第九章細胞質(zhì)和內(nèi)膜系統(tǒng)

一、化學組成:1、小分子類：水，無機離子，和溶解其中的氣體。2、中分子類：細胞包代謝過程的一些產(chǎn)物，如脂類、糖、氨基酸、核苷酸等。3、大分子類：蛋白質(zhì)、多糖、核酸等。第一節(jié)細胞質(zhì)基質(zhì)現(xiàn)在是1頁\一共有51頁\編輯于星期四二、功能為細胞提供穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境；為營養(yǎng)物質(zhì)貯存及代謝產(chǎn)物的介質(zhì)，提供生化反應場所；調(diào)控細胞內(nèi)外物質(zhì)的交換，信息傳遞；參與細胞表面特化結構形成；胚胎發(fā)育中，對細胞分裂增殖、細胞分化發(fā)揮作用?，F(xiàn)在是2頁\一共有51頁\編輯于星期四第二節(jié)內(nèi)膜系統(tǒng)概念：細胞內(nèi)在結構、功能和發(fā)生上相互密切關聯(lián)的所有膜性結構和膜性細胞器總稱。內(nèi)膜系統(tǒng)是真核細胞特有的結構。包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復合體、溶酶體、各種轉運小泡和核膜以及過氧化物酶體等功能結構?，F(xiàn)在是3頁\一共有51頁\編輯于星期四一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)概述1945年，K.R.Porter等在電鏡下觀察培養(yǎng)的小鼠成纖維細胞時首次發(fā)現(xiàn)。命名內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmicreticulum，ER）。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)占全部膜系統(tǒng)的50％左右；細胞總體積的10％以上；細胞質(zhì)量的15－20％?，F(xiàn)在是4頁\一共有51頁\編輯于星期四（一）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學組成1、脂類和蛋白質(zhì)是ER的主要化學組成成分脂類和蛋白質(zhì)比例大約1:2。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜脂質(zhì)雙分子層：磷脂最多，其中磷脂酰膽堿較高，鞘磷脂較少，沒有或很少膽固醇。ER中可分辨出有30多種多肽?，F(xiàn)在是5頁\一共有51頁\編輯于星期四2、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜含有以G-6-Ｐ酶為標志酶的諸多酶系

與解毒功能相關的氧化反應電子傳遞酶系與脂類物質(zhì)代謝功能反應相關的酶類與碳水化合物代謝功能反應相關的酶類參與蛋白質(zhì)加工轉運的多種酶類現(xiàn)在是6頁\一共有51頁\編輯于星期四網(wǎng)質(zhì)蛋白主要有：

內(nèi)質(zhì)蛋白可與Ca2+結合，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)標志性分子伴侶；

鈣網(wǎng)蛋白鈣平衡調(diào)節(jié),蛋白質(zhì)折疊加工。

蛋白質(zhì)二硫鍵異構酶（proteindisulfideisomerase,PDI）

催化蛋白質(zhì)中二硫鍵形成保證其正常折疊。

免疫球蛋白重鏈結合蛋白分子伴侶，協(xié)助蛋白質(zhì)折疊。

鈣連蛋白促使折疊不完全蛋白完全折疊。3、網(wǎng)質(zhì)蛋白是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔普遍存在的一類蛋白質(zhì)現(xiàn)在是7頁\一共有51頁\編輯于星期四（二）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一般形態(tài)結構1、膜性管網(wǎng)結構系統(tǒng)以膜性小管、小泡和扁囊為基本結構單位，彼此連通；向外擴展至質(zhì)膜下，向內(nèi)延伸常與核膜相連；具有不同組織類型、同一細胞不同發(fā)育階段及不同生理狀態(tài)下的形態(tài)結構類型與分布的差異性?，F(xiàn)在是8頁\一共有51頁\編輯于星期四2、ER類型

依形態(tài)結構不同，ER分為:粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（roughendoplasmicreticulum,RER）光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smoothendoplasmicreticulum,SER）

現(xiàn)在是9頁\一共有51頁\編輯于星期四粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（RER)結構：排列整齊的扁平囊狀結構，有核糖體顆粒附著。分布：廣泛，作為細胞功能狀態(tài)和分化程度的指標。分泌蛋白合成旺盛細胞更豐富，如漿細胞和胰腺細胞；

分化程度低、生長速度快的細胞含量較少，如腫瘤細胞和未分化細胞。

現(xiàn)在是10頁\一共有51頁\編輯于星期四

結構：表面光滑的管、泡樣網(wǎng)狀結構，可與RER連通。分布：有明顯的細胞種類特征，肝細胞含量豐富，與解毒作用相關；腎上腺皮質(zhì)細胞，能合成類固醇激素；橫紋肌細胞特化為肌漿網(wǎng)，能釋放和貯存Ca2+。滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（SER)現(xiàn)在是11頁\一共有51頁\編輯于星期四（三）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的主要功能1、RER的功能

與蛋白質(zhì)的分泌合成、加工修飾及轉運密切相關。核糖體附著的支架新生肽鏈的折疊與裝配蛋白質(zhì)的糖基化蛋白質(zhì)的胞內(nèi)運輸現(xiàn)在是12頁\一共有51頁\編輯于星期四核糖體附著的支架核糖體是所有細胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成的唯一場所，一切蛋白質(zhì)的合成皆起始于游離的核糖體。附著核糖體合成的蛋白質(zhì)有：

內(nèi)源性蛋白外輸性蛋白膜整合蛋白

現(xiàn)在是13頁\一共有51頁\編輯于星期四

內(nèi)源性蛋白

①構成細胞器的駐留蛋白②定位性分布的胞質(zhì)溶質(zhì)蛋白③通過核孔復合體輸送轉運并定位于胞核的核蛋白④線粒體等所必需的核基因組編碼蛋白膜整合蛋白：如膜抗原，膜受體等功能性膜蛋白。分泌蛋白：通過出胞作用轉運至胞外?，F(xiàn)在是14頁\一共有51頁\編輯于星期四新生肽鏈的折疊與裝配二硫鍵形成：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔氧化型谷胱甘肽（GSSG）和PDI促使半胱氨酸殘基二硫鍵形成和多肽鏈折疊。結合蛋白、內(nèi)質(zhì)蛋白、鈣網(wǎng)蛋白和鈣連蛋白等分子伴侶滯留折疊錯誤的多肽及尚未完成裝配的蛋白亞單位，并促使它們的重新折疊、裝配與運輸。現(xiàn)在是15頁\一共有51頁\編輯于星期四

分子伴侶：一類在細胞內(nèi)能特異性地識別新生肽鏈并與之結合，幫助多肽鏈正確折疊、裝配和轉運及降解的蛋白質(zhì)分子，并且能識別、阻滯錯誤裝配蛋白質(zhì)的運輸，本身并不參與最終產(chǎn)物的形成，只起陪伴作用。

現(xiàn)在是16頁\一共有51頁\編輯于星期四蛋白質(zhì)的糖基化在糖基轉移酶催化下，糖類與蛋白質(zhì)天冬酰胺殘基側鏈氨基共價結合形成糖蛋白的過程，亦稱N-連接糖基化（N-linkedglycosylation）。現(xiàn)在是17頁\一共有51頁\編輯于星期四蛋白質(zhì)的胞內(nèi)運輸目前認為有兩個途徑：1、轉運小泡高爾基復合體（加工濃縮）分泌小泡胞吐至胞外；2、膜泡大濃縮泡發(fā)育成酶原顆粒排出細胞。共同特點：膜泡形式進行運輸?，F(xiàn)在是18頁\一共有51頁\編輯于星期四

2、SER的功能不同類型細胞，具有不同生物學作用：參與脂質(zhì)合成參與糖原代謝參與解毒作用參與調(diào)節(jié)鈣離子貯存和濃度參與胃酸、膽汁的合成和分泌現(xiàn)在是19頁\一共有51頁\編輯于星期四參與脂質(zhì)合成細胞所需的全部脂質(zhì)都源于SER。合成酶類（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜）脂質(zhì)合成（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胞質(zhì)側）底物（胞質(zhì)）轉位酶內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔側運輸出芽小泡形式自由擴散形式（磷脂轉換蛋白-載體）Golgi.，溶酶體質(zhì)膜線粒體，過氧化物酶體現(xiàn)在是20頁\一共有51頁\編輯于星期四參與糖原代謝肝細胞SER膜上的葡萄糖-6-磷酸酶催化細胞質(zhì)基質(zhì)中糖原的降解產(chǎn)物葡萄糖-6-磷酸去磷酸化，轉化為葡萄糖，經(jīng)ER釋放入血液?，F(xiàn)在是21頁\一共有51頁\編輯于星期四參與解毒作用肝臟的解毒作用主要由肝細胞SER完成。肝細胞SER通過催化多種物質(zhì)的氧化或羥化，使藥物或毒物的毒性被鈍化或被破壞，或增強化合物的極性使之易于排泄?，F(xiàn)在是22頁\一共有51頁\編輯于星期四參與調(diào)節(jié)Ca2+貯存和Ca2+濃度在肌肉細胞，SER特化為肌質(zhì)網(wǎng)（sarcoplasmicreticulum），肌質(zhì)網(wǎng)膜上的鈣泵將胞質(zhì)中的Ca2+泵入網(wǎng)腔貯存起來；遇到胞外信號作用，可釋放Ca2+到胞質(zhì)?，F(xiàn)在是23頁\一共有51頁\編輯于星期四胃酸、膽汁的合成和分泌胃壁腺上皮細胞，SER可以使CL-與H+結合生成鹽酸；在肝細胞，SER可以合成膽鹽，同時在葡萄糖醛酸轉移酶作用下使非水溶性膽紅素顆粒形成水溶性結合膽紅素?，F(xiàn)在是24頁\一共有51頁\編輯于星期四（四）、新生肽鏈穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的轉移過程參與因子：信號肽（signalpeptide）（合成肽鏈N-末端一段特殊氨基酸序列，指導多肽鏈穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）。信號識別顆粒（signalrecognitionparticle,SRP)（位于胞質(zhì)基質(zhì)）。SRP受體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜核糖體結合蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜轉運體(translocon)現(xiàn)在是25頁\一共有51頁\編輯于星期四轉移過程SRP識別并結合信號肽信號肽-SRP-核糖體A位（肽鏈合成中止）核糖體錨泊于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號肽-SRP-核糖體A位-SRPR（SRP釋放）新生肽鏈進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔信號肽被切除（信號肽酶）肽鏈合成完成現(xiàn)在是26頁\一共有51頁\編輯于星期四核糖體附著與肽鏈的延伸合成現(xiàn)在是27頁\一共有51頁\編輯于星期四概述1898年，意大利學者Golgi在光鏡下觀察銀染的神經(jīng)細胞時發(fā)現(xiàn)，根據(jù)其形態(tài)特征稱為內(nèi)網(wǎng)器；后更名為高爾基器(Golgiapparatus);高爾基復合體（Golgicomplex）是根據(jù)電鏡下的形態(tài)和結構特征而命名。二、高爾基復合體現(xiàn)在是28頁\一共有51頁\編輯于星期四（一）高爾基復合體的形態(tài)結構1、三種不同的膜性囊泡構成高爾基復合體的基本結構①小囊泡或順面高爾基網(wǎng)狀結構（形成面）②中間膜囊,位于順面和反面高爾基網(wǎng)狀結構中間③大囊泡或反面高爾基網(wǎng)狀結構（成熟面）現(xiàn)在是29頁\一共有51頁\編輯于星期四高爾基復合體電鏡圖高爾基復合體形態(tài)結構模式圖現(xiàn)在是30頁\一共有51頁\編輯于星期四2、具有顯著的極性功能結構特征

①順面高爾基網(wǎng)狀結構（cisGolginetwork）或稱未成熟面（immatureface），凸面朝向細胞核或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。分選來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)和脂類。對蛋白質(zhì)進行O-連接糖基化及跨膜蛋白酰基化修飾?，F(xiàn)在是31頁\一共有51頁\編輯于星期四②反面高爾基網(wǎng)狀結構（transGolginetwork）或稱成熟面（matureface）,凹面朝向胞膜。分選蛋白質(zhì)；對某些蛋白質(zhì)的修飾。③高爾基中間膜囊（medialGolgicisterna)

順面和反面膜囊之間的膜囊。進行糖基化修飾和多糖及糖脂的合成?，F(xiàn)在是32頁\一共有51頁\編輯于星期四1、脂質(zhì)是高爾基復合體膜結構的基本化學組分高爾基復合體脂質(zhì)含量介于質(zhì)膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜之間。2、高爾基復合體中含有多種酶類

糖基轉移酶作為其標志性酶。還有磺基-糖基轉移酶、氧化還原酶、磷酸酶、α-甘露糖苷酶和磷脂酶等等。（二）高爾基復合體的化學組成現(xiàn)在是33頁\一共有51頁\編輯于星期四1、細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的運輸和分泌（三）、高爾基復合體的主要功能

3H-亮氨酸標記的胰腺外分泌細胞。A.脈沖標記完成10分鐘后，胰島素蛋白（黑色銀顆粒）從RER進入高爾基復合體；B.脈沖標記完成45分鐘后，胰島素蛋白進入分泌顆粒內(nèi)?，F(xiàn)在是34頁\一共有51頁\編輯于星期四2、高爾基復合體是胞內(nèi)物質(zhì)加工合成的重要場所

①糖蛋白的加工合成

O-連接糖基化：蛋白質(zhì)的酪氨酸、絲氨酸和蘇氨酸殘基側鏈的羥基與寡糖共價結合形成O-連接糖基化蛋白。

②蛋白質(zhì)的水解修飾分泌性蛋白質(zhì)部分肽鏈的水解：將無活性的酶原蛋白（如胰島素）形成成熟的蛋白質(zhì)。溶酶體酶的磷酸化（見溶酶體）。蛋白聚糖類的硫酸化?，F(xiàn)在是35頁\一共有51頁\編輯于星期四兩種糖基化之區(qū)別比較現(xiàn)在是36頁\一共有51頁\編輯于星期四①通過添加不同的分選信號（如磷酸、半乳糖、唾液酸等）形成不同的蛋白質(zhì)，被反面高爾基網(wǎng)膜上的受體識別、濃縮、分選，運輸。②分選錯誤時，被特異挽救受體識別，運回高爾基復合體。3、胞內(nèi)蛋白質(zhì)分選和膜泡運輸現(xiàn)在是37頁\一共有51頁\編輯于星期四目前了解較多的運輸小泡有以下三種：

網(wǎng)格蛋白有被囊泡（clathrin-coatedvesicle）COPI有被囊泡（coatmer-proteinsubunitsⅠ）COPII有被囊泡（coatmer-proteinsubunitsⅡ）

現(xiàn)在是38頁\一共有51頁\編輯于星期四現(xiàn)在是39頁\一共有51頁\編輯于星期四COPⅠ和COPII有被囊泡的主要功能正向運輸正向運輸逆向運輸COPⅡCOPⅠ分泌蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白現(xiàn)在是40頁\一共有51頁\編輯于星期四網(wǎng)格蛋白有被小泡：將外來物質(zhì)轉運至胞質(zhì)或溶酶體。COPI有被小泡：負責捕捉、回收轉運內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白，介導高爾基復合體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逆向運輸。COPII有被小泡：介導從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基復合體的物質(zhì)轉運?，F(xiàn)在是41頁\一共有51頁\編輯于星期四反面高爾基網(wǎng)分揀蛋白的三種轉運途徑1、溶酶體信號定向運輸2、非連續(xù)分泌3、連續(xù)分泌混合蛋白分揀內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細胞質(zhì)溶質(zhì)胞外細胞膜高爾基復合體M-6-P受體現(xiàn)在是42頁\一共有51頁\編輯于星期四

概述1955年，C.Duve從鼠肝細胞中分離出一種富含各種水解酶的顆粒，即溶酶體（lysosome）。廣泛分布于所有動物細胞。電鏡下：溶酶體是由一層單位膜構成的球囊狀結構。三、溶酶體現(xiàn)在是43頁\一共有51頁\編輯于星期四１.高度的異質(zhì)性大小差別巨大直徑：50nm-數(shù)微米不同細胞，溶酶體數(shù)量不同不同溶酶體，水解酶的種類不同２.共性特征均含有酸性水解酶膜中富含高度糖基化的跨膜整合蛋白膜上嵌有質(zhì)子泵（一）、溶酶體的主要形態(tài)結構及化學特征現(xiàn)在是44頁\一共有51頁\編輯于星期四溶酶體電鏡圖現(xiàn)在是45頁\一共有51頁\編輯于星期四1、依生理功能狀態(tài)不同分為：（1）初級溶酶體（primarylysosome）：剛剛形成的溶酶體。酶常處于非活性狀態(tài)。（2）次級溶酶體（secondarylysosome）：初級溶酶體與胞內(nèi)、外物質(zhì)相