中国海洋大学细胞生物课件07内质网与核糖体

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
贮积 Ca2
+
☻免疫球蛋白重链结合蛋白(Ig heavy-chain-binding protein, BiP) ☻蛋白质二硫化物异构酶(protein disulphide isomerase, PDI) ☻Grp78 ☻Grp94 网质蛋白 (reticulo-plasmin) ☻RP60 ☻等
泛素依赖性蛋白降解途径 (ubiquitin-dependent
path of protein degradation)
(Avram Hershko and Irwin Rose, et al., 1980)
细胞对不需要的蛋白质通过标记泛素标签来
进行选择性降解,蛋白质一旦被标记了泛素标签,
就会很快在蛋白酶体中被降解。
尽管如此,在同种细胞中,内质网的形态却是相对恒定的。
ER extension
第二节 内质网
二、内质网的化学组成
内质网化学组成方面的资料主要来源于对 微粒体(microsome)膜的研究。
微粒体不是细胞内的一 种固有结构, 而是细胞匀 浆 在差速 离心 过程中 所 分离出的一种膜泡成分, 它由内膜系统中各组分 的膜断片自然卷曲而成, 如 内质网 和高 尔基复 合 体的膜等。
第一节 细胞质溶质
泛素化要经过3步:
1、泛素激活酶(E1)的激活:此反应是通过添加泛素 分子发生的,需要ATP; 2、泛素分子转移:泛素分子加接到泛素缀合酶(E2) 的半胱氨酸残基上; 3 、 加 接 泛 素 标 签 : 由 泛 素 连 接 酶 (ubiquitin ligase)(E3)催化,在E2结合的泛素分子与靶蛋白 (要降解)的赖氨酸残基间形成肽键。 此三步反应可反复多次,每次加接上一个泛素分子.
一 个 肝 细 胞 的 部 分 电 镜 图 象
示 几 种 主 要 的 细 胞 内 膜 成 分
内膜系统(intracellular membrane):细胞质内由膜围成的
小管、小泡和扁囊所组成的系统。
核膜
内膜系统
内质网
高尔基复合体
质膜 内膜系统的产物 溶酶体 分泌泡
溶酶体 质膜 核膜 内质网
细胞质溶质 分泌泡
高尔基复合体
真核细胞内膜系统各成分之间的关系
各内膜之间可通过出芽和融合而相互交流, 但线粒体和叶绿体不参与此类交流
内膜系统中的各种成分又分为更加精细的区域:细胞 质的高度分区化(compartmentalization)。
一个动物细胞的模式图 示各种主要的细胞内分区
内膜系统:也是由单位膜组成的动态结构。在形成上
第一节 细胞质溶质
pH值7.2的维持依赖于质膜上的Na+驱动载体蛋白
(Na+ driven carrier protein)和Na+-H+交换体(Na+-H+
exchanger)的共同作用。
质膜上对向运输体运行示意图
Na+-H+交换体利用Na+的浓度梯
度,将H+泵入细胞质溶质,调节
细胞质溶质的pH值
第一节 细胞质溶质
(五)蛋白质的选择性降解
1、蛋白质寿命控制 决定蛋白质寿命的信号:
N-端的第一个氨基酸残基:
Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly或Pro:稳定! 其它12个氨基酸:不稳定 !
细菌也是如此
第一节 细胞质溶质
2、蛋白质的选择性Baidu Nhomakorabea解
① 带有“不稳定氨基酸信号”的蛋白:
第一节 细胞质溶质
糖酵解起始过程 的10个步骤图解 葡萄糖经过糖酵 解过程,产生2个
丙酮酸分子和少
量 ATP 。 丙 酮 酸 进入线粒体基质,
参加三羧酸循环
第一节 细胞质溶质
(二)维持细胞内环境(pH、离子环境)的稳定性
缓冲pH值,使酸度保持在~pH7.2 : 为各种中间代谢反应的进行提供了适宜 的微环境 离子环境:使某些离子保持适当的浓度 维持细胞器等的正常结构
分子伴侣
帮助变性或错误折叠的蛋白质 重新折叠成正确的分子构象

降 解
第一节 细胞质溶质
例如:
例如:在内质网中折叠错误的蛋白质——膜蛋 白和分泌蛋白,可通过转移体(translocon)由内质 网腔转移到细胞质溶质中,随后通过泛素化途径被 降解。
第一节 细胞质溶质
3、蛋白质选择性降解的途经/机制
也具有一定的顺序相关性。
内膜系统具有许多重要的生物学功能: ► 酶系统的隔离与连接; ► 扩散屏障及膜电位的建立; ► 离子梯度的维持;
► 细胞内不同分区内差别pH值的形成;
等等……
讲授提纲
第一节 细胞质溶质 第二节 内质网 第三节 核糖体
第一节 细胞质溶质
一、细胞质溶质的化学组成:
小分子 水和无机离子等
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;
细胞质溶质 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
第一节 细胞质溶质
糖 酵 解
从摄取食物开始直至代谢 废物的代谢反应图解
NADH 还原酶
电 子 传 递 ATP
示细胞质溶质中所进行 的中间代谢反应,如糖酵解、 氨基酸代谢和脂肪酸氧化
第一节 细胞质溶质
(六) 细胞形态与运动、胞内物质运输及大分子定位
细 胞 骨 架
♫细胞的形态 ♫细胞的运动 ♫能量传递
♫结构的组织者
♫细胞分裂 ♫胞内物质运输
第二节 内质网
1897年,Garnier:动质(ergastoplasm)
1945年, K. R. Porter等:内质网 (endoplasmic reticulum, ER)
细胞质溶质是一个复杂但高度有序的结构体
系,而在该体系的维持中,细胞骨架又起着必
不可少的重要作用。
细胞骨架的存在,使细胞质溶质中的各种大 分子均有其精密定位,使各种代谢途径之间相
互协调、高效而有序地进行,以完成各种复杂
的生命活动。
第一节 细胞质溶质
三、细胞质溶质的功能:
(一) 维持一些代谢反应途经
细胞质溶质中含有许多种酶,若干代谢反应都是在
细胞质溶质
中等分子 脂类、糖类、氨基酸、核苷酸及其衍生物等 大分子 蛋白质、脂蛋白、多糖和RNA等 重要贮存化合物 如糖原等
第一节 细胞质溶质
蛋白质 核糖体
RNA
50nm
细胞质中几种主要组分的模式图解
第一节 细胞质溶质
二、细胞质溶质的属性:
(一)酸度稳定
细胞质溶质的酸度保持在中性水平上,约为 pH7.2,而细胞外组织液的酸度为pH7.4。这一 中性内环境恰是细胞质溶质内各种酶发挥活性的 最佳酸度。
第二节 内质网
内质网的分布 与 微管的走向 相关
ER dynamics
内质网在不同细胞内呈现出相似的结构与分布
第二节 内质网
内质网形态结构
第二节 内质网
内质网在形态上又分为两个区域:
无核糖体附着,表面光滑
(smooth endoplasmic reticulum, SER) 光面内质网
胞质面附着有核糖体,表面粗糙
(三)维持细胞内 信号转导通路
各种信号转导途径的级 联反应大都在细胞质溶 质中进行
胰岛素细胞内信号传递途径 在细胞质溶质中的级联反应
胰岛素受体结合胰岛素后,将 信号传至细胞内,一系列细胞 内信号传递分子通过磷酸化和 去磷酸化——级联反应将信号 传至核内,调节有关基因表达, 引起细胞分裂。
第一节 细胞质溶质
第二节 内质网
讲 授 提 纲
一、内质网的形态结构 二、内质网的化学组成 三、内质网的功能
四、内质网的特化结构
五、内质网的来源
第二节 内质网
一、内质网的形态结构
膜厚约5~6nm,单位膜结构; 总面积很大: 如肝细胞中,内质网总面积——质膜的30~40倍
完整细胞内的内质网在细胞核周围形成了网状的三维 结构,在细胞质内铺展成树枝状,形成了复杂的网络。 内 质 网 的 分 布
(四)蛋白质的合成与修饰
细胞质溶质蛋白、细胞骨架蛋白和核蛋白等都
是在细胞质溶质中的游离核糖体上合成的。
N-端甲基化 糖基化 酰基化 磷酸化、去磷酸化 辅酶和辅基的共价结合等 在其侧链 的特定位 点上进行
蛋白质修饰
这些修饰对维持和调节蛋白质的生物活性、进而使细胞 能完成其各种生命活动等都具有非常重要的作用
催化限速反应的一些重要酶类
细胞癌基因(如fos和myc)等的产物
没有被及时运出的其它部位的蛋白质
② 带有“稳定氨基酸信号”的不正常蛋白:
错误折叠的不正常蛋白质 变性的不正常蛋白质
第一节 细胞质溶质
带有“稳定氨基酸信号” 不正常蛋白的选择性降解方式:
错误折叠的不正常蛋白质; 变性的不正常蛋白质
第六章 内质网与核糖体
Chapter 7 Endoplasmic Reticulum and Ribosomes
细胞质的组成
细胞质溶质 较为均质和半透明的胶状物质
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、 线粒体和叶绿体等
细胞质
细胞器
无界膜的细胞器:如核糖体、中心粒等 内含物 胶原、色素等一些有形成份
主要为磷脂 内质网膜中还含有电子传递链的成分 约含有30~40种酶 细胞色素P-450
信号识别颗粒的受体(signal-recognition particle receptor); 核糖体亲合蛋白(ribophorin); 内质网膜驻留激酶(PKR-like ER-resident kinase, PERK).
PDI
分子 伴侣
功能
内质蛋白
BiP
钙网蛋白
RP60
♫ 参与蛋白质的折叠 内质网腔中普遍富含的几种网质蛋白 ♫ Ca2+的贮存 ♫ 维持内质网的结构与功能
第二节 内质网
三、内质网的功能
1. 蛋白质的合成 2. 蛋白质的修饰与加工
微 粒 体 的 电 镜 形 态
第二节 内质网
核糖体
微粒体 糙面微粒体
微粒体
光面微粒体
根据RER和SER的密度差异——差速离心——分离开来。
高盐介质
核糖体
糙面微粒体
糙面微粒体膜
而且在高盐度的介质中, 也可使微粒体上的核糖体脱落下来。
第二节 内质网
内质网的化学组成
脂类约占1/3 内质网膜 蛋白质约占2/3
Rough ER
胞质面(cytoplasmic face) 膜向胞质的一面
腔面(luminal face) 膜向腔的一面
在三维立体结构上,内质网是由膜形成的一些形状大小不同的小管、 小囊或潴泡(cisterna)构成的一个连续的网状膜系统, 其内腔是相通的。
第二节 内质网
在不同细胞中,其形态具有多样性,其数量和分布不同; 即使是同种细胞,在不同细胞部位、不同发育时期,甚至生 理状态不同,内质网的形态、数量和分布也有差异;
(7~8个残基),而泛素分子保持完整。
(自B.Alberts等,2004)
第一节 细胞质溶质
Aaron Ciechanover等三位科学家由于发现了细胞
摧毁有害蛋白质的机理(即泛素调节的蛋白质降
解), 而荣获2004年诺贝尔化学奖!
Aaron Ciechanover
Avram Hershko
Irwin Rose
第一节 细胞质溶质
泛 素 化 蛋 白 质 被 蛋 白 酶 体 降 解 过 程
第一节 细胞质溶质
真核细胞中大多数蛋白质的降解是一种大的细胞质溶
质蛋白质水解复合物——蛋白酶体(proteasome)来执行。
蛋白酶体的结构 形态
(A) 根据计算机处 理显示出的蛋白酶 体图像,呈圆筒状, 两端各盖有一帽状 结构。 多泛素链可被蛋白酶体‘帽’识别,将带有多泛素链的蛋白质 (B) 蛋白酶体纵剖 面示意图,中央为 送入蛋白酶体圆筒腔中降解。蛋白质被切割成许多小的肽片段 圆筒腔。
(rough endoplasmic reticulum, RER) 糙面内质网
۞ 多为小管 或小囊状;
۞多为扁囊 状;
۞ 广泛存在 于合成类 固醇的细 胞中
۞ 广泛存在 于合成蛋 白质的细 胞中
第二节 内质网
内质网的三维立体结构
潴泡(cisterna) 大而扁平的片状结构
小管 小囊
Smooth ER
第一节 细胞质溶质
(二)结构有序
细胞质溶质中含有细胞骨架纤维,酶蛋白和受
体蛋白与细胞骨架建立了相互作用关系,使其定位
分布,从而使各种代谢生理活动有条不紊的进行。
细胞质溶质中各种小泡的运输,细胞骨架成分
也具有导向作用。
例如:用免疫荧光技术观察的结果表明,与糖 酵解有关的一些酶类是结合在微丝上的。
第一节 细胞质溶质
一级结构
32
521 536 589
激酶
(氨基酸残基序号) 1114
信号肽
腔质区 (感应区)
跨膜区
胞质区 (效应区)(具有蛋白质激酶活性)
PERK与在胁迫状态下RER促使核糖体解聚并对eIF2α进行 磷酸化进而控制(降低)蛋白质的合成速率有关。
第二节 内质网
内质网腔的化学组成:
☻内质蛋白(endoplasmin) ☻钙网蛋白(calreticulin)
相关文档
最新文档