第7章__真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输(沈婷)
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✓多数蛋白质结合在微丝上，这种特异性的结合与细胞生理 状态，组织的发育，细胞分化程度有关 ✓mRNA在细胞中区域性分布，对子代个体胚胎发育早期的 细胞分化起着重要的作用。
二、细胞质基质的功能
（一）细胞质基质在物质代谢中起重要作用
许多中间代谢过程都在细胞质基质中进行，如糖酵解 过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成与部分 分解过程等等。 蛋白质的合成与脂肪酸的合成也在细胞质基质中进行。 细胞信号转导是细胞代谢及细胞增殖、分化、衰老和凋 亡的基本调控途径。 蛋白质在细胞质基质中分选及其转运机制的研究
细胞组分
数目
体积比
细胞质基质
1
54
细胞核
1
6
内质网
1
12
高尔基体
1
3
溶酶体
300
1
胞内体
200
1
过氧化物酶体
400
1
Biblioteka Baidu
线粒体
1700
22
胞质溶胶—— 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。
蛋白质占 20-30%
真核细胞的细胞质基质中，是依赖于泛素的降解途径。
⒊ 降解变性和错误折叠的蛋白质
泛素（ubiquitin）：是76个氨基酸构成的高度保守的序列， 通过其COOH与靶蛋白序列中赖氨酸残基的NH2连接.
⒋ 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
这一功能主要靠热休克蛋白(heat shock protein，Hsp 或称stress-response protein)来完成。DNA序列分析表 明，热休克蛋白有主要3个家族（分子量为25、70、 90），每一家族中都有由不同基因编码的数种蛋白成员。 有的基因在正常条件下表达，有些则在温度增高或其他 异常情况下大量表达，以保护细胞，减少异常环境的损 伤。在正常细胞中，热休克蛋白选择性地与畸形蛋白质 结合形成聚合物，利用水解ATP释放的能量使聚集的蛋白 质溶解，并进一步折叠成正确构象的蛋白质。
内膜系统的动态特征：
将细胞中的生化合成、 分泌和内吞作用连接 形成动态的、相互作 用的网络。
在内质网合成的蛋白 和脂通过分泌活动进 入分泌泡运送到工作 部位；细胞通过内吞 途径将细胞外的物质 送到溶酶体降解。
一、内质网的形态结构与功能
内质网（ER）——由封闭的管状或扁平囊状膜系 统及其包被的腔形成互相沟通的三维网络结构。 内质网通常占细胞膜系统的一半左右，体积占细 胞总体积的10%以上。 内质网是典型的异质性 细胞器，在细胞分裂时， 内质网要经历解体和 重建的过程。
（三）细胞质基质在蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降 解等方面也起着重要作用。
1．蛋白质的修饰 2．控制蛋白质的寿命 3．降解变性和错误折叠的蛋白质 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
⒈ 蛋白质修饰
(1)辅酶或辅基与酶的共价结合。 (2)磷酸化与去磷酸化：调节蛋白质的生物活性。 (3)糖基化。把N-乙酰葡萄糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸残基的 羟基上 (4)对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰。 (5)酰基化。
一、细胞质基质的涵义
主要成分：１）中间代谢有关的数千种酶类
２）细胞质骨架结构 主要特点： １）细胞质基质是一个高度有序的体系；
✓在细胞基质中，蛋白质、分泌泡、细胞器固定在细胞质基 质的某些部位，或沿细胞骨架定向运动。 ✓细胞质基质是蛋白质与脂质合成场所。
２）通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系
第二节 细胞内膜系统及其功能
细胞内膜系统——是指在结构、功能及发生上 相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构，主 要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和 分泌泡等。
内膜系统研究技术
电镜技术：揭示超微结构； 免疫标记和放射自显影技术：功能定位； 离心技术：组分分离和分析； 遗传突变体分析技术：膜泡运输和功能机制
第七章 真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输
第一节 细胞质基质的涵义与功能（自学） 第二节 细胞内膜系统及其功能 第三节 细胞内蛋白质的分选与膜泡运输
复习思考题
形态学（电镜超薄切片）和生化：真核细胞内具有发达 的细胞内膜相结构，将细胞分为不同的区室，称为细胞 内区室化，是真核细胞结构和功能的基本特征之一。
2．控制蛋白质的寿命
在蛋白质分子的氨基酸序列有决定蛋白质寿命的信号。 若N端的第一个氨基酸是Met(甲硫氨酸)、Ser(丝氨酸)、 Thr(苏氨酸)、Ala(丙氨酸)、Val(缬氨酸)、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，则是不稳定的。
一、内质网的形态结构与功能
内质网的存在大大增加了细胞内膜的表面积，为 酶反应提供了结合位点； 内质网形成的封闭体系，将内质网上合成的物质 与细胞质基质中合成的物质分隔开来，更有利于 它们的加工和运输； 内质网是细胞内除核酸以外 的生物大分子如蛋白质、 脂质和糖类的合成基地。
一、内质网的形态结构与功能
细胞内区室化是真核细胞结构和功能的基本特征之一。
细胞内被膜： 1. 细胞质基质； 2. 细胞内膜系统； 3. 其他由膜包被的 各类细胞器（如线 粒体）
第一节 细胞质基质的涵义与功能
在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器
以外的胶状物质，称细胞质基质。
第一节 细胞质基质的涵义与功能
在真核细胞的细胞质中，除去可辨认的细胞器以外的 胶状物质，称细胞质基质，是细胞的重要部分。
（二）与细胞质骨架相关的。
细胞质骨架作为细胞质基质的主要结构成分，不仅与维持 细胞的形态、细胞的运动、细胞内的物质运输及能量传递 有关，而且也是细胞质基质结构体系的组织者，为细胞质 基质中其他成分和细胞器提供锚定位点。
一个直径为16μm的细胞，其细胞骨架的表面积可达50×103～ 100×103μm2而相同直径的球形细胞的表面积仅有0.8×103μm2。这样 大的表面积不仅限制了水分子的运动，而且把蛋白质、mRNA等生物大 分子固定在特定的位点，在细胞质基质中形成了更为精细的区域，使复 杂的代谢反应高效而有序地进行，其功能在某种程度上类似于细胞的内 膜系统，使细胞有了细胞核与细胞质及各种膜围绕的细胞器的区分。
二、细胞质基质的功能
（一）细胞质基质在物质代谢中起重要作用
许多中间代谢过程都在细胞质基质中进行，如糖酵解 过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成与部分 分解过程等等。 蛋白质的合成与脂肪酸的合成也在细胞质基质中进行。 细胞信号转导是细胞代谢及细胞增殖、分化、衰老和凋 亡的基本调控途径。 蛋白质在细胞质基质中分选及其转运机制的研究
细胞组分
数目
体积比
细胞质基质
1
54
细胞核
1
6
内质网
1
12
高尔基体
1
3
溶酶体
300
1
胞内体
200
1
过氧化物酶体
400
1
Biblioteka Baidu
线粒体
1700
22
胞质溶胶—— 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。
蛋白质占 20-30%
真核细胞的细胞质基质中，是依赖于泛素的降解途径。
⒊ 降解变性和错误折叠的蛋白质
泛素（ubiquitin）：是76个氨基酸构成的高度保守的序列， 通过其COOH与靶蛋白序列中赖氨酸残基的NH2连接.
⒋ 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
这一功能主要靠热休克蛋白(heat shock protein，Hsp 或称stress-response protein)来完成。DNA序列分析表 明，热休克蛋白有主要3个家族（分子量为25、70、 90），每一家族中都有由不同基因编码的数种蛋白成员。 有的基因在正常条件下表达，有些则在温度增高或其他 异常情况下大量表达，以保护细胞，减少异常环境的损 伤。在正常细胞中，热休克蛋白选择性地与畸形蛋白质 结合形成聚合物，利用水解ATP释放的能量使聚集的蛋白 质溶解，并进一步折叠成正确构象的蛋白质。
内膜系统的动态特征：
将细胞中的生化合成、 分泌和内吞作用连接 形成动态的、相互作 用的网络。
在内质网合成的蛋白 和脂通过分泌活动进 入分泌泡运送到工作 部位；细胞通过内吞 途径将细胞外的物质 送到溶酶体降解。
一、内质网的形态结构与功能
内质网（ER）——由封闭的管状或扁平囊状膜系 统及其包被的腔形成互相沟通的三维网络结构。 内质网通常占细胞膜系统的一半左右，体积占细 胞总体积的10%以上。 内质网是典型的异质性 细胞器，在细胞分裂时， 内质网要经历解体和 重建的过程。
（三）细胞质基质在蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降 解等方面也起着重要作用。
1．蛋白质的修饰 2．控制蛋白质的寿命 3．降解变性和错误折叠的蛋白质 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
⒈ 蛋白质修饰
(1)辅酶或辅基与酶的共价结合。 (2)磷酸化与去磷酸化：调节蛋白质的生物活性。 (3)糖基化。把N-乙酰葡萄糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸残基的 羟基上 (4)对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰。 (5)酰基化。
一、细胞质基质的涵义
主要成分：１）中间代谢有关的数千种酶类
２）细胞质骨架结构 主要特点： １）细胞质基质是一个高度有序的体系；
✓在细胞基质中，蛋白质、分泌泡、细胞器固定在细胞质基 质的某些部位，或沿细胞骨架定向运动。 ✓细胞质基质是蛋白质与脂质合成场所。
２）通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系
第二节 细胞内膜系统及其功能
细胞内膜系统——是指在结构、功能及发生上 相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构，主 要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和 分泌泡等。
内膜系统研究技术
电镜技术：揭示超微结构； 免疫标记和放射自显影技术：功能定位； 离心技术：组分分离和分析； 遗传突变体分析技术：膜泡运输和功能机制
第七章 真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输
第一节 细胞质基质的涵义与功能（自学） 第二节 细胞内膜系统及其功能 第三节 细胞内蛋白质的分选与膜泡运输
复习思考题
形态学（电镜超薄切片）和生化：真核细胞内具有发达 的细胞内膜相结构，将细胞分为不同的区室，称为细胞 内区室化，是真核细胞结构和功能的基本特征之一。
2．控制蛋白质的寿命
在蛋白质分子的氨基酸序列有决定蛋白质寿命的信号。 若N端的第一个氨基酸是Met(甲硫氨酸)、Ser(丝氨酸)、 Thr(苏氨酸)、Ala(丙氨酸)、Val(缬氨酸)、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，则是不稳定的。
一、内质网的形态结构与功能
内质网的存在大大增加了细胞内膜的表面积，为 酶反应提供了结合位点； 内质网形成的封闭体系，将内质网上合成的物质 与细胞质基质中合成的物质分隔开来，更有利于 它们的加工和运输； 内质网是细胞内除核酸以外 的生物大分子如蛋白质、 脂质和糖类的合成基地。
一、内质网的形态结构与功能
细胞内区室化是真核细胞结构和功能的基本特征之一。
细胞内被膜： 1. 细胞质基质； 2. 细胞内膜系统； 3. 其他由膜包被的 各类细胞器（如线 粒体）
第一节 细胞质基质的涵义与功能
在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器
以外的胶状物质，称细胞质基质。
第一节 细胞质基质的涵义与功能
在真核细胞的细胞质中，除去可辨认的细胞器以外的 胶状物质，称细胞质基质，是细胞的重要部分。
（二）与细胞质骨架相关的。
细胞质骨架作为细胞质基质的主要结构成分，不仅与维持 细胞的形态、细胞的运动、细胞内的物质运输及能量传递 有关，而且也是细胞质基质结构体系的组织者，为细胞质 基质中其他成分和细胞器提供锚定位点。
一个直径为16μm的细胞，其细胞骨架的表面积可达50×103～ 100×103μm2而相同直径的球形细胞的表面积仅有0.8×103μm2。这样 大的表面积不仅限制了水分子的运动，而且把蛋白质、mRNA等生物大 分子固定在特定的位点，在细胞质基质中形成了更为精细的区域，使复 杂的代谢反应高效而有序地进行，其功能在某种程度上类似于细胞的内 膜系统，使细胞有了细胞核与细胞质及各种膜围绕的细胞器的区分。