内膜系统-内质网课件

第五章内膜系统与囊泡转运项荣

shirlesmile@中南大学生命科学学院细胞生物学系

内膜系统：指位于细胞质内，在结构，功能乃至发生上有一定联系的膜性结构的总称。原核细胞：

质膜构成的单一区室真核细胞：

非膜相结构？膜相结构？

意义：为细胞提供了足够的表面积，各种重要生命活动区域化。内质网高尔基复合体溶酶体过氧化物酶体

线粒体?各种转运小泡溶酶体

第一节

内质网

Endoplasmicreticulum一、形态结构与类型

(重点)二、化学组成三、功能

(重点)四、功能异常核膜外层（一）内质网的形态结构

内质网由一层单位膜围成的形状大小不同的小管，小泡，扁囊状结构，相互连接形成一个连续的三维网状膜系统。小管小泡扁囊状细胞膜核膜内质网细胞膜1945年，K.R.Porter----电子显微镜---小鼠成纤维细胞内质网腔：

是由内质网膜围成的腔。内质网膜：

厚度约5-6nm，面积占整个内膜系统的一半左右。胞质面腔面内质网的三种基本状态

1.扁囊状：最常见,形状扁而长，排列整齐相互连通成网。

2.小管状：呈分支而细长的管,互相连通,交错成复杂的网状。

3.小泡状：可能是过渡型内质网，或出现在特殊生理状态和病变的细胞内。内质网的形态差异生理变化

饥饿、缺氧、肝炎、药物等影响,内质网会发生相应的变化，出现囊泡化。

不同发育阶段

分化低的细胞则内质网小、不发达；

分化高的细胞则内质网数量增多、结构复杂。

单位结构存在情况

一些细胞，小管、小囊、扁平囊都存在；

而某些细胞只存在其中一种或两种(二)内质网的类型

依据不同的形态结构特征，可将内质网划分为：

糙面内质网

（roughendoplasmicreticulum,RER）

光面内质网（smoothendoplasmicreticulum,SER）

特殊类型的内质网

特殊类型的内质网横纹肌细胞中肌质网形态结构模式图核糖体糙面内质网光面内质网糙面内质网附着核糖体扁平囊光面内质网无附着核糖体小管、小泡两种内质网的分布根据细胞类型的不同而不同胰腺外分泌细胞全为糙面内质网肌细胞全为光面内质网肾上腺皮质细胞两者均存在分化程度高、分泌旺的细胞，RER丰富RER解聚和脱粒肌浆网异型内质网孔环状片层结构在某些特殊组织细胞中存在着一些由内质网局部分化、衍生而来的异型结构。髓样体（myeloidbody）：视网膜色素上皮细胞。孔环状片层（annulatelamellae）：生殖细胞、癌

细胞等。内质网的衍生结构二、内质网的化学组成微粒体(microsome)

细胞匀浆经过蔗糖密度梯度离心之后使细胞器得以分离，得到由膜围成的直径100nm左右的封闭小泡，称为微粒体。糙面微粒体：糙面内质网光面微粒体：光面内质网高尔基复合体线粒体细胞膜

（一）内质网的主要化学组成成分

脂类和蛋白质二者比例大约为1:2脂类以磷酯含量最多内质网中可分辨出30多种不同的多肽。

（二）内质网膜含有诸多酶系

主要包括：

与解毒功能相关的氧化反应电子传递酶系与脂类代谢反应相关的酶类与碳水化合物代谢反应相关的酶类与蛋白质加工转运的酶类标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶（G-6-Ｐ）网质蛋白（reticulo-plasmin）是普遍地存在于内质网网腔中的一类蛋白质。特点：在多肽链的羧基端（C端）均含有KDEL（Lys-Asp-Glu-Leu）或HDEL（His-Asp-Glu-Leu）的4氨基酸序列驻留信号，驻留信号可通过与内质网膜上相应受体的识别结合而驻留于内质网腔不被转运。（三）网质蛋白目前已知的网质蛋白：免疫球蛋白重链结合蛋白，内质蛋白，钙网蛋白，钙连蛋白，蛋白质二硫键异构酶。

三、内质网的主要功能（一）糙面内质网的功能

与外输性蛋白质的合成、加工修饰及转运过程密切相关：

核糖体附着的支架蛋白质在内质网腔内的修饰多肽链的折叠与装配蛋白质的运输外输性或分泌性蛋白膜整合蛋白细胞器中的驻留蛋白多聚核糖体模式图在进行蛋白质合成时，多个核糖体被一条mRNA链串联在一起，成为合成蛋白质的功能团，称为多聚核糖体。1.作为核糖体附着的支架，参与蛋白质的合成蛋白质合成时，为什么有的核糖体能与内质网膜结合？是什么机制引导核糖体与内质网的结合？合成后的蛋白质怎样穿过内质网膜进入腔,并进行加工？The1999NobelPrizeinPhysiologyorMedicineGünterBlobel信号假说----1975年----Bloble提出信号密码（signalcodon）信号肽（signalpeptide）信号识别颗粒(signalrecognitionparticle,SRP)SRP受体(SRPreceptor)

核糖体结合蛋白（ribophorin）信号密码：signalcodon

在mRNA的5’端起始密码AUG之后，一组编码特殊氨基酸序列的密码，称为信号密码。

信号肽：signalpeptide

当蛋白质合成时，先在游离核糖体上由信号密码翻译出一段由16-30个氨基酸组成的肽链，称为信号肽。（N端正电荷aa，后疏水aa）识别信号肽区域与核糖体的A位点结合的区域5’3’7sRNA信号识别颗粒信号识别颗粒(SRP)：

signalrecognitionparticle

存在于细胞质基质中，由6条多肽链和一个7sRNA分子组成。能够识别信号肽，并与核糖体结合，形成SRP-核糖体复合体。内质网腔细胞质SRP受体信号识别颗粒

(SRP)核糖体结合蛋白tRNAAP核糖体mRNA信号肽A信号假说信号假说？①游离核糖体上合成信号肽；SRP识别信号肽，形成SRP-核糖

体复合体，翻译暂停；③核糖体与粗面内质网结合，形成

SRP-SRP受体-核糖体复合物；④SRP脱离核糖体，多肽链继续合成；⑤切除信号肽；⑥核糖体再循环。2.蛋白质的修饰

新生肽链进入内质网腔之后，要经过各种不同的修饰和正确的折叠之后才能运送到其他的部位。

如：糖基化、羟基化、酰基化、

二硫键的形成等

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蛋白的过程。糖基化方式N-连接的寡糖蛋白：

发生在内质网腔内。O-连接的寡糖蛋白：

发生在高尔基复合体内。O-连接的寡糖蛋白N-连接的寡糖蛋白蛋白质和寡糖的连接方式N-连接糖基化

寡糖连接在蛋白质的天冬酰氨残基侧链上的氨基上。O-连接糖基化寡糖连接在蛋白质的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸等残基侧链的羟基上。

多萜醇ppＮＮ甘甘甘甘甘葡葡葡甘甘甘甘多萜醇ppＮＮ甘甘甘甘甘Ａsn葡葡葡甘甘甘甘ＮＮ甘甘甘甘甘多萜醇pp

RER腔RER膜核糖体多萜醇pp多萜醇ＮN-乙酰葡萄糖胺甘甘露糖葡葡萄糖糖基转移酶3、新生肽链的折叠与装配

由内质网膜上的核糖体合成的多肽链转移到内质网腔内进行折叠与装配。内质网腔内存在蛋白二硫键异构酶、结合蛋白和钙网素等分子伴侣(molecularchaperon)。这些分子伴侣帮助新生肽的修饰，转运和折叠。蛋白二硫键异构酶（PDI）可以切断错误结合的二硫键，帮助蛋白质重新生成二硫键并处于正确折叠的状态。结合蛋白（Bip）同未折叠蛋白质的疏水氨基酸结合，防止蛋白质不正确折叠和聚合，并促使它们重新折叠和装配。

分子伴侣的C端末尾具有滞留信号肽-Lys(赖）-Asp（天冬）-Glu（谷）-Leu（亮）-COO-，（KDEL序列）。

KDEL可与内质网膜上的KDEL受体结合，使之驻留于内质网腔而不被转运。由于这类蛋白能驻留于内质网腔内，而被称之为驻留蛋白（retentionprotein）。作用对新生成的肽链进行修饰、转运和折叠等。4.蛋白质的转运分泌蛋白膜蛋白溶酶体酶分泌蛋白的合成1）分泌蛋白质的转运1）分泌蛋白质的转运分泌蛋白进入内质网腔糖基化高尔基复合体修饰加工分泌泡细胞外运输小泡细胞外糖基化2）穿膜蛋白的膜转移单次穿膜蛋白多次穿膜蛋白

示具内信号肽的单次穿膜蛋白的转移插入

内信号肽作为起始转移信号启动多肽链的转移，当内信号肽到达转移器时，则保留在内质网膜的脂质双层中，成为单次穿膜的α-螺旋结构。内信号肽（internalsignalpeptide）膜蛋白的合成起始转移信号

(starttransfersignal）

信号肽除了引导核糖体到内质网上外，还具有作为肽链穿过内质网膜进行转移的作用。停止转移信号

（stoptransfersignal）

停止转移信号与内质网膜有很强的亲和力而能结合在内质网膜中，这段序列不再转移到内质网腔中，形成穿膜的α-螺旋结构区。协同翻译插入

多次穿膜蛋白信号斑：信号斑（signalpatch）也是重要的蛋白质分选转运信号。是新生蛋白质多肽链合成后折叠时，在其表面由特定氨基酸序列形成的三维功能结构。信号斑与信号肽的区别：①构成信号斑的氨基酸残基（或序列片段）往往相间排列存在于蛋白质多肽链中，彼此相距较远；②在完成蛋白质的分拣、转运引导作用后通常不被切除而得以保留；③信号斑可识别某些以特异性糖残基为标志的酶蛋白，并指导它们的定向转运。

（二）滑面内质网的功能1.脂类的合成与转运(1)合成过程CoACoACoACoA甘油-3-磷酸甘油-3-磷酸酰基转移酶(1)合成过程CoACoACoACoA甘油-3-磷酸甘油-3-磷酸酰基转移酶磷酸酶磷脂酸(1)合成过程CoACoACoACoA甘油甘油-3-磷酸酰基转移酶磷酸酶PiCPP胆碱胆碱磷酸转移酶双酰甘油(1)合成过程CoACoACoACoA甘油甘油-3-磷酸酰基转移酶磷酸酶PiCPP胆碱胆碱磷酸转移酶磷脂酰胆碱(2)脂类分子合成后的转运（2）脂类分子合成后的转运（2）脂类分子合成后的转运（2）脂类分子合成后的转运（2）脂类分子合成后的转运（2）脂类分子合成后的转运（2）脂类分子合成后的转运（2）脂类分子合成后的转运（2）脂类分子合成后的转运翻转：从细胞质基质面“翻转”到

腔面的膜层中。磷脂转移蛋白：转运至线粒体和过氧化物酶体上。运输小泡：转运到高尔基复合体，溶酶体和细胞膜上。2.糖原代谢合成代谢证明有关：

动物绝食，SER变化证明无关：

SER无尿苷二磷酸葡萄糖-糖原转移酶分解代谢SER上有葡萄糖-6-磷酸酶糖原葡萄糖-6-磷酸葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖磷酸进入内质网腔后释放入血液被利用3.细胞解毒作用实验给动物喂食苯巴比妥肝细胞光面内质网增多，

与解毒作用相关的酶含量增加。SER含有参与解毒作用的各种酶系。4.Ca2+的储存及调节肌浆网上的Ca2+泵胞质肌浆网胞质Ca2+Ca2+细胞膜外界刺激ATP酶ATPADPPi