细胞生物学152-10-29.2 内质网1-9_9154.pptx

1、9. 内膜系统与膜运输: 第二节名词,1. 微粒体(microsomes),微粒体是细胞被匀浆破碎时, 内膜系统的膜结构破裂后自己重新封闭起来的小 囊泡(主要是内质网和高尔基体), 这些小囊泡的直径大约 100 nm 左右, 是异质性的集,合体, 将它们称为微粒体。,多数情况下, 微粒体是指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,它包含内质网膜和核糖体两种基本成分。在 体外实验中,具有蛋白质合成、蛋白质糖基化和脂类合成等内质网的基本功能。,2. 内质网(endoplasmic reticulum, ER),内质网是由一层单位膜所形成的囊状、泡状和管

2、状结构，并形成一个连续的网,膜系统。由于它靠近细胞质的内侧，故称为内质网。膜厚 5060 ,内腔是连通的。内,质网通常占有细胞膜系统的一半左右, 约占细胞体积的 10%以上。内质网在细胞质中 一般呈连续的网状形式存在, 但这种连续性和形状不是固定不变的。在细胞生活中, 一个时期可能是一些连续的小管或小囊系统, 而在另一个时期有可能是不连续的。同,1,时, 内质网对细胞的生理变化相当敏感, 在不正常或服药的情况下, 如饥饿、缺氧、辐,射、患肝炎、服用激素等, 均可使肝细胞的 ER 囊泡化。,根据内质网上是否附有核糖体,将内质网分为两类:粗面内质网(rough endoplasmic,reticu

3、lum, RER)和光面内质网(smooth endoplasmic reticulum, SER)。由于内质网是一,种封闭的囊状、泡状和管状结构，它就有两个面，内质网的外表面称为胞质溶胶面,(cytosolic space), 内表面称为潴泡面(cisternal space)。,光面内质网和粗面内质网在细胞中的分布是不同的, 有的细胞中只有 RER, 如胰,腺外分泌细胞; 有的细胞只有 SER, 如平滑肌、横纹肌细胞; 有的细胞中既含有 RER， 又含有 SER。据估计,大鼠肝细胞中内质网蛋白大约占总蛋白的 20%,内质网中脂占总 脂的 50%。,3. 粗面内质网(rough endopl

4、asmic reticulum, 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, 越是分泌旺盛的细胞(如浆细 胞)越多, 未分化和肿瘤细胞中较少。其主要功能是合成分泌性的蛋白质、多种膜蛋白,和酶蛋白。粗面内质网与细胞核的外层膜相连通。,2,4. 光面内质网(smooth endoplasmic reticulum, SER),核糖体附着的内质网称为光面内质网, 通常为小的膜管和小的膜囊状, 而非扁平,膜囊状,广泛存在于各种类型的细胞中，包括合成胆固醇的内分泌腺细胞、肌细胞、肾 细胞等。光面内质网是脂类合成的

5、重要场所,它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。,5. 肌质网(sarcoplasmic reticulum),心肌和骨骼肌细胞中的一种特殊的内质网,其功能是参与肌肉收缩活动。肌质网,膜上的 Ca -ATP 酶将细胞基质中的 Ca 泵入肌质网中储存起来, 使肌质网 Ca 的浓,2+,2+,2+,度比胞质溶胶高出几千倍。受到神经冲动刺激后, Ca 释放出来,参与肌肉收缩的调节。,2+,6. 胞质溶胶(cytosol),胞质溶胶属细胞质的可流动部分,并且是膜结合细胞器外的流动部分,它含有多,种蛋白和酶以及参与生化反应的因子。胞质溶胶是蛋白质合成的的重要场所, 同时还

6、 参与多种生化反应。,3,7. 翻转酶(flippase),又称磷脂转位蛋白(phospholipid translocator),将磷脂从膜的一侧翻转到另一侧的,酶, 是一个蛋白家族。翻转酶催化的磷脂移动也是有选择性的,如将磷脂酰胆碱翻转的 翻转酶则不能催化其他的磷脂翻转, 这样保证了膜中磷脂分布的不对称。,8. 磷脂交换蛋白(phospholipid exchang proteins, PEP),PEP 是一种水溶性的载体蛋白,可以在不同的膜结合细胞器之间转移磷脂。转移,的过程是: PEP 首先与磷脂分子结合, 形成水溶性的复合物进入细胞质基质中, 通过 自由扩散, 直至遇上其它的膜时,

7、PEP 将磷脂释放出来,并插在膜上,结果使磷脂从磷 脂含量高的膜上转移到缺少磷脂的膜上, 即从磷脂合成的部位内质网转向线粒体或 过氧化物酶体上。,9. 细胞色素 P-450 (cytochrome P-450),细胞色素 P-450 是光面内质网上的一类含铁的膜整合蛋白,因在 450nm 波长处具,有最高吸收值,因此而得名。细胞色素 P-450 参与有毒物质以及类固醇和脂肪酸的羟 基化。羟基化涉及四个基本反应被氧化的物质同细胞色素 P-450 结合细胞色素,4,P-450 中的铁原子被 NADPH 还原氧同细胞色素 P-450 结合底物结合一个氧原子 被氧化,另一个氧原子用于形成水。,10.

8、信号识别颗粒(signal recognition partical, SRP),SRP 是 一 种 核 糖 核 酸 蛋 白 复 合 体 , 沉 降 系 数 为 11S ， 含 有 分 子 量 为,72kDa、68kDa、54kDa、19kDa、14kDa 及 9kDa 的 6 条多肽和一个 7S(长约 300 个核苷,酸)的 scRNA。,SRP 上有三个功能部位: 翻译暂停结构域(P9/P14)、信号肽识别结合位点,(P54)、SRP 受体蛋白结合位点(P68/P72)。因此, SRP 能够识别刚从游离核糖体上合成 出来的信号肽，并与之结合，暂时中止新生肽的合成，同时与内质网上的停靠蛋白

9、结合,使核糖体附着到内质网膜上，并进行新生肽的转移。SRP 对正在合成的其它蛋 白质无作用,这些游离核糖体也就不能附着到内质网膜上。,11. 停靠蛋白 (docking protein, DP),即 SRP 在内质网膜上的受体蛋白,它能够与结合有信号序列的 SRP 牢牢地结合,使正在合成蛋白质的核糖体停靠到内质网上来。停靠蛋白含有两个亚基，一个亚基,5,暴露于细胞质的亲水部分，由 640 个氨基酸组成；另一个亚基是嵌入膜内的疏水部 分，由 300 个氨基酸所组成。SRP 受体蛋白除了同 SRP 结合将核糖体引导到内质网, 同时,它的 亚基与 SRP 一起催化 GTP 水解释放能量,帮助信号肽转

10、位。,12. 起始转移信号(start-transfer signal),蛋白质氨基末端的信号序列除了作为信号被 SRP 识别外, 还具有起始穿膜转移,的作用。在蛋白质共翻译转运过程中,信号序列的 N-端始终朝向内质网的外侧,插入蛋 白质转运通道后与通道内的信号序列结合位点(受体)结合,其后的肽序列是以袢环的 形式通过运输通道。不过 N-端的起始转移序列是可切除的序列,它的旁边有信号肽酶 的作用位点,以 N-端信号序列作为起始转移信号的一般都是分泌蛋白。,13. 内含信号序列(internal signal sequence),内含信号序列又称内含信号肽(internal signal pep

11、tides),它不位于 N-末端,但具信,号序列的作用,故称为内含信号序列。它可作为蛋白质共翻译转移的信号被 SRP 识别, 同时它也是起始转移信号,可插入蛋白质转运通道,并与通道中的受体结合,引导其后 的肽序列转运。内含信号序列是不可切除的信号序列,这是与 N-末端信号序列的一个,6,重要区别。由于内含信号序列是不可切除的,又是疏水性的,所以它是膜蛋白的一部分, 如果共翻译转运蛋白质中只有一个内含信号序列,那么合成的蛋白就是单次跨膜蛋白。,14. 停止转移肽(stop-transfer peptide),停止转移肽又称停止转运信号(halt transfer signal),它是存在于新生肽

12、中能够使肽,链通过膜转移停止的一段信号序列,结果导致蛋白质锚定在膜的双脂层, 停止转运信 号以 螺旋的形式锚定在双脂层。因停止转移信号的作用而形成单次跨膜的蛋白,那 么该蛋白在结构上只有一个停止转移信号序列,没有内含转移信号,但在 N-端有一个 信号序列作为转移起始信号。,15. 重链结合蛋白 (heavy-chain binding protein, Bip),Bip 是重链结合蛋白的简称,因为它能够同 IgG 抗体的重链结合而得名。Bip 是一,类分子伴侣,属于 Hsp70 家族,在内质网中有两个作用。,第一，Bip 同进入内质网的未折叠蛋白质的疏水氨基酸结合，防止多肽链不正确,地折叠和聚

13、合。然后 Bip 同 AT P 结合并通过 ATP 的水解释放出结合的多肽。在多数情 况下，释放出的多肽很快折叠，或者同别的亚基共同组装成完整的蛋白质。正确折,7,叠和装配的蛋白质不会同 Bip 再结合，但是，如果蛋白质进行了不正确的折叠或错 误的装配，Bip 会马上同这种蛋白结合，使蛋白质处于未折叠的状态，从而防止了,错误的折叠。,Bip 的第二个作用是防止新合成的蛋白质在转运过程中变性或断裂。也就是说蛋白,质在转运到内质网的过程中需要 Bip 的帮助。通过重组 DNA 技术,将酵母中编码 Bip 蛋白的基因突变成温度敏感型后，当提高细胞培养温度时，Bip 的功能就会停止， 蛋白质向 ER 的转移也会丧失，推测由于 Bip 的功能丧失，导致蛋白质在 ER 中的聚 集，抑制了新生肽向 ER 的转移。,16. N-连接糖基化(N-linked glycosylation),新合成蛋白进行糖基化修饰的一种方式。糖通过与蛋白质的天冬氨酸的自由,NH 基连接，所以将这种糖基化称为 N-连接的糖基化。这一过程在在内质网中进行,2,的。糖基化的第一步是将一个 14 糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的天冬酰胺上，,其氨基酸的特征序列是 Asn-X-Ser/Thr(X 代表任