第六章 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)與蛋白質(zhì)分選

第六章細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)與蛋白質(zhì)分選第二節(jié)高爾基體最早發(fā)現(xiàn)于1855年，1889年，Golgi用銀染法在貓頭鷹的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)觀察到了清晰的結(jié)構(gòu)，因此定名為高爾基體。20世紀(jì)50年代以后才正確認(rèn)識它的存在和結(jié)構(gòu)。一、形態(tài)與組成是由數(shù)個扁平囊泡堆在一起形成的高度有極性的細(xì)胞器。常分布于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞膜之間，呈弓形或半球形，凸出的一面對著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)稱為形成面（formingface）或順面（cisface）。凹進(jìn)的一面對著質(zhì)膜稱為成熟面（matureface）或反面（transface）。順面和反面都有一些或大或小的運輸小泡（圖6-24），在具有極性的細(xì)胞中，高爾基體常大量分布于分泌端的細(xì)胞質(zhì)中（圖6-25）。圖6-24高爾基體各部分的名稱?圖6-25培養(yǎng)的上皮細(xì)胞中高爾基體的分布（高爾基體為紅色，核為綠色）引自/扁平囊直徑的1um，由單層膜構(gòu)成，膜厚6~7nm，中間形成囊腔，周緣多呈泡狀，4~8個扁平囊在一起，某些藻類可達(dá)一二十個，構(gòu)成高爾基體的主體，稱為高爾基堆（Golgistack）。高爾基體膜含有大約60%的蛋白和40%的脂類，具有一些和ER共同的蛋白成分。膜脂中磷脂酰膽堿的含量介于ER和質(zhì)膜之間，中性脂類主要包括膽固醇，膽固醇酯和甘油三酯。高爾基體中的酶主要有糖基轉(zhuǎn)移酶、磺基-糖基轉(zhuǎn)移酶、氧化還原酶、磷酸酶、蛋白激酶、甘露糖苷酶、轉(zhuǎn)移酶和磷脂酶等不同的類型。二、功能區(qū)隔高爾基體順面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（cisGolginetwork，CGN），是高爾基體的入口區(qū)域，接受由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的物質(zhì)并分類后轉(zhuǎn)入中間膜囊。高爾基體中間膜囊（medialGdgi），多數(shù)糖基修飾，糖脂的形成以及與高爾基體有關(guān)的糖合成均發(fā)生此處。高爾基體反面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（transGolginetwork，TGN），由反面一側(cè)的囊泡和網(wǎng)管組成，是高爾基體的出口區(qū)域，功能是參與蛋白質(zhì)的分類與包裝，最后輸出。圖6-26高爾基體的三個功能區(qū)域高爾基體各部分膜囊具有不同的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)：①嗜鋨反應(yīng)，經(jīng)鋨酸浸染后，高爾基體的cis面膜囊被特異地染色；②焦磷酸硫胺素酶(TPP酶)的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)，可特異地顯示高爾基體的trans面的1～2層膜囊；③煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP酶)的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)，是高爾基體中間幾層扁平囊的標(biāo)志反應(yīng)；④胞嘧啶單核苷酸酶(CMP酶)的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)，常?？娠@示靠近trans面上的一些膜囊狀和管狀結(jié)構(gòu)，CMP酶也是溶酶體的標(biāo)志酶，溶酶體就是在此處分泌產(chǎn)生的。三、主要功能高爾基體的主要功能將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類、與包裝，然后分門別類地送到細(xì)胞特定的部位或分泌到細(xì)胞外。1、蛋白質(zhì)的糖基化N-連接的糖鏈合成起始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，完成與高爾基體。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成的糖蛋白具有相似的糖鏈，由Cis面進(jìn)入高爾基體后，在各膜囊之間的轉(zhuǎn)運過程中，發(fā)生了一系列有序的加工和修飾，原來糖鏈中的大部分甘露糖被切除，但又被多種糖基轉(zhuǎn)移酶依次加上了不同類型的糖分子，形成了結(jié)構(gòu)各異的寡糖鏈。糖蛋白的空間結(jié)構(gòu)決定了它可以和那一種糖基轉(zhuǎn)移酶結(jié)合，發(fā)生特定的糖基化修飾。許多糖蛋白同時具有N-連接的糖鏈和O-連接的糖鏈。O-連接的糖基化在高爾基體中進(jìn)行，通常的一個連接上去的糖單元是N-乙酰半乳糖，連接的部位為Ser、Thr和Hyp的OH基團(tuán)，然后逐次將糖基轉(zhuǎn)移到上去形成寡糖鏈，糖的供體同樣為核苷糖，如UDP-半乳糖。糖基化的結(jié)果使不同的蛋白質(zhì)打上不同的標(biāo)記，改變多肽的構(gòu)象和增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。在高爾基體上還可以將一至多個氨基聚糖鏈通過木糖安裝在核心蛋白的絲氨酸殘基上，形成蛋白聚糖。這類蛋白有些被分泌到細(xì)胞外形成細(xì)胞外基質(zhì)或粘液層，有些錨定在膜上。2、參與細(xì)胞分泌活動負(fù)責(zé)對細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工，分類，并運出，其過程是SER上合成蛋白質(zhì)→進(jìn)入ER腔→以出芽形成囊泡→進(jìn)入CGN→在medialGdgi中加工→在TGN形成囊泡→囊泡與質(zhì)膜融合、排出。高爾基體對蛋白質(zhì)的分類，依據(jù)的是蛋白質(zhì)上的信號肽或信號斑。3、進(jìn)行膜的轉(zhuǎn)化功能高爾基體的膜無論是厚度還是在化學(xué)組成上都處于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)膜之間，因此高爾基體在進(jìn)行著膜轉(zhuǎn)化的功能，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的新膜轉(zhuǎn)移至高爾基體后，經(jīng)過修飾和加工，形成運輸泡與質(zhì)膜融合，使新形成的膜整合到質(zhì)膜上。4、將蛋白水解為活性物質(zhì)如將蛋白質(zhì)N端