第五章细胞的内膜系统和囊泡运输

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物质跨膜运输方式之间的区别 被动运输 简单扩散 易化扩散 离子通道扩散 顺浓度梯度 顺浓度梯度 顺电化学梯度 无 浓度梯度 载体蛋白 通道蛋白
特点 方向 蛋白 动力
主动运输 逆浓度梯度或 逆电化学梯度 载体蛋白
浓度梯度
电化学梯度
细胞供能
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第三节 大分子和颗粒物质跨膜运输
KDEL序列：Lys-Asp-Glu-Leu HDEL序列：His-Asp-Glu-Leu
三、内质网的功能
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（一）粗面内质网的主要功能是进行蛋白质的合成、 加工修饰、分选及转运。
附着核糖体上合成的蛋白质： ·外输性或分泌性蛋白质 ·膜整合蛋白质 ·构成细胞器中的驻留蛋白
内质网、高尔基复合体、溶酶体中的蛋白质
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所谓糖基化，是指单糖或者寡糖与蛋白质 之间通过共价键的结合形成糖蛋白的过程。 发生在粗面内质网中的糖基化主要是寡糖 与蛋白质天冬酰胺（或天冬氨酸）残基侧链上 氨基基团的结合，也称为N-连接糖基化。
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寡糖链由14个糖分子构成： 2个N-乙酰葡萄糖胺 9个甘露糖 3个葡萄糖
信号肽：是位于分泌性蛋白质的N端，一般由 16-26个氨基酸残基，是引导肽链进入内质网的一 段序列。
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信号肽假说：蛋白质的合成起始于细胞质 溶胶中的核糖体，通过新生肽链上的信号肽将 核糖体引导到内质网网膜上，并在内质网膜上 完成蛋白质的合成，而信号肽本身则在蛋白质 合成完成之前就被内质网腔的信号肽酶切除。
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简单扩散
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（1）特点
溶质分子通过质膜进行自由扩散，不需要
膜转运蛋白协助；
转运方向为顺浓度低度，所需要的能量来 自浓度差所产生的势能，不需要细胞提供 能量。
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简单扩散
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（1）特点
溶质分子通过质膜进行自由扩散，不需要
膜转运蛋白协助；
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粗面内质网（RER）
滑面内质网（SER）
粗面内质网
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·颗粒内质网，核糖体附着在内质网膜胞质面 ·扁平囊状 ·功能：与外输性蛋白质及多种膜蛋白的合成、 加工及转运有关
滑面内质网 ·无颗粒内质网，无核糖体附着 ·管、泡样网状形态结构 ·多功能细胞器（脂类合成、解毒）
单位膜（unit membrane）：电镜下，生物 膜呈现的“暗-明-暗”的三层结构，叫单位 膜 ，是一切生物膜所具有的共同特性。
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第一节 细胞膜的化学组成与生物学特性
一、细胞膜的化学组成 脂类——膜脂
细胞膜 蛋白质——膜蛋白
糖类——膜糖类
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转运方向为顺浓度低度，所需要的能量来 自浓度差所产生的势能，不需要细胞提供 能量。
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二、膜转运蛋白介导的跨膜运输
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膜转运蛋白主要有两类： ·载体蛋白：与特定的溶质结合，通过改变构 象使溶质穿越细胞膜。可介导被动运输，也 可介导逆电化学梯度的主动运输。 ·通道蛋白：形成一种水溶性通道，通道打开 时特定的溶质可经过通道穿越细胞膜。只能 介导顺电化学梯度的被动运输。
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二、细胞膜的生物学特性
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细胞膜的主要特性是膜的不对称性和流 动性，这是由于组成膜的各种化学组分的不 对称性和流动性所导致的。
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（一）膜的不对称性——决定膜功能的方向性 膜脂的不对称性 膜蛋白的不对称性 膜糖类的不对称性
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4、卵磷脂与鞘磷脂的比值
卵磷脂的脂肪链不饱和程度高，相变温度低；
鞘磷脂的脂肪链的饱和程度高，相变温度高。
卵磷脂与鞘磷脂的比值越大，膜的流动性越高；
卵磷脂与鞘磷脂的比值越小，膜的流动性越低。
5、膜蛋白的影响
膜上嵌入的蛋白越多，膜脂的流动性就越小。
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膜蛋白的运动性
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具体过程：
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信号识别颗粒 信号肽
信号 识别 颗粒 受体
转运体
信号肽酶 分泌性蛋白质
（2）新生多肽链的折叠与装配
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二硫键异构酶，附着在内质网膜腔面上，能够 切断二硫键，帮助新合成的蛋白质重新形成二硫键 并处于正确的折叠状态。
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内质网的衍生结构
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二、内质网的化学组成
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3、网质蛋白
网质蛋白是普遍地存在于内质网网腔 中的一类蛋白质。其多肽链的羧基端均含 有KDEL序列或HDEL序列的4氨基酸驻留 信号。
分子伴侣：在细胞中可以识别正在合成的 多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部 位结合，从而帮助这些多肽的转运、折叠 或装配，但其本身并不参与最终产物形成 的蛋白质分子。 内质网分子伴侣蛋白的特点是在羧基端有 Lys-Asp-Glu-Leu（简称KDEL序列）四 氨基酸滞留信号肽。
（3）蛋白质的糖基化
3、脂锚定蛋白
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十二烷基磺酸钠（SDS）为常用的离子型 去垢剂，能引起蛋白质变性，得到的蛋白没有 活性。 Triton X-100是非离子型去垢剂，对蛋白 质的作用比较温和。
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十二烷基磺酸钠（SDS）为常用的离子型 去垢剂，能引起蛋白质变性，得到的蛋白没有 活性。 Triton X-100是非离子型去垢剂，对蛋白 质的作用比较温和。
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Hale Waihona Puke Baidu
（三）载体蛋白介导的主动运输
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主动运输：是载体蛋白介导的物质逆浓度 梯度或电化学梯度，由低浓度一侧向高浓 度一侧进行的跨膜转运方式。需要消耗细 胞代谢能。
主动运输的类型： 1、ATP驱动泵（ATP直接供能） 2、协同运输（ATP间接供能）
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信号识别颗粒（SRP）：存在于细胞质中，它 既可与新生信号肽序列和核糖体结合，也可 与内质网上的SPR受体结合。SRP与信号肽结 合可导致蛋白质合成暂停。 SRP受体：位于内质网膜上，可特异地与信号 识别颗粒结合。 转运体：是位于内质网膜上的离子通道蛋白， 可使新合成的肽链转移至内质网内。
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（二）膜的流动性—膜功能活动的保证
膜的流动性主要是指：膜脂的流动性
膜蛋白的运动性
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膜脂分子的运动方式
（1）侧向扩散运动 （2）旋转运动 （3）翻转运动 （4）弯曲运动 （5）伸缩、震荡运动
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影响膜脂流动性的因素
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吞噬作用 胞饮作用
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受体介导的内吞作用
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第五章 细胞的内膜系统和囊泡运输
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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、高尔基复 合体、溶酶体、各种转运小泡以及核膜 等功能结构。
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复习
细胞膜（cell membrane）：是包围在细胞 质表面的一层界膜，又称质膜。 内膜系统（endomembrane system）：真核 细胞内除质膜外其它所有的膜结构，构成内 膜系统。
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生物膜：细胞质膜和细胞内膜系统称为生物
膜。
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游离核糖体上合成的蛋白质： ·细胞质中的驻留蛋白 ·非内膜系统细胞器中的驻留蛋白
线粒体、叶绿体、过氧化物酶体中的蛋白质
·细胞核内的结构蛋白
1、信号肽介导分泌性蛋白在粗面内质网合成
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（1）信号肽假说 细胞中所有蛋白质的合成均起始于游离核糖体上。 分泌性蛋白在其合成起始后借助信号肽附着于粗面 内质网上。
又具有疏水性基团的分子，被称为两亲性
分子。
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胆固醇的特点：
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（二）膜蛋白 ——执行细胞膜的多种重要功能
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根据膜蛋白和脂双层结合的方式不同， 膜蛋白可分为三种基本类型：
1、膜内在蛋白（整合膜蛋白）
2、膜外在蛋白（外周蛋白）
1、脂肪酸链的饱和程度
脂双分子层中含不饱和脂肪酸越多，相
变温度越低，其流动性也越大。
2、脂肪酸链的长短 脂肪酸链短的相变温度低，流动性大。
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3、胆固醇的双重调节作用
当温度在相变温度以上时，胆固醇能够
限制膜的流动性，起到稳定质膜的作用；当 温度在相变温度以下时，胆固醇能防止脂肪 酸链相互凝聚，干扰晶态形成。
滑面内质网参与脂质的合成和转运
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合成脂类向其他膜结构的转运：
第二节 高尔基复合体
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内膜系统是指内质网、高尔基体、溶酶 体和液泡（包括内体和分泌泡）等四类膜结 合细胞器, 因为它们的膜是相互流动的, 处于 动态平衡, 在功能上也是相互协同的。 广义上的内膜系统概念也包括线粒体、 叶绿体、过氧化物酶体等细胞内所有膜结合 的细胞器。
第一节 内质网
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停止转移序列
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（2）由内信号肽介导的 内开始转移肽插入 转移机制
内信号肽：位于多肽链 中的信号肽序列。
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（3）多次跨膜蛋白质的插入和转移
起始转移序列 停止转移序列
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3、粗面内质网是蛋白质分选的起始部位
游离核糖体、附着核糖体合成不同类型的蛋白质； 信号肽是蛋白质分选的初始信号；
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rER内的糖蛋白在被运送到高尔基体前，切除 寡糖链上的3个葡萄糖分子和1个甘露糖分子。
糖基转移酶
（4）蛋白质的胞内运输
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2、信号肽指导的穿膜驻留蛋白的 插入转移的机制
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（1）新生肽链共翻译插入机制 停止转移信号：肽链中一段由特定氨基酸序列 组成的疏水区。
（一）膜脂构成细胞膜的结构骨架 细胞膜上的脂类称为膜脂，他是细胞的 基本结构成分，形成细胞膜的基本骨架。
磷脂
膜脂 胆固醇 糖脂
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1、磷脂是膜脂的主要成分 磷脂酰胆碱（PC） 磷脂酰乙醇胺（PE） 甘油磷脂 磷脂酰丝氨酸（PS） 磷脂酰肌醇（PI） 鞘磷脂
磷脂
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两亲性分子（兼性分子、双亲性分子）： 像磷脂分子这样，既具有亲水性基团，
膜蛋白的运动方式是侧向扩散和旋转运动。
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简单扩散 被动运输 小分子物质 的跨膜运输 物质跨膜 运输方式 大分子物质 的跨膜运输 主动运输 易化扩散 离子通道扩散 ATP直接供能 ATP间接供能
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吞噬作用 胞吞作用 胞饮作用 受体介导的内吞作用
胞吐作用 结构性分泌途径 调节性分泌途径
信号斑也是重要的蛋白质分选信号。
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信号肽：位于分泌性蛋白质的N端，介导蛋白质向内 质网的运输，信号肽在运输过程中被切除； 信号斑：在多肽链中相间排列，在指导蛋白完成运输 后并不被切除。
（三）滑面内质网是作为胞内脂类物质合成主要 场所的多功能细胞器
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1、滑面内质网参与脂质的合成和转运 2、滑面内质网参与糖原的代谢 3、滑面内质网是细胞解毒的主要场所 4、滑面内质网是肌细胞Ca2+的储存场所 5、滑面内质网与胃酸、胆汁的合成与分泌密切相关
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膜泡运输：大分子和颗粒物质被运输时并不是直接穿 过细胞膜，都是由膜包围形成膜泡，通过 一系列膜囊泡的形成和融合来完成转运过 程。分为胞吞作用和胞吐作用。
胞吞作用：细胞摄入大分子或颗粒物质的过程。 胞吐作用：细胞排出大分子或颗粒物质的过程。
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一、胞吞作用（内吞作用、入胞作用） 胞吞作用分为三种类型：
内质网广泛分布于除成熟红细胞以外的 所有真核细胞的细胞质中，约占细胞整个膜 成分的一半以上。
一、内质网的形态结构与类型 内质网是由一层单位膜围绕而成的网络结构。
基本形态： 小管 小泡 扁囊 平均膜厚度： 5-6nm
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内质网的基本类型
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粗面内质网：扁囊 滑面内质网：小管、小泡