《细胞分子生物学》PPT课件.ppt

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1、第 七 章 细 胞 质 基 质 与 细 胞 内 膜 系 统第 一 节 细 胞 质 基 质第 二 节 细 胞 内 膜 系 统 第 一 节 细 胞 质 基 质一 、 细 胞 质 基 质 含 义二 、 细 胞 质 基 质 功 能三 、 胞 质 溶 胶 第 二 节 细 胞 内 膜 系 统一 、 内 质 网二 、 高 尔 基 复 合 体三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 细 胞 质 基 质 是 一 个 高 度 有 序 的 体 系 ,其 中 细 胞 质 骨架 纤 维 贯 穿 在 粘 稠 的 蛋 白 质 胶 体 中 ,多

2、数 的 蛋 白 质直 接 或 间 接 地 与 骨 架 结 合 ,或 与 生 物 膜 结 合 ,从 而 完成 特 定 的 生 物 学 功 能 .第 一 节 细 胞 质 基 质一 、 细 胞 质 基 质 含 义在 真 核 细 胞 的 细 胞 质 中 ,除 去 可 分 辨 的 细 胞 器 以 外 的胶 状 物 质 ,称 为 细 胞 质 基 质 . 细 胞 质 基 质 中 主 要 含 有与 中 间 代 谢 有 关 的 数 千 种 酶 类 ,与 维 持 细 胞 形 态 和 细胞 内 物 质 运 输 有 关 的 细 胞 质 骨 架 结 构 . 第 一 节 细 胞 质 基 质二 、 细 胞 质 基 质 的

3、功 能1.许 多 中 间 代 谢 过 程 都 在 细 胞 质 基 质 中 进 行 ,如 糖 酵 解 过程 、 磷 酸 戊 糖 途 径 、 糖 醛 酸 途 径 、 糖 原 的 合 成 与 部 分 分解 过 程 等 .2. 细 胞 质 骨 架 作 为 细 胞 质 基 质 的 主 要 结 构 成 分 ,不 仅 与维 持 细 胞 的 形 态 、 细 胞 的 运 动 、 细 胞 内 的 物 质 运 输 与 能量 传 递 有 关 ,而 且 也 是 细 胞 质 基 质 结 构 体 系 的 组 织 者 , 为 细 胞 质 基 质 中 其 他 成 分 和 细 胞 器 提 供 锚 定 位 点 . 第 一 节 细

4、胞 质 基 质二 、 细 胞 质 基 质 的 功 能3.细 胞 质 基 质 中 可 进 行 蛋 白 质 的 修 饰 、 控 制 蛋 白 质 的寿 命 、 降 解 变 性 和 错 误 折 叠 的 蛋 白 质 、 帮 助 变 性 或 错误 折 叠 的 蛋 白 质 重 新 折 叠 以 形 成 正 确 的 分 子 构 象 . 第 一 节 细 胞 质 基 质(1).蛋 白 质 的 修 饰在 细 胞 质 基 质 中 发 生 蛋 白 质 修 饰 的 类 型 主 要 有 : 辅 酶 或 辅 基 与 酶 的 共 价 结 合 ; 磷 酸 化 与 去 磷 酸 化 ,用 以 调 节 很 多 蛋 白 质 的 生 物 活

5、 性 ; 糖 基 化 .在 细 胞 质 基 质 中 发 现 的 糖 基 化 是 指 哺 乳 动 物 的 细 胞 中把 N-乙 酰 葡 萄 糖 胺 分 子 加 到 蛋 白 质 的 丝 氨 酸 残 基 的 羟 基 上 . 对 某 些 蛋 白 质 的 N端 进 行 甲 基 化 修 饰 ; 酰 基 化 第 一 节 细 胞 质 基 质(2).控 制 蛋 白 质 的 寿 命细 胞 中 的 蛋 白 质 处 于 不 断 地 降 解 与 更 新 的 动 态 过 程 中 . 决 定 蛋 白 质 寿 命 的 信 号 存 在 于 蛋 白 质 N端 的 第 一 个 氨 基 酸 残基 . 识 别 蛋 白 质 N端 不 稳

6、 定 的 氨 基 酸 信 号 并 准 确 地 将 这 种 蛋 白质 降 解 ,是 依 赖 于 泛 素 的 降 解 途 径 . N端 的 第 一 个 氨 基 酸 是 Met(甲 硫 氨 酸 ), Ser(丝 氨 酸 ), Thr(苏 氨酸 ), Ala (丙 氨 酸 ), Val(缬 氨 酸 ), Cys(半 胱 氨 酸 ),Gly(甘 氨 酸 )或Pro(脯 氨 酸 ),则 蛋 白 质 是 稳 定 的 ;如 果 是 其 他 12种 氨 基 酸 之 一 ,则 是 不 稳 定 的 . 第 一 节 细 胞 质 基 质(3).降 解 变 性 和 错 误 折 叠 的 蛋 白 质 细 胞 基 质 中 的

7、变 性 蛋 白 、 错 误 折 叠 的 蛋 白 、 含 有 被 氧化 或 其 他 非 正 常 修 饰 氨 基 酸 的 蛋 白 ,无 论 其 N端 氨 基酸 残 基 是 否 稳 定 ,也 常 常 很 快 被 清 除 . 降 解 作 用 可 能 涉 及 对 畸 形 蛋 白 质 所 暴 露 出 来 的 氨 基 酸 疏 水 基团 的 识 别 ,并 由 此 启 动 对 蛋 白 质 N端 第 一 个 氨 基 酸 残 基 的 作 用 ,其 结 果 形 成 了 N端 不 稳 定 的 氨 基 酸 ,同 样 被 依 赖 于 泛 素 的 蛋 白降 解 途 径 彻 底 水 解 . 第 一 节 细 胞 质 基 质(4)

8、.帮 助 变 性 或 错 误 折 叠 的 蛋 白 质 重 新 折 叠 以 形 成正 确 的 分 子 构 象 这 一 功 能 主 要 靠 热 休 克 蛋 白 (Hsp)来 完 成 . 有 证 据 表 明 ,在 正 常 细 胞 中 ,热 休 克 蛋 白 选 择 性 地 与 畸 形 蛋 白质 结 合 形 成 聚 合 物 ,利 用 水 解 ATP释 放 的 能 量 使 聚 集 的 蛋 白质 溶 解 ,并 进 一 步 折 叠 成 正 确 构 象 的 蛋 白 质 . 第 一 节 细 胞 质 基 质三 、 胞 质 溶 胶1.细 胞 质 基 质 和 胞 质 溶 胶 是 从 不 同 的 角 度 提 出 的 概念

9、 ,二 者 虽 然 有 一 些 差 别 ,但 过 去 在 不 少 书 中 ,常 把 这两 个 名 词 等 同 起 来 .2.用 差 速 离 心 的 方 法 分 离 细 胞 匀 浆 中 的 各 种 细 胞 组分 ,最 终 可 获 得 富 含 蛋 白 质 的 组 分 .早 期 的 实 验 细 胞学 家 和 生 化 学 家 称 之 为 胞 质 溶 胶 . 第 一 节 细 胞 质 基 质三 、 胞 质 溶 胶3.胞 质 溶 胶 中 的 多 数 蛋 白 质 ,特 别 是 相 对 分 子 质 量较 大 的 蛋 白 质 ,可 能 通 过 较 弱 的 次 级 健 直 接 或 间 接地 结 合 在 细 胞 质

10、基 质 的 骨 架 纤 维 上 .4.对 一 种 蛋 白 来 说 是 否 属 于 细 胞 质 基 质 中 的 结 构 成分 ,主 要 取 决 于 其 在 细 胞 生 命 活 动 中 ,是 结 合 在 骨 架纤 维 上 ,还 是 游 离 在 周 围 的 溶 液 中 . 第 二 节 细 胞 内 膜 系 统一 、 内 质 网二 、 高 尔 基 复 合 体三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 一 、 内 质 网 K. R. Porter等 于 1945年 发 现 于 培 养 的小 鼠 成 纤 维 细 胞 ， 因 最 初

11、 看 到 的 是 位 于 细胞 质 内 部 的 网 状 结 构 ， 故 名 内 质 网 （ endoplasmic reticulum， ER） 。第 二 节 细 胞 内 膜 系 统 (一 )、 形 态 与 组 成第 二 节 细 胞 内 膜 系 统一 、 内 质 网1.定 义 :内 质 网 是 真 核 细 胞 重 要 的 细 胞 器 ,它 由 封 闭 的 膜系 统 及 其 围 成 的 腔 形 成 相 互 沟 通 的 网 状 结 构 .2.分 类 :分 为 粗 面 型 内 质 网 （ rough endoplasmic reticulum， RER） 和 光 面 型 内 质 网 （ smooth

12、 endoplasmic reticulum， SER） 。3. RER呈 扁 平 囊 状 ， 排 列 整 齐 ， 有 核 糖 体 附 着 。4. SER呈 分 支 管 状 或 小 泡 状 ， 无 核 糖 体 附 着 。5.细 胞 不 含 纯 粹 的 RER或 SER， 它 们 分 别 是 ER连 续 结 构的 一 部 分 。 (一 )、 形 态 与 组 成第 二 节 细 胞 内 膜 系 统一 、 内 质 网6.主 功 能 :ER主 要 功 能 是 合 成 蛋 白 质 和 脂 类 ， 分 泌 性 蛋白 和 跨 膜 蛋 白 都 是 在 ER中 合 成 的 。7.成 分 : ER膜 中 含 大 约

13、 60%的 蛋 白 和 40%的 脂 类 ， 脂 类主 要 成 分 为 磷 脂 ， 磷 脂 酰 胆 碱 含 量 较 高 ， 鞘 磷 脂 含 量较 少 ， 没 有 或 很 少 含 胆 固 醇 。8.ER膜 蛋 白 的 分 布 :约 有 30多 种 膜 结 合 蛋 白 ， 另 有 30多种 位 于 内 质 网 腔 ， 这 些 蛋 白 的 分 布 具 有 异 质 性 ， 如 ,葡糖 -6-磷 酸 酶 ， 普 遍 存 在 于 内 质 网 ， 被 认 为 是 标 志 酶 ，核 糖 体 结 合 糖 蛋 白 （ ribophorin） 只 分 布 在 RER， P450酶 系 只 分 布 在 SER。 ER

14、 RER细 胞 质 基 质 核 糖 体 ER腔 SER (二 )、 ER的 功 能第 二 节 细 胞 内 膜 系 统一 、 内 质 网I、 蛋 白 质 的 合 成 。II、 脂 质 的 合 成 。 III、 蛋 白 质 的 修 饰 与 加 工 。IV、 新 生 肽 链 的 折 叠 、 组 装 和 运 输V、 其 它 作 用 I、 蛋 白 质 的 合 成 。第 二 节 细 胞 内 膜 系 统 一 、 内 质 网(二 )、 ER的 功 能1. 蛋 白 质 都 是 在 核 糖 体 上 合 成 的 ， 并 且 起 始 于 细胞 质 基 质 ， 但 是 有 些 蛋 白 质 在 合 成 开 始 不 久 后

15、便 转 在 内 质 网 上 合 成 ， 这 些 蛋 白 主 要 有 ：(1).向 细 胞 外 分 泌 的 蛋 白 .如 抗 体 、 激 素 ；(2).膜 的 整 合 蛋 白 ；(3).需 要 与 其 它 细 胞 组 合 严 格 分 开 的 酶 ， 如 溶 酶 体 的各 种 水 解 酶 ；(4).需 要 进 行 修 饰 的 蛋 白 ， 如 糖 蛋 白 。 I、 蛋 白 质 的 合 成 。第 二 节 细 胞 内 膜 系 统 一 、 内 质 网(二 )、 ER的 功 能2. G. Blobel等 1975年 提 出 了 信 号 假 说 (Signal hypothesis)， 认 为 蛋 白 质 N

16、端 的 信 号 肽 ， 指 导蛋 白 质 转 至 内 质 网 上 合 成 ， 因 此 获 1999年 诺 贝尔 生 理 医 学 奖 。 II、 脂 质 的 合 成第 二 节 细 胞 内 膜 系 统 一 、 内 质 网(二 )、 ER的 功 能1. 构 成 细 胞 所 需 要 的 包 括 磷 脂 和 胆 固 醇 在 内 的 几乎 全 部 的 膜 脂 都 是 在 内 质 网 合 成 的 ,其 中 最 主 要的 磷 脂 是 磷 脂 酰 胆 碱 (卵 磷 脂 )。2.合 成 磷 脂 所 需 要 的 3种 酶 都 定 位 在 内 质 网 膜 上 ,活 性部 位 在 膜 的 细 胞 质 基 质 一 侧 .

17、3.合 成 磷 脂 的 底 物 来 自 细 胞 质 基 质 .反 应 的 第 一 步 是增 大 膜 面 积 ;第 二 ,三 两 步 确 定 新 合 成 磷 脂 的 种 类 . II、 脂 质 的 合 成第 二 节 细 胞 内 膜 系 统 一 、 内 质 网(二 )、 ER的 功 能4. 内 质 网 合 成 的 磷 脂 几 分 钟 后 就 由 细 胞 质 基 质 侧转 向 内 质 网 腔 面 ,其 转 位 速 度 比 自 然 转 位 速 度 高105倍 。5.合 成 的 磷 脂 由 内 质 网 向 其 他 膜 的 转 运 主 要 有 两种 方 式 : 一 种 是 以 出 芽 的 方 式 转 运

18、到 高 尔 基 体 ,溶 酶 体 和 细 胞 膜 上 ; 另 一 种 方 式 是 凭 借 一 种 水溶 性 的 载 体 蛋 白 ,称 为 磷 脂 转 换 蛋 白 (PEP)在 膜之 间 转 移 磷 脂 .其 转 运 模 式 是 :PEP + 磷 脂 分 子 水 溶 性 复 合 物 细 胞 质 基 质 靶 膜 PEP释 放 磷 脂 ,安 插 在 膜 上 实 现 磷 脂 从 含 量 高 的 膜 转 移 到缺 少 磷 脂 的 膜 上 ,即 从 磷 脂 合 成 部 位 转 移 到 线 粒 体和 过 氧 化 物 酶 体 膜 上 .自 由 扩 散 III、 蛋 白 质 的 修 饰 与 加 工第 二 节 细

19、 胞 内 膜 系 统 一 、 内 质 网(二 )、 ER的 功 能1.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 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 。 III、 蛋 白 质 的 修 饰 与 加 工第 二 节 细 胞 内 膜 系 统 一 、 内 质 网(二 )

20、、 ER的 功 能 糖 基 一 般 连 接 在 4种 氨 基 酸 上 ， 分 为 2种 ： O-连 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 RER或 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 ,在 RER上 进 行 。 Protein glycosylation in RER IV、 新 生

21、 肽 链 的 折 叠 和 装 配第 二 节 细 胞 内 膜 系 统 一 、 内 质 网(二 )、 ER的 功 能 不 同 的 蛋 白 质 在 内 质 网 腔 中 停 留 的 时 间 不 同 ， 这 主要 取 决 于 蛋 白 质 完 成 正 确 折 叠 和 组 装 的 时 间 ， 这 一过 程 是 在 属 于 hsp70家 族 的 ATP酶 的 作 用 下 完 成 的 ，需 要 消 耗 能 量 。 有 些 无 法 完 成 正 确 折 叠 的 蛋 白 质 被 输 出 内 质 网 ， 转入 溶 酶 体 中 降 解 掉 ， 大 约 90%的 新 合 成 的 T细 胞 受 体亚 单 位 和 乙 酰 胆

22、碱 受 体 都 被 降 解 掉 ， 而 从 未 到 达 靶细 胞 膜 。 V、 内 质 网 的 其 它 作 用第 二 节 细 胞 内 膜 系 统 一 、 内 质 网(二 )、 ER的 功 能 1.解 毒 ， 如 肝 细 胞 的 细 胞 色 素 P450酶 系 。 2.参 与 甾 体 类 激 素 的 合 成 。 3.储 存 钙 离 子 ， 作 为 细 胞 内 信 号 物 质 ， 如 肌 质 网(肌 肉 细 胞 中 的 发 达 的 特 化 的 光 面 内 质 网 ) 4.提 供 酶 附 着 的 位 点 和 机 械 支 撑 作 用 。 二 、 高 尔 基 体 最 早 发 现 于 1855年 ， 18

23、89年 ， Golgi用 银 染法 ， 在 猫 头 鹰 的 神 经 细 胞 内 观 察 到 了 清 晰的 结 构 ， 因 此 定 名 为 高 尔 基 体 。 20世 纪 50年 代 以 后 才 正 确 认 识 它 的 存 在 和 结 构 。第 二 节 细 胞 内 膜 系 统 (一 )、 形 态 与 组 成第 二 节 细 胞 内 膜 系 统二 、 高 尔 基 体1.定 义 :是 由 数 个 扁 平 囊 泡 堆 在 一 起 形 成 的 高 度 有 极 性 的细 胞 器 。2.分 布 :常 分 布 于 内 质 网 与 细 胞 膜 之 间 ， 呈 弓 形 或 半 球 形 。3.结 构 :凸 出 的 一

24、 面 对 着 内 质 网 称 为 形 成 面 或 顺 面 （ cis face） 。 凹 进 的 一 面 对 着 质 膜 称 为 成 熟 面 或 反 面 （ trans face） 。 顺 面 和 反 面 都 有 一 些 或 大 或 小 的 运 输 小 泡。4.基 本 构 造 : 扁 平 囊 直 径 约 1um， 单 层 膜 构 成 ， 中 间 为 囊腔 ， 周 缘 多 呈 泡 状 ， 4-8个 扁 平 囊 在 一 起 (某 些 藻 类 可 达一 二 十 个 )， 构 成 高 尔 基 体 的 主 体 (Golgi stack)。 高 尔 基 体 (一 )、 形 态 与 组 成第 二 节 细 胞

25、 内 膜 系 统二 、 高 尔 基 体5.成 分 :高 尔 基 体 膜 含 有 大 约 60%的 蛋 白 和 40%的 脂 类 ，具 有 一 些 和 ER共 同 的 蛋 白 成 分 。 膜 脂 中 磷 脂 酰 胆 碱 的含 量 介 于 ER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 。6.高 尔 基 体 中 的 酶 :主 要 有 糖 基 转 移 酶 、 磺 基 -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 磷 脂 酶 等 不 同 的 类 型 。 7.标 志

26、酶 为 糖 基 转 移 酶 。 (二 )、 高 尔 基 体 的 功 能 区 隔第 二 节 细 胞 内 膜 系 统二 、 高 尔 基 体1.高 尔 基 体 顺 面 的 网 络 结 构 （ cis Golgi network，CGN） ， 是 高 尔 基 体 的 入 口 区 域 。 2. 高 尔 基 体 中 间 膜 囊 （ medial Golgi） ， 多 数 糖 基 修饰 ， 糖 脂 的 形 成 以 及 与 高 尔 基 体 有 关 的 糖 合 成 均 发 生此 处 。 3. 高 尔 基 体 反 面 的 网 络 结 构 （ trans Golgi network，TGN） ， 是 高 尔 基 体

27、 的 出 口 区 域 ， 功 能 是 参 与 蛋 白 质的 分 类 与 包 装 ， 最 后 输 出 。 (二 )、 高 尔 基 体 的 功 能 区 隔第 二 节 细 胞 内 膜 系 统二 、 高 尔 基 体4.高 尔 基 体 各 部 分 膜 囊 具 有 不 同 的 细 胞 化 学 反 应 ： 嗜 锇 反 应 ： cis面 膜 囊 被 锇 酸 特 异 地 染 色 ； 焦 磷 酸 硫 胺 素 酶 (TPP酶 )： 可 特 异 显 示 高 尔 基 体 的trans面 的 1 2层 膜 囊 ； 烟 酰 胺 腺 嘌 呤 二 核 苷 磷 酸 酶 (NADP酶 )： 可 显 示 高 尔基 体 中 间 几 层

28、 扁 平 囊 ； 胞 嘧 啶 单 核 苷 酸 酶 (CMP酶 )： 可 显 示 靠 近 trans面 上的 一 些 膜 囊 状 和 管 状 结 构 ， CMP酶 也 是 溶 酶 体 的 标 志 酶 。 (三 )、 高 尔 基 体 的 功 能第 二 节 细 胞 内 膜 系 统二 、 高 尔 基 体 1、 参 与 细 胞 分 泌 活 动 RER上 合 成 蛋 白 质 进 入 ER腔 COPII运 输 泡 进 入 CGN 在medial Gdgi中 加 工 在 TGN形 成 运 输 泡 运 输 与 质 膜 融 合 、排 出 。 高 尔 基 体 对 蛋 白 质 的 分 类 ， 依 据 的 是 蛋 白

29、质 上 的 信 号 肽 或 信号 斑 。 2、 蛋 白 质 的 糖 基 化 O-连 接 的 糖 基 化 在 高 尔 基 体 中 进 行 ， 糖 的 供 体 为 核 苷 糖 。 (三 )、 高 尔 基 体 的 功 能第 二 节 细 胞 内 膜 系 统二 、 高 尔 基 体 3、 进 行 膜 的 转 化 功 能 内 质 网 上 合 成 的 新 膜 脂 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 。 4、 将 蛋 白 水 解 为 活 性 物 质 如 将 蛋 白 质 N端 或 C端 切 除 ， 成 为 有 活 性 的 物 质 ， 如 胰 岛

30、 素 （ C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 。 5、 参 与 形 成 溶 酶 体 。 6、 参 与 植 物 细 胞 壁 的 形 成 ， 合 成 纤 维 素 和 果 胶 质 。 高尔基体分泌功能示意图 三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体第 二 节 细 胞 内 膜 系 统 (一 )、 溶 酶 体 的 结 构 (二 )、 溶 酶 体 的 功 能 (三 )、 溶 酶 体 的 发 生 (四 )、 溶 酶 体 与 疾 病 (五 )、 过 氧 化 物 酶 体 (一 )、 溶 酶 体 的 结 构第 二 节

31、 细 胞 内 膜 系 统三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体 1、 发 现 : de Duve与 Novikoff 1955合 作 首 次 用 电 子 显 微镜 证 明 了 溶 酶 体 的 存 在 。 2、 定 义 :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 。 3、 特 点 :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 。 酸 性 磷 酸 酶 是 标 志 酶 。 膜 有 质 子 泵 ， 将 H+泵 入 溶 酶

32、体 ， 使 其 PH值 降 低 。 膜 蛋 白 高 度 糖 基 化 ， 可 能 有 利 于 防 止 自 身 膜 蛋 白 降 解 4、 分 类 :根 据 溶 酶 体 所 处 的 完 成 其 生 理 功 能 的 不 同 阶 段 ,大 致 可 分 为 初 级 溶 酶 体 、 次 级 溶 酶 体 和 残 余 体 。 线粒体溶酶体小鼠脾脏巨噬细胞中的溶酶体 (一 )、 溶 酶 体 的 结 构第 二 节 细 胞 内 膜 系 统三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体 (1)、 初 级 溶 酶 体 （ primary lysosome） 直 径 约 0.2-0.5um， 有 多 种 酸 性 水 解 酶

33、 ， 但 没 有 活 性 ，包 括 蛋 白 酶 ， 核 酸 酶 、 脂 酶 、 磷 酶 酶 等 60余 种 ， 反 应的 最 适 PH值 为 5左 右 。 (一 )、 溶 酶 体 的 结 构第 二 节 细 胞 内 膜 系 统三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体 (2)、 次 级 溶 酶 体 （ secondary lysosome） 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 自 噬 溶 酶 体 （ autophagolysosome） 和 异噬 溶 酶 体 (phagolysosome) 。 (3)、

34、 残 体 （ residual body） 又 称 后 溶 酶 体 （ post-lysosome） 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 增 多 ， 如 表 皮 细 胞 的 老 年 斑 ， 肝 细 胞 的脂 褐 质 。 次 级 溶 酶 体 肝细胞脂褐质 (二 )、 溶 酶 体 的 功 能第 二 节 细 胞 内 膜 系 统三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体 1、 清 除 无 用 的 生 物 大 分 子 、 衰 老 的 细 胞 器 及 衰 老 损 伤和 死

35、 亡 的 细 胞 。 2、 防 御 功 能 。 是 某 些 细 胞 特 有 的 功 能 ,它 可 以 识 别 并 吞 噬 入 侵 的 病 毒 或细 菌 ,在 溶 酶 体 作 用 下 将 其 杀 死 并 进 一 步 降 解 . 3、 其 他 重 要 的 生 理 功 能 : (二 )、 溶 酶 体 的 功 能第 二 节 细 胞 内 膜 系 统三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体 (1)、 细 胞 内 消 化 ： 如 高 等 动 物 内 吞 低 密 脂 蛋 白 获 得 胆 固醇 ， 单 细 胞 真 核 生 物 利 用 溶 酶 体 的 消 化 食 物 。 (2)、 参 与 分 泌 过 程 的

36、 调 节 ： 如 将 甲 状 腺 球 蛋 白 降 解 成 有活 性 的 甲 状 腺 素 。 (3)、 两 栖 类 发 育 过 程 中 蝌 蚪 尾 巴 的 退 化 ,哺 乳 动 物 断 奶 后乳 腺 的 退 行 性 变 化 等 都 涉 及 某 些 特 定 细 胞 编 程 性 死 亡 及 周围 活 细 胞 对 其 的 清 除 ,这 些 过 程 都 与 溶 酶 体 有 关 . (4)、 形 成 精 子 的 顶 体 。 精 子 的 顶 体 相 当 于 特 化 的 溶 酶 体 ,其 中 含 有 多 种 水 解 酶 ,能 溶 解 卵 细 胞 的 外 被 及 滤 泡 细 胞 ,产生 孔 道 ,使 精 子 进

37、 入 卵 细 胞 . (三 )、 溶 酶 体 的 发 生第 二 节 细 胞 内 膜 系 统三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体 1、 初 级 溶 酶 体 是 在 高 尔 基 体 的 trans面 以 出 芽 的 形式 形 成 ， 形 成 过 程 ： 内 质 网 上 核 糖 体 合 成 溶 酶 体 蛋 白 进 入 内 质 网 腔 进 行 N-连接 的 糖 基 化 修 饰 进 入 高 尔 基 体 cis面 膜 囊 磷 酸 转 移 酶 识别 溶 酶 体 水 解 酶 的 信 号 区 将 乙 酰 葡 糖 胺 磷 酸 转 移 在 1-2个甘 露 糖 残 基 上 在 中 间 膜 囊 切 去 N-乙

38、 酰 葡 糖 胺 形 成 M6P配 体 与 trans膜 囊 上 的 受 体 结 合 通 过 clathrin衣 被 包 装 成 初级 溶 酶 体 。 溶 酶 体 水 解 酶 的 运 输 (四 )、 溶 酶 体 与 疾 病第 二 节 细 胞 内 膜 系 统三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体 1、 矽 肺 ： 二 氧 化 硅 尘 粒 （ 矽 尘 ） 吸 入 肺 泡 后 被 巨 噬 细 胞吞 噬 ， 导 致 吞 噬 细 胞 溶 酶 体 破 裂 ， 水 解 酶 释 放 ， 细 胞 崩 解 ，矽 尘 释 出 ， 后 又 被 其 他 巨 噬 细 内 吞 噬 ， 如 此 反 复 进 行 。 激

39、活 成 纤 维 细 胞 ， 导 致 胶 原 纤 维 沉 积 ， 肺 组 织 纤 维 化 。 2、 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 分 硫 酸 脑 苷 脂 能 抵 抗 溶 酶 体 的 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 述 过 程 ， 引 起 肺组 织 钙 化 和 纤 维 化 。 3、 类 风 湿 性 关 节 炎 ： 溶 酶 体 膜 很 易 脆 裂 。 (四 )

40、、 溶 酶 体 与 疾 病第 二 节 细 胞 内 膜 系 统三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体 4、 各 类 贮 积 症 台 -萨 氏 综 合 征 （ Tay-Sachs diesease） ： 溶 酶 体 缺 少 氨 基已 糖 酯 酶 A， 导 致 神 经 节 甘 脂 GM2积 累 。 II型 糖 原 累 积 病 （ Pompe病 ） ： 缺 乏 -1,4-葡 萄 糖 苷 酶 ，糖 原 在 溶 酶 体 中 积 累 。 Gaucher病 ： 缺 乏 - 葡 萄 糖 苷 酶 ， 葡 糖 脑 苷 脂 沉 积 。 细 胞 内 含 物 病 （ inclusion-cell disease）

41、 ： N-乙 酰 葡 糖胺 磷 酸 转 移 酶 单 基 因 突 变 。 高 尔 基 体 中 加 工 的 溶 酶 体 前 酶上 不 能 形 成 M6P分 选 信 号 ， 病 人 成 纤 维 细 胞 的 溶 酶 体 中 没 有水 解 酶 ， 底 物 在 溶 酶 体 中 贮 积 ， 形 成 “ 包 涵 体 ” 。 台 -萨 氏 综 合 症 溶 酶 体 的 同 心 圆 结 构 (五 )、 过 氧 化 物 酶 体第 二 节 细 胞 内 膜 系 统三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体 1、 发 现 : Rhodin 1954发 现 于 鼠 肾 小 管 上 皮 细 胞 。 2、 定 义 : 又 叫

42、 微 体 ,是 一 种 具 有 异 质 性 的 细 胞 器 。 直 径 通常 0.5um， 呈 圆 形 ， 椭 圆 形 或 哑 呤 形 不 等 ， 由 单 层 膜 围 绕而 成 ,内 含 一 种 或 几 种 氧 化 酶 类 的 细 胞 器 。 3、 特 点 ： 含 过 氧 化 氢 酶 （ 标 志 酶 ） 和 一 至 多 种 依 赖 黄 素（ flavin） 的 氧 化 酶 ， 已 发 现 40多 种 氧 化 酶 ， 各 类 氧 化 酶的 共 性 是 将 底 物 氧 化 后 生 成 过 氧 化 氢 。 而 过 氧 化 氢 酶 又 利用 H 2O2去 氧 化 其 它 底 物 。 RH2+O2 R+

43、H2O2 烟 草 叶 肉 细 胞 的 过 氧 化 物 酶 体 （ 中 央 具 有 尿 酸 氧化 酶 形 成 的 晶 体 状 核 心 ） (五 )、 过 氧 化 物 酶 体第 二 节 细 胞 内 膜 系 统三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体 4、 功 能 : (1) 在 动 物 中 ： 参 与 脂 肪 酸 的 -氧 化 ； 具 有 解 毒作 用 ， 过 氧 化 氢 酶 利 用 H2O2将 酚 、 甲 醛 、 甲 酸 和 醇 等 有害 物 质 氧 化 ， 饮 入 的 酒 精 1/4是 在 微 体 中 氧 化 为 乙 醛 。 (2) 在 植 物 中 ： 参 与 光 呼 吸 ， 将 光 合

44、 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 -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 三 羧 酸 循 环 ， 因涉 及 乙 醛 酸 循 环 ， 又 称 乙 醛 酸 循 环 体 。 (五 )、 过 氧 化 物 酶 体第 二 节 细 胞 内 膜 系 统三 、 溶 酶 体 与 过 氧 化 物 酶 体5、 发 生 : (1)过 氧 化 物 酶 体 中 所 有 的 酶 都 由 核 基 因 编 码 ， 在 细 胞 质基

45、 质 中 合 成 ， 在 信 号 肽 的 引 导 下 ， 进 入 过 氧 化 物 酶 体 。 (2)已 有 的 过 氧 化 物 酶 体 在 细 胞 分 裂 时 ， 以 分 裂 方 式 传 给子 代 细 胞 。 再 进 行 进 一 步 的 装 配 。 四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 有 的 蛋 白 质 在 细 胞 质 基 质 合 成 ,而 有些 在 糙 面 内 质 网 上 合 成第 二 节 细 胞 内 膜 系 统 (一 )、 信 号 假 说 与 蛋 白 质 分 选 信 号第 二 节 细 胞 内 膜 系 统四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与

46、细 胞 结 构 的 装 配 1、 1975, G.Blobel & D.Sabatinii等 提 出 信 号 假 说(signal hypothesis), 即 分 泌 蛋 白 N端 序 列 为 信 号 肽 ,指 导 分 泌 蛋 白 到 内 质 网 膜 上 合 成 ,在 蛋 白 质 合 成 结 束 之前 信 号 肽 被 切 除 。 2、 信 号 肽 位 于 蛋 白 质 的 N端 ,一 般 有 16-26个 氨 基 酸 残基 ,其 中 包 括 疏 水 核 心 区 ,信 号 肽 的 C端 和 N端 等 三 部 分 。 3、 信 号 识 别 蛋 白 由 6种 多 肽 和 一 个 7S的 RNA组 成

47、 的 复 合物 ,既 可 与 新 生 肽 信 号 序 列 和 核 糖 体 结 合 ,又 可 与 内 质网 膜 上 的 信 号 识 别 颗 粒 的 受 体 (又 叫 停 靠 蛋 白 )结 合 . (一 )、 信 号 假 说 与 蛋 白 质 分 选 信 号第 二 节 细 胞 内 膜 系 统四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 4、 细 胞 内 合 成 的 蛋 白 质 、 脂 类 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 含 特 殊 的 信 号 序 列 （ signa

48、l sequence） 。 其 二 是 细 胞 器 上 具 特 定 的 信 号 识 别 装 置 （ 分 选 受体 ， sorting receptor） 。 signal sequence and signal patch (一 )、 信 号 假 说 与 蛋 白 质 分 选 信 号第 二 节 细 胞 内 膜 系 统四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 5、 蛋 白 质 转 移 到 内 质 网 合 成 涉 及 以 下 成 分 ：(1) 信 号 肽 （ signal peptide） ， 位 于 新 合 成 肽 链 的 N端 ， 一 般 1630个 氨 基 酸

49、 残 基 ， 含 有 6-15个 连 续 排 列的 带 正 电 荷 的 非 极 性 氨 基 酸 ， 由 于 信 号 肽 又 是 引 导肽 链 进 入 内 质 网 腔 的 一 段 序 列 ， 又 称 开 始 转 移 序 列（ start transfer sequence） ； (一 )、 信 号 假 说 与 蛋 白 质 分 选 信 号第 二 节 细 胞 内 膜 系 统四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配(2)信 号 识 别 颗 粒 （ signal recognition particle， SRP） ，由 6 种 多 肽 组 成 ， 结 合 一 个 7

50、S R N A ， 属 于 一 种RNP(ribonucleoprotein)。 能 与 信 号 序 列 结 合 ， 导 致 蛋 白质 合 成 暂 停 。(3) SRP受 体 （ SPR receptor） ， 内 质 网 膜 的 整 合 蛋 白 ， 异 二聚 体 ， 可 与 SRP特 异 结 合 。(4) 停 止 转 移 序 列 （ stop transfer sequence） ， 与 内 质 网膜 的 亲 合 力 很 高 ， 阻 止 肽 链 继 续 进 入 网 腔 ， 成 为 跨 膜 Pr。(5)转 位 因 子 （ translocator， translocon） ， 由 3-4个 S

51、ec61蛋 白 构 成 的 通 道 ， 每 个 Sec61由 3条 肽 链 组 成 。 ； Translocation of soluble proteins across ER (一 )、 信 号 假 说 与 蛋 白 质 分 选 信 号第 二 节 细 胞 内 膜 系 统四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 5、 蛋 白 质 转 移 到 内 质 网 合 成 涉 及 以 下 成 分 (小 结 )： 信 号 肽 与 SRP结 合 肽 链 延 伸 终 止 SRP与 受 体 结合 SRP脱 离 信 号 肽 肽 链 在 内 质 网 上 继 续 合 成 ，同 时 信

52、号 肽 引 导 新 生 肽 链 进 入 内 质 网 腔 信 号 肽切 除 肽 链 延 伸 至 终 止 。 (二 )、 蛋 白 质 分 选 运 输 机 制第 二 节 细 胞 内 膜 系 统四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 1、 门 控 运 输 （ gated transport） ： 如 通 过 核 孔 复 合 体的 运 输 。 2、 跨 膜 运 输 （ transmembrane transport） ： 蛋 白 质 通过 跨 膜 通 道 进 入 目 的 地 。 如 细 胞 质 中 合 成 的 蛋 白 质 通 过线 粒 体 上 的 转 位 因 子 （

53、translocator） 进 入 线 粒 体 。 3、 膜 泡 运 输 （ vesicular transport） ： 被 运 输 的 物 质在 内 质 网 或 高 尔 基 体 中 加 工 成 衣 被 小 泡 ， 选 择 性 地 运 输到 靶 细 胞 器 。 (三 )、 膜 泡 运 输第 二 节 细 胞 内 膜 系 统四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 1、 细 胞 内 膜 系 统 之 间 的 物 质 传 递 常 常 通 过 膜 泡 运 输 方 式进 行 。 各 类 运 输 泡 之 所 能 够 被 准 确 地 运 到 靶 细 胞 器 ， 主要 取 决

54、 于 膜 的 表 面 识 别 特 征 。 2 、 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（ coat） 。 这 种 衣 被 在 运 输 小 泡 与 靶 细 胞 器 的 膜 融 合 之前 解 体 。 (三 )、 膜 泡 运 输第 二 节 细 胞 内 膜 系 统四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 3、 衣 被 类 型 : 已 知 三 类 ：(1)笼 形 蛋 白 （ clathrin）(2) COPI(3) COPII 主

55、要 作 用 ：(1)选 择 性 的 将 特 定 蛋 白 聚 集 在 一 起 ， 形 成 运 输 小 泡 ；(2)如 同 模 具 一 样 决 定 运 输 小 泡 的 外 部 特 征 。 (三 )、 膜 泡 运 输第 二 节 细 胞 内 膜 系 统四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 (1)笼 形 蛋 白 （ clathrin） 相 关 运 输 途 径 ： 质 膜 内 体 ， 高尔 基 体 内 体 ， 高 尔 基 体 溶 酶 体 、 植 物 液 泡 。 Clathrin coated vesicles (三 )、 膜 泡 运 输第 二 节 细 胞 内 膜 系

56、统四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 (2) COP I衣 被 小 泡 。z 功 能 ： 负 责 回 收 、 转 运 内 质 网 逃 逸 蛋 白 （ escaped proteins） 返 回 内 质 网 ， 由 7种 蛋 白 组 成 。z 回 收 信 号 ： Lys-Asp-Glu-Leu（ KDEL） 。z 内 质 网 的 膜 蛋 白 （ 如 SRP受 体 ） 在 C端 有 一 个 不 同 的 回 收信 号 Lys-Lys-X-X。z COP I还 可 以 介 导 高 尔 基 体 不 同 区 域 间 的 蛋 白 质 运 输 Cop I Vesicle

57、s (三 )、 膜 泡 运 输第 二 节 细 胞 内 膜 系 统四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 (3) COP II衣 被 小 泡 。z 介 导 从 内 质 网 到 高 尔 基 体 的 物 质 运 输 。z 由 多 种 蛋 白 质 构 成 ， Sar1GTP酶 与 Sec23/Sec24复 合 体 结 合在 一 起 ， Sec13/Sec31复 合 体 覆 盖 在 外 层 。z 衣 被 小 泡 形 成 的 部 位 ， 称 为 内 质 网 出 口 （ exit sites） ，该 处 没 有 核 糖 体 。z 大 多 数 跨 膜 蛋 白 是 直 接 结

58、 合 在 COP II衣 被 上 ， 少 数 跨 膜 蛋白 和 多 数 可 溶 性 蛋 白 通 过 受 体 与 COP II衣 被 结 合 。z 分 选 信 号 位 于 跨 膜 蛋 白 胞 质 面 的 结 构 域 ， 形 式 多 样 ， 有 些包 含 双 酸 性 基 序 DEXDE ， 如 Asp-X-Glu序 列 。 (四 )、 细 胞 结 构 体 系 的 装 配第 二 节 细 胞 内 膜 系 统四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 1、 减 少 和 校 正 蛋 白 质 合 成 中 出 现 的 错 误 。 2、 减 少 所 需 的 遗 传 物 质 信 息 量 。 3、 通 过 装 配 与 去 装 配 更 容 易 调 节 与 控 制 多 种 生 物 学 过 程 (四 )、 细 胞 结 构 体 系 的 装 配第 二 节 细 胞 内 膜 系 统四 、 细 胞 内 蛋 白 质 的 分 选 与 细 胞 结 构 的 装 配 装 配 的 生 物 学 意 义 : 1、 减 少 和 校 正 蛋 白 质 合 成 中 出 现 的 错 误 。 2、 减 少 所 需 的 遗 传 物 质 信 息 量 。 3、 通 过 装 配 与 去 装 配 更 容 易 调 节 与 控 制 多 种 生 物 学 过 程