细胞生物学课件：3细胞基本结构2

1、细胞的基本结构 2,根据表面核糖体附着情况，内质网可分为粗面型内质网（rough endoplasmic reticulum，RER）和滑面型内质网（smooth endoplasmic reticulum，SER）两类。,RER呈扁平囊状，排列整齐，膜围成的空间称为ER腔，依靠核糖体连接蛋白与核糖体的大亚基相连。 蛋白质合成修饰加工与转运。,SER呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。,脂质、甾体激素合成；解毒、分解糖原（肝脏）；Ca2贮存（肌肉）；胃酸、胆汁形成。,高尔基体 Golgi complex, GC,an organelle found in most eukaryotic cell

2、s, including those of plants and animals.,GC的结构,三种基本结构：小泡（vesicles）、扁平囊（saccule） 、大泡（vacuoles）。,小囊泡：直径40-80nm，厚6nm，聚集在GC的顺面一侧，由RER出芽生成（光滑型，有被型）,扁平囊：由单层膜构成，中间形成囊腔，周缘多呈泡状，是高尔基体中最富特征性的结构， 48个扁平囊在一起，构成高尔基体的主体部分，称为高尔基堆（Golgi stack） 。,大囊泡：直径100-500nm，厚8nm，聚集在GC的反面一侧，由扁平囊出芽生成,GC是具有明显极性的膜结构复合体,通常整个扁平囊较弯曲，凸出

3、的一面对着内质网，称为顺面（cis face）或形成面（forming face）。凹进的一面朝向细胞膜，称为反面（trans face）或成熟面（mature face）。,GC是具有明显极性的膜结构复合体,cis Golgi network, cis cisternae, medial cisternae, trans cisternae, trans Golgi network,化学组成,GC膜脂类与蛋白含量介于内质网膜和细胞膜之间，具有一些和ER共同的蛋白成分。 酶的种类丰富（糖基转移酶、氧化还原酶、酰基转移酶、磷酸酶、激酶、甘露糖苷酶、磷脂酶等）。,酶的分布在GC的不同区域出现差别。

4、,功能,对蛋白质的加工-蛋白糖基化并修饰糖链，水解，磷酸化，硫酸化 蛋白质分拣/转运/分泌的中转站,高尔基体的分布、数目随细胞种类、功能状态、分化程度而变。,溶酶体 lysosome,一层单位膜构成，囊泡状，内含多种酸性水解酶类。,结构,体积大小差异显著，形态多样。 膜有质子泵，将H+泵入溶酶体，使其PH值降低。反应的最适PH值为5左右。,膜脂含较多鞘磷脂，内表面lgpA /lgpB蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜结构降解。,分类,初级溶酶体primary lysosome：不含底物，水解酶没有活性。 次级溶酶体secondary lysosome：内含水解酶和相应的底物。,分类,溶酶体来

5、自高尔基体的运输小泡晚期内体late endosome,残余体residual body：已失去酶活性，仅留未消化的残渣的溶酶体，可通过胞吐作用排出细胞，也可能留在细胞内逐年增多。,脂褐质,分解外来异物和老损细胞器 细胞营养 免疫防御 腺体分泌 个体发生、发育,溶酶体相关疾病,矽肺 肺结核 溶酶体贮积病 类风湿关节炎,矽肺病人X光胸片,正常人X光胸片,溶酶体贮积病,过氧化物酶体 Peroxisome (microbody),一层单位膜构成的囊泡状球体。 含多种氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶,类核体（尿酸氧化酶结晶）,功能,RH2+O2R+H2O2 H2O2+RH2 R+2H2O 2H2O2 2

6、H2O +O2 调节氧浓度 参与脂肪酸氧化、脂类合成代谢 肝肾解毒（酚/酸/醛/醇），代谢糖、脂、氮,囊泡（vesicle）,真核细胞中常见的膜泡结构，由细胞器膜外凸或内凹芽生而成。 膜泡结构将待运输的分子包裹起来，通过出芽的方式脱离转运起点，送到目的地后通过膜融合的方式释放。,线粒体Mitochondrion,细胞分解代谢有机物并产生能量的场所。,形态与分布,一般呈粒状或杆状，形态、数量、分布因生物种类和生理状态而异。,线粒体分布,微管分布,线粒体的结构,两层膜封闭的膜囊结构：外膜、内膜、膜间腔和基质,线粒体外膜 (mitochondrial outer membrane) 脂类和蛋白质含量

7、各占1/2 ，胆固醇、PI较少，标志酶为单胺氧化酶 。 表面较光滑，具有由孔蛋白构成的亲水通道，开放后允许小分子通过。,线粒体内膜 （mitochondrial inner membrane） 蛋白质含量高，标志酶为细胞色素氧化酶 缺乏胆固醇，富含心磷脂，通透性很低。 内膜与外膜之间的空间称为膜间腔（intermembrane space），标志酶为腺苷酸激酶。,心磷脂,嵴（cristae）能显著扩大内膜表面积。 嵴的内表面上附有基粒（elementary particle），基粒由头部、柄部和基部，基部嵌入线粒体内膜。,ATP合酶复合体（ATP synthase）,线粒体内膜上的基粒即ATP

8、合酶，分为球形的F1（头部）和嵌入膜中的F0（基部）和连接柄部，它可以利用质子势能合成ATP。 F1由5种多肽组成33复合体，具有三个ATP合成的催化位点（每个亚基具有一个）。 贯穿复合体，并与F0接触，帮助与F0结合。与F0的两个b亚基形成固定复合体的结构,头部,基部,柄部,F0因子镶嵌于内膜的膜脂成分中，可专一性的传递质子，是质子流向F1的穿膜通道。,细胞质中一分子葡萄糖糖酵解，生成2分子丙酮酸和2分子NADH+H+，净生成2分子的ATP 。,ATP合酶具有双向作用：可以顺电化学梯度利用H势能合成ATP，也可以水解ATP释放能量将H泵出膜外。,转位接触点（Translocation con

9、tact site）-蛋白质转运的通道。,基质（matrix） 位于内膜包围的空间中。 含大量酶（催化三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸分解、蛋白质合成、核酸合成），其标志酶为苹果酸脱氢酶。 还有线粒体DNA（mtDNA），核糖体，tRNAs 、rRNA等。,线粒体有一套相对独立的遗传系统,Human mitochondrial DNA carry 16,569 base pairs with 37 genes (13 proteins, 22 tRNAs and 2 rRNAs) which are concerned with the production of proteins involv

10、ed in respiration. However they all need sub-units created by nuclear DNA in order to work.,mt基因组,蛋白质基因(13个),rRNA 基因,tRNA基因(22个),Cytb 基因（1个）,ATP酶复合体 亚单位基因,Cytc氧化酶 亚单位基因,N A D H 脱 氢 酶 基 因,(2个),(3个),(7个),(2个),16SrRNA基因(1个),12SrRNA基因(1个),（37个基因）,一个线粒体内可含有一至数个DNA分子。 mtDNA呈双链环状，不与组蛋白结合，主要编码供线粒体自身使用的tRNA、

11、rRNA和蛋白质。 线粒体基因组没有内含子，编码序列占90%以上，所使用的遗传密码也有着与核基因密码不同的含义。,转录是从两个主要的启动子处开始转录的，分别为重链启动子（heavy-strand promoter, HSP）和轻链启动子（light-strand promoter, LSP）。 线粒体转录因子1（mitochondrial transcription factor 1， mtTFA）可与HSP和LSP上游的DNA特定序列相结合，并在mtRNA聚合酶的作用下启动转录过程。,mtDNA的复制相对独立于细胞周期。 mtDNA的复制起始点被分成两半：重链上的重链复制起始点（origin

12、 of heavystrand replication， OH）和轻链上的轻链复制起始点（origin of lightstrand replication， OL），分别控制重链和轻链子链DNA的自我复制。,核编码蛋白质的线粒体转运,线粒体中有大约有1500种蛋白，其中仅37种由线粒体基因组编码，因此线粒体内大多数参与电子传递链的蛋白都是核编码的线粒体蛋白。 线粒体所需要的大部分蛋白质需要由核基因编码，且是在细胞质中合成后再运进线粒体，所以线粒体的生长和增殖受核基因组和线粒体基因组的共同控制，也称线粒体是具有半自主性的细胞器。,部分核编码的线粒体蛋白 线粒体定位 蛋白质 基质 乙醇脱氢酶（酵母） 氨甲酰磷酸合酶（哺乳动物） 柠檬酸合酶（citrate synthase）与其他柠檬酸酶 DNA聚合酶 F1ATP酶亚单位（除植物外）、（某些真菌） Mn2+超氧物岐化酶 鸟氨酸转氨酶（哺