之13细胞质基质核糖体内膜系统资料.ppt

1、第六章 细胞质和细胞器,细胞质,细胞质基质,细 胞 器,细胞整体结构和功能的重要组成部分。,定义：指细胞质中除有形结构 之外的无定 形胶状物质体系（P119）。,第一节 细胞质基质（cytoplasmic matrix or cytomatrix）,功能：六方面功能（自学，P120）,注意：“细胞质”与“细胞质基质”的区别,存在于细胞质基质中，具有一定化学组成、一定形态结构、执行特定生理功能，并且为细胞所固有的有形结构小体，统称为。(P119),(细胞器),(ribosome),1955年Palade电镜动物腺细胞,1958年Roberts命名ribosome（核糖体）,第二节 核糖体,195

2、3年Robinson Brown电镜植物细胞,一.核糖体的形态结构,非膜性细胞器。 电镜下：直径 15 25nm；不规则颗粒状； 由大小两个异型亚基组成。,功能活性部位,5，,3，,mRNA,（P121）,（1）A位：是接受氨酰基-tRNA的位点。,（2）P位：是与肽酰基-tRNA结合的位点。,（3）肽酰基转移酶位点：在肽链延长时催化氨基酸 与氨基酸之间形成肽键。,（4）GTP酶位点：水解GTP，将肽酰基-tRNA由 A位点转移到P位点。,rRNA：60%，核糖体内部,蛋白质：40%，核糖体表面,二、核糖体的类型和理化特性,（一）类型,真核细胞质核糖体,真核细胞器核糖体,原核细胞核糖体,（二）

3、理化特性,70S核糖体,50S,30S,80S核糖体,60S,40S,23S rRNA,16S rRNA,5S rRNA,28S rRNA,5.8S rRNA,5S rRNA,18S rRNA,31种蛋白质,21种蛋白质,50种蛋白质,33种蛋白质,三. 核糖体在细胞内的存在形式,1.游离核糖体：游离于细胞质中；主要合成细胞本身的基础性蛋白。,2.附着核糖体：附着在内质网膜上；主要合成分泌蛋白和膜蛋白。,多聚核糖体蛋白质合成时，通常多个核糖体结合在一个mRNA分子上，成串排列，形成蛋白质合成的功能团，这种功能团称为多聚核糖体(polyribosome)。,相对于质膜而言，细胞内在结构、功能乃至

4、发生上相关联的膜性结构细胞器的总称。包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、各种转运小泡及核膜等。（P126）,第三节 内膜系统,(endomembrane system),（1）概念：,（2）功能：, 增加细胞内的表面积； 使特定功能在特定区域内完成，提高了细胞代谢效率。,一、 内质网,1945年，K.R.Porter等 电镜 小鼠成纤维细胞,(Endoplasmic reticulum, ER),标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶,（一）内质网的化学组成,主要成分,脂 类：,蛋白质：,卵磷脂含量最多，鞘磷脂含量最少。,含量较细胞膜为多，包括大量酶类。,内质网,内质网是由一层单位膜形成的相互

5、连通的管、泡和扁囊所组成的膜性网状系统。(P127),管,泡,扁 囊,（二）内质网的形态结构与类型,内质网的形态结构,管、泡、扁囊ER的基本结构单位。,胞质面附着大量核糖体，表面粗糙； 由板层状扁囊构成； 多分布在分泌旺盛或分化完善的细胞内。,胞质面无核糖体附着，表面光滑； 由分支的管或泡构成； 多分布在一些特化的细胞中，如肝细胞。,核糖体,粗面内质网,滑面内质网,1.糙（粗）面内质网,(rough endoplasmic reticulum, rER),2.光（滑）面内质网,(smooth endoplasmic reticulum, sER),内质网的类型,粗面内质网：蛋白质的合成、修饰、

6、加工、转运。,滑面内质网：脂类与固醇的合成、糖代谢以及细胞解毒作用。,（三）内质网的功能,（1）核糖体附着的支架,1.粗面内质网的功能, 分泌性蛋白：合成后分泌到细胞外的蛋白质。 （酶、抗体、肽类激素、胞外基质蛋白等）, 膜整合蛋白：合成后嵌在膜内的功能性膜蛋白。 （膜抗原、膜受体等）,由附着核糖体合成的蛋白质有：, 驻留蛋白：定位于各种细胞器中的可溶性蛋白。,（2）新生肽链的折叠与装配（P128-129）,多肽链盘绕、折叠所形成的空间结构，直接决定 蛋白质的功能。 内质网为新生多肽链的正确折叠和装配提供有利 的环境。 例如：,蛋白二硫键异构酶：加快二硫键形成及多肽链的折叠。 结合蛋白：识别折

7、叠错误的多肽链和尚未完成装配的 蛋白质亚基，还可促进它们重新折叠与装配。,（3）蛋白质的糖基化(glycosylation),在rER上合成的大部分蛋白质都要进行糖基化 修饰，形成糖蛋白。,蛋白质有两种糖基化修饰：,N-连接糖基化：寡糖与天冬酰胺(Asn)残基侧链上的氨基 基团相连接。 在rER腔中完成。,O-连接糖基化：寡糖与丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸 (Tyr)残基侧链上的羟基基团相连接。 主要在GC中完成。,（4）蛋白质的胞内运输,（1）分泌蛋白的运输：,（2）溶酶体蛋白的运输：,分泌蛋白,rER腔,转运小泡,高尔基复合体,分泌泡,细胞外,溶酶体蛋白,rER腔,转运小泡,

8、高尔基复合体,转运小泡,溶酶体,+内体,2.滑面内质网的功能（P131-132）,脂质合成 糖原代谢 解毒作用 钙的贮存与钙浓度调节 胃酸、胆汁的合成与分泌,(四)新生肽链穿越内质网的转移机制,1975年，Blobel等提出信号（肽）假说(signal hypothesis)，用以解释两个问题：游离核糖体如何附着到内质网膜上？新生肽链如何落入到内质网腔？ 获1999年诺贝尔生理医学奖。,信号（肽）假说的主要内容,内质网腔,细胞质,SRP受体,信号识别颗粒 (signal recognition particle,SRP),tRNA,A,P,核糖体,mRNA,信号肽 (signal peptid

9、e),A,信号密码（signal codon),移位子,1. SRP结合信号肽。 分泌蛋白在细胞质中游离核糖体上起始合成。当信号肽被翻译后， 可立即被细胞质中的SRP识别、结合，并使翻译暂停。 2. 核糖体锚着于内质网上。 与信号肽结合的SRP识别并结合ER膜上的SRP受体，介导核糖体 附着于ER膜的移位子蛋白上。SRP离开核糖体返回细胞质参加再循 环，蛋白质合成继续。 3. 新生肽链进入内质网腔。 在信号肽的引导下，肽链通过由核糖体大亚基和移位子蛋白共同 形成的通道，穿膜进入ER腔。 4. 信号肽被切除。 信号肽被ER膜腔面的信号肽酶切除，肽链继续延伸。 5. 肽链合成完成。 当肽链合成完毕

10、后，所合成的肽链在ER腔内修饰加工。核糖体大、 小亚基解聚，离开ER，进入细胞质被再利用。,过程描述（P130）,二、 高尔基复合体,1898年 高尔基(Golgi) 光镜 神经细胞,(Golgi complex),电镜：封闭的膜性 囊泡状结构.,电 镜,高尔基扁平膜囊 (Golgi flatten cisternae),反 面,顺 面,反面高尔基网 (trans Golgi network),顺面高尔基网 (cis Golgi network),(一)高尔基复合体的形态结构,顺面膜囊,中间膜囊,反面膜囊,（凸面；进面；形成面）,（凹面；出面；成熟面）,高尔基复合体是 具有极性的细胞器。,(二

11、)高尔基复合体的化学组成,脂质含量介于内质网膜与细胞膜之间； 是质膜和ER之间的一种过渡性细胞器； 特征性酶：糖基转移酶。,表：大鼠肝细胞内质网膜、高尔基复合体膜、细胞膜的脂类含量（%）,脂类种类,内质网,高尔基复合体,细胞膜,脂类总量 30.0 35.0 42.0,磷 脂 26.6 28.5 29.8,胆固醇 1.0 1.7 5.2,糖 脂 0.4 1.5 2.5,（三）高尔基复合体的主要功能,1. 胞内物质的运输和细胞的分泌活动,3H标记亮氨酸追踪实验，证明分泌蛋白在rER中合成后被运送至GC， 在其中经浓缩、修饰、加工后包装于分泌泡中，最终分泌到细胞外。,GC在细胞分泌活动中起 着重要的

12、运输作用。,3 min,20 min,120 min,3H标记亮氨酸追踪实验示意图,蛋白质的O-连接糖基化作用主要 或全部在高尔基复合体内完成。,3H标记甘露糖,3H标记半乳糖； 3H标记唾液酸,糖蛋白的合成和修饰 过程具有严格的顺序性。,2. 糖蛋白的加工合成（蛋白质的糖基化）,实验,3. 蛋白质的水解,有些蛋白质和酶，只有在GC中被特异性水解后才能够成熟或转变为活性状态。,蛋白质合成,溶酶体寡聚糖磷酸化,切除甘露糖,加N-乙酰葡萄糖胺,加半乳糖；加唾液酸,分 拣,溶酶体,顺面高尔基网,中间膜囊,反面膜囊,反面高尔基网,分泌泡,RER,高尔基复合体,顺面膜囊,4. 蛋白质的分选,三、溶酶体,

13、(lysosome),1955年C.de Duve大鼠肝细胞匀浆细胞化学显示, 由一层单位膜包裹的囊状小体，多为圆形或卵圆形。 含多种酸性水解酶，最适pH5.0。标志酶是酸性磷酸酶。 膜蛋白高度糖基化，以防止自身被水解消化。 膜上有质子泵，将胞质中的H+泵入溶酶体，维持溶酶体内的酸性环境。 膜中存在多种载体蛋白，用于向外运输消化水解的产物。 具有异质性：组织、细胞、生理功能状态不同决定了溶酶体的形态、大小和 所含酶类的不同。,（一）溶酶体的结构特征,1、初级溶酶体 (primary lysosome),（二）溶酶体的类型,按形成过程和功能状态分类,形成过程：,内质网,高尔基复合体,初级溶酶体,

14、功能状态：,只含酶，不含底物，处于非活性状态。,2、次级溶酶体 (secondary lysosome),形成过程：,初级溶酶体,底物,次级溶酶体,功能状态：,既含酶，又含底物，处于功能作用状态。,分 类：,自噬溶酶体,异噬溶酶体,（初级溶酶体+内源性底物）,（初级溶酶体+外源性底物）,吞噬溶酶体：初级溶酶体吞噬体,多 泡 小 体：初级溶酶体胞饮体,含铁小体（siderosome）,髓样结构（myelin figure）,3、三级溶酶体 (tertiary lysosome),当次级溶酶体到达其功能末期时，由于酶活性降低或丧失，一些未被消化分解的物质保留其中，形成三级溶酶体，也称残留小体。,定

15、 义：,特 征：,电镜下，电子密度高，染色较深。,常见类型：,脂 褐 素（lipofuscin）,内体,初级溶酶体,吞噬体,异噬溶酶体 （吞噬溶酶体）,胞饮体,异噬溶酶体 （多泡小体）,内源性底物,自噬溶酶体,次 级 溶 酶 体,三级溶酶体,外源性底物,外吐,内吞体,rER,顺面高尔基网,反面高尔基网,高尔基复合体,酶蛋白前体甘露糖,加入磷酸,(M-6-P),前溶酶体,ATP,ADP+Pi,H,去磷酸,pH=6,成熟溶酶体,（初级溶酶体）,（三）溶酶体的形成与成熟,（四）溶酶体的功能,1、胞内物质消化分解，衰老、残存细胞器更新,细胞对外来异物及线粒体、内质网等细胞器碎片的消化作用。,2、细胞营养作用,在细胞饥饿状态下，分解自身大分子物质，为细胞生存 提供营养物质。,3、防御保护功能,巨噬细胞具有发达的溶酶体，被吞噬的细菌和病毒，最终在溶酶体的作用下杀灭，并分解消化。,甲状腺滤泡 上皮细胞,甲状腺 球蛋白,蛋白酶将碘化的 甲状腺球蛋白水 解生成甲状腺素,甲状腺素通 过细胞基部 进入血液,合成,分泌至,滤泡 腔内,碘化后,重吸收,滤泡上 皮细胞,形成,大胶滴,+溶酶体,甲状腺素就是在溶酶体参与下形成的。,4、参与某些腺体组织细胞分泌过程的调节,5、在生物个体发生、发育过程中起重要作用,协助精卵结合（精子的顶体特化的溶酶体） 蝌蚪发育过程中尾部的退化、哺乳动物断乳后乳腺的退行性变化等都