细胞生物学翟中和学习教案

1、会计学1第一页，共134页。细胞(xbo)生物学第一节第一节 细胞质基质的涵义与功能细胞质基质的涵义与功能(gngnng)(gngnng)第二节第二节 细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统及其功能(gngnng) (gngnng) 第三节第三节 细胞内蛋白质的分选与膜泡运输细胞内蛋白质的分选与膜泡运输第1页/共133页第二页，共134页。细胞(xbo)生物学形态学（电镜超薄切片）和生化：真核细胞内具有形态学（电镜超薄切片）和生化：真核细胞内具有(jyu)发达的细发达的细胞内膜相结构，将细胞分为不同的区室，称为细胞内区室化，是真胞内膜相结构，将细胞分为不同的区室，称为细胞内区室化，是真核细胞结构和功

2、能的基本特征之一。核细胞结构和功能的基本特征之一。第2页/共133页第三页，共134页。细胞(xbo)生物学第一节第一节 细胞质基质的涵义与功能细胞质基质的涵义与功能在真核细胞的细胞质中，除去可辨认的细胞器以外在真核细胞的细胞质中，除去可辨认的细胞器以外(ywi)(ywi)的胶状物质，称细胞质基质，是细胞的重要部分。的胶状物质，称细胞质基质，是细胞的重要部分。细细 胞胞 组组 分分 数数 目目 体体 积积 比比细胞质基质细胞核内质网高尔基体溶酶体胞内体过氧化物酶体线粒体 1 1 1 1 300 200 400 1700 54 6 12 3 1 1 1 22第3页/共133页第四页，共134页。

3、细胞(xbo)生物学一、细胞质基质的涵义主要成分：）中间代谢有关的数千种酶类）细胞质骨架结构主要特点：）细胞质基质是一个高度有序的体系；在细胞基质中，蛋白质、分泌泡、细胞器固定在细胞质基质的某些部位，或沿细胞骨架定向运动。细胞质基质是蛋白质与脂质合成场所。）通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系多数蛋白质结合在微丝上，这种特异性的结合与细胞生理状态，组织(zzh)的发育，细胞分化程度有关mRNA在细胞中区域性分布，对子代个体胚胎发育早期的细胞分化起着重要的作用。第4页/共133页第五页，共134页。细胞(xbo)生物学胞质溶胶胞质溶胶用差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体、溶

4、酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。用差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。 细胞质基质细胞质基质内包含由微管、微丝和中间纤维等在内的除细胞器以外的所有物质。其中内包含由微管、微丝和中间纤维等在内的除细胞器以外的所有物质。其中(qzhng)(qzhng)蛋白质和其他分子以凝聚状态或暂时的凝聚状态存在，与周围溶液的分子处于动态平衡。包括作为细胞质基质主要成分的多种酶和代谢中间产物，以及呈溶

5、解状态存在的微管蛋白。蛋白质和其他分子以凝聚状态或暂时的凝聚状态存在，与周围溶液的分子处于动态平衡。包括作为细胞质基质主要成分的多种酶和代谢中间产物，以及呈溶解状态存在的微管蛋白。 第5页/共133页第六页，共134页。细胞(xbo)生物学PainePaine用乳胶小球实验用乳胶小球实验(shyn)(shyn)证明，能够渗入小球中的多肽只占所检测多肽总量的证明，能够渗入小球中的多肽只占所检测多肽总量的20%20%，80%80%的多肽结合在细胞质基质上。的多肽结合在细胞质基质上。 第6页/共133页第七页，共134页。细胞(xbo)生物学二、细胞质基质的功能二、细胞质基质的功能（一）细胞质基质在

6、物质代谢中起重要作用（一）细胞质基质在物质代谢中起重要作用许多中间代谢过程都在细胞质基质中进行，如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成与部分分解过程等等。许多中间代谢过程都在细胞质基质中进行，如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成与部分分解过程等等。蛋白质的合成与脂肪酸的合成也在细胞质基质中进行。细胞信号转导是细胞代谢及细胞增殖、分化、衰老和凋亡的基本调控途径。蛋白质的合成与脂肪酸的合成也在细胞质基质中进行。细胞信号转导是细胞代谢及细胞增殖、分化、衰老和凋亡的基本调控途径。蛋白质在细胞质基质中分选及其转运机制蛋白质在细胞质基质中分选及其转运机制(jzh)的研究的研究 第

7、7页/共133页第八页，共134页。细胞(xbo)生物学（二）与细胞质骨架相关的。（二）与细胞质骨架相关的。细胞质骨架作为细胞质基质的主要结构成分，不仅与维持细胞的形态、细胞的运动、细胞内的物质运输及能量传递有关，而且也是细胞质基质结构体系的组织者，为细胞质基质中其他成分和细胞器提供细胞质骨架作为细胞质基质的主要结构成分，不仅与维持细胞的形态、细胞的运动、细胞内的物质运输及能量传递有关，而且也是细胞质基质结构体系的组织者，为细胞质基质中其他成分和细胞器提供(tgng)(tgng)锚定位点。锚定位点。一个直径为一个直径为16m16m的细胞，其细胞骨架的表面积可达的细胞，其细胞骨架的表面积可达50

8、50103103100100103m2103m2而相同直径的球形细胞的表面积仅有而相同直径的球形细胞的表面积仅有0.80.8103m2103m2。这样大的表面积不仅限制了水分子的运动，而且把蛋白质、。这样大的表面积不仅限制了水分子的运动，而且把蛋白质、mRNAmRNA等生物大分子固定在特定的位点，在细胞质基质中形成了更为精细的区域，使复杂的代谢反应高效而有序地进行，其功能在某种程度上类似于细胞的内膜系统，使细胞有了细胞核与细胞质及各种膜围绕的细胞器的区分。等生物大分子固定在特定的位点，在细胞质基质中形成了更为精细的区域，使复杂的代谢反应高效而有序地进行，其功能在某种程度上类似于细胞的内膜系统，

9、使细胞有了细胞核与细胞质及各种膜围绕的细胞器的区分。 第8页/共133页第九页，共134页。细胞(xbo)生物学（三）细胞质基质在蛋白质的修饰（三）细胞质基质在蛋白质的修饰(xish)(xish)、蛋白质选择性的降解等方面也起着重要作用。、蛋白质选择性的降解等方面也起着重要作用。 1蛋白质的修饰 2控制蛋白质的寿命 3降解(jin ji)变性和错误折叠的蛋白质 4帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象 第9页/共133页第十页，共134页。细胞(xbo)生物学 蛋白质修饰(1)辅酶(f mi)或辅基与酶的共价结合。(2)磷酸化与去磷酸化：调节蛋白质的生物活性。(3)糖基化。把N

10、-乙酰葡萄糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸残基的羟基上(4)对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰。 (5)酰基化。第10页/共133页第十一页，共134页。细胞(xbo)生物学2控制蛋白质的寿命在蛋白质分子的氨酸序列有决定蛋白质寿命的信号(xnho)。若N端的第一个氨基酸是Met(甲硫氨酸)、Ser(丝氨酸)、Thr(苏氨酸)、Ala(丙氨酸)、Val(缬氨酸)、Cys(半胱氨酸)、Gly(甘氨酸)或Pro(脯氨酸)，则蛋白质是稳定的；如是其他12种氨基酸之一，则是不稳定的。真核细胞的细胞质基质中，是依赖于泛素的降解途径。 第11页/共133页第十二页，共134页。细胞(xbo)生物学 降解变性(bin

11、xng)和错误折叠的蛋白质第12页/共133页第十三页，共134页。细胞(xbo)生物学 帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成(xngchng)正确的分子构象 这一功能主要靠热休克蛋白(heat shock protein，Hsp或称stress-response protein)来完成。DNA序列分析表明，热休克蛋白有主要3个家族（分子量为25、70、90），每一家族中都有由不同基因编码的数种蛋白成员。有的基因在正常条件下表达，有些则在温度增高或其他异常情况下大量表达，以保护细胞，减少异常环境的损伤。在正常细胞中，热休克蛋白选择性地与畸形蛋白质结合形成(xngchng)聚合物，利用水解A

12、TP释放的能量使聚集的蛋白质溶解，并进一步折叠成正确构象的蛋白质。 第13页/共133页第十四页，共134页。细胞(xbo)生物学第14页/共133页第十五页，共134页。细胞(xbo)生物学第二节第二节 细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统及其功能内膜系统：结构、功能和发生上相关的内膜形成的细胞结构称为细胞内膜系统，如核被膜、内质网、高尔基体等。内膜系统：结构、功能和发生上相关的内膜形成的细胞结构称为细胞内膜系统，如核被膜、内质网、高尔基体等。研究方法：电镜技术，免疫标记，放射自显影研究方法：电镜技术，免疫标记，放射自显影(xin yng)(xin yng)，离心技术，遗传突变体分析技术。，离心

13、技术，遗传突变体分析技术。第15页/共133页第十六页，共134页。细胞(xbo)生物学一、内质网的形态结构与功能一、内质网的形态结构与功能由由KR. Porter、A. Claude 和和 EF. Fullam等人于等人于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(nib)具有网状结构，建议叫做内质网具有网状结构，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，后来发现内质网不仅仅存在于细胞的“内质内质”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

14、许多线粒体。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。第16页/共133页第十七页，共134页。细胞(xbo)生物学内质网是真核细胞重要的细胞器。它由封闭的膜系统及其围成的腔形成互相沟通的网状结构。内质网通常占细胞膜系统的一半左右，体积约占细胞总体积的内质网是真核细胞重要的细胞器。它由封闭的膜系统及其围成的腔形成互相沟通的网状结构。内质网通常占细胞膜系统的一半左右，体积约占细胞总体积的1010以上。以上。在不同在不同(b tn(b tn) )类型的细胞中，内质网的数量、类型与形态差异很大。同一细胞在不同类型的细胞中，内质网的数量、类型与形态差异很大。同一细胞在不

15、同(b tn(b tn) )发育阶段和不同发育阶段和不同(b tn(b tn) )的生理状态下，内质网的结构与功能也发生明显变化。的生理状态下，内质网的结构与功能也发生明显变化。第17页/共133页第十八页，共134页。细胞(xbo)生物学第18页/共133页第十九页，共134页。细胞(xbo)生物学（一）内质网的两种基本类型（一）内质网的两种基本类型粗面型内质网（粗面型内质网（rough endoplasmic reticulumrough endoplasmic reticulum，RERRER）：）：RERRER呈扁平囊状，排列呈扁平囊状，排列(pili)(pili)整齐，膜围成的空间称

16、为整齐，膜围成的空间称为ERER腔（腔（lumenlumen），膜外有核糖体附着。），膜外有核糖体附着。光面型内质网（光面型内质网（smooth endoplasmic reticulumsmooth endoplasmic reticulum，SERSER）：）：SERSER呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。肌肉细胞中的肌质网是一种特化的呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。肌肉细胞中的肌质网是一种特化的SERSER，称为肌质网，可贮存，称为肌质网，可贮存Ca2+Ca2+，引起肌肉收缩。，引起肌肉收缩。第19页/共133页第二十页，共134页。细胞(xbo)生物学第20页/共133页第二十一页，

17、共134页。细胞(xbo)生物学第21页/共133页第二十二页，共134页。细胞(xbo)生物学（二）内质网的功能（二）内质网的功能内质网是细胞内蛋白质与脂质合成的基地，几乎全部的脂质和多种重要的蛋白质都是在内质网上合成的。内质网是细胞内蛋白质与脂质合成的基地，几乎全部的脂质和多种重要的蛋白质都是在内质网上合成的。蛋白质的合成和转移蛋白质的合成和转移(zhuny)脂质的合成脂质的合成蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工新生多肽的折叠与装配新生多肽的折叠与装配其他功能其他功能第22页/共133页第二十三页，共134页。细胞(xbo)生物学、蛋白质的合成、蛋白质的合成(hchng)和转移和转移第2

18、3页/共133页第二十四页，共134页。细胞(xbo)生物学蛋白质合成蛋白质合成(hchng)步骤步骤 第24页/共133页第二十五页，共134页。细胞(xbo)生物学1)1)向细胞外分泌的蛋白向细胞外分泌的蛋白(dnbi)(dnbi)质质2 2）膜的整合蛋白）膜的整合蛋白(dnbi)(dnbi)3 3）构成细胞器中的驻留蛋白）构成细胞器中的驻留蛋白(dnbi)(dnbi)第25页/共133页第二十六页，共134页。细胞(xbo)生物学2脂质的合成脂质的合成ER膜能合成几乎所有细胞膜需要的脂类，包括磷脂和固醇。主要的磷脂是磷脂酰胆碱膜能合成几乎所有细胞膜需要的脂类，包括磷脂和固醇。主要的磷脂是

19、磷脂酰胆碱(dn jin)（卵磷脂），其他几种主要的膜磷脂：磷脂酰乙醇胺（卵磷脂），其他几种主要的膜磷脂：磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰丝氨酸和磷脂酰丝氨酸(PS)及磷脂酰肌醇及磷脂酰肌醇(PI)都是以这种方式合成的。都是以这种方式合成的。第26页/共133页第二十七页，共134页。细胞(xbo)生物学在内质网膜上合成的磷脂几分钟后就由细胞质基质侧转向内质网腔面；其转位速度比自然转位速度高105倍，可能是借助一种(y zhn)磷脂转位因子(phospholipid translocator)或称转位酶(flippase)的帮助来完成的。这种因子对含胆碱的磷脂要比对含丝氨酸、乙醇胺和肌醇的磷脂转位

20、能力强。第27页/共133页第二十八页，共134页。细胞(xbo)生物学第28页/共133页第二十九页，共134页。细胞(xbo)生物学第29页/共133页第三十页，共134页。细胞(xbo)生物学合成的磷脂由内质网向其他膜的转运主要有两种方式：合成的磷脂由内质网向其他膜的转运主要有两种方式：一种是以出芽一种是以出芽(ch y)(ch y)的方式转运到高尔基体、溶酶体和细胞膜上；的方式转运到高尔基体、溶酶体和细胞膜上；另一种方式是凭借水溶性的载体蛋白，称为磷脂转换蛋白在膜之间转移磷脂，将磷脂从另一种方式是凭借水溶性的载体蛋白，称为磷脂转换蛋白在膜之间转移磷脂，将磷脂从ERER运输到线粒体、叶绿

21、体和过氧化物酶。磷脂转换蛋白在膜之间转移磷脂，运输到线粒体、叶绿体和过氧化物酶。磷脂转换蛋白在膜之间转移磷脂， 第30页/共133页第三十一页，共134页。细胞(xbo)生物学第31页/共133页第三十二页，共134页。细胞(xbo)生物学、蛋白质的修饰与加工、蛋白质的修饰与加工 包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，其中最主要的是糖基化，几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，其中最主要的是糖基化，几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。糖基化的作用是：糖基化的作用是： 使蛋白质能够抵抗消化酶的作用；赋予蛋白质传导信号的功能；某些蛋白只有在糖

22、基化之后才能使蛋白质能够抵抗消化酶的作用；赋予蛋白质传导信号的功能；某些蛋白只有在糖基化之后才能(cinng)正确折叠。正确折叠。第32页/共133页第三十三页，共134页。细胞(xbo)生物学糖基一般连接糖基一般连接(linji)在在4种氨基酸上，分为种氨基酸上，分为2种：种：O-连接连接(linji)的糖基化（的糖基化（O-linked glycosylation）：与）：与Ser、Thr和和Hyp的的OH连接连接(linji)，连接，连接(linji)的糖为半乳糖或的糖为半乳糖或N-乙酰半乳糖胺，在高尔基体上进行乙酰半乳糖胺，在高尔基体上进行O-连接连接(linji)的糖基化。的糖基化。

23、N-连接连接(linji)的糖基化（的糖基化（N-linked glycosylation）：与天冬酰胺残基的）：与天冬酰胺残基的NH2连接连接(linji)，糖为，糖为N-乙酰葡糖胺。乙酰葡糖胺。第33页/共133页第三十四页，共134页。细胞(xbo)生物学第34页/共133页第三十五页，共134页。细胞(xbo)生物学第35页/共133页第三十六页，共134页。细胞(xbo)生物学、新生多肽连的折叠与装配、新生多肽连的折叠与装配已转移到已转移到ER腔腔 内的多肽链在内的多肽链在ER 腔里进行折叠和组装。在腔里进行折叠和组装。在ER腔内有许多蛋白质是去其目的地的途中，暂时经过的；腔内有许多

24、蛋白质是去其目的地的途中，暂时经过的；同时同时ER腔内也有高浓度的驻留蛋白，因为它含有腔内也有高浓度的驻留蛋白，因为它含有ER保留信号，即在蛋白质的保留信号，即在蛋白质的C 端有端有4个氨基酸（个氨基酸（-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-)负责保留蛋白在负责保留蛋白在ER腔中。如果这种腔中。如果这种ER保留信号用遗传工程保留信号用遗传工程(ychun gngchng)方法去除了，则这些蛋白就被分泌出去；如果这信号被转移到分泌蛋白，这种蛋白便保留在方法去除了，则这些蛋白就被分泌出去；如果这信号被转移到分泌蛋白，这种蛋白便保留在ER腔中，腔中，ER驻留蛋白中。驻留蛋白中。第36页/共133

25、页第三十七页，共134页。细胞(xbo)生物学第37页/共133页第三十八页，共134页。细胞(xbo)生物学Bip蛋白蛋白 Bip是一类分子伴侣是重链结合是一类分子伴侣是重链结合(jih)蛋白的简称蛋白的简称(heavy-chain binding protein)BiP is thought to bind to the unfolded polypeptide chain as it crosses the membrane and then mediates protein folding and the assembly of multisubunit proteins within

26、 the ER 第38页/共133页第三十九页，共134页。细胞(xbo)生物学第39页/共133页第四十页，共134页。细胞(xbo)生物学、内质网其他、内质网其他(qt)功功能能第40页/共133页第四十一页，共134页。细胞(xbo)生物学Ca2+离子浓度的调节作用：肌质网是细胞离子浓度的调节作用：肌质网是细胞(xbo)内特化的细胞内特化的细胞(xbo)器，是储存器，是储存Ca2+的细胞的细胞(xbo)器，其上有器，其上有Ca2+-ATP酶。酶。第41页/共133页第四十二页，共134页。细胞(xbo)生物学（三）内质网与基因表达的调控（三）内质网与基因表达的调控内质网蛋白质的合成、加工

27、、折叠、组装、转运及向高尔基体转运的复杂过程显然是需要有一个精确调控的过程。内质网蛋白质的合成、加工、折叠、组装、转运及向高尔基体转运的复杂过程显然是需要有一个精确调控的过程。 影响内质网影响内质网细胞核信号转导的三种因素：细胞核信号转导的三种因素： 内质网腔内未折叠蛋白的超量积累。内质网腔内未折叠蛋白的超量积累。 折叠好的膜蛋白的超量积累。折叠好的膜蛋白的超量积累。 内质网膜上膜脂成份内质网膜上膜脂成份(chng fn)(chng fn)的变化的变化主要是固醇缺乏主要是固醇缺乏 不同的信号转导途径，最终调节细胞核内特异基因表达。不同的信号转导途径，最终调节细胞核内特异基因表达。第42页/共1

28、33页第四十三页，共134页。细胞(xbo)生物学二、高尔基体的形态结构与功能二、高尔基体的形态结构与功能最早发现于最早发现于18551855年，年，18981898年，年，GolgiGolgi用银染法在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰的结构，因此定名为高尔基体。用银染法在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰的结构，因此定名为高尔基体。2020世纪世纪5050年代以后年代以后(yhu)(yhu)才正确认识它的存在和结构。才正确认识它的存在和结构。第43页/共133页第四十四页，共134页。细胞(xbo)生物学（一）高尔基体的形态结构与极性（一）高尔基体的形态结构与极性是由数个扁平囊泡堆在一起形成是由数

29、个扁平囊泡堆在一起形成(xngchng)(xngchng)的高度有极性的细胞器。常分布于内质网与细胞膜之间，呈弓形或半球形，凸出的一面对着内质网称为形成的高度有极性的细胞器。常分布于内质网与细胞膜之间，呈弓形或半球形，凸出的一面对着内质网称为形成(xngchng)(xngchng)面（面（forming faceforming face）或顺面（）或顺面（cis facecis face）。凹进的一面对着质膜称为成熟面（）。凹进的一面对着质膜称为成熟面（mature facemature face）或反面（）或反面（trans facetrans face）。顺面和反面都有一些或大或小的运输小

30、泡，在具有极性的细胞中，高尔基体常大量分布于分泌端的细胞质中。）。顺面和反面都有一些或大或小的运输小泡，在具有极性的细胞中，高尔基体常大量分布于分泌端的细胞质中。第44页/共133页第四十五页，共134页。细胞(xbo)生物学第45页/共133页第四十六页，共134页。细胞(xbo)生物学第46页/共133页第四十七页，共134页。细胞(xbo)生物学第47页/共133页第四十八页，共134页。细胞(xbo)生物学高尔基体各部分膜囊具有不同的细胞化学反应：高尔基体各部分膜囊具有不同的细胞化学反应：嗜锇反应，经锇酸浸染后，高尔基体的嗜锇反应，经锇酸浸染后，高尔基体的ciscis面膜囊被特异地染色

31、面膜囊被特异地染色(rns)(rns)；焦磷酸硫胺素酶；焦磷酸硫胺素酶(TPP(TPP酶酶) )的细胞化学反应，可特异地显示高尔基体的的细胞化学反应，可特异地显示高尔基体的transtrans面的面的1 12 2层膜囊；烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶层膜囊；烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP(NADP酶酶) )的细胞化学反应，是高尔基体中间几层扁平囊的标志反应；胞嘧啶单核苷酸酶的细胞化学反应，是高尔基体中间几层扁平囊的标志反应；胞嘧啶单核苷酸酶(CMP(CMP酶酶) )的细胞化学反应，常常可显示靠近的细胞化学反应，常常可显示靠近transtrans面上的一些膜囊状和管状结构，面上的一些膜囊状和管状结

32、构，CMPCMP酶也是溶酶体的标志酶，溶酶体就是在此处分泌产生的。酶也是溶酶体的标志酶，溶酶体就是在此处分泌产生的。第48页/共133页第四十九页，共134页。细胞(xbo)生物学1.1.高尔基体顺面膜囊高尔基体顺面膜囊(cis Golgi)(cis Golgi)或顺面网状结构或顺面网状结构(cis Golgi network(cis Golgi network，CGN) CGN) 位于高尔基体顺面最外侧的扁平膜囊，又称位于高尔基体顺面最外侧的扁平膜囊，又称ciscis膜囊，是中间膜囊，是中间(zhngjin)(zhngjin)多孔而呈连续分支的管网结构。多孔而呈连续分支的管网结构。CGNCG

33、N接受来自内质网新合成的物质并将其分类后大部分转入高尔基体中间接受来自内质网新合成的物质并将其分类后大部分转入高尔基体中间(zhngjin)(zhngjin)膜囊，小部分蛋白质与脂质再返回内质网（膜囊，小部分蛋白质与脂质再返回内质网（KDEL or HDELKDEL or HDEL）。）。CGNCGN区域参与蛋白丝氨酸残基的区域参与蛋白丝氨酸残基的O-O-连接糖基化；跨膜蛋白在细胞质基质一侧结构域的酰基化等。连接糖基化；跨膜蛋白在细胞质基质一侧结构域的酰基化等。第49页/共133页第五十页，共134页。细胞(xbo)生物学第50页/共133页第五十一页，共134页。细胞(xbo)生物学2 2高

34、尔基体中间膜囊高尔基体中间膜囊(medial Golgi)(medial Golgi)由扁平囊与管道组成，形成不同间隔，但功能上是连续的、完整的膜囊体系。多数由扁平囊与管道组成，形成不同间隔，但功能上是连续的、完整的膜囊体系。多数(dush)(dush)糖基化修饰、糖脂的形成以及与高尔基体有关的多糖的合成都发生在中间膜囊中。扁平膜囊特殊的形态使其具有很大的膜表面，从而大大增加了进行糖的合成与修饰的有效面积。糖基化修饰、糖脂的形成以及与高尔基体有关的多糖的合成都发生在中间膜囊中。扁平膜囊特殊的形态使其具有很大的膜表面，从而大大增加了进行糖的合成与修饰的有效面积。第51页/共133页第五十二页，共

35、134页。细胞(xbo)生物学3 3高尔基体反面的膜囊高尔基体反面的膜囊(trans Golgi)(trans Golgi)以及反面高尔基体网状结构以及反面高尔基体网状结构(trahs Golgi network(trahs Golgi network，TGN) TGN) TGNTGN位于反面的最外层，与反面的扁平膜囊相连，另一侧伸入反面的细胞质中，形态呈管网状，并有囊泡与之相连。位于反面的最外层，与反面的扁平膜囊相连，另一侧伸入反面的细胞质中，形态呈管网状，并有囊泡与之相连。TGNTGN的主要功能是参与蛋白质的分类与包装，最后从高尔基体中输出，某些的主要功能是参与蛋白质的分类与包装，最后从高

36、尔基体中输出，某些“晚期晚期”的蛋白质修饰也发生的蛋白质修饰也发生(fshng)(fshng)在在TGNTGN中。中。TGNTGN在蛋白质与脂质的转运过程中还起到在蛋白质与脂质的转运过程中还起到“瓣膜瓣膜”的作用，保证这些物质向单方向转运。的作用，保证这些物质向单方向转运。第52页/共133页第五十三页，共134页。细胞(xbo)生物学4.4.高尔基体的周围大小不等的囊泡高尔基体的周围大小不等的囊泡 顺面一侧的囊泡可能是内质网与高尔基体之间的物质运输小泡，称之为顺面一侧的囊泡可能是内质网与高尔基体之间的物质运输小泡，称之为ERGICERGIC（endoplasmic reticulum-Gol

37、gi intermediate compartmentendoplasmic reticulum-Golgi intermediate compartment）高尔基体的反面高尔基体的反面(fnmin)(fnmin)一侧可以见到体积较大的分泌泡与分泌颗粒，将经过高尔基体分类与包装的物质运送到细胞特定的部位。一侧可以见到体积较大的分泌泡与分泌颗粒，将经过高尔基体分类与包装的物质运送到细胞特定的部位。第53页/共133页第五十四页，共134页。细胞(xbo)生物学（二）高尔基体的功能（二）高尔基体的功能、高尔基体与细胞的分泌活动、高尔基体与细胞的分泌活动）H H标记胰腺腺泡细胞：标记胰腺腺泡细胞：

38、minmin在在ERER，20min20min在在G G，120min120min位于位于(wiy)(wiy)分泌泡并在顶端释放。分泌泡并在顶端释放。第54页/共133页第五十五页，共134页。细胞(xbo)生物学N-N-乙酰乙酰葡糖胺葡糖胺磷酸磷酸(ln (ln sun)sun)转移酶转移酶， N- N-乙乙酰葡糖酰葡糖胺磷酸胺磷酸(ln (ln sun)sun)糖苷酶糖苷酶）溶酶体酶的溶酶体酶的分选：分选：M6PM6P反反面膜囊面膜囊M6PM6P受体受体第55页/共133页第五十六页，共134页。细胞(xbo)生物学第56页/共133页第五十七页，共134页。细胞(xbo)生物学）蛋白质的

39、分选及其转运的信息仅存在于编码该蛋白质的基因本身）蛋白质的分选及其转运的信息仅存在于编码该蛋白质的基因本身流感病毒囊膜蛋白特异性地转运流感病毒囊膜蛋白特异性地转运 上皮细胞游离上皮细胞游离(yul)(yul)端的质膜端的质膜水泡性口炎病毒囊膜蛋白特异性地转运水泡性口炎病毒囊膜蛋白特异性地转运上皮细胞基底面的质膜上皮细胞基底面的质膜水泡性口炎病毒囊膜蛋白等膜蛋白在胞质基质侧的双酸分选信号水泡性口炎病毒囊膜蛋白等膜蛋白在胞质基质侧的双酸分选信号Asp-X-GlnAsp-X-Gln或或DXEDXE）起重要的作用）起重要的作用第57页/共133页第五十八页，共134页。细胞(xbo)生物学第58页/共

40、133页第五十九页，共134页。细胞(xbo)生物学2 2、蛋白质的糖基化及其修饰、蛋白质的糖基化及其修饰）蛋白质糖基化的特点及其生物学意义）蛋白质糖基化的特点及其生物学意义为各种蛋白质打上不同的标志，为各种蛋白质打上不同的标志，影响多肽的构象，影响合成多肽的去留。影响多肽的构象，影响合成多肽的去留。糖基化增强糖蛋白的稳定性。糖基化增强糖蛋白的稳定性。 多羟基糖侧链影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷多羟基糖侧链影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷(dinh)(dinh)的性质。的性质。对多数分选的蛋白质来说，糖基化并非作为蛋白质的分选信号。对多数分选的蛋白质来说，糖基化并非作为蛋白质的分选信号。

41、第59页/共133页第六十页，共134页。细胞(xbo)生物学）蛋白质糖基化类型）蛋白质糖基化类型(lixng)第60页/共133页第六十一页，共134页。细胞(xbo)生物学第61页/共133页第六十二页，共134页。细胞(xbo)生物学所有成熟的所有成熟的N-N-连接的寡糖链都含有两个连接的寡糖链都含有两个(lin(lin )N-)N-乙酰葡萄糖胺和乙酰葡萄糖胺和3 3个甘露糖残基。根据其结构特征又可分为：高甘露糖个甘露糖残基。根据其结构特征又可分为：高甘露糖N-N-连接寡糖连接寡糖(high mannose N-linked oligosaccharide)(high mannose N

42、-linked oligosaccharide)、复杂的、复杂的N-N-连接寡糖连接寡糖(complex N-linked oligosaccharide)(complex N-linked oligosaccharide)。第62页/共133页第六十三页，共134页。细胞(xbo)生物学lO-O-连接、复杂的连接、复杂的N-N-连接糖基一个共同的特点是：最后一步加上唾液酸残基，反应都发生在高尔基器反面膜囊和连接糖基一个共同的特点是：最后一步加上唾液酸残基，反应都发生在高尔基器反面膜囊和TGNTGN中。中。l高尔基器功能区隔化：内质网和高尔基体中所有与糖基化及寡糖的加工有关的酶都是整合膜蛋白。

43、它们固定在细胞的不同间隔中，其活性部位均位于高尔基器功能区隔化：内质网和高尔基体中所有与糖基化及寡糖的加工有关的酶都是整合膜蛋白。它们固定在细胞的不同间隔中，其活性部位均位于(wiy)(wiy)内质网或高尔基体的腔面；在不同的间隔中，膜上的载体蛋白也有所不同，不同的间隔完成不同的功能。内质网或高尔基体的腔面；在不同的间隔中，膜上的载体蛋白也有所不同，不同的间隔完成不同的功能。第63页/共133页第六十四页，共134页。细胞(xbo)生物学）蛋白聚糖）蛋白聚糖(proteoglycan)在高尔基体中装配在高尔基体中装配蛋白聚糖是由一个或多个糖胺聚糖蛋白聚糖是由一个或多个糖胺聚糖(glycosam

44、inoglycans)结合到核心蛋白的丝氨酸残基上。与一般结合到核心蛋白的丝氨酸残基上。与一般O-连接寡糖不同，它直接与丝氨酸羟基结合的不是连接寡糖不同，它直接与丝氨酸羟基结合的不是N-乙酰半乳糖胺而是木糖乙酰半乳糖胺而是木糖(xylose)。蛋白聚糖多为胞外基质的成分蛋白聚糖多为胞外基质的成分(chng fn)，有些也整合在细胞膜上，很多上皮细胞分泌的保护性粘液常常是蛋白聚糖和高度糖基化的糖蛋白的混合物。，有些也整合在细胞膜上，很多上皮细胞分泌的保护性粘液常常是蛋白聚糖和高度糖基化的糖蛋白的混合物。第64页/共133页第六十五页，共134页。细胞(xbo)生物学植物细胞分泌的细胞壁的多糖类成

45、分植物细胞分泌的细胞壁的多糖类成分(chng fn)纤维素果胶是高尔基器合成的分泌产物。纤维素果胶是高尔基器合成的分泌产物。动物细胞如软骨细胞分泌的粘多糖和糖蛋白在高尔基器中合成的，其中硫酸软骨素的硫酸基团是在高尔基器的扁囊内加到糖蛋白的糖链部分的。动物细胞如软骨细胞分泌的粘多糖和糖蛋白在高尔基器中合成的，其中硫酸软骨素的硫酸基团是在高尔基器的扁囊内加到糖蛋白的糖链部分的。第65页/共133页第六十六页，共134页。细胞(xbo)生物学3. 3. 蛋白酶的水解和其他加工过程蛋白酶的水解和其他加工过程 有些多肽，需在糙面内质网中切除有些多肽，需在糙面内质网中切除(qich)(qich)信号肽后才

46、能成为有活性的成熟多肽。还有很多肽激素和神经多肽信号肽后才能成为有活性的成熟多肽。还有很多肽激素和神经多肽(neuropeptides)(neuropeptides)需经特异性地水解需经特异性地水解( (常常发生在与一对碱性氨基酸相邻的肽键上常常发生在与一对碱性氨基酸相邻的肽键上) )才成为有生物活性的多肽。才成为有生物活性的多肽。第66页/共133页第六十七页，共134页。细胞(xbo)生物学（1)1)比较简单的形式是没有生物活性的蛋白原比较简单的形式是没有生物活性的蛋白原(proprotein)(proprotein)进入进入(jnr)(jnr)高尔基体后，将蛋白原高尔基体后，将蛋白原N

47、N端或两端的序列切除形成成熟的多肽。如胰岛素。端或两端的序列切除形成成熟的多肽。如胰岛素。第67页/共133页第六十八页，共134页。细胞(xbo)生物学(2)(2)有些蛋白质分子在糙面内质网中合成时便是含有多个相同氨基酸序列的前体，然后在高尔基体中水解成同种有活性的多肽，如神经肽等。有些蛋白质分子在糙面内质网中合成时便是含有多个相同氨基酸序列的前体，然后在高尔基体中水解成同种有活性的多肽，如神经肽等。(3)(3)某些蛋白分子的前体中含有不同的信号序列，最后加工成不同的产物；有些情况某些蛋白分子的前体中含有不同的信号序列，最后加工成不同的产物；有些情况(qngkung)(qngkung)下，同

48、一种蛋白质前体在不同的细胞中可能以不同的方式加工而产生不同种的多肽，这样大大增加了细胞信号分子的多样性。下，同一种蛋白质前体在不同的细胞中可能以不同的方式加工而产生不同种的多肽，这样大大增加了细胞信号分子的多样性。（4 4）硫酸化作用也在高尔基体中进行，硫酸化的蛋白质主要是蛋白聚糖。）硫酸化作用也在高尔基体中进行，硫酸化的蛋白质主要是蛋白聚糖。第68页/共133页第六十九页，共134页。细胞(xbo)生物学加工方式多样性的可能原因：确保小肽分子的有效合成；弥补缺少包装并转运到分泌泡中的必要(byo)信号；有效地防止这些活性物质在合成它的细胞内起作用。第69页/共133页第七十页，共134页。细

49、胞(xbo)生物学三、溶酶体的形态与功能三、溶酶体的形态与功能用差速离心方法分析细胞组分用差速离心方法分析细胞组分1955，C. de Duve与与B. Novikoff 年首次发现溶酶体（年首次发现溶酶体（lysosome） 。溶酶体是由一层单位膜包裹多种酸性水解酶的囊泡状细胞器溶酶体是由一层单位膜包裹多种酸性水解酶的囊泡状细胞器 具有异质性，形态大小及内含的水解酶种类都可能具有异质性，形态大小及内含的水解酶种类都可能(knng)有很大的不同。酸性磷酸酶是标志酶。有很大的不同。酸性磷酸酶是标志酶。第70页/共133页第七十一页，共134页。细胞(xbo)生物学（一）溶酶体的形态结构与类型（一

50、）溶酶体的形态结构与类型溶酶体的形态大小差异较大，直径一般溶酶体的形态大小差异较大，直径一般(ybn)在在0.20.8 m，最小的为，最小的为0.05 m，最大的达几微米。到目前已发现约有，最大的达几微米。到目前已发现约有60余种酸性水解酶存在于其中。概括起来包括：蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、酯酶、磷脂酶、磷酸酶和硫酸酶等。这些酶在酸性溶液内能分解重要的生物化合物余种酸性水解酶存在于其中。概括起来包括：蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、酯酶、磷脂酶、磷酸酶和硫酸酶等。这些酶在酸性溶液内能分解重要的生物化合物蛋白质、核酸、多糖及脂类。蛋白质、核酸、多糖及脂类。第71页/共133页第七十二页，共134页。细胞(

51、xbo)生物学溶酶体是一种溶酶体是一种(y zhn(y zhn) )异质性（异质性（heterogenous)heterogenous)细胞器，根据其所处的完成其生理功能的不同阶段，大致可分为初级溶酶体、次级溶酶体和残余体。细胞器，根据其所处的完成其生理功能的不同阶段，大致可分为初级溶酶体、次级溶酶体和残余体。溶酶体膜在成分上与其他生物膜有不同。在溶酶体膜上嵌有质子泵溶酶体膜在成分上与其他生物膜有不同。在溶酶体膜上嵌有质子泵(proto pump)(proto pump)依赖依赖ATPATP水解放出能量将水解放出能量将H+H+泵入溶酶体内以维持其内腔的酸性泵入溶酶体内以维持其内腔的酸性pHpH

52、；具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运；构成溶酶体膜的蛋白质高度糖基化，可保护膜免受溶酶体内蛋白酶的消化。；具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运；构成溶酶体膜的蛋白质高度糖基化，可保护膜免受溶酶体内蛋白酶的消化。第72页/共133页第七十三页，共134页。细胞(xbo)生物学初级溶酶体是指溶酶体中只含初级溶酶体是指溶酶体中只含有酶有酶, ,不含底物不含底物 。即高尔基复。即高尔基复合体成熟面上形成的新生合体成熟面上形成的新生(xnshng)(xnshng)溶酶体溶酶体 ，所以，所以又称原溶酶体或非活动性溶酶又称原溶酶体或非活动性溶酶体。由于这种溶酶体的基质均体。由于这种溶酶体的基质均匀致密

53、匀致密, ,也称之为致密体也称之为致密体 第73页/共133页第七十四页，共134页。细胞(xbo)生物学次级次级(c j)溶酶体溶酶体是指初级溶酶体是指初级溶酶体与底物结合的溶与底物结合的溶酶体酶体 ，又称活动，又称活动性溶酶体性溶酶体 。第74页/共133页第七十五页，共134页。细胞(xbo)生物学第75页/共133页第七十六页，共134页。细胞(xbo)生物学第76页/共133页第七十七页，共134页。细胞(xbo)生物学（二（二 ）溶酶体的功能）溶酶体的功能(gngnng)溶酶体的主要作用是消化，是细胞内的消化器官，细胞自溶溶酶体的主要作用是消化，是细胞内的消化器官，细胞自溶，防御以

54、及对某些物质的利用均与溶酶体的消化作用有关。，防御以及对某些物质的利用均与溶酶体的消化作用有关。第77页/共133页第七十八页，共134页。细胞(xbo)生物学1 1自体吞噬作用自体吞噬作用清除无用的生物大分子、衰老的细胞器清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞。及衰老损伤和死亡的细胞。溶酶体起着溶酶体起着“清道夫清道夫”的作用。当溶酶体缺失或产生溶酶体的作用。当溶酶体缺失或产生溶酶体酶和某些代谢环节出现故障时，上述物质不能被水解而积留在酶和某些代谢环节出现故障时，上述物质不能被水解而积留在溶酶体中，结果细胞成分与结构得不到更新，直接影响细胞的溶酶体中，结果细胞成分与结构得不

55、到更新，直接影响细胞的代谢，引起疾病。如台代谢，引起疾病。如台- -萨氏病，由于溶酶体中缺少萨氏病，由于溶酶体中缺少氨基已氨基已糖酯酶糖酯酶A A，神经细胞，神经细胞(shn jn(shn jn x bo) x bo)中的神经节苷脂中的神经节苷脂GM2GM2不能被溶酶体水解而积累在细胞内，特别是脑细胞，造成不能被溶酶体水解而积累在细胞内，特别是脑细胞，造成精神呆滞。精神呆滞。第78页/共133页第七十九页，共134页。细胞(xbo)生物学2 2内吞作用内吞作用为细胞提供营养、防御功能为细胞提供营养、防御功能作为细胞内的消化作为细胞内的消化“器官器官(qgun)”(qgun)”为细胞提供营养，如

56、为细胞提供营养，如降解内吞的血清脂蛋白，获得胆固醇等营养成分。降解内吞的血清脂蛋白，获得胆固醇等营养成分。防御功能是某些细胞特有的功能，它可以识别并吞噬入侵的防御功能是某些细胞特有的功能，它可以识别并吞噬入侵的病毒或细菌，在溶酶体作用下将其杀死并进一步降解。动物病毒或细菌，在溶酶体作用下将其杀死并进一步降解。动物细胞中有几种吞噬细胞细胞中有几种吞噬细胞(phagocyte)(phagocyte)常常位于肝、脾和其他常常位于肝、脾和其他血管通道中，用以清除形成抗原抗体复合物的有机体颗粒及血管通道中，用以清除形成抗原抗体复合物的有机体颗粒及吞噬的细菌、病毒等入侵者。同时也不断清除衰老死亡的细吞噬的

57、细菌、病毒等入侵者。同时也不断清除衰老死亡的细胞和血管中颗粒物质。胞和血管中颗粒物质。当机体被感染后，单核细胞移至感染或发炎的部位分化成当机体被感染后，单核细胞移至感染或发炎的部位分化成巨噬细胞，巨噬细胞中溶酶体非常丰富，并含有过氧化氢、巨噬细胞，巨噬细胞中溶酶体非常丰富，并含有过氧化氢、超氧物超氧物(O2-)(O2-)等与溶酶体酶等共同作用杀死细菌。等与溶酶体酶等共同作用杀死细菌。第79页/共133页第八十页，共134页。细胞(xbo)生物学3 3自溶作用自溶作用其他重要的生理功能其他重要的生理功能(1)(1)在分泌腺细胞中，溶酶体常常含有摄入的分泌颗粒，可在分泌腺细胞中，溶酶体常常含有摄入

58、的分泌颗粒，可能参与分泌过程的调节。甲状腺球蛋白形成甲状腺素，发挥能参与分泌过程的调节。甲状腺球蛋白形成甲状腺素，发挥其调节功能。其调节功能。 (2) (2) 通过自溶作用，引起细胞自身的溶解、死亡，整个程序通过自溶作用，引起细胞自身的溶解、死亡，整个程序性死亡细胞被周围活细胞释放性死亡细胞被周围活细胞释放(shfng)(shfng)的酶所消化，如的酶所消化，如两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退化，昆虫变态幼虫组织的消两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退化，昆虫变态幼虫组织的消失。失。第80页/共133页第八十一页，共134页。细胞(xbo)生物学（三）溶酶体的发生（三）溶酶体的发生(fshng)(fshn

59、g)第81页/共133页第八十二页，共134页。细胞(xbo)生物学第82页/共133页第八十三页，共134页。细胞(xbo)生物学第83页/共133页第八十四页，共134页。细胞(xbo)生物学（四）过氧化物酶体与溶酶体（四）过氧化物酶体与溶酶体过氧化物酶体过氧化物酶体(peroxisome)(peroxisome)，又称微体，又称微体(microbody)(microbody)，是单层膜，是单层膜围绕的、内含一种或几种氧化酶类的细胞器。过氧化物酶体是一围绕的、内含一种或几种氧化酶类的细胞器。过氧化物酶体是一种异质性（在同一有机体不同细胞中可含有不同组的酶）的、多种异质性（在同一有机体不同细

60、胞中可含有不同组的酶）的、多功能（含有功能（含有5050余种酶，具有不同的活性）的细胞器，不同生物的余种酶，具有不同的活性）的细胞器，不同生物的细胞中，甚至单细胞生物的不同个体中所含酶的种类细胞中，甚至单细胞生物的不同个体中所含酶的种类(zhngli)(zhngli)及其行使的功能都有所不同。及其行使的功能都有所不同。 第84页/共133页第八十五页，共134页。细胞(xbo)生物学1 1过氧化物过氧化物( (u ynu yn hu w) hu w)酶体与溶酶体的酶体与溶酶体的区别区别第85页/共133页第八十六页，共134页。细胞(xbo)生物学2 2过氧化物酶体的功能过氧化物酶体的功能共同