chapter9-内膜系统与蛋白质分选和膜运输课件

Chapter 9内膜系统与蛋白质分选和膜运输内膜系统与蛋白质分选和膜运输王王 学学19.1 内膜系统概述内膜系统概述9.2 内质网内质网9.3 高尔基体高尔基体 9.4 溶酶体溶酶体9.5 分泌与内吞分泌与内吞 9.6 小泡运输的分子机制小泡运输的分子机制纲纲 要要2内膜系统内膜系统39.1 内膜系统概述内膜系统概述9.1.1 内膜系统与膜结合细胞器内膜系统与膜结合细胞器膜结合细胞器膜结合细胞器 p340 (membrane-bounded organelles)内膜系统内膜系统4 膜结合细胞器的功能膜结合细胞器的功能细胞核细胞核 基因组存在场所，基因组存在场所，DNA和和RNA的合成地的合成地 内质网内质网 大多数脂的合成场所，蛋白质合成和集散地大多数脂的合成场所，蛋白质合成和集散地高尔基体高尔基体 蛋白质和脂的修饰、分选和包装蛋白质和脂的修饰、分选和包装溶酶体溶酶体 细胞内的降解作用细胞内的降解作用内体内体 内吞物质的分选内吞物质的分选线粒体线粒体 通过氧化磷酸化合成通过氧化磷酸化合成ATP叶绿体叶绿体 进行光合作用进行光合作用过氧化物酶体过氧化物酶体 毒性分子的氧化毒性分子的氧化5内膜结构特点与动态性质内膜结构特点与动态性质 独立性独立性内膜封闭的区室内膜封闭的区室执行独立的功能执行独立的功能6 合成途径合成途径 分泌性蛋白与脂的合成和加工分泌性蛋白与脂的合成和加工 内质网内质网 高尔基高尔基体体 分泌途径分泌途径 内质网上合成的蛋白质和脂内质网上合成的蛋白质和脂 出芽小泡向外运输出芽小泡向外运输 内吞途径内吞途径细胞外的物质吞进内体和溶酶体细胞外的物质吞进内体和溶酶体动态性质动态性质7内膜系统的动态特性内膜系统的动态特性 内膜系统将细胞中的生内膜系统将细胞中的生化合成、分泌和内吞作用连化合成、分泌和内吞作用连接成动态的、相互作用的网接成动态的、相互作用的网络。络。在内质网合成的蛋白和在内质网合成的蛋白和脂通过分泌活动进入分泌小脂通过分泌活动进入分泌小泡运送到工作部位泡运送到工作部位(包括细包括细胞外胞外);细胞通过内吞途径将细胞通过内吞途径将细胞外的物质送到溶酶体降细胞外的物质送到溶酶体降解。解。8内膜系统的进化内膜系统的进化起因起因 遗传信息的扩大遗传信息的扩大 体积的增大体积的增大 表面积与体积比值失调表面积与体积比值失调 物质代谢速度受限物质代谢速度受限对策对策:细胞内部结构区域化细胞内部结构区域化 途径：途径：内共生途径内共生途径 细胞质膜内陷途径。细胞质膜内陷途径。9细胞核、内质网、线粒体的进化细胞核、内质网、线粒体的进化109.1.2 蛋白质分选蛋白质分选蛋白质是由核糖体合成的，合成之后必须准确无误地蛋白质是由核糖体合成的，合成之后必须准确无误地运送到细胞的各个部位。在进化过程中每种蛋白形运送到细胞的各个部位。在进化过程中每种蛋白形成了一个成了一个明确的地址签明确的地址签(address target)，细胞通细胞通过对蛋白质地址签的识别进行运送，过对蛋白质地址签的识别进行运送，这就是蛋白质这就是蛋白质的分选的分选(protein sorting)。11细胞中蛋白质的运输有两种方式细胞中蛋白质的运输有两种方式:共翻译运输和翻译后运输共翻译运输和翻译后运输内膜系统参与共翻译运输，是分泌内膜系统参与共翻译运输，是分泌蛋白质分选的主要系统。蛋白质分选的主要系统。12细胞中各部位细胞中各部位(包括细胞质包括细胞质)中中的蛋白质都是来自胞质溶胶，的蛋白质都是来自胞质溶胶，内质网以上的细胞器，包括内质网以上的细胞器，包括细胞核、线粒体、过氧化物酶细胞核、线粒体、过氧化物酶体和质体所需蛋白是由胞质溶体和质体所需蛋白是由胞质溶胶直接运送的。胶直接运送的。内质网以下的各种细胞器，内质网以下的各种细胞器，包括内质网、高尔基体、溶酶包括内质网、高尔基体、溶酶体、内体、分泌泡、细胞质膜体、内体、分泌泡、细胞质膜以及细胞外基质等所需的蛋白以及细胞外基质等所需的蛋白质虽然起始于胞质溶胶，但要质虽然起始于胞质溶胶，但要经过内质网和高尔基体的中转。经过内质网和高尔基体的中转。细胞质中蛋白质合成和空间定位细胞质中蛋白质合成和空间定位13没有膜障碍的，没有膜障碍的，如胞质溶胶，包括胞质溶胶如胞质溶胶，包括胞质溶胶中的细胞骨架蛋白和各种酶及蛋白分子；中的细胞骨架蛋白和各种酶及蛋白分子；有完全封闭的膜障碍，有完全封闭的膜障碍，如线粒体、叶绿体、如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等；内质网、高尔基体等；有膜障碍，但是膜上有孔，有膜障碍，但是膜上有孔，如细胞核。如细胞核。蛋白质定位的细胞内空间部位蛋白质定位的细胞内空间部位14 核孔运输核孔运输：胞质溶胶中合成的蛋白质穿过细胞核内胞质溶胶中合成的蛋白质穿过细胞核内外膜形成的核孔进入细胞核，被运输的蛋白需要有外膜形成的核孔进入细胞核，被运输的蛋白需要有核定位信号核定位信号。跨膜运输跨膜运输：胞质溶胶中合成的蛋白质进入到内质网、胞质溶胶中合成的蛋白质进入到内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器，需要膜线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器，需要膜上运输蛋白的帮助，被运输的蛋白要有上运输蛋白的帮助，被运输的蛋白要有信号肽或导信号肽或导肽肽。小泡运输：小泡运输：蛋白质从内质网转运到高尔基体以及从蛋白质从内质网转运到高尔基体以及从高尔基体转运到溶酶体、分泌泡、细胞质膜、细胞高尔基体转运到溶酶体、分泌泡、细胞质膜、细胞外等则是由外等则是由小泡介导小泡介导的，这种小泡称为运输小泡。的，这种小泡称为运输小泡。蛋白质分选定位的三种机制蛋白质分选定位的三种机制 15蛋白质分选定位的三种途径蛋白质分选定位的三种途径核定位信号核定位信号信号肽或导肽信号肽或导肽小泡介导小泡介导16信号序列的作用：信号序列的作用：决定蛋白质的运输方向。决定蛋白质的运输方向。信号序列特性：信号序列特性：通常为通常为15-60个氨基酸长度，位于新生肽个氨基酸长度，位于新生肽的的N端。对运输的蛋白质没有特异性，但不同的膜结合细胞端。对运输的蛋白质没有特异性，但不同的膜结合细胞器具有不同的蛋白质定位信号序列。器具有不同的蛋白质定位信号序列。信号序列的类型信号序列的类型 核定位信号核定位信号(入核信号入核信号)：指导核蛋白的运输。指导核蛋白的运输。引导肽：引导肽：指导线粒体、叶绿体和过氧化物酶体蛋白的运输。指导线粒体、叶绿体和过氧化物酶体蛋白的运输。信号肽：信号肽：指导内膜系统的蛋白质运输。指导内膜系统的蛋白质运输。.信号序列信号序列17信号序列信号序列在蛋白质定位中的作用在蛋白质定位中的作用189.1.3 内膜系统的研究方法内膜系统的研究方法 放射自显影术放射自显影术(autoradiography)胰腺系统胰腺系统中胰泡细胞具有最发达的内膜系统，中胰泡细胞具有最发达的内膜系统，主要主要功能是合成消化酶类。功能是合成消化酶类。使用放射自显影技术证明了蛋白质分泌起始于内质使用放射自显影技术证明了蛋白质分泌起始于内质网，经高尔基体到达细胞外。网，经高尔基体到达细胞外。19蛋白质分泌的同位素示踪实验示意图蛋白质分泌的同位素示踪实验示意图(a)细胞与同位素接触细胞与同位素接触3分钟之后，标记物出现在分钟之后，标记物出现在内质网中内质网中;(b)细胞接触同位素细胞接触同位素3分钟后，置于非同位素的培养基中分钟后，置于非同位素的培养基中“跟踪跟踪”17分钟，分钟，放射性标记出现在放射性标记出现在高尔基体和部分分泌泡高尔基体和部分分泌泡;(c)细胞接触同位素细胞接触同位素3分钟后，置于无同位素的培养基中分钟后，置于无同位素的培养基中“跟踪跟踪”117分钟，分钟，标记物主要出现在标记物主要出现在分泌泡分泌泡中。中。20 微粒体微粒体(microsomes)分离分离 差速离心分离与功能分析差速离心分离与功能分析21突变体使用突变体使用通过对酵母突变体的研究，通过对酵母突变体的研究，揭示了小泡运输的过程揭示了小泡运输的过程 野生型是分泌正常的酵母，野生型是分泌正常的酵母，A、B、C、D、E是五类不同是五类不同的的sec基因基因(secretory genes)突变，代表了蛋白质分泌突变，代表了蛋白质分泌的五个过程。的五个过程。A:分泌蛋白不能进入内质网，分泌蛋白不能进入内质网，B:内质网出内质网出芽缺陷，芽缺陷，C:分泌小泡不能与高尔基体融合分泌小泡不能与高尔基体融合:D:高尔基体不高尔基体不能形成分泌泡能形成分泌泡;E:分泌泡不能与质膜融合分泌泡不能与质膜融合 229.2 内质网内质网9.2.1 形态结构和化学组成形态结构和化学组成形态结构形态结构由由一一层层单单位位膜膜所所形形成成的的囊囊状状、泡泡状状和和管管状状结结构构，并形成一个连续的网膜系统并形成一个连续的网膜系统;由于它靠近细胞质的内侧，故称为内质网由于它靠近细胞质的内侧，故称为内质网;通常占细胞膜系统的一半。通常占细胞膜系统的一半。23内内质质网网的的形形态态结结构构24粗面内质网粗面内质网(rough endoplasmic reticulum，RER)多呈大的扁平膜囊状，多呈大的扁平膜囊状，在电镜下观察排列整齐。在电镜下观察排列整齐。是是核糖体核糖体和和内质网内质网共同构成共同构成主要功能是合成主要功能是合成分泌性的蛋白质、多种膜蛋白和酶分泌性的蛋白质、多种膜蛋白和酶蛋白蛋白根据内质网上是否附有核糖体，将内质网分为根据内质网上是否附有核糖体，将内质网分为两类两类:粗面内质网粗面内质网和和光面内质网光面内质网。25无核糖体附着的内质网，无核糖体附着的内质网，通常为小的膜管和小的膜囊状，通常为小的膜管和小的膜囊状，是是脂类合成脂类合成的重要场所，的重要场所，往往作为出芽的位点，往往作为出芽的位点，将内质网上合成的将内质网上合成的蛋白质或脂类蛋白质或脂类转运到高尔基体。转运到高尔基体。有两个面有两个面内质网的外表面称为内质网的外表面称为胞质溶胶面胞质溶胶面(cytosolic space)，内表面称为内表面称为潴泡面潴泡面(cisternal space)光面内质网光面内质网(smooth endoplasmic reticulum，SER)26内质网与核膜的关系内质网与核膜的关系27微粒体微粒体(microsome)在在细细胞胞匀匀浆浆和和差差速速离离心心过过程程中中获获得得的的由由破破碎碎的的内内质网自我融合形成的近似球形的膜囊泡状结构，质网自我融合形成的近似球形的膜囊泡状结构，在在体体外外实实验验中中，具具有有蛋蛋白白质质合合成成、蛋蛋白白质质糖糖基基化化和脂类合成等内质网的基本功能。和脂类合成等内质网的基本功能。肌质网肌质网(sarcoplasmic reticulum)心心肌肌和和骨骨骼骼肌肌细细胞胞中中的的一一种种特特殊殊的的内内质质网网，其其功功能是参与肌肉收缩活动。能是参与肌肉收缩活动。特殊类型的内质网特殊类型的内质网28 蛋白质与脂蛋白质与脂 磷磷 脂占脂占50%-60%，蛋白质约占蛋白质约占20%，与线粒体外，与线粒体外膜很相似膜很相似。代谢酶系代谢酶系 存在许多代谢酶系存在许多代谢酶系 细胞色素细胞色素P450在内质网膜中最为丰富在内质网膜中最为丰富 标志酶：标志酶：葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶内质网的化学组成内质网的化学组成299.2.2 光面内质网的功能光面内质网的功能糖原分解与糖原分解与游离葡萄糖释放游离葡萄糖释放脂类的合成与转运脂类的合成与转运解毒作用解毒作用CaCa2+2+离子浓度的调节作用离子浓度的调节作用30糖糖原原分分解解与与游游离离葡葡萄萄糖糖释释放放 31磷脂的合成磷脂的合成内腔细胞溶质32磷脂转运的两种方式磷脂转运的两种方式小泡运输小泡运输其他内膜系统的膜上其他内膜系统的膜上包括细胞核膜包括细胞核膜 磷脂转移蛋白磷脂转移蛋白线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体和过氧化物酶体和过氧化物酶体的膜中。的膜中。33磷脂磷脂转移转移蛋白的作用蛋白的作用34解毒作用解毒作用光光面面内内质质网网含含有有丰丰富富的的氧氧化化酶酶系系统统(如如细细胞胞色色素素P450、NADH细细胞胞色色素素C还还原原酶酶等等)能能使使许许多多有害物质解毒，转化为易于排出的物质。有害物质解毒，转化为易于排出的物质。35光面内质网的氧化作用光面内质网的氧化作用369.2.3 粗面内质网的功能粗面内质网的功能 -信号肽与蛋白质运输信号肽与蛋白质运输 37蛋白质进入核糖体实验蛋白质进入核糖体实验RERRER微粒体微粒体 置于加有放射性标记氨基酸的蛋置于加有放射性标记氨基酸的蛋白质合成体系中进行短暂温育，白质合成体系中进行短暂温育，然后加入嘌呤霉素，使蛋白质合然后加入嘌呤霉素，使蛋白质合成提前中止并从核糖体中释放出不完成提前中止并从核糖体中释放出不完全的多肽。全的多肽。从破裂的从破裂的RERRER小泡中释放出来的物小泡中释放出来的物质中有放射性标记的新合成的多肽质中有放射性标记的新合成的多肽38G.BlobelG.Blobel等等用用离离体体实实验验证证实实了了信信号号肽肽的的存存在在:RER对产物的影响对产物的影响 蛋白水解酶实验蛋白水解酶实验 多聚核糖体的离体翻译多聚核糖体的离体翻译信号肽的信号肽的证实证实39体外合成实验体外合成实验加与不加加与不加RERRER小泡，产物不同小泡，产物不同 40蛋白水解酶水解实验蛋白水解酶水解实验体外翻译的无细胞系统中体外翻译的无细胞系统中(含有含有RER小泡小泡)合合成分泌蛋白，加入蛋白水解酶，并不能使新成分泌蛋白，加入蛋白水解酶，并不能使新生肽水解。生肽水解。同时加入去垢剂，则能将蛋白质水解，同时加入去垢剂，则能将蛋白质水解，41多聚核糖体离体翻译多聚核糖体离体翻译短时间温育，即可得到成熟的分泌蛋白短时间温育，即可得到成熟的分泌蛋白(无信号序列无信号序列)，而长时间的温育，得到的产物而长时间的温育，得到的产物N-端有信号序列端有信号序列42信号肽的特性信号肽的特性15-35个个氨氨基基酸酸残残基基，N-末末端端含含有有1个个或或多多个个带带正正电荷的氨基酸，电荷的氨基酸，含有含有6-12个疏水残基个疏水残基在蛋白质合成中将核糖体引导到内质网，在蛋白质合成中将核糖体引导到内质网，进入内质网后通常被切除进入内质网后通常被切除 43信号识别颗粒与停靠蛋白信号识别颗粒与停靠蛋白信信号号识识别别颗颗粒粒(signal recognition partical，SRP)三个功能域三个功能域:信号肽识别结合位点信号肽识别结合位点翻译暂停结构域翻译暂停结构域SRP受体蛋白结合位点受体蛋白结合位点44是是SRP在内质网膜上的受体蛋白在内质网膜上的受体蛋白 使正在合成蛋白质的核糖体停靠到内质网上来。使正在合成蛋白质的核糖体停靠到内质网上来。停靠蛋白停靠蛋白(Docking protein，DP)45Signal hypothesisER转转运蛋白运蛋白质合成质合成的起始的起始信号信号序列与序列与SRP结结合合核糖核糖体附着体附着到内质到内质网上网上 SRP释放与释放与蛋白质蛋白质转运通转运通道打开道打开信号信号序列与序列与通道中通道中受体结受体结合合信号信号肽酶切肽酶切除信号除信号序列序列46新的信号假说的要点新的信号假说的要点 ER转运蛋白质合成的起始。转运蛋白质合成的起始。通过通过ER转运的蛋白合成起始于胞质溶胶中的转运的蛋白合成起始于胞质溶胶中的游离核糖体游离核糖体。核糖。核糖体是蛋白质合成的基本装置，它并不决定合成蛋白质的去向，体是蛋白质合成的基本装置，它并不决定合成蛋白质的去向，合成的蛋白质何去何从，是由合成的蛋白质何去何从，是由mRNA决定的，也就是说是由决定的，也就是说是由密码决定的。密码决定的。信号序列与信号序列与SRP结合。结合。SRP的信号识别位点识别新生肽的信号序列并与之结合的信号识别位点识别新生肽的信号序列并与之结合;同时，同时，SRP上的翻译暂停结构域同核糖体的上的翻译暂停结构域同核糖体的A位点作用，位点作用，暂时停止暂时停止核糖体的蛋白质合成。核糖体的蛋白质合成。核糖体附着到内质网上。核糖体附着到内质网上。结合有信号序列的结合有信号序列的SRP通过它的第三个结合位点与内质网膜中受通过它的第三个结合位点与内质网膜中受体体(停靠蛋白停靠蛋白)结合，结合，将核糖体附着到内质网的蛋白质转运通将核糖体附着到内质网的蛋白质转运通道道(protein-translocating channel)。47 当当SRP-信号序列信号序列-核糖体核糖体-mRNA复合物锚定到内质网膜后，复合物锚定到内质网膜后，SRP受体将其结合的受体将其结合的GTP水解同时将水解同时将SRP释放出来，此时蛋白释放出来，此时蛋白转运通道打开，核糖体与通道结合，新生的肽插进通道。释转运通道打开，核糖体与通道结合，新生的肽插进通道。释放的放的SRP又回到胞质溶胶中循环使用。又回到胞质溶胶中循环使用。信号序列与通道中受体结合。信号序列与通道中受体结合。蛋白质继续合成，随着蛋白质继续合成，随着SRP的释放，核糖体上的多肽插入到内质的释放，核糖体上的多肽插入到内质网的蛋白通道之后，信号序列与通道中的受体网的蛋白通道之后，信号序列与通道中的受体(或称信号结合或称信号结合蛋白蛋白)结合，蛋白质的合成重新开始，并向内质网腔转运，结合，蛋白质的合成重新开始，并向内质网腔转运，不不需要能量驱动。需要能量驱动。信号肽酶切除信号序列。信号肽酶切除信号序列。当转运完成之后，若转运多肽的信号序列是可切割的序列则被内当转运完成之后，若转运多肽的信号序列是可切割的序列则被内质网膜中信号肽酶质网膜中信号肽酶(signal peptidase)所切割，释放出可溶性所切割，释放出可溶性的成熟蛋白，切下的信号序列将被降解。的成熟蛋白，切下的信号序列将被降解。SRP释放与蛋白质转运通道的打开。释放与蛋白质转运通道的打开。48 信号肽跨膜的能量来源信号肽跨膜的能量来源研究证明研究证明SRP受体和受体和SRP都是都是G蛋白，它们不仅蛋白，它们不仅将合成蛋白质的核糖体引导将合成蛋白质的核糖体引导到内质网到内质网，而且通过而且通过GTP-GDP的交换，的交换，将内质网膜中的易位子将内质网膜中的易位子(translocon)通道打开通道打开，让信号序列与之结合。让信号序列与之结合。GTP 水解作为信号序列转水解作为信号序列转运的能量来源。运的能量来源。SRP-DP识别的识别的GDP-GTP交换循环交换循环49 膜蛋白的共翻译转运机理膜蛋白的共翻译转运机理 在粗面内质网上合成的蛋白质有两类在粗面内质网上合成的蛋白质有两类:1.分泌蛋白分泌蛋白2.膜蛋白膜蛋白(较为复杂较为复杂)50作为信号被作为信号被SRP识别外，识别外，起始穿膜转移的作用。起始穿膜转移的作用。在蛋白质共翻译转运过程中，信号序列的在蛋白质共翻译转运过程中，信号序列的N-端始终端始终朝向内质网的外侧朝向内质网的外侧，插入蛋白质转运通道后与通道，插入蛋白质转运通道后与通道内的信号序列结合位点内的信号序列结合位点(受体受体)结合，其后的肽序列结合，其后的肽序列是以袢环的形式通过运输通道。是以袢环的形式通过运输通道。蛋白质蛋白质N端的信号序列端的信号序列51信号肽与起始跨膜序列信号肽与起始跨膜序列52内部信号序列内部信号序列53不位于不位于N-末端，但具信号序列的作用末端，但具信号序列的作用可作为蛋白质共翻译转移的信号被可作为蛋白质共翻译转移的信号被SRP识别，同时它也识别，同时它也是是起始转移信号。起始转移信号。是不可切除的是不可切除的，又是疏水性，又是疏水性，是膜蛋白的一部分，如是膜蛋白的一部分，如果共翻译转运蛋白质中只有一个内含信号序列，那么合果共翻译转运蛋白质中只有一个内含信号序列，那么合成的蛋白就是单次跨膜蛋白成的蛋白就是单次跨膜蛋白 内部信号序列内部信号序列54单次跨膜蛋白的定向单次跨膜蛋白的定向I内含信号序列作为起始转移信号内含信号序列作为起始转移信号，保持信号序列中具有较多正电荷氨保持信号序列中具有较多正电荷氨基酸一端朝向胞质溶胶面，与羧基基酸一端朝向胞质溶胶面，与羧基端的臂形成环，插入到转运通道中端的臂形成环，插入到转运通道中。55单次跨膜蛋白的定向单次跨膜蛋白的定向II内含信号序列中含较多正电荷一端与氨基端相反。内含信号序列中含较多正电荷一端与氨基端相反。在跨膜时保持正电荷一端朝向胞质溶胶面。在跨膜时保持正电荷一端朝向胞质溶胶面。56停止转移信号序列停止转移信号序列 蛋白在蛋白在N-末端信号序列的作用下进行共翻译转运，当停止转移信号进入通道后，末端信号序列的作用下进行共翻译转运，当停止转移信号进入通道后，与通道内的结合位点相互作用，使通道转运蛋白失活，从而停止蛋白质的转运。与通道内的结合位点相互作用，使通道转运蛋白失活，从而停止蛋白质的转运。由于由于N-末端的信号序列是可切除的，信号序列被切除后形成单次跨膜蛋白。末端的信号序列是可切除的，信号序列被切除后形成单次跨膜蛋白。57二次与多次跨膜蛋白二次与多次跨膜蛋白 二次跨膜，则含有二次跨膜，则含有一个内含信号序列一个内含信号序列和和一个停止转移信号一个停止转移信号;多次跨膜则有多次跨膜则有多个起始跨膜信号多个起始跨膜信号与与多个停止转移信号多个停止转移信号58多个起始与终止跨膜信号多个起始与终止跨膜信号59根据信号假说，根据信号假说，膜蛋白膜蛋白(单次和多次单次和多次跨膜跨膜)是怎样形成的是怎样形成的?N-末端的信号序列是可切除的，而内含信号序列是不可切除末端的信号序列是可切除的，而内含信号序列是不可切除的的，但都可作为起始转移信号，但都可作为起始转移信号膜蛋白的膜蛋白的跨膜次数是由其内含信号序列和停止转移信号序列跨膜次数是由其内含信号序列和停止转移信号序列的数目决定的的数目决定的，这些信号序列都是多肽链中的疏水氨基酸区，这些信号序列都是多肽链中的疏水氨基酸区，因此，根据多肽链中疏水氨基酸区的数目和位置可以预测其因此，根据多肽链中疏水氨基酸区的数目和位置可以预测其穿膜情况。穿膜情况。另外，另外，由于膜蛋白总是从胞质溶胶穿入内质网膜，由于膜蛋白总是从胞质溶胶穿入内质网膜，并且总是并且总是保持信号序列中保持信号序列中含正电荷多的氨基酸一端朝向胞质溶胶面含正电荷多的氨基酸一端朝向胞质溶胶面。60ER蛋白质的转移和装配蛋白质的转移和装配 Bip蛋白蛋白 一一类类分分子子伴伴侣侣，是是重重链链结结合合蛋蛋白白的的简简称称(heavy-chain binding protein)Bip蛋白的作用蛋白的作用Bip同进入内质网的未折叠蛋白质的疏水氨基酸同进入内质网的未折叠蛋白质的疏水氨基酸结合，防止多肽链不正确地折叠和聚合。结合，防止多肽链不正确地折叠和聚合。防止新合成的蛋白质在转运过程中变性或断裂。防止新合成的蛋白质在转运过程中变性或断裂。61Bip蛋白蛋白在在ER中的作用中的作用62蛋白质在内质网中的加工与修饰蛋白质在内质网中的加工与修饰N-糖基化糖基化 羟基化羟基化 脯氨酸和赖氨酸要进行羟基化，脯氨酸和赖氨酸要进行羟基化，酰酰基基化化，形形成成脂脂锚锚定定蛋蛋白白 Addition of glycosylphosphatidylinositol(GPI)anchors 63N-糖基化糖基化将一个将一个1414糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的AsnAsn上上 64脂锚定蛋白脂锚定蛋白 通过酰基化同通过酰基化同ER膜上的糖脂结合，将自己锚定在膜上的糖脂结合，将自己锚定在ER膜膜上。通过进一步的运输成为质膜外侧的膜蛋白。上。通过进一步的运输成为质膜外侧的膜蛋白。65Export of Proteins from the ER66翻译后跨翻译后跨ER膜运输膜运输关于翻译后跨关于翻译后跨ER膜运输的详细机理还膜运输的详细机理还不太清楚。不太清楚。679.3 Golgi complex高高尔尔基基器器(Golgi apparatus)或或高高尔尔基基复复合合体体(Golgi complex)意意大大利利科科学学家家Camillo Golgi在在 1898年年发现的。发现的。689.3.1 高尔基体的结构和极性高尔基体的结构和极性形态形态结构结构 连续的整体膜结构。连续的整体膜结构。扁平膜囊扁平膜囊 小泡小泡 液泡液泡69高尔基体的形态结构高尔基体的形态结构形成面：靠近内质网形成面：靠近内质网 管状囊泡管状囊泡 内侧面内侧面 cis成熟面：管状成熟面：管状 和小泡和小泡 外侧面外侧面 trans扁平膜囊扁平膜囊小泡小泡形成面形成面成熟面成熟面70高尔基体的极性高尔基体的极性高尔基内侧网络高尔基内侧网络(cis-Golgi network，CGN)顺顺面面、形形成成面面 初初级级分分选选站站 负负责责对对从从ER转转运运来来的的蛋白质进行鉴别蛋白质进行鉴别 中间潴泡中间潴泡(medial cisternae)多多数数糖糖基基修修饰饰、糖糖脂脂的的形形成成、以以及及与与高高尔尔基基体体有有关的多糖的合成关的多糖的合成 高尔基外侧网络高尔基外侧网络(trans Golji network，TGN)反反面面、成成熟熟面面 参参与与蛋蛋白白质质的的分分类类与与包包装装，并并输输出高尔基体出高尔基体 71 数量与化学组成数量与化学组成数量数量生生物物体体中中高高尔尔基基复复合合体体的的数数量量不不等等，平平均均为为每每细细胞胞20个个。分分泌泌功能越旺盛的细胞，越多。功能越旺盛的细胞，越多。蛋白质和脂蛋白质和脂高尔基体高尔基体:蛋白质蛋白质 60%，脂脂 40%。高尔基复合体的膜上含有丰富的酶类高尔基复合体的膜上含有丰富的酶类糖糖基基转转移移酶酶、磺磺化化糖糖基基转转移移酶酶、氧氧化化还还原原酶酶、磷磷酸酸酶酶、激激酶酶、甘露糖苷酶、磷脂酶等。甘露糖苷酶、磷脂酶等。高尔基复合体的标志酶是高尔基复合体的标志酶是糖基转移酶糖基转移酶。729.3.2 高尔基体的功能高尔基体的功能 9.3.2.1 蛋白质和脂的运输蛋白质和脂的运输主主要要功功能能是是参参与与细细胞胞的的分分泌泌活活动动，将将内内质质网网合合成成的的多多种种蛋蛋白白质质和和脂脂类类进进行行加加工工、分分类类与与包包装装，并并分分门门别别类类地地运运送送到到细细胞胞的的特特定定部部位位或或分分泌泌到到细胞外。细胞外。73高尔基体的蛋白运输作用高尔基体的蛋白运输作用内质网内质网高尔基体内侧高尔基体内侧高尔基体外侧高尔基体外侧74除了除了内质网结构和功能蛋白内质网结构和功能蛋白质质外，外，其他由内质网合成的其他由内质网合成的蛋白质都是通过小泡转运到蛋白质都是通过小泡转运到高尔基体的顺面，高尔基体的顺面，小泡与顺面高尔基体网络融小泡与顺面高尔基体网络融合之后，合之后，转运的蛋白质进入转运的蛋白质进入高尔基体腔，高尔基体腔，是内质网与高尔基体间的主是内质网与高尔基体间的主流运输。流运输。ER到高尔基体内侧的运输到高尔基体内侧的运输75原因有两种可能原因有两种可能:1.是是ER在在进进行行蛋蛋白白质质运运输输时时发发生生包包装装错错误误，将将ER的的结结构构和和功功能能蛋蛋白白运运输输到到高高尔尔基基体体，被被高高尔尔基基体体的监控蛋白发现并将的监控蛋白发现并将“走私走私”蛋白遣返。蛋白遣返。2.是在不良环境下细胞作出的应激反应。是在不良环境下细胞作出的应激反应。ER蛋白的逆向运输蛋白的逆向运输76内质网滞留信号内质网滞留信号(ER retention signal):Lys-Asp-Glu-Leu-COO-，即，即KDEL信号信号序列序列ER滞留蛋白的滞留机制滞留蛋白的滞留机制77ERER滞留蛋白的运输滞留蛋白的运输内质网的结构和功能蛋白内质网的结构和功能蛋白的羧基端都有的羧基端都有KDEL信号信号序列，是序列，是ER滞留信号。滞留信号。KDEL受体主要位于高尔受体主要位于高尔基体的膜、基体的膜、ER膜和膜和ER到到高尔基体顺面运输小泡上。高尔基体顺面运输小泡上。主要作用是识别主要作用是识别KDEL信信号并与之结合，然后将结号并与之结合，然后将结合的合的ER蛋白运回蛋白运回ER。78高尔基体内侧到高尔基体外侧运输高尔基体内侧到高尔基体外侧运输从从ER分泌出来的小泡分泌出来的小泡同顺面高尔基网络融合，同顺面高尔基网络融合，成为高尔基体的一个部成为高尔基体的一个部分，分，经过经过中间膜囊出芽形式中间膜囊出芽形式分泌小泡分泌小泡逐步向反面高逐步向反面高尔基体网络转运，尔基体网络转运，转运时，分泌小泡与高转运时，分泌小泡与高尔基体膜囊的融合和出尔基体膜囊的融合和出芽都是发生在芽都是发生在两侧两侧，该，该过程伴随有过程伴随有蛋白质的各蛋白质的各种加工种加工。799.3.2.2 蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化 O-连接的糖基化连接的糖基化 将将糖糖链链转转移移到到多多肽肽链链的的丝丝氨氨酸酸、苏苏氨氨酸酸或或羟羟赖赖氨氨酸酸的羟基上，的羟基上，N-连接的寡聚糖进一步加工连接的寡聚糖进一步加工蛋蛋白白质质的的N-连连接接糖糖基基化化是是在在内内质质网网中中进进行行的的,在在高高尔基体尔基体中完成糖基的修饰。中完成糖基的修饰。80高尔基体中形成高尔基体中形成N连接复合寡聚糖的加工修饰连接复合寡聚糖的加工修饰 切切除除5分分子子甘甘露露糖糖,加加上上2分分子子N-乙乙酰酰葡葡萄萄糖糖胺胺、2分分子半乳糖、子半乳糖、2分子唾液酸，有时还要加上岩藻糖分子唾液酸，有时还要加上岩藻糖。81高尔基体中可以进行蛋白聚糖的合成。高尔基体中可以进行蛋白聚糖的合成。动物细胞中合成的多糖主要是动物细胞中合成的多糖主要是透明质酸透明质酸，这是一种，这是一种氨基聚糖氨基聚糖,是细胞外基质的主要成分。是细胞外基质的主要成分。植物细胞壁中的几种多糖，包括植物细胞壁中的几种多糖，包括半纤维素、果胶半纤维素、果胶也也是在高尔基体中合成的。是在高尔基体中合成的。9.3.2.3 蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan)的合的合成成829.3.2.4 蛋白原的水解蛋白原的水解ER合成蛋白原在高尔基体中蛋白水解形成成合成蛋白原在高尔基体中蛋白水解形成成熟的分泌蛋白熟的分泌蛋白83高尔基体蛋白水解高尔基体蛋白水解胰岛素合成胰岛素合成内质网内质网 合成相对分子合成相对分子质量为质量为12,000。内质网内质网 形成二硫键，形成二硫键，切除信号肽切除信号肽,相对分相对分子质量子质量9,000,含含84个氨基酸。个氨基酸。高尔基体高尔基体 蛋白水解蛋白水解 51个氨基酸个氨基酸 和和一个分子一个分子C肽肽849.3.2.5 蛋白质的分选蛋白质的分选 分分选选作作用用主主要要是是由由信信号号序序列列和和受受体体之之间间的相互作用决定的的相互作用决定的不不同同部部位位的的蛋蛋白白具具有有不不同同的的信信号号，在在反反面面高高尔尔基基网网络络被被分分选选包包装装到到不不同同的的小小泡泡,没没有有特特别别信信号号的的则则进进入入非非特特异异的的分分泌泌小小泡。泡。85Protein Sorting86某些类型的信号肽特征某些类型的信号肽特征87 9.4 溶酶体溶酶体(lysosome)动物细胞内的一种细胞器动物细胞内的一种细胞器小球状，外面由一层单位膜包被小球状，外面由一层单位膜包被溶溶酶酶体体含含有有50多多种种水水解解酶酶类类，在在细细胞胞内内起消化和保护作用起消化和保护作用当当细细胞胞被被损损伤伤时时，溶溶酶酶体体可可释释放放出出水水解解酶类，使细胞自溶酶类，使细胞自溶88电电子子显显微微镜镜下下的的溶溶酶酶体体89 9.4.1 溶酶体的形态结构溶酶体的形态结构溶溶酶酶体体是是一一种种异异质质性性(heterogenous)的的细细胞胞器器，呈小球状。呈小球状。大大小小变变化化很很大大，直直径径一一般般0.250.8m，最最大大的的可可超过超过1m，最小的直径只有最小的直径只有25-50nm。溶酶体的形态溶酶体的形态90溶酶体膜稳定性溶酶体膜稳定性溶溶酶酶体体的的膜膜上上嵌嵌有有质质子子泵泵,有有Cl离离子子通通道道蛋蛋白白，运运输输H+Cl-,以以此此维维持持溶溶酶酶体体内内部部的的酸酸性性环环境境(pH约约为为4.64.8)。溶溶酶酶体体膜膜含含有有各各种种不不同同酸酸性性的的、高高度度糖糖基基化化膜膜整整合合蛋蛋白白,功功能能可可能能是是保保护护溶溶酶酶体体的的膜膜免免遭遭溶溶酶酶体体内内酶酶的攻击的攻击,有利于防止自身膜蛋白的降解。有利于防止自身膜蛋白的降解。溶酶体膜含有较高的溶酶体膜含有较高的胆固醇胆固醇,促进了膜结构的稳定。促进了膜结构的稳定。91 9.4.2 溶酶体的酶类溶酶体的酶类种类种类:典型的溶酶体含有大概典型的溶酶体含有大概50种不同的水解酶。种不同的水解酶。溶酶体中的酶为溶酶体中的酶为酸性水解酶酸性水解酶，pH大约为大约为4.6。少少量量的的溶溶酶酶体体酶酶泄泄漏漏到到细细胞胞质质基基质质中中并并不不会引起细胞损伤会引起细胞损伤 酸性磷酸酶酸性磷酸酶是溶酶体的标志是溶酶体的标志酶酶92溶溶酶酶体体及及其其酶酶类类93 圆球体圆球体(spherosome)是植物细胞中由一层单位膜包裹的含有细微结构的球形颗粒，是植物细胞中由一层单位膜包裹的含有细微结构的球形颗粒，直径为直径为0.51m，内含内含酸性水解酶酸性水解酶，相当于动物细胞的溶酶体，相当于动物细胞的溶酶体，可能参与脂的储存。可能参与脂的储存。植物细胞的植物细胞的液泡液泡(vacuoles)占细胞总体积的占细胞总体积的90%,含有含有多种水解酶类多种水解酶类,并具有与动物细胞的并具有与动物细胞的溶酶体酶的类似的功能。溶酶体酶的类似的功能。植物溶酶体植物溶酶体94植物液泡膜的运输系统及液泡内离子和蔗糖浓度梯度的建立植物液泡膜的运输系统及液泡内离子和蔗糖浓度梯度的建立 959.4.3 溶酶体的类型溶酶体的类型 初级溶酶体初级溶酶体(primary lysosome)刚刚形形成成的的小小囊囊泡泡,仅仅含含有有水水解解酶酶类类，无无作作用用底底物物，外外面只有一层单位膜，其中的酶处于非活性状态。面只有一层单位膜，其中的酶处于非活性状态。96含有水解酶和相应的底物，是一种将要或正在进行消化作用含有水解酶和相应的底物，是一种将要或正在进行消化作用的溶酶体。的溶酶体。据所消化的物质来源据所消化的物质来源 自噬性溶酶体自噬性溶酶体(aotolysosome)异噬性溶酶体异噬性溶酶体(heterolysosome)混合性溶酶体混合性溶酶体(ambilysosome)三级溶酶体三级溶酶体(tertiary lysosome)含有消化不了的残余物质的溶酶体含有消化不了的残余物质的溶酶体次级溶酶体次级溶酶体(secondary lysosome)97一种自体吞噬泡一种自体吞噬泡,作用底物是内源性的作用底物是内源性的,细胞内的蜕变、破损的某些细胞器或局部细胞质。细胞内的蜕变、破损的某些细胞器或局部细胞质。广泛存在于正常的细胞内，在细胞内起广泛存在于正常的细胞内，在细胞内起“清道夫清道夫”作用。作用。异噬性溶酶体异噬性溶酶体(heterolysosome)异体吞噬泡异体吞噬泡,底物是外源性的底物是外源性的,细胞经吞噬、胞饮作用所摄入的胞外物质。细胞经吞噬、胞饮作用所摄入的胞外物质。是初级溶酶体同内吞泡融合后形成的。是初级溶酶体同内吞泡融合后形成的。自噬性溶酶体自噬性溶酶体(autolysosome)989.4.4 溶酶体的功能溶酶体的功能 吞噬作用吞噬作用(Phagocytosis)自噬作用自噬作用(Autophagy)自溶自溶作用作用(Autolysis)其它功能其它功能 激素的分泌调节激素的分泌调节 细胞外消化作用：细胞外消化作用：99异异体体吞吞噬噬100自自体体吞吞噬噬泡泡形形成成的的机机制制ER101自溶作用是细胞的自我毁灭自溶作用是细胞的自我毁灭(cellular self-destruction),即溶酶体将酶释放出来将自身细胞降即溶酶体将酶释放出来将自身细胞降解。解。在正常情况下在正常情况下,稳定的稳定的,不会伤害。不会伤害。如果细胞受到严重损伤如果细胞受到严重损伤,造成溶酶体破裂造成溶酶体破裂,在多细胞生物的发育过程中，自溶对于形态建成具在多细胞生物的发育过程中，自溶对于形态建成具有重要作用。有重要作用。蝌蚪尾的蜕化，指的形成蝌蚪尾的蜕化，指的形成 自溶作用自溶作用(autolysis)1029.4.5 溶酶体的生物发生溶酶体的生物发生两条途径：两条途径：甘露糖甘露糖-6-磷酸途径磷酸途径(主要主要)非非甘露糖甘露糖-6-磷酸途径磷酸途径103溶溶酶酶体体的的酶酶上上都都有有一一个个特特殊殊的的标标记记 6-磷磷酸酸甘甘露露糖糖(mannose 6-phosphate,M6P)。溶酶体酶的加工：溶酶体酶的加工：粗粗面面内内质质网网中中进进行行N-连连接接糖糖基基化化，然然后后转转运运到到高高尔尔基体中进一步加工；基体中进一步加工；甘露糖甘露糖-6-磷酸化磷酸化高高尔尔基基体体外外侧侧网网络络通通过过对对M6P的的识识别别将将溶溶酶酶体体的的酶酶分选出来。分选出来。溶酶体酶的结构特征：溶酶体酶的结构特征：104溶溶酶酶体体酶酶的的加加工工105信号斑信号斑(signal patch)是是溶溶酶酶体体酶酶形形成成的的一一个个特特殊殊的的空空间间结结构构，由由几几段段信信号号肽肽形形成成的的一一个个三三维维结结构构的的表表面面,这这几几段段信信号号肽肽聚聚集集在在一一起起,形形成成一一个个斑斑点被点被磷酸转移酶磷酸转移酶识别。识别。106甘露糖甘露糖 6-磷酸标记磷酸标记磷酸转移酶磷酸转移酶催化位点催化位点识别位点识别位点107 是酸性的、不含溶酶体酶的小囊泡。是酸性的、不含溶酶体酶的小囊泡。初级内体初级内体(early endosome)由由于于细细胞胞的的内内吞吞作作用用而而形形成成的的含含有有内内吞吞物物质质的的膜膜结结合细胞器，管状和小泡状的网络结构复合体。合细胞器，管状和小泡状的网络结构复合体。次级内体次级内体(late endosome)次次级级内内体体中中的的pH呈呈酸酸性性,且且具具有有分分拣拣作作用用。内内体体膜膜上上具具有有质质子子泵泵，利利用用H+质质子子的的浓浓度度，保保证证了了内部内部pH的酸性的酸性 内体内体(endosome)108109M6P受体蛋白受体蛋白(M6P receptor protein)M6P受体蛋白在受体蛋白在pH为为6.57的条件下与的条件下与M6P结合；结合；在酸性条件下在酸性条件下(pH=6)脱落；脱落；M6P受体蛋白主要存在于受体蛋白主要存在于高尔基体外侧网络高尔基体外侧网络；在某些细胞中在某些细胞中M6P受体蛋白也存在于受体蛋白也存在于细胞质膜细胞质膜上。上。溶酶体酶的分选溶酶体酶的分选110Lysosome Formation 分泌蛋白分泌蛋白溶酶体酶溶酶体酶111溶酶体形成的溶酶体形成的M6P分选途径的主要过程分选途径的主要过程1.具有具有M6P标记的溶酶体酶在反面高尔基体网络与标记的溶酶体酶在反面高尔基体网络与受体结合后受体结合后,在网格蛋白帮助下形成具有网格蛋白在网格蛋白帮助下形成具有网格蛋白外被的外被的溶酶体酶分泌小泡溶酶体酶分泌小泡,P3832.网格蛋白解聚后的溶酶体酶分泌小泡与一种具有网格蛋白解聚后的溶酶体酶分泌小泡与一种具有分选作用的细胞器分选作用的细胞器次级内体融合次级内体融合,由于次级内体由于次级内体内部的内部的pH5.5,融合后的内体中的融合后的内体中的pH低于低于6,所以所以与与M6P受体结合的受体结合的溶酶体酶与受体脱离溶酶体酶与受体脱离,释放到释放到内体中内体中,1123.由次级内体中的磷酸酶使由次级内体中的磷酸酶使溶酶体酶脱磷酸溶酶体酶脱磷酸,防止防止溶酶体酶与溶酶体酶与M6P受体重新结合。受体重新结合。4.融合后的次级内体可以通过出芽形成两种小泡融合后的次级内体可以通过出芽形成两种小泡:一种含有溶酶体酶蛋白但不含一种含有溶酶体酶蛋白但不含M6P受体受体,完成完成最终将溶酶体酶传递给最终将溶酶体酶传递给溶酶体溶酶体的过程。的过程。另一种小泡另一种小泡只含有只含有M6P受体受体,不含有酶不含有酶,它它们主要是同反面高尔基体膜融合们主要是同反面高尔基体膜融合,偶尔这种小偶尔这种小泡也会同质膜融合完成受体的再循环。泡也会同质膜融合完成受体的再循环。113溶酶体形成的非溶酶体形成的非M6P途径途径发现发现:黏脂病黏脂病(mucolipidosis)甘露糖不能磷酸化甘露糖不能磷酸化1149.4.6 溶酶体与疾病溶酶体与疾病 硅肺硅肺(cilicosis)休克休克(shock)溶酶体贮积症溶酶体贮积症(lysosomal storage diseases)型型糖糖原原贮贮积积病病(glycogen storage disease type)1159.5 细胞的分泌与内吞作用细胞的分泌与内吞作用 1169.5.1 细胞分泌细胞分泌概念概念：动物细胞和植物细胞将动物细胞和植物细胞将在粗面内质网上合成在粗面内质网上合成而又非内质网组成部分的而又非内质网组成部分的蛋白和脂蛋白和脂通过通过小泡运输的方小泡运输的方式式经过高尔基体的进一步经过高尔基体的进一步加工和分选运送加工和分选运送到细胞内相到细胞内相应结构、细胞质膜以及细胞外的过程称为细胞的分泌。应结构、细胞质膜以及细胞外的过程称为细胞的分泌。117内质网内质网:生产基地生产基地 高高尔尔基基体体:产产品品的的精精加加工工和和质质量量检检测测分分配配部门部门 细胞质膜细胞质膜:海关海关 细胞分泌活动的过程细胞分泌活动的过程118组成型分泌途径组成型分泌途径(Constitutive secretory pathway)所有类型细胞所有类型细胞 运输小泡持续不断地运送，运输小泡持续不断地运送，不需要信号触发。不需要信号触发。调节型分泌途径调节型分泌途径(Regulated secretory pathway)诱导型诱导型,某些特化的细胞，如内分泌细胞。某些特化的细胞，如内分泌细胞。需要细胞外信号刺激才释放，需要细胞外信号刺激才释放，调节型分泌有两个特点调节型分泌有两个特点:一是具有一是具有选择性选择性;第二个特点是具有第二个特点是具有浓缩作用浓缩作用,可使被运输的物质浓度提高可使被运输的物质浓度提高200倍。倍。分泌活动的类型分泌活动的类型119激素激素 消化酶消化酶黏液等黏液等细胞外基质，细胞外基质，膜整合蛋白膜整合蛋白膜脂等膜脂等分泌泡分泌泡运输泡运输泡组成型和调节型分泌活动组成型和调节型分泌活动120极性细胞的分泌活动极性细胞的分泌活动细胞质膜蛋白细胞质膜蛋白的分泌具有选择性的分泌具有选择性,通过反面高尔基网通过反面高尔基网络进行选择性包装络进行选择性包装,将不同部位将不同部位膜蛋白膜蛋白包装到不同的小包装到不同的小泡泡,然后运送到不同的部位。或是通过转胞吞作用然后运送到不同的部位。或是通过转胞吞作用 肠腔121内质网内质网 高尔基体高尔基体 分泌泡分泌泡 对于细胞质膜蛋白和大多数分泌蛋白而言对于细胞质膜蛋白和大多数分泌蛋白而言,开始合开始合成的是相当长的没有活性的前体成的是相当长的没有活性的前体,称为称为前蛋白前蛋白(proprotein),这些蛋白需要进一步加工才能成为这些蛋白需要进一步加工才能成为成熟的、有活性的蛋白质成熟的、有活性的蛋白质 一般说来，一般说来，前体蛋白被酶解转变成成熟的分子前体蛋白被酶解转变成成熟的分子是在是在离开高尔基体后的离开高尔基体后的分泌小泡分泌小泡中进行的。中进行的。分泌过程中的蛋白质加工分泌过程中的蛋白质加工122胞吐作用胞吐作用概念：概念：真核细胞中含真核细胞中含有待分泌物的被膜小泡有待分泌物的被膜小泡与质膜融合与质膜融合,从而将内从而将内含物排出胞外的过程。含物排出胞外的过程。意义意义将分泌物释放到细胞外将分泌物释放到细胞外使质膜得以补充使质膜得以补充123两种膜之间形两种膜之间形成一个封闭的孔成一个封闭的孔,并逐渐扩大并逐渐扩大;膜融合膜融合两种膜蛋两种膜蛋白相互接触白相互接触;由于膜脂的扩散由于膜脂的扩散,两种膜的脂双层融两种膜的脂双层融合成一体。合成一体。融合蛋白融合蛋白124两种类型：两种类型：1.吞噬细胞完成的对吞噬细胞完成的对有害物质有害物质的吞噬的吞噬,2.通过细胞质膜受体介导的对细胞外通过细胞质膜受体介导的对细胞外营养营养物质物质的内吞。的内吞。9.5.2 胞吞作用胞吞作用125胞吞作用胞吞作用126只限于几种特殊的细胞类型，如变形虫和一些单细只限于几种特殊的细胞类型，如变形虫和一些单细胞的真核生物通从周围环境中胞的真核生物通从周围环境中摄取营养摄取营养。高等动物具有一些特化的吞噬细胞高等动物具有一些特化的吞噬细胞,包括包括巨噬细胞巨噬细胞和和中性粒细胞中性粒细胞。它们通过吞噬菌体，摄取和消灭感染的。它们通过吞噬菌体，摄取和消灭感染的细菌、病毒以及损伤的细胞、衰老的红细胞。细菌、病毒以及损伤的细胞、衰老的红细胞。保护保护吞噬作用吞噬作用(phagocytosis)：胞吃作用胞吃作用(cellular eating)，对颗粒物质的摄取。对颗粒物质的摄取。127巨噬细胞的吞噬作用巨噬细胞的吞噬作用128中性中性粒细粒细胞的胞的吞噬吞噬作用作用伪足129胞饮作用胞饮作用(cellular drinking),它是一种非选择性的它是一种非选择性的连续摄取细胞外基质中连续摄取细胞外基质中液滴液滴的内吞过程。的内吞过程。吞入的物质通常是吞入的物质通常是液体或溶解物液体或溶解物。根据细胞外物质根据细胞外物质是否吸附是否吸附在细胞表面，将胞饮作用在细胞表面，将胞饮作用分为两种类型分为两种类型:液相内吞液相内吞(fluid-phase endocytosis)吸附内吞吸附内吞(absorption endocytosis)。吞饮作用吞饮作用(pinocytosis)130一种特殊类型的胞吞作用，主要是用于摄取一种特殊类型的胞吞作用，主要是用于摄取特殊的生特殊的生物大分子物大分子。配体配体(Ligand)类型类型.营养物营养物.有害物质、有害物质、.免疫物质、免疫物质、.信号物质信号物质两个主要特点两个主要特点:配体与受体的结合是特异的配体与受体的结合是特异的,具有选择性具有选择性;要形成特殊包被的内吞泡。要形成特殊包被的内吞泡。受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用(receptor-mediated endocytosis)131受体介导的内吞过程受体介导的内吞过程小窝小窝被膜小泡被膜小泡初级内体初级内体次级内体次级内体溶酶体溶酶体132受受体体与与配配体体的的命命运运受体再循环、配体受体再循环、配体被降解被降解受体与配体一起再受体与配体一起再循环循环受体与配体都被降受体与配体都被降解解转胞吞作用转胞吞作用(transcytosis)1 11 12 23 34 4133 受体介导的受体介导的低密度脂蛋白低密度脂蛋白(low-density lipoprotein,LDL)内吞作用内吞作用胆固醇酯胆固醇酯辅基蛋白辅基蛋白B-100,它它能够与特定细胞的能够与特定细胞的表面受体结合表面受体结合磷脂磷脂未酯化的胆固醇未酯化的胆固醇134受受体体介介导导的的L LD DL L内内吞吞过过程程辅基蛋白辅基蛋白135基本过程基本过程:P395(1)LDL在质膜的被膜小窝中与受体结合在质膜的被膜小窝中与受体结合;(2)小窝向内出芽小窝向内出芽;(3)形成被膜小泡形成被膜小泡;(4)网格蛋白去聚合形成无被小泡网格蛋白去聚合形成无被小泡(初级内体初级内体);(5)内体调整内体调整pH至酸性至酸性,使使LDL与受体脱离与受体脱离(次级内体次级内体);(6)受体被分拣出来受体被分拣出来,被载体小泡运回到质膜被载体小泡运回到质膜;(7)通过膜融合通过膜融合,受体回到质膜再利用受体回到质膜再利用;(8)LDL被分选进入没有受体的小泡被分选进入没有受体的小泡,与初级溶酶体融合形成与初级溶酶体融合形成次级溶酶体次级溶酶体;(10)在次级溶酶体中在次级溶酶体中,蛋白质被降解成氨基酸蛋白质被降解成氨基酸,胆固醇脂被水解胆固醇脂被水解产生胆固醇和脂肪酸。产生胆固醇和脂肪酸。受体介导的受体介导的低密度脂蛋白低密度脂蛋白 LDLLDL内吞作用内吞作用136通过