考研资料北京大学细胞生物学第六章基质与内膜(上)演示课件
第六章细胞基质与内膜系统
4、解毒作用
• SER独特功能是对农药、污染物、毒素等有毒物 进行解毒。反应在肝细胞SER进行，故称肝细胞 的解毒作用。
• Cyt P450是肝细胞SER的膜蛋白，属单加氧酶， 或羟化酶。它催化O2中的1个氧原子加到不溶于 水的废物上使之羟化，溶于水并被转出细胞；另 一氧原子被NADH还原成水。
• 这些信号序列在蛋白质合成时将核糖体引导 到ER，进入ER后被切除。
• 1975年，Blobel正式提出信号假说
信号假说的要点：
• 1)蛋白的合成起始于胞质中游离核糖体
• 2)N端信号序列露出核糖体后，靠自由碰撞与ER 接触，N端信号序列的疏水性插入ER膜中；
• 3)蛋白质继续合成，以絆环形式穿过ER膜
3、脂的合成与转运
• SER是脂类合成主要场所。甘油三酯是由 SER合成并贮存ER腔中。
• 细胞膜所需的膜脂全都在SER合成， SER 上有合成磷脂所需的酶。
• SER合成的磷脂由胞质面转向ER腔面，转 位由ER膜中翻转酶帮助完成。
SER合成磷脂向其它膜结构转运 的2种方式：
1. 通过水溶性载体蛋白-磷脂交换蛋白(PEP)， 在膜结构间转移磷脂：PEP与磷脂结合形成水 溶性复合物进入cytosol，扩散遇上其它膜后， PEP释放磷脂，将它插在膜上。
(1)起始转移信号
• 蛋白质N端的信号序列除作信号被SRP识别，还 具起始穿膜转移作用。
• 在蛋白质共翻译转移过程中，信号序列的N端 始终是朝ER外侧，插入转运通道后与通道内的 信号序列结合位点(受体)结合，其后的肽序列 是以伴环的形式通过运输通道。
• N端的起始转移序列是可切除的。
(2)内部信号序列
fm生物课件第六章细胞基质与细胞内膜系统
内质网——核信号转导途径
内质网功能正常
特异基因表达
第三节 高尔基复合体(Golgi apparatus)
一、形态结构：
1，一般由4－8个扁平膜囊堆叠成（直径1um，中间窄， 周缘呈泡状），扁囊间距15－30nm。
2，有极性：形成面(forming face)或顺面(cis face) 成熟面(mature face)或反面(trans face)
细胞质基质中只发现少数几种简单的糖基化
N-
连 接 寡 糖 前 体 的 生 物 合 成
粗面内质网上N-连接寡糖的合成过程
粗面内质网上N-连接寡糖的合成过程
N-连接的糖基化
酰基化 发生在内质网的胞质侧 软脂酸共价结合在跨膜蛋白的半胱氨酸残基上 高尔基体、膜蛋白向细胞膜的转移中也发生类似 的酰基化
另外，在内质网上还发生羟基化和二硫键形成等
④新生多肽的折叠与装配
1、蛋白二硫键异构酶 切断二硫键，帮助其重新形成 二硫键，并处于正确的状态
2、结合蛋白（Bip） 能识别不正确的蛋白或未装配 好的蛋白亚单位，并促进其重 新折叠与组装
3、4肽信号 滞留在内质网中的蛋白质 的信号（-Lys-Asp-GluLeu-COO－） 如 蛋白二硫键异构酶 结合蛋白（Bip）
溶酶体的发生
溶酶体发生过程
四、溶酶体与疾病
1．矽肺
二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细胞吞噬，含有矽尘的 吞噬小体与溶酶体合并成为次级溶酶体。二氧化硅的羟基与溶酶体膜 的磷脂或蛋白形成氢键，导致吞噬细胞溶酶体崩解，细胞本身也被破 坏，矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬，如此反复进行。受损或已 破坏的巨噬细胞释放“致纤维化因子”，并激活成纤维细胞，导致胶 原纤维沉积，肺组织纤维化。
细胞质基质与内膜系统PPT课件
高尔基体功能
的研究实验
细胞与同位素接触
3min后，标记物出
现在内质网中。
20min，标记物出
现在高尔基体和部
分分泌泡。
120min后，标记物
主要出现在分泌泡。
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1
蛋白质的分泌
(1) 蛋白质的运输
◆ER向高尔基体顺面的运输
◆ER蛋白的逆向运输
◆高尔基体顺面到高尔基体反面运输以及向
溶酶体和细胞膜的运输
主要合成分泌蛋白、膜蛋白、细胞器中可溶性驻
留蛋白。其它部位所需蛋白质都是由游离核糖体
合成。
注意：细胞中蛋白质都是在核糖体上合成的，并
都是起始于细胞质基质中。
核糖体类型： 游离核糖体
附着核糖体
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真核细胞中附着核糖体和游离核糖体合成的某些蛋白质
附着核糖体
游离核糖体
分泌蛋白
可溶性胞质溶胶蛋白
粗面内质网上N-连接寡糖的合成过程
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蛋白质的N-连接糖基化
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（3）新生肽的折叠与组装：
内质网内为非还原性的内腔，易于二硫键形成；
• 正确折叠涉及驻留蛋白：二硫键异构酶
（proteindisulfide isomerase，PDI）可切
断二硫键，帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并
上清液部分
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细胞质基质
（cytoplasmic matrix or cytomatrix）
细胞质基质是细胞的重要的结构成分，其 体积约占细胞质的一半
细胞质基质的涵义
细胞质基质的功能
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细胞组分
细胞质基质
细胞生物学课件第六章 细胞质基质与细胞内膜系统(word)
第六章细胞质基质与细胞内膜系统细胞质基质、内质网、高尔基体、溶酶体与过氧化物酶体、细胞内蛋白质的分选与细胞结构的组装第一节细胞质基质一、细胞质基质（cytoplasmic matrix or cytomatrix）基质：离心法分离得到匀浆状物质，先后去除细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和质膜等细胞结构所遗留的上清夜部分，也称细胞溶胶。
特点：通过弱键相互作用动态平衡结构细胞质基质是细胞的重要的结构成分，其体积约占细胞质的一半，主要成分是数千种酶类与骨架结构细胞之内各种成分的比较（肝细胞）组成数目体积比细胞质基质 1 54核 1 6ER 1 12Golgi 1 3Lysosome 300 1Endosome 200 1Peroxy 400 1Mitoch 1700 4.2二、细胞质基质的功能1、完成各种中间代谢过程如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等2、与细胞质骨架相关的功能维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等3、蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解（1）蛋白质的修饰：酶与辅酶、辅基结合，磷酸化与磷酸化，糖基化，甲基化，酰基化等（2）控制蛋白质的寿命：第一个氨基酸如果是Met,Ser,Thr,Ala,Val,Gly,Pro,Cys,此蛋白稳定，其余不稳定。
（3）降解变性和错误折叠的蛋白质（4）帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象以上功能与一种依赖泛素分子的降解途径有关。
泛素是一种由76个氨基酸组成的小分子蛋白，在蛋白降解过程中，多个泛素分子共价结合到含有不稳定氨基酸残基蛋白质的N端，然后由一种26S蛋白酶复合体（有筒状催化核心）将蛋白质水解。
（书p163 图6-2）第二节内质网(endoplasmicreticulum,ER)的形态结构一、类型1、粗面内质网（rough endoplasmic reticulum，rER）（书p167 图6-5）2、光面内质网（smooth endoplasmic reticulum，sER）3、微粒体（microsome）二、ER的功能ER是细胞内蛋白质与脂类合成的基地，几乎全部脂类和多种重要蛋白都是在内质网合成的。
细胞生物学-第06章 细胞质基质与内膜系统
二、细胞质基质的功能:
第一节 细胞质溶质
(一) 中间代谢反应的进行
所有中间代谢都是在细胞质中进行的，其中大部分是 在细胞质溶质中进行的。
例如：糖酵解、核苷酸、脂肪酸和氨基酸代谢
反应必需的微环境；
细胞质基质 反应所需前体物；
合成细胞结构、完成生命活动的大分子前体物
糖 酵 解
细胞组分
数
目
体积比
细胞质基质
1
54
细胞核
1
6
内质网
1
12
高尔基体
1
3
溶酶体
3001胞内体2 Nhomakorabea01
过氧化物酶体
400
1
线粒体
1700
22
第一节 细胞质溶质
成分：中间代谢有关的酶类、细胞骨架结构。 特点：细胞质基质是一个高度有序的体系；通过弱键而相互
作用处于动态平衡的结构体系。
蛋白质
核糖体 RNA
50nm
在不同种类的细胞中, 分散高尔基体的大小、数 量和结构也会有所不同：
有些细胞：一个 真菌：一个潴泡 原生生物、无脊椎动物和高等植物细胞：多个 （肝细胞: 50个；有些藻类细胞: 25,000个）。
哺乳动物附睾管上皮细胞中的高尔基复合体
细胞中含有超大环形高尔基复合体
M ER
D
玉米根冠细胞中存在若干分散高尔基体
第七章 细胞质基质与内膜系统
Chapter 7 cytomatrix and endomembrane system
细胞质的组成
细胞质基质 较为均质和半透明的胶状物质
细胞质
如内质网、高尔基复合体、
有界膜的细胞器： 溶酶体、过氧化物酶体、
第六章 线粒体和质体 北大陈建国细胞生物学(共59张PPT)
红藻分裂环的分离及蛋白质鉴定。参见Yoshida et al. 2009 Curr Biol
Conclusion
The morphology and number of mitochondria in cells are regulated by well-balanced mitochondrial fusions and divisions;
为近圆形。此外，经DAPI染色后的叶绿体中可以观察到叶绿体DNA颗粒状荧光（大箭头）。同时，细胞质中可以观察到线粒体DNA的 荧光信号（小箭头）。N：细胞核。Bars = 10微米。图片由北京大学胡迎春博士提供。
CRUMPLED LEAF (CRL)编码一个质体外膜蛋白，突变影响质体
分裂，形成超大的叶绿体。参见Asano et al. 2004 Plant J
线粒体的融合与分裂。（a）洋葱表皮细胞内线粒体在51秒和69秒时间段内相继发生融合和分裂的荧光显微照片。实验使用可变色荧光蛋白（Kaede） 标记线粒体。红色和绿色的颗粒为不同的线粒体。当它们融合后颜色叠加成为黄色。箭头指示融合发生。（b）烟草悬浮培养细胞中的 线粒体以及90秒和40秒时间段内线粒体发生分裂的荧光显微照片。实验使用MitoTracker (red) 标记线粒体，同时用SybrGreen标记线粒体DNA。在重合的照片 中，红色和绿色两种荧光叠加出现的黄色荧光区域为线粒体拟核（DNA）所在的位置。注意在线粒体分裂过程中，线粒体DNA并不 被均等分配。箭头指示没有拟核荧光的线粒体。Bar = 2微米。图片来自Arimura et al. 2004中的Fig. 2和Fig. 4，有改动。 。
SG Nawaschen (1898)
Bull Acad Imp Sci St Petersburg
细胞生物学：第六章 细胞质基质与细胞内膜系统
第六章细胞质基质与细胞内膜系统电镜出现后，人们发现，真核细胞的细胞质内具有发达的内膜系统(endomembrane system)，质运输有关的细胞质骨架结构。
在细胞质基质中蛋白质含量约占20％～30％，形成一种粘稠的胶体，多数的水分子是以水化物的形式紧密地结合在蛋白质和其他大分子表面的极性部位，只有部分水分子以游离态存在，起溶剂作用。
细胞质基质中蛋白质分子和颗粒性物质的扩散速率仅为水溶液中的1／5，更大的结构如分泌泡和细胞器等则固定在细胞质基质的某些部位上，或沿细胞骨架定向运动。
二、细胞质基质的功能许多中间代谢过程都在细胞质基质中进行1．蛋白质的修饰在细胞质基质中发生蛋白质修饰的类型主要有：(1)辅酶或辅基与酶的共价结合。
(2)磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性。
(3)糖基化。
糖基化主要发生在内质网和高尔基体中(4)对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰。
2．控制蛋白质的寿命N端的第)、Cys(半胱氨酸)、Gly(甘氨酸)或Pro(脯氨酸)，则蛋白质是稳定的；如是其他12种氨基酸之一，则是不稳4．帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象第二节内质网内质网(endoplasmic reticulum，ER)是真核细胞中由封闭的膜系统及其围成的腔形成互相沟通的网状结构。
通常占细胞膜系统的一半左右，体积约占细胞总体积的10％以上。
原核细胞内没有内质网，由细胞膜代行其某些类似的职能。
一、内质网的两种基本类型内质网可分为两种基本类型：糙面内质网(rough endo plasmic reticulum，rER)和光面内质网，sER)。
(如胰腺腺泡细胞)和分泌抗表面没有核糖体结合的内质网称光面内质网。
光面内质网常为分支管状，形成较为复杂的立体激素的细胞及肝细胞等。
有些蛋白质刚起始合成不久便转移至内质网膜上，继续进行蛋白质合成。
在糙面内质网上，多肽链一边延伸一边穿过内质网膜进入内质网腔中，以这类方式合成的蛋白质主要包括：(1)向细胞外分泌的蛋白质如胰腺细胞分泌的酶、浆细胞分泌的抗体、小肠杯状细胞分泌的粘蛋白(mucin)、内分泌腺分泌的多肽类激素以及胞外基质成分等。
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❖Membrane-bound structures (organelles) are found in all eukaryotic cells.
Relative voar compartments in Liver Cell
The protein synthesis, degradation and modification.
Cells carefully monitor the amount of misfolded proteins. An accumulation of misfolded proteins in the cytosol triggers a heatshock response, which stimulates the transcription of genes encoding cytosolic chaperones that help to refold the proteins. 4
5
B. Endomembrane System
❖Endomembrane System : The structural and functional relationship organelles including ER,Golgi complex, lysosome, endosomes, secretory vesicles.
❖Membranes divide the cytoplasm of eukaryotic cells into distinct compartments.
Three categories in eukaryotic cells:
(1) the endomembrane system: ER, Golgi complex, Lys., secretory vesicles.
Chapter 6
Cytoplasmic matrix, Endomembrane system, Protein Sorting and membrane Ltreaafrfniicnkgionbgjective
1. Compartmentalization in Eukaryotic Cells;
2. The structural and functional relationship among the ER, Golgi complexes, lysosomes and plasma membranes of eukaryotic cells;
3. The pathways of proteins targeting and sorting, and its mechanisms;
1
Endosomes
1
7
C. The Dynamic Nature of the Endomembrane System
❖Most organelles are part of a dynamic system in which vesicles move between compartments. ❖Biosynthetic parthways move proteins, carbohydrates and lipids within the cell. ❖Secretory pathways discharge proteins from cells. ❖Endocytic parthways move materials into cells. ❖Sorting signals are recognized by receptors and target proteins to specific sites.
➢The Cytosol is the site of protein synthesis and degradation or modification. It also performs most of the cell’s intermediary metabolism.
3
Functions of cytoplasmic matrix:
Intracellular compartment volume
% of total cell
Cytosol
54
Mittchondria
22
Rough ER cisternae
9
Smooth ER cisternae plus Golgi cisternae
6
Nucleus
6
Peroxisome
1
Lysosomes
2
A. Cytoplasmic matrix (Cytosol) and B. Endomembrane System
❖Cytoplasmic matrix and its functions
➢Cytoplasmic Matrix: The region of fluid content of the cytoplasm outside of the membranous organelles. Aqueous solution of large and small molecules including filaments of cytoskeleton which act as organizer for some order.
(2) the cytosol. (3) mitochondria, chloroplasts, peroxisomes, and the nucleus.
❖Membrane-bound structures (organelles) are found in all eukaryotic cells.
4. The ways of protein modifications and intracellular sites after they are synthesized;
1
5. Types of vesicle transport and their functions.
1. The Compartmentalization in Eukaryotic Cells