10.第十章囊泡转运
第十章囊泡运输(1)
第十章囊泡运输(1)
(一)囊泡在靶细胞器的停靠
• 装载转运物质的囊泡到达目的地后,必须
接受检查才能允许“卸载货物”,这一过 程称为囊泡的停靠(dock)。
- 只有通过停靠程序,囊泡才能与靶膜融合, 卸载转运分子。
第十章囊泡运输(1)
(二) 囊泡与靶细胞器的融合
• 囊泡与靶细胞器之间的融合是两类蛋白彼
三、囊泡转运的方式与路径
• 细胞内包被囊泡与靶细胞器的膜相互融合
是一种特异的过程。
- ER出芽形成的小泡只与cis-Golgi的膜囊融合 - GC的TGN出芽形成的分泌泡只与质膜融合
• 转运囊泡从一个细胞器芽生到抵达另一靶
细胞器并卸载所转运的物质,经过识别、 停靠与融合等过程。
• 选择性的融合是保证细胞膜相结构高度有
COP I 包被囊泡
COP II 包被囊泡
囊泡的电镜照片
第十章囊泡运输(1)
(一) 囊泡的类型
• 包被蛋白主要有两种功能:
- 负责囊泡的塑形和协助捕获要转运的物质。
• 芽生过程一旦完成,包被蛋白质便会脱落,
以保证囊泡与靶位膜结构之间尽可能地充 分接触、融合。
第十章囊泡运输(1)
(二) 囊泡的相关蛋白
第十章囊泡运输(1)
(一) 囊泡的类型
TGN出芽形成 网格蛋白包被小窝
TGN形成的网格 蛋白包被小泡
受体介导的入泡作用 形成的网格蛋白包被小泡
(一) 囊泡的类型
• 另一类为外被体(coatmer)包被,后者又
包括两种亚型:
- COP I(coat protein I)包被囊泡:主要负责蛋 白质由高尔基体逆向转运回内质网;以及高 尔基体膜囊之间(trans-media-cis-Golgi)的逆 向转运。
囊泡运输
囊泡运输所谓囊泡运输调控机制,是指某些分子与物质不能直接穿过细胞膜,而是依赖围绕在细胞膜周围的囊泡进行传递运输。
囊泡通过与目标细胞膜融合,在神经细胞指令下可精确控制荷尔蒙、生物酶、神经递质等分子传递的恰当时间与位置。
例如,对控制血糖具有重要作用的胰岛素,正是借由囊泡进行精确传递并最终释放在血液中。
生物膜构成了细胞及细胞器之间的天然屏障,使得一些重要的生命活动能在相对独立的空间内进行,由此产生了细胞之间、细胞器之间的物质、能量和信息交换的过程。
细胞内的膜性细胞器之间的物质运输(如蛋白质、脂类),主要是通过囊泡完成的。
囊泡囊泡是由单层膜所包裹的膜性结构,从几十纳米到数百纳米不等,主要司职细胞内不同膜性细胞器之间的物质运输,称之为囊泡运输。
分类细胞内的囊泡有很多种,按结构特征,可以分为包被囊泡和无包被囊泡两类;按生理功能,可分为转运囊泡、储存囊泡、分泌囊泡等。
通过囊泡运输的物质主要有两类:一、囊泡膜上的膜蛋白和脂类等,参与细胞器的组成与特定的细胞功能(如细胞代谢和信号转导等);二、囊泡所包裹的内含物,如神经递质、激素、各种酶和细胞因子等,这些物质可参与蛋白质或脂类的降解或剪切功能等,或者分泌到细胞外,调节自身或其它细胞的功能。
囊泡运输既是生命活动的基本过程,又是一个极其复杂的动态过程,在高等真核生物中尤其如此,涉及到许多种类的蛋白质和调控因子。
囊泡运输一般包括出芽、锚定和融合等过程,需要货物分子、运输复合体、动力蛋白和微管等的参与以及多种分子的调节。
细胞内的囊泡运输系统,就好比一个城市的交通运输系统,各种具有动力(即动力蛋白)的不同车辆(即运输复合体)装载着所运输的不同货物(即囊泡上的货物分子),按照指定的行驶路线(即微管)抵达目的地后,完成货物的卸载。
一个城市的良好交通运输状况,需要精细的交通控制(即调节分子)。
如果控制得不好,某些地方就会出现交通拥堵,严重时整个城市的交通都会瘫痪。
当类似情况出现在我们的细胞内时,这些细胞就无法实现正常功能,甚至会因而死亡。
7 第十章 囊泡运输
水解 酶
游离胆 固醇
低密度的脂蛋白(LDL)经受体介导的内吞作用的起始阶段的电镜照片
P80
第四节
胞吐作用
胞吐作用:与胞吞作用相反的物质运输过程。
细胞的分泌大分子物质 跨膜囊泡运输 网格蛋白包被囊泡 COPⅠ包被小泡 COPⅡ包被小泡
吞饮作用 受体介导内吞作用
胞吐作用
第三节
胞吞作用P137 定义:质膜内陷将 外来的大分子和颗 粒物质包围形成小 泡转运到细胞内的 过程。
胞吞作用
1、吞噬作用:摄入直径大于1µ m的固体颗粒物 质或大分子复合体的过程 。 形成吞噬体。
巨噬细胞正在吞噬衰老的红细胞
2、胞饮作用 :细胞摄入溶质或液体物质的 过程。 形成胞饮体。
3、受体介导的胞吞作用:P138
第十章、 囊泡运输 P133
一些大分子与颗粒物质不能穿过细胞膜, 而是被包裹在膜围绕的小泡中进行运输, 称为囊泡运输。
第一节、膜泡及其转运的分子基础
囊泡(膜泡)种类 1、网格蛋白包被囊泡 2、COPⅠ包被小泡 3、COPⅡ包被小泡
运 输 途 径
一、多种分子参与的网格蛋白包被囊泡转运 P134-135
受体的概念: 是一类存在于细胞(器)膜的特殊蛋白质, 能特异性识别并结合胞外信号分子,进而激活 胞内一系列生化反应,使细胞对外界刺激产生 相应的效应。
定义:通过与特异性受体结合,摄取转运 细胞外蛋白或其他化合物的过程。
如:低密度的脂蛋白(LDL)经受体介导的内吞作用
LDL颗粒结构示意图
如:低密度的脂蛋白(LDL)经受体介导的内吞作用
1、由网格蛋白包被的囊泡
网格蛋白的结构
成纤维细胞质面的网格蛋白衣被电子显微镜照片
2、参与囊泡形成的动力素。
囊泡转运
– 其中一些亚单位起着衔接蛋白的作用; – COP I 包被蛋白的装配与去装配依赖于 GTP 结合蛋 白——ARF
• 主要负责从高尔基体向内质网的逆向转 运 以 及 高 尔 基 体 膜 囊 之 间 (transmedia-cis-Golgi)的逆向转运。
1. 网格蛋白(clathrin)
• 网格蛋白包被囊泡表面覆盖一层纤维 丝状蛋白质,形同网格,故名。 • 网格蛋白的单体是由 3 条重链和 3 条轻 链组成,每一条重链与一条轻链组合 在一起,形同一个外展的臂,被称为 三条臂蛋白 (triskelions) 。重链的末端 形成球形的结构域,是衔接蛋白结合 的位点。
• COPⅡ(coat protein II)包被囊 泡
(一) 囊泡的类型
网格蛋白 包被囊泡
COP I 包被囊泡
COP II 包被囊泡
囊泡的电镜照片
(二) 囊泡的相关蛋白
1. 网格蛋白(clathrin) 2. 衔接蛋白(adaptor protein)又 称为衔接素(adaptin) 3. 发动蛋白(dynamin) 4. COP包被蛋白
二、囊泡膜的成分及其相关蛋白质
• 囊泡是由质膜或内膜外凸或内凹形成,因此囊泡膜实际 上由细胞的膜分构成。 • 囊泡表面常被一层特异性蛋白质包被,因而也称为有被 囊泡(coated vesicle) 。
(一) 囊泡的类型
• 根据包被蛋白质的不同,可 将转运囊泡分为:
• 网 格 蛋 白 包 被 囊 泡 (clathrincoated vesicle) • COP I(coat protein I)包被囊泡
第十章 囊泡运输
细胞的吞噬作用
巨噬 细胞 吞噬 扫描 电镜 观察
细胞的吞噬作用过程
细胞膜
细胞核 溶酶体
细胞质
巨噬细胞
细胞的吞噬作用过程
细胞的吞噬作用过程
细胞的吞噬作用过程
细胞的吞噬作用过程
细胞的吞噬作用过程
细胞的吞噬作用过程
细胞的吞噬作用过程
细胞的吞噬作用过程
细胞的吞噬作用过程
细胞的吞噬作用过程
网格 蛋白 电镜 观察 及其 在衣 被中 的排 列
网格蛋白包被 囊泡介导选择 性运输
动力素
网格蛋白外被的组装和去组装
二、由多个亚基构成的COPⅠ包被囊泡
COPⅠ包被:7个亚基组成的多聚体。
装配与去装配: GDP与GTP结合蛋白 (ARF)解离→GTP与ARF复合体→高
尔基体酶作用→与ARF受体作用→COPI多聚体与ARF和高尔基囊膜表 面其他蛋白结合→出芽产生囊泡→从顺面游离→GTP与ARF解离
适用对象
激素:腺细胞合成的多肽类激素 酶类 抗体 细胞内消化后的残质体
分泌泡的胞吐作用
细胞分泌包括两种形式: 固有分泌:是一种连续的分泌方式; 受调分泌:细胞接受外界信号后,分泌颗粒与质膜融合, 进行分泌。
胞吐作用
受调分泌的透射电镜观察 A 接受外界信号前的状态; B 接受外界信号后分泌泡迅速将泡内物质外吐。
• 内体:一系列膜性管道和囊泡构成,胞吞物质的存
在场所。 • 二类:早期内体和晚期内体。 • 内体腔: 内体膜上H+泵使腔内呈酸性,有利于转 运物质与受体解离。 • 受体蛋白去向:被溶酶体分解;重返细胞膜; • 转运物质去向:进入溶酶体,消化分解。
三、溶酶体的消化作用
• 溶酶体标志酶:酸性磷酸酶。
囊泡转运名词解释
囊泡转运名词解释1.引言1.1 概述囊泡转运是一个重要的细胞运输过程,它在细胞内起着至关重要的作用。
囊泡转运是指细胞通过液泡膜的形成、运输和融合,将物质从一个细胞区域转运到另一个细胞区域的过程。
囊泡转运可以分为内源性和外源性两种类型。
内源性囊泡转运是指细胞内部的囊泡在细胞质中运输,将物质从一个细胞器转运到另一个细胞器或细胞膜上。
而外源性囊泡转运是指细胞通过吞噬或内化过程,将外界的物质捕获到囊泡中,然后将其运输到细胞内部进行进一步处理或释放。
囊泡转运在细胞内的物质运输、信号传递、细胞分泌等方面起着重要的调节作用。
它通过将蛋白质、脂质和其他生物分子等物质包裹进囊泡中,实现细胞内物质的有序分布和运输。
例如,内质网通过囊泡转运将蛋白质送往高尔基体进行加工和修饰,然后再通过囊泡转运将成熟的蛋白质运输到细胞膜上进行外排或细胞外释放。
此外,囊泡转运还参与了细胞外分泌、细胞吞噬、信号传导和神经递质释放等生物学过程。
囊泡转运的研究对于理解细胞的正常功能和各种疾病的发生发展具有重要意义。
许多疾病,如神经退行性疾病、肿瘤、炎症等,都与囊泡转运的异常有关。
因此,深入研究囊泡转运的分子机制和调控途径,有助于揭示细胞生物学的奥秘,为疾病的预防和治疗提供新的思路和方法。
本文旨在对囊泡转运进行简要解释,介绍囊泡转运的概念、作用和意义。
接下来的章节将更详细地探讨囊泡转运的相关内容,包括不同类型的囊泡转运、参与囊泡转运的分子机制以及其在细胞功能和疾病中的作用。
最后,我们将总结囊泡转运的重要性,并展望其未来的研究方向。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将从以下几个方面来探讨囊泡转运的相关内容:第一部分,引言:我们将简要介绍囊泡转运的概念,并概述本文的目的和结构。
第二部分,正文:在这一部分,我们将详细解释什么是囊泡转运,包括囊泡转运的定义、基本原理以及起作用的机制。
我们将通过举例说明不同类型的囊泡转运,并探讨其在细胞内和细胞间传递物质的重要性。
囊泡运输名词解释
囊泡运输名词解释
囊泡运输是细胞内物质运输的一种机制,主要通过细胞内膜包裹的囊泡来实现。
在细胞内,存在许多不同功能的囊泡,它们可以将物质从一个细胞区域转运到另一个细胞区域。
囊泡运输分为内吞作用和分泌作用两种类型。
内吞作用发生在细胞外界物质进入细胞的过程中。
当细胞需要摄取外界营养、调节信号通路或处理外界捕食物等时,细胞会通过细胞膜形成囊泡,将外界物质包裹进囊泡内部形成囊泡运输体。
这些囊泡运输体在细胞内部移动,并在适当位置与其他细胞器或溶酶体融合,完成物质交换和处理。
分泌作用则是指细胞内物质向细胞外界释放的过程。
当细胞需要将合成的蛋白质、激素、酶或其他分泌物质发送到特定位置时,细胞会通过高尔基体等细胞器产生囊泡,装载着要分泌的物质,并将其运输到细胞膜附近。
随后,这些囊泡与细胞膜融合,释放出囊泡内的物质到细胞外。
囊泡运输在维持细胞功能和调节细胞内环境中起着重要作用。
它不仅能够实现物质的摄取、转运和分泌,还能调控细胞内信号传导、细胞周期等生命活动过程。
同时,囊泡运输也是许多疾病的发生和发展的重要因素,如神经退行性疾病、癌症等。
总之,囊泡运输是细胞内物质运输的一种重要机制,通过囊泡的形成、运输和融合,实现了细胞内外物质的交换和调控。
第十章囊泡运输
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(二) 囊泡与靶细胞器的融合
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囊泡与靶细胞 膜特异性融合
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(二) 囊泡与靶细胞器的融合
在囊泡融合过程中还有许多其它的蛋白质 参与,其中有一类是非常重要的含GTP结 合蛋白。
网格蛋白(clathrin) 衔接蛋白(adaptor protein)又称为衔接素
(adaptin) 缢断蛋白又称为动力蛋白(dynamin) COP包被蛋白
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1. 网格蛋白(clathrin)
网格蛋白包被囊泡表面覆盖一层纤维丝状 蛋白质,形同网格,故名。
网格蛋白的单体是由3条重链和3条轻链组 成,每一条重链与一条轻链组合在一起, 形同一个外展的臂,被称为三条臂蛋白 (triskelions)。重链的末端形成球形的结构 域,是衔接蛋白结合的位点。
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2.衔接蛋白(Adaptor proteins, AP)
TGN
Clathrin
Adaptor
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不同类型的网格蛋白囊泡含有不同的衔接蛋白。 目前已发现衔接素有4种,每种都与特定的转运囊泡 结合,其中3种衔接素(AP1、AP2和AP3)性质已明。
参与TGN出芽形成的 网格蛋白囊泡
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3. 缢断蛋白
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4. COP包被蛋白
COP I包被囊泡的表面覆盖着COP I包被蛋白, 由多个亚基组成的多聚体。已有7个亚单位相继 被发现,即、、、、、、。
其中一些亚单位起着衔接蛋白的作用;
囊泡运输
• 当网格 网格蛋白衣被小泡形成时,可溶性蛋白dynamin 网格 聚集成一圈围绕在芽的颈部,将小泡柄部的膜尽 可能地拉近(小于1.5nm),从而导致膜融合,掐 断(pinch off)衣被小泡。
COP I衣被小泡
• 功能:负责回收、转运内质网逃逸蛋白(escaped proteins)返回内质网,由7种亚基组成。 • 装配与去装配依赖于GTP结合蛋白(ARF) • 回收信号:Lys-Asp-Glu-Leu(KDEL)。 • COP I也介导高尔基体不同区域间的蛋白质运输。
第十章
囊泡运输
• 囊泡转运(vesicular transport):囊泡 囊泡转运( ):囊泡 ): 以出芽方式从细胞的一种内膜细胞器脱 离后又与另一个内膜细胞器发生融合, 离后又与另一个内膜细胞器发生融合, 这个转运过程称为囊泡运输。 这个转运过程称为囊泡运输。
真核细胞物质运输的一种重要方式 一个双向、 一个双向、有序的过程 作用: 作用:物质交换 信号传递 对胞内合成的物质进行一定的化学修饰
网格蛋白包被囊泡形成 脱包被(网格蛋白消失) 脱包被(网格蛋白消失) 按一定的路径到达靶细胞器 转运囊泡表面的v-SNAREs和靶细胞器膜上 转运囊泡表面的 和靶细胞器膜上 的t-SNAREs之间的特异性识别 之间的特异性识别 转运囊泡与靶细胞器膜准确融合
胞吞作用( 胞吞作用(endocytosis)
酸
ATP
线粒体的半自主性
半自主性是指线粒体具有自己的遗传体系, 半自主性是指线粒体具有自己的遗传体系, 能够独立的合成自己所需要的蛋白质。 能够独立的合成自己所需要的蛋白质。 这是由于线粒体内含有DNA,上面有编码 这是由于线粒体内含有 , 蛋白质的基因。 蛋白质的基因。 但是线粒体中的蛋白质并不都是由自己的 DNA所编码,自己编码的只占少部分,多数的 所编码, 所编码 自己编码的只占少部分, 蛋白质还是由核基因所编码。因此, 蛋白质还是由核基因所编码。因此,线粒体是 受其自身的基因组和细胞核基因共同决定的, 受其自身的基因组和细胞核基因共同决定的, 所以称为半自主性。 所以称为半自主性。
囊泡运输
Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-TyrLeu-Leu+H 3N-Met-Val-Ala-Met-Ala-Met-Ala-Ser-Leu-Gln-Ser-
输入质体 输入过氧化物酶体 输入内质网 返回内质网 由质膜到内体
Ser-Met-Ser-Ser-Leu-Ser-Leu-Ser-Ser-Asn-Ser-PheLeu- Gly-Gln-Pro-Leu-Ser-Pro-Ile-Thr-Leu-Ser-ProPhe-Leu- Gln-Gly-Ser-Lys-Leu-COO+H 3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-
t-SNARE
t-SNARE
Target membrane
Target membrane
(2)Rabs
Rabs, 属于单体GTP 酶 , 已知30 余种, 不同膜上具有不 Rabs , 属于单体 GTP酶 已知 30余种 , GTP 30 余种 同的Rabs 同的Rabs Rabs 结合GDP失活,位于细胞质中 结合GDP失活, GDP失活 结合GTP激活,位于细胞膜、内膜和运输小泡膜上 结合GTP激活,位于细胞膜、 GTP激活 Rabs作用 : 通过效应因子, 调节SNAREs 复合体的形成, Rabs 作用: 通过效应因子 , 调节 SNAREs复合体的形成 , 作用 SNAREs 复合体的形成 促进和调节运输小泡的停泊和融合。 促进和调节运输小泡的停泊和融合。
Dynamin Clathrin重链与轻链,AP2 Clathrin重链与轻链, 重链与轻链 Clathrin重链与轻链, Clathrin重链与轻链,AP1 重链与轻链 Clathrin重链与轻链,AP3 Clathrin重链与轻链, 重链与轻链
《大分子以囊泡转运方式进出细胞》 讲义
《大分子以囊泡转运方式进出细胞》讲义在细胞的生命活动中,大分子物质的进出细胞是一个至关重要的过程。
与小分子物质通过简单的扩散或协助扩散等方式不同,大分子通常需要借助囊泡转运这种特殊的机制来实现跨膜运输。
一、囊泡的形成囊泡的形成是一个复杂而精细的过程。
细胞中的一些膜结构,如内质网、高尔基体等,会通过膜的出芽和凹陷,将一部分膜包裹住特定的大分子物质,从而形成囊泡。
内质网是囊泡形成的重要场所之一。
当内质网上合成的蛋白质或脂质需要运输到其他部位时,内质网膜会局部出芽,形成小的囊泡。
这些囊泡携带着内质网合成的物质,向高尔基体移动。
高尔基体在对来自内质网的物质进行加工和分选的过程中,也会形成囊泡。
例如,经过高尔基体修饰和分类后的蛋白质,会被包裹在囊泡中,准备运往细胞的不同部位。
二、囊泡转运的类型大分子以囊泡转运的方式进出细胞,主要包括胞吞和胞吐两种类型。
胞吞是指细胞外的大分子物质被细胞膜包裹,形成囊泡,进入细胞内部的过程。
胞吞又可以分为吞噬作用和胞饮作用。
吞噬作用通常是由一些特化的细胞,如巨噬细胞、中性粒细胞等进行的。
这些细胞能够吞噬较大的颗粒物质,如细菌、细胞碎片等。
在吞噬过程中,细胞膜会伸出伪足,将目标物质包围起来,然后逐渐闭合形成一个较大的吞噬泡,进入细胞内部。
胞饮作用则相对较为普遍,大多数细胞都能进行。
它主要是摄取细胞外的液体和溶质分子。
在胞饮过程中,细胞膜会内陷形成较小的囊泡,将细胞外的液体和溶质包裹在其中,进入细胞内部。
胞吐是指细胞内合成的大分子物质被包裹在囊泡中,然后与细胞膜融合,将囊泡内的物质释放到细胞外的过程。
例如,内分泌细胞分泌激素、神经细胞释放神经递质等,都是通过胞吐的方式完成的。
三、囊泡转运的机制囊泡转运的实现依赖于一系列复杂的分子机制。
首先,囊泡的形成和运输需要特定的蛋白质参与。
例如,一些被称为衣被蛋白的分子,能够在囊泡形成的部位聚集,帮助膜的出芽和囊泡的形成。
其次,细胞内存在着一套复杂的运输轨道,称为细胞骨架。
囊泡运输的功能与调控机制
囊泡运输与疾病关系
研究表明,囊泡运输的异常与多种疾病的发生和发展 密切相关,如神经退行性疾病、癌症等。
囊泡运输的调控
近年来,研究者们发现了一些可以调控囊泡运 输的信号通路,如ERK信号通路、PKA信号通 路等。
未来研究方向与挑战
1 2 3
深入探究囊泡运输的分子机制 尽管我们已经发现了一些参与囊泡运输的分子, 但这些分子的具体作用机制和相互之间的作用关 系仍需进一步研究。
癌症
乳腺癌
囊泡运输异常影响激素信号转导和细胞增殖,促 进乳腺癌发生和发展。
肺癌
囊泡运输异常影响细胞信号转导和细胞生长,促 进肺癌发生和发展。
结肠癌
囊泡运输异常影响细胞增殖和细胞凋亡,促进结 肠癌发生和发展。
总结与展望
O5
当前研究进展与成果
囊泡运输的分子机制
目前已经发现了一些参与囊泡运输的分子,如 SNARE蛋白、Rab蛋白等,这些分子在囊泡 运输过程中起着关键作用。
囊泡运输的调 控机制
O3
囊泡的生成与启动
囊泡的生成
囊泡是由细胞内特定区域通过膜内陷、折叠和自我组装形成的,这一过程需要 多种蛋白质和脂质的参与。
囊泡的启动
囊泡的启动通常由信号分子触发,这些信号分子可以来自细胞内部或外部,它 们与膜上的受体结合,引发一系列化学反应,最终导致囊泡的生成和启动。
囊泡的转运路径与速度
囊泡在细胞内沿着微管或细胞骨架移动,通过不同的转 运路径到达目的地。 转运路径 囊泡的转运速度受到多种因素的影响,包括动力蛋白的 活性、微管的稳定性、以及细胞内的能量供应等。 转运速度
囊泡的融合与释放
囊泡融合
囊泡在到达目的地后,通过与目标膜 的融合释放其内容物。融合过程需要 特定的膜蛋白的介导,这些膜蛋白能 够识别并结合到目标膜上。
《大分子以囊泡转运方式进出细胞》 讲义
《大分子以囊泡转运方式进出细胞》讲义在细胞的生命活动中,物质的交换和运输是至关重要的环节。
大分子物质由于其体积较大、结构复杂,不能像小分子物质那样通过简单的扩散或主动运输等方式进出细胞,而是依赖于一种特殊的转运方式——囊泡转运。
一、囊泡的形成囊泡是由细胞膜或细胞器膜的一部分通过出芽或缢缩等方式形成的具有封闭膜结构的小泡。
膜的流动性是囊泡形成的基础。
当细胞需要将某些大分子物质包裹起来进行运输时,相关的膜会发生变形,逐渐隆起形成芽状或囊状结构,最终与膜主体分离,形成独立的囊泡。
囊泡的形成过程受到多种蛋白质的精确调控。
例如,一些被称为“包被蛋白”的分子会在膜特定部位聚集,促进膜的弯曲和囊泡的出芽。
同时,相关的酶会参与磷脂分子的修饰和重组,以确保囊泡膜的稳定性和完整性。
二、大分子物质的装入大分子物质在进入囊泡之前,需要被识别和分选。
细胞内有一系列的分选信号和受体,它们能够特异性地结合大分子物质上的特定结构或标记,从而决定哪些大分子物质能够被装入囊泡。
例如,某些蛋白质分子上具有特定的氨基酸序列,这些序列就像“邮政编码”一样,被细胞内的分选机制所识别,然后被引导装入相应的囊泡。
此外,一些大分子物质还可能需要经过一定的修饰或加工,才能被正确地分选和装入囊泡。
三、囊泡的运输囊泡形成后,会在细胞内沿着特定的轨道进行运输。
这种运输主要依赖于细胞内的微管和微丝等细胞骨架结构。
微管就像细胞内的“高速公路”,囊泡表面的特定蛋白质能够与微管上的动力蛋白或驱动蛋白相结合。
这些动力蛋白和驱动蛋白就像“马达”一样,利用水解ATP 所释放的能量,沿着微管推动囊泡进行定向移动。
微丝则在囊泡的短距离运输和精准定位中发挥作用。
它们通过与囊泡表面的相关蛋白质相互作用,调节囊泡的运动速度和方向。
四、囊泡与靶膜的融合囊泡在运输到达目的地后,需要与相应的靶膜发生融合,从而将内部的大分子物质释放出来或摄取外部的大分子物质进入细胞。
囊泡与靶膜的融合是一个高度精确和受控的过程。
《大分子以囊泡转运方式进出细胞》 讲义
《大分子以囊泡转运方式进出细胞》讲义在细胞这个微小而又神奇的世界里,物质的交换和运输是维持生命活动的重要环节。
大分子物质,由于其体积较大、结构复杂,不能像小分子那样简单地通过细胞膜的扩散作用进出细胞,而是需要借助一种特殊的方式——囊泡转运。
囊泡,就像是细胞内的一个个“小包裹”,专门负责运输大分子物质。
那么,大分子究竟是如何以囊泡转运的方式进出细胞的呢?首先,我们来了解一下囊泡的形成过程。
当细胞需要将某些大分子物质向外运输时,内质网或高尔基体等细胞器的膜会向内凹陷、出芽,逐渐包裹住要运输的大分子物质,形成一个囊泡。
这个囊泡的膜与细胞器的膜是连续的,就好像是从一块大膜上“揪”下来的一小部分。
在囊泡形成之后,它会携带着大分子物质在细胞质中移动。
这一过程可不是毫无方向的乱走,而是受到细胞内各种信号分子和蛋白质的精确调控。
就好像是有一个“导航系统”,指引着囊泡朝着特定的方向前进。
当囊泡到达目标位置时,比如细胞膜,囊泡膜会与细胞膜发生融合。
这一融合过程是非常精细和复杂的,需要多种蛋白质的参与和协调。
融合之后,囊泡内的大分子物质就被释放到细胞外。
这就是大分子物质从细胞内向外运输的过程,也被称为胞吐。
反过来,当细胞需要从外界摄取大分子物质时,过程则有所不同。
细胞膜会先内陷形成一个小窝,然后逐渐包裹住外界的大分子物质,形成一个囊泡。
这个囊泡会脱离细胞膜,进入细胞质中,这就是胞吞的过程。
胞吞又可以分为两种类型:一种是吞噬作用,通常用于摄取较大的颗粒物质,比如细菌、细胞碎片等;另一种是胞饮作用,主要用于摄取液体和较小的溶质分子。
在大分子以囊泡转运方式进出细胞的过程中,有许多关键的蛋白质发挥着重要作用。
例如,参与囊泡形成和融合的蛋白质,它们能够调节囊泡的大小、形状以及与目标膜的融合效率。
囊泡转运对于细胞的生命活动具有极其重要的意义。
通过胞吐,细胞可以将合成的蛋白质、神经递质等大分子物质分泌到细胞外,从而实现细胞与外界环境的信息交流和物质交换。
《大分子以囊泡转运方式进出细胞》 讲义
《大分子以囊泡转运方式进出细胞》讲义在细胞这个微小而又复杂的世界里,大分子物质的进出可不是一件简单的事情。
它们不能像小分子那样轻松地自由扩散,而是需要借助一种特殊的方式——囊泡转运。
囊泡转运,就像是细胞内部的“物流系统”,有条不紊地将各种大分子物质运送到它们该去的地方,或者将细胞内产生的大分子物质运送到细胞外。
先来说说大分子物质进入细胞的过程。
这通常被称为胞吞作用。
其中有一种形式叫做吞噬作用,就好比细胞张开大口,把较大的颗粒,比如细菌、细胞碎片等“吞”进来。
这个过程中,细胞质膜会向要吞噬的物质伸出伪足,逐渐将其包围,形成一个封闭的吞噬泡,然后与溶酶体融合,把吞进来的物质消化分解。
还有一种胞吞形式叫胞饮作用,它主要是摄取液体和小溶质分子。
细胞质膜内陷形成小囊泡,把周围的液体或溶质包裹在里面,然后小囊泡脱离细胞质膜,进入细胞内部。
再来讲讲大分子物质出细胞的过程,这被称为胞吐作用。
细胞内合成的大分子物质,比如蛋白质、神经递质等,先被包裹在囊泡里。
这些囊泡会逐渐移动到细胞质膜附近,与细胞质膜融合,然后将里面的大分子物质释放到细胞外。
囊泡的形成是一个很有趣的过程。
细胞内的一些膜结构,比如内质网、高尔基体等,会通过膜的出芽和凹陷,形成一个个小的囊泡。
这些囊泡表面有特定的蛋白质分子,它们就像是“地址标签”,决定了囊泡要去的目的地。
在囊泡运输的过程中,还有很多“调控员”在发挥作用。
比如一些小分子物质,像GTP 结合蛋白,它们能够调节囊泡的形成、运输和融合。
还有一些蛋白质复合物,能够确保囊泡能够准确地与目标膜融合,把里面的物质释放到正确的位置。
囊泡转运对于细胞的正常生理功能有着至关重要的作用。
比如在神经细胞中,神经递质的释放就是通过囊泡胞吐来实现的,这对于神经信号的传递是必不可少的。
在细胞的分泌活动中,比如胰腺细胞分泌胰岛素,也是通过囊泡转运把胰岛素运输到细胞外的。
如果囊泡转运出现了问题,那可就麻烦了。
比如某些疾病的发生就与囊泡转运的异常有关。
囊泡与囊泡转运
3.实现了细胞膜与内膜系统结构和功能 的协调统一 细胞膜
核膜 粗面内质网
分泌泡
高尔基复合体 内体性溶酶体
吞噬体 吞饮体
残余小体 吞噬性溶酶体
4.特异性识别融合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。
COPⅠ有被囊泡 COPⅡ有被囊泡
网格蛋白 两种COP
(一)网格蛋白有被囊泡
产生:高尔基复合体、细胞膜。 功能:质膜→内体(内吞作用)
高尔基复合体→胞内体 高尔基复合体→溶酶体
参与的分子:网格蛋白、衔接蛋白、发动蛋白
网格蛋白 衔接蛋白 受体 转运分子 发动蛋白
网格蛋白有被小泡形态结构
copii介导的内质网高尔基复合体物质运细胞膜粗面内质网高尔基复合体分泌泡吞噬体吞噬性溶酶体残余小体内体性溶酶体核膜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
囊泡 与囊泡转运
α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。
COPⅠ蛋白 是由多个亚 基组成的多 聚体,覆盖 在囊泡表面 但不形成网 格。
(三)COPII 有被囊泡
产生于内质网 非网格蛋白有被囊泡
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
一、蛋白质分选运输的基本途径 二、囊泡运输的类型 三、囊泡运输的意义
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10.第十章囊泡转运
第十章囊泡转运 Vesicular transport 细胞内外的物质经常进行交换是细胞生存的必要条件细胞内合成物质的转运都是由囊泡来完成囊泡以出芽方式从一个细胞器膜脱离后又与另一个细胞器膜发生融合,为囊泡转运囊泡介导的转运为双向性:
内质网细胞膜(外向转运)细胞膜溶酶体(内向转运)囊泡转运的作用:
(1)保证了细胞内部与其外界环境之间的物质交换和信号传递(2)向细胞外运输的蛋白和脂质在囊泡转运过程中不断进行各种化学修饰,如糖基化等,以保证外输物质结构和功能的稳定囊泡的产生囊泡的囊膜来自于细胞(器)膜,由膜外凸或内凹形成囊膜的表面通常被特异蛋白包被,芽生过程完成后,包被蛋白便会消失产生囊泡的细胞器和接受囊泡的细胞器的膜蛋白和脂质具有高度特异性转运囊泡的类型常以包被蛋白的不同来分类网格蛋白包被囊泡的转运网格蛋白纤维状蛋白,由三个外展的臂构成,每臂含重、轻链各一条动力素为 900 个氨基酸组成的胞浆蛋白,可水解 GTP 使囊泡从细胞(器)膜缢割脱离,最终形成囊泡接合素是囊泡与网格蛋白之间的转接蛋白,能捕获特异的转运分子 COP I 与 COP II 包被囊泡的转运囊泡的特异性锚定转运囊泡必须首先对靶细胞器进行识别,即为锚定(dock),通过锚定程序的囊泡才
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可与靶膜融合,卸载转运分子转运囊泡的融合三种囊泡融合的共同点:
包被蛋白在囊泡发生融合请必须解聚转运囊泡囊膜上的决定转运方向的信号蛋白 v-SNAREs 需与靶细胞器上的t-SNAREs 互补,确保转运囊泡在此与靶细胞器准确融合囊泡锚定需要一套特定的信号分子需要囊泡与质膜紧密相连囊泡融合需要囊泡与质膜更紧密的接触需要融合蛋白的参与融合蛋白与 SNAREs 组成融合复合体,节约能量如:
SNAP25 胞吐作用(exocytosis) 新合成的蛋白质、脂质和糖分子以转运囊泡的形式从内质网出发,经高尔基体,与细胞膜融合,最后完成出胞,这一过程为胞吐作用分泌蛋白胞吐的两种途径固有胞吐途径和调节胞吐途径胞吞作用(endocytosis) 真核细胞通过胞吞作用不断地摄取液体和大小分子,甚至大颗粒物质和其他细胞。
内吞的物质被细胞膜包裹,向细胞内凹脱落形成胞吞小泡,最终送至溶酶体进行消化。
胞吞作用可分为:
胞饮作用(pinocytosis): 吞饮液体和小分子胞噬作用(phagocytosis ): 吞噬大颗粒,如微生物和细胞碎片无特异性的胞饮作用真核细胞不断地摄取液体和大分子,也不停地更新细胞膜受体介导的胞吞作用如:网格蛋白包被囊泡内的大分子以受体-大分子复合物的形式进入
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 细胞可使一些特殊大分子的浓度增加 1000 倍以上,为有效的选择性浓缩吞噬细胞的消化作用摄取营养清除异物分子清除自身衰老成分胞吞大分子在内体进行分选内体是向内运送胞吞物质的主要分转站内体的酸性环境使许多物质可以和与之结合的受体解离受体进入内体后的三种去向:
(1)重新返回细胞膜的原区域(2)返回到细胞膜的不同区域(胞吞转运作用)(3)转运至溶酶体后被降解溶酶体是细胞内消化的主要部位
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