1、第五章 细胞内膜系统与囊泡转运,在结构、功能和形态发生上具有一定联系，构成一个完整系统的一些膜性细胞器，相对于细胞膜而言，将它们统称为内膜系统（endomembrane system），包括核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体及其它各种小泡。,各种细胞器有相对固定的比邻关系 能使各部分互不干扰、高度协调地进行各种代谢活动 主要功能是进行蛋白质的合成和分选,endomembrane system and vesicle transport,类型 70S的核糖体： 原核细胞 真核细胞的 线粒体、 叶绿体 80S 的核糖体： 线粒体、叶绿体以外的真核细胞 化学组成 RNA ： 60% 构成核
2、糖体的骨架 蛋白质：40% 结构、存在形式 大亚基 小亚基 一般以游离状态存在，只有当小亚基与mRNA结合后， 大 亚基才与小亚基结合，形成完整的核糖体,核糖体（ribosome),分布,原核细胞：大部分核糖体游离存在 真核细胞：大部分为附着核糖体,附着核糖体 ( membrane-bound ribosome) 附着在粗面内质网上 合成水溶性蛋白（分泌蛋白、驻留蛋白） 和膜蛋白 游离核糖体 ( free ribosome) 游离在细胞质中 合成基础性蛋白（结构蛋白、血红蛋白） 多聚核糖体 ( polyribosome) ：多个核糖体结合到一个mRNA链上 成串排列，形成蛋白质合成的功能单位。
3、 附着和游离核糖体的结构和功能相同，不同点在于合成蛋白质的种类不同,功 能,合成蛋白质,内 质 网 （endoplasmic reticulum,ER),形态结构 1、内质网是由大小不同、形态各异的膜性小管(tubule) 、小泡(vesicle)和扁囊(lamina)彼此连通所构成的三维网管结构体系。一些细胞中三种结构单位并非全部存在。 2、腔与核膜腔相通 3、以核为中心向四周铺展 4、在内膜系统中占中心地位。,教材P105,鼠肝细胞内质网形态结构模式图,糙面内质网的形态结构 A糙面内质网立体结构模式图；B. 糙面内质网透射电镜图,RER,SER,类 型 糙面内质网（rough endopl
4、asmic reticulum ,rER） 有核糖体附着，与外核膜相连，多为扁囊结构 分泌蛋白合成旺盛的细胞（胰腺和浆细胞）丰富 分化程度低（肿瘤/胚胎细胞）较少 根据结构的复杂程度，判断细胞的功能状态和分化 程度 光面内质网（smooth endoplasmic reticulum,sER） 表面光滑，多为小管、小泡，多数细胞中不丰富。 肝细胞中丰富解毒作用 睾丸间质细胞、肾上腺皮质细胞丰富合成激素 平滑肌、横纹肌调节收缩,内质网的衍生结构,在某些特殊组织细胞中存在着一些由内质网局部分化、衍生而来的异型结构。 髓样体（myeloid body）：视网膜色素上皮细胞。 孔环状片层（annula
5、te lamellae）：生殖细胞、癌 细胞等。,分 布 通常两种类型同时存在 特殊胰腺外分泌细胞：rER 肌细胞: sER 化学组成 1、微粒体（microsome）内质网与细胞内其它成分连接 复杂，不易分离，当细胞匀浆而被破坏后， 内质网断裂成 许多封闭小泡。 2、脂类 含量40%：其中 卵磷脂含量高 流动性高 鞘磷脂含量较少 没有或很少含胆固醇。 蛋白质比细胞膜中的含量高(60%，30多种) 分子伴侣蛋白 标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶 电子传递体系：细胞色素, 与解毒功能相关的氧化反应电子传递酶类； 与脂类物质代谢功能反应相关的酶类； 与碳水化合物代谢功能反应相关的酶类； 参与蛋白质加工转
6、运的多种酶类。 内质网膜的标志酶葡萄糖-6-磷酸酶。,网质蛋白 网质蛋白（reticulo-plasmin）是普遍地存在于内质网网腔中的一类蛋白质。 特点： 在多肽链的羧基端（C端）均含有KDEL（Lys-Asp-Glu-Leu）或HDEL（His-Asp-Glu-Leu）的4氨基酸序列驻留信号（retention signal） ，驻留信号可通过与内质网膜上相应受体的识别结合而驻留于内质网腔不被转运。 种类：免疫球蛋白重链结合蛋白、内质蛋白、钙 网蛋白、钙连蛋白、蛋白质二硫键异构酶,微粒体,具备合成蛋白、脂类和蛋白糖基化等内质网的 基本功能， 在研究中可与内质网同等看待。 分为 颗粒型微粒体
7、 光滑型微粒体：来源不易确定 滑面内质网、高尔基体、 线粒体、细胞膜,糙面内质网,均质化,光面 内质网,颗粒型与光滑型微粒体,递增蔗糖浓度梯度,离心,光滑微粒体,颗粒微粒体,内质网的功能,参与蛋白质的分泌合成、加工修饰、分选及转运,粗面内质网的功能,参与脂类的合成与转运 参与糖原代谢 解毒作用 sER是肌细胞Ca2+的储存场所 sER与胃酸、胆汁的合成与分泌密切相关,滑面内质网的功能,粗面内质网参与蛋白质的合成,合成蛋白的种类 分泌蛋白（酶、多肽类激素等） (外输性蛋白） 驻留蛋白：溶酶体中的酸性蛋白 内质网 高尔基体 固有的蛋白 胞内体 膜整合蛋白：细胞膜、内质网膜、 高尔基体膜、 溶酶体膜
8、,1.信号肽指导蛋白质在粗面内质网合成过程,核糖体由信号肽引导结合于内质网膜上 核糖体合成的多肽链经膜穿入内质网腔 分子伴侣在内质网腔内对蛋白质进行折叠 新合成的蛋白质在内质网腔内进行糖基化（N-连接） 内质网合成的蛋白质经高尔基体分泌出细胞,教材P112，P108,信号肽（signal peptide) 一段由不同数目、不同种类的氨基酸组成的疏水氨基酸序列，普遍地存在于所有分泌蛋白肽链的氨基端，是指导蛋白多肽链在糙面内质网上进行合成的决定因素 。 信号假说（signal hypothesis) 信号肽 信号识别颗粒 信号识别颗粒受体 转运体(移位子),信号肽和信号假说,位于内质网膜，是新生分
9、泌蛋白质多肽链合成时进入内质网腔的通道。,蛋白质转入内质网合成的过程：,新生分泌性蛋白质多肽链在细胞质基质中的游离核糖体上起始合成信号肽与SRP结合肽链延伸受阻SRP与受体结合SRP脱离信号肽信号肽引导新生肽链进入内质网腔信号肽切除肽链，在内质网上继续合成 肽链延伸至终止。 这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为co-translation。,信号肽假说,分子伴侣（chaperone）,概念：能够帮助多肽链转运、折叠和组装的结合蛋白，本身不 参与最终产物的形成。 包括：蛋白二硫异构酶(PDI) 结合蛋白(Bip) 钙网素（calreticulin） 葡萄糖调节蛋白94-标志性的分子伴侣 共
10、同特点：羧基端有一 Lys-Asp-Glu-Leu （简称KDEL序列） 四氨基酸滞留信号肽，能够和内质网膜上的相应 受体结合，而驻留于内质网腔不被转运，因此也 称为驻留蛋白（rotention protein）。,蛋白质的修饰与加工,包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，其中最主要的是糖基化，几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。 糖基化：单糖或者寡糖与蛋白质之间通过共价键的结合形成糖蛋白的过程。 糖基化的作用： 使蛋白质能够抵抗消化酶的作用； 赋予蛋白质传导信号的功能； 某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。 有利于蛋白质的分选和包装,糖基一般连接在4种氨基酸上，分为2种： O-连
11、接的糖基化（O-linked glycosylation）：与Ser、Thr和Hyp的OH连接，连接的糖为半乳糖或N-乙酰半乳糖胺，在高尔基体上进行。 N-连接的糖基化（N-linked glycosylation）：与天冬酰胺残基的NH2连接，糖为N-乙酰葡糖胺等，糖链的合成与糖基化修饰始于内质网，完成于高尔基复合体。,N-连接和O-连接的糖基化作用,催化N-连接糖基化的糖基转移酶是位于rER膜腔面的膜整合蛋白,蛋白质的胞内运输,2.信号肽指导的穿膜驻留蛋白插入转移的可能机制, 单次穿膜蛋白插入转移的机制,新生肽链共翻译插入机制 起始转移信号肽起始肽链转移 。 停止转移信号肽使转运体由活性状
12、态转换为钝化 状态而终止肽链的转移。,内信号肽介导的内开始转移肽插入转移机制 内信号肽位于多肽链内部的信号肽序列，具有与N端信号肽同样的功能，到达转运体时被保留在脂双层中。,具有内信号肽的单次穿膜蛋白的转移插入示意图, 多次穿膜蛋白质的转移插入,与单次穿膜蛋白的转移机制大致相同，在多次穿膜蛋白肽链上，存在两个或者两个以上的疏水性开始转移肽结构序列和停止转移肽结构序列。,单次跨膜蛋白和多次跨膜蛋白的转移插入示意图,合成甘油三酯 ，以及磷脂、胆固醇等膜脂 运输方式： 1）以出芽的方式转运至高尔基体，溶酶体和质膜上 2）借磷脂转移蛋白（PTP）形成水溶性复合物，通过自由扩散转至线粒体和过氧化物酶体膜
13、上。,内质网参与脂类的合成（sER)、膜的生成,磷脂转换蛋白,脂质由内质网向其他膜结构转运的方式,内质网参与糖类的代谢,主要在滑面内质网上进行 是否参与糖原的合成有争议 参与糖原的分解 糖原G-1-PG-6-P葡萄糖,sER,信号肽含有决定蛋白质胞内定向定位转运的全部信息,无内质网信号肽的蛋白质，在游离核糖体上完成蛋 白合成。,非定位分布的胞质溶质驻留蛋白； 定位性分布的胞质溶质蛋白； 合成后通过核孔复合体输送转运并定位于细胞核中的核蛋白； 线粒体、质体等半自主性细胞器所必需的核基因组编码蛋白。,信号肽/信号序列含有决定蛋白质胞内定向定位转 运的全部信息,有内质网信号肽的蛋白质，进入内质网完成
14、 蛋白合成，并起始分选过程。,信号斑： 信号斑（signal patch）也是重要的蛋白质分选转运信号。 概念：新生蛋白质多肽链合成后折叠时，在其表面 由特定氨基酸序列形成的三维功能结构。,信号斑与信号肽的区别： 构成信号斑的氨基酸残基（或序列片段）往往相间排列存在于蛋白质多肽链中，彼此相距较远； 在完成蛋白质的分拣、转运引导作用后通常不被切除而得以保留； 信号斑可识别某些以特异性糖残基为标志的酶蛋白，并指导它们的定向转运。,肽,信号序列的差异决定了蛋白质在细胞内运输的三条途径,1.门孔运输（gated transport） 由特定的分拣信号介导，并通 过核孔复合体的选择性作用， 在细胞溶质与
15、细胞核之间所进 行的蛋白质运输。 2.穿膜运输（transmembrane transport） 通过结合在膜上的蛋白质转运 体进行的蛋白质运输。 3.小泡运输(vesicular transport) 是由不同膜性运输小泡承载的 一种蛋白质运输形式。,高尔基复合体（Golgi complex) 蛋白质合成加工、糖基化的场所,具有极性的膜性细胞器 由扁平囊泡、小泡、大泡构成 可分为3个区室,靠近内质网的一侧，呈连续分支 的管网状结构，可被标志性的化 学反应嗜锇反应显示。,多层间隔囊、管结构复 合体系，可被标志性的 化学反应NADP酶 反应显示。,形态结构和化学特性上具有细胞的差异性和多样性。,
16、顺面，形成面，朝向内质网； rER芽生 ,运输小泡（40-80nm）； 筛选由ER合成的蛋白和脂类， 大部分转入扁囊去，少部分返回ER,高尔基复合体的3个区室,宽15-20nm，间距20-30nm 蛋白质的糖基化 合成糖脂和多糖,反面，成熟面，朝向细胞膜， 体积较大的分泌泡 ( 0.1-0.5um )， 进行蛋白质的分选功能,顺面高尔基体网络结构,高尔基体中间膜囊,反面高尔基体网络结构,高尔基体的化学组成,蛋白质 ：55% 含量低于内质网膜，高于细胞膜 含有多种酶类 标志性酶糖基转移酶 脂 类 ：45% 卵磷脂介于内质网膜与细胞膜之间,高 尔 基 复 合 体 的 功 能,是细胞内蛋白质运输分泌
17、的中转站 对内质网合成的分泌蛋白进行修饰、转运。 膜蛋白的定向运输 加工修饰蛋白、糖脂等 糖蛋白的糖基化、硫酸化、磷酸化修饰 糖脂加工 水解、加工蛋白质 蛋白质的分选和膜泡定向运输 参与溶酶体的形成 是细胞内膜泡运输的枢纽,内吞体,rER,顺面管网,反面管网,高尔基复合体,溶酶体水解酶前体,加入磷酸基团,M-6-P,溶酶体酶,前 溶 酶 体,ATP,ADP+Pi,H+,去除磷酸,PH=6,成熟溶酶体,溶酶体形成过程,溶酶体（lysosome) 细胞的消化器官,球形、颗粒状的异质性膜性细胞器，形态、大小不一 含有多种酸性水解酶 标志酶酸性磷酸酶 穿膜整合蛋白高度糖基化（免受溶酶体内蛋白酶 的消化
18、） 内部酸性环境（PH 5）靠质子泵维持 比细胞膜薄，只允许小分子物质通过,一、溶酶体的形态结构和化学组成,溶酶体电镜图,溶酶体膜糖蛋白家族具有高度同源性,该类蛋白的肽链组成结构包括： 一个较短的N-端信号肽序列 一个高度糖基化的腔内区 一个单次跨膜区 一个由10个左右的氨基酸残基组成的C-端胞质尾区,初级溶酶体（primary lysosome） 是指通过形成途径刚刚产生的溶酶体，内部只有水解酶，没有作用底物。 酶通常处于非活性状态。 次级溶酶体（secondary lysosome） 初级溶酶体经过成熟，接受来自细胞内、外的物质，并与之发生相互作用时形成，是溶酶体的一种功能作用状态。 残余
19、体 （residual body） 残留有不能被消化、分解物质的溶酶体称残余体。溶酶体生理功能作用的终末状态。,二、溶酶体的类型,(一)按功能状态不同分为三种类型,残余体（residual body),定义：未被消化和分解的物质残留在溶酶体中形成的 电子密度较高、色调较深的小体 常见的残余小体 脂褐质(lipofusion)：神经细胞、心肌细胞 含铁小体(siderosome)：单核巨噬细胞 多泡体(multivesicular)：神经细胞、卵母细胞、盐酸细胞 髓样结构(myeline figure)：肿瘤细胞、病毒感染细胞、 巨噬 细胞系统,内体性（endolysosome）：由高尔基体芽生
20、的运输 小泡和内体合并而成。 吞噬性（phagolysosome）：内体性溶酶体+将被水解 的各种吞噬底物融合形成。,底物的来 源、性质,自噬性底物来自细胞内衰老崩解的细胞器 异噬性底物来自细胞外细菌、异物等,（二）按形成过程不同分为两大类,三、溶酶体的功能,1、消化细胞内的物质 内源性衰老、病变的细胞器 更新细胞成分、维持生理功能 外源性细菌、异物、红细胞、胞饮摄入的可溶性物质 是细胞中胆固醇的来源 2、消化细胞外的物质 受精精子的顶体 骨质更新破骨细胞的溶酶体 3、参与激素分泌的调节 参与甲状腺素的生成 4、参与器官的发育 两栖类尾部的消失（细胞凋亡亦参与）,过氧化物酶体（peroxiso
21、me),单位膜包裹的圆形、卵圆形异质性球囊状小体 过氧化物酶体膜具有较高的物质通透性 含40多种氧化酶 氧化酶 RH2+O2 R+H2O2 过氧化物酶 过氧化氢酶标志酶 2H2O2 2H2O +O2,一、过氧化物酶体的基本理化特征,二、过氧化物酶体的功能 (一)清除细胞代谢过程中产生的过氧化氢及其他毒性物质 基本作用机制：氧化酶与过氧化氢酶催化作用的偶 联，形成一个由过氧化氢协调的简单的呼吸链，发挥 解毒功能。,(二)细胞氧张力的调节 细胞出现高浓度氧状态时，过氧化物酶体通过强氧化 作用进行有效调节，以避免细胞遭受高浓度氧的损害。 (三)参与细胞内脂肪酸等高能分子物质的分解转化 通过分解脂肪酸
22、等高能分子，被细胞再利用或向细胞 直接供能。,三、过氧化物酶体的发生,(一)过氧化物酶体发生的两种观点 1.过氧化物酶体的发生和形成过程相似于溶酶体 过氧化物酶体的酶蛋白在糙面内质网上的附着核糖 体合成，经过在内质网腔中的加工修饰后，以转运小 泡的形式转移、分化形成。 2.过氧化物酶体的发生与线粒体相类似，由原有的过氧化物酶体分裂而来 原有过氧化物酶体分裂产生的子代过氧化物酶体经 过进一步的装配，最后形成成熟的过氧化物酶体细胞 器。,信号序列,前胰岛素原,胰岛素原,胰岛素,胰岛素分子的加工成熟和运输,一、囊泡是细胞物质定向运输的主要载体 二、囊泡转运是一个受到精密调控而高度 有序的物质转运过程
23、,第五节 囊泡与囊泡转运,囊泡（vesicle）是真核细胞中的膜泡结构。各种囊泡，均由细胞器膜外凸或内凹芽生而成。囊泡的产生形成过程，是一个主动的自我装配过程，并总是伴随着物质的转运。,囊泡转运（vesicular transport）是指囊泡以出芽的形式，从一种细胞器膜产生、断离后又定向地与另一种细胞器膜融合的过程。由囊泡转运所承载和介导的双向物质运输，不仅是细胞内外物质交换和信号传递的重要途径，也是细胞物质定向运输的基本形式。,囊泡的类型与来源,囊泡的分类：根据包被蛋白 网格蛋白包被囊泡：细胞膜 内体 高尔基体 溶酶体 高尔基体 质膜 COP包被小泡：粗面内质网 高尔基体 COP包被小泡：
24、高尔基体 粗面内质网 粗面内质网 高尔基体 其它,网格蛋白有被小泡之来源与形成,(一)网格蛋白包被囊泡的转运,网格蛋白(clathrin)：转运囊泡表面的纤维丝状蛋白 有三条腿 提高囊泡的表面张力,衔接蛋白：在网格蛋白结构外框与囊膜间隙中填充、覆盖，可介导网格蛋白与囊膜跨膜蛋白受体的连接，从而形成和维系了网格蛋白-囊泡的一体化结构体系。,发动蛋白：是可结合并水解GTP的特殊蛋白质，在膜芽生形成时与GTP结合，在膜囊的颈部聚合使膜缢缩并断离形成囊泡。,网格蛋白有被小泡形态结构,发动蛋白（亦称缢断蛋白）,网格蛋白包被囊泡的形成,被转运分子与质膜上的受体结合 被衔接蛋白（adaptin）捕获 衔接蛋
25、白催化网格蛋白聚合 在发动蛋白和网格蛋白的参与下，囊泡形成 发动蛋白在将囊泡口收缩 囊泡与细胞膜脱离,网格蛋白有被小泡的功能： 高尔基复合体网格蛋白小泡 介导从高尔基复合体向溶酶体、胞内体或质膜 外的物质转运。 细胞内吞作用形成的网格蛋白小泡 将外来物质转送到细胞质或溶酶体。,(二)COPII有被小泡 来源： 由糙面内质网产生，属于非网格蛋白有被小泡。 组成： 由5种亚基组成 Sar蛋白属于一种小的GTP结合蛋白，通过与GTP或 GDP结合，调节囊泡外被的装配与去装配。 COPII蛋白通过识别并结合内质网跨膜蛋白受体胞质 端的信号序列，介导囊泡的选择性物质运输。,功能：介导从内质网到高尔基复合
26、体的物质转运。,(三)COPI有被小泡 来源：由高尔基复合体产生，属于非网格蛋白有被囊泡。 组成：由多个亚基组成的多聚体。 蛋白：也称ARF蛋白，类似于COPII中的Sar蛋白亚基，作为一种GTP结合蛋白，可调节控制外被蛋白复合物的聚合、装配及膜泡的转运。,功能： 捕捉、回收转运内质网逃逸蛋白； 逆向运输高尔基复合体膜内蛋白； 行使从内质网到高尔基复合体的顺向转移。,二、囊泡转运是一个受到精密调控而高度有序的 物质转运过程,(一)囊泡转运是细胞物质定向运输的基本途径,细胞通过胞吞作用摄入的各种外来物质，以囊泡的形式，从细胞膜输送到胞内体或溶酶体。 在细胞内合成的各种外输性蛋白及颗粒物质，进入内
27、质网后以囊泡的形式输送到高尔基体，再直接地或经由溶酶体到达细胞膜，最终通过胞吐作用（或出胞作用）分泌释放出去。,由囊泡转运所承载和介导的双向性物质运输，不仅是细胞内外物质交换和信号传递的一条重要途径，而且也是细胞物质定向运输的一种基本形式。,(二)囊泡转运是一个高度有序、受到严格选择和精密控制的物质运输过程,囊泡转运不仅仅只是物质的简单输送，而且还是一个 严格的质量检查、修饰加工过程。 如：进入内质网的外输性蛋白质 需要经过修饰、加工和质量检查，才能以囊泡的形式被转运到高尔基体。 某些不合格的外输性蛋白质在错误进入高尔基体后会被甄别、捕捉，并由COPI有被小泡遣回内质网。,(三)特异性识别融合
28、是囊泡物质定向转运和准确卸载的基本保证,所有转运囊泡以及细胞器膜上都带有各自特有的一套SNAREs互补序列，它们之间高度特异的相互识别和相互作用，是使转运囊泡得以在靶膜上锚泊停靠，保证囊泡物质定向运输和准确卸载的基本分子机制。,可溶性N乙基马来酰亚胺敏感因子接合蛋白受体（SNAREs）家族,囊泡相关膜蛋白（VAMP） 联接蛋白,囊泡SNAREs （vesicle-SNAREs，v- SNAREs）：存在于转运囊泡表面的一种VAMP类似蛋白。,靶SNAREs（target-SNAREs，t-SNAREs）：存在于靶标细胞器膜上SNAREs的对应序列。 囊泡SNAREs和靶SNAREs两者互为识别
29、，特异互补。,SNARE和囊泡融合,(四)囊泡转运是实现细胞膜及内膜系统功能结构转换和代谢更新的桥梁,发生于质膜及内膜系统结构之间的囊泡转运，在介导细胞物质定向运输的同时，膜结构被不断地融汇更替，从一种细胞器膜到另一种细胞器膜，形成膜流，以此进行细胞膜及内膜系统不同功能结构之间的相互转换与代谢更新。,第六节 内膜系统与医学的关系,一、内质网的病理变化 二、高尔基复合体的病理形态变化 三、溶酶体与疾病 四、过氧化物酶体与疾病,Endomembrane System,一、内质网的病理变化 1.内质网最常见的病理改变是肿胀、肥大或囊池塌陷 钠离子和水的渗入、内流；低氧、辐射、阻塞是引起肿胀的常见原因
30、； 膜的过氧化损伤所致的合成障碍，则往往造成内质网囊池的塌陷。 2.内质网囊腔中包涵物的形成和出现是某些疾病或病理过程的表现特征。 3.内质网在不同肿瘤细胞中呈现多样性改变。,Endomembrane System,二、高尔基复合体的病理形态变化 1.功能亢进导致高尔基复合体的代偿性肥大。 2.毒性物质作用常导致高尔基复合体的萎缩与损坏。 3.肿瘤分化状态影响高尔基复合体的状态。 在肿瘤细胞中,高尔基复合体的数量分布、形态结 构及其发达程度,会因肿瘤细胞的分化状态不同而 呈现显著的差异。,Endomembrane System,三、溶酶体与疾病,1.溶酶体酶缺乏或缺陷疾病多为一些先天性疾病。
31、泰-萨氏病：缺乏氨基己糖酶A ； II型糖原累积病：缺乏-糖苷酶 。 2.溶酶体酶的释放或外泄造成的细胞或组织损伤性疾病。 矽肺：与溶酶体膜受损导致溶酶体酶释放有关； 痛风：高尿酸盐的作用，改变了溶酶体膜的稳定性。,Endomembrane System,四、过氧化物酶体异常与疾病,1.原发性过氧化物酶体缺陷所致的遗传性疾病。 遗传性无过氧化氢酶血症：过氧化氢酶缺乏； Zellweger脑肝肾综合征：肝、肾细胞中过氧化物酶体及过氧化氢酶缺乏。 2.疾病过程中的过氧化物酶体的病理改变。 表现为数量、体积、形态等多种异常。,Endomembrane System,中英文关键词对照,annulate
32、 lamellae autophagic lysosome calreticulin cis Golgi network cisternae clathrin-coated vesicle continuous secretion cotranslation insertion discontinuous secretion endoplasmic reticulum gated transport glucose regulated protein94,GRP94 glycosylation Golgi complex heavy-chain binding protein,BiP,孔环状片
33、层 自噬溶酶体 钙网素 顺面高尔基网 扁平囊泡 网格蛋白有被囊泡 连续分泌 共翻译插入 非连续分泌 内质网 门孔运输 葡萄糖调节蛋白94 糖基化 高尔基复合体 重链结合蛋白,Endomembrane System,heterophagic lysosome internal signal peptide internal start-transfer peptide lysosome medial Golgi stack molecular chaperone myeloid body N-linked glycosylation phagolysosome phospholipid exch
34、ange proteins,PEP primary lysosome protein disulfide isomerase,PDI retention protein reticulo-plasmin rough endoplasmic reticulum，RER sarcoplasmic reticulum,异噬溶酶体 内信号肽 内开始转移肽 溶酶体 高尔基中间膜囊 分子伴侣 髓样体 N-连接糖基化 异噬溶酶体 磷脂交换蛋白 初级溶酶体 蛋白二硫键异构酶 驻留蛋白 网质蛋白 糙面内质网 肌质网,Endomembrane System,secondary lysosome signal hy
35、pothesis signal patch signal peptide signal recognition particle,SRP SRP-receptor,SRP-R smooth endoplasmic reticulum，SER target-SNAREs,t-SNAREs tertiary lysosome trans Golgi network translocon transmembrane transport unfolded protein response, UPR vacuoles vesicle vesicles,信号肽 次级溶酶体 信号肽假说 信号斑 信号识别颗粒
36、 信号识别颗粒受体 光面内质网 靶SNAREs 三级溶酶体 反面高尔基网 转运体 穿膜运输 未折叠蛋白反应 大囊泡 囊泡 小囊泡,Endomembrane System,vesicle-SNAREs,v- SNAREs vesicular transport,囊泡SNAREs 囊泡转运,Endomembrane System,思 考 题,内质网是如何参与蛋白质的合成。 高尔基体按形态结构、细胞化学反应和功能可分为哪三个组成部分。 内质网分为几类？在形态和功能上各有何特点？ 请说明蛋白质合成的信号肽学说。 高尔基复合体由哪些结构组成？各有何特点？ 高尔基复合体有哪些主要生理功能? 溶酶体有何结构
37、特点？其分类如何？ 内体性溶酶体的形成过程。 囊泡运输？结合网格蛋白包被囊泡说明其转运的分子基础。,参与蛋白分泌,3H标记亮氨酸,3分钟,17分钟,117分钟,蛋白质合成,溶酶体寡聚糖磷酸化,切除甘露糖,加N-乙酰葡萄糖胺,加半乳糖,加唾液酸；分拣,溶酶体,顺面管网,中层囊,反面囊,反面管网,大泡（分泌颗粒）,rER,高尔基复合体,顺面囊,切除甘露糖,参与蛋白质的分选和运输 高尔基体对蛋白质的分类，依据的是蛋白质上的信号肽或信号斑。 分选：不同区室对蛋白质糖链按顺序修饰,细胞外物质的消化-受精,学习目的与要求 掌握内膜系统的概念及结构组成。 掌握糙面内质网、光面内质网、高尔基复合体、溶酶体、过
38、氧化物酶体的主要化学组成、结构特征与生理功能。 熟悉内膜系统之间在结构、功能及来源发生上的相互关系。 熟悉囊泡的主要类型及其在胞内物质转运中的重要作用。,N-连接糖蛋白和O-连接糖蛋白的主要区别,Chapter 5 Cellular Compartment A eucaryotic cell is elaborately (精细地) subdivided into functionally distinct, membrane-bounded compartments. Each compartment (organelle) contains its own distinct set of
39、enzymes and other specialized molecules, and complex distribution systems convey specific products from one compartment to another. A mammalian cell contains about 10 billion protein molecules of perhaps 10,000 kinds. The synthesis of those proteins begins in the cytosol, the common space that surro
40、unds the organelles, then delivered specifically to the cellular compartment that requires it.,All eucaryotic cells have a basic set of membrane-bounded organelles. The internal membranes of eucaryotic cells not only provide extra membrane area but also allow functional specialization of different m
41、embranes separation of many different processes that occur in the cell.,Endoplasmic Reticulum Within the cytoplasm of cells is a 3-dimensional maze of connecting and branching channels made by a continuous membrane. This is called the endoplasmic reticulum (ER). No cell can survive without ER. ER ca
42、n be classified as rough ER when ribosomes are attached to the cytosolic side of the membrane or smooth ER when no ribosomes are present.,Rough ER is prominent in cells that are making proteins for export such as digestive enzymes, hormones, structural proteins or antibodies. The main function of ro
43、ugh ER is the segregation of proteins destined for export from the cell or for intracellular use. Proteins are modified within the ER by the addition of carbohydrate, removal of a signal sequence and other post-translational modifications. Phospholipid synthesis and assembly of multichain proteins a
44、lso occur there.,Smooth ER lacks attached ribosomes and often appears more tubular than rough ER. The two types of ER are continuous in some sections. Smooth ER confers on the cell the ability to perform a variety of specialized functions. It is necessary for steroid sysnthesis, metabolism and detox
45、ification of substances in the liver, phospholipid synthesis, and excitation-contraction coupling in skeletal muscle.,Golgi complex The Golgi, a curved membrane stack resembling a stack of pancakes, finishes the post-translation modifications, concentrates and packages proteins for export or storage
46、. It also adds directions for the destination of the protein package. Proteins made within the rough ER bud off in vesicles and are trasported to the Golgi where the vesicles fuse with the membrane and the components are further modified, concentrated and packaged by the time they bud off as vesicle
47、s on the opposite side of the the Golgi. Therefore, the Golgi shows a polarity in that one side accepts incoming vesicles (convex or cis face) and the final product vesicles bud off the opposite side (concave or trans face). In fact, biochemical studies have shown that the enzymes present within the
48、 Golgi are different at different levels of the membrane stack.,Lysosomes Lysosomes are membrane bound vesicles (0.05 to 0.5 micron) containing more than 40 hydrolytic enzymes that can digest most biological macromolecules. These organelles are the sites of intracellular digestion that are more numerous in cells performing phagocytosis. The membrane keeps the digestive enzymes separate from the cytoplasm. The most common lysosomal enzymes are acid phosphatase, ribonuclease, deoxyribonuclease, proteases, and lipases. Lysosomal e
