及高尔基复合体的功能。合体的功能。结果结果：酶原颗粒的形成顺序如下：酶原颗粒的形成顺序如下：A、蛋白质在糙面内质网合成。蛋白质在糙面内质网合成。B、新合成的蛋白质由内质网运往高尔基复合体。新合成的蛋白质由内质网运往高尔基复合体。C、在高尔基区蛋白质被包上了膜，成了酶原颗粒的内容物。在高尔基区蛋白质被包上了膜，成了酶原颗粒的内容物。D、新合成的酶原颗粒移至细胞顶部，随后同细胞质膜融合，新合成的酶原颗粒移至细胞顶部，随后同细胞质膜融合，并将内容物释放到胰腺细胞外。并将内容物释放到胰腺细胞外。基底部质膜基底部质膜结合在结合在ER膜上膜上的多核糖体的多核糖体转运小泡转运小泡高尔基复合体高尔基复合

10、体转运小泡转运小泡细胞外空间细胞外空间顶端质膜顶端质膜核核参与物质运输的膜泡：参与物质运输的膜泡：ncis:过渡小泡过渡小泡小小ntrans:分泌泡和分泌颗粒分泌泡和分泌颗粒大大膜泡分泌类型：膜泡分泌类型：n如果随即被排出细胞，这种分泌方式称为如果随即被排出细胞，这种分泌方式称为连续分泌连续分泌(continuoussecretion)，又成又成恒定型分泌恒定型分泌(constitutivesecretion)。n如果先在分泌颗粒中贮存一段时间，待需要时再分泌如果先在分泌颗粒中贮存一段时间，待需要时再分泌至细胞外，称为至细胞外，称为不连续分泌不连续分泌(discontinuoussecreti

11、on)。二、蛋白质和脂类的糖基化二、蛋白质和脂类的糖基化(glycosidation)n蛋白质的糖基化修饰主要在糙面内质网和蛋白质的糖基化修饰主要在糙面内质网和高尔基复合体中进行。高尔基复合体中进行。n高尔基复合体中有多种高尔基复合体中有多种糖基转移酶糖基转移酶，催化催化蛋白质和脂类的糖基化。蛋白质和脂类的糖基化。 特特征征N-连接连接O-连接连接合成部位合成部位粗面内质网粗面内质网高尔基体高尔基体合成方式合成方式来 自 同 一 个来 自 同 一 个寡糖前体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与之结合的氨基酸残基基酸残基天冬酰胺天冬酰胺 丝氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸

12、羟赖氨酸最终长度最终长度 至少至少5个个糖残基糖残基一般一般14个糖残基，个糖残基，但但ABO血型抗原较长血型抗原较长第一个糖残基第一个糖残基N乙酰葡萄乙酰葡萄糖胺糖胺N乙酰半乳糖胺等乙酰半乳糖胺等N-连接与连接与O-连接的寡糖比较连接的寡糖比较 蛋白质糖基化的作用：蛋白质糖基化的作用：n保护蛋白质不被水解酶降解；保护蛋白质不被水解酶降解；n其运输信号作用，引导蛋白质被包装到运输泡中，其运输信号作用，引导蛋白质被包装到运输泡中，抵达目的细胞器；抵达目的细胞器；n在细胞表面形成糖萼，其细胞识别和保护质膜的在细胞表面形成糖萼，其细胞识别和保护质膜的作用。作用。n最末端的糖基是唾液酸三、蛋白质的加工

13、改造三、蛋白质的加工改造n在糙面内质网上合成的蛋白质有些是无生物活在糙面内质网上合成的蛋白质有些是无生物活性的前体物，称为性的前体物，称为蛋白原蛋白原(proprotein)。蛋白原蛋白原经过加工改造才能具有生物活性。经过加工改造才能具有生物活性。四、细胞内的膜泡运输四、细胞内的膜泡运输高尔基复合体在胞内运输、分泌小泡的外排、内高尔基复合体在胞内运输、分泌小泡的外排、内吞小泡的运输过程中均具有重要作用。吞小泡的运输过程中均具有重要作用。核被膜核被膜糙面内质网糙面内质网细胞核细胞核高尔基复合体高尔基复合体分泌泡分泌泡分泌途径分泌途径早期内体早期内体溶酶体溶酶体晚期内体晚期内体质膜质膜内吞途径内吞

14、途径1、从内质网向高尔基复合体的膜泡运输、从内质网向高尔基复合体的膜泡运输n在内质网上合成的蛋白质，以在内质网上合成的蛋白质，以有被小泡有被小泡的方式被的方式被运送到高尔基复合体进行加工、分拣和包装。运送到高尔基复合体进行加工、分拣和包装。n在内质网上进入膜泡的蛋白质必须是已正确折叠在内质网上进入膜泡的蛋白质必须是已正确折叠和正确组装的，那些未完全包装好或错误折叠的和正确组装的，那些未完全包装好或错误折叠的蛋白质不能进入运输膜泡，还需要留在内质网腔蛋白质不能进入运输膜泡，还需要留在内质网腔中。中。2、分泌小泡的外排运输、分泌小泡的外排运输分泌小泡运输三种途径：分泌小泡运输三种途径：n溶酶体酶溶

15、酶体酶经高尔基复合体的单独分拣和包装，以经高尔基复合体的单独分拣和包装，以有被小泡的形式运往溶酶体。有被小泡的形式运往溶酶体。n分泌蛋白分泌蛋白被包装成分泌泡，以衣被小泡的形式运被包装成分泌泡，以衣被小泡的形式运往细胞质膜或分泌到细胞外。往细胞质膜或分泌到细胞外。n其余的部分蛋白质其余的部分蛋白质被包装成分泌小泡后，暂时贮被包装成分泌小泡后，暂时贮存在细胞质中，一旦需要，再被释放到细胞外。存在细胞质中，一旦需要，再被释放到细胞外。3、内吞小泡的运输、内吞小泡的运输n受体介导的内吞运输中，以有被小泡的形式将外受体介导的内吞运输中，以有被小泡的形式将外源物质吞入细胞后，内吞体便把所吞入的外源物源物

16、质吞入细胞后，内吞体便把所吞入的外源物质和受体分开，将外源物质送交溶酶体进行消化质和受体分开，将外源物质送交溶酶体进行消化处理，同时也将部分受体送回细胞质膜，参与衣处理，同时也将部分受体送回细胞质膜，参与衣被小泡的再运输。被小泡的再运输。n也有一部分衣被小泡转运到高尔基复合体，参与也有一部分衣被小泡转运到高尔基复合体，参与溶酶体酶的衣被小泡运输。溶酶体酶的衣被小泡运输。根据包被蛋白的不同分为三种囊泡：根据包被蛋白的不同分为三种囊泡：网格蛋白包被囊泡，网格蛋白包被囊泡，COP包被小泡，包被小泡，COP包被小泡包被小泡(1)、成笼蛋白有被小泡、成笼蛋白有被小泡高尔基体反面管网结构高尔基体反面管网结

17、构质膜质膜溶酶体，溶酶体，受体介导的内吞作用中质膜受体介导的内吞作用中质膜内吞泡内吞泡小泡：小泡：50-100nm，成笼蛋白、缢断蛋白、衔接蛋白成笼蛋白、缢断蛋白、衔接蛋白(2)、COP包被小泡包被小泡由高尔基体出芽形成的，负责回收转运内质网由高尔基体出芽形成的，负责回收转运内质网逃逸蛋白（驻留蛋白逃逸蛋白（驻留蛋白)COP包被蛋白：包被蛋白：7 7个亚基组成。个亚基组成。(3)、COP包被小泡包被小泡由粗面内质网芽生形成，负责分泌蛋白和由粗面内质网芽生形成，负责分泌蛋白和细胞膜蛋白的运输细胞膜蛋白的运输COP包被蛋白包被蛋白5种亚基组成，形成过程种亚基组成，形成过程复杂。复杂。五、膜的转化五

18、、膜的转化膜流：内质网高尔基复合体细胞质膜膜流：内质网高尔基复合体细胞质膜n新的膜在内质网上合成后，被转移到高尔基复合新的膜在内质网上合成后，被转移到高尔基复合体，经过充分修饰后，在外排过程中高尔基复合体，经过充分修饰后，在外排过程中高尔基复合体小泡同细胞质膜融合，修饰过的膜即加入到细体小泡同细胞质膜融合，修饰过的膜即加入到细胞质膜中。故高尔基复合体的的膜在形成面近似胞质膜中。故高尔基复合体的的膜在形成面近似于内质网膜，而在成熟面则近似于细胞质膜，中于内质网膜，而在成熟面则近似于细胞质膜，中间的潴泡膜则呈逐渐过渡形态。间的潴泡膜则呈逐渐过渡形态。核被膜核被膜糙面内质网糙面内质网细胞核细胞核高尔基复合体高尔基复合体分泌泡分泌泡分泌途径分泌