6第6章 细胞基质与细胞内膜系统
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
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一．教学目标：1．了解细胞质基质的组成和主要功能。
2．深刻理解内质网、高尔基体、溶酶体在结构、功能和发生上的相互关系。
3．了解过氧物酶体的结构、功能和发生过程。
二．重点： 1内质网、高尔基体的结构特点。
2溶酶体的结构特点、发生及功能。
三．难点：内膜系统各结构之间的关系。
四．授课方式与教学方法：讲授、讨论、多媒体辅助教学。
五．教学内容:电子显微镜的使用，使人们确认：真核细胞的细胞质内具有发达的内膜系统，形成了细胞质基质以及膜围绕的细胞器。
细胞的内膜系统是在结构、功能乃至发生上相关的，由膜围绕的细胞器或细胞结构。
主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体、线粒体、叶绿体、核膜和分泌泡等。
第一节细胞质基质一、细胞质基质（c y t o p l a s m i c m a t r i x o r c y t o m a t r i x）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基本概念：用差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分。
生物化学家多称之为胞质溶胶。
主要成分：中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构。
主要特点：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。
完成各种中间代谢过程如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等蛋白质的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、胞内物质运输及能量传递等蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解蛋白质的修饰控制蛋白质的寿命蛋白酶体泛素降解变性和错误折叠的蛋白质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二、细胞内膜系统细胞内膜系统概述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。
真核细胞细胞内的区域化（compartmentalization）：细胞骨架纤维为组织者的Cytomatrix形成有序的动态结构；细胞内的膜相结构----细胞器（organelles）。
【生物课件】第六章 细胞基质与细胞内膜系统
③蛋白质的修饰加工
糖基化: 在内质网的腔面，寡糖链连接在插入膜内的磷酸多
萜醇上，当与糖基化有关的氨基酸残基出现后，通过 膜上的糖基转移酶，将寡糖基由磷酸多萜醇转移到相 应的天冬氨酸残基上。
N—连接的糖基化 糖:N—乙酰葡萄糖胺 氨基酸：天冬氨酸 发生部位：内质网(rER)
O—连接的糖基化 糖：N—乙酰半乳糖胺 氨基酸：丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸 发生部位：高尔基体（主要）
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）
2．肺结核
结核杆菌不产生内、外毒素，也无荚膜和侵袭性酶。但是菌体成 分硫酸脑苷脂能抵抗胞内的溶菌杀伤作用，使结核杆菌在肺泡内大量 生长繁殖，导致巨噬细胞裂解，释放出的结核杆菌再被吞噬而重复上 述过程，最终引起肺组织钙化和纤维化。
3．各类贮积症
贮积症（storage disease）：是由于遗传缺陷引起的，由于溶酶体 的酶发生变异，功能丧失，导致底物在溶酶体中大量贮积，进而影响细 胞功能，常见的贮积症主要有以下几类。
2、光滑内质网（sER）
常为分支管状，形成较为复杂的立体结构，表面没有核糖体附着
粗面内质网上有20种以上蛋白与光滑内质网不同
粗面内质网的形态
光滑内质网的形态
内质网
3、内质网与细胞内其它细胞器的关系
1、与细胞膜相连：甚至有管道相通 2、与外层核膜相接：内质网腔与核周隙相通 3、与高尔基体在结构、功能与发生上关系密切 4、rER与线粒体紧密相依：
细胞质基质和细胞内膜系统
细胞质基质和细胞内膜系统
第12页
细胞质基质和细胞内膜系统
第13页
蛋白质修饰与加工
修饰加工：糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等 糖基化发生在ER腔面（N-连接糖基化） 酰基化发生在ER细胞质基质侧
新生肽折叠组装：非还原性内腔，易于二硫键形成； 正确折叠包括驻留蛋白:蛋白二硫键异构酶能够切断二
硫键，帮助新合成蛋白重新形成二硫键并处于正确折 叠状态。 结合蛋白 :识别错误折叠蛋白或未装配好蛋白亚单 位，并促进重新折叠与装配。
细胞质基质和细胞内膜系统
第14页
sER功效
类固醇激素合成（生殖腺内分泌细胞和肾上腺皮质）
肝解毒作用 肝细胞葡萄糖释放 含有葡萄糖－6－磷酸酶，可使葡萄糖－6－磷酸脱去磷酸， 变成葡萄糖。滑面内质网胞质面上附着许多糖原小颗粒，需 能时，糖原在激素调整下降解为葡萄糖－1－磷酸，再转化为 葡萄糖－6－磷酸 。
价键结合
第17页
2、核糖体结构
旋转90°侧面观
细胞质基质和细胞内膜系统
第18页
3、多聚核糖体
概念：核糖体在细胞内并不是单个独立地执行功效，而是由多个甚至 几十个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽链合成， 这种含有特殊功效与形态结构核糖体与mRNA聚合体称为 多聚核糖体。
多聚核糖体生物学意义 细胞内各种多肽合成，不论其分子量大小或是mRNA 长短怎样，单位时间内所合成多肽分子数目都大致相等。 以多聚核糖体形式进行多肽合成，对mRNA利用及对其浓 度调控更为经济和有效。
细胞质基质作为细胞器微环境，为维护细胞器正常结构和生理 活动提供所需环境，也为细胞器功效活动提供底物。
与细胞质骨架相关功效 维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等 ，
第六章 细胞质基质与内膜系统
• 程序性死亡后的细胞被 周围吞噬细胞溶酶体消 化清除
• 受精过程中的顶体反应
植物细胞液泡
细菌的哪部分结构 类似溶酶体？
（三）溶酶体的发生
溶酶体酶的合成及N-连接的糖基化修饰（rER）
高尔基体cis膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化
N-乙酰葡萄糖胺 磷酸转移酶
连成一个连续的网状膜系统，其内腔是通连的。 膜厚约5～6 nm。 内质网膜和外层核膜是连续的，内腔与两层核膜腔相通
连； 与质膜是不连续的。
（一）内质网的两种基本类型
• 糙面内质网（rER）
膜的外表面附有颗粒-----核糖体 (ribosome)，为蛋白 质合成的主要部位。
• 光面内质网（sER）
胰岛素原的加工
三、溶酶体
图 溶酶体的发现过程（酸性磷酸酶存在于膜结合小泡中） 左：造成膜泡破裂及酸性磷酸酶释放的条件
右：鼠肝线粒体分离组分置于低渗条件下检测的酸性磷酸酶活性曲线
（一）溶酶体的形态结构与类型
异质性细胞器 • 初级溶酶体 • 次级溶酶体 • 残质体
（一）溶酶体的形态结构与类型
• 溶酶体含有多种酸性水解酶类， 酶的最适pH 为5.0 左右
5. 内质网的其他功能 • 肝细胞的解毒作用
细胞色素P-450
5. 内质网的其他功能 • 肌质网储存和释放Ca2+
5. 内质网的其他功能
• 内质网上糖原的合成与 分解
• 固醇类激素的合成
（三）内质网应激及其信号调控
• 在各种应激因素（错误折 叠或未折叠蛋白质在ER 腔内聚集、Ca2+ 平衡紊乱、 缺氧、异常糖基化和病毒 感染等）作用下，主要通 过3 条途径引发内质网应 激（ERS）反应，影响特 定基因表达。如果内质网 功 能持续紊乱，细胞将 最终启动凋亡程序
6.细胞质基质与细胞内膜系统
是真核细胞结构和功能的基本特征之一
细胞质基质： 细胞质基质： 酶、细胞骨架结构 细胞器： 细胞器： 线粒体、叶绿体、 线粒体、叶绿体、过 氧化物酶体、 氧化物酶体、细胞核 内质网、高尔基体、 内质网、高尔基体、 溶酶体、胞内体、 溶酶体、胞内体、小泡
二、高尔基体
（一）高尔基体的形态结构
1. 由4－8个扁平膜囊 － 个 和大小不等的囊泡 和大小不等的囊泡 构成。 构成。
① 高尔基体的顺面网状结构 cisnetwork，CGN） （cis-Golgi network，CGN）
膜囊堆凸出的一面， 膜囊堆凸出的一面，朝向细胞核或 内质网一面，称为形成面； 内质网一面，称为形成面； 一面 酶的活动及膜厚均与内质网相似； 酶的活动及膜厚均与内质网相似； 功能：分选站，区分应运输回ER的 功能：分选站，区分应运输回ER的 ER 蛋白质和应进入高尔基体的蛋白质。 蛋白质和应进入高尔基体的蛋白质。
肝细胞中葡萄糖的释放需sER上的葡萄糖- 磷酸酶。 肝细胞中葡萄糖的释放需sER上的葡萄糖-6-磷酸酶。 sER上的葡萄糖
⑤
Ca2+ 的储存库
（ Ca2+泵）；
：
sER 中 含 有 高 浓 度 的 钙 结 合 蛋 白 可 结 合 大 量 的 Ca2+ sER中Ca2+的可调节释放，引发特异的细胞应答（ IP3-门 sER中 的可调节释放，引发特异的细胞应答（ 通道） 控Ca2+通道）。
内膜系统将细胞中 生化合成、 的生化合成、分泌 途径和内吞作用连 途径和内吞作用连 成动态的、 成动态的、相互作 用的网络
内质网（ 一、内质网（ER）
基础医学细胞生物学-细胞质基质与内膜系统
高尔基体trans-膜囊和TGN膜（M6P受体）
溶酶体酶分选与局部浓缩
以出芽的方式转运到前溶酶体
8
溶酶体的 发生过程
9
分选途径多样化
依赖于M6P的分选途径的效率不高，部分溶酶 体酶通过运输小泡直接分泌到细胞外。
在细胞质膜上也存在依赖于钙离子的M6P受体 ，同样可与胞外的溶酶体酶结合，通过受体介导的 内吞作用，将酶送至前溶酶体中，M6P受体返回细 胞质膜，反复使用。
第6章 细胞质基质 与细胞内膜系统(2)
（Cytomatrix and Endomembrane System）
The Endomembrane System is Complex.
内质网(endoplasmic reticulum)
内 膜
高尔基复合体(Golgi complex)
系 溶酶体(lysosomes)
（一）溶酶体与疾病发生
溶 酶 体
溶酶体膜失常与疾病: 矽肺 、石棉沉着病、痛风 先天性溶酶体病：糖原贮积病、脂质沉积病、粘
与 疾
多糖沉积病等。 溶酶体与癌的关系：
病 溶酶体与休克：休克后
缺血缺氧降低溶酶体膜
的稳定性。影响细胞的
氧化磷酸化过程。引起
细胞内pH下降(5以下)促
进酶的激活,水解溶酶体
膜。
杨杨保保胜胜 细细胞胞生生物物学学与与遗遗传传学学教教研研室室 yybbss@@nn
23
溶酶体参与受精过程
当精子与卵外层膜接触 后，形成小孔道，顶体内的 各种酶（顶体酶）便被激发 而释放到细胞外，称顶体反 应（acrosome reaction）。
跨考专业课学824细胞生物学讲义-第6章
跨考专业课学824细胞生物学讲义-第6章跨考专业课-2022年考研北京大学824细胞生物学讲义-第6章考研全程辅导专家跨考教育专业课全力助你备考2022年第六章细胞质基质与细胞内膜系统第一节细胞质基质概念经典细胞学：光镜下，细胞除去可见的细胞器和内含颗粒的透明部分――细胞液细胞生物学：1、电镜下，除去可见的细胞器及亚微结构以外的细胞质部分――细胞质基质；（观察角度）2、分级离心后，除去所有的细胞器和颗粒剩下的清液部分――胞质溶胶（生化角度）这个概念是存在以下争议：有人认为细胞骨架不属于细胞质基质，是细胞器；有人认为细胞骨架是细胞质基质的主要结构体系，是其他成分锚定的骨架，经常处于装配和解聚的动态平衡中，解聚的亚单位仍保持在液相中。
（观点占多数）细胞质基质是高度有序的体系(p160)细胞质骨架纤维贯穿于蛋白质胶体中；蛋白质与骨架直（间）接结合，或与生物膜结合，完成特定的生物学功能；功能相关的酶通过弱键结合在一起形成多酶复合物，定位在特定部位，催化一系列反应；大分子之间通过弱键相互作用，并处于动态平衡之中。
细胞内膜系统内膜：电镜下可见的细胞质内的膜相结构，区分于质膜（细胞质膜）。
内膜系统（endomembrane system）是、高尔基体、细胞核、溶酶体和液泡（含内体和分泌泡）5类细胞器，它们的膜是相互流动的，处于动态平衡之中，功能上也相互协同。
内膜系统的共同结构特点：都是单位膜结构；仅存在于真核细胞中；处于动态平衡中，膜之间有转化现象。
内膜系统和质膜的结构区别：单位膜的层次不如质膜明显；厚度稍薄，6~7nm；膜上的抗原不同。
第二节内质网endoplasmic reticulum，ER概述(P164)K. R. Porter(1945)发现于培养的小鼠成纤维细胞，是位于细胞质内部的网状结构，故名内质网。
ER是由封闭的膜系统及其围成的腔形成的互相沟通的网状结构。
存在于真核细胞中，占细胞膜系统总面积的一半左右。
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。
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填空题1.在内质网上合成的蛋白主要包括、、等。
2.蛋白质的糖基化修饰主要分为，指的是蛋白质上的与直接连接，和，指的是蛋白质上的与直接连接。
3.肌细胞中的内质网异常发达，被称为。
4.原核细胞中核糖体一般结合在，而真核细胞中则结合在。
5.真核细胞中，是合成脂类分子的细胞器。
6.内质网的标志酶是。
7.细胞质中合成的蛋白质如果存在，将转移到内质网上继续合成。
如果该蛋白质上还存在序列，则该蛋白被定位到内质网膜上。
8.高尔基体的标志酶是。
9.具有将蛋白进行修饰、分选并分泌到细胞外的细胞器是。
10.被称为细胞内大分子运输交通枢纽的细胞器是。
11.蛋白质的糖基化修饰中，N－连接的糖基化反应一般发生在，而O－连接的糖基化反应则发生在和中。
12.蛋白质的水解加工过程一般发生在中。
13.从结构上高尔基体主要由、和和组成。
14.植物细胞中与溶酶体功能类似的结构是、和糊粉粒。
15.根据溶酶体所处的完成其生理功能的不同阶段，大致可将溶酶体分为、和。
16.溶酶体的标志酶是。
17.被称为细胞内的消化器官的细胞器是。
18.真核细胞中，酸性水解酶多存在于中。
19.溶酶体酶在合成中发生特异性的糖基化修饰，既都产生。
20.电镜下可用于识别过氧化物酶体的主要特征是。
21.过氧化物酶体标志酶是。
22.植物细胞中过氧化物酶体又叫。
23.信号假说中，要完成含信号肽的蛋白质从细胞质中向内质网的转移需要细胞质中的和内质网膜上的的参与协助。
1.在内质网上进行的蛋白合成过程中，肽链边合成边转移到内质网腔中的方式称为。
而含导肽的蛋白质在细胞质中合成后再转移到细胞器中的方式称为。
1.在内质网上继续合成的蛋白中如果存在序列，则该蛋白将被定位到细胞膜上。
2.在细胞质内以膜的分化为基础形成很多重要的细胞器：是生物分子合成的基地，脂质、糖类与很多蛋白质分子在其表面合成并分选运输；是合成物加工、包装、与运输的细胞器；使细胞内的消化系统；主要供应细胞生命活动所需要的能量，它们均为双膜封闭系统。
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填空题1.在内质网上合成的蛋白主要包括、、等。
2.蛋白质的糖基化修饰主要分为，指的是蛋白质上的与直接连接，和，指的是蛋白质上的与直接连接。
3.肌细胞中的内质网异常发达，被称为。
4.原核细胞中核糖体一般结合在，而真核细胞中则结合在。
5.真核细胞中，是合成脂类分子的细胞器。
6.内质网的标志酶是。
7.细胞质中合成的蛋白质如果存在，将转移到内质网上继续合成。
如果该蛋白质上还存在序列，则该蛋白被定位到内质网膜上。
8.高尔基体的标志酶是。
9.具有将蛋白进行修饰、分选并分泌到细胞外的细胞器是。
10.被称为细胞内大分子运输交通枢纽的细胞器是。
11.蛋白质的糖基化修饰中，N－连接的糖基化反应一般发生在，而O－连接的糖基化反应则发生在和中。
12.蛋白质的水解加工过程一般发生在中。
13.从结构上高尔基体主要由、和和组成。
14.植物细胞中与溶酶体功能类似的结构是、和糊粉粒。
15.根据溶酶体所处的完成其生理功能的不同阶段，大致可将溶酶体分为、和。
16.溶酶体的标志酶是。
17.被称为细胞内的消化器官的细胞器是。
18.真核细胞中，酸性水解酶多存在于中。
19.溶酶体酶在合成中发生特异性的糖基化修饰，既都产生。
20.电镜下可用于识别过氧化物酶体的主要特征是。
21.过氧化物酶体标志酶是。
22.植物细胞中过氧化物酶体又叫。
23.信号假说中，要完成含信号肽的蛋白质从细胞质中向内质网的转移需要细胞质中的和内质网膜上的的参与协助。
1.在内质网上进行的蛋白合成过程中，肽链边合成边转移到内质网腔中的方式称为。
而含导肽的蛋白质在细胞质中合成后再转移到细胞器中的方式称为。
1.在内质网上继续合成的蛋白中如果存在序列，则该蛋白将被定位到细胞膜上。
2.在细胞质内以膜的分化为基础形成很多重要的细胞器：是生物分子合成的基地，脂质、糖类与很多蛋白质分子在其表面合成并分选运输；是合成物加工、包装、与运输的细胞器；使细胞内的消化系统；主要供应细胞生命活动所需要的能量，它们均为双膜封闭系统。
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47
微体与初级溶酶体的特征比较.
特 征 形态大小 溶酶体 多呈球形，直径0.2 ～ 0.5μm ，无酶晶体 酸性水解酶 5左右 不需要 细胞内的消化作用 酶在粗面内质网合成经高 尔基体出芽形成 酸性水解酶等 微 体
球形，哺乳动物细胞中直径多在 0.15 ～ 0.25μm,内常有酶的晶体 含有氧化酶类 7左右 需要 多种功能 酶在细胞质基质中合成，经分 裂与组装形成 过氧化氢酶
◆其它功能
糖原分解与游离葡萄糖释放 解毒作用:光面内质网含有丰富的氧化酶
系统(如细胞色素P450、NADH细胞色素C还原酶等) 能使许多有害物质解毒,转化为易于排出的物 质。
Ca2+离子浓度的调节作用:
Ca2+储存库,参与信号传导
◆ 内质网与基因表达 的调控
内质网蛋白质的合成、加工、折叠、组装、转运及向 高尔基体转运的复杂过程显然是需要有一个精确调控 的过程。 影响内质网 细胞核信号转导的三种因素： 内质网腔内未折叠蛋白的超量积累。 折叠好的膜蛋白的超量积累。 内质网膜上膜脂成份的变化——主要是固 醇缺乏不同的信号转导途径，最终调节细胞核内特异 基因表达
◆ 蛋白质的修饰和加工
新生肽的折叠与组装：
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（ protein disulfide isomerase，PDI）切断二硫键，帮 助新合成的蛋白重新形成二硫键并处于正确折叠的 状态 结合蛋白（Binding protein ， Bip ， chaperone ） 识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋 白亚单位，并促进重新折叠与装配。
◆ 脂质的合成（光面内质网）
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cytosol；合 成后很快转向内质网腔面 (转位酶flippase) 磷脂的转运: 出芽( budding)：ER→GC、Ly、PM 载体蛋白磷脂转换酶(phospholipid exchange proteins, PEP）：磷脂分子+PEP→细胞质基质→靶膜
39
围歼线粒体
ER 自噬泡
40
溶酶体的生物发生
◆甘露糖-6-磷酸途径（M6P） ◆非甘露糖-6-磷酸途径:
41
溶酶体的生物发生
溶酶体酶的合成及N-连接的糖基化修饰（RER） 高尔基体cis膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化
N-乙酰葡萄糖胺磷 酸转移酶 磷酸葡萄糖苷酶
M6P
磷酸化识别信号：信号斑
高尔基体trans-膜囊和TGN膜（M6P受体） 溶酶体酶分选与局部浓缩 以出芽的方式转运到前溶酶体
过氧化物酶体(peroxisom)又称微体 (microbody)，是由单层膜围绕的内含一种 或几种氧化酶类的异质性细胞器。
45
鼠肝细胞超薄切片所显示的过氧化物酶体（P）和其它细胞器如线 粒体（M）等 46 （Albert et al. ，1989）
过氧化物酶体与溶酶体的区别
过氧化物酶体和初级溶酶体的形态与大小类似， 但过氧化物酶体中的尿酸氧化酶等常形成晶格 状结构，可作为电镜下识别的主要特征。 通过离心可分离过氧化物酶体和溶酶体 过氧化物酶体和溶酶体的差别
微粒体
----细胞匀浆等人工过程，破碎 的内质网形成的近似球形的囊泡
内质网的功能
◆ 蛋白质的合成 ◆ 蛋白质运输 ◆ 蛋白质的修饰和加工 ◆ 脂质的合成
◆ 蛋白质的合成 粗面内质网上,膜结合核糖体,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。
35
核酸酶 蛋白酶 糖苷酶 酯酶 磷酸酶 硫酸酶 磷脂酶
溶 酶 体 及 其 酶 类
36
溶酶体的类型
◆初级溶酶体(primary lysosome) ◆次级溶酶体(secondary lysosome) ▲自噬性溶酶体(aotolysosome) ▲异噬性溶酶体(heterolysosome) ▲混合性溶酶体(ambilysosome) 具消化作用 ◆后溶酶体(post lysosome)
§6.3 高尔基复合体
◆ 高 尔 基 器 (Golgi apparatus)或高尔 基 复 合 体 (Golgi complex) ◆意大利科学家 Camillo Golgi 在 1898年发现的。
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高尔基体的形态结构
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高尔基体的结构和极性
形态结构: 连续的整体膜结构。 ◆扁平囊泡(sacuules) ◆小囊泡(vesicle) ◆大囊泡(vacuoles)
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Regions of the Golgi apparatus
嗜锇反应 NADP酶反应 TTP酶反应 CMP酶反应
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高尔基体的功能
● 蛋白质运输 ● 蛋白质的糖基化 ● 蛋白质的水解
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高尔基体的蛋白运输作用
1 2
3
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蛋白质运输
◆ER到高尔基体内侧的运输 ◆ER蛋白的逆向运输 ◆高尔基体内侧到高尔基体外侧运输以 及向溶酶体和细胞膜的运输
◆O-连接的糖基化 将糖链转移到多肽链的丝氨酸、苏氨酸或羟赖 氨酸的羟基上，称为O-连接的糖基化。 ◆N-连接的寡聚糖进一步加工： 内质网上：磷酸多萜醇上的糖基转移到多肽的天 冬酰胺（Asn）上 高尔基体：加工，切除葡萄糖和部分甘露糖分 子，添加特定的单糖，形成成熟的糖蛋白
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蛋白质的糖基化生物学意义
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高 尔 基 体 的 极 性 :
◆高尔基内侧网络 (cis-Golgi network, CGN)
顺面、形成面, 面向核
◆中间膜囊 (medial cisternae) ◆高尔基外侧网络
(trans Golji network,TGN) 外侧面、成熟面
化 学 ◆ 蛋白质和脂: 组 ◆高尔基复合体的标志酶是糖基转移 成: 酶。
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４种标志细胞化学反应 ◆ ◆ ◆ ◆
嗜锇反应的高尔基体cis面膜囊；
焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）细胞化学反应，显示 trans面1～2层膜囊； 胞嘧啶单核苷酸酶（CMP酶）细胞化学反应，显 示靠近trans面膜囊状和管状结构 烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶（NADP酶）的细胞化 学反应，显示中间扁平囊
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蛋白质在高尔基体中酶解加工类型
◆无生物活性的蛋白原（proprotein） 高尔基体 切除N-端或两端的序列 成熟的多肽。如胰岛素 、胰高血糖素及血清白蛋白等。 ◆ 蛋白质前体 高尔基体 ，如神经肽等。 水解 同种有活性的多肽 高尔基体 加工
◆ 含有不同信号序列的蛋白质前体 成不同的产物。 ◆ 同一种蛋白质前体 不同的多肽。
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溶酶体的功能
吞噬作用(Phagocytosis): 外来物质、衰老、死
亡的细胞
自噬作用(Autophagy)：细胞内受损、衰老的
细胞器、不需要的生物大分子-
自溶作用(Autolysis)：细胞的自我毁灭 其它的生理功能
◆ 胚胎发育和形态建成 ◆ 受精作用(fertilization)
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异 体 吞 噬
◆ 糖基化的主要作用是蛋白质在成熟过程中折叠成正 确构象和增加蛋白质的稳定性；多羟基糖侧链影响蛋 白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质。对多数分选 的蛋白质来说，糖基化并非作为蛋白质的分选信号。 ◆ 进化上的意义：寡糖链具有一定的刚性，从而限制 了其它大分子接近细胞表面的膜蛋白，这就可能使真 核细胞的祖先具有一个保护性的外被，同时又不象细 胞壁那样限制细胞的形状与运动。
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电 子 显 微 镜 下 的 溶 酶 体
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溶酶体膜稳定性
◆溶酶体的膜上嵌有质子泵 ◆溶酶体的膜上具有多种载体蛋白用 于水解产物向外转运 ◆溶酶体的膜蛋白高度糖基化 ◆溶酶体的膜含有能促进膜稳定性的 胆固醇
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溶酶体的酶类
◆ 种类: ● A typical lysosome contains approximately 50 different hydrolytic enzymes ● The enzymes of a lysosome all have their optimal activity at an acid pH and thus are acid hydrolases（酸性水解酶）, which is approximately 4.6 ◆ 少量的溶酶体酶泄漏到细胞质基质中并不会引 起细胞损伤 ? ◆ 酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶
不同细胞、以不同的方式加工
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§6.3 溶酶体 (lysosome)
溶酶体的发现
◆动物细胞内的一种细胞器。 植物细胞中？
◆小球状,外面由一层单位膜包被 ◆是一种异质性(heterogenous)的细胞器,呈小球 状。大小变化很大，直径一般0.25～0.8μm， 最大的可超过1μm,最小的直径只有25-50nm ◆溶酶体含有50多种水解酶类,在细胞内起消化和 保护作用 ◆当细胞被损伤时,溶酶体可释放出水解酶类,使 细胞自溶
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ER驻留蛋白的运输
驻留机制
●内质网驻留信号(ER retention signal): Lys-Asp-Glu-Leu-COO-， 即KDEL信号序列 ●KDEL信号受体 ▲高尔基体膜: 有识别该 信号的受体,形成小泡,将逃 逸的蛋白送回 ▲内质网膜:有识别该信 号的受体,接收逃逸的蛋白
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GC中蛋白质的糖基化
●ER 是真核细胞中最大的细胞器 ● ER的膜占细胞膜系统的一半 ●所包围的体积占细胞总体积的10%
内质网的化学组成
主要为蛋白质、脂类。 ◆内质网的标志酶是葡萄糖-6磷酸酶。 ◆细胞色素P450在内质网膜中 最为丰富。
内 质 网 的 形 态 结 构
内质网种类
根据是否附有核糖体： 糙面内质网(RER) 主要功能：合成分泌蛋白质 光面内质网(SER) 合成脂类