1、第五章 细胞的内膜系统与囊泡转运 内膜系统：指细胞内那些在结构，功能及其内膜系统：指细胞内那些在结构，功能及其发生上相互密切关联的膜性结构细胞器的总称。发生上相互密切关联的膜性结构细胞器的总称。内膜系统内膜系统高尔基复合体高尔基复合体溶酶体溶酶体过氧化物酶体（？）过氧化物酶体（？）内质网内质网临床细胞的内膜系统与囊泡转运1第一节 内质网分布于除哺乳动物成熟红细胞以外的真核细胞内分布于除哺乳动物成熟红细胞以外的真核细胞内(Endoplasmic reticulum,ER)临床细胞的内膜系统与囊泡转运2内质网通常占细胞全部膜相结构的内质网通常占细胞全部膜相结构的50%50%左右左右临床细胞的内膜系
2、统与囊泡转运3临床细胞的内膜系统与囊泡转运4核膜外层核膜外层 扁囊状扁囊状 管状管状 泡状泡状内质网内质网细胞膜细胞膜内质网内质网小管小管小泡小泡扁囊状扁囊状细胞膜细胞膜核膜核膜临床细胞的内膜系统与囊泡转运5 粗面内质网粗面内质网 rER rER（rough ER):rough ER):z 膜表面附着核糖体；膜表面附着核糖体；z 形态多为扁囊状；形态多为扁囊状；z 多分布在分泌活动旺盛和分化较完善的细胞多分布在分泌活动旺盛和分化较完善的细胞,如胰腺细胞，浆细胞。如胰腺细胞，浆细胞。（一）粗（糙）面内质网（一）粗（糙）面内质网粗粗 三三、内质网的基本类型内质网的基本类型临床细胞的内膜系统与囊泡转
3、运6临床细胞的内膜系统与囊泡转运7临床细胞的内膜系统与囊泡转运8临床细胞的内膜系统与囊泡转运9 滑面内质网滑面内质网sER sER（smooth ER):smooth ER):z 膜表面无核糖体附着；膜表面无核糖体附着；z 形态多为分枝小管或小泡；形态多为分枝小管或小泡；z 多分布在一些特化的细胞中，如皮脂腺细胞等。多分布在一些特化的细胞中，如皮脂腺细胞等。（二）滑（光）面内质网（二）滑（光）面内质网滑滑临床细胞的内膜系统与囊泡转运10临床细胞的内膜系统与囊泡转运11粗面内质网的功能粗面内质网的功能1.1.作为核糖体的附着支架，参与蛋白质的合成作为核糖体的附着支架，参与蛋白质的合成4.4.蛋白
4、质的胞内运输蛋白质的胞内运输3.3.蛋白质糖基化蛋白质糖基化2.2.新生多肽链的折叠与装配新生多肽链的折叠与装配四、内质网的功能四、内质网的功能临床细胞的内膜系统与囊泡转运12滑面内质网的功能滑面内质网的功能滑面内质网的功能滑面内质网的功能（多功能的细胞器）（多功能的细胞器）1.1.脂质的合成与转运（肾上腺细脂质的合成与转运（肾上腺细胞、睾丸间质细胞、黄体细胞）胞、睾丸间质细胞、黄体细胞）2.2.糖原的代谢（肝细胞）糖原的代谢（肝细胞）3.3.解毒作用（肝细胞）解毒作用（肝细胞）4.Ca4.Ca2+2+的储存场所，调节肌肉的的储存场所，调节肌肉的收缩（肌细胞的肌质网）收缩（肌细胞的肌质网）5.
5、5.分泌胃酸、胆汁（胃壁腺细胞、分泌胃酸、胆汁（胃壁腺细胞、肝细胞）肝细胞）临床细胞的内膜系统与囊泡转运13五五 内质网异常与疾病内质网异常与疾病p内质网最常见的病理改变是肿胀、囊池塌陷或肥大内质网最常见的病理改变是肿胀、囊池塌陷或肥大 内质网肿胀、脱粒内质网肿胀、脱粒 内质网囊池塌陷内质网囊池塌陷 内质网肥大内质网肥大 p内质网囊腔中包含物的形成内质网囊腔中包含物的形成 蛋白质、糖原和脂质在内质网中的贮积蛋白质、糖原和脂质在内质网中的贮积p内质网在不同肿瘤细胞中呈现多样性改变内质网在不同肿瘤细胞中呈现多样性改变临床细胞的内膜系统与囊泡转运14临床细胞的内膜系统与囊泡转运15分泌蛋白质合成的信
6、号肽假说分泌蛋白质合成的信号肽假说临床细胞的内膜系统与囊泡转运16粗面内质网与蛋白质的合成粗面内质网与蛋白质的合成信号肽信号肽信号识别颗粒（信号识别颗粒（SRP)SRP)SRP-RSRP-R移位子移位子临床细胞的内膜系统与囊泡转运17A A P P信号肽信号肽临床细胞的内膜系统与囊泡转运18临床细胞的内膜系统与囊泡转运19临床细胞的内膜系统与囊泡转运20临床细胞的内膜系统与囊泡转运21内质网腔内质网腔细胞质细胞质SRPSRP受体受体信号识别颗粒信号识别颗粒(SRP)(SRP)移位子移位子tRNAtRNAA A P P核糖体核糖体mRNAmRNA信号肽信号肽A A信号肽假说信号肽假说临床细胞的内
7、膜系统与囊泡转运22具体过程：具体过程：临床细胞的内膜系统与囊泡转运23分子伴侣帮助内质网内新生的多肽链折叠与组装分子伴侣帮助内质网内新生的多肽链折叠与组装临床细胞的内膜系统与囊泡转运24临床细胞的内膜系统与囊泡转运25 糖基化的作用：糖基化的作用：对蛋白质具有保护作用对蛋白质具有保护作用具有运输信号的作用具有运输信号的作用形成细胞膜表面的糖被形成细胞膜表面的糖被临床细胞的内膜系统与囊泡转运26临床细胞的内膜系统与囊泡转运27 多多萜萜醇醇p pp p甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘葡葡葡葡葡葡甘甘甘甘甘甘甘甘多多萜萜醇醇p pp p甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘snsn葡葡葡葡葡葡甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘
8、甘甘多多萜萜醇醇p pp prERrER腔腔rERrER膜膜核糖体核糖体多多萜萜醇醇p pp p多萜醇多萜醇N-N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺甘甘甘露糖甘露糖葡葡葡萄糖葡萄糖糖基转移酶糖基转移酶临床细胞的内膜系统与囊泡转运284.4.蛋白质的胞内运输蛋白质的胞内运输临床细胞的内膜系统与囊泡转运292 2 滑面内质网参与糖原的代谢（肝细胞）滑面内质网参与糖原的代谢（肝细胞）临床细胞的内膜系统与囊泡转运30临床细胞的内膜系统与囊泡转运31临床细胞的内膜系统与囊泡转运32第二节第二节 高尔基复合体（高尔基复合体（GC)GC)1898 1898 意大利意大利-高尔基（高尔基（Camillo Golgi)
9、-Camillo Golgi)-光镜光镜-枭、猫枭、猫-神神经细胞经细胞(Golgi complex)(Golgi complex)临床细胞的内膜系统与囊泡转运33电电镜镜扁平囊扁平囊成熟面成熟面小囊泡小囊泡大囊泡大囊泡形成面形成面一、高尔基体的形态结构一、高尔基体的形态结构（一）高尔基体由扁平囊泡、小囊泡和大囊泡构成（一）高尔基体由扁平囊泡、小囊泡和大囊泡构成临床细胞的内膜系统与囊泡转运34扁扁 平平 囊囊凸面：凸面：形成（顺）面形成（顺）面；小小 囊囊 泡泡来来 源：源：小囊泡融合。小囊泡融合。来来 源：源：由由rERrER芽生芽生而来。而来。大大 囊囊 泡泡来来 源：源：扁平囊周边或局扁
10、平囊周边或局部球状膨部球状膨突脱落形成。突脱落形成。凹凹 面：面：成熟（反）面成熟（反）面临床细胞的内膜系统与囊泡转运35 膜流：细胞的各种膜性结构之间相互联系和转移膜流：细胞的各种膜性结构之间相互联系和转移的现象称膜流。的现象称膜流。内质网内质网运输小泡运输小泡高尔基复合体高尔基复合体大囊泡大囊泡细胞膜细胞膜临床细胞的内膜系统与囊泡转运36 临床细胞的内膜系统与囊泡转运37临床细胞的内膜系统与囊泡转运38临床细胞的内膜系统与囊泡转运39临床细胞的内膜系统与囊泡转运40家兔脊神经节细胞家兔脊神经节细胞临床细胞的内膜系统与囊泡转运41二、高尔基体的化学组成二、高尔基体的化学组成临床细胞的内膜系统
11、与囊泡转运42三、高尔基复合体的功能三、高尔基复合体的功能（二）（二）GCGC是胞内物质加工合成的重要场所是胞内物质加工合成的重要场所临床细胞的内膜系统与囊泡转运433 3H H标记亮氨酸标记亮氨酸3 3分钟分钟1717分钟分钟117117分钟分钟临床细胞的内膜系统与囊泡转运44（二）（二）GCGC是胞内物质加工合成的重要场所是胞内物质加工合成的重要场所O-O-连接的寡糖链：在高尔基复合体内合成。连接的寡糖链：在高尔基复合体内合成。糖蛋白糖蛋白N-N-连接的寡糖链：在连接的寡糖链：在rERrER腔内合成，在腔内合成，在GCGC 中完中完成修饰。成修饰。临床细胞的内膜系统与囊泡转运45N N连接
12、糖基化连接糖基化 O O连接糖基化连接糖基化发生部位发生部位 内质网内质网 高尔基复合体高尔基复合体连接的氨基酸连接的氨基酸 天冬氨酸天冬氨酸 丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸连接基团连接基团 -NH2 -OH-NH2 -OH糖链长度糖链长度 14 14 个糖基个糖基 6 6个以内糖基个以内糖基糖基化方式糖基化方式 寡糖链一次性连接寡糖链一次性连接 单糖基逐个添加单糖基逐个添加临床细胞的内膜系统与囊泡转运46N-N-乙酰乙酰葡萄糖胺葡萄糖胺N-N-乙酰乙酰葡萄糖胺葡萄糖胺天门冬天门冬酰胺酰胺甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘甘N-N-乙酰乙酰葡萄糖胺葡萄糖胺甘甘甘甘
13、N-N-乙酰乙酰葡萄糖胺葡萄糖胺唾液酸唾液酸唾液酸唾液酸GCGC对对N-N-连接的寡糖链的修连接的寡糖链的修饰饰临床细胞的内膜系统与囊泡转运473 3H H标记甘露糖标记甘露糖3 3H H标记半乳糖；唾液糖标记半乳糖；唾液糖3 3H H标记标记N-N-乙酰葡萄乙酰葡萄糖胺糖胺高尔基复合体对糖蛋白高尔基复合体对糖蛋白的合成和修饰过程具有的合成和修饰过程具有严格的顺序性。严格的顺序性。临床细胞的内膜系统与囊泡转运48A肽B肽C肽NH2 COOHS-SS-SS-S2.2.蛋白质的水解和加工蛋白质的水解和加工（内质网）（内质网）（内质网）（内质网）（高尔基复合体）（高尔基复合体）前胰岛素原前胰岛素原
14、胰岛素原胰岛素原 胰岛素胰岛素（A A、B B、C C、信号肽）、信号肽）（A A、B B、C C）（A A、B B、折叠）、折叠）临床细胞的内膜系统与囊泡转运49蛋白质合成蛋白质合成加唾液酸；分拣加唾液酸；分拣溶酶体溶酶体顺面管网顺面管网反面管网反面管网大泡（分泌颗粒）大泡（分泌颗粒）rERrER高尔基复合体高尔基复合体中中间间膜膜囊囊临床细胞的内膜系统与囊泡转运50四、高尔基复合体与疾病四、高尔基复合体与疾病临床细胞的内膜系统与囊泡转运51第三节 溶酶体 (lysosome)（细胞的（细胞的“消化器官消化器官”）临床细胞的内膜系统与囊泡转运52一、溶酶体的形态结构和化学组成一、溶酶体的形态
15、结构和化学组成（一）溶酶体具有高度异质性（一）溶酶体具有高度异质性临床细胞的内膜系统与囊泡转运53（二）溶酶体的共同特征（二）溶酶体的共同特征形态形态：都是由一层单位膜包裹而成的囊球状结构小体：都是由一层单位膜包裹而成的囊球状结构小体溶酶体的酶溶酶体的酶：共有：共有6060多种水解酶多种水解酶 均为均为酸性酸性水解酶水解酶 最适最适PHPH为为5.05.0 标志酶（特征性酶）：标志酶（特征性酶）：酸性磷酸酶酸性磷酸酶溶酶体的膜溶酶体的膜溶酶体膜蛋白高度糖基化：防止自身被水解消化溶酶体膜蛋白高度糖基化：防止自身被水解消化溶酶体膜上嵌有溶酶体膜上嵌有H+H+质子泵：质子泵：保持溶酶体基质内的酸性环
16、境。保持溶酶体基质内的酸性环境。溶酶体膜上存在特殊的转运蛋白：溶酶体膜上存在特殊的转运蛋白：可运输溶酶体消化产物。可运输溶酶体消化产物。临床细胞的内膜系统与囊泡转运54H+H+质子泵质子泵临床细胞的内膜系统与囊泡转运55只含酶，不含底物只含酶，不含底物临床细胞的内膜系统与囊泡转运56初级溶酶体初级溶酶体(primary lysosome):新生溶酶体，体积新生溶酶体，体积 小，内含未被激活的水解酶，无底物。小，内含未被激活的水解酶，无底物。临床细胞的内膜系统与囊泡转运57次级溶酶体次级溶酶体（secondary lysosome):临床细胞的内膜系统与囊泡转运58脂褐素脂褐素髓髓样样结结构构临
17、床细胞的内膜系统与囊泡转运59临床细胞的内膜系统与囊泡转运60内吞体内吞体rERrER顺面管网顺面管网反面管网反面管网高尔基复合体高尔基复合体 溶酶体水解酶前体溶酶体水解酶前体加入磷酸基团加入磷酸基团M-6-PM-6-P溶酶体酶溶酶体酶H H+去除磷酸去除磷酸成熟溶酶体成熟溶酶体选择性富集选择性富集三、溶酶体形成与成熟过程三、溶酶体形成与成熟过程临床细胞的内膜系统与囊泡转运61内吞体内吞体rERrER顺面管网顺面管网反面管网反面管网高尔基复合体高尔基复合体 溶酶体水解酶前体溶酶体水解酶前体加入磷酸基团加入磷酸基团M-6-PM-6-P溶酶体酶溶酶体酶H H+去除磷酸去除磷酸成熟溶酶体成熟溶酶体临
18、床细胞的内膜系统与囊泡转运62临床细胞的内膜系统与囊泡转运63溶酶体的消化作用溶酶体的消化作用异噬作用：对细胞内吞物的消化。异噬作用：对细胞内吞物的消化。自噬作用：对自身物质的消化。自噬作用：对自身物质的消化。胞外消化：对细胞外物质的消化。胞外消化：对细胞外物质的消化。自溶作用：自溶作用：细胞自身的溶解死亡细胞自身的溶解死亡四、溶酶体的功能四、溶酶体的功能临床细胞的内膜系统与囊泡转运64（一）溶酶体能够分解胞内的外来物质及清除衰（一）溶酶体能够分解胞内的外来物质及清除衰老、残损的细胞器老、残损的细胞器临床细胞的内膜系统与囊泡转运65临床细胞的内膜系统与囊泡转运66（五）溶酶体在生物个体发生与发
19、育过程（五）溶酶体在生物个体发生与发育过程中起重要作用中起重要作用临床细胞的内膜系统与囊泡转运67动物精子头部顶端的顶体是一种特化的溶酶体，含有多种水解酶。动物精子头部顶端的顶体是一种特化的溶酶体，含有多种水解酶。顶体参与受精过程顶体参与受精过程临床细胞的内膜系统与囊泡转运68临床细胞的内膜系统与囊泡转运69溶酶体的自溶作用与器官发育溶酶体的自溶作用与器官发育临床细胞的内膜系统与囊泡转运70内体内体初级溶酶体初级溶酶体吞噬体吞噬体异噬溶酶体异噬溶酶体吞饮体吞饮体异噬溶酶体异噬溶酶体自噬体自噬体自噬溶酶体自噬溶酶体分泌颗粒分泌颗粒自噬溶酶体自噬溶酶体次次 级级 溶溶 酶酶 体体残余小体残余小体异
20、噬作用异噬作用自噬作用自噬作用胞外消化胞外消化临床细胞的内膜系统与囊泡转运71五、溶酶体与疾病五、溶酶体与疾病临床细胞的内膜系统与囊泡转运72临床细胞的内膜系统与囊泡转运73第四节 过氧化物酶体19541954年年RhodinRhodin电镜电镜小鼠肾小管上皮细胞小鼠肾小管上皮细胞微体微体(peroxisome)临床细胞的内膜系统与囊泡转运74特征性结构特征性结构临床细胞的内膜系统与囊泡转运75临床细胞的内膜系统与囊泡转运762H2H2 2O O2 2过氧化氢酶过氧化氢酶2H2H2 2O O +O+O2 2（一）清除代谢过程中产生的（一）清除代谢过程中产生的H H2 2O O2 2在及其它毒性
21、物质在及其它毒性物质（二）细胞氧张力调（二）细胞氧张力调节节（三）分解脂肪酸等高能分子（三）分解脂肪酸等高能分子RHRH2 2+H+H2 2O O2 2 R+2H R+2H2 2O Ov防止防止H H2 2O O2 2在细胞内堆积，起保护细胞的作用。在细胞内堆积，起保护细胞的作用。RHRH2 2+O+O2 2R+HR+H2 2O O2 2过氧化氢酶过氧化氢酶氧化酶氧化酶v利用利用H H2 2O O2 2氧化有毒物质起到解毒作用氧化有毒物质起到解毒作用临床细胞的内膜系统与囊泡转运77z物质来源：物质来源：酶：酶：游离核糖体合成游离核糖体合成膜：膜：内质网内质网z增殖方式：增殖方式：细胞内细胞内新
22、的过氧化物酶体新的过氧化物酶体由原有的通过生长和由原有的通过生长和分裂形成分裂形成临床细胞的内膜系统与囊泡转运78临床细胞的内膜系统与囊泡转运79五五 过氧化物酶体与疾病过氧化物酶体与疾病（一）原发性过氧化物酶体缺陷所致的遗传病（一）原发性过氧化物酶体缺陷所致的遗传病v遗传性无过氧化氢酶血症遗传性无过氧化氢酶血症（二）疾病过程中过氧化物酶体的病理改变（二）疾病过程中过氧化物酶体的病理改变数量、体积、形态等异常数量、体积、形态等异常临床细胞的内膜系统与囊泡转运80兰迪兰迪 谢克曼谢克曼詹姆斯詹姆斯 罗斯曼罗斯曼托马斯托马斯 祖德霍夫祖德霍夫20132013年年诺贝尔诺贝尔生理学或医学奖授予生理学
23、或医学奖授予2 2名美国科学家名美国科学家和和1 1名德国科学家，以表彰他们发现细胞的囊泡运名德国科学家，以表彰他们发现细胞的囊泡运输调控机制输调控机制。第五节 囊泡与囊泡转运临床细胞的内膜系统与囊泡转运81囊泡的特点：囊泡的特点：不稳定不稳定伴随物质的转运伴随物质的转运临床细胞的内膜系统与囊泡转运82常见囊泡常见囊泡临床细胞的内膜系统与囊泡转运83临床细胞的内膜系统与囊泡转运84临床细胞的内膜系统与囊泡转运85Clathrin coated vesicles临床细胞的内膜系统与囊泡转运86临床细胞的内膜系统与囊泡转运87临床细胞的内膜系统与囊泡转运88COPII COPII 衣被形成衣被形成
24、临床细胞的内膜系统与囊泡转运89临床细胞的内膜系统与囊泡转运90Cop I and II Vesicles临床细胞的内膜系统与囊泡转运91Cop I Vesicles临床细胞的内膜系统与囊泡转运92COPICOPII网格蛋白有被囊泡网格蛋白有被囊泡临床细胞的内膜系统与囊泡转运93二二 囊泡转运囊泡转运v物质定向运输物质定向运输v信号转导信号转导v膜流膜流意义：意义：临床细胞的内膜系统与囊泡转运94临床细胞的内膜系统与囊泡转运95可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子结合蛋白受体（SNAREs）家族v-SNAREs(v-SNAREs(囊泡囊泡SNAREs):SNAREs):存在于转运囊泡表面的蛋白t-
25、SNAREs(t-SNAREs(靶靶SNAREs):SNAREs):存在于靶细胞器膜表面的蛋白，能与v-SNAREs特异性识别并结合临床细胞的内膜系统与囊泡转运96SNAREs介导运输小泡与目标膜的融合介导运输小泡与目标膜的融合临床细胞的内膜系统与囊泡转运97临床细胞的内膜系统与囊泡转运98 本章节重点本章节重点掌握内质网、高尔基复合体、溶酶掌握内质网、高尔基复合体、溶酶体的类型、结构和功能。体的类型、结构和功能。熟悉过氧化物酶体的结构和功能熟悉过氧化物酶体的结构和功能掌握蛋白质合成的信号肽假说。掌握蛋白质合成的信号肽假说。掌握溶酶体发生的过程。掌握溶酶体发生的过程。掌握囊泡的类型与功能。掌握囊泡的类型与功能。临床细胞的内膜系统与囊泡转运99A A位位P P位位mRNAmRNA结合位结合位 氨酰基部位氨酰基部位(A(A位位)肽酰基部位肽酰基部位(P(P位位)E E部位部位。临床细胞的内膜系统与囊泡转运100
