细胞生物学课件第七章细胞基质

细胞生物学课件第七章细胞基质细胞质基质:指存在于细胞质内,填充于核膜、网质体、高尔基体等液泡系统与线粒体、叶绿体等膜状构造之间得连续性结构。在电子显微镜下呈无结构得部分,细胞质基质在细胞分区法方面,她就是与除微粒体分区以外得上清分区相对应得部分,她含有各种可溶性蛋白质(例如构成微管得蛋白质得单量体)和酶(例如有关分解糖得各种酶)或核酸(例如转移RNA)等。另外,一般认为细胞质或原生质得物理特性主要表现为这种细胞质基质得性质。

第一节细胞质基质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,存留在上清液中得主要就是细胞质基质得成分。。细胞质基质得功能完成各种中间代谢过程:如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。

与细胞质骨架相关得功能:维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等。

蛋白质得修饰、蛋白质选择性得降解:①蛋白质得修饰;②控制蛋白质得寿命;③降解变性和错误折叠得蛋白质;④帮助变性或错误折叠得蛋白质重新折叠,形成正确得分子构象。

细胞内膜系统:结构、功能和发生上相关得内膜形成得细胞结构:如核被膜、内质网、高尔基体等。功能:区隔化;增加内表面积,提高代谢和调节能力。从系统发生来看内膜系统起源于质膜得内陷和内共生。从个体发生来看新细胞得内膜系统来源于原有内膜系统得分裂,具有核外遗传得特性。当细胞进行膜合成需要胆固醇时,细胞即合成LDL跨膜受体蛋白,并将其嵌插到质膜中。受体与LDL颗粒受体结合后,形成衣被小泡;进入细胞质得衣被小泡随即脱掉成笼蛋白衣被,成为平滑小泡,同早期内体融合,内体中PH值低,使受体与LDL颗粒分离;再经晚期内体将LDL送人溶酶体。在溶酶体中,LDL颗粒中得胆固醇酯被水解成游离得胆固醇而被利用。一、形态与组成约占细胞总膜面积得一半,就是封闭得网络系统。分粗面型内质网(roughendoplasmicreticulum,RER)和光面型内质网(smoothendoplasmicreticulum,SER)。RER呈扁平囊状,排列整齐,有核糖体附着。SER呈分支管状或小泡状,无核糖体附着。细胞不含纯粹得RER或SER,她们分别就是ER连续结构得一部分。ERRERSER大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点ER主要功能:合成蛋白质和脂类,分泌性蛋白和跨膜蛋白都就是在ER中合成得。ER膜中含大约60%得蛋白和40%得脂类,脂类主要成分为磷脂,磷脂酰胆碱含量较高,鞘磷脂含量较少,没有或很少含胆固醇。ER约有30多种膜结合蛋白,另有30多种位于内质网腔,这些蛋白得分布具有异质性,如:葡糖-6-磷酸酶,就是标志酶,核糖体结合糖蛋白(ribophorin)只分布在RER。二、ER得功能(一)、蛋白质合成蛋白质都就是在核糖体上合成得,并且起始于细胞质基质,但就是有些蛋白质在合成开始不久后便转在内质网上合成,这些蛋白主要有:向细胞外分泌得蛋白、如抗体、激素;膜得整合蛋白;需要与其她细胞组合严格分开得酶,如溶酶体得各种水解酶;需要进行修饰得蛋白,如糖蛋白。G、Blobel等1975年提出了信号假说(Signalhypothesis),认为:蛋白质N端得信号肽,指导蛋白质转至内质网上合成,并因此获1999年诺贝尔生理医学奖。蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分:信号肽(signalpeptide),位于新合成肽链得N端,一般16~30个氨基酸残基,含有6-15个连续排列得带正电荷得非极性氨基酸,由于信号肽又就是引导肽链进入内质网腔得一段序列,又称开始转移序列(starttransfersequence);AASequencesofERSignalPeptides信号识别颗粒(分子伴侣)(signalrecognitionparticle,SRP),由6种多肽组成,结合一个7SRNA,属于一种RNP(ribonucleoprotein)。能与信号序列结合,导致蛋白质合成暂停。SRP受体(SPRreceptor),内质网膜得整合蛋白,异二聚体,可与SRP特异结合。停止转移序列(stoptransfersequence),与内质网膜得亲合力很高,阻止肽链继续进入网腔,成为跨膜Pr。转位因子(translocator,translocon),由3-4个Sec61蛋白构成得通道,每个Sec61由3条肽链组成。TranslocationofsolubleproteinsacrossER蛋白质转入内质网合成得过程: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。肽链边合成边向内质网腔转移得方式,称为共转移co-translation。InsertionofaMultipassTransmembraneproteinintotheERmembrane(二)、蛋白质得修饰与加工包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等,其中最主要得就是糖基化,几乎所有内质网上合成得蛋白质最终被糖基化。糖基化得作用:①使蛋白质能够抵抗消化酶得作用;②赋予蛋白质传导信号得功能;③某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。糖基一般连接在4种氨基酸上,分为2种:O-连接得糖基化(O-linkedglycosylation):与Ser、Thr和Hyp得OH连接,连接得糖为半乳糖或N-乙酰半乳糖胺,在高尔基体上进行。N-连接得糖基化(N-linkedglycosylation):与天冬酰胺残基得NH2连接,糖为N-乙酰葡糖胺。内质网上进行N-连接得糖基化。糖得供体为核苷糖,如CMP-唾液酸、GDP-甘露糖、UDP-N-乙酰葡糖胺。糖分子首先被糖基转移酶转移到膜上得磷酸长醇(dolicholphosphate)分子上,装配成寡糖链。再被寡糖转移酶转到新合成肽链特定序列(Asn-X-Ser或Asn-X-Thr)得天冬酰胺残基上。…、(三)、新生肽链得折叠、组装和运输COPII介导由内质网输出得膜泡运输,这种膜泡由内质网得排出位点(exitsites)以出芽得方式排出。不同得蛋白质在内质网腔中停留得时间不同,这主要取决于蛋白质完成正确折叠和组装得时间,这一过程就是在hsp70家族得ATP酶作用下完成得,需要消耗能量。有些无法完成正确折叠得蛋白质被输出内质网,转入溶酶体中降解掉,大约90%得新合成得T细胞受体亚单位和乙酰胆碱受体都被降解掉,而从未到达靶细胞膜。(四)、内质网得其她作用合成磷脂、胆固醇等膜脂,合成后以出芽得方式转运至高尔基体,溶酶体和质膜上,或借磷脂转移蛋白(PTP)形成水溶性复合物,转至其她膜上。解毒,如肝细胞得细胞色素P450酶系。参与甾体类激素得合成。使葡糖6-磷酸水解,释放糖至血液中。储存钙离子,作为细胞内信号物质,如肌质网。提供酶附着得位点和机械支撑作用。第三节高尔基体最早发现于1855年,1889年,Golgi用银染法,在猫头鹰得神经细胞内观察到了清晰得结构,因此定名为高尔基体。20世纪50年代以后才正确认识她得存在和结构。一、形态与组成就是由数个扁平囊泡堆在一起形成得高度有极性得细胞器,常分布于内质网与细胞膜之间,呈弓形或半球形。凸出得一面对着内质网称为形成面或顺面(cisface)。凹进得一面对着质膜称为成熟面或反面(transface)。顺面和反面都有一些或大或小得运输小泡。扁平囊直径约1um,单层膜构成,中间为囊腔,周缘多呈泡状,4~8个扁平囊在一起(某些藻类可达一二十个),构成高尔基体得主体(Golgistack)。TheGolgiApparatus高尔基体膜含有大约60%得蛋白和40%得脂类,具有一些和ER共同得蛋白成分。磷脂酰胆碱得含量介于ER和质膜之间,中性脂类主要包括胆固醇,胆固醇酯和甘油三酯。高尔基体中得酶:糖基转移酶、磺基-糖基转移酶、氧化还原酶、磷酸酶、蛋白激酶、甘露糖苷酶、转移酶和磷脂酶等不同得类型。标志酶为糖基转移酶。二、功能区隔顺面得网络结构(cisGolginetwork,CGN),高尔基体得入口区域。中间膜囊(medialGolgi),多数糖基修饰,糖脂得形成以及与高尔基体有关得糖合成均发生此处。反面得网络结构(transGolginetwork,TGN),高尔基体得出口区域,功能:参与蛋白质得分类与包装,最后输出。高尔基体各部分膜囊具有不同得细胞化学反应:①嗜锇反应:cis面膜囊被特异地染色;②焦磷酸硫胺素酶(TPP酶):可特异显示高尔基体得trans面得1～2层膜囊;③烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP酶):可显示高尔基体中间几层扁平囊;④胞嘧啶单核苷酸酶(CMP酶):可显示靠近trans面上得一些膜囊状和管状结构,CMP酶也就是溶酶体得标志酶。三、主要功能1、参与细胞分泌活动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。高尔基体对蛋白质得分类,依据得就是蛋白质上得信号肽或信号斑。2、蛋白质得糖基化O-连接得糖基化在高尔基体中进行,糖得供体为核苷糖。3、进行膜得转化功能内质网上合成得新膜脂转移至高尔基体后,经过修饰和加工,形成运输泡与质膜融合。4、将蛋白水解为活性物质如将蛋白质N端或C端切除,成为有活性得物质,如胰岛素(C端);或将含有多个相同氨基序列得前体水解为有活性得多肽,如神经肽。5、参与形成溶酶体。6、参与植物细胞壁得形成,合成纤维素和果胶质。高尔基体分泌功能示意图第四节溶酶体与过氧化物酶体一、溶酶体得结构溶酶体(lysosome)为C、deDuve与B、Novikoff1955年首次发现。就是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类得囊泡状细胞器,其主要功能就是进行细胞内消化。具有异质性,形态大小及内含得水解酶种类都可能有很大得不同。酸性磷酸酶就是标志酶。膜有质子泵,将H+泵入溶酶体,使其PH值降低。膜蛋白高度糖基化,可能有利于防止自身膜蛋白降解1、初级溶酶体(primarylysosome)直径约0、2~0、5um,有多种酸性水解酶,但没有活性,包括蛋白酶,核酸酶、脂酶、磷酶酶等60余种,反应得最适PH值为5左右。2、次级溶酶体(secondarylysosome)就是正在进行或完成消化作用得溶酶体,内含水解酶和相应得底物,可分为自噬溶酶体(autophagolysosome)和异噬溶酶体(phagolysosome)。3、残体(residualbody)又称后溶酶体(post-lysosome)已失去酶活性,仅留未消化得残渣,故名。残体可通过外排作用排出细胞,也可能留在细胞内逐年增多,如表皮细胞得老年斑,肝细胞得脂褐质。Secondarylysosome肝细胞脂褐质二、溶酶体得功能细胞内消化:如高等动物内吞低密脂蛋白获得胆固醇,单细胞真核生物利用溶酶体得消化食物。自体吞噬:清除无用得生物大分子、衰老细胞、细胞器、个体发育中多余得细胞。许多生物大分子得半衰期只有几小时至几天,肝细胞中线粒体得平均寿命约10天左右。防御作用:如巨噬细胞杀死病原体。参与分泌过程得调节:如将甲状腺球蛋白降解成有活性得甲状腺素。形成精子得顶体。三、溶酶体得发生初级溶酶体就是在高尔基体得反面以出芽得形式形成,形成过程:内质网上核糖体合成溶酶体蛋白→进入内质网腔进行N-连接得糖基化修饰→进入高尔基体cis面膜囊→磷酸转移酶识别溶酶体水解酶得信号斑→将乙酰葡糖胺磷酸转移在1~2个甘露糖残基上→在中间膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配体→与trans膜囊上得受体结合→通过clathrin衣被包装成初级溶酶体。TherecognitionofalysosomalhydrolaseinGolgiandmannosephosphorylation

Transportofnewlysynthesizedhydrolasestolysosomes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,矽尘释出,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。肺结核:结核杆菌不产生内、外毒素,也无荚膜和侵袭性酶。但就是菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗溶酶体得杀伤作用,使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖,导致巨噬细胞裂解,释放出得结核杆菌再被吞噬而重复上述过程,引起肺组织钙化和纤维化。类风湿性关节炎:溶酶体膜很易脆裂。四、