第7章细胞基质与细胞内膜系统

§7.1细胞质基质

主要成分：中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构,糖原和脂滴概念：又称细胞质溶质，主要指真核细胞质内除细胞器和内含物以外的较为均质半透明的胶状物质。

透明质,细胞液----胞质溶胶----细胞质基质现在是1页\一共有153页\编辑于星期四1胞质溶胶

（cytosol）

细胞匀浆经超速离心除去所有细胞器和颗粒后的上清液部分。富含蛋白质，占细胞内的25～50%；含有多种酶，是细胞代谢活动的场所；还有各种细胞内含物，如肝糖原、脂肪细胞的脂肪滴、色素粒等现在是2页\一共有153页\编辑于星期四2主要特点:高度有序

动态平衡水分子多以水化物的形式结合mRNA和核糖体也结合到细胞质基质上蛋白和颗粒的扩散速率低新看法细胞质基质是由三类细胞质骨架形成的相互联系的结构体系,其中蛋白和其他分子以凝聚态或暂时的凝聚态存在现在是3页\一共有153页\编辑于星期四3细胞质基质的功能

完成各种中间代谢过程 如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径糖原、蛋白质、脂肪酸的合成等蛋白质的分选与运输

与细胞质骨架相关的功能 维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等现在是4页\一共有153页\编辑于星期四4细胞质基质的功能

蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解

蛋白质的修饰

控制蛋白质的寿命

降解变性和错误折叠的蛋白质

帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形 成正确的分子构象现在是5页\一共有153页\编辑于星期四5细胞质基质的功能

蛋白质的修饰辅酶或辅基结合；磷酸化；糖基化；甲基化；酰基化控制蛋白质的寿命稳定蛋白信号：N端第一Aa为Met，Ser，Thr，Ala，Val，Cys，Gly，Pro泛素：76Aa蛋白酶体：26S，筒状催化核心，调节部分现在是6页\一共有153页\编辑于星期四6现在是7页\一共有153页\编辑于星期四7

降解变性和错误折叠的蛋白质畸形蛋白暴露疏水基团，形成N端不稳定AA,同样被依赖于泛素的蛋白降解途径水解

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

分子伴侣：热休克蛋白现在是8页\一共有153页\编辑于星期四8§7.2内膜系统概念：在结构、功能及发生上密切相关的由膜包被的细胞器或细胞结构，包括内质网、高尔基体、溶酶体、内体和分泌泡等。

这些膜是相互流动的，处于动态平衡，功能上相互协调现在是9页\一共有153页\编辑于星期四9真核细胞在进化上一个显著特点就是形成了发达的细胞质膜系统,将细胞分成许多膜结合的区室,包括内质网、高尔基体、溶酶体、内体和分泌泡等。各自独立的结构和功能又紧密相关，尤其是它们的膜结构是相互转换的，这种转换的机制则是通过蛋白质分选和膜运输实现的现在是10页\一共有153页\编辑于星期四10

真核细胞膜结合区室的主要功能细胞器(区室)主要功能胞质溶胶代谢的主要场所；蛋白质合成部位细胞核基因组存在场所，DNA和RNA的合成地内质网大多数脂的合成场所，蛋白质合成和集散地高尔基体蛋白质和脂的修饰、分选和包装溶酶体细胞内的降解作用内体内吞物质的分选线粒体通过氧化磷酸化合成ATP叶绿体进行光合作用过氧化物酶体毒性分子的氧化内膜系统现在是11页\一共有153页\编辑于星期四11线粒体、叶绿体、过氧化物酶体和细胞核等的独立性很强,并且有特别的功能；都参与蛋白质的加工、分选和膜泡运输,形成了一个特别的细胞内系统。

现在是12页\一共有153页\编辑于星期四12●ER是真核细胞中最大的细胞器

●ER的膜占细胞膜系统的一半●所包围的体积占细胞总体积的10%原核生物没有内质网,除哺乳动物细胞的红细胞外，ER在真核细胞中广泛存在，一般认为细胞中只有一个ER以保证其功能上的连续性。由细胞质膜代行其功能。§7.2.1内质网

EndoplasmicReticulum,ER现在是13页\一共有153页\编辑于星期四131945,Porter和Claude等在电子显微镜下观察组培的鸡胚成纤维细胞时发现各种大小的管道相连成网状结构,并集中在内质中,所以建议称作内质网。内质网的发现细胞的生物合成“工厂”ＥＲ：由封闭的膜系统及其围成的腔形成的相互沟通的网状结构，真核细胞中重要的细胞器，细胞内蛋白和脂质的合成基地．现在是14页\一共有153页\编辑于星期四14在透射电镜下观察，ER常呈平行的双层膜状

三维立体结构上，ER是由膜形成的一些形状大小不同的小管，小囊或小泡构成的一个连续的网状膜系统，内腔相通。

外表面称为胞质溶胶面或原生质面,

内表面称腔面。

细胞中内质网与细胞核、高尔基体的立体结构

内质网的形态结构现在是15页\一共有153页\编辑于星期四15内质网种类根据是否附有核糖体：糙面内质网(RER)

光面内质网(SER)

细胞不含纯粹的RER或SER,分别是ER连续结构的一部分糙面内质网(RoughER)

其上有核糖体，多为扁囊状，广泛存在于合成蛋白质的细胞中。

光面内质网(SmoothER)无核糖体，多为小管或小囊状，广泛存在于合成类固醇的细胞中。现在是16页\一共有153页\编辑于星期四16●粗面内质网(roughendoplasmicreticulum,RER)多呈大的扁平膜囊状,在电镜下观察排列极为整齐。它是核糖体和内质网共同构成的复合机能结构,普遍存在于分泌蛋白质的细胞中主要功能是合成分泌性的蛋白质、多种膜蛋白和酶蛋白。现在是17页\一共有153页\编辑于星期四17水仙幼嫩叶肉细胞RERRER十分发达，顶端部分局部膨大---，或横缢成小泡。现在是18页\一共有153页\编辑于星期四18具易位子translocon结构－－:－－－－真核细胞内质网上的一种蛋白复合体，中心有一直径２nm的通道，与新合成的蛋白进入内质网有关．不正确折叠的蛋白从易位子处由内质网腔进入细胞质基质被降解．现在是19页\一共有153页\编辑于星期四19●光面内质网(smoothendoplasmicreticulum,SER)无核糖体附着由

小泡或小管

构成，主要从事细胞的解毒作用,广泛存在于各种类型的细胞中脂类合成的重要场所往往作为出芽的位点,将内质网上合成的蛋白质或脂类转运到高尔基体。

现在是20页\一共有153页\编辑于星期四20微粒体----在细胞匀浆和差速离心过程中获得的由破碎的内质网自我融合形成的近似球形的膜囊泡状结构,仍具有内质网的基本特征。

现在是21页\一共有153页\编辑于星期四21内质网与其他细胞器的关系细胞膜:有时与内质网连接,甚至有管道相通核膜:通常内质网与外核膜相连高尔基体:结构,功能,发生上相联系线粒体:合成旺盛的细胞中两者总是相伴微管:内质网的分布与微管的走向一致现在是22页\一共有153页\编辑于星期四22内质网的功能◆蛋白质的合成◆蛋白质的修饰和加工◆新生肽的折叠与组装◆脂质的合成◆其他功能现在是23页\一共有153页\编辑于星期四23◆蛋白质的合成细胞中蛋白都是在核糖体上合成，并起始于细胞质基质中“游离”核糖体内质网上合成的蛋白：分泌蛋白，整合膜蛋白，内膜系统各种细胞器内的可溶性蛋白［需要隔离或修饰］细胞质基质中合成的蛋白：细胞质基质中驻留蛋白，质膜外周蛋白，核输入蛋白，转运到线粒体和过氧化物酶体的蛋白现在是24页\一共有153页\编辑于星期四24细胞中蛋白主要由那种核糖体合成，膜结合核糖体还是“游离”核糖体？游离核糖体合成的蛋白质的分配去向包括胞质溶胶、线粒体、过氧化物酶体、细胞核等，约占细胞体积的80%以上。而膜结合核糖体上合成的蛋白质的去向包括ER、高尔基体、溶酶体、质膜、细胞外等，只占细胞体积的20%

游离核糖体上合成的蛋白质起主导作用。现在是25页\一共有153页\编辑于星期四25◆脂质的合成

SER除鞘磷脂、糖脂和2种线粒体磷脂外能合成建造新膜所需的各种脂类合成的最主要的磷脂为磷脂酰胆碱。合成的脂类，有的掺入到ER本身，有的则通过出芽的方式或专一性载体蛋白运往其他的细胞器。现在是26页\一共有153页\编辑于星期四26

膜磷脂转移的两种方式(a)通过小泡运输将内质网上合成的脂转运到其他内膜系统的膜上包括细胞核膜;(b)通过磷脂转运蛋白将内质网上合成的脂转运到线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的膜中。

现在是27页\一共有153页\编辑于星期四27磷脂转运---内质网中的磷脂不断合成，使得内质网的膜面积越来越大，必须有一种机制将磷脂转运到其它的膜才能维持内质网膜的平衡Transportbybudding:ER---GC,Ly,PMTransportbyphospholipidexchangeproteins(PEP)磷脂交换蛋白:ER—otherorganelles现在是28页\一共有153页\编辑于星期四28现在是29页\一共有153页\编辑于星期四29现在是30页\一共有153页\编辑于星期四30ER膜，两半脂类分布不对称？ER膜中存在有反转酶，能把含有胆碱的磷脂从膜的胞质侧反转到邻腔的一半，但对含乙醇胺，丝氨酸或肌醇的磷脂无反转作用。磷脂酰胆碱的合成需要存在ER上的酶催化，酶的活性部位朝向胞质溶质一侧，所以磷脂的合成只发生在膜邻近胞质溶质的一半。现在是31页\一共有153页\编辑于星期四31◆蛋白质的修饰和加工修饰：糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等

糖基化：发生在ER腔面，是在糖基转移酶作用下.可分成两大不同的糖基化修饰：

特征N-连接O-连接合成部位糙面内质网高尔基体与之结合的氨基酸残基天冬酰胺

丝氨酸，苏氨酸，羟赖氨酸，羟脯氨酸第一个糖残基N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰半乳糖胺等现在是32页\一共有153页\编辑于星期四32ProteinglycosylationinRER焦磷酸键寡糖链磷酸多萜醇糖基转移酶现在是33页\一共有153页\编辑于星期四33N-乙酰葡萄糖胺现在是34页\一共有153页\编辑于星期四34细胞质基质和细胞核中的蛋白很少糖基化，内质网上合成的蛋白大部分要糖基化糖基化作用：使蛋白能够抵抗消化酶的作用；赋予蛋白传导信号的功能；某些蛋白只有在糖基化后才能正确折叠．N-连接糖基化糖供体：核苷糖糖载体：磷酸多萜醇现在是35页\一共有153页\编辑于星期四35◆新生肽的折叠与组装正确折叠的蛋白才能被转运到高尔基体,否则,通过易位子进入细胞质基质,降解PDI:蛋白质二硫化物异构酶2种重要的网质蛋白，参与了蛋白的折叠Bip:免疫球蛋白重链结合蛋白现在是36页\一共有153页\编辑于星期四36PDI:蛋白质二硫化物异构酶-------切断二硫键,帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并处于正确的折叠状态可加快蛋白正确折叠速度Bip:结合蛋白------一种分子伴侣chaperone

识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位,通过稳定中间产物并阻止其聚集或不可逆变性来协助蛋白的折叠，在此过程中，其本身不发生变化，故被称为分子伴侣。现在是37页\一共有153页\编辑于星期四37光面内质网的功能糖原分解释放葡萄糖类固醇激素的合成肌肉收缩的调节肝细胞的脱毒作用等。

现在是38页\一共有153页\编辑于星期四38光面内质网在糖原裂解中的作用肝细胞中,糖原裂解释放葡萄糖-1-磷酸,转变成葡萄糖-6-磷酸,但不能通过细胞质膜。SER上的葡萄糖-6-磷酸酶将葡萄糖-6-磷酸水解为葡萄糖和磷酸后,葡萄糖就可穿过细胞质膜进入血液。

现在是39页\一共有153页\编辑于星期四39■类固醇激素的合成分泌类固醇激素的细胞如肾上腺细胞、黄体细胞都有丰富的光面内质网，并在光面内质网上含有合成胆固醇和将胆固醇转化为激素的全套酶系；所以光面内质网能够合成胆固醇，然后将胆固醇氧化、还原、水解进一步转变成各种类固醇激素。现在是40页\一共有153页\编辑于星期四40■肌肉收缩的调节

Ca2+离子的调节作用肌质网实际上是作为钙库,其内有钙结合蛋白,每个钙结合蛋白可以结合30个左右的Ca2+。兴奋信号传递到肌质网时则引起肌质网释放Ca2+,从而导致肌细胞的收缩活动肌质网是细胞内特化的光面内质网,是贮存Ca2+的细胞器。肌质网膜上重要的膜蛋白是Ca2+-ATP酶。现在是41页\一共有153页\编辑于星期四41肝细胞的脱毒作用细胞色素p-450一种末端氧化酶，在肝中具有解毒作用，可通过羟基化而使脂溶性废物或代谢产物失活并溶于水，排出细胞。在SER膜中，有一些酶能与外源性物质结合并使其发生氧化而失活，具有清除脂溶性废物和代谢产生的有害物质的作用。如果外源性物质为有害物质如药物，使其失活的作用为解毒作用。服用大量药物的动物，与解毒有关的酶活性会大量增加，引起SER增长，一旦药物消失，多余的SER会被溶酶体消化，几天内又恢复原来的大小。现在是42页\一共有153页\编辑于星期四42中毒的肝细胞SER大量增生，占据细胞质绝大部分，有的呈管状盘曲，排列成同心圆状==，在其周围有丰富的线粒体M，有的为泡状散在---，SER增生与其解毒功能密切相关，线粒体的围绕也可能与解毒时需要能量有关。

现在是43页\一共有153页\编辑于星期四43§7.2.2高尔基复合体◆高尔基器(Golgiapparatus)或高尔基复合体(Golgicomplex)与细胞的分泌功能有关,能够收集和排出内质网所合成的物质,也是凝集某些酶原颗粒的场所,参与糖蛋白和粘多糖的合成。高尔基复合体与溶酶体的形成有关,并参与细胞的胞饮和胞吐过程。现在是44页\一共有153页\编辑于星期四44高尔基复合体的发现◆意大利科学家Golgi在1898年用硝酸银染色法在猫头鹰和小猫的一种神经细胞中，发现了一种嗜银的网状结构，由于存在于细胞内质中，命名为内网器。后人为纪念他，改称为高尔基体，因其形态结构和组成较复杂，现一般称其为高尔基复合体。现在是45页\一共有153页\编辑于星期四45高尔基体的形态结构电子显微镜所观察到的高尔基体最富有特征性的结构是由一些(通常是4～8个)排列较为整齐的扁平膜囊(saccules)堆叠在一起,构成了高尔基体的主体结构。

易变,随时可解体和产生细胞分裂时可瓦解和重建现在是46页\一共有153页\编辑于星期四46藻类高尔基体冰冻蚀刻,SA扁平囊,GV液泡,----小泡现在是47页\一共有153页\编辑于星期四47有两个面:形成面和成熟面,来自内质网的蛋白质和脂从形成面逐渐向成熟面转运高尔基体的膜囊结构及其排列

顺面是囊泡结构,靠近粗面内质网,中间部分是扁平膜囊,反面也是囊泡结构。

高尔基复合体由平行排列的扁平膜囊、大囊泡和小囊泡等三种膜状结构所组成。现在是48页\一共有153页\编辑于星期四48现在是49页\一共有153页\编辑于星期四49高尔基体的极性高尔基体执行功能时是“流水式”操作,上一道工序完成了,才能进行下一道工序。加工修饰酶●

结构上的极性:可分为几个层次的区室①靠近内质网的一面弯曲为凸面称为顺面(cisface),或称形成面(formingface)；②高尔基体中间膜囊(medialGolgi);③靠近细胞质膜的一面常呈凸面称为反面或成熟面●功能上的极性:现在是50页\一共有153页\编辑于星期四50cisGolginetwork，CGN是入口区域。medialGolgi，多数糖基修饰，糖脂的形成以及与高尔基体有关的糖合成均发生此处。transGolginetwork，TGN是出口区域，参与蛋白质的分类与包装，最后输出。

现在是51页\一共有153页\编辑于星期四51顺面网状结构(cis-Golginetwork,CGN),又称cis膜囊：

高尔基体最外侧的扁平膜囊，中间多孔，呈连续分枝状的管网结构。接受内质网合成的新物质分类后转入中间膜囊，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内质网驻留蛋白返回（KDEL）日冕病毒的装配

中间膜囊(medialGolgi)

扁平膜囊和管道组成 糖基修饰；糖脂形成；多糖合成扁平膜囊的形成，增加了糖合成和修饰的有效面积高尔基体的4个组成部分现在是52页\一共有153页\编辑于星期四52反面网状结构(transGolginetwork,TGN)

位于反面最外层，形态呈管网状蛋白质的分类包装某些“晚期”的蛋白质修饰

（如唾液酸化、蛋白质酪氨酸残基的硫酸化及蛋白原的水解加工）在蛋白质与脂类的转运过程中的“瓣膜”作用，保证单向转运周围大小不等的囊泡

顺面囊泡称ERGIC/VTC--ERGIC53/58蛋白，内质网和高尔基体之间的物质运输小泡反面体积较大的分泌泡与分泌颗粒现在是53页\一共有153页\编辑于星期四53现在是54页\一共有153页\编辑于星期四54高尔基体的数量和分布●数量在分泌功能旺盛的细胞中,高尔基复合体都很多。生物体中高尔基复合体的数量不等●分布只存在于真核细胞中一定类型的细胞中,高尔基复合体位置较恒定外分泌细胞中高尔基体常位于细胞核上方，其反面朝向细胞质膜神经细胞的高尔基体有很多膜囊堆分散于细胞核的周围定位与细胞骨架有关,膜囊上存在微管和微丝的马达蛋白现在是55页\一共有153页\编辑于星期四55高尔基体的化学组成●蛋白质高于内质网和质膜含量占60%●脂总磷脂含量介于内质网和质膜之间●酶类丰富在膜上的分布不均一现在是56页\一共有153页\编辑于星期四56各部膜囊的４种标志细胞化学反应◆

嗜锇反应

高尔基体cis面膜囊◆

焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）反应

trans面1～2层膜囊；◆

胞嘧啶单核苷酸酶（CMP酶）反应

靠近trans面膜囊状和管状结构◆烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶（NADP酶）反应

中间扁平囊现在是57页\一共有153页\编辑于星期四57锇酸—cis甘露糖苷酶—中间膜囊核苷酸二磷酸酶—trans现在是58页\一共有153页\编辑于星期四58高尔基体的功能●

蛋白质运输●

蛋白质的糖基化●

蛋白质的加工改造●膜泡运输●膜的转化●植物细胞壁的形成，合成纤维素和果胶质现在是59页\一共有153页\编辑于星期四59蛋白质运输◆高尔基体内侧到高尔基体外侧运输◆ER到高尔基体内侧的运输◆ER蛋白的逆向运输◆向溶酶体和细胞膜的运输高尔基体依据信号序列或信号斑对蛋白质分类现在是60页\一共有153页\编辑于星期四60偶尔也有从高尔基体各个部位形成的小泡沿微管回流到内质网病理情况●ER与高尔基体顺面间的蛋白质运输除了内质网结构和功能蛋白质外其他由内质网合成的蛋白质都是通过小泡转运到高尔基体的顺面现在是61页\一共有153页\编辑于星期四61●内质网滞留信号内质网的结构和功能蛋白的羧基端的一个四肽序列:KDEL信号序列:-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-现在是62页\一共有153页\编辑于星期四62转运时,分泌小泡与高尔基体膜囊的融合和出芽都是发生在两侧，并伴随有蛋白质的各种加工。●蛋白质从顺面高尔基网络向反面高尔基网络运输ER分泌出来的小泡同顺面高尔基网络融合成为高尔基体的部分经过中间膜囊出芽形式分泌小泡(又称穿梭小泡)逐步向反面高尔基体网络转运现在是63页\一共有153页\编辑于星期四63高尔基体与细胞的分泌活动RER上合成蛋白质→进入ER腔→COPII运输泡→进入CGN→在medialGdgi中加工→在TGN形成运输泡→运输与质膜融合、排出。高尔基体对蛋白质的分类，依据的是蛋白质上的信号肽或信号斑：每一类蛋白质都有特异的标识（溶酶体中的酶带有M6P,6-磷酸甘露醇）；分选主要与蛋白质有关，分选和转运的信息存在于基因本身。现在是64页\一共有153页\编辑于星期四64现在是65页\一共有153页\编辑于星期四6520th70年代，Caro用3H-Leu对胰腺细胞脉冲标记，发现标记3min后放射自显影的银粒在内质网中，20min后银粒主要出现在高尔基体中，120min后位于分泌囊泡并开始从腺泡细胞顶端释放。该实验说明分泌蛋白从内质网到高尔基体的合成与转运途径

20th60年代，溶酶体M6P及其受体纯化溶酶体中水解酶，在内质网合成时糖基化，在高尔基体被N—乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶和N—乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶作用，Man产生M6P现在是66页\一共有153页\编辑于星期四66诱导溶酶体酶聚集并“出芽”

离开高尔基复合体形成溶酶体●高尔基体复合体和溶酶体的形成溶酶体是由糙面内质网上的核糖体合成糙面内质网腔(N-连接糖基化修饰)高尔基复合体{甘露糖磷酸化加工修饰}溶酶体的酶内含有甘露糖-6-磷酸高尔基复合体反面扁囊膜上有甘露糖-6-磷酸受体现在是67页\一共有153页\编辑于星期四67溶酶体酶合成及糖基化甘露糖磷酸化M6P与受体结合PH降低，酶与受体脱离脱磷酸现在是68页\一共有153页\编辑于星期四68GC中蛋白质的糖基化

◆O-连接的糖基化◆N-连接的寡聚糖进一步加工：蛋白质的N-连接糖基化是在内质网中进行的,

而对糖基的修饰则是在高尔基体中完成的。

高尔基体：加工，切除葡萄糖和部分甘露糖分子，添加特定的单糖，形成成熟的糖蛋白现在是69页\一共有153页\编辑于星期四69蛋白质的糖基化生物学意义◆糖基化的主要作用1.保护蛋白质不被水解酶降解。2.起运输信号作用，引导蛋白被包装至运输泡。3.在细胞表面形成糖萼，起细胞识别和保护质膜的作用。现在是70页\一共有153页\编辑于星期四70*糖基化的主要作用：在成熟过程中折叠成正确构象和增加蛋白质的稳定性；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。*进化上的意义：保护性的外被，同时又不象细胞壁那样限制细胞的形状与运动。现在是71页\一共有153页\编辑于星期四71蛋白质在高尔基体中酶解加工类型加工：含有不同信号序列的蛋白质前体在高尔基体中加工成不同的产物

RER合成的蛋白有些是无活性的前体物，称为蛋白原，须加工方有活性。切割：无生物活性的蛋白原由高尔基体切除N-端或两端的序列成熟的多肽。如胰岛素、胰高血糖素及血清白蛋白等。水解：蛋白质前体在高尔基体中水解成同种有活性的多肽，如神经肽等。

硫酸化作用：蛋白聚糖

现在是72页\一共有153页\编辑于星期四72加工方式多样性的可能原因：1.确保小肽分子的有效合成；2.弥补缺少包装并转运到分泌泡中的必要信号；3.有效地防止这些活性物质在合成它的细胞内起作用。现在是73页\一共有153页\编辑于星期四73溶酶体(lysosome)◆溶酶体是动物细胞中一种膜结合细胞器,含有多种水解酶类在细胞内起消化和保护作用,可与吞噬泡或胞饮泡结合,消化和利用其中的物质。现在是74页\一共有153页\编辑于星期四74电子显微镜下的溶酶体溶酶体是一种异质性细胞器

不同来源的溶酶体形态、大小,甚至所含有酶的种类都有很大的不同。溶酶体呈小球状,大小变化很大具吞噬作用的肝Kupper细胞中不同大小的溶酶体,图中示出至少10个不同大小的溶酶体。

现在是75页\一共有153页\编辑于星期四75溶酶体的类型

次级溶酶体有

自噬性溶酶体

、

异噬性溶酶体

，最后一种类型中常见有脂褐质、含铁小体、多泡

体等。

据形成和功能分为

初级溶酶体

、

次级溶酶体和残余小体

次级溶酶体由

初级溶酶体和

作用底物

融合而成现在是76页\一共有153页\编辑于星期四761、初级溶酶体（primarylysosome）由高尔基体分泌形成，含多种酸性水解酶。无明显颗粒状物质，内容均一现在是77页\一共有153页\编辑于星期四772、次级溶酶体（secondarylysosome）是正在进行或完成消化作用的溶酶体，分为自噬溶酶体和异噬溶酶体。现在是78页\一共有153页\编辑于星期四78现在是79页\一共有153页\编辑于星期四79●自噬性溶酶体(autolysosome)是一种自体吞噬泡,作用底物是内源性的,即细胞内的蜕变、破损的某些细胞器或局部细胞质。这种溶酶体广泛存在于正常的细胞内，在细胞内起“清道夫”作用。●异噬性溶酶体(heterolysosome)又称异体吞噬泡,它的作用底物是外源性的,即细胞经吞噬、胞饮作用所摄入的胞外物质。异噬性溶酶体实际上是初级溶酶体同内吞泡融合后形成的。现在是80页\一共有153页\编辑于星期四80肝细胞质中衰老的细胞器被初级溶酶体包绕并消化，形成自噬泡LY2，能消化部分被吸收再使用，不能消化部分或积累于细胞质中，或排出细胞外，这样，促使细胞器更新，维持细胞正常生理活动。自噬泡外有单位膜包绕，内有各种未完全消化的细胞器残片。如线粒体和内质网残片现在是81页\一共有153页\编辑于星期四81a,b内质网形成一个双膜的杯形结构c衰老的细胞器线粒体从杯口进入d封口e形成双膜的小泡，小泡与成熟的溶酶体融合f或与来自高尔基体分泌的含溶酶体的小泡融合g溶酶体的酶降解融合泡的底物现在是82页\一共有153页\编辑于星期四823、残体（residualbody）又称后溶酶体（post-lysosome），已失去酶活性，仅留未消化的残渣，故名。可通过外排作用排出细胞，也可能留在细胞内逐年增多，如表皮细胞的老年斑，肝细胞的脂褐质。肝细胞脂褐质现在是83页\一共有153页\编辑于星期四83现在是84页\一共有153页\编辑于星期四84溶酶体的酶类◆溶酶体的酶都有一个共同的特点都是水解酶类，在酸性pH条件下具有最高的活性。50多种

酸性水解酶

包括∶蛋白酶、核酸酶、脂酶、糖苷酶等标志酶酸性磷酸酶现在是85页\一共有153页\编辑于星期四85●植物细胞的液泡(vacuoles)植物细胞的液泡几乎占据了细胞总体积的90%,它含有多种水解酶类,并具有与动物细胞的溶酶体酶的类似的功能。■植物溶酶体●圆球体(spherosome)植物细胞中由一层单位膜包裹的含有细微结构的球形颗粒，内含酸性水解酶，相当于动物细胞的溶酶体。现在是86页\一共有153页\编辑于星期四86溶酶体膜稳定性

◆溶酶体的膜含有能促进膜稳定性的胆固醇溶酶体的外被是一层单位膜,内部没有任何特殊的结构。溶酶体在生活细胞中高度稳定溶酶体的稳定性与其膜的结构组成有关：◆溶酶体的膜上嵌有质子泵◆溶酶体的膜上具有多种载体蛋白用于水解产物向外转运◆溶酶体的膜蛋白高度糖基化现在是87页\一共有153页\编辑于星期四87维持了溶酶体内部的酸性环境(pH约为4.6～4.8)。酶的最适pH值

为5◆溶酶体的膜上嵌有质子泵溶酶体膜中嵌有(H+-ATPase),将H+泵入溶酶体内,使溶酶体中的H+浓度比细胞质中高；溶酶体膜上有Cl-离子通道蛋白，可向溶酶体中运输Cl-离子现在是88页\一共有153页\编辑于星期四88●功能可能是保护溶酶体的膜免遭溶酶体内酶的攻击,有利于防止自身膜蛋白的降解。

◆溶酶体的膜蛋白高度糖基化现在是89页\一共有153页\编辑于星期四89溶酶体的功能

主要功能是消化作用:清除和防御1.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电镜照片所示是衰老的线粒体和过氧化物酶体被包裹在一个双层膜结构中,该膜来自于内质网。被ER膜包裹而成的自噬体将会与溶酶体融合,进而被溶酶体酶降解。现在是90页\一共有153页\编辑于星期四902.防御功能不利:酸性环境促使病毒基因的释放●吞噬作用

外来的有害物质被吞入细胞后,即形成由膜包裹的吞噬小体与初级溶酶体融合形成次级溶酶体

在异噬性的溶酶体中吞噬物被酶水解

现在是91页\一共有153页\编辑于星期四913.其他重要的生理功能作为细胞内的消化器官为细胞提供营养—自体吞噬分泌腺细胞中,溶酶体摄入分泌颗粒参与分泌过程的调节受精过程中的精子的顶体反应现在是92页\一共有153页\编辑于星期四92■自溶作用(autolysis)自溶作用是细胞的自我毁灭(cellularself-destruction),即溶酶体将酶释放出来将自身细胞降解。在正常情况下,溶酶体的膜是十分稳定的,不会对细胞自身造成伤害。如果细胞受到严重损伤,造成溶酶体破裂,那么细胞就会在溶酶体酶的作用下被降解,如某些红细胞常会有这种情况发生。现在是93页\一共有153页\编辑于星期四93多细胞生物的发育过程中，自溶对于形态建立有重要作用，通过自溶作用，除去不必要的细胞，组织如手指或足趾的形成，溶酶体将指间结构水解。蝌蚪尾巴的蜕化由溶酶体中一种水解酶消化，将尾部细胞破坏，使尾部消失。现在是94页\一共有153页\编辑于星期四94溶酶体酶的特征◆溶酶体的酶上都有一个特殊的标记∶6-磷酸甘露糖(mannose6-phosphate,M6P)。◆高尔基体外侧网络通过对M6P的识别将溶酶体的酶分选出来。◆这一标记是溶酶体在粗面内质网合成后通过糖基化和磷酸化添加上去的。现在是95页\一共有153页\编辑于星期四951）消化酶的先天缺失遗传病各类贮积症台-萨氏综合症：脂肪堆积症，缺少氨基已糖酯酶A。糖原储积症:缺少葡萄糖苷酶■溶酶体与疾病《实质是溶酶体功能异常》现在是96页\一共有153页\编辑于星期四962）消化酶的后天不足1.矽肺：二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细胞吞噬，导致吞噬细胞溶酶体破裂。激活成纤维细胞，导致胶原纤维沉积，肺组织纤维化。2.肺结核：结核杆菌引起肺组织钙化和纤维化。3.类风湿性关节炎：溶酶体膜易脆裂现在是97页\一共有153页\编辑于星期四97现在是98页\一共有153页\编辑于星期四983）酸性环境的适得其反麻疯杆菌、利什曼原虫或病毒被细胞摄入进入吞噬泡但未被杀死而繁殖（抑制吞噬泡的酸化或利用胞内体中的酸性环境）现在是99页\一共有153页\编辑于星期四994）与溶酶体酶的发生相关的疾病I细胞（inclusioncell）病:缺乏N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶,不能形成M6P.症状:大部分溶酶体酶被分泌到细胞外,病人不能消化糖脂和一些原本由溶酶体消化的成分.现在是100页\一共有153页\编辑于星期四100●非M6P途径的可能方式两种可能:一是作为膜蛋白,合成时就插在膜上；另一种可能就是作为前体合成并结合在膜上,进入溶酶体膜后水解释放到溶酶体腔中。现在是101页\一共有153页\编辑于星期四101过氧化物酶体(peroxisom)又称微体(microbody)，是由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器。主要含有

氧化酶，其标志酶是过氧化氢酶

，

其主要功能是氧化分解、清除血液中毒素，如

酒精。

过氧化物酶体现在是102页\一共有153页\编辑于星期四102过氧化物酶体与溶酶体的区别过氧化物酶体和初级溶酶体的形态与大小类似，

但过氧化物酶体中的尿酸氧化酶等常形成晶格状结构，可作为电镜下识别的主要特征。通过离心可分离过氧化物酶体和溶酶体过氧化物酶体和溶酶体的差别现在是103页\一共有153页\编辑于星期四103微体与初级溶酶体的特征比较.特

征

溶酶体

微

体

形态大小

多呈球形，直径0.2～0.5μm，无酶晶体

球形，哺乳动物细胞中直径多在0.15～0.25μm,内常有酶的晶体

酶种类

酸性水解酶

含有氧化酶类

pH值

5左右

7左右

需O2

不需要

需要

功能

细胞内的消化作用

多种功能

发生

酶在粗面内质网合成经高尔基体出芽形成

酶在细胞质基质中合成，经分裂与组装形成识别的标志酶

酸性水解酶等

过氧化氢酶

现在是104页\一共有153页\编辑于星期四104现在是105页\一共有153页\编辑于星期四105现在是106页\一共有153页\编辑于星期四106鼠肝细胞超薄切片所显示的过氧化物酶体（P）和其它细胞器如线粒体（M）等（Albertetal.，1989）MMPP现在是107页\一共有153页\编辑于星期四107过氧化物酶体的功能动物细胞（肝细胞或肾细胞）中过氧化物酶体可氧化分解血液中的有毒成分，起到解毒作用。

过氧化物酶体中常含有两种酶：

依赖于黄素（FAD）的氧化酶，其作用是将底物氧化形成H2O2；

过氧化氢酶，作用是将H2O2分解，形成水和氧气。过氧化物酶体分解脂肪酸等高能分子向细胞直接提供热能。现在是108页\一共有153页\编辑于星期四108在植物细胞中过氧化物酶体的功能：在绿色植物叶肉细胞中，它催化CO2固定反应副产物的氧化， 即所谓光呼吸反应；

乙醛酸循环的反应，在种子萌发过程中，过氧化物酶体降解储存的脂肪酸乙酰辅酶A琥珀酸葡萄糖。

现在是109页\一共有153页\编辑于星期四109过氧化物酶体的发生与线粒体、叶绿体类似，已有个体分裂，但子代过氧化物酶体还需装配过氧化物酶体不含DNA过氧化物酶体的蛋白均由核基因编码，细胞质合成，信号肽指导转运到其中现在是110页\一共有153页\编辑于星期四110过氧化物酶体发生过程的示意图现在是111页\一共有153页\编辑于星期四111现在是112页\一共有153页\编辑于星期四112第三节细胞内蛋白质的分选与膜泡运输信号假说与蛋白质分选信号蛋白质分选的基本途径与类型膜泡运输细胞结构体系的装配现在是113页\一共有153页\编辑于星期四113ProteinSortingandExport

fromtheGolgiApparatus

◆分选的概念●广义也包括在细胞质基质游离核糖体上合成的蛋白质的定位。●狭义:▲内膜系统中的蛋白质分选作用▲高尔基体外侧网络的分选作用◆分选作用主要是由信号序列和受体之间的相互作用决定的现在是114页\一共有153页\编辑于星期四114一、分泌蛋白合成的模型---信号假说信号假说(Signalhypothesis) G．Blobeletal：Signalhypothesis,1975信号肽(signalpeptide)与共转移(cotranslocation)

导肽(leaderpeptide)与后转移(posttranslocation)

现在是115页\一共有153页\编辑于星期四115新蛋白复合物的发现与信号假说的补充目前普遍承认:◆指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成,需要其它因子的协助:

●信号识别颗粒（signalrecognitionparticle，SRP）●信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白,dockingprotein，DP）等

现在是116页\一共有153页\编辑于星期四116信号识别颗粒(SRP)是一种核糖核酸蛋白复合体,沉降系数为11S，含6条多肽和一个长约300个核苷酸的7sRNA，它的作用是识别信号序列,并将核糖体引导到内质网上

现在是117页\一共有153页\编辑于星期四117现在是118页\一共有153页\编辑于星期四1181）编码分泌蛋白的mRNA2）多肽链的开始合成在游离核糖体上，信号密码子转译信号肽3）在RER膜上有信号识别蛋白（SRP），可以释放到细胞质中去，识别正在合成信号肽的核糖体，并与之结合，合成暂停，引导核糖体与ER膜结合，其上有核糖体亲合蛋白Ⅰ、Ⅱ（实际上是核糖体受体蛋白）以及SRP受体，又称停泊蛋白信号假说过程现在是119页\一共有153页\编辑于星期四1194）核糖体-SRP复合物与RER膜上的核糖体受体蛋白（SRP受体）有识别能力，并相互作用，使RER形成隧道，SRP受体重新启动暂时终止的肽链继续合成，SRP释放。合成的多肽链通过隧道进入内质网池。

5）信号肽被位于RER膜内表面的信号肽酶切掉（Signalpeptidase）。

6）多肽链继续生长，直至合成完毕。

7）核糖体脱离开膜，隧道封闭。

现在是120页\一共有153页\编辑于星期四120现在是121页\一共有153页\编辑于星期四121

细胞内蛋白质的分选途径细胞中蛋白质的合成有两种方式，运输也有两种方式:共翻译运输：内膜系统参与共翻译运输,是分泌蛋白质分选的主要系统。翻译后运输：细胞质基质中合成的蛋白质被转运至细胞内各种细胞器如叶绿体、线粒体、细胞核等特定部位，或者成熟的胞质蛋白现在是122页\一共有153页\编辑于星期四122共转移:肽链在粗面内质网膜上边合成边转移到内质网腔中细胞质基质内质网起始转移序列和终止转移序列

起始转移序列和终止转移序列的数目决定多肽跨膜次数现在是123页\一共有153页\编辑于星期四123膜整合蛋白定位机制现在是124页\一共有153页\编辑于星期四124后转移:蛋白质在细胞质基质中合成以后在某种信号指导下再转移到线粒体、叶绿体、过氧化氢体等细胞器中的转移方式.

这类信号序列称导肽.

需要ATP使多肽去折叠；需要一些蛋白质（如热休克蛋白Hsp70）帮助其正确地折叠成有功能的蛋白.现在是125页\一共有153页\编辑于星期四125■蛋白质分选定位的空间障碍及运输方式从蛋白质定位的细胞内空间部位结构来看,可分为三种类型:①没有膜障碍的,如胞质溶胶,包括胞质溶胶中的细胞骨架蛋白和各种酶及蛋白分子；②有完全封闭的膜障碍,如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等；③有膜障碍,但是膜上有孔,如细胞核。

现在是126页\一共有153页\编辑于星期四126根据三种不同的空间障碍,合成的蛋白质通过三种不同方式进行运输定位选择性门控或核孔运输(transportthroughnuclearpore)胞质溶胶中合成的蛋白质穿过细胞核内外膜形成的核孔进入细胞核，被运输的蛋白需要有核定位信号。跨膜运输(acrossmembranetransport)胞质溶胶中合成的蛋白质进入到内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等则是通过跨膜机制进行运输的，需要膜上运输蛋白(proteintranslocators)的帮助，被运输的蛋白要有信号肽或导肽。膜泡运输(transportbyvesicles)蛋白质从内质网转运到高尔基体以及从高尔基体转运到溶酶体、分泌泡、细胞质膜、细胞外等则是由小泡介导的，这种小泡称为运输小泡(transportvesicles)。

蛋白质在细胞基质中的运输（细胞骨架体系）。现在是127页\一共有153页\编辑于星期四127三膜泡运输(Vesicletranslocation）细胞内膜系统之间的物质传递常常通过膜泡运输方式进行。各类运输泡之所能够被准确地运到靶细胞器，主要取决于膜的表面识别特征。大多数运输小泡是在膜的特定区域以出芽的方式产生的。其表面具有一个笼子状的由蛋白质构成的衣被（coat）。这种衣被在运输小泡与靶细胞器的膜融合之前解体。现在是128页\一共有153页\编辑于星期四128已知三类：网格蛋白小泡（clathrin）COPICOPII主要作用：选择性的将特定蛋白聚集在一起，形成运输小泡；2.如同模具一样决定运输小泡的外部特征。一、衣被类型现在是129页\一共有153页\编辑于星期四129三种衣被小泡的功能衣被类型GTP酶组成与衔接蛋白运输方向网格蛋白小泡ARFClathrin重链与轻链，AP2质膜→内体Clathrin重链与轻链，AP1高尔基体→内体Clathrin重链与轻链，AP3高尔基体→溶酶体，植物液泡COPIARFCOPαββ’γδεζ高尔基体→内质网COPIISar1Sec23/Sec24复合体，Sec13/31复合体，Sec16内质网→高尔基体现在是130页\一共有153页\编辑于星期四130包被小泡类型COPICOPII网格蛋白COPI现在是131页\一共有153页\编辑于星期四131衣被形成

在衣被召集GTP酶（coat-recruitmentGTPase）作用下形成的，衣被召集GTP酶通常为单体GTP酶。衣被召集GTP酶：ARF蛋白和SAR1蛋白调节因子有：鸟苷酸交换因子（GEF）；GTP酶激活蛋白（GAP）。ARF参与高尔基体上笼形蛋白衣被与COPI衣被的形成；SAR1参与内质网上COPII衣被的形成。质膜上笼形蛋白衣被的形成也与GTP酶有关，但其成分尚不明确。现在是132页\一共有153页\编辑于星期四132（一）网格蛋白小泡相关运输途径：质膜→内体，高尔基体→内体，高尔基体→溶酶体、植物液泡。现在是133页\一共有153页\编辑于星期四133网格蛋白的结构(a)网格蛋白的三腿复合物;(b)网格蛋白包被亚基;(c)披网格蛋白小泡网格蛋白由相对分子质量为180kDa的重链和相对分子质量为35～40kDa的轻链组成二聚体,三个二聚体形成包被的基本结构单位--三联体骨架,称为三腿蛋白。三腿复合物再组装成网格结构,即包被亚基,然后由这些网格蛋白亚基组装成披网格蛋白小泡

现在是134页\一共有153页\编辑于星期四134笼形蛋白衣被小泡(电镜照片，分子模型，衣被模型)现在是135页\一共有153页\编辑于星期四135●发动蛋白发动蛋白是一种胞质溶胶蛋白,有900个氨基酸,能够同GTP结合并将GTP水解。发动蛋白的作用是在被膜小窝的颈部聚合,通过水解GTP调节自己收缩,最后将小泡与质膜割开。●衔接蛋白(adaptin,接合素蛋白)：介于网格蛋白与运输小泡表面配体受体复合物之间，起连接作用。目前至少发现4种，分别结合不同类型的受体，形成不同性质的转运小泡。现在是136页\一共有153页\编辑于星期四136网格蛋白小泡的形成分为三个基本过程∶●被膜小窝(clathrin-coatedpit)的形成

在胞吞过程中,吞入物(配体)先同膜表面特异受体结合,然后网格蛋白装配的亚基结合上去,使膜凹陷成小窝状。●网格蛋白小泡的形成通过出芽的方式形成小泡，即网格蛋白小泡,小泡须在发动蛋白的作用下与质膜割离。●无被小泡的形成很快脱去网格蛋白的外被,成为无被小泡。在真核细胞中有一种分子伴侣Hsc70催化网格蛋白小泡的外被去聚合形成三腿复合物,并重新用于披网格蛋白小泡的装配。现在是137页\一共有153页\编辑于星期四137网格蛋白小泡的形成过程

ARF1(GTPase)现在是138页\一共有153页\编辑于星期四138当笼形蛋白衣被小泡形成时，可溶性发动蛋白dynamin聚集成一圈围绕在芽的颈部，将小泡柄部的膜尽可能地拉近（小于1.5nm），从而导致膜融合，掐断（pinchoff）衣被小泡。

现在是139页\一共有153页\编辑于星期四139（二）外被体蛋白质ⅠCOPI衣被小泡功能：负责回收、转运内质网逃逸蛋白（escapedproteins）返回内质网，由7种蛋白组成。从高尔基体到内质网回收信号：Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）。内质网的膜蛋白（