细胞质基质与内膜系统ppt课件

体积比
54 6 12 3 1 1 1 22
肝细胞中细胞质基质及细胞其它组分的数目及所占的体积比 （引自Albert.1998）
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3.膜结合细胞器在细胞内的分布 膜结合细胞器在细胞内是按功能、分层次分布的。
动物细胞中膜结合的细胞器及分布
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第一节 细胞质基质及其功能
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一、细胞质基质的含义
1、经典细胞学:电镜下，在真核细胞的细胞质中，除去可分
系，是其他成分锚定的骨架，同时它们经常处于装配和解聚
的动态平衡中，其解聚的亚单位仍保持在液相中.
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• 细胞质基质很可能是一种高度 有序的体系关键在于细胞质骨 架纤维贯穿其中，起重要的组 织作用
• 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
• 主要成分：中间代谢有关的数 千种酶类、细胞质骨架结构。
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大分子拥挤 (Macromolecular crowding)
The crowded state of the cytoplasm in (a) eukaryotic and (b) E. coli cells
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二、细胞质基质的功能
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
调节和则识别蛋作白用 质往往是稳定的；如是其他氨基酸，则 往往是不稳定的。在真核细胞每种蛋 白质起始合成时， N 端的第一个氨基酸都是甲硫氨酸（细菌中为甲酰甲 硫氨酸）， 但合成后不久便被特异的氨基肽酶水解除 去，然后由氨酰-tRNA 蛋白转移酶把一个 信号氨基酸加到某些蛋白质 的N 端，最终在蛋白质的N 端留下一个稳定或不稳定 的 氨基酸残基。
驱动泛素移除、靶蛋白解折叠转入蛋白酶体. 核心内被降解
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3. 降解变性和错误折叠的蛋白质
细胞质基质中的变 性蛋白质、错误折 叠的蛋白质、 含有 被氧化或其他非正 常修饰氨基酸的蛋 白质，不管其 N 端 氨基酸残基是否稳 定，常常很快被降 解清除
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2004 年诺贝尔化学奖
• 发现泛素调节的蛋白质降解
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Central Dogma of Biology
transcription
translation
DNA
RNA
PROTEIN
replication
folding, assembly, targeting
amino acids, degradation FUNCTIONAL
peptides
PROTEIN
为某些蛋白质合成和脂肪酸合成提供场所
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； 细胞质基质结构体系的组织者
与细胞膜相关的功能
细胞质基质产生区室化；依靠细胞膜或细胞器膜上的泵 蛋白和离子通道维持细胞 内外跨膜的离子梯度
蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解
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1. 蛋白质的修饰
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细胞质基质是细胞真正的内环境，其组成成分复杂。主要含 有与中间代谢有关的数千种酶类，依分子大小大致划分为下列几 种。
小分子和各种离子：如水 K+、Cl-、Na+、Mg++、Ca++等。
中分子类：脂类、糖类、氨基酸、核苷酸类等。
大分子类：蛋白质、脂蛋白、RNA、多糖等。
故认为它呈复杂的胶体性质，可随环境条件的改变 由溶胶变为凝胶状态或者相反，这成为某些细胞运动方 式的动力。
regulation of
conformation/
function
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4. 帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠
热休克蛋白（heat shock protein， HSP）：一类进化上高度
保细守胞中的的蛋某白些蛋质白家质族分，子作可以为识分别子正伴在侣合成（的m多o肽le或cu部la分r 折ch叠a的p多er肽on并e与）多 发肽身挥的 并某不多些参种部与作位最用相终，结产合物协，的助从形细而成胞帮 ，内助 因这 此蛋些 称白多 为质肽分合转子成运“、伴、折侣分叠”选或。、装折配，叠这与一装类配分等子本
催化核心
调节和识别作用
泛素化和蛋白酶体所介导的蛋白质降解途径
A. 经负染色的蛋白酶体结构电镜照片。B. 靶蛋白泛素化及其降解示意图1.泛素活化酶
E1 活化泛素分子；2. 泛素分子转移至泛素结合酶（泛素载体蛋白） E2 ；3. 泛素连接
酶E3 催化形成异肽 键4. 靶蛋白被泛素化；5. 蛋白酶体识别泛素化靶蛋白、ATP 水解
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第7章 细胞质基质与内膜系统
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本章主要内容
细胞质基质及其功能 细胞内膜系统及其功能
内质网 高尔基体 溶酶体 过氧化物酶体
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真核细胞内区室化
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细胞组分
细胞质基质 细胞核 内质网 高尔基体 溶酶体 胞内体
过氧化物酶体 线粒体
数目
1 1 1 1 300 200 400 1700
辅酶或辅基与酶的共 价结合
磷酸化与去磷酸化 蛋白质糖基化作用 甲基化修饰 酰基化
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2. 控制蛋白质的寿命
N 端第一个氨基酸残基是决定蛋白质寿命的信号
若泛N素端是的一第种一由个氨76基个酸氨是基M酸et残（甲基硫组氨成酸的）小、分S子er（蛋丝白氨，酸具）有、蛋Th白r（质苏降氨解酸和）细、Ala （胞丙周氨期酸调）控或Pro（脯 氨酸），
生物膜的基本特征是什么？这些特征与它的生理功能有什么联系？
答案要点：生物膜的基本结构特征：①磷脂双分子层组成生物膜的基本骨 架，具有极性的头部和非极性的尾部的脂分子在水相中具有自发形成封闭 膜系统的性质，以非极性尾部相对，以极性头部朝向水相。这一结构特点 为细胞和细胞器的生理活动提供了一个相对稳定的环境，使细胞与外界、 细胞器与细胞器之间有了一个界面；②蛋白质分子以不同的方式镶嵌其中 或结合于表面，蛋白质的类型、数量的多少、蛋白质分布的不对称性及其 与脂分子的协同作用赋予生物膜不同的特性与功能；这些结构特征有利于 物质的选择运输，提供细胞识别位点，为多种酶提供了结合位点，同时参 与形成不同功能的细胞表面结构特征。
辨的细胞器及其亚微结构以外的细胞质部分称为细胞质基质.
2、生物化学:用差速离心的方法分级离心细胞匀浆物中的各
种细胞组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体
和细胞膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的部分称
为胞质溶胶.
3、学术争议:有人认为细胞骨架不属于细胞质基质的范畴，
是细胞器，也有人认为细胞骨架是细胞质基质的主要结构体