山东大学细胞8第八章

溶酶体 核被膜
糙面内质网
晚期内体
早期内体
质膜
内吞途径
细胞核
分泌途径
高尔基复合体
分泌泡
细胞内的膜泡运输
高尔基复合体在胞内运输、分泌小泡的外 排、内吞小泡的运输过程中均具有重要作 用。
三种不同的膜泡运输方式:
1. 笼形蛋白包被小泡介导从高尔基体 TGN质膜和胞内体及溶酶体的运输； 2. COPII包被小泡介导从内质网高尔 基体的运输； 3. COPI包被小泡负责将蛋白从高尔基 体 内质网。 在从内质网高尔基体和/或从高尔基体 的cis面trans面的物质转运中也可能涉及 到COPI包被小泡
顺面和反面都有一些或大或小的运输小泡。
无论在cis面，还是trans面，都在顶面部位存 在一特殊区域，在此区域中，小管和潴泡连 接成网，此谓高尔基网。
（二）高尔基体的功能隔区：
顺面的网络结构（ cis Golgi network ， CGN）：是高尔基体的入口区域。
中间膜囊（medial Golgi）：与高尔基体有 关的糖合成均发生此处。
反面高尔基网
分泌泡
近核
顺面
高尔基小泡
反面
高尔基体的形态和结构
（三）高尔基体的分布、数量及特点：
分布： 只存在于真核细胞中, 原核细胞中则无。常分布于 内质网与质膜之间。与微管有关。
数量： 物体中高尔基复合体的数量不等,平均为每细胞20 个。 在低等真核细胞中, 高尔基复合体有时只有1～2个， 有的可达一万多个。
内质网驻留蛋白的回收图解
衣被的装配：
依赖于衣被召集GTP酶（coat-recruitment GTPase）：包括Arf蛋白和Sar 1蛋白
Arf参与高尔基体上笼形蛋白衣被与COP I 衣被的形成，
Sar 1参与内质网上COP II衣被的形成，两 者的作用方式大体相似。
GEF Arf- GDP GAP Arf-GTP
作用。
三、蛋白质的分拣
根据分拣信号，将溶酶体酶、分泌蛋白、 膜蛋白、内质网滞留蛋白进行分拣。
四、蛋白质的加工改造
在糙面内质网上合成的蛋白质有些是无生物活 性的前体物，称为蛋白原(proprotein)。蛋白原 经过加工改造才能具有生物活性。
例：胰岛素 分子的加工 过程(p219)
第四节 高尔基复合体与细胞内的 膜泡运输
暴露尾巴，插入 质膜
鸟苷酸交换因子（guanine-nucleotide exchange
factor, GEF）和GTP酶激活蛋白（GTPase
activating protein, GAP）。
二、膜泡运输的定向
识别与停靠的分子基础：V-SNARE（在运输小泡 上）与T-SNARE(在靶膜上）的互补结合。
膜泡分泌类型：P154
如果随即被排出细胞，这种分泌方式称为连续分泌 (continuous secretion)，又成恒定型分泌(constitutive secretion)。
如果先在分泌颗粒中贮存一段时间，待需要时再分泌 至细胞外，称为不连续分泌(discontinuous secretion)。
二、蛋白质和脂类的糖基化 (glycosidation) P155
蛋白质的糖基化修饰主要在糙面内质网和 高尔基复合体中进行。
高尔基复合体中有多种糖基转移酶，催化 蛋白质和脂类的糖基化。
特征
N-连接
O-连接
合成部位
粗面内质网 高尔基体
合成方式
与之结合的氨 基酸残基 最终长度
第一个糖残基
来自同一个 寡糖前体
➢SNARE（ soluble NSF attachment protein receptor） ：介导运输小泡特异性停泊和融合， ➢Rabs（targeting GTPase） ：使运输小泡靠近 靶膜。
膜泡锚定与融合的特异性是通过转运泡膜上的蛋白和靶膜上的蛋白相互作用获得的
SNAPs: 介导膜泡融合
B、新合成的蛋白质由内质网运往高尔基复合体。 C、在高尔基区蛋白质被包上了膜，成了酶原颗粒的内容物。 D、新合成的酶原颗粒移至细胞顶部，随后同细胞质膜融合，
并将内容物释放到胰腺细胞外。
细胞外空间
顶端质膜
转运小泡 高尔基复合体 转运小泡
结合在ER膜上 的多核糖体 核
基底部质膜
参与物质运输的膜泡： cis : 过渡小泡——小 trans : 分泌泡和分泌颗粒——大
溶酶体
核被膜 糙面内质网
晚期内体
早期内体
质膜
内吞途径
细胞核
分泌途径
高尔基复合体
分泌泡
思考题
1、高尔基体的结构特点？有哪四种细胞化学 标志反应？这些化学反应差异说明了什么 问题，有何生物学功能？
2、高尔基体的功能有哪些？ 3、内质网和高尔基体的糖基化有什么区别？ 4、什么是膜流,其意义？
特点: 具有极性 物质运输具极性：
位置具极性 ：
结构具极性 ：
➢ 靠细胞核的面，潴泡弯曲呈凸面——形成 面（Forming Face, cis顺面）；
➢ 远离核的面，潴泡呈凹面——成熟面 （Maturing Face, trans反面）。
第二节 高尔基复合体的化学约60%。硫胺素焦磷酸酶（成熟
面）、糖基转移酶、血影蛋白 脂类：约40%。主要为胆固醇和磷脂，少量糖脂。
高尔基复合体的潴泡具有4种标志细胞化学反 应区：
嗜锇反应区 顺面1-2潴泡 烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶（NADP酶）反应区 中间潴泡 胞嘧啶单核苷酸酶（CMP酶）反应区 靠近反面 硫胺素焦磷酸酶（TPP酶）反应区 反面1-2潴泡
第三节 高尔基复合体的功能
形成和包装分泌物 蛋白质和脂类的糖基化 蛋白质的分拣 蛋白质的加工改造 细胞内的膜泡运输 膜的转化
一、形成和包装分泌物P153
实验：豚鼠胰腺组织放射性自显影显示酶原 颗粒的合成部位、运输途径以及高尔基复 合体的功能。
结果：酶原颗粒的形成顺序如下：
A、蛋白质在糙面内质网合成。
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、 羟赖氨酸 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P156
蛋白质糖基化的作用： 保护蛋白质不被水解酶降解； 其运输信号作用，引导蛋白质被包装到运输泡中，
抵达目的细胞器； 在细胞表面形成糖萼，其细胞识别和保护质膜的
• 顺面潴泡(Cis Cisternae)，
• 中间潴泡(Medial Cisternae)，
• 反面潴泡(Trans Cisternae)。
反面的网络结构（ trans Golgi network ， TGN）: 高尔基体的出口区域，参与蛋白质 的分类与包装，最后输出。
顺面高尔基网
顺面潴泡 中间潴泡 反面潴泡
从高尔基体TGN质膜和 胞内体及溶酶体
在高尔基体TGN区笼形蛋白有被小泡的形成示意图
从内质网高尔基体的运输；
COPII包被小泡的装配 Sar-GTP与内质网膜的结合起始COPII亚基的装配， 形成小泡的包被并出芽，跨膜受体在腔面捕获并富 集被转运的可溶性蛋白
COPI包被小泡： 将蛋白从高尔基体 内质网。 从高尔基体的cis面trans面
分泌蛋白被包装成分泌泡，以衣被小泡的形式运 往细胞质膜或分泌到细胞外。
其余的部分蛋白质被包装成分泌小泡后，暂时贮 存在细胞质中，一旦需要，再被释放到细胞外。
3、内吞小泡的运输
受体介导的内吞运输中，以有被小泡的形式将外 源物质吞入细胞后，内吞体便把所吞入的外源物 质和受体分开，将外源物质送交溶酶体进行消化 处理，同时也将部分受体送回细胞质膜，参与衣 被小泡的再运输。
在内质网上合成的蛋白质，以有被小泡的方式被 运送到高尔基复合体进行加工、分拣和包装。
在内质网上进入膜泡的蛋白质必须是已正确折叠 和正确组装的，那些未完全包装好或错误折叠的 蛋白质不能进入运输膜泡，还需要留在内质网腔 中。
2、分泌小泡的外排运输
分泌小泡运输三种途径：
溶酶体酶经高尔基复合体的单独分拣和包装，以 有被小泡的形式运往溶酶体。
NSF:NSF（N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein, NSF）催化 SNAREs的分 离
三、高尔基复合体参与胞内膜泡运输的途 径
内质网 高尔基复合体 分泌小泡外排 高尔基复合体 内质网 分泌形成植物细胞壁的物质
1、从内质网向高尔基复合体的膜泡运输
高尔基体在细胞内的分布
第一节 高尔基复合体的形态结构
一、高尔基复合体的基本形态和结构
（一）显微结构及特点 是由数个扁平囊泡堆在一起形成的高度有极
性的细胞器。呈弓形或半球形。
凸出的一面对着内质网称为形成面（forming face）或顺面（cis face），膜较薄，约6nm。
凹进的一面对着质膜称为成熟面（mature face） 或反面（trans face），约10nm。
也有一部分衣被小泡转运到高尔基复合体，参与 溶酶体酶的衣被小泡运输。
五、膜的转化
膜流：内质网－高尔基复合体－细胞质膜
新的膜在内质网上合成后，被转移到高尔基复合 体，经过充分修饰后，在外排过程中高尔基复合 体小泡同细胞质膜融合，修饰过的膜即加入到细 胞质膜中。故高尔基复合体的的膜在形成面近似 于内质网膜，而在成熟面则近似于细胞质膜，中 间的潴泡膜则呈逐渐过渡形态。
第八章 高尔基复合体(Golgi Complex or Apparatus)和细胞分泌
最早发现于1855年。1889年，Golgi（意大 利医生）用银染法，在猫头鹰的神经细胞内 观察到了清晰的结构，命名为内网器，后 定名为高尔基体。20世纪50年代以后才正 确认识它的存在和结构。是细胞内膜系统 的一部分。