第六章内膜系统

血型糖蛋白：
N-连接糖基化
O-连接糖基化
内质网的N-连接糖基化：
寡糖组成（约14个）：N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖和葡萄糖 活化：多萜醇 连接部位：Asn-X-Ser/Thr
内质网的羟基化：
（3）蛋白质的折叠与装配：
分子伴侣（molecular chaperon）： 内质网腔的一类可溶性驻留蛋 白，能识别正在合成的或一部 分折叠的多肽并与之结合，辅 助其正确折叠，其本身并不参 与最终产物的形成。
（Endoplasmic Reticulum，ER）
ER约占细胞整 个膜成分的1/2
由一层单位膜包裹形成的相互连通的囊状、泡状和管状结 构，它们形成一个连续的封闭网膜系统。
内质网内容：
内质网化学组成
粗面内质网的功能
滑面内质网的功能
内质网的来源
1、内质网的化学组成
微粒体（microsome）：细胞匀浆后，内质网破裂，由内质网 膜围成的封闭小泡结构，仍具有内质网的基本特征
细胞膜 内质网 高尔基复合体 细胞核 线粒体 溶酶体 过氧化氢体
膜相结构
功能：
形成功能独立的区域性房室化
增加内表面积，提高代谢和调节能力
【目的要求】
掌握内膜系统各成员的功能 掌握信号肽假说的内容 掌握跨膜蛋白的膜转移机制 掌握N-连接、O-连接糖基化区别 掌握溶酶体发生过程 了解溶酶体膜的特性
糖原贮积症-Ⅰ型
葡萄糖-1-磷酸
缺乏葡萄糖-6-磷酸酶
葡萄糖-6-磷酸酶
糖原
葡萄糖-6-磷酸
葡萄糖
遗传方式：AR 发病率：1/200,000
基因：17q21，5外显子、4内含子
肝肿大
低血糖，发育不良、消瘦，身体矮小
酮血症 酸中毒、高尿酸血症、高脂血症
内质网的类型：
粗面内质网：呈扁平囊状，外有核糖体附着
241 tgcaggtggg gcaggtggag ctgggcgggg gccctggtgc aggcagcctg cagcccttgg 301 ccctggaggg gtccctgcag aagcgtggca ttgtggaaca atgctgtacc agcatctgct
361 ccctctacca gctggagaac tactgcaact agacgcagcc cgcaggcagc cccacacccg C链
第六章 内 膜 系 统
endomembrane system
孙元田 生物学教研室
真核细胞结构：
细胞膜 内质网 高尔基复合体 细胞核 线粒体 溶酶体 过氧化氢体
具有膜成份 的细胞结构
膜相结构 非膜相结构
不具有膜成份 的细胞结构
核糖体 中心体 微管 微丝 中间纤维 染色质 核仁 基质
内膜系统:指细胞质内结构、功能及发生上有一定联系的 膜相结构的总称。
（1）脂质的合成与转运
（2）解毒作用 （3）糖原的代谢 （4）钙的储存和释放 （5）胃酸、胆汁的分泌
1、脂类的合成与转运
合成位于胞质 面，通过转位 酶，翻转而进 入内质网腔。
磷脂转运的三种方式：
出芽
插入高尔基体、 溶 酶体、细胞膜上
直接流动转换
细胞核
载体蛋白
线粒体、过氧化物酶体
N-连接 粗面内质网
O-连接 粗面内质网或高尔基体
2. 合成方式
3. 与之结合的 氨基酸残基 4 最终长度 5.第一个糖残基
来自同一个寡 糖前体
天冬酰胺 至少5个 糖残基 N—乙酰葡萄糖 胺
一个个单糖加上去
丝氨酸、苏氨酸、 羟脯氨酸 一般1～4个糖残基， 但ABO血型抗原较长 N—乙酰半乳糖胺等
N-连接与O-连接的寡糖比较
高 尔 基 体 的 区 室 功 能 分 化
蛋白水解活化
N-端片段
促肾上腺素
β-促脂解素
γ -促黑激素
α-黑素细 胞刺激素
CLIP γ-LPH
β-内啡肽
阿黑皮素原（POMC）的组织特异性的翻译后加工
前胰岛素原
胰岛素原 信号肽 胰岛素的成熟
胰岛素 C链
3、蛋白质的分泌与分选
内质网、高尔基体的驻留 蛋白、溶酶体内蛋白
+
+ + + + + + + + + +
酸性磷酸酶
核苷二磷酸酶 唾液酸转移酶 硫胺素焦磷酸酶 半乳糖基转移酶
+
+ + + +
（二）高尔基复合体的功能
1、蛋白质的加工 2、参与糖类和脂类的合成和修饰
3、参与细胞分泌活动
4、进行膜的转化功能
5、参与形成溶酶体
1、蛋白质的加工：
糖蛋白的糖基化
A链 421 ccgcctcctg caccgagaga gatggaaaaa aaaaaaaaaa aaaaaaaaaa……
胰岛素 结构
信号肽的作用
信号识别颗粒（signal recognition partical, SRP）
信号肽假说：
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，并同时通过移位子进入内质网腔 →信号肽切除→肽链延伸至终止→翻译体系解散。
蛋白质水解活化
糖蛋白的糖基化
O-连接的糖基化（O-linked glycosylation）： 完全在高尔基体上进行O-连接的糖基化。


N-连接的糖基化（N-linked glycosylation）：
在内质网开始，高尔基体中进一步加工
复合寡聚糖的N-连接糖基化过程
特 征 1. 合成部位
信号肽（Signal peptide） ：
在成熟mRNA 5’端起始密码之后，有一组编码特殊氨 基酸序列的密码子，称为信号肽序列，由信号肽序列翻译 出的肽链，称为信号肽。
◆序列特征：16-30个氨基酸残基，其N-端含1个或 多个带正电荷的氨基酸，其后是 6～ 12 个连续的 疏水残基。 ◆位臵： N-端。
信号肽假说内容：
①
②
③
④
⑤
⑥
游离核糖体上合成信号肽； 胞质中SRP识别信号肽，形成SRP-核糖体复合体， 翻译暂停； 核糖体与粗面内质网结合，形成SRP-SRP受体核糖体复合物； SRP脱离再参加SRP循环，核糖体上的多肽链继 续合成并通过移位子进入内质网腔； 信号肽被信号肽酶切除；合成后的多肽链完全进 入内质网膜中； 附着核糖体大小亚基分离，参与核糖体再循环
名词解释：内膜系统、光面内质网、粗面内质网、 信号肽、信号识别颗粒、初级溶酶体、自溶作用、 次级溶酶体、自噬作用、信号肽、蛋白质糖基化
第六章 内膜系统： 第一节 内膜系统各成员的结构与功能
一、内质网
二、高尔基复合体 三、溶酶体 四、过氧化物酶体
第二节 内膜系统与疾病
蛋白质合成：
蛋白质翻译后面临的问题:
溶酶体
附着
内质网
高尔基体
细胞膜
分泌蛋白
核糖体
线粒体
游离
胞质溶胶 细胞核 细胞骨架
过氧化物酶体
二、高尔基复合体（Golgi Complex）
由一层单位膜包裹的数个扁平囊、小囊泡、和大囊泡组成 的高度有极性的细胞器，呈弓形或半球形。
高尔基复合体内容：
高尔基复合体形态和化学组成
高尔基复合体的功能
信号肽
信号肽 B链 1 agccctccag gacaggctgc atcagaagag gccatcaagc agatcactgt ccttctgcc a
61 tggccctgtg gatgcgcctc ctgcccctgc tggcgctgct ggccctctgg ggacctgacc
121 cagccgcagc ctttgtgaac caacacctgt gcggctcaca cctggtggaa gctctctacc 181 tagtgtgcgg ggaacgaggc ttcttctaca cacccaagac ccgccgggag gcagaggacc
高尔基复合体的来源
（一）高尔基复合体的形态结构
1、扁平囊：
顺面：靠近内质网 反面：朝向细胞膜 2、小囊泡（运输小泡）：由 RER 芽生而来
3、大囊泡（浓缩泡）：由成 熟面芽生而来
小 泡 扁平囊
大泡
顺面
顺面管网结构
顺面膜囊 中间膜囊 反面膜囊 反面管网结构 反面
高尔基复合体的化学组成：
蛋白二硫键异构酶（PDI）：
结合蛋白（Bip）
结合暴露的疏水氨基酸， 防止蛋白聚集
பைடு நூலகம்
钙网素（calreticulin）
（4）蛋白质的转运：
溶酶体
附着
内质网
高尔基体
细胞膜 分泌蛋白
核糖体
线粒体 游离
胞质溶胶
细胞核
过氧化物酶体
细胞骨架
进入内质网的蛋白质：
进入高尔基复合体
部分分泌蛋白形成浓缩泡分泌到
（2）蛋白质的修饰
（3）蛋白质的折叠与装配
（4）蛋白质的转运
（1）蛋白质的合成：
溶酶体
附着
内质网
高尔基体
细胞膜 分泌蛋白
核糖体
线粒体 游离
胞质溶胶
细胞核
过氧化物酶体
细胞骨架
蛋白质进入内质网机制——信号肽假说（Signal hypothesis）
1999年诺贝尔医学奖 授予纽约洛克菲勒大 学细胞分子生物学家 君特· 布洛伯尔（Gunter Blobel），以表彰他发 现了蛋白质内控制蛋 白质在细胞内传输和 定位的信号。
两种相反的观点： （1）内质网来源于核膜，因为结构上糙面内质 网和核膜相连，孔隙相同。
（2）核膜来源于内质网，因为核膜与内质网在 性质上相似，且核膜表面附着有核糖体。
目前一致的看法是： 内膜系统中，内质网处于中心地位，为内膜系统 的发源地。通过细胞分裂，内质网大致平均的分 配到两个子细胞中。
前途问题——
细胞外
跨膜蛋白的膜转移 锚定蛋白的膜转移
从ER出芽形成的小泡将蛋白质运输到高尔基复合体
跨膜蛋白的膜转移机制——单次跨膜1
N端起始转移信号（start transfer signal）+ 停止转移序列
（stop transfer sequence）
跨膜蛋白的膜转移机制——单次跨膜2
内部信号肽（internal signal peptide） + 两端电荷
①
②
2、糖原分解与游离葡萄糖释放
3、解毒作用
光面内质网含有丰富的酶系统（如细胞色素 P450 、 NADH 、细胞色素 C还原酶），能有害物质降低毒性（氧 化、还原、水解、结合）或转化为易溶于水于的物质排出 体外。
4、钙的储存与肌质网（sarcoplasmic reticulum）
肌质网
4、内质网的来源
光面内质网：呈分支管状、泡状，无核糖体附着
光面内质网
粗面内质网
2、粗面内质网（rough endoplasmic reticulum, RER）
核糖体
细胞分泌活动旺盛时，粗面内质网发达，反之则少； 分化程度高的细胞，粗面内质网发达，反之未成熟或分化 程度低的细胞则少
粗面内质网的功能： （1）蛋白质的合成
化学组成：

1、内质网膜： 2/3的蛋白和1/3的脂类。
磷脂酰胆碱含量较高，鞘磷脂含量较少； 约有30多种膜结合蛋白，这些蛋白的分布 具有异质性；（表6-1） 葡萄糖-6-磷酸酶是标志酶。细胞色素P450 含量最大，占膜蛋白的10%。

2、 内质网腔：有30多种蛋白
葡萄糖 -6- 磷酸酶与糖 原 分 解、 游 离葡 萄 糖 释放
移位子（translocator）
是内质网膜上的孔道蛋白
（2）蛋白质的修饰 ——糖基化（glycosylation）、羟基化（Hydroxylation）
糖与蛋白质的连接方式：
（1）天冬酰胺氨基上的N-连接糖基化 （内质网腔）
（2）丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸羟基 上O-连接糖基化 （高尔基复合体）
大约60%的蛋白和40%的脂类，具有一些和ER 共同的蛋白质成分。 高尔基复合体的膜上含有丰富的酶类，标志酶 是糖基转移酶。
高尔基体不同区室酶的分布比较
酶 脂肪酰基转移酶 顺面 + 中间膜囊 反面
甘露糖苷酶 Ⅰ
乙酰葡萄糖胺转移酶 Ⅰ 甘露糖苷酶 Ⅱ NADPase 磷酸酶 腺苷酸环化酶 5’核苷酶
跨膜蛋白的膜转移机制——多次跨膜
内部信号肽 + 停止转移序列
形成脂锚定蛋白：
蛋白质附着到糖基磷脂酰肌醇成为脂锚定蛋白
3、滑面内质网（smooth endoplasmic reticulum, SER）
电镜下表面光滑的分支管状或小泡状，并形成网状结 构，无核糖体附着，与RER相连通。
滑面内质网的功能：
成熟
前途
成熟问题——
折叠 （二、三、四级结构） 二硫键 （胰岛素三个二硫键） 糖基化 （细胞膜的糖蛋白） 磷酸化 （溶酶体的酶M6P） 剪接 （胰岛素C链切除） …… （跨膜）
前途问题——
溶酶体
附着
内质网
高尔基体
细胞膜
分泌蛋白
核糖体
线粒体
游离
胞质溶胶 细胞核 细胞骨架
过氧化物酶体
一、内 质 网