内膜系统和核糖体

内膜系统和核糖体第1页/共66页第七章内膜系统和核糖体第2页/共66页核糖体：蛋白质合成场所，mRNA、tRNA和其他众多因子集中在核糖体，快速、有序、高效进行蛋白合成。Robinson＆Brown（1953）发现于植物细胞。Palade（1955）发现于动物细胞。Roberts（1958）建议命名为核糖核蛋白体（ribosome），简称核糖体。第一节核糖体第3页/共66页一、核糖体的基本类型与成分核糖核蛋白体,简称核糖体(ribosome)

存在方式： 附着核糖体： 游离核糖体：细胞质基质、线粒体、叶绿体基质性质：

70S的核糖体(50S、30S)：原核细胞、叶绿体、线粒体 80S的核糖体(60S、40S)：真核细胞的细胞质

主要成分 r蛋白质：40%，核糖体表面

rRNA:60%,，核糖体内部，rRNA都具有甲基化现象第4页/共66页5070S与80S核糖体成分的比较第5页/共66页核糖体由大、小两个亚单位构成,结合时，凹陷部位彼此对应，形成一隧道，mRNA通过。大亚基上还有一隧道与其垂直（中央管出口），新生成的肽链通过。在不进行蛋白质合成时，大小亚基呈游离状态，只有当小亚基和mRNA结合后大亚基才与小亚基结合形成完整的核糖体。第6页/共66页

核糖体上与蛋白质合成有关的结合位点与mRNA的结合位点:小亚基(16SrRNA)与tRNA结合的位点：

氨酰基位点，又称A位点(受位)

与新掺入的氨酰-tRNA结合的位点

肽酰基位点，又称P位点(供位)

与延伸中的肽酰-tRNA结合的位点

第7页/共66页二、蛋白质合成过程氨基酸活化肽链的起始肽链的延伸肽链的终止第8页/共66页氨基酸活化

氨基酸羧基与tRNA3’端CCA-OH在氨酰-tRNA合成酶作用下，缩合成氨酰tRNA。除起始氨酰tRNA与核糖体P位点结合外，其它延伸中新加入的氨酰tRNA与核糖体A位点结合。第9页/共66页1.mRNA和30S小亚基(16SrRNA)的识别与结合

2.第一个氨酰-tRNA进入核糖体,形成30S起始复合物3.核糖体大亚基与30S起始复合物结合，形成完整的70S起始复合物

肽链的起始第10页/共66页肽链的延伸：进位-成肽-移位-释放（P71图7-4）第11页/共66页肽酰转移酶（核糖体大亚基23SrRNA）催化，A位点氨酰-tRNA氨基酸的氨基与P位点肽酰-tRNA上与tRNA直接相连的氨基酸的羧基形成肽键。第12页/共66页肽链的终止A位点mRNA上的终止密码子UAA、UGA或UAG，没有与之匹配的反密码子，氨酰-tRNA不能结合到核糖体上，于是蛋白质合成终止并释放。第13页/共66页蛋白质合成过程第14页/共66页由多个甚至几十个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽链的合成，这种具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体。

多核糖体第15页/共66页第二节内质网

K.R.Porter等于1945年发现于培养的小鼠成纤维细胞，因最初看到的是位于细胞质内部的网状结构，故名内质网（endoplasmicreticulum，ER）。第16页/共66页内质网的一般特点内质网（endoplasmicreticulum，ER）：在细胞核附近的细胞质内部区域的一些小管和小泡连接形成的网状结构。单位结构：由单位膜围成的小管、小泡和扁囊。用整装细胞电镜技术（宋金丹）发现：1.以核为中心向周围扩展；

2.核膜周围较稠密，形成复杂的立体结构；

3.远离核处较稀疏，延伸。形态结构差异与不同的细胞有关：分布状态、多少与生理功能有关：第17页/共66页滨州医学院细胞生物学教研室第18页/共66页内质网的类型糙面内质网（rER）：附有核糖体。多呈扁囊状，少数为管状或泡状分布：与细胞类型、分化程度及功能状态密切相关。高分化肿瘤细胞，分泌蛋白旺盛的细胞中糙面内质网丰富。光面内质网（sER）：无核糖体附着，由分枝小管，小泡组成。分布：显示细胞种类特征，分泌类固醇激素的细胞的sER比较发达；肌肉细胞的光面内质网特化为肌质网。第19页/共66页滨州医学院细胞生物学教研室rER第20页/共66页滨州医学院细胞生物学教研室第21页/共66页sER第22页/共66页微粒体微粒体：应用蔗糖密度梯度离心方法，从组织细胞匀浆中分离出的，直径20~100纳米的亚微颗粒。为内质网碎片，经离心后断裂而成的封闭小泡。糙面微粒体：来自糙面内质网。光面微粒体：来自光面内质网。部分来自膜、高尔基复合体等第23页/共66页第24页/共66页糙面内质网的功能蛋白质合成蛋白质折叠蛋白质糖基化蛋白质运输第25页/共66页蛋白质都是在核糖体上合成的，并且起始于细胞质基质，有些蛋白质在合成开始不久后便转在内质网上合成。分泌性蛋白：如抗体、激素；穿膜蛋白：

内膜系统驻留蛋白：如溶酶体的各种水解酶；蛋白质的合成第26页/共66页糙面内质网上蛋白质合成过程G.Blobel等1975年提出了信号假说：认为蛋白质N端的信号肽，指导蛋白质转至内质网上合成，蛋白质合成结束之前信号肽被切除。因此获1999年诺贝尔生理医学奖第27页/共66页

信号肽（signalpeptide），位于新合成肽链的N端，一般20~30个氨基酸残基，含有6-12个疏水氨基酸，N-端通常含有1个或多个带正电荷的氨基酸。

信号识别颗粒（signalrecognitionparticle，SRP），细胞质基质中由6个蛋白质多肽亚基和1个7S分子组成的核糖核蛋白复合体。SRP一端与信号肽结合，另一端与核糖体结合，形成信号肽-SRP-核糖体复合物，导致蛋白质合成暂停。SRP受体（SRPreceptor），内质网膜的整合蛋白，异二聚体，可与SRP特异结合。易位子（translocator，translocon），也称转运体，为糙面内质网的多蛋白复合体，形成直径8.5nm、中央孔内径2nm的亲水性通道。第28页/共66页滨州医学院细胞生物学教研室SRP第29页/共66页SRP功能帮助正在合成肽链的核糖体和ER结合。

当信号肽在核糖体合成后——SRP即与之结合形成SRP-信号肽-核糖体复合物——由SRP介导将复合物与内质网上的SRP受体（停泊蛋白）相结合。

SRP与信号肽链结合使肽链合成暂停

SRP阻遏肽链合成的生理意义可能是：

(1)在多肽链合成前，给予核糖体足够时间与内质网膜结合，以保证蛋白质不于释放胞液。

(2)以免肽链过长而产生不成熟的卷曲。第30页/共66页

信号肽与SRP结合→肽链延伸终止→SRP与受体结合→SRP脱离信号肽→肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔→信号肽切除→肽链延伸至终止。这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为共转移。后转移：蛋白质合成以后，在前导肽的作用转移进入

过氧化物酶体、线粒体、叶绿体等的蛋白质糙面内质网上蛋白质合成过程第31页/共66页蛋白质的折叠

分子伴侣：识别折叠错误的多肽和尚未组装的蛋白质并与之结合，促使其重新折叠、组装，但其本身并不参与最终产物的形成，只起陪伴作用。泛素-蛋白酶体途径：降解非正确折叠蛋白第32页/共66页蛋白质糖基化糖基化的作用：①使蛋白质能够抵抗消化酶的作用；②赋予蛋白质传导信号的功能；③某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。第33页/共66页N-糖基化和O-糖基化N-糖基化（N-glycosylation）：糖链与天冬酰胺残基的氨基连接，糖为N-乙酰葡糖胺。开始于内质网，在高尔基体进一步加工。O-糖基化（O-glycosylation）：糖链与Ser、Thr和Tyr以及羟脯（赖）氨酸的OH连接，主要在高尔基体上进行。第34页/共66页光面内质网的功能脂质合成与转运解毒作用钙的储存和释放糖原代谢第35页/共66页脂质合成与转运膜脂的合成：构成细胞膜和细胞内膜系统的膜脂如磷脂和胆固醇等，大部分在光面内质网合成。激素的合成：胆固醇转化类固醇激素(肾上腺激素，雄、雌性激素）脂肪的合成：在肝，小肠细胞中合成第36页/共66页解毒作用解毒作用：肝中有解毒酶系；如细胞色素P450通过羟基化而使脂溶性废物或代谢产物失活并溶解于水，使一些农药或其它药物失活，排出细胞后送入尿液。第37页/共66页肌质网：Ca2+调节肌肉收缩与舒张储存：钙泵释放：钙离子通道钙离子的储存和释放第38页/共66页糖原代谢如：肝中小鼠尽食后，糖原减少，sER明显可见，参与糖原分解。第39页/共66页第三节高尔基复合体发现：1898年意大利Golgi发现。第40页/共66页高尔基复合体的形态结构光学显微镜下：网状；电子显微镜下：分为三部分1.扁平膜囊顺面高尔基管网（CGN）:接收来自内质网的小泡中间膜囊：蛋白的糖基化，糖脂合成，多糖合成反面高尔基管网（TGN）：加工物通过此部位运出高尔基体，是分拣与包装加工的主要部位2.小囊泡又称小泡，或运输小泡，聚集在顺面3.大囊泡又称分泌小泡，聚集在反面第41页/共66页第42页/共66页第43页/共66页高尔基复合体的化学组成高尔基复合体含有大约60%的蛋白和40%的脂类，具有一些和ER共同的蛋白成分。蛋白质、膜脂的含量介于ER和质膜之间。标志酶为糖基转移酶。第44页/共66页高尔基复合体的功能加工与修饰作用蛋白质的水解蛋白质的分拣和运输第45页/共66页加工与修饰作用蛋白质糖基化是最重要的加工修饰方式。N-糖基化始于内质网，完成于高尔基体。O-糖基化主要在高尔基体中进行。第46页/共66页N-连接与O-连接的寡糖比较

特征N-连接O-连接1.合成部位

主要在糙面内质网主要在高尔基体2.糖基化方式寡糖链一次性连接单糖基逐个添加3.与之结合的氨基酸残基

天冬酰胺丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、羟脯（赖）氨酸4最终长度5-25个糖残基一般1～6个糖残基，第47页/共66页

蛋白质的水解

酶原酶胰岛素原（αβγ段）胰岛素（αβ链）无活性切除γ段有活性第48页/共66页蛋白质的分拣和运输分拣信号：细胞内被运输蛋白质的特异序列大多数蛋白的分拣信号在高尔基体形成

三个运输途径（运输小泡）1）溶酶体蛋白2）细胞表面蛋白（无分拣信号）3）分泌蛋白第49页/共66页第50页/共66页案例患者张某，男，33岁，工人。因“胸闷气短、体力下降4年，病情加重3个月”入院。患者16年前开始在某耐火材料公司干临时工，从事硅石磨料工作。4年前，感身体不适，上楼时体力不支并伴有气短，之后常感觉胸闷，呼吸不畅，有时胸部有针刺样痛。体格检查：肺部叩诊呈浊音，听诊呈管状呼吸音，呼吸音粗糙。辅助检查：血常规：血清免疫球蛋白、类风湿因子升高；肺功能：残气量630ml、肺活量为2650ml、最大通气量为92.5L，比正常人低；X线胸片：两肺满布圆形结节阴影，直径为1～4mm，肺门部结节融合形成大的团块阴影，上肺野纤维化，肺纹理增多。临床诊断：矽肺。思考题：矽肺的发病机制是什么？如何治疗？

第51页/共66页第四节溶酶体溶酶体（lysosome）为C.deDuve与B.Novikoff1955年首次发现。是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，其主要功能是进行细胞内消化。第52页/共66页溶酶体的形态结构形态大小及内含的水解酶种类都可能有很大的不同。酸性磷酸酶是标志酶。特点膜有质子泵，形成和维持溶酶体中酸性的内环境。具有多种载体蛋白；用于水解的产物向外转运。膜蛋白高度糖基化，且糖基朝溶酶体内，可能有利于防止自身膜蛋白降解。第53页/共66页溶酶体的类型（1）内体溶酶体（2）吞噬溶酶体：吞噬小泡+内体溶酶体

1）自噬溶酶体：自噬体+内体溶酶体2）异噬溶酶体：异噬体+内体溶酶体（3）残余体：吞噬性溶酶体到达末期阶段时，一些未被消化和分解的残留物质。

如：脂褐素第54页/共66页内体溶酶体第55页/共66页肝细胞脂褐素第56页/共66页溶酶体的功能1、细胞内物质的消化清除病原体和异物更新细胞成分为细胞提供营养参与激素形成调节激素分泌2、细胞外物质的消化受精过程骨质更新3、细胞自溶

蝌蚪变态

第57页/共66页案例分析矽肺：二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细内吞噬，导致吞噬细胞溶酶体破裂，水解酶释放，细胞崩解（自溶），矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬，如此反复进行。激活成纤维细胞，导致胶原纤维沉积，肺组织纤维化。第58页/共66页患者杨某，男性，50岁，农民。患者左足趾、足背反复性肿痛6年。患者6年前在一次饮酒后，突然发生左足背，大拇指肿痛，难以入睡，局部灼热红肿。在当地服用消炎阵痛药后，一周后疼痛缓解。以后，每遇饮酒或感冒后即易发作，每遇发作，自服泼尼松等药。近一年来服用上药效果不佳。疼痛固定于左足背及左拇指。于2周前又因酒后卧睡受凉而引起本病发作，局部红肿热痛，功能受限。体格检查：面红，颇行，左足背及拇指红、肿、压痛、功能受限。辅助检查：血沉：80㎜/h，血尿酸：720umol/L，尿常规示血尿，蛋白尿。X线示：左足跖骨骨头处出现溶骨性缺损。腹部超声示输尿管结石。

临床诊断：痛风，痛风性肾病。思考题：痛风的发病机制是什么？案例第59页/共66页案例分析分析：痛风是以高尿酸血症为主要临床生化指征的嘌呤代谢紊乱性疾病。血尿酸盐升高时，尿酸盐会以结晶形式沉积于关节、关节周围及多种组织，并被白细胞所吞噬。被吞噬的尿酸盐结晶，改变了