细胞生物学英文课件-4.1 细胞内膜系统
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细胞生物学-第五章-内膜系统
有功能的蛋白质依赖于蛋白质多肽链折叠成三维结构 ，或者进行糖基化形成糖蛋白。
（1）蛋白质的折叠：
①内质网腔中含有的氧化型谷胱甘肽（GSSG），蛋 白二硫异构酶（PDI）能催化任何两个半胱氨酸残基之间 形成二硫键；
②分子伴侣系统是属于热激蛋白（hsp）家族，在细 胞内具有协助其他蛋白质多肽链进行正确折叠、组装、转 运及降解之功能。ER腔内含有的分子伴侣hsp70、hsp90 家族。
2021/4/9
37
Protein glycosylation in RER
2021/4/9
38
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：
①使蛋白质能够抵抗消化酶的作用； ②赋予蛋白质传导信号的功能； ③某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。
2021/4/9
39
Protein glycosylation in RER
43
复习题
1、名词解释：主动运输、离子泵、伴随运输、膜泡 运输、有被小泡、受体介导的内吞作用、膜抗原、膜受 体、内膜系统、信号肽
2、主动运输有哪些方式？请举例说明其作用原理。 3、简述膜泡运输的方式和特点。 4、以胆固醇的摄取为例说明受体介导内吞作用的过程 和特点。 5、试述粗面内质网的结构特点及功能。 6、用“信号假说”解释蛋白的定向穿ER运输。
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→信号肽切除→肽链进入内质网腔中。
（1）蛋白质的折叠：
①内质网腔中含有的氧化型谷胱甘肽（GSSG），蛋 白二硫异构酶（PDI）能催化任何两个半胱氨酸残基之间 形成二硫键；
②分子伴侣系统是属于热激蛋白（hsp）家族，在细 胞内具有协助其他蛋白质多肽链进行正确折叠、组装、转 运及降解之功能。ER腔内含有的分子伴侣hsp70、hsp90 家族。
2021/4/9
37
Protein glycosylation in RER
2021/4/9
38
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：
①使蛋白质能够抵抗消化酶的作用； ②赋予蛋白质传导信号的功能； ③某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。
2021/4/9
39
Protein glycosylation in RER
43
复习题
1、名词解释：主动运输、离子泵、伴随运输、膜泡 运输、有被小泡、受体介导的内吞作用、膜抗原、膜受 体、内膜系统、信号肽
2、主动运输有哪些方式？请举例说明其作用原理。 3、简述膜泡运输的方式和特点。 4、以胆固醇的摄取为例说明受体介导内吞作用的过程 和特点。 5、试述粗面内质网的结构特点及功能。 6、用“信号假说”解释蛋白的定向穿ER运输。
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→信号肽切除→肽链进入内质网腔中。
细胞生物学 第五章 细胞的内膜系统
（三）rER与脂类及蛋白的运输
• 参与脂类代谢 参与脂类合成，合成的量与sER可能有差异
• 过渡型内质网无核糖体的一面以芽生方式生出 运输小泡，将ER合成的分泌蛋白、可溶性蛋
白、膜蛋白、膜脂运送到靶部位
新生的膜脂和膜蛋白
芽生小泡 与靶膜融合
靶细胞器 或分泌到细胞外
芽生小泡
与ER分离
运输小泡
经G
ER驻留蛋白（resident proteins）
在C-端有4个aa（Lys-Asp-Glu-Leu，即赖-天冬谷-亮）的ER滞留信号肽（KDEL），使该蛋白质 最终留在ER内。作为催化剂，帮助许多进入ER的 蛋白质正确的折叠和装配。
• 免疫球蛋白重链结合蛋白（Bip）：
阻止蛋白质聚集或发生不可逆变形，协助蛋白质折叠
大部分在rER合成的蛋白通过N-连接寡糖糖基化
• ER的主要功能之一就是将糖共价连接到蛋白
• 寡糖前体 (由 N-乙酰葡萄糖胺，甘露糖, 和葡萄糖 组成，共含有 14个糖) ，转移到蛋白的天冬酰胺侧百度文库链-NH2基团，即N-连接或者是天冬酰胺连接
• 催化该反应的酶：寡糖基转移酶，是一种膜结合酶， 其活性位点暴露在内质网的腔面。
Free ribosome (游离核糖体)
Attached ribosome (附着核糖体)
研究ER的材料
微粒体（microsome）： 梯度超速离心， ER断裂形成的封闭小泡
细胞生物学 内膜系统
光镜下核糖体为致密小颗粒.
胃酶细胞的内质网全部为粗面内质网
（二）滑面内质网
• 表面光滑的小管、小泡样网状结构，无核糖体附着； • 分泌甾体类(类固醇）激素的细胞、皮脂腺细胞、胃
壁细胞等滑面质网丰富 • 常见局部与粗面内质网连通，是多功能细胞器，
滑面内质网
又称无颗粒 内质网，其 数量与细胞 类型有关
电镜下的高尔基复合体
一、高尔基复合体的化学组成
1.脂类（约45％）
• 成分及含量介于细胞膜与内质网膜之间
2.蛋白质（约55％）
二、高尔基复合体的形态结构
由重叠的扁平囊，小囊泡、大囊泡组成的结构。 （一）扁平囊：3－8层扁平囊组成，呈盘状。 • 凸面：形成面 • 凹面：成熟面 （二）小囊泡：40－80nm球形小泡
滑面内质网 上糖原的分 解过程
五、内质网与疾病
• 缺氧、中毒或感染可能会导致“浊肿”现象 （内质网肿胀、扩张；线粒体肿胀）；
• 糖原累积及恶性营养不良时肝细胞内质网表 现为膜断离、脱离等现象；
• 低分化低侵袭力肿瘤细胞内质网稀少，高分 化高侵袭力肿瘤细胞内质网发达。
• 内质网应激与心血管和神经系统疾病
内质网 高尔基体
大多数脂的合成场所，蛋白质合成和集散 地 蛋白质和脂的修饰、分选和包装
溶酶体
细胞内的降解作用
内体
内吞物质的分选
线粒体
胃酶细胞的内质网全部为粗面内质网
（二）滑面内质网
• 表面光滑的小管、小泡样网状结构，无核糖体附着； • 分泌甾体类(类固醇）激素的细胞、皮脂腺细胞、胃
壁细胞等滑面质网丰富 • 常见局部与粗面内质网连通，是多功能细胞器，
滑面内质网
又称无颗粒 内质网，其 数量与细胞 类型有关
电镜下的高尔基复合体
一、高尔基复合体的化学组成
1.脂类（约45％）
• 成分及含量介于细胞膜与内质网膜之间
2.蛋白质（约55％）
二、高尔基复合体的形态结构
由重叠的扁平囊，小囊泡、大囊泡组成的结构。 （一）扁平囊：3－8层扁平囊组成，呈盘状。 • 凸面：形成面 • 凹面：成熟面 （二）小囊泡：40－80nm球形小泡
滑面内质网 上糖原的分 解过程
五、内质网与疾病
• 缺氧、中毒或感染可能会导致“浊肿”现象 （内质网肿胀、扩张；线粒体肿胀）；
• 糖原累积及恶性营养不良时肝细胞内质网表 现为膜断离、脱离等现象；
• 低分化低侵袭力肿瘤细胞内质网稀少，高分 化高侵袭力肿瘤细胞内质网发达。
• 内质网应激与心血管和神经系统疾病
内质网 高尔基体
大多数脂的合成场所，蛋白质合成和集散 地 蛋白质和脂的修饰、分选和包装
溶酶体
细胞内的降解作用
内体
内吞物质的分选
线粒体
细胞生物学细胞的内膜系统与囊泡转运
蛋白质的修饰包括糖基化、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。 糖基化的作用是： ①使蛋白质能够抵抗消化酶的作用； ②赋予蛋白质传导信号的功能； ③某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠； ④有利于蛋白质的分选和包装
糖基一般连接在4种氨基酸上，分为2种： O-连接的糖基化：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， 在高尔基体上进行O-连接的糖基化。 N-连接的糖基化：与天冬酰胺残基的NH2连 接，糖为N-乙酰葡糖胺，内质网上进行的为 N-连接的糖基化。
信号肽和信号假说
信号肽（signal peptide)
由位于成熟mRNA5’-端起始密码之后的信号密码
编码，是最先被翻译的氨基酸序列，它能将核糖
体引导到内质网膜上，并在内质网腔中完成蛋白
质的合成。 信号假说（signal hypothesis)
分子伴侣（chaperone）
• 一些蛋白质能特异识别新生肽链或部分折叠的 多肽并与之结合，帮助这些多肽进行折叠、装 配和转运，但本身不参与最终产物的形成，只 起陪伴作用的蛋白质 • 包括：蛋白二硫异构酶(PDI) 结合蛋白(Bip) 葡萄糖调节蛋白94
?真核细胞物质运输的一种重要方式?一个双向有序的过程?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囊泡?由来源于细胞?器?膜的囊膜包裹囊膜表面有特异性的包被蛋白囊泡的分类?根据包被蛋白网格蛋白包被囊泡?细胞膜内体高尔基体内体高尔基体溶酶体?偶见?cop包被小泡?粗面内质网高尔基体cop包被小泡?高尔基体粗面内质网其它网格蛋白clathrin?转运囊泡表面的纤维丝状蛋白有三条腿提高囊泡的表面张力高尔基质膜内体溶酶体质膜内吞泡内体溶酶体?被转运分子与质膜上的受体结合?被接合素?adaptin?捕获?接合素催化网格蛋白聚合?在动力素和网格蛋白的参与下?囊泡形成?动力素再将囊泡口收缩?囊泡与细胞膜脱离?网格蛋白包被囊泡形成?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vsnares和靶细胞器膜上的tsnares之间的特异性识别?转运囊泡与靶细胞器膜准确融合?囊泡运输?结合网格蛋白包被囊泡说明其转运的分子基础
细胞生物学之细胞内膜系统(ALEXYSS整理)
细胞内膜系统
定义：结构、功能、发生上相互关联，由膜包被的细胞器或细胞结构。
（由内到外）核膜→内质网→高尔基体→（小泡）→细胞膜，另外还有溶酶体、胞内体等，相互流动、
内质网：
1.光面内质网（SER）——上无核糖体附着仅在某些细胞中很丰富
*由膜构成的扁囊、小管或小泡连接形成的连续的三维网状膜系统
合成细胞所需的大多数膜脂（磷脂、胆固醇）
合成胆固醇→类胆固醇激素（分泌细胞中）
将FA、甘油一酯等酯化为甘油三酯（肝细胞、小肠吸收细胞）
储存和调节（横纹肌细胞为例，SER表面有Ca2+泵，钙储存→肌细胞松弛/钙释放→肌细胞收缩）
肝细胞的SER：合成外输性脂蛋白颗粒，肝的解毒作用、肝细胞葡萄糖的释放等也需要SER
2.粗面内质网（RER）——有核糖体普遍存在于分泌蛋白质的细胞中
*多成大的扁平膜囊状，排列极为整齐
合成分泌性蛋白质、多种膜蛋白和酶蛋白→粗加工（如新生态折叠与组装）*RER与细胞核的外层膜相连通
高尔基体：
*光面膜，由扁平膜囊、大囊泡、小囊泡三个基本成分组成高度极性
凸出的一面对着内质网，称为形成面或顺面/凹进的一面对着质膜称为成熟面或反面
区隔：
对蛋白质的深加工（加工、分类、包装，分门别类的运到细胞不同位置或胞外）
形成蛋白聚糖，有些被分泌到胞外形成胞外基质或黏液层，有些锚定在膜上
合成一些糖类、脂质等化合物——☆蛋白质糖基化
N-连接的糖链合成起始于粗面内质网，完成于高尔基体。与天冬酰胺的自由NH2基连接
将一个14糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的天冬酰胺上，核心寡聚糖由N-乙酰葡萄糖胺（第一个）、甘露糖和葡萄糖组成，同ER膜中的磷酸多萜醇相连。被转移到新生肽上的寡聚糖在ER中会进一步加工，主要是切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖。多萜醇是具有很长的疏水尾部能够紧紧的结合在膜的双脂层上。核心寡聚糖链结合在多萜醇的磷酸基上,当ER膜上有蛋白质合成时，整个糖链一起转移。）
细胞生物学PPT课件 内膜系统 内质网
定位于内质网（rER, sER）、高尔基复合体、溶酶体中的 待合成蛋白质N端无信号肽会怎样？
可溶性驻留蛋白
拥有驻留信号的蛋白，驻留信号可引导蛋白质从高尔基体返回到特定位置
单次跨膜蛋白的形成
多次跨膜蛋白的形成
ER 主要功能
rER主要功能
• 核糖体附着的支架 -蛋白质的合成
• 新生多肽链的折叠与装配 • 蛋白质的糖基化 • 蛋白质的胞内运输
✓ 壁细胞的sER膜上有大量质子泵和Cl-通道
✓ 将壁细胞形成的H+和从血液摄取的Cl-结合 成盐酸后进入腺腔
✓ 葡糖醛酸转移酶定位于肝细胞sER
✓ 使血液中非水溶性的游离胆红素（与清蛋白结 合）转变成水溶性的结合胆红素，分泌入胆汁
ER 主要功能
rER主要功能
sER主要功能
• 核糖体附着的支架 -蛋白质的合成
2. 核糖体锚定于内质网
与信号肽结合的SRP识别并结合SRP-R，介 导核糖体附着于易位子，SRP解离，肽链延伸 继续进行
3. 新合成的多肽链进入内质网网腔
信号肽引导肽链通过核糖体中央管和易位子 形成的通道，穿膜进入内质网网腔
4. 信号肽被切除
信号肽被信号肽酶切除，新生肽链继续延伸
5. 肽链合成完成
Q1： 蛋白质的合成场所？
附着核糖体合成的蛋白质有：
✓ 外输性或分泌性蛋白
细胞的内膜系统溶酶体 ppt课件
细胞的内膜系统溶酶体
《细胞生物学》 第八章 细胞的内膜系统 第四节 溶酶体
医学遗传学系
2009年6月22日，28岁的张海超被逼无 奈执著要求“开胸验肺”，以此证明自 己确实患上了“尘肺病”。
2012年3月5日，备受社会关注的“PM2.5” 一词首度出现在政府工作报告中
细胞的内膜系统(Endomembrane System)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
临床诊断
患者由于长期吸入大量含有游离二氧化硅粉尘所引起， 以肺部广泛的结节性纤维化为主的疾病。
为什么游离二氧化硅(SiO2)的粉尘就能引起细胞的纤 维化？或者说最终导致矽肺的发生？
肺部细胞高度纤维化而丧失功能，严重肺功能，严重 时造成丧失劳动能力。
与细胞内细胞器--溶酶体的自溶作用有关
矽肺是一种职业病，其病因 与溶酶体的自溶作用有关。
2. 对细胞外物质的消化
参与受精过程和骨质更新。
在受精过程中的作用，精子的顶体相当于特化的溶 酶体，其中含多种水解酶类，能溶解卵细胞的外被及滤 泡细胞，产生孔道，使精子进入卵细胞。
3. 自溶作用
指在细胞内，在一定条件下，溶酶体膜破裂，水解酶溢 出致使细胞本身被消化分解，这一过程称为自溶作用。
青蛙变态发育阶段尾巴的逐渐消失是溶酶体自溶作用的 结果。
三、溶酶体的生物功能
溶酶体的基本功能是酶解消化作用。它既可对吞噬入胞 的异源物质如细菌、病毒等进行消化分解，也可对细胞内自 噬的衰亡细胞器、营养颗粒等物质进行消化分解。同时机体 中细胞的生理性自溶及精/卵结合也与溶酶体有关。
《细胞生物学》 第八章 细胞的内膜系统 第四节 溶酶体
医学遗传学系
2009年6月22日，28岁的张海超被逼无 奈执著要求“开胸验肺”，以此证明自 己确实患上了“尘肺病”。
2012年3月5日，备受社会关注的“PM2.5” 一词首度出现在政府工作报告中
细胞的内膜系统(Endomembrane System)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
临床诊断
患者由于长期吸入大量含有游离二氧化硅粉尘所引起， 以肺部广泛的结节性纤维化为主的疾病。
为什么游离二氧化硅(SiO2)的粉尘就能引起细胞的纤 维化？或者说最终导致矽肺的发生？
肺部细胞高度纤维化而丧失功能，严重肺功能，严重 时造成丧失劳动能力。
与细胞内细胞器--溶酶体的自溶作用有关
矽肺是一种职业病，其病因 与溶酶体的自溶作用有关。
2. 对细胞外物质的消化
参与受精过程和骨质更新。
在受精过程中的作用，精子的顶体相当于特化的溶 酶体，其中含多种水解酶类，能溶解卵细胞的外被及滤 泡细胞，产生孔道，使精子进入卵细胞。
3. 自溶作用
指在细胞内，在一定条件下，溶酶体膜破裂，水解酶溢 出致使细胞本身被消化分解，这一过程称为自溶作用。
青蛙变态发育阶段尾巴的逐渐消失是溶酶体自溶作用的 结果。
三、溶酶体的生物功能
溶酶体的基本功能是酶解消化作用。它既可对吞噬入胞 的异源物质如细菌、病毒等进行消化分解，也可对细胞内自 噬的衰亡细胞器、营养颗粒等物质进行消化分解。同时机体 中细胞的生理性自溶及精/卵结合也与溶酶体有关。
内膜系统—细胞生物学
(三) 内质网的衍生结构
在某些特殊组织细胞中存在着一些由 内质网局部分化、衍生而来的异型结构。 ➢髓样体（myeloid body）：
视网膜色素上皮细胞。 ➢孔环状片层（annulate lamellae）：
生殖细胞、癌细胞等。
异型内质网孔环状片层结构
二、内质网的化学组成
微粒体 (microsome)
细胞匀浆经过蔗糖密度梯度离心之后使细胞器得 以分离，得到由膜围成的直径100nm左右的封闭小 泡，称为微粒体。
（一）主要化学组成成分
脂类和蛋白质二者比例大约为1:2 脂类以磷酯含量最多 内质网中可分辨出30多种不同的多 肽。
（二）内质网膜含有诸多酶系
主要包括： 与解毒功能相关的氧化反应电子传递酶系 与脂类代谢反应相关的酶类 与碳水化合物代谢反应相关的酶类 与蛋白质加工转运的酶类
5.蛋白质二硫键异构酶 功能 ： 催化蛋白质中二硫键 的交换，保证蛋白质正常折叠。
四、内质网的主要功能 （一）糙面内质网的功能
与外输性蛋白质的合成、加工修饰及转运 过程密切相关：
核糖体附着的支架 蛋白质在内质网腔内的修饰 多肽链的折叠与装配 蛋白质的运输
在进行蛋白 质合成时， 多个核糖体 被一条 mRNA链串 联在一起， 成为合成蛋 白质的功能 团，称为多 聚核糖体。
功能,内膜系统之间的相互关系。 4.熟悉囊泡的主要类型及其在胞内物质
细胞生物学细胞的内膜系统与囊泡转运PPT
囊泡的转运路径与方式
内膜循环
囊泡在内膜系统中沿着一定的路径进 行循环，这些路径包括内质网到高尔 基体的循环、溶酶体循环等。
囊泡的运输方式
囊泡的运输方式包括穿梭运输和定向 运输。穿梭运输是指囊泡在内膜系统 中来回移动，而定向运输是指囊泡沿 着一定的路径向一个方向移动。
囊泡的融合与释放
囊泡的膜融合
囊泡在转运过程中会与其他膜结构进 行融合，这种融合过程是由特定的膜 蛋白介导的，如SNARE蛋白。膜融合 的发生可以导致物质的交换和释放。
钙离子浓度
钙离子作为重要的信号分 子，可以影响囊泡转运的 速度和方向，从而调控细 胞内的物质运输。
G蛋白偶联受体
一些G蛋白偶联受体可以 与囊泡转运相关蛋白相互 作用，通过信号转导调控 囊泡的转运。
信号转导对囊泡转运的调控
01
Rho GTP酶
Rho GTP酶是一类重要的细胞内 信号转导分子，可以调控囊泡的 生成、运动和融合等过程。
发展针对囊泡转运的药物与治疗方法有助于开发新的治疗策略，为疾病的治疗提供更多选择和可能性 。
REPORT
THANKS
感谢观看
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
03
收。
溶酶体
01
溶酶体是细胞内负责消化和降解的膜系统。
02
医学细胞生物学细胞的内膜系统
第二页，共125页
内膜系统
第一节 内质网 第二节 高尔基复合体 第三节 溶酶体
第四节 过氧化物酶体
第三页，共125页
第一节 内质网
一、内质网的形态结构
二、内质网的类型 三、内质网的化学组成 四、内质网的功能 五、内质网的病理改变
第四页，共125页
内质网
1945年K. R. Porter等在培养的小鼠成纤 维细胞中发现，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）。
核糖体
5’
3’
小亚基
mRNA穿通隧道
大亚基 中央通道 正在合成的多肽链
第二十一页，共125页
mRNA
核糖体
核糖体是合成蛋白质的细胞器
主要成分——蛋白质和rRNA 功 能：按照mRNA 的指令合成多肽链
22 22
第二十二页，共125页
A部位：氨基酸部位或受位，接受氨酰基tRNA P部位：肽基部位或放位，肽基tRNA移交肽链后，tRNA被
在细胞表面形成糖萼（细胞膜的外表有一层 糖蛋白构成的外被 ）
第四十页，共125页
蛋白质糖基化作用方式
N-连接的糖基化：发生在内质网腔内，
是糖蛋白中最普遍的一种
O-连接的糖基化：主要或全部在高尔基
复合体中进行。
第四十一页，共125页
内膜系统
第一节 内质网 第二节 高尔基复合体 第三节 溶酶体
第四节 过氧化物酶体
第三页，共125页
第一节 内质网
一、内质网的形态结构
二、内质网的类型 三、内质网的化学组成 四、内质网的功能 五、内质网的病理改变
第四页，共125页
内质网
1945年K. R. Porter等在培养的小鼠成纤 维细胞中发现，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）。
核糖体
5’
3’
小亚基
mRNA穿通隧道
大亚基 中央通道 正在合成的多肽链
第二十一页，共125页
mRNA
核糖体
核糖体是合成蛋白质的细胞器
主要成分——蛋白质和rRNA 功 能：按照mRNA 的指令合成多肽链
22 22
第二十二页，共125页
A部位：氨基酸部位或受位，接受氨酰基tRNA P部位：肽基部位或放位，肽基tRNA移交肽链后，tRNA被
在细胞表面形成糖萼（细胞膜的外表有一层 糖蛋白构成的外被 ）
第四十页，共125页
蛋白质糖基化作用方式
N-连接的糖基化：发生在内质网腔内，
是糖蛋白中最普遍的一种
O-连接的糖基化：主要或全部在高尔基
复合体中进行。
第四十一页，共125页
细胞的内膜系统--溶酶体
溶酶体 (Lysosome)
溶酶体形成模式图
Medical Genetics Department, WHU
Dr. Luo Daji<Cell Biology>
一、形态特点和化学组成
溶酶体是由一层单位膜围界而成的球形或卵圆形结构，其 直径一般在0.2~0.8 µ m之间，膜厚约6nm。
线粒体 (Mitochondrion) 溶酶体 (Lysosome) 过氧化物酶体 (Peroxisome)
溶酶体的功能状态与一些疾病的发生相关：
1. 先天性溶酶体病(糖原沉积病、脂质沉积病和粘 多糖沉积病等) 2. 矽肺 3. 类风湿性关节炎 4. 肿瘤
Medical Genetics Department, WHU
Dr. Luo Daji<Cell Biology>
溶酶体相关病例举例--矽肺
1. 什么是矽肺？ 矽肺是尘肺中最为严重的一种类型。矽肺患者常有 咳嗽、气急、头昏、头痛、胸闷、胸痛、呼吸困难、消 瘦乏力等症状。严重时影响肺功能，丧失劳动能力。 2. 矽肺如何形成？什么情况下容易患矽肺？ 长期从事暴露于粉尘类的职业，由于过多的吸入含有 游离二氧化硅(SiO2)的粉尘所引起一种慢性疾病。
思考题 1. 溶酶体如何形成，具有哪些生物学功能？ 2. 试从细胞生物学水平解释矽肺发病机理。 3. 试从细胞生物学水平理解PM2.5颗粒可能的危 害。
细胞生物学内膜系统
拣与运输
真 核 细 胞 的 膜 相 系 统
真核细胞的内膜系统
内质网(endoplasmic reticulum, ER)
• 1945, KR. Porter, A. Claude and EF. Fullam 在培养的成纤维细 胞质里发现一种网状结构，命名为内质网(endoplasmic reticulum, ER)。
✓ 蛋白质合成场所； ✓ 合成的蛋白包括：
外输性或分泌性蛋白； 膜整合蛋白； 构成细胞器的驻留蛋白；
✓ 均需经过ER的修饰、加 工和转运。
rER合成的蛋白质去向
（1）外输性或分泌性蛋白（2）膜整合蛋白（3）细胞器内 可溶性驻留蛋白
What decides the destiny of polypeptides? How are ribosomes and polypeptides translocated to rER?
✓ 内质网分为粗面内质网 (rough ER,rER)和光面内质 网(smooth ER,sER)；
✓ rER的形态主要为扁平囊 状，膜上有结合核糖体， 腔内有特殊可溶性蛋白；
✓ sER的形态主要为小管、 小泡，膜表面没有结合核 糖体；
✓ 内质网与蛋白质和脂类的 合成有关。
内质网(endoplasmic reticulum, ER)
扁平囊 (rough ER)
小泡 小管
真 核 细 胞 的 膜 相 系 统
真核细胞的内膜系统
内质网(endoplasmic reticulum, ER)
• 1945, KR. Porter, A. Claude and EF. Fullam 在培养的成纤维细 胞质里发现一种网状结构，命名为内质网(endoplasmic reticulum, ER)。
✓ 蛋白质合成场所； ✓ 合成的蛋白包括：
外输性或分泌性蛋白； 膜整合蛋白； 构成细胞器的驻留蛋白；
✓ 均需经过ER的修饰、加 工和转运。
rER合成的蛋白质去向
（1）外输性或分泌性蛋白（2）膜整合蛋白（3）细胞器内 可溶性驻留蛋白
What decides the destiny of polypeptides? How are ribosomes and polypeptides translocated to rER?
✓ 内质网分为粗面内质网 (rough ER,rER)和光面内质 网(smooth ER,sER)；
✓ rER的形态主要为扁平囊 状，膜上有结合核糖体， 腔内有特殊可溶性蛋白；
✓ sER的形态主要为小管、 小泡，膜表面没有结合核 糖体；
✓ 内质网与蛋白质和脂类的 合成有关。
内质网(endoplasmic reticulum, ER)
扁平囊 (rough ER)
小泡 小管
细胞生物学英文课件：细胞膜及物质的穿膜运输1
2membraneproteinintrinsicprotein内在蛋白orintegralprotein整合膜蛋白extrinsicprotein外在蛋白lipidanchoredprotein脂锚定蛋白3sugarchainsfromglycoproteinsglycolipidsmembranecarbohydratecovercellsurfacecellcoatglycocalyx细胞外被和糖萼cellmembrane1membraneasymmetrysugarchains2fluiditymembraneguaranteedbiologicalfunctionsmembrane1lipidlayertwodimentaionalfluid液晶态liquidcrystalstate2membranelipidshavedifferentmovementsmanyfactorsimpactingfattychainfattychain3cholesterolphosphotidalcholinepc卵磷脂sphingomylinsm鞘磷脂5membraneproteins相变温度的概念phasetransitiontemperaturereducingfluidity
（2）Glycolipid （糖脂）： 5% or less，located outer layer of membrane
Micelle （分子团） Lipid bilayger （脂双层）：Liposome （脂质体）
（2）Glycolipid （糖脂）： 5% or less，located outer layer of membrane
Micelle （分子团） Lipid bilayger （脂双层）：Liposome （脂质体）
细胞生物学第四章第五章
酶：脂酰基转移酶、磷酸酶
胆碱磷酸转移酶 合成部位：细胞质的胞质面
CoA +
CoA +
C=O C=O
P CH2-CH-CH2 OH OH
CDP-胆碱
CMP
3
胆碱
P
1
CoA
Pi
2
P
OH
细胞质 CH2-CH-CH2 基质 C=O C=O
脂 双 层
CH2-CH-CH2
C=O C=O
CH2-CH-CH2 C=O C=O
• 内质网上进行N-连接的糖基化。糖的供体为 核苷糖，如CMP-唾液酸、GDP-甘露糖、UDPN-乙酰葡糖胺。 • 糖分子首先被糖基转移酶转移到膜上的磷酸 多萜醇（磷酸长醇dolichol phosphate）分 子上，装配成寡糖链。 • 再被寡糖转移酶转到新合成肽链特定的三肽 序列（Asn-X-Ser或Asn-X-Thr）的天冬酰胺 残基上。
ห้องสมุดไป่ตู้
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。
微粒体:
(microsome) 直径100nm的 封闭囊泡
ER
• 内质网含有以G-6-P为主要标志酶的诸多酶
系
• ER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：
葡萄糖-6-磷酸酶，普遍存在于内质网，被
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超薄和扫描电镜观察的内质网
两种内质网分布情况
在不同细胞中颁分布情况不同。
胰腺外分泌细胞
肌细胞
三、内质网的化学组成
微粒体(microsome) 粗面微粒体 (rough microsome) 滑面微粒体 (smooth microsome)
微粒体 ★保存内质网的基本特征
脂类1/3、蛋白质2/3： 脂类较膜少，蛋白质较质膜多。
经高锰酸钾技术处理后 的细胞在TEM下的内质 网膜系统的全貌性结构
一、内质网的类型与形态结构
ER是精细的膜囊结构，是连续的内腔 相通的膜性管道系统。
腔面(luminal face) 胞质面(cytopladmic)
内质网的形态变异很大，其形态、数量和分布在 不同细胞中不同，常与细胞的类型、生理功能状 态、分化程度以及环境条件有关。
结合一个7S RNA组成，属于一种核糖核蛋白。 SRP能识别信号序列并与之结合，导致蛋白质合 成暂停。
SRP受体(停泊蛋白)：
内质网膜的整合蛋白，能够与结合有信号序列的 SRP牢牢地结合使正在合成蛋白质的核糖体停靠到内质 网上来。
SRP循环
信号肽酶
转移器
核糖体循环
协同翻译转移
核糖体上进行分泌蛋白质合成的信号假说
后期：抵御有害影响，适应新内环境变 化；诱导细胞凋亡。
(二) 内质网应激与心血管疾病 (三) 内质网应激与神经系统疾病 (四) 内质网应激与其他系统疾病
多萜醇
糖基转移酶
2、蛋白质的修饰
蛋白质糖基化修饰 蛋白质酰基化修饰 蛋白质泛素化修饰
3.蛋白质的运输
放射自显影
3min
20min
117min
4、蛋白质的运输
分泌蛋白质的转运 运输囊泡 浓缩泡
包被囊泡(coated vesicle)的种类： 网格蛋白(clathrin)包被囊泡 包被蛋白Ⅰ(COPⅠ)包被囊泡 wk.baidu.com包被蛋白Ⅱ(COPⅡ)包被囊泡
◆旺盛合成分泌蛋白的细胞分布多
浆细胞、胰腺细胞、肝细胞
◆旺盛合成膜的细胞分布多
成熟中的卵细胞、视杆细胞
◆未成熟或未分化的细胞分布少
干细胞、胚胎细胞
内质网的形态变异很大，其形态、数量和分布在 不同细胞中不同，常与细胞的类型、生理功能状 态、分化程度以及环境条件有关。
同一细胞不同区域的内质网其形态也会随发育时 期、生理状态不同而不同。
肾上腺皮质细胞、卵巢黄体细胞和睾丸间质细胞 中含有大量的SER 。
1、脂类、类固醇激素的合成
合成部位: 胞质面
脂类转运
内质网→高尔基体膜 囊泡 溶酶体膜 细胞膜
内质网→线粒体 磷脂转 过氧化物酶体
移蛋白
2. 滑面内质网与脂类代谢
脂类代谢旺盛的细胞内有丰富的滑面 内质网。
脂肪的消化、吸收，氧化分解。
1975年 Blobel和Sabatini
信号肽假说
1981年
Blobel和Walter
信号肽识别颗粒（SRP） 停泊蛋白等
1999年诺贝尔生理医学奖
信号肽(signal peptide)：是引导新合成肽链转移
到内质网上的一段多肽，位于新合成肽链的N端，一般 18～30个氨基酸残基。
信号识别颗粒（SRP）：由6种结构不同的多肽
第四章 细胞内膜系统
一、内质网 二、高尔基复合体 三、溶酶体 四、过氧化物酶体
细胞内膜系统是指细胞内在结构、 功能及发生上相关的由膜包绕形成 的细胞器或细胞结构。
包括：内质网、高尔基复合体、 溶酶体、过氧化物酶体、各种转运 囊泡和核膜。
线粒体和叶绿体属于内膜系统吗？
功能：区域化 增大膜面积
液泡系统
滞留信号肽：分子伴侣C端的Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）序列。
在蛋白质的合成过程中，ER起质量控制器的作用，主要通 过分子伴侣完成。
2、蛋白质的修饰
糖基化修饰
N-连接糖基化
★单糖 N–乙酰葡糖胺 甘露糖 葡萄糖
★氨基酸：天冬氨酸
O-连接糖基化
（高尔基体）
★氨基酸：丝氨酸 苏氨酸 酪氨酸
⑥ 蛋白质合成结束，附着核糖体脱离内质网，大小亚基分离， 参与核糖体再循环。
转移信号 •跨膜蛋白的膜转移
停止转移信号与单次跨膜蛋白的形成
•跨膜蛋白的膜转移
内信号肽与单次跨膜蛋白的整合 (协同翻译插入)
二次跨膜蛋白的形成
新生肽链的折叠与装配（内质网腔）
需要可溶性驻留蛋白的协助。 内质网腔中含有:蛋白二硫键异构酶PDI
二、滑面内质网(sER)
膜表面无核糖体颗粒。多为分支小管， 很少扩大成泡和扁囊。
sER在细胞中集中的局部， 光镜下呈粉红色小体，称嗜 酸性小体。
sER膜较薄，电镜下不易 区分单位膜的三层结构。
◆SER在一些特化细胞中丰富
肝细胞：产生脂蛋白、解毒 肾上腺皮质细胞： 肾上腺皮质激素 睾丸间质细胞和卵巢黄体细胞：雄激素和雌激素 骨骼肌（肌质网）：钙库 视网膜色素上皮细胞（髓样体）：利用光能
(一)粗面内质网(rER)
光镜下嗜碱性物质，含大 量嗜碱性核酸。
1、结构特点 呈扁囊状，膜上附着有核糖
体。其腔常与核周间隙相连。
2、核糖体(ribosome)
附着核糖体(attached ribosome) 游离核糖体(free ribosome)
多聚核糖体 (polyribosome)
核糖体的构成
3、糖原代谢
4、解毒作用
由肠道吸收的外源性有毒物质或药物及机 体代谢自生的内源性毒物，大多数经过肝细胞 内的SER通过氧化、还原、水解和结合等方式， 使毒性降低、失毒或利于排泄。
5、在肌细胞中是Ca2+贮存场所，可通过释放和 回收Ca2+调节肌肉收缩。
五、内质网与疾病
(一) 内质网应激
1、内质网应激的概念 当细胞受外界各理化因素刺激时，细胞ER的内稳
内质网含30-40种酶： 葡萄糖-6-磷酸酶内质网的标志酶 电子传递体系
其中细胞色素P450 含量最多，是sER的标志酶。
四 内质网的功能
(一) 粗面内质网的功能 1、蛋白质的合成
外输性或分泌蛋白 膜蛋白 驻留蛋白 溶酶体蛋白
注意：所有蛋白质多肽链的合成，都起始于 细胞质基质中“游离”核糖体。
态体系被完全打破，内质网由正常状态转变为应激 状态。
应激状态下，细胞通过激活未折叠蛋白反应，实 现对细胞的保护。
2. 内质网应激机制
通过三条途径引发应激反应： 未折叠蛋白反应 内质网超负荷反应 固醇元件结合蛋白
3. 内质网应激进程 早期：终止蛋白质翻译启动；
中期：提高应付未折叠或错误折叠蛋白 质的能力。
由ER向高尔基体的运输需要COPⅠ和COPⅡ 囊泡的参与。
靠近高尔基复合体的顺面，与ER蛋白的回收 有关。
从内质网出芽的囊泡形成后，其外被蛋白会 脱去。
（二）滑面内质网的功能
脂类合成：脂肪、磷脂、胆固醇、 皮质 激素、糖脂。
SER 膜 上 含 有 合 成 固 醇 的 全 套 酶 系 ， 可 使脂肪酸氧化生成乙酰辅酶A，其中乙酰基 经胆固醇合成固醇类激素。
PDI（蛋白二硫键异构酶）
新生肽链的折叠与装配（内质网腔）
需要可溶性驻留蛋白的协助。 内质网腔中含有:蛋白二硫键异构酶PDI
结合蛋白Bip
结合蛋白Bip
3、新生肽链的折叠与装配（内质网腔）
需要可溶性驻留蛋白的协助。
内质网腔中含有:蛋白二硫键异构酶PDI 结合蛋白Bip
分子 伴侣
葡萄糖调节蛋白94Grp94
信号假说的主要内容小结：
① 游离核糖体上合成信号肽；
② 细胞质基质中SRP识别信号肽，形成SRP-核糖体复合体， 翻译暂停；
③ 核糖体与粗面内质网结合，形成SRP-SRP受体复合物； ④ SRP脱离核糖体，再参与SRP循环，核糖体上多肽链继续 合成，并向内质网腔转移；
⑤ 信号肽被信号肽酶切除，在内质网腔内降解；
内质网、核膜、高尔基体
第一节 内质网
Garnier (1897) 提出动质。 Porter 等 (1945) 发 现 于 培 养的小鼠成纤维细胞，看到 位于细胞质内部的网状结构， 故名endoplasmic reticulum ， ER。
泡状 管状 扁囊状
内质网遍布整个细胞质
由喹啉蓝荧光染料染色的细胞在荧光显微镜下显示的内质网结构