細(xì)胞生物學(xué)(4)細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）細(xì)胞內(nèi)膜（internalmembrane）：內(nèi)膜構(gòu)成的細(xì)胞器：線粒體，過氧化物酶體，細(xì)胞核，內(nèi)體，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基體，溶酶體，運(yùn)輸小泡等。內(nèi)膜是真核細(xì)胞有別于原核細(xì)胞的一個(gè)主要特征內(nèi)膜的作用：區(qū)域化（區(qū)室），增加反應(yīng)表面積第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)的組成細(xì)胞器細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物細(xì)胞質(zhì)骨架細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一、細(xì)胞器（organelles）處于動(dòng)態(tài)變化之中。具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和化學(xué)組成，行使各自的功能。彼此之間存在聯(lián)系在不同類型細(xì)胞中具有共同的形態(tài)特征和功能活動(dòng)，但也是有區(qū)別的。核糖體中心體二、細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物（cytoplasmicinclusions）糖原脂滴蛋白結(jié)晶有形代謝物質(zhì)三、細(xì)胞質(zhì)骨架（cytoskeleton）微管、微絲、中間絲三種蛋白纖維構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)有序參與細(xì)胞很多重要的生命活動(dòng)四、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（cytoplasmicmatrix）定義：形態(tài)學(xué)；實(shí)驗(yàn)學(xué)和生物化學(xué)；胞質(zhì)溶膠（cytosol）化學(xué)成分和物理特性：功能內(nèi)環(huán)境和代謝的場所糖酵解蛋白質(zhì)、脂肪合成細(xì)胞內(nèi)外，細(xì)胞內(nèi)各結(jié)構(gòu)間的交流胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的途徑組成互相聯(lián)系，成為一整體細(xì)胞器細(xì)胞質(zhì)骨架細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)第二節(jié)核糖體（ribosome）RETURN一、核糖體的結(jié)構(gòu)和成分

電鏡結(jié)構(gòu)：大、小亞基,一定Mg++

濃度下聚合和解聚分子組成和結(jié)構(gòu)：rRNA和蛋白質(zhì)RETURNMg++=1~10mmol/LMg++<1mmol/L種類

原核生物（70S）真核生物的線粒體、葉綠體（70S）

真核生物（80S）二、核糖體與蛋白質(zhì)的生物合成DNAto蛋白質(zhì)合成的模板——mRNA遺傳密碼（geneticcodes）起始密碼AUG終止密碼UAA/UAG/UGA同義密碼遺傳密碼是連續(xù)和有方向的遺傳密碼在各種生物中是一樣的密碼的解譯和氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)——tRNA丙氨酰-tRNA3’……CGI……5’mRNA

5’……GCU……3’mRNA5’……GCC……3’mRNA5’……GCA……3’密碼子反密碼子蛋白質(zhì)合成的裝配機(jī)——核糖體rRNA——核酶（ribozyme）rRNA——核糖體的形狀rRNA——tRNA在mRNA的定位rRNA和蛋白質(zhì)各司其職核糖體上的一些結(jié)合位點(diǎn)mRNA結(jié)合位點(diǎn)tRNA結(jié)合位點(diǎn)（P位，A位，E位）催化位點(diǎn)其他蛋白因子結(jié)合位點(diǎn)to核糖體移動(dòng)方向延長中的多肽鏈核糖體RETURN三種RNA共同協(xié)調(diào)，完成蛋白質(zhì)的合成過程翻譯蛋白質(zhì)生物合成的過程：氨基酸的活化和結(jié)合起始、延長、終止氨基酰－tRNA合成酶特定的氨基酸特定的tRNA+氨基酰－tRNAATPADP多肽鏈合成的起始大亞基*小亞基與起始氨酰tRNA

結(jié)合與mRNA結(jié)合識別起始密碼

*大亞基與mRNA結(jié)合形成70s起始復(fù)合物*需起始因子（IF）和GTP多肽鏈合成的延長進(jìn)位轉(zhuǎn)肽移位．進(jìn)位

．轉(zhuǎn)肽由轉(zhuǎn)肽酶(核酶)催化．核糖體移動(dòng)

需延長因子（EF）和GTP多肽鏈合成的終止釋放因子結(jié)合到終止密碼子上酯鍵水解多肽鏈釋放多肽鏈合成裝置解離終止密碼子釋放因子（RF）多肽鏈釋放出來肽鏈合成裝置解離

238多聚核糖體在細(xì)胞內(nèi)的存在形式固著核糖體游離核糖體第三節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

（EndoplasmicReticulum）一、形態(tài)特征與類型

糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（roughER）

動(dòng)質(zhì)（ergastoplasm）光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smoothER）微粒體（microsome）固著核糖體游離核糖體二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

(一）糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能(二）光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能1.蛋白質(zhì)的合成合成的蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上胞質(zhì)溶膠細(xì)胞核溶酶體

高爾基體

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

線粒體過氧化物酶體分泌顆粒內(nèi)體細(xì)胞表面核糖體糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的三類蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體的駐留蛋白分泌蛋白膜蛋白（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、質(zhì)膜）back合成的蛋白有兩種形式：可溶性蛋白膜蛋白

2、蛋白質(zhì)糖基化（proteinglycosylation）寡聚糖轉(zhuǎn)移酶形成糖蛋白N-連接

O-連接蛋白質(zhì)糖基化（proteinglycosylation）

N-連接寡聚糖轉(zhuǎn)移酶Asn=天冬酰胺O-連接蘇氨酸、絲氨酸、賴氨酸的-OH4.膜脂合成蛋白多肽的正確折疊和裝配——伴侶蛋白（chaperoneprotein）3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中蛋白質(zhì)的正確折疊和裝配蛋白二硫鍵異構(gòu)酶（PDI）結(jié)合蛋白(Bip)鈣聯(lián)蛋白、鈣網(wǎng)蛋白to二硫鍵的形成（PDI）Proteindisulfideisomerase，PDI蛋白二硫鍵異構(gòu)酶backbackBip(bindingprotein)結(jié)合暴露的疏水氨基酸，防止蛋白聚集鈣聯(lián)蛋白back磷脂酰膽堿的合成過程細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面磷脂轉(zhuǎn)位子（攪雜酶）質(zhì)膜胞外側(cè)質(zhì)膜胞內(nèi)側(cè)磷脂轉(zhuǎn)位子（翻轉(zhuǎn)酶）磷脂酰絲氨酸磷脂酰乙醇胺磷脂的膜間轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡運(yùn)輸磷脂交換蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)質(zhì)量控制蛋白修飾發(fā)生問題了怎么辦？蛋白修飾完成后怎么辦？

光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

1.類固醇激素的合成2.脂類的合成3.鈣的儲(chǔ)存和釋放4.藥物代謝與解毒第三節(jié)高爾基體

（GolgiComplex）扁平囊大泡小泡順面管網(wǎng)結(jié)構(gòu)（cis-network）順面囊（ciscisterna）反面囊（transcisterna）反面管網(wǎng)結(jié)構(gòu)（trans-network）反面順面To

一、形態(tài)結(jié)構(gòu)扁平囊（cisternae）扁平囊堆（stack）大泡、小泡（vesicles）囊泡系統(tǒng)順面管網(wǎng)結(jié)構(gòu)順面囊反面囊反面管網(wǎng)結(jié)構(gòu)順面囊——嗜鋨反面囊——焦磷酸硫胺素酶反面管網(wǎng)——胞嘧啶單核苷酸不同的區(qū)室呈不同的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)：可作為特征反應(yīng)二、高爾基體的功能

（一）加工和修飾

（二）分選作用

1.糖蛋白的糖基化N-乙酰葡糖胺GlcNAc甘露糖Man半乳糖Gal唾液酸NANA高甘露糖寡聚糖復(fù)合寡聚糖高爾基體的區(qū)室和功能2.蛋白聚糖的糖基化3.糖脂的糖基化4.糖蛋白和蛋白聚糖的硫酸鹽化硫酸根酪氨酸5.分泌蛋白前體的有限水解胰島素原的有限水解back分選信號高爾基體的分選作用高爾基體根據(jù)蛋白所攜有的特定分選信號，以相應(yīng)的受體與這些分選信號結(jié)合，并將不同的蛋白分裝到各自的運(yùn)輸小泡中，分別運(yùn)送至不同的目的地。主要分選的蛋白1.回輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分選2.溶酶體酶蛋白的分揀運(yùn)輸與溶酶體的形成

back（2）受調(diào)分泌途徑3.分泌蛋白、膜蛋白的分選（1）基本分泌途徑4.高爾基體駐留蛋白的分選第四節(jié)溶酶體（lysosome）一、形態(tài)和特性單層膜包圍的小囊泡,內(nèi)含多種酸性水解酶大小不一有較高電子密度酸性水解酶酶的特性:1.最適pH3~62.多為帶負(fù)電荷的糖蛋白膜的特性:1.質(zhì)子泵2.有轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白3.膜蛋白高度糖基化back溶酶體的形成

二、溶酶體的功能——消化（一）消化方式

1）

胞內(nèi)消化

異噬作用heterophagy）自噬作用（autophagy)2）胞外消化to

三、溶酶體與細(xì)胞功能活動(dòng)

消除異物提供營養(yǎng)更新細(xì)胞成分調(diào)節(jié)激素分泌四.溶酶體與疾病矽肺儲(chǔ)積病(storagedisease)I細(xì)胞病(Inclusioncelldisease)第五節(jié)過氧化物酶體（peroxisome）一、形態(tài)和特性膜包圍的微型小體——微體氧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶1.所包含的酶2.起源和形成

二、過氧化物酶體的功能

1）

解毒作用

RH2+H2O2R+2H2O過氧化氫酶2）

調(diào)節(jié)細(xì)胞氧張力

RH2+O2R+2H2O2氧化酶3）

參與脂肪酸的分解

第七章線粒體

線粒體（mitochondrion）是普遍存在于哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞以外的真核細(xì)胞中的細(xì)胞器，它是細(xì)胞進(jìn)行氧化和能量轉(zhuǎn)換的主要場所，被喻為細(xì)胞的“動(dòng)力工廠”或“換能中心”。第一節(jié)線粒體的超微結(jié)構(gòu)一、外膜二、內(nèi)膜與內(nèi)部空間內(nèi)腔（基質(zhì)腔）外腔（膜間腔）嵴（cristae）

基粒（elementaryparticle）外膜內(nèi)膜膜間腔核糖體基質(zhì)顆粒嵴基質(zhì)腔基粒（ATP酶）DNAto三、基質(zhì)腔線粒體核糖體線粒體DNA基質(zhì)顆粒（matricalgranule）ATP酶復(fù)合體柄部頭部(F1因子)基片(F0因子)第二節(jié)線粒體的化學(xué)組成一、化學(xué)組成1.蛋白質(zhì)：65％～70％2.脂類：25％～30％，磷脂3.DNA4.其它：輔酶、維生素、無機(jī)離子及RNA等二、酶的分布特點(diǎn)約120種：氧化還原酶37％合成酶10％水解酶＜9％不同部位有獨(dú)特的標(biāo)志酶（約30種）第三節(jié)線粒體是物質(zhì)氧化和

能量轉(zhuǎn)換的場所一、電子傳遞鏈與氧化磷酸化的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（一）電子傳遞鏈（electrontransportchain）

呼吸鏈（respiratorychain

）NADH呼吸鏈和FADH2呼吸鏈氫原子（H）H+＋e－氫負(fù)離子（H－）

H+＋2e－to復(fù)合物Ⅰ輔酶Q復(fù)合物Ⅲ細(xì)胞色素C復(fù)合物Ⅳ琥珀酸復(fù)合物Ⅱ2e－2e－2e－2e－2e－2e－1/2O22e－2e－NADH電子傳遞鏈組分及反應(yīng)序列示意圖復(fù)合物Ⅰ復(fù)合物Ⅳ復(fù)合物Ⅲ電子傳遞鏈return鑲嵌在內(nèi)膜脂質(zhì)雙分子層中，具有質(zhì)子通道作用由3α、3β、γ、δ和ε9個(gè)亞基構(gòu)成，催化ATP合成柄部：基片(F0因子):F1的抑制物對寡霉素敏感的蛋白蛋白F6to（二）ATP酶復(fù)合體頭部(F1因子):returnATP合成以NAD+為受氫體，形成3分子ATP以FAD為受氫體，形成2分子ATP（三）氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）將生物氧化所釋放能量的轉(zhuǎn)移過程與ADP的磷酸化過程結(jié)合起來，而將生物氧化釋放的能量轉(zhuǎn)移到ATP的高能磷酸鍵中，又稱氧化磷酸化偶聯(lián)。ADP+PiATPEEto二、物質(zhì)氧化與能量轉(zhuǎn)換的機(jī)制以葡萄糖為例

1.無氧酵解2.丙酮酸乙酰輔酶A3.三羧酸循環(huán)（TAC）4.電子傳遞鏈氧化磷酸化

偶聯(lián)線粒體內(nèi)膜場所細(xì)胞質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)C6H12O6+6O2+6H2O12H2O+6CO2

生成36或38ATPreturnreturnreturn丙酮酸脂肪酸乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)returnto底物水平磷酸化氧化磷酸化葡萄糖2分子丙酮酸2分子乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)2NAD+2NADH+2H+2NAD+2FAD6NAD+2NADH26NADH+6H+2NADH+2H+2H2O+6ATP2H2O+4ATP6H2O+18ATP2H2O+6ATPO2+6ADPO2+6ADPO2+4ADP3O2+18ADP2ADP+2ATP4ATP2ATP2ADP2GDP2GTP凈產(chǎn)生2ATP4ATP34ATP三、化學(xué)滲透假說（chemiosmotishypothesis）

主要內(nèi)容：呼吸鏈各組分在內(nèi)膜上分布不對稱，當(dāng)高能電子沿呼吸鏈傳遞，所釋放的能量將H＋泵至膜間腔造成膜間腔H＋濃度高于基質(zhì)，在內(nèi)膜兩側(cè)形成電化學(xué)質(zhì)子梯度，在電化學(xué)質(zhì)子梯度驅(qū)動(dòng)下，H＋通過ATP合成酶流回基質(zhì)，其能量促使ADT和Pi形成ATP。

特點(diǎn)：1.強(qiáng)調(diào)線粒體膜結(jié)構(gòu)的完整性2.定向的化學(xué)反應(yīng)2e-1/2O2H2O四、線粒體功能：1.物質(zhì)氧化與能量轉(zhuǎn)換的場所2.儲(chǔ)積Ca2+3.調(diào)控細(xì)胞凋亡凋亡第四節(jié)線粒體的遺傳和半自主性半自主性的細(xì)胞器（semiautonomousorganelle）一、線粒體DNA：1.雙鏈環(huán)狀（H鏈和L鏈）。2.基因排列緊密。3.復(fù)制方式：半保留方式，但先后進(jìn)行。4.轉(zhuǎn)錄：同時(shí)轉(zhuǎn)錄，完全對稱。5.轉(zhuǎn)錄和翻譯緊密聯(lián)系。6.線粒體遺傳密碼與通用密碼有所差異。人線粒體DNA編碼的基因分布模式圖37個(gè)結(jié)構(gòu)基因：2種rRNA22種tRNA13種蛋白質(zhì)編碼序列returnreturnreturn線粒體是半自主性的細(xì)胞器二、核DNA編碼的線粒體蛋白質(zhì)的運(yùn)輸Hsp：熱休克蛋白Hsp70在蛋白質(zhì)向線粒體中輸入的作用示意圖核糖體正確折疊的蛋白質(zhì)正確折疊的蛋白質(zhì)被蛋白酶水解丟棄Hsp60樣裝置Hsp60樣裝置hsp70裝置hsp70裝置蛋白質(zhì)輸入線粒體基質(zhì)示意圖引導(dǎo)肽前蛋白受體內(nèi)外膜接觸點(diǎn)成熟線粒體蛋白由電化學(xué)梯度驅(qū)動(dòng)插入線粒體膜中識別轉(zhuǎn)移到基質(zhì)需要ATP參與被信號肽酶切割被切割的信號肽向線粒體膜間腔和內(nèi)膜輸入蛋白質(zhì)示意圖膜間腔蛋白蛋白酶切割內(nèi)膜上蛋白內(nèi)膜上蛋白線粒體合成的蛋白切割位點(diǎn)信號肽信號肽切割位點(diǎn)停止轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白toLeber遺傳性視神經(jīng)?。↙HON）ND4*11778G→A，精氨酸→組氨酸ND1*3460G→A，丙氨酸→絲氨酸肌陣攣性癲癇和粗糙紅纖維綜合征（MERRF）tRNALys:8334A→G；8356T→C神經(jīng)性肌虛弱,共濟(jì)失調(diào)及色素性視網(wǎng)膜炎綜合征(NARP)H+-ATP酶:8993T→G，亮氨酸→精氨酸return第五節(jié)線粒體與人類疾病和衰老一、線粒體?。╩itochondrialdiseases，MD）特點(diǎn)：1.MD多數(shù)由于線粒體DNA改變而引起。2.MD具有母系遺傳的特點(diǎn)。3.MD多為神經(jīng)、肌肉系統(tǒng)疾病。二、線粒體與衰老：與mtDNA有關(guān)本章小結(jié)細(xì)胞質(zhì)由細(xì)胞器、細(xì)胞內(nèi)含物、細(xì)胞骨架、核糖體、中心體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)等部分構(gòu)成。其中，除細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)外其余都為有形成分。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)為細(xì)胞提供了內(nèi)環(huán)境，并和這些有形成分存在廣泛的交流。核糖體是細(xì)胞合成蛋白的場所，整個(gè)合成過程中mRNA作為模板；tRNA解譯遺傳密碼，轉(zhuǎn)運(yùn)相應(yīng)的氨基酸；rRNA為前兩者提供結(jié)合的位點(diǎn)，并催化相關(guān)的反應(yīng)。合成分起始、延長、終止三個(gè)步驟。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)由膜包圍而成，分糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)