细胞生物学内膜系统

小鼠脾脏巨噬细胞中的溶酶体
用电镜细胞化学技术显示其中含有的酸性磷酸酶
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) 。形态不规则，直径几um。
✓ 移位子： ✓ 相互间作用：
各种因子
在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与SRP、 DP和微粒体的关系
组别 mRNA SRP DP 微粒体
结果
1
+
-
-
-
产生含信号肽的完 整多肽
2
+
+-
-
合成70-100残基后 停止延伸
3
+
++ -
产生含信号肽的完 成多肽
4
+
+
+
+
信号肽切除，肽链 进入微粒体中
“+”和“-”分别代表反应混合物中存在或不在该物 质
第六章 细胞质基质和细胞内膜系统
第一节 细胞质基质 第二节 内 质 网 第三节 高尔基体 第四节 溶酶体 第五节 过氧化物酶体 第六节 细胞内蛋白质的分选
§6.1 细胞质基质
➢一、细胞质基质的涵义 ➢二、细胞质基质的功能
一、细胞质基质的涵义
✓ 内膜系统：是指细胞内在结构、功能及发生上相关的由膜围 绕形成的细胞器或细胞结构。 图例 膜结合细胞器： 内膜系统功能：
残余小体（residual body）：
又称后溶酶体（post-lysosome）已失去酶活性，仅留未 消化的残渣。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。
一、ER的形态结构
✓ 概念：由封闭的膜系统及其围成的空腔所形成的相互沟通 的网状结构。
✓ 形态：管网状和囊泡状。 ✓ 类型：糙面内质网（rER）、光面内质网（sER）。图例 ✓ 微粒体：在细胞匀浆和超速离心过程中，由破碎的内质网
形成的近似球形的囊泡结构，包含了内质网膜与核糖体两 种组分，具有内质网的基本功能。图例
4、蛋白质这种边合成边向内质网腔转移的方式，称为共转移。
蛋白质转入内质网腔中合成的过程示意图
蛋白质的转移方式：
起始转移序列：位于N端的信号肽可看做是起始转移序列。 终止转移序列： 起始和终止转移序列数目的多少决定蛋白的跨膜次数。 跨膜蛋白的取向 引导肽和后转移：蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到 细胞器中，称后转移。
高尔基体形态结构
二、高尔基体功能
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。是细胞内大分子的 交通枢纽。 ✓ 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→在中间膜囊中加工→在TGN形成运输泡→ 质膜融合、排出。 图例 ✓ 蛋白质的糖基化及其修饰：主要是O-连接的糖基化。 ✓ 蛋白酶的水解及其它加工过程： ✓ 其它功能：形成细胞壁、细胞外基质。
质。将脂溶性物质转变成水溶性。 ✓ 糖原的分解和葡萄糖的释放：G-6PG ✓ 钙离子的调节作用： 肌质网膜上的Ca2+-ATP酶将细胞质基
质中Ca2+ 泵入肌质网腔中。
脂质的合成
✓ ER 合成细胞所需绝大多数膜脂（包括磷脂 和胆固醇）。
✓ 磷脂合成酶是ER膜整合蛋白，活性位点朝 向细胞质基质，底物来自于基质。
✓ 细胞质基质： 主要成分： 主要特点： 胞质溶胶：
细胞内膜系统
一、细胞质基质的功能
✓ 完成各种中间代谢过程 ：如糖酵解、磷酸戊糖途径、糖醛 酸途径等。
✓ 蛋白质的修饰、分选与运输： ✓ 与细胞质骨架相关的功能：维持细胞形态、细胞运动、细
胞内物质运输及能量传递等。
§6.2 内质网
➢一、ER的形态结构 ➢二、ER的功能
与蛋白质转移有关的因子及相互作用：
✓ 信号肽：引导新合成的肽链转移到内质网上，位于新合成 肽链的N端，一般16~30个氨基酸残基。 图例
✓ 信号识别颗粒（SRP）：存在于基质中，属于一种核糖核蛋 白，能与信号序列结合，导致蛋白质合成暂停。
✓ 信号识别颗粒受体（停泊蛋白 DP）：与内质网膜的亲合力 很高，能与SPR识别并结合。
跨膜蛋白的Leabharlann 取向跨膜多次蛋白的形成后转移
（二）蛋白质的修饰与加工
✓ 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ER上合成的蛋白质最终都被糖基化。
✓ 糖基化的作用： ✓ 糖基化的类型：
N-连接的糖基化：与Asn的NH2连接，主要发生在ER。图例 O-连接的糖基化：与Ser、Thr或Hyp、Hly的OH连接，主要 发生在Golgi或ER中。 二者的不同点：
sER和rER
糙面内质网
微粒体
二、ER的功能
ER是细胞内除核酸外蛋白质、脂类与糖类合成的基地。 ✓ rER的功能：蛋白质合成与转运、 蛋白质的修饰与加工、
新生肽的折叠与组装。 ✓ sER的功能：
（一）蛋白质的合成与转运
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便转在内质网上合成。 ✓ 内质网上合成的蛋白主要有： 向细胞外分泌的蛋白、膜整合蛋白、需要与其它细胞组分严 格分开的酶、ER和Golgi中的驻留蛋白。 ✓ 基质中合成的蛋白主要有：线粒体、叶绿体、过氧化物酶体 中的蛋白；细胞核中的蛋白以及驻留于基质中的蛋白。 ✓ 蛋白质转入内质网中合成的过程： 有关组分 信号假说 ✓ 蛋白质的转移方式：
蛋白质转入ER中合成的机制—信号假说：
1.蛋白质首先在基质核糖体上合成，当多肽链延伸至80个氨基 酸时，信号肽与SRP结合，肽链延伸终止
2.SRP与停泊蛋白（SRP受体）结合，核糖体与移位子结合， GTP水解使得SRP与DP分离。信号肽与移位子组分共同作用 将孔道打开。
3. 此时SRP脱离信号肽，肽链在内质网上继续合成，引导新生 肽链进入内质网腔，然后信号肽被切除，肽链延伸直至终止。
蛋白质在rER中的糖基化
（三）新生肽的折叠与组装
✓ 结合（Bip）蛋白：
✓ 蛋白二硫键异构酶 ：
✓ 分子伴侣：细胞中的某些蛋白质分子可以识别正在合成的 多肽或部分折叠的多肽并与之结合，从而帮助这些多肽转 运、折叠、装配，而本身并不参与最终产物的形成。 如：SPR颗粒。
sER的功能
✓ 脂质的合成：生殖腺内分泌细胞和肾上腺皮质。 ✓ 肝细胞的解毒作用：清除脂溶性废物和代谢产生的有害物
高尔基体分泌活动示意图
§6.4 溶酶体
➢一、溶酶体的形态结构 ➢二、溶酶体的功能 ➢三、溶酶体与疾病 ➢四、溶酶体的生物发生
一、溶酶体的形态结构
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。 异质性细胞器：形态大小及内含的水解酶种类都可能有很 大的不同。酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶。 类型：初级溶酶体、次级溶酶体、残余小体。 动物细胞溶酶体系统示意图：
✓ 磷脂的转运：磷脂转运蛋白、膜泡运输。
§6.3 高尔基体
➢一、高尔基体的形态结构 ➢二、高尔基体的功能
一、高尔基体的形态结构
✓ 形态：呈扁平囊泡状，是具有极性的细胞器：图例 顺面（凸面，形成面 cis面）：靠近细胞核； 反面（凹面，成熟面 trans面）：面向细胞膜 。
✓ 超微结构： 高尔基体顺面网状结构（CGN）：将ER合成的物质初步分类 后转入中间膜囊； 高尔基体中间膜囊：多数糖基化、糖脂的形成、与 高 尔 基 体 有关的多糖的合成等 ； 高尔基体反面网状结构（TGN）： 周围大小不等的囊泡：与物质的运输有关。
初级溶酶体（primary lysosome）：
直径约0.2~0.5um，有多种酸性水解酶，约60余种。反应 的最适PH值为5左右。 图例 溶酶体膜特点： 1、含有质子泵：将H+泵入溶酶体，使其PH值降低。 2、膜蛋白高度糖基化：可能有利于防止自身膜蛋白降解。 3、具有多种载体：有利于将消化后的产物运出体外