【生物课件】第六章细胞基质与细胞内膜系统

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1、第六章第六章 细胞基质与细胞内膜系统细胞基质与细胞内膜系统第一节第一节 细胞质基质细胞质基质(cytomatrix)细胞液、透明质、胞质溶胶、基质细胞液、透明质、胞质溶胶、基质 1、涵义：、涵义：去除细胞器和细胞结构部分（蛋白去除细胞器和细胞结构部分（蛋白2030）2、功能：、功能：许多代谢过程的场所（许多代谢过程的场所（糖酵解、糖原合成糖酵解、糖原合成）；）；与细胞骨架的选择性结合（与细胞骨架的选择性结合（细胞内功能的区域化细胞内功能的区域化）；）；蛋白质修饰（蛋白质修饰（糖基化、去糖基化、去/磷酸化、酰基化、甲基化、共价结合磷酸化、酰基化、甲基化、共价结合）；）；控制蛋白质的寿命（控制蛋白

2、质的寿命（由由N端第一个氨基酸决定稳定性，泛素水解端第一个氨基酸决定稳定性，泛素水解）；）；降解变性和错误识别的蛋白质；降解变性和错误识别的蛋白质；帮助变性和错误折叠的蛋白质从新折叠；帮助变性和错误折叠的蛋白质从新折叠；3、细胞基质和细胞溶胶、细胞基质和细胞溶胶（细胞骨架，凝胶，溶胶，平衡）（细胞骨架，凝胶，溶胶，平衡）错误折叠的内质网蛋白的降解和输出错误折叠的内质网蛋白的降解和输出细胞内组分的合成、分泌和内吞途径细胞内组分的合成、分泌和内吞途径4、内膜系统、内膜系统细胞内房室化细胞内房室化 第二节第二节 内质网内质网（占细胞膜系统的一半，细胞体积的占细胞膜系统的一半，细胞体积的10）1、粗面

3、内质网、粗面内质网（rERrER）多扁平囊状，膜表面有大量核糖体附着多扁平囊状，膜表面有大量核糖体附着 易位子：直径易位子：直径8.5nm,通道通道2nm，内质网膜上的蛋白内质网膜上的蛋白 复合体通道，与新合成的多肽进入内质网有关复合体通道，与新合成的多肽进入内质网有关2、光滑内质网、光滑内质网（sERsER）常为分支管状，形成较为复杂的立体结构，表面没有核糖体附着常为分支管状，形成较为复杂的立体结构，表面没有核糖体附着一、内质网的类型一、内质网的类型粗面内质网上有粗面内质网上有2020种以上蛋白与光滑内质网不同种以上蛋白与光滑内质网不同粗面内质网的形态粗面内质网的形态光滑内质网的形态光滑内质

4、网的形态内质网内质网3 3、内质网与细胞内其它细胞器的关系、内质网与细胞内其它细胞器的关系 1 1、与细胞膜相连：甚至有管道相通、与细胞膜相连：甚至有管道相通 2 2、与外层核膜相接：内质网腔与核周隙相通、与外层核膜相接：内质网腔与核周隙相通 3 3、与高尔基体在结构、功能与发生上关系密切、与高尔基体在结构、功能与发生上关系密切 4 4、rERrER与线粒体紧密相依：与线粒体紧密相依：过去：供能过去：供能 最近：与脂质的相互交换及最近：与脂质的相互交换及CaCa2+2+释放的调节关系密切释放的调节关系密切 5 5、ERER的分布与微管走向一致的分布与微管走向一致 （核膜内质网高尔基体质膜）（核

5、膜内质网高尔基体质膜）蛋白质合成蛋白质合成 蛋白质合成始于细胞质基质，但部分很快转至内质网膜上。蛋白质合成始于细胞质基质，但部分很快转至内质网膜上。在内质网上合成的蛋白质包括：在内质网上合成的蛋白质包括：1 1、向细胞外分泌的蛋白质、向细胞外分泌的蛋白质2 2、膜整合蛋白、膜整合蛋白 3 3、构成细胞器中的可溶性驻留蛋白、构成细胞器中的可溶性驻留蛋白4 4、需要进行修饰的蛋白质、需要进行修饰的蛋白质 脂质合成脂质合成 内质网合成构成细胞所需要的包括磷脂和胆固醇在内的内质网合成构成细胞所需要的包括磷脂和胆固醇在内的全部膜脂全部膜脂 （磷脂和胆固醇）：（磷脂和胆固醇）：a,a,通过出芽方式转运到高

6、尔基体，通过出芽方式转运到高尔基体，溶酶体和细胞膜上溶酶体和细胞膜上;b,;b,磷脂转运蛋白磷脂转运蛋白二、内质网的功能二、内质网的功能蛋白质转移到内质网上的合成蛋白质转移到内质网上的合成分泌蛋白在内质网上的合成分泌蛋白在内质网上的合成一次跨膜蛋白整合与一次跨膜蛋白整合与内质网膜的示意图内质网膜的示意图蛋白质在内质网上合成蛋白质在内质网上合成磷脂酰胆碱在内质网膜上的合成过程磷脂酰胆碱在内质网膜上的合成过程蛋白质的修饰加工蛋白质的修饰加工糖基化糖基化:在内质网的腔面，寡糖链连接在插入膜内的磷酸多在内质网的腔面，寡糖链连接在插入膜内的磷酸多萜醇上，当与糖基化有关的氨基酸残基出现后，通过萜醇上，当与

7、糖基化有关的氨基酸残基出现后，通过膜上的糖基转移酶，将寡糖基由磷酸多萜醇转移到相膜上的糖基转移酶，将寡糖基由磷酸多萜醇转移到相应的天冬氨酸残基上。应的天冬氨酸残基上。N N连接的糖基化连接的糖基化 糖糖:N:N乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺 氨基酸：天冬氨酸氨基酸：天冬氨酸 发生部位：内质网发生部位：内质网(rER(rER)O O连接的糖基化连接的糖基化 糖：糖：N N乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺 氨基酸：丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸氨基酸：丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸 发生部位：高尔基体（主要）发生部位：高尔基体（主要）细胞质基质中只发现少数几种简单的糖基化细胞质基质中只发现少数几种简单的

8、糖基化N-连接寡糖前体的生物合成连接寡糖前体的生物合成粗面内质网上粗面内质网上N-连接寡糖的合成过程连接寡糖的合成过程粗面内质网上粗面内质网上N-连接寡糖的合成过程连接寡糖的合成过程N-连接的糖基化连接的糖基化酰基化酰基化 发生在内质网的胞质侧发生在内质网的胞质侧 软脂酸共价结合在跨膜蛋白的半胱氨酸残基上软脂酸共价结合在跨膜蛋白的半胱氨酸残基上 高尔基体、膜蛋白向细胞膜的转移中也发生类似高尔基体、膜蛋白向细胞膜的转移中也发生类似 的酰基化的酰基化另外，在内质网上还发生羟基化和二硫键形成等另外，在内质网上还发生羟基化和二硫键形成等 新生多肽的折叠与装配新生多肽的折叠与装配1、蛋白二硫键异构酶蛋白

9、二硫键异构酶切断二硫键，帮助其重新形成切断二硫键，帮助其重新形成二硫键，并处于正确的状态二硫键，并处于正确的状态2 2、结合蛋白（、结合蛋白（BipBip）能识别不正确的蛋白或未装配能识别不正确的蛋白或未装配好的蛋白亚单位，并促进其重好的蛋白亚单位，并促进其重新折叠与组装新折叠与组装3 3、4 4肽信号肽信号滞留在内质网中的蛋白质滞留在内质网中的蛋白质的信号（的信号（-Lys-Asp-Glu-Lys-Asp-Glu-Leu-COOLeu-COO）如如 蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 结合蛋白（结合蛋白（BipBip）折叠错误、畸形肽链、未装配等折叠错误、畸形肽链、未装配等胞质胞质通过通过Se

10、c61pSec61p复合体复合体被蛋白酶体降解被蛋白酶体降解内质网的其他功能内质网的其他功能1 1）合成脂蛋白（外输性）合成脂蛋白（外输性）肝细胞中的肝细胞中的sERsER2 2）解毒功能解毒功能肝细胞中的肝细胞中的sERsER 如：细胞色素如：细胞色素P450P450家族酶系（又称加单氧酶系、羟化酶系）家族酶系（又称加单氧酶系、羟化酶系）由一些氧化还原酶构成，是电子传递系统，但不与由一些氧化还原酶构成，是电子传递系统，但不与 ATPATP合成相偶连合成相偶连 不溶于水的废物、代谢产物不溶于水的废物、代谢产物 细胞色素细胞色素P450P450家族酶系家族酶系 羟基化羟基化 尿液排出尿液排出3

11、3）合成固醇类激素）合成固醇类激素睾丸间质细胞的睾丸间质细胞的sERsER4 4）储存储存CaCa2+2+肌细胞中的肌细胞中的sERsER5 5）为细胞质基质中的为细胞质基质中的PrPr、酶提供附着点酶提供附着点6 6）储存、运输物质，能量与信息传递，细胞的支持和运动）储存、运输物质，能量与信息传递，细胞的支持和运动 等作用。等作用。三、内质网与基因表达的调控三、内质网与基因表达的调控异常：未折叠蛋白质超量积累异常：未折叠蛋白质超量积累 折叠好膜蛋白超量积累折叠好膜蛋白超量积累 内质网膜脂成分变化内质网膜脂成分变化内质网内质网核信号转导途径核信号转导途径特异基因表达特异基因表达内质网功能正常内

12、质网功能正常正常：蛋白质正常：蛋白质ER中中调控调控折叠、装配、加工、包装、转运折叠、装配、加工、包装、转运第三节第三节 高尔基复合体高尔基复合体(Golgi apparatus)一、形态结构：一、形态结构：1，一般由，一般由48个扁平膜囊堆叠成（直径个扁平膜囊堆叠成（直径1um，中间窄，中间窄，周缘呈泡状），扁囊间距周缘呈泡状），扁囊间距1530nm。2，有极性：形成面，有极性：形成面(forming face)或顺面或顺面(cis face)成熟面成熟面(mature face)或反面或反面(trans face)顺面膜囊；中间膜囊；反面膜囊；泡囊顺面膜囊；中间膜囊；反面膜囊；泡囊高尔基体

13、高尔基体高尔基体高尔基体高尔基体与内质网高尔基体与内质网3，化学反应：，化学反应：嗜锇反应（形成面）嗜锇反应（形成面）焦磷酸硫胺素酶反应（成熟面的焦磷酸硫胺素酶反应（成熟面的1 12 2层膜）层膜）胞嘧啶单核苷酸酶反应（膜囊状，管状结构）胞嘧啶单核苷酸酶反应（膜囊状，管状结构）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸酶（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸酶（NADPNADP酶）反应酶）反应 （中间几层）（中间几层）顺面膜囊顺面膜囊（forming face,cis Golgi）接受内质网新合成的物质，分类后转入中间膜囊，接受内质网新合成的物质，分类后转入中间膜囊，小部分返回（驻留蛋白）；丝氨酸小部分返回（驻留蛋白）；丝氨酸O-

14、连接的糖基化，连接的糖基化，跨膜蛋白胞质侧的酰基化跨膜蛋白胞质侧的酰基化中间膜囊中间膜囊（medial Golgi）多数糖基化修饰，膜质形成，多糖合成多数糖基化修饰，膜质形成，多糖合成反面膜囊反面膜囊（trans Golgi，网状结构），网状结构）管网状，连接囊泡；参与蛋白质的分类与包装，管网状，连接囊泡；参与蛋白质的分类与包装，最后输出；囊泡运输最后输出；囊泡运输 4 4、化学组成：、化学组成：高尔基体膜含有大约高尔基体膜含有大约60%的蛋白和的蛋白和40%的脂类，具有一的脂类，具有一些和些和ER共同的蛋白成分。共同的蛋白成分。膜脂中磷脂酰胆碱的含量介于膜脂中磷脂酰胆碱的含量介于ER和质膜之

15、间，中性脂类和质膜之间，中性脂类主要包括胆固醇，胆固醇酯和甘油三酯。主要包括胆固醇，胆固醇酯和甘油三酯。高尔基体中的酶主要有糖基转移酶、磺基高尔基体中的酶主要有糖基转移酶、磺基-糖基转移酶、糖基转移酶、氧化还原酶、磷酸酶、蛋白激酶、甘露糖苷酶、转移酶和氧化还原酶、磷酸酶、蛋白激酶、甘露糖苷酶、转移酶和磷脂酶等不同的类型。磷脂酶等不同的类型。二、高尔基体的功能二、高尔基体的功能高尔基体的主要功能是将内质网合成的蛋白质进行加工、分类、与包装，然高尔基体的主要功能是将内质网合成的蛋白质进行加工、分类、与包装，然后分门别类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。后分门别类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外

16、。1、蛋白质的糖基化及其修饰、蛋白质的糖基化及其修饰 N-连接的糖链合成起始于内质网，完成于高尔基体。连接的糖链合成起始于内质网，完成于高尔基体。许多糖蛋白同时具有许多糖蛋白同时具有N-连接的糖链和连接的糖链和O-连接的糖链。连接的糖链。O-连接的糖基化在高连接的糖基化在高尔基体中进行，通常第一个连接上去的糖单元是尔基体中进行，通常第一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖，连接的部位乙酰半乳糖，连接的部位为为Ser、Thr和和Hyp的的OH基团，然后逐次将糖基转移上去形成寡糖链。基团，然后逐次将糖基转移上去形成寡糖链。糖基化的结果使不同的蛋白质打上不同的标记，改变多肽的构象和增加蛋糖基化的结果使

17、不同的蛋白质打上不同的标记，改变多肽的构象和增加蛋白质的稳定性。白质的稳定性。在高尔基体上还可以将一至多个氨基聚糖链通过木糖安装在核心蛋白的丝在高尔基体上还可以将一至多个氨基聚糖链通过木糖安装在核心蛋白的丝氨酸残基上，形成蛋白聚糖。这类蛋白有些被分泌到细胞外形成细胞外基质氨酸残基上，形成蛋白聚糖。这类蛋白有些被分泌到细胞外形成细胞外基质或粘液层，有些锚定在膜上。或粘液层，有些锚定在膜上。内质网和高尔基体中与糖基化和寡糖加工有关的酶都是整合膜蛋白。内质网和高尔基体中与糖基化和寡糖加工有关的酶都是整合膜蛋白。寡糖在内质网和高尔基体上的合成寡糖在内质网和高尔基体上的合成2、参与细胞分泌活动、参与细胞

18、分泌活动 负责对细胞合成的蛋白质进行加工，分类，并运出，其过程是负责对细胞合成的蛋白质进行加工，分类，并运出，其过程是SER上合成蛋白质上合成蛋白质，进入进入ER腔腔，出芽形成囊泡出芽形成囊泡，进入进入CGN，在在medial Gdgi中加工中加工，在在TGN形成囊泡形成囊泡，囊泡与质膜融合、排出。囊泡与质膜融合、排出。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。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：每一类蛋白质都有特异的标识（溶酶体中的酶带有分选：每一类蛋白质都有特异的标识（溶酶体中的酶带有M6P,6-磷酸磷酸甘露醇）；分选主要与蛋白质有关，分选和转运

19、的信息存在于基因本甘露醇）；分选主要与蛋白质有关，分选和转运的信息存在于基因本身。身。3、进行膜的转化功能、进行膜的转化功能 高尔基体的膜无论是厚度还是在化学组成上都处于内质网和质膜之高尔基体的膜无论是厚度还是在化学组成上都处于内质网和质膜之间，因此高尔基体在进行着膜转化的功能，在内质网上合成的新膜转移间，因此高尔基体在进行着膜转化的功能，在内质网上合成的新膜转移至高尔基体后，经过修饰和加工，形成运输泡与质膜融合，使新形成的至高尔基体后，经过修饰和加工，形成运输泡与质膜融合，使新形成的膜整合到质膜上。膜整合到质膜上。4、将蛋白水解为活性物质、将蛋白水解为活性物质 如将蛋白质如将蛋白质N端或端或

20、C端切除，成为有活性的物质（胰岛素端切除，成为有活性的物质（胰岛素C端）或将端）或将含有多个相同氨基序列的前体水解为有活性的多肽，如神经肽。含有多个相同氨基序列的前体水解为有活性的多肽，如神经肽。5、参与形成溶酶体。、参与形成溶酶体。6、参与植物细胞壁的形成。、参与植物细胞壁的形成。7、合成植物细胞壁中的纤维素和果胶质。、合成植物细胞壁中的纤维素和果胶质。三、高尔基体与细胞内的膜泡运输三、高尔基体与细胞内的膜泡运输第四节第四节 溶酶体和过氧化物酶体溶酶体和过氧化物酶体1、溶酶体的结构溶酶体的结构 1955年年de Duve与与Novikoff首次发现溶酶体（首次发现溶酶体（lysosome）。

21、它是）。它是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，其主要功能是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，其主要功能是进行细胞内消化。进行细胞内消化。具有异质性，形态大小及内含的水解酶种类都可能有很大的不同具有异质性，形态大小及内含的水解酶种类都可能有很大的不同，标志酶为酸性磷酸酶。根据完成其生理功能的不同阶段可分为初级，标志酶为酸性磷酸酶。根据完成其生理功能的不同阶段可分为初级溶酶体（溶酶体（primary lysosome），次级溶酶体（），次级溶酶体（secondary lysosome）和残体（）和残体（residual body）。）。一、溶酶体一、溶酶体初级溶酶体初级

22、溶酶体次级溶酶体次级溶酶体溶酶体溶酶体后溶酶体（溶酶体残体）后溶酶体（溶酶体残体）1、初级溶酶体、初级溶酶体 直径约直径约0.20.5um，膜厚膜厚7.5nm，内含物均一，无明显颗粒，是，内含物均一，无明显颗粒，是高尔基体分泌形成的。高尔基体分泌形成的。含有多种水解酶，但没有活性，只有当溶酶体破裂，或其它物质含有多种水解酶，但没有活性，只有当溶酶体破裂，或其它物质进入，才有酶活性。其水解酶包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酸酶、进入，才有酶活性。其水解酶包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酸酶、硫酸酯酶、磷脂酶类，已知硫酸酯酶、磷脂酶类，已知60余种，这些酶均属于酸性水解酶。余种，这些酶均属于酸性水解酶。溶

23、酶体膜虽然与质膜厚度相近，但成分不同，主要区别是：溶酶体膜虽然与质膜厚度相近，但成分不同，主要区别是：膜膜上有质子泵，将上有质子泵，将H+泵入溶酶体，使其泵入溶酶体，使其PH值降低，值降低，膜蛋白高度糖基膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解，化，可能有利于防止自身膜蛋白降解，具有多种载体蛋白用于将水具有多种载体蛋白用于将水解的产物向外转运。解的产物向外转运。2、次级溶酶体、次级溶酶体 又称消化泡，是正在进行或完成消化作用的溶酶体，内含水解酶又称消化泡，是正在进行或完成消化作用的溶酶体，内含水解酶和相应的底物，可分为异噬溶酶体（和相应的底物，可分为异噬溶酶体（phagolysosome

24、）和自噬溶酶）和自噬溶酶体（体（autophagolysosome），前者消化的物质来自外源，后者消，前者消化的物质来自外源，后者消化的物质来自细胞本身的各种组分。化的物质来自细胞本身的各种组分。3、残体、残体 又称后溶酶体（又称后溶酶体（post-lysosome）已失去酶活性，仅留未消化的）已失去酶活性，仅留未消化的残渣故名，残体可通过外排作用排出细胞，也可能留在细胞内逐年残渣故名，残体可通过外排作用排出细胞，也可能留在细胞内逐年增多，如肝细胞中的脂褐质。增多，如肝细胞中的脂褐质。二、溶酶体的功能二、溶酶体的功能 溶酶体的主要作用是消化，是细胞内的消化器官，细胞自溶，防御溶酶体的主要作用是

25、消化，是细胞内的消化器官，细胞自溶，防御以及对某些物质的利用均与溶酶体的消化作用有关。以及对某些物质的利用均与溶酶体的消化作用有关。细胞内消化：细胞内消化：对高等动物而言细胞的营养物质主要来源于血液中的对高等动物而言细胞的营养物质主要来源于血液中的水分子物质，而一些大分子物质通过内吞作用进入细胞，如内吞低密水分子物质，而一些大分子物质通过内吞作用进入细胞，如内吞低密度脂蛋白获得胆固醇，对一些单细胞真核生物，溶酶体的消化作用就度脂蛋白获得胆固醇，对一些单细胞真核生物，溶酶体的消化作用就更为重要。更为重要。细胞凋亡：细胞凋亡：个体发生过程中往往涉及组织或器官的改造或重建，如个体发生过程中往往涉及组

26、织或器官的改造或重建，如昆虫和蛙类的变态发育等等。这一过程是在基因控制下实现的，称为昆虫和蛙类的变态发育等等。这一过程是在基因控制下实现的，称为程序性细胞死亡，注定要消除的细胞以出芽的形式形成凋亡小体，被程序性细胞死亡，注定要消除的细胞以出芽的形式形成凋亡小体，被巨噬细胞吞噬并消化。巨噬细胞吞噬并消化。自体吞噬：自体吞噬：清除细胞中无用的生物大分子，衰老的细胞器等，如许清除细胞中无用的生物大分子，衰老的细胞器等，如许多生物大分子的半衰期只有几小时至几天，肝细胞中线粒体的平均寿多生物大分子的半衰期只有几小时至几天，肝细胞中线粒体的平均寿命约命约10天左右。天左右。防御作用：防御作用：如巨噬细胞可

27、吞入病原体，在溶酶体中将病原体杀死和如巨噬细胞可吞入病原体，在溶酶体中将病原体杀死和降解。降解。参与分泌过程的调节：参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。素。形成精子的顶体：形成精子的顶体：顶体相当于一个化学钻，可溶穿卵子的皮层，顶体相当于一个化学钻，可溶穿卵子的皮层，使精子进入卵子。使精子进入卵子。动物细胞溶酶体系统示意图动物细胞溶酶体系统示意图三、溶酶体的发生三、溶酶体的发生 初级溶酶体是在高尔基体的初级溶酶体是在高尔基体的trans面以出芽的形式形成的，其形面以出芽的形式形成的，其形成过程如下：成过程如下：内质网上核糖体合成溶酶体

28、蛋白内质网上核糖体合成溶酶体蛋白，进入内质网腔进行进入内质网腔进行N-连接的连接的糖基化修饰糖基化修饰，进入高尔基体进入高尔基体Cis面膜囊面膜囊，N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶乙酰葡糖胺磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号斑识别溶酶体水解酶的信号斑，将将N-乙酰葡糖胺磷酸转移在乙酰葡糖胺磷酸转移在12个甘个甘露糖残基上露糖残基上，在中间膜囊切去在中间膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成乙酰葡糖胺形成M6P配体配体，与与trans膜囊上的受体结合膜囊上的受体结合，选择性地包装成初级溶酶体。选择性地包装成初级溶酶体。溶酶体的发生溶酶体的发生溶酶体发生过程溶酶体发生过程四、溶酶体与疾病四、溶酶体与疾病1矽肺矽肺 二氧

29、化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细胞吞噬，含有矽尘的二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细胞吞噬，含有矽尘的吞噬小体与溶酶体合并成为次级溶酶体。二氧化硅的羟基与溶酶体膜吞噬小体与溶酶体合并成为次级溶酶体。二氧化硅的羟基与溶酶体膜的磷脂或蛋白形成氢键，导致吞噬细胞溶酶体崩解，细胞本身也被破的磷脂或蛋白形成氢键，导致吞噬细胞溶酶体崩解，细胞本身也被破坏，矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬，如此反复进行。受损或已坏，矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬，如此反复进行。受损或已破坏的巨噬细胞释放破坏的巨噬细胞释放“致纤维化因子致纤维化因子”，并激活成纤维细胞，导致胶，并激活成纤维细胞，导致胶原纤维沉积，肺组

30、织纤维化。原纤维沉积，肺组织纤维化。2肺结核肺结核 结核杆菌不产生内、外毒素，也无荚膜和侵袭性酶。但是菌体成结核杆菌不产生内、外毒素，也无荚膜和侵袭性酶。但是菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗胞内的溶菌杀伤作用，使结核杆菌在肺泡内大量分硫酸脑苷脂能抵抗胞内的溶菌杀伤作用，使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖，导致巨噬细胞裂解，释放出的结核杆菌再被吞噬而重复上生长繁殖，导致巨噬细胞裂解，释放出的结核杆菌再被吞噬而重复上述过程，最终引起肺组织钙化和纤维化。述过程，最终引起肺组织钙化和纤维化。3 3各类贮积症各类贮积症 贮积症（贮积症（storage diseasestorage disease）：是由于遗传缺陷引

31、起的，由于溶酶体）：是由于遗传缺陷引起的，由于溶酶体的酶发生变异，功能丧失，导致底物在溶酶体中大量贮积，进而影响细的酶发生变异，功能丧失，导致底物在溶酶体中大量贮积，进而影响细胞功能，常见的贮积症主要有以下几类。胞功能，常见的贮积症主要有以下几类。台台-萨氏综合征（萨氏综合征（Tay-Sachs dieseaseTay-Sachs diesease）：又叫黑蒙性家族痴呆症，）：又叫黑蒙性家族痴呆症，溶酶体缺少氨基已糖酯酶溶酶体缺少氨基已糖酯酶A A（-N-hexosaminidase-N-hexosaminidase），导致神经节甘脂），导致神经节甘脂GM2GM2积累（图积累（图6-306-3

32、0），影响细胞功能，造成精神痴呆，），影响细胞功能，造成精神痴呆，2 26 6岁死亡。患者岁死亡。患者表现为渐进性失明、病呆和瘫痪，该病主要出现在犹太人群中。表现为渐进性失明、病呆和瘫痪，该病主要出现在犹太人群中。IIII型糖原累积病（型糖原累积病（PompePompe病）：溶酶体缺乏病）：溶酶体缺乏-1,4-1,4-葡萄糖苷酶，糖原葡萄糖苷酶，糖原在溶酶体中积累，导致心、肝、舌肿大和骨骼肌无力。属常染色体缺陷在溶酶体中积累，导致心、肝、舌肿大和骨骼肌无力。属常染色体缺陷性遗传病，患者多为小孩，常在两周岁以前死亡。性遗传病，患者多为小孩，常在两周岁以前死亡。GaucherGaucher病：又称

33、脑苷脂沉积病病：又称脑苷脂沉积病,是巨噬细胞和脑神经细胞的溶酶体是巨噬细胞和脑神经细胞的溶酶体缺乏缺乏-葡萄糖苷酶造成的。大量的葡萄糖脑苷脂沉积在这些细胞溶酶葡萄糖苷酶造成的。大量的葡萄糖脑苷脂沉积在这些细胞溶酶体内体内,巨噬细胞变成巨噬细胞变成GaucherGaucher 细胞，患者的肝、脾、淋巴结等肿大，中细胞，患者的肝、脾、淋巴结等肿大，中枢神经系统发生退行性变化，常在枢神经系统发生退行性变化，常在1 1 岁内死亡。岁内死亡。细胞内含物病（细胞内含物病（inclusion-cell diseaseinclusion-cell disease，I-cell diseaseI-cell di

34、sease）：一）：一种更严重的贮积症，是种更严重的贮积症，是N-N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶单基因突变引起的。由乙酰葡糖胺磷酸转移酶单基因突变引起的。由于基因突变，高尔基体中加工的溶酶体前酶上不能形成于基因突变，高尔基体中加工的溶酶体前酶上不能形成M6PM6P分选信号，分选信号，酶被运出细胞（酶被运出细胞（default pathwaydefault pathway）。这类病人成纤维细胞的溶酶体中）。这类病人成纤维细胞的溶酶体中没有水解酶，导致底物在溶酶体中大量贮积，形成所谓的没有水解酶，导致底物在溶酶体中大量贮积，形成所谓的“包涵体（包涵体（inclusioninclusion）”。另外这类病

35、人肝细胞中有正常的溶酶体，说明溶酶体。另外这类病人肝细胞中有正常的溶酶体，说明溶酶体形成还具有形成还具有M6PM6P之外的途径。之外的途径。4 4类风湿性关节炎类风湿性关节炎 溶酶体膜很易脆裂，其释放的酶导致关节组织损伤和发炎溶酶体膜很易脆裂，其释放的酶导致关节组织损伤和发炎 。台萨氏综合症神经元细胞溶酶体台萨氏综合症神经元细胞溶酶体二、过氧化物酶体二、过氧化物酶体 过氧化物酶体（过氧化物酶体（peroxisomeperoxisome）又称微体（）又称微体（microbodymicrobody），由，由J.RhodinJ.Rhodin（19541954）首次在鼠肾小管上皮细胞中发现。）首次在鼠

36、肾小管上皮细胞中发现。是一种具有异质性的细胞器，在不同生物及不同发育阶段是一种具有异质性的细胞器，在不同生物及不同发育阶段有所不同。直径约有所不同。直径约0.2-1.5um0.2-1.5um，通常为，通常为0.5um0.5um，呈圆形，椭，呈圆形，椭圆形或哑呤形不等，由单层膜围绕而成。圆形或哑呤形不等，由单层膜围绕而成。共同特点是内含一至多种依赖黄素（共同特点是内含一至多种依赖黄素（flavinflavin）的氧化酶）的氧化酶和过氧化氢酶（标志酶），已发现和过氧化氢酶（标志酶），已发现4040多种氧化酶，如多种氧化酶，如L-L-氨氨基酸氧化酶，基酸氧化酶，D-D-氨基酸氧化酶等等，其中尿酸氧化

37、酶（氨基酸氧化酶等等，其中尿酸氧化酶（urate oxidaseurate oxidase）的含量极高，以至于在有些种类形成酶结）的含量极高，以至于在有些种类形成酶结晶构成的核心。晶构成的核心。人肝细胞过氧化物酶体人肝细胞过氧化物酶体烟草叶肉细胞的过氧化物酶体烟草叶肉细胞的过氧化物酶体2、过氧化物酶体的功能、过氧化物酶体的功能 各类氧化酶的共性是将底物氧化后，生成过氧化氢。各类氧化酶的共性是将底物氧化后，生成过氧化氢。RHRH2 2+O+O2 2R+HR+H2 2O O2 2 过氧化氢酶又可以利用过氧化氢，将其它底物（如醛过氧化氢酶又可以利用过氧化氢，将其它底物（如醛、醇、酚）氧化。、醇、酚）

38、氧化。RHRH2 2+H+H2 2O O2 2R+2HR+2H2 2O O 此外，当细胞中的此外，当细胞中的H H2 2O O2 2过剩时，过氧化氢酶亦可催化过剩时，过氧化氢酶亦可催化以下反应：以下反应：2H2H2 2O O2 2 2H 2H2 2O+OO+O2 2 在动物中过氧化物酶体参与脂肪酸的在动物中过氧化物酶体参与脂肪酸的氧化（另一细氧化（另一细胞器是线粒体），大鼠肝细胞过氧化物酶体在服用降脂灵胞器是线粒体），大鼠肝细胞过氧化物酶体在服用降脂灵后，酶浓度升高后，酶浓度升高10倍。此外，过氧化物酶体还具有解毒作倍。此外，过氧化物酶体还具有解毒作用，因为过氧化氢酶能利用用，因为过氧化氢酶能

39、利用H2O2将酚、甲醛、甲酸和醇等将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精有害物质氧化，饮入的酒精1/4是在过氧化物酶体中氧化为是在过氧化物酶体中氧化为乙醛。乙醛。在植物中过氧化物酶体主要有：在植物中过氧化物酶体主要有：参与光呼吸作用，参与光呼吸作用，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，在萌发的种子中，进行脂肪的在萌发的种子中，进行脂肪的-氧化，产生乙酰辅酶氧化，产生乙酰辅酶A，经乙醛酸循环，由异柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸，加入经乙醛酸循环，由异柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循环，因涉及乙醛酸循环，又称乙醛酸循环体（三羧

40、酸循环，因涉及乙醛酸循环，又称乙醛酸循环体（glyoxysome）。）。3、溶酶体的发生、溶酶体的发生 从系统发生的角度来看，过氧化物酶体可能是一种古老从系统发生的角度来看，过氧化物酶体可能是一种古老的细胞器，在光合生物出现后，大气中的氧含量逐渐提高，的细胞器，在光合生物出现后，大气中的氧含量逐渐提高，而细胞内的氧对早期的生物具有毒害作用，过氧化物酶体的而细胞内的氧对早期的生物具有毒害作用，过氧化物酶体的功能就是消除细胞内的氧，并产生细胞所需要的某些代谢物功能就是消除细胞内的氧，并产生细胞所需要的某些代谢物。虽然在过氧化物酶体中黄素蛋白、氧化酶和过氧化氢酶之。虽然在过氧化物酶体中黄素蛋白、氧化

41、酶和过氧化氢酶之间可以形成一个简单的呼吸链，但不起能量转换的作用。后间可以形成一个简单的呼吸链，但不起能量转换的作用。后来线粒体产生后就取代了过氧化物酶体的这种功能，并且其来线粒体产生后就取代了过氧化物酶体的这种功能，并且其电子传递与电子传递与ATP合成相偶联。合成相偶联。从个体发生的角度来看，过氧化物酶体来源于已从个体发生的角度来看，过氧化物酶体来源于已存在过氧化物酶体的分裂。过氧化物酶体中所有的酶存在过氧化物酶体的分裂。过氧化物酶体中所有的酶都由核基因编码，在细胞质基质中合成，在信号肽的都由核基因编码，在细胞质基质中合成，在信号肽的引导下，进入过氧化物酶体，引导蛋白质进入过氧化引导下，进入

42、过氧化物酶体，引导蛋白质进入过氧化物酶体的信号序列是物酶体的信号序列是-Ser-Lys-Leu-COO-。但对于过。但对于过氧化物酶体膜上与蛋白输入有关的受体和转位因子了氧化物酶体膜上与蛋白输入有关的受体和转位因子了解甚少，至少和解甚少，至少和23种被称为种被称为peroxin的蛋白有关，其机的蛋白有关，其机理显著不同于线粒体和叶绿体的蛋白转运，如受体理显著不同于线粒体和叶绿体的蛋白转运，如受体Pex5（一种（一种peroxin）是伴随着货物进入过氧化物酶）是伴随着货物进入过氧化物酶体的，然后再返回细胞质。体的，然后再返回细胞质。过氧化物酶体发生示意图过氧化物酶体发生示意图过氧化物酶体与疾病过

43、氧化物酶体与疾病 Zellweger综合征是一类与过氧化物酶体有关的遗传病综合征是一类与过氧化物酶体有关的遗传病，也叫脑肝肾综合征，患者细胞的过氧化物酶体中，酶蛋，也叫脑肝肾综合征，患者细胞的过氧化物酶体中，酶蛋白输入有关的蛋白质变异，过氧化物酶体是白输入有关的蛋白质变异，过氧化物酶体是“空的空的”。脑。脑、肝、肾异常，出生、肝、肾异常，出生3-6个月内后死亡。个月内后死亡。第五节第五节 蛋白质分选与细胞的结构装配蛋白质分选与细胞的结构装配蛋白质的定向转运（分选）蛋白质的定向转运（分选）一、蛋白质分选信号一、蛋白质分选信号细胞内合成的蛋白质、脂类等物质之所以能够定向的转细胞内合成的蛋白质、脂类

44、等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞器取决于两个方面：其一是蛋白质中包运到特定的细胞器取决于两个方面：其一是蛋白质中包含特殊的信号序列（含特殊的信号序列（signal sequence or targeting sequence），其二是细胞器上具特定的信号识别装置），其二是细胞器上具特定的信号识别装置（分选受体，（分选受体，sorting receptor）。）。信号肽信号识别颗粒颗粒受体信号肽信号识别颗粒颗粒受体细胞类至少存在两类蛋白质分选的信号：细胞类至少存在两类蛋白质分选的信号：信号序列（信号序列（signal sequence）：存在于蛋白质一级结上）：存在于蛋白质一级结上 的线性

45、序列，通常的线性序列，通常15-60个氨基酸残基，有些信号序列在完个氨基酸残基，有些信号序列在完 成蛋白质的定向转移后被信号肽酶（成蛋白质的定向转移后被信号肽酶（signal peptidase）切）切 除除。信号斑（信号斑（signal patch）：存在于完成折叠的蛋白质中，构）：存在于完成折叠的蛋白质中，构 成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白 质分选的信号。质分选的信号。每一种信号序列决定特殊的蛋白质转运方向，如输入内质网每一种信号序列决定特殊的蛋白质转运方向，如输入内质网 的蛋白质通常的蛋白质通常N端具有一段信号序列

46、，含有端具有一段信号序列，含有6-15个带正电荷个带正电荷 的非极性氨基酸。目前对于信号斑了解较少，主要是因为它的非极性氨基酸。目前对于信号斑了解较少，主要是因为它 存在于复杂的三维结构中，很难将其分离出来研究。存在于复杂的三维结构中，很难将其分离出来研究。两类蛋白质分选信号两类蛋白质分选信号分泌性蛋白在内质网上的合成过程分泌性蛋白在内质网上的合成过程内部的信号锚定序列内部的信号锚定序列跨膜蛋白合成跨膜蛋白合成基质中核糖体基质中核糖体半合成粗面内质网高尔基体溶酶体或膜或胞外半合成粗面内质网高尔基体溶酶体或膜或胞外全合成转运至细胞器全合成转运至细胞器二、蛋白质分选的基本途径和类型二、蛋白质分选的

47、基本途径和类型蛋白质合成和分选的分泌途径蛋白质合成和分选的分泌途径分泌蛋白的成熟过程分泌蛋白的成熟过程蛋白质的分选运输途径主要有三类：蛋白质的分选运输途径主要有三类：1 1、门控运输（、门控运输（gated transportgated transport）：如核孔可以选择性的主）：如核孔可以选择性的主 动运输大分子物质和动运输大分子物质和RNPRNP复合体，并且允许小分子物质自由复合体，并且允许小分子物质自由 进出细胞核。进出细胞核。2 2、跨膜运输（、跨膜运输（transmembranetransmembrane transport transport）：蛋白质通过跨）：蛋白质通过跨 膜通

48、道进入目的地。如细胞质中合成的蛋白质在信号序列膜通道进入目的地。如细胞质中合成的蛋白质在信号序列 的引导下，通过线粒体上的转位因子，以解折叠的线性分的引导下，通过线粒体上的转位因子，以解折叠的线性分 子进入线粒体。子进入线粒体。3 3、膜泡运输（膜泡运输（vesicular transportvesicular transport）：蛋白质被选择性地：蛋白质被选择性地 包装成运输小泡，定向转运到靶细胞器。如内质网向高尔包装成运输小泡，定向转运到靶细胞器。如内质网向高尔 基体的物质运输、高尔基体分泌形成溶酶体、细胞摄入某基体的物质运输、高尔基体分泌形成溶酶体、细胞摄入某 些营养物质或激素，都属于

49、这种运输方式。些营养物质或激素，都属于这种运输方式。4 4、蛋白质在细胞基质中的运输、蛋白质在细胞基质中的运输（细胞骨架体系）（细胞骨架体系）。三、膜泡运输三、膜泡运输 细胞内部内膜系统各个部分之间的物质传递细胞内部内膜系统各个部分之间的物质传递常常通过膜泡运输方式进行。如从内质网到高尔常常通过膜泡运输方式进行。如从内质网到高尔基体；高尔基体到溶酶体；细胞分泌物的外排，基体；高尔基体到溶酶体；细胞分泌物的外排，都要通过过渡性小泡进行转运。膜泡运输是一种都要通过过渡性小泡进行转运。膜泡运输是一种高度有组织的定向运输，各类运输泡之所能够被高度有组织的定向运输，各类运输泡之所能够被准确地运到靶细胞器

50、，主要是因为细胞器的胞质准确地运到靶细胞器，主要是因为细胞器的胞质面具有特殊的膜标志蛋白。许多膜标志蛋白存在面具有特殊的膜标志蛋白。许多膜标志蛋白存在于不止一种细胞器，不同的膜标志蛋白组合，决于不止一种细胞器，不同的膜标志蛋白组合，决定膜的表面识别特征。定膜的表面识别特征。大多数运输小泡是在膜的特定区域以出芽的方式产生的大多数运输小泡是在膜的特定区域以出芽的方式产生的。其表面具有一个笼子状的由蛋白质构成的衣被（。其表面具有一个笼子状的由蛋白质构成的衣被（coatcoat），），衣被在运输小泡与靶细胞器的膜融合之前解体。衣被具有两衣被在运输小泡与靶细胞器的膜融合之前解体。衣被具有两个主要作用：个

51、主要作用：选择性的将特定蛋白聚集在一起，形成运输选择性的将特定蛋白聚集在一起，形成运输小泡；小泡；如同模具一样决定运输小泡的外部特征，相同性质如同模具一样决定运输小泡的外部特征，相同性质的运输小泡之所以具有相同的形状和体积。的运输小泡之所以具有相同的形状和体积。胞内膜泡运输沿微管或微丝运行，胞内膜泡运输沿微管或微丝运行，动力来自马达蛋白动力来自马达蛋白（motor proteinsmotor proteins）。与膜泡运输有关的马达蛋白有）。与膜泡运输有关的马达蛋白有3 3类：一类：一类是动力蛋白（类是动力蛋白（dyneindynein），可向微管负端移动；另一类为驱），可向微管负端移动；另一

52、类为驱动蛋白（动蛋白（kinesinkinesin），可牵引物质向微管的正端移动；第三），可牵引物质向微管的正端移动；第三类是肌球蛋白（类是肌球蛋白（myosinmyosin）,可向微丝的正极运动。在马达蛋可向微丝的正极运动。在马达蛋白的作用下，可将膜泡转运到特定的区域，白的作用下，可将膜泡转运到特定的区域，（一）（一）衣被类型衣被类型 已知三类具有代表性的衣被蛋白，即：笼形蛋白已知三类具有代表性的衣被蛋白，即：笼形蛋白（clathrinclathrin）、）、COPICOPI和和COPIICOPII，各介导不同的运输途径。，各介导不同的运输途径。1 1、笼形蛋白（网格蛋白）衣被小泡、笼形蛋白

53、（网格蛋白）衣被小泡 笼形蛋白衣被小泡是最早发现的衣被小泡，介导高尔基体到笼形蛋白衣被小泡是最早发现的衣被小泡，介导高尔基体到 内体、溶酶体、植物液泡的运输，以及质膜到内膜区隔的膜内体、溶酶体、植物液泡的运输，以及质膜到内膜区隔的膜 泡运输。泡运输。笼形蛋白分子由笼形蛋白分子由3个重链和个重链和3个轻链组成，形成一个轻链组成，形成一 个具有个具有3个曲臂的形状（个曲臂的形状（triskelion）。许多笼形蛋白的曲臂）。许多笼形蛋白的曲臂 部分交织在一起，形成一个具有部分交织在一起，形成一个具有5边形网孔的笼子。边形网孔的笼子。笼形蛋白衣被小泡笼形蛋白衣被小泡(电镜照片，分子模型，衣被模型电镜

54、照片，分子模型，衣被模型)笼形蛋白衣被小泡的形态笼形蛋白衣被小泡的形态 笼形蛋白形成的衣被中还有衔接蛋白（笼形蛋白形成的衣被中还有衔接蛋白（adaptinadaptin），介于），介于笼形蛋白与配体受体复合物之间，起连接作用。目前至少发笼形蛋白与配体受体复合物之间，起连接作用。目前至少发现现4 4种不同类型的衔接蛋白，可分别结合不同类型的受体，形种不同类型的衔接蛋白，可分别结合不同类型的受体，形成不同性质的转运小泡。成不同性质的转运小泡。当笼形蛋白衣被小泡形成时，可溶性蛋白动力素（当笼形蛋白衣被小泡形成时，可溶性蛋白动力素（dynamin）聚集成一圈围绕在芽的颈部，将小泡柄部的膜拉）聚集成一圈

55、围绕在芽的颈部，将小泡柄部的膜拉近（小于近（小于1.5nm），导致膜融合，动力素是一种），导致膜融合，动力素是一种GTP酶，调酶，调节小泡以出芽形式脱离膜的速率。动力素可以召集其它可溶节小泡以出芽形式脱离膜的速率。动力素可以召集其它可溶性蛋白在小泡的颈部聚集，通过改变膜的形状和膜脂的组成性蛋白在小泡的颈部聚集，通过改变膜的形状和膜脂的组成，促使小跑颈部的膜融合，形成衣被小泡。，促使小跑颈部的膜融合，形成衣被小泡。当衣被小泡从膜上释放后，衣被很快就解体，属于当衣被小泡从膜上释放后，衣被很快就解体，属于hsp70家族的一种分子伴侣充当衣被解体的家族的一种分子伴侣充当衣被解体的ATP酶。酶。笼形衣被

56、小泡的组成笼形衣被小泡的组成Clathrin衣被小泡的掐断过程衣被小泡的掐断过程2 2、COP ICOP I衣被小泡衣被小泡 负责回收、转运内质网逃逸蛋白（负责回收、转运内质网逃逸蛋白（escaped proteinsescaped proteins）返回）返回内质网。起初发现于高尔基体碎片，在含有内质网。起初发现于高尔基体碎片，在含有ATPATP的溶液中温育时的溶液中温育时，能形成非笼形蛋白包被的小泡。，能形成非笼形蛋白包被的小泡。内质网向高尔基体输送运输小泡时，一部分自身的蛋白质也内质网向高尔基体输送运输小泡时，一部分自身的蛋白质也不可避免的被运送到了高尔基体。内质网通过两种机制维持蛋不可

57、避免的被运送到了高尔基体。内质网通过两种机制维持蛋白质的平衡白质的平衡 ：一是转运泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外，例：一是转运泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外，例如有些驻留蛋白参与形成大的复合物，因而不能被包装在出芽如有些驻留蛋白参与形成大的复合物，因而不能被包装在出芽形成的转运泡中，结果被保留下来；二是通过对逃逸蛋白的回形成的转运泡中，结果被保留下来；二是通过对逃逸蛋白的回收机制，使之返回它们正常驻留的部位。收机制，使之返回它们正常驻留的部位。内质网的正常驻留蛋白，不管在腔中还是在膜上，它们在内质网的正常驻留蛋白，不管在腔中还是在膜上，它们在C端含有一段回收信号序列（端含有一段回收信号序列（r

58、etrieval signals），如果它们），如果它们被意外地逃逸进入转运泡从内质网运至高尔基体被意外地逃逸进入转运泡从内质网运至高尔基体cis面，则面，则cis面的膜结合受体蛋白将识别并结合逃逸蛋白的回收信号，形面的膜结合受体蛋白将识别并结合逃逸蛋白的回收信号，形成成COPI衣被小泡将它们返回内质网。内质网腔中的蛋白，如衣被小泡将它们返回内质网。内质网腔中的蛋白，如蛋白二硫键异构酶和协助折叠的分子伴侣，均具有典型的回蛋白二硫键异构酶和协助折叠的分子伴侣，均具有典型的回收信号收信号Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）。内质网的膜蛋白（如）。内质网的膜蛋白（如SRP受体）在受体）在C端有

59、一个不同的回收信号，通常是端有一个不同的回收信号，通常是Lys-Lys-X-X（KKXX，X：任意氨基酸），同样可保证它们的回收。：任意氨基酸），同样可保证它们的回收。COP I衣被小泡还可以介导高尔基体不同区域间的蛋白质衣被小泡还可以介导高尔基体不同区域间的蛋白质运输。运输。COPI衣被小泡衣被小泡3 3、COPCOP衣被小泡衣被小泡 介导从内质网到高尔基体的物质运输。最早发现于酵母介导从内质网到高尔基体的物质运输。最早发现于酵母ER在在ATP存在的细胞质液中温育时，存在的细胞质液中温育时，ER膜上能形成类似于膜上能形成类似于COP I的衣被小泡，某些温度敏感型的酵母，由于的衣被小泡，某些温

60、度敏感型的酵母，由于COP II衣被衣被蛋白发生变异，在特定温度下会在内质网中积累蛋白质。蛋白发生变异，在特定温度下会在内质网中积累蛋白质。COP II衣被由多种蛋白质构成，其中衣被由多种蛋白质构成，其中Sar1GTP酶与酶与Sec23/Sec24复合体结合在一起，形成紧紧包围着膜的一层衣被。复合体结合在一起，形成紧紧包围着膜的一层衣被。真核生物的真核生物的COP II衣被蛋白亚单位具有一些横向同源物（衣被蛋白亚单位具有一些横向同源物（Paralog），这些同源物可能介导不同的蛋白质转运，具有不），这些同源物可能介导不同的蛋白质转运，具有不同的调节机制。同的调节机制。COP II COP II

61、衣被小泡形成于内质网的特殊部位，称为内质网出衣被小泡形成于内质网的特殊部位，称为内质网出口（口（exit sitesexit sites），这些部位没有核糖体，由交织在一起的），这些部位没有核糖体，由交织在一起的管道和囊泡组成网络结构。管道和囊泡组成网络结构。由内质网到高尔基体的蛋白转运中，大多数跨膜蛋白是直由内质网到高尔基体的蛋白转运中，大多数跨膜蛋白是直接结合在接结合在COP IICOP II衣被上，但是少数跨膜蛋白和多数可溶性蛋衣被上，但是少数跨膜蛋白和多数可溶性蛋白通过受体与白通过受体与COP IICOP II衣被结合，这些受体在完成转运后，通衣被结合，这些受体在完成转运后，通过过CO

62、P ICOP I衣被小泡返回内质网。衣被小泡返回内质网。COP IICOP II衣被所识别的分选信号位于跨膜蛋白胞质面的结构衣被所识别的分选信号位于跨膜蛋白胞质面的结构域，形式多样域，形式多样。内质网驻留蛋白回收示意图内质网驻留蛋白回收示意图（二）衣被的形成（二）衣被的形成 衣被是在一类叫作衣被召集衣被是在一类叫作衣被召集GTP酶（酶（coat-recruitment GTPase）作用下形成的。衣被召集）作用下形成的。衣被召集GTP酶通常为单体酶通常为单体GTP酶（酶（monomeric GTPase），也叫），也叫G蛋白，起分子开关的作蛋白，起分子开关的作用，结合用，结合GDP的形式没有活

63、性，位于细胞质中，结合的形式没有活性，位于细胞质中，结合GTP而而活化，转位至膜上，能与衣被蛋白结合，促进组装。活化，转位至膜上，能与衣被蛋白结合，促进组装。衣被召集衣被召集GTP酶包括酶包括Arf蛋白和蛋白和Sar 1蛋白，蛋白，Arf参与高尔参与高尔基体上笼形蛋白衣被与基体上笼形蛋白衣被与COP I衣被的形成，衣被的形成，Sar 1参与内质网参与内质网上上COP II衣被的形成，两者的作用方式大体相似。质膜上笼衣被的形成，两者的作用方式大体相似。质膜上笼形蛋白衣被的形成也与形蛋白衣被的形成也与GTP酶有关，但其成分尚不明确。酶有关，但其成分尚不明确。衣被召集衣被召集GTP酶大量存在于细胞质

64、中，但处于结合酶大量存在于细胞质中，但处于结合GDP的的失活状态。当内质网上要形成失活状态。当内质网上要形成COPII衣被小泡时，衣被小泡时，Sar 1释放释放GDP结合结合GTP而激活，激活的而激活，激活的Sar 1暴露出一条脂肪酸的尾巴暴露出一条脂肪酸的尾巴，插入内质网膜，然后开始召集衣被蛋白，以衣被蛋白为模型，插入内质网膜，然后开始召集衣被蛋白，以衣被蛋白为模型形成运输小泡。活化的衣被召集形成运输小泡。活化的衣被召集GTP酶还可以激活磷脂酶酶还可以激活磷脂酶D（phospholipase D），将一些磷脂水解，使形成衣被的蛋白质），将一些磷脂水解，使形成衣被的蛋白质牢固地结合在膜上。牢固

65、地结合在膜上。衣被召集衣被召集GTP酶对衣被的形成其动态调节作用，当多数衣酶对衣被的形成其动态调节作用，当多数衣被召集被召集GTP酶处于结合酶处于结合GTP的状态时，它催化衣被的形成；的状态时，它催化衣被的形成；反之当多数衣被召集反之当多数衣被召集GTP酶处于结合酶处于结合GDP的状态时，它催化的状态时，它催化衣被的解体。因此衣被的形成过程是边形成便解体的动态过程衣被的解体。因此衣被的形成过程是边形成便解体的动态过程，只有在组装速率大于解体速率时，才能形成衣被小泡。，只有在组装速率大于解体速率时，才能形成衣被小泡。COPII衣被小泡的组装衣被小泡的组装膜泡锚定与融膜泡锚定与融合的特异性是合的特

66、异性是通过转运泡膜通过转运泡膜上的蛋白和靶上的蛋白和靶膜上的蛋白相膜上的蛋白相互作用获得的互作用获得的（三）膜泡运输的定向机制（三）膜泡运输的定向机制 衣被小泡沿着细胞内的微管被运输到靶细胞器，马衣被小泡沿着细胞内的微管被运输到靶细胞器，马达蛋白水解达蛋白水解ATP提供运输的动力。各类运输小泡之所提供运输的动力。各类运输小泡之所以能够被准确地和靶膜融合，是因为运输小泡表面的以能够被准确地和靶膜融合，是因为运输小泡表面的标志蛋白能被靶膜上的受体识别，其中涉及识别过程标志蛋白能被靶膜上的受体识别，其中涉及识别过程的两类关键性的蛋白质是的两类关键性的蛋白质是SNAREs（soluble NSF attachment protein receptor）和）和Rabs（targeting GTPase）。其中）。其中SNARE介导运输小泡特异性停泊介导运输小泡特异性停泊和融合，和融合，Rab的作用是使运输小泡靠近靶膜。的作用是使运输小泡靠近靶膜。1 1、SNAREsSNAREs SNAREs SNAREs的作用是保证识别的特异性和介导运输小泡与目标的作用是保证识别的特异性和介导运输小泡与目标膜的