第三章 内膜系统1

微粒体
(microsome: Small vesicle derived from endoplasmic reticulum that is produced by fragmentation when cells are homogenized.)
1000g, 10min
Isolation of a microsomal fraction by differentail centrifugation (差速离心)
(1)
sER功能
• 合成类固醇激素，如皮质醇、雌二醇、睾酮。 肾上腺细胞、睾丸间质细胞、卵巢黄体细胞等，
sER丰富，以胆固醇为原料，转化为激素。
• 肝细胞内质网上， Glucose 6-phosphatase(6-磷酸葡 萄糖酶) ：催化6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖+磷酸，
将葡萄糖释放到血液中。
• 脂类合成 • Detoxification (解毒） • Sequestering calcium（储钙）－信号传递，肌
(2) rER的功能：蛋白质合成 rER膜上有称作translocon的蛋白复合体“通道”，
蛋白多肽链边延伸边穿过rER膜入内质网腔继续合成， 合成的蛋白有：
分泌性蛋白(secretory proteins)
eg.胰腺细胞分泌的酶、浆细胞分泌的抗体、内分泌腺分泌的 多肽类激素及胞外基质成分
多种膜整合蛋白(integral membrane proteins)
肉收缩等
解毒作用－肝细胞
肝细胞sER很丰富,含一些酶用以清除脂溶 性废物和代谢产生的有害物质 • 多数解毒反应与氧化作用有关，核心成员细 胞色素P450多功能氧化酶是肝细胞sER上的主 要膜整合蛋白(20％)，作用下将有毒底物带上 －OH 羟基，增水溶性，进入尿液排出体外。
储钙(Ca库)
A few approaches to the study of cytomembranes
（细胞膜系统的几种研究方法）
autoradiography（放射自显影）
GFP(绿色荧光蛋白)
biochemical analysis of subcellular fractions（亚细胞结构的生化分析）;
Mitochondria arise from preexisting mitochondria by a process called fission.
胞内体(endosome) /内体也是一种膜被细 胞器，主要特征是 酸性、不含溶酶体 酶的小囊泡。是膜
泡运输的主要分选站 之一。
Endocytic pathway from the plasma membrane to lysosomes
核、线粒体、 未破碎的细胞
50,000g 2hrs
microsome
4.1 内质网(endoplasmic reticulum, ER)
粗面内质网 rER 膜表面分布大量核糖体 多扁囊状，排列较整齐 合成分泌性蛋白&膜蛋白
光面内质网 sER
表面无核糖体结合，所占区域 较小。常分支管状, 只作为ER连续结构的一部分； 脂质合成的重要场所
allowing studies of function and composition.
2 肌质网(sarcoplasmic reticulum)：心肌和骨骼肌细胞 中的特殊内质网，参与肌肉收缩。肌质网上的Ca2+ATPase 将胞质中的钙泵入肌质网中储存，神经冲动时 释放Ca2+，调节肌肉收缩活动。
In general, the smaller the subcellular component, the greater is centrifugal force required to sediment it.
20,000g 20min
80,000g +1 hour microsome
150,000g for 3 hrs
Biochemical analysis of subsellular fractions-cell fractonation
Isolation of a microsomal fraction by differentail centrifugation (差速离心)
20,000g 20min
(1) the endomembrane system（内膜系统） ER (内质网), Golgi complex(高尔基复合体); endosomes(胞内体)、Lysosome(溶酶体)、植物液泡 secretory vesicles（分泌泡）
(2) mitochondria (线粒体), chloroplasts（叶绿体）, peroxisomes (过氧化物酶体), and the nucleus (细胞核)
Sec61, an integral membrane
with 10 membrane-spaning helices, is a translocon component that contacts nascent secretory proteins as they pass into the ER lumen.
Liver cell rER
sER
两种特殊类型的内质网 1 微粒体(microsomes)：体外实验中，细胞匀浆和差 速离心得到的由分离的内质网自我融合形成的近似球 形的囊泡结构，体外仍具有蛋白质合成、蛋白糖基化等 内质网的基本功能。Microsomes retain activity during purification,
酰基转移酶
磷脂酸 磷酸酶 二酰基甘油 胆碱磷酸转移酶 磷脂酰胆碱
（ER膜上）
磷脂转位因子(phospholipid translocator)/转位酶(flippase) 合成的磷脂转向 (内质网腔面) 出芽 磷脂转换蛋白-PEP(水溶性载体蛋白)转移磷脂 高尔基体 线粒体膜上 溶酶体 过氧化物酶体膜上 质膜
ER膜上的Ca2+-ATPase将细胞基质中的钙泵入 细胞ER中储存起来，使内质网腔中钙离子浓度 高达3mM
sER调节Ca2+浓度对骨骼肌细胞的收缩有重 要调节作用
—Ca2+浓度对ER以出芽形式形成运输小泡有重要 调节作用。
脂类的合成
sER合成构成细胞所需的几乎全部膜脂(磷脂和胆固醇)
磷脂酰胆碱(卵磷脂)的合成 脂酰辅酶+3-甘油 （细胞质基质）
(3) the cytosol（胞质溶胶）/细胞质基质.
生物学意义 细胞内形成了一些特定 的功能区域和微环境、 分工明确、细化 相对浓度提高提高反 应效率 动态性质 细胞器膜结构及时更新
真核生物细胞内的膜系统使细胞内形成众多小室－ 区室化、分室化(compartmentalization)
EndomemBaidu Nhomakorabearane System
The use of GFP reveals the movement of proteins within a living cell.
Cultured cells were transfected with a hybrid gene encoding the viral membrane glycoprotein VSV G protein linked to the gene gfp
放射自显影与电镜技术
Autoradiography reveals the sites of synthesis and subsequent transport of secretory protens
A sequence of autoradiographs(放射自显 影) showing the movement of labeled secretory protein( silver grains in red) through a pancreatic acinar cell.
rER
Secretory granule
A section of a pancreatic acinar cell (胰腺腺泡细胞) that had been incubated for 3 min in radioactive amino acids and then immediately fixed and prepared for autoradiography
Most membrane lipids are synthesized entirely within the ER
运输方式之 Transport by budding：ER→Golgi、溶酶体、 质膜
运输方式之 Transport by phospholipid exchange proteins (磷脂转换蛋 白，PEP)： ER→other organelles （including Mit., Chl., 过氧化物酶体）
第三章
内膜系统与蛋白质分选、 膜泡运输
一、真核细胞内的膜被细胞器及其功能 －分室化(intracellular compartments) 二、蛋白质的分选(protein sorting)及定向转运 膜泡运输 跨膜运输 核孔运输
Part I. The Compartmentalization in Eukaryotic Cells Membranes divide the cytoplasm (细胞质) of eukaryotic cells into distinct compartments.
(内膜系统）
Functionally and structurally interrelated
group of membranous cytoplasmic organelles including ER, Golgi complex, lysosome, endosomes, secretory vesicles.
eg. 质膜、ER. Golgi. 溶酶体上的膜蛋白，过氧化物酶体膜蛋 白前体。 内膜系统细胞器中的可溶性蛋白 eg. 溶酶体/植物 液泡中的酸性水解酶类& ER. Golgi. 胞内体中固有的蛋白)
内质网：易位子(translocon/translocator) rER膜上的一种蛋白复合体，中心一个直径2nm的 “孔道”，与新合成的多肽进入ER有关.
(结构、功能乃至发生上相关的，由膜围绕成的细胞
器或细胞结构。它们的膜是相互流动的，处于动态 平衡，功能上也相互协同。主要包括内质网、高 尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。)
区别: Several other membranous organelles of the cytoplasm-mitochondria, peroxisomes, chloroplasts-are not part of this interconnected system. (其发生增殖 过程相似，从已有的经分裂形成子代。)
Sec61 complex (Sec61 , Sec61 , Sec61 ), is highly conserved from bacteria to eucaryotic cells.
The electron micrograph shows the release of insulin into the extracellular space from a secretory vesicle of a pancreatic cell. The insulin is stored in a highly concentrated form in each secretory vesicle and is released only when the cell is signaled
ribosome
Electron microscopy reconstruction reveals that a translocon associates closely with a ribosome
Model of the closed and open states of the
translocator