《内膜系统和核糖体》PPT课件.ppt

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1、 核 糖 体 ： 蛋 白 质 合 成 场 所 ， mRNA、 tRNA和 其他 众 多 因 子 集 中 在 核 糖 体 ， 快 速 、 有 序 、 高 效 进行 蛋 白 合 成 。 Robinson Brown（ 1953） 发 现 于 植 物 细 胞 。 Palade（ 1955） 发 现 于 动 物 细 胞 。 Roberts（ 1958） 建 议 命 名 为 核 糖 核 蛋 白 体（ ribosome） ， 简 称 核 糖 体 。 核 糖 核 蛋 白 体 ,简 称 核 糖 体 (ribosome) 存 在 方 式 ：附 着 核 糖 体 ：游 离 核 糖 体 ： 细 胞 质 基 质 、 线

2、 粒 体 、 叶 绿 体 基 质 性 质 ： 70S的 核 糖 体 (50 S、 30 S) ： 原 核 细 胞 、 叶 绿 体 、 线 粒 体 80S的 核 糖 体 (60 S 、 40 S) ： 真 核 细 胞 的 细 胞 质 主 要 成 分r蛋 白 质 ： 40%， 核 糖 体 表 面 rRNA:60%,， 核 糖 体 内 部 ， rRNA都 具 有 甲 基 化 现 象 50 核 糖 体 由 大 、 小 两 个 亚 单 位 构 成 ,结 合 时 ， 凹 陷 部 位 彼 此对 应 ， 形 成 一 隧 道 ， mRNA通 过 。 大 亚 基 上 还 有 一 隧 道 与 其 垂直 （ 中 央

3、管 出 口 ） ， 新 生 成 的 肽 链 通 过 。 在 不 进 行 蛋 白 质 合 成时 ， 大 小 亚 基 呈 游 离 状 态 ， 只 有 当 小 亚 基 和 mRNA结 合 后 大 亚基 才 与 小 亚 基 结 合 形 成 完 整 的 核 糖 体 。 氨 基 酸 活 化肽 链 的 起 始肽 链 的 延 伸肽 链 的 终 止 氨 基 酸 羧 基 与 tRNA3 端 CCA-OH在 氨 酰 -tRNA合 成酶 作 用 下 ， 缩 合 成 氨 酰 tRNA。 除 起 始 氨 酰 tRNA与 核 糖 体P位 点 结 合 外 ， 其 它 延 伸 中 新 加 入 的 氨 酰 tRNA与 核 糖 体

4、 A位 点 结 合 。 核 糖 体 大 亚 基 与 30S起 始 复 合 物 结 合 ， 形 成 完 整 的 70S 起 始 复 合 物 进 位 -成 肽 -移 位 -释 放 （ P71图 7-4） 肽 酰 转 移 酶 （ 核 糖 体 大 亚 基 23SrRNA） 催 化 ， A位 点 氨酰 -tRNA氨 基 酸 的 氨 基 与 P位 点 肽 酰 -tRNA上 与 tRNA直接 相 连 的 氨 基 酸 的 羧 基 形 成 肽 键 。 A位 点 mRNA上 的 终 止 密 码 子 UAA、 UGA或UAG， 没 有 与 之 匹 配 的 反 密 码 子 ， 氨 酰 -tRNA不能 结 合 到 核

5、糖 体 上 ， 于 是 蛋 白 质 合 成 终 止 并 释 放 。 由 多 个 甚 至 几 十 个 核 糖 体 串 连 在 一 条mRNA分 子 上 高 效 地 进 行 肽 链 的 合 成 ， 这 种 具有 特 殊 功 能 与 形 态 结 构 的 核 糖 体 与 mRNA的 聚合 体 称 为 多 聚 核 糖 体 。 K . R. Porter等 于 1945年 发 现 于 培 养 的 小 鼠 成 纤 维细 胞 ， 因 最 初 看 到 的 是 位 于 细 胞 质 内 部 的 网 状 结构 ， 故 名 内 质 网 （ endoplasmic reticulum， ER） 。 内 质 网 （ end

6、oplasmic reticulum， ER） ： 在 细 胞 核 附 近的 细 胞 质 内 部 区 域 的 一 些 小 管 和 小 泡 连 接 形 成 的 网 状 结 构 。单 位 结 构 ： 由 单 位 膜 围 成 的 小 管 、 小 泡 和 扁 囊 。 用 整 装 细 胞 电 镜 技 术 （ 宋 金 丹 ） 发 现 ： 1.以 核 为 中 心 向 周 围 扩 展 ； 2.核 膜 周 围 较 稠 密 ， 形 成 复 杂 的 立 体 结 构 ； 3.远 离 核 处 较 稀 疏 ， 延 伸 。 形 态 结 构 差 异 与 不 同 的 细 胞 有 关 ： 分 布 状 态 、 多 少 与 生 理

7、功 能 有 关 ： 滨 州 医 学 院 细 胞 生 物 学 教 研 室 糙 面 内 质 网 （ rER） ： 附 有 核 糖 体 。 多 呈 扁 囊 状 ， 少 数 为管 状 或 泡 状分 布 ： 与 细 胞 类 型 、 分 化 程 度 及 功 能 状 态 密 切 相 关 。 高 分化 肿 瘤 细 胞 ， 分 泌 蛋 白 旺 盛 的 细 胞 中 糙 面 内 质 网 丰 富 。光 面 内 质 网 （ sER） ： 无 核 糖 体 附 着 ， 由 分 枝 小 管 ， 小 泡组 成 。分 布 ： 显 示 细 胞 种 类 特 征 ， 分 泌 类 固 醇 激 素 的 细 胞 的 sER比 较 发 达 ；

8、 肌 肉 细 胞 的 光 面 内 质 网 特 化 为 肌 质 网 。 滨 州 医 学 院 细 胞 生 物 学 教 研 室 rER 滨 州 医 学 院 细 胞 生 物 学 教 研 室 sER 微 粒 体 ： 应 用 蔗 糖 密 度 梯 度 离 心 方 法 ， 从 组 织细 胞 匀 浆 中 分 离 出 的 ， 直 径 20100纳 米 的 亚微 颗 粒 。 为 内 质 网 碎 片 ， 经 离 心 后 断 裂 而 成 的封 闭 小 泡 。 糙 面 微 粒 体 ： 来 自 糙 面 内 质 网 。 光 面 微 粒 体 ： 来 自 光 面 内 质 网 。 部 分 来 自 膜 、 高 尔 基 复 合 体 等

9、 蛋 白 质 合 成蛋 白 质 折 叠蛋 白 质 糖 基 化蛋 白 质 运 输 蛋 白 质 都 是 在 核 糖 体 上 合 成 的 ， 并 且 起 始 于 细胞 质 基 质 ， 有 些 蛋 白 质 在 合 成 开 始 不 久 后 便 转 在 内质 网 上 合 成 。 分 泌 性 蛋 白 ： 如 抗 体 、 激 素 ； 穿 膜 蛋 白 ： 内 膜 系 统 驻 留 蛋 白 ： 如 溶 酶 体 的 各 种 水 解 酶 ； G. Blobel等 1975年 提 出 了 信 号 假 说 ： 认 为 蛋 白 质 N端 的 信号 肽 ， 指 导 蛋 白 质 转 至 内 质 网 上 合 成 ， 蛋 白 质 合

10、 成 结 束 之前 信 号 肽 被 切 除 。 因 此 获 1999年 诺 贝 尔 生 理 医 学 奖 信 号 肽 （ signal peptide） ， 位 于 新 合 成 肽 链 的 N端 ， 一 般2030个 氨 基 酸 残 基 ， 含 有 6-12个 疏 水 氨 基 酸 ， N-端 通 常 含有 1个 或 多 个 带 正 电 荷 的 氨 基 酸 。 信 号 识 别 颗 粒 （ signal recognition particle， SRP） ， 细 胞 质基 质 中 由 6个 蛋 白 质 多 肽 亚 基 和 1个 7S分 子 组 成 的 核 糖 核 蛋白 复 合 体 。 SRP一 端

11、 与 信 号 肽 结 合 ， 另 一 端 与 核 糖 体 结 合 ，形 成 信 号 肽 -SRP-核 糖 体 复 合 物 ， 导 致 蛋 白 质 合 成 暂 停 。 SRP受 体 （ SRP receptor） ， 内 质 网 膜 的 整 合 蛋 白 ， 异 二 聚体 ， 可 与 SRP特 异 结 合 。 易 位 子 （ translocator， translocon） ， 也 称 转 运 体 ， 为 糙 面内 质 网 的 多 蛋 白 复 合 体 ， 形 成 直 径 8.5nm、 中 央 孔 内 径 2nm的 亲 水 性 通 道 。 滨 州 医 学 院 细 胞 生 物 学 教 研 室 帮 助

12、 正 在 合 成 肽 链 的 核 糖 体 和 ER结 合 。 当 信 号 肽 在 核 糖 体 合 成 后 SRP即 与 之 结 合 形 成SRP-信 号 肽 -核 糖 体 复 合 物 由 SRP介 导 将 复 合 物 与 内质 网 上 的 SRP受 体 （ 停 泊 蛋 白 ） 相 结 合 。 SRP与 信 号 肽 链 结 合 使 肽 链 合 成 暂 停 SRP阻 遏 肽 链 合 成 的 生 理 意 义 可 能 是 ：(1)在 多 肽 链 合 成 前 ， 给 予 核 糖 体 足 够 时 间 与 内 质 网 膜 结合 ， 以 保 证 蛋 白 质 不 于 释 放 胞 液 。(2)以 免 肽 链 过

13、长 而 产 生 不 成 熟 的 卷 曲 。 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 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 。 这 种 肽 链 边 合 成 边 向 内 质 网 腔 转 移 的 方 式 ， 称 为 共 转 移 。 后 转 移 ： 蛋 白 质 合 成 以 后 ， 在 前 导 肽 的 作 用 转 移 进 入 过 氧 化 物 酶 体 、 线 粒 体 、 叶 绿 体 等 的 蛋 白 质 分 子 伴 侣 ：

14、 识 别 折 叠 错 误 的 多 肽 和 尚 未 组 装 的 蛋白 质 并 与 之 结 合 ， 促 使 其 重 新 折 叠 、 组 装 ， 但 其本 身 并 不 参 与 最 终 产 物 的 形 成 ， 只 起 陪 伴 作 用 。 泛 素 -蛋 白 酶 体 途 径 ： 降 解 非 正 确 折 叠 蛋 白 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 。 N-糖 基 化 （ N- glycosylation） ： 糖 链 与 天 冬酰

15、 胺 残 基 的 氨 基 连 接 ， 糖 为 N-乙 酰 葡 糖 胺 。 开始 于 内 质 网 ， 在 高 尔 基 体 进 一 步 加 工 。O-糖 基 化 （ O- glycosylation） ： 糖 链 与 Ser、Thr和 Tyr以 及 羟 脯 （ 赖 ） 氨 酸 的 OH连 接 ， 主 要在 高 尔 基 体 上 进 行 。 脂 质 合 成 与 转 运解 毒 作 用钙 的 储 存 和 释 放糖 原 代 谢 膜 脂 的 合 成 ： 构 成 细 胞 膜 和 细 胞 内 膜 系 统 的膜 脂 如 磷 脂 和 胆 固 醇 等 ， 大 部 分 在 光 面 内 质网 合 成 。激 素 的 合 成

16、： 胆 固 醇 转 化 类 固 醇 激 素 (肾上 腺 激 素 ， 雄 、 雌 性 激 素 ）脂 肪 的 合 成 ： 在 肝 ， 小 肠 细 胞 中 合 成 解 毒 作 用 ： 肝 中 有 解 毒 酶 系 ； 如 细 胞 色 素P450通 过 羟 基 化 而 使 脂 溶 性 废 物 或 代 谢 产物 失 活 并 溶 解 于 水 ， 使 一 些 农 药 或 其 它 药物 失 活 ， 排 出 细 胞 后 送 入 尿 液 。 肌 质 网 ： Ca2+调 节 肌 肉 收 缩 与 舒张 储 存 ： 钙 泵 释 放 ： 钙 离 子 通 道 如 ： 肝 中 小 鼠 尽 食 后 ， 糖 原 减 少 ，sER明

17、 显 可 见 ， 参 与 糖 原 分 解 。 发 现 ： 1898年 意 大 利 Golgi发 现 。 光 学 显 微 镜 下 ： 网 状 ； 电 子 显 微 镜 下 ： 分 为 三 部 分1.扁 平 膜 囊顺 面 高 尔 基 管 网 （ CG N） :接 收 来 自 内 质 网 的 小 泡中 间 膜 囊 ： 蛋 白 的 糖 基 化 ， 糖 脂 合 成 ， 多 糖 合 成反 面 高 尔 基 管 网 （ TG N） ： 加 工 物 通 过 此 部 位 运 出 高 尔 基 体 ， 是 分 拣 与 包 装 加 工 的 主 要 部 位2.小 囊 泡 又 称 小 泡 ， 或 运 输 小 泡 ， 聚 集

18、在 顺 面3.大 囊 泡 又 称 分 泌 小 泡 ， 聚 集 在 反 面 滨 州 医 学 院 细 胞 生 物 学 教 研 室 滨 州 医 学 院 细 胞 生 物 学 教 研 室 高 尔 基 复 合 体 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 。蛋 白 质 、 膜 脂 的 含 量 介 于 ER和 质 膜 之 间 。标 志 酶 为 糖 基 转 移 酶 。 加 工 与 修 饰 作 用蛋 白 质 的 水 解蛋 白 质 的 分 拣 和 运 输 蛋 白 质 糖 基 化 是 最 重 要 的 加 工 修 饰 方 式 。N-糖 基 化 始

19、于 内 质 网 ， 完 成 于 高 尔 基 体 。O-糖 基 化 主 要 在 高 尔 基 体 中 进 行 。 特 征 N-连 接 O-连 接1. 合 成 部 位 主 要 在 糙 面内 质 网 主 要 在 高 尔 基 体2.糖 基 化 方 式 寡 糖 链 一 次 性连 接 单 糖 基 逐 个 添 加3. 与 之 结 合 的 氨 基 酸 残 基 天 冬 酰 胺 丝 氨 酸 、 苏 氨 酸 、 酪 氨 酸 、羟 脯 （ 赖 ） 氨 酸4 最 终 长 度 5-25个 糖 残 基 一 般 1 6个 糖 残 基 ， 酶 原 酶胰 岛 素 原 （ 段 ） 胰 岛 素 （ 链 ） 无 活 性 切 除 段 有

20、活 性 分 拣 信 号 ： 细 胞 内 被 运 输 蛋 白 质 的 特 异 序 列大 多 数 蛋 白 的 分 拣 信 号 在 高 尔 基 体 形 成 三 个 运 输 途 径 （ 运 输 小 泡 ）（ 1） 溶 酶 体 蛋 白（ 2） 细 胞 表 面 蛋 白 （ 无 分 拣 信 号 ）（ 3） 分 泌 蛋 白 滨 州 医 学 院 细 胞 生 物 学 教 研 室 患 者 张 某 ， 男 ， 33岁 ， 工 人 。 因 “ 胸 闷 气 短 、 体 力 下 降 4年 ， 病 情 加 重 3个 月 ” 入 院 。 患 者 16年 前 开 始 在 某 耐 火 材料 公 司 干 临 时 工 ， 从 事 硅

21、石 磨 料 工 作 。 4年 前 ， 感 身 体 不适 ， 上 楼 时 体 力 不 支 并 伴 有 气 短 ， 之 后 常 感 觉 胸 闷 ， 呼 吸不 畅 ， 有 时 胸 部 有 针 刺 样 痛 。 体 格 检 查 ： 肺 部 叩 诊 呈 浊 音 ， 听 诊 呈 管 状 呼 吸 音 ， 呼 吸 音粗 糙 。 辅 助 检 查 ： 血 常 规 ： 血 清 免 疫 球 蛋 白 、 类 风 湿 因 子 升 高 ；肺 功 能 ： 残 气 量 630ml 、 肺 活 量 为 2650ml 、 最 大 通 气 量为 92.5L， 比 正 常 人 低 ； X 线 胸 片 ： 两 肺 满 布 圆 形 结 节

22、阴影 ， 直 径 为 1 4mm， 肺 门 部 结 节 融 合 形 成 大 的 团 块 阴 影， 上 肺 野 纤 维 化 ， 肺 纹 理 增 多 。 临 床 诊 断 ： 矽 肺 。 思 考 题 ： 矽 肺 的 发 病 机 制 是 什 么 ？ 如 何 治 疗 ？ 溶 酶 体 （ lysosome） 为C. de Duve与 B. Novikoff 1955年 首 次 发现 。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 。 形 态 大 小 及 内 含 的 水 解 酶 种 类 都 可 能 有 很 大

23、 的 不 同 。酸 性 磷 酸 酶 是 标 志 酶 。特 点膜 有 质 子 泵 ， 形 成 和 维 持 溶 酶 体 中 酸 性 的 内 环 境 。具 有 多 种 载 体 蛋 白 ； 用 于 水 解 的 产 物 向 外 转 运 。膜 蛋 白 高 度 糖 基 化 ， 且 糖 基 朝 溶 酶 体 内 ， 可 能 有利 于 防 止 自 身 膜 蛋 白 降 解 。 （ 1） 内 体 溶 酶 体（ 2） 吞 噬 溶 酶 体 ： 吞 噬 小 泡 +内 体 溶 酶 体 1） 自 噬 溶 酶 体 ： 自 噬 体 +内 体 溶 酶 体 2） 异 噬 溶 酶 体 ： 异 噬 体 +内 体 溶 酶 体（ 3） 残 余

24、 体 ： 吞 噬 性 溶 酶 体 到 达 末 期 阶 段 时 ，一 些 未 被 消 化 和 分 解 的 残 留 物 质 。 如 ：脂 褐 素 肝 细 胞 脂 褐 素 1、 细 胞 内 物 质 的 消 化清 除 病 原 体 和 异 物更 新 细 胞 成 分为 细 胞 提 供 营 养 参 与 激 素 形 成调 节 激 素 分 泌2、 细 胞 外 物 质 的 消 化受 精 过 程骨 质 更 新3、 细 胞 自 溶 蝌 蚪 变 态 矽 肺 ： 二 氧 化 硅 尘 粒 （ 矽 尘 ） 吸 入 肺 泡 后被 巨 噬 细 内 吞 噬 ， 导 致 吞 噬 细 胞 溶 酶 体 破裂 ， 水 解 酶 释 放 ，

25、细 胞 崩 解 （ 自 溶 ） ， 矽尘 释 出 ， 后 又 被 其 他 巨 噬 细 内 吞 噬 ， 如 此反 复 进 行 。 激 活 成 纤 维 细 胞 ， 导 致 胶 原 纤维 沉 积 ， 肺 组 织 纤 维 化 。 患 者 杨 某 ， 男 性 ， 50岁 ， 农 民 。 患 者 左 足 趾 、 足 背 反 复 性肿 痛 6年 。 患 者 6年 前 在 一 次 饮 酒 后 ， 突 然 发 生 左 足 背 ， 大拇 指 肿 痛 ， 难 以 入 睡 ， 局 部 灼 热 红 肿 。 在 当 地 服 用 消 炎 阵痛 药 后 ， 一 周 后 疼 痛 缓 解 。 以 后 ， 每 遇 饮 酒 或 感

26、冒 后 即 易发 作 ， 每 遇 发 作 ， 自 服 泼 尼 松 等 药 。 近 一 年 来 服 用 上 药 效果 不 佳 。 疼 痛 固 定 于 左 足 背 及 左 拇 指 。 于 2周 前 又 因 酒 后卧 睡 受 凉 而 引 起 本 病 发 作 ， 局 部 红 肿 热 痛 ， 功 能 受 限 。 体 格 检 查 ： 面 红 ， 颇 行 ， 左 足 背 及 拇 指 红 、 肿 、 压 痛 、 功能 受 限 。 辅 助 检 查 ： 血 沉 ： 80 /h， 血 尿 酸 ： 720 umol/L， 尿 常 规示 血 尿 ， 蛋 白 尿 。 X线 示 ： 左 足 跖 骨 骨 头 处 出 现 溶

27、骨 性 缺损 。 腹 部 超 声 示 输 尿 管 结 石 。 临 床 诊 断 ： 痛 风 ， 痛 风 性 肾 病 。 思 考 题 ： 痛 风 的 发 病 机 制 是 什 么 ？ 分 析 ： 痛 风 是 以 高 尿 酸 血 症 为 主 要 临 床 生 化 指 征 的嘌 呤 代 谢 紊 乱 性 疾 病 。 血 尿 酸 盐 升 高 时 ， 尿 酸 盐 会以 结 晶 形 式 沉 积 于 关 节 、 关 节 周 围 及 多 种 组 织 ， 并被 白 细 胞 所 吞 噬 。 被 吞 噬 的 尿 酸 盐 结 晶 ， 改 变 了 溶酶 体 膜 的 稳 定 性 ； 溶 酶 体 中 水 解 酶 和 组 胺 等 可

28、 致 炎物 质 释 放 ， 在 引 起 白 细 胞 自 溶 坏 死 的 同 时 ， 引 发 所在 沉 积 组 织 的 急 性 炎 症 。 被 释 放 的 尿 酸 盐 又 继 续 在组 织 沉 积 。 当 沉 积 发 生 在 关 节 、 关 节 周 围 、 滑 囊 、腱 鞘 等 组 织 时 ， 会 形 成 异 物 性 肉 芽 肿 ； 而 在 肾 脏 ，则 可 能 导 致 尿 酸 性 肾 结 石 或 慢 性 间 质 性 肾 炎 。 Rhodin 1954发 现 于 鼠 肾 小 管 上 皮 细 胞 。.单 位 膜 组 成.圆 形 或 卵 圆 形.类 晶 体 ： 常 含 有 结 晶 （ 尿 酸 氧 化

29、 酶 结 晶 ）.标 志 酶 ： 过 氧 化 氢 酶.所 含 酶 ： 氧 化 酶 ； 过 氧 化 氢 酶 ； 过 氧 化 物 酶 滨 州 医 学 院 细 胞 生 物 学 教 研 室 u调 节 细 胞 氧 张 力 RH2+O2R+H2O2u具 有 解 毒 作 用 H2O2+RH2 R +H2O 清 除 过 氧 化 氢 H2O2 H2O +O2 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 过 氧 化 物 酶 体中 氧 化 为 乙 醛 。u脂 肪 酸 氧 化 氧 化 酶过 氧 化 氢 酶过 氧 化 氢 酶 P84， 自 学 名 词 解 释endomembrane system； microsome； leader peptide；内 体 溶 酶 体 ； Autolysis； 信 号 肽 ； 分 子 伴 侣简 单 题1、 糙 面 内 质 网 的 功 能 。2、 比 较 N-连 接 糖 基 化 和 O-连 接 糖 基 化 的 区 别 。3、 高 尔 基 复 合 体 的 功 能 。4、 溶 酶 体 分 为 几 类 、 各 有 何 特 点 。5、 滑 面 内 质 网 的 功 能 。6、 信 号 假 说 的 主 要 内 容 是 什 么 ？ 滨 州 医 学 院 细 胞 生 物 学 教 研 室