《细胞生物》课件内膜2

,*,2024/9/13,64,64,Tong Liu, Cell Biology,细胞的内膜系统,(,Endomembrane,System),细胞生物教研室,刘 彤,20,13. 11,高尔基复合体,Golgi body,Golgi complex,发现于,1855,年，,1898,年，,Golgi,用银染法，在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰的嗜银网状结构，因此定名为高尔基体。,Golgi,1、高尔基体的结构及其化学组成,分布：细胞核附近，介于内质网和胞膜之间。不同组织细胞中具有不同的分布特征。,是具有,极性,的膜性细胞器。,在细胞内存在一定的方向和位置；物质从高尔基复合体的一侧进入，从另一侧输出,结构单位,：扁平囊泡,cisterna,小泡,vesicles,大泡,vacuoles,高尔基体的结构,1、生成面（,forming face，,顺面,）：,CGN,（cis,Golgi network,顺面高尔基网状结构，,cis,膜囊,），扁囊弯曲凸面,分布,：靠近内质网侧,形态,：为连续分支的管网状结构,功能,：分选来自,ER,的蛋白质和脂类转入中间膜囊或返送回,ER,；,-连接的糖基化,2、高尔基体堆（,Golgi stack）：,主体部分。,扁平囊泡平行排列,高尔基中间膜囊,分布：,CGN,和,TGN,之间,形态：由数层高尔基膜囊和管道构成,功能：执行糖基化修饰、糖脂和多糖合成,3、分泌面,（,secreting face，,反面,）或,成熟面，,TGN,（,trans,Golgi network,反面高尔基网状结构）,扁囊弯曲凹面,分布：靠近胞膜侧，与中间膜囊相连。,形态：动态变化；呈管网状，与未成熟分泌泡连接。,功能：分选和修饰蛋白质，通过分泌泡将之输出细胞或运向溶酶体，并保证物质单方向转运。,顺面扁囊磷酸转移酶,中间扁囊-乙酰葡萄糖胺转移酶,反面扁囊半乳糖基转移酶,顺面,：表面光滑的小泡,运输小泡（,transfer vesicle，,有衣小泡）：由,ER,芽生而来。,将内质网合成的蛋白质转运到高尔基体,反面,：分泌泡（,secretory,vesicle，,大泡,）：,由扁平囊泡末端膨大而成，为高尔基体的分泌产物。,化学成分及标志反应,化学组成：蛋白质和,脂类,标志酶,：,糖基转移酶,标志细胞化学反应：,生成面：嗜锇反应,中间膜囊：,NADP,酶（烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶）反应,分泌面：,TPP,酶（焦磷酸硫胺素酶）反应,顺面，中间，反面,2、高尔基复合体的主要功能,1.与细胞的分泌活动有关，运输分泌中转站,RER,上合成蛋白质进入,ER,腔,COPII,运输泡进入,CGN,在,medial Golgi,中加工在,TGN,形成运输泡与质膜融合、排出。,2.,加工修饰蛋白质和糖脂等,3,.,对蛋白质进行分选,4.,水解加工蛋白质,5,.,参与膜转化活动,加工修饰蛋白质、糖脂等,在高尔基体不同区隔内分别含有特定的酶区域性。,蛋白质经过膜囊中高度有序的加工，最终形成复杂的寡糖链有序性。,连接的糖基化,高尔基体中的,连接的糖基化,水解加工蛋白质,赋予蛋白质以活性。,如：,胰岛素在转变酶的修饰下，成为有活性的胰岛素，存于胞质中。在一定条件下，释放出胞。,蛋白质在高尔基体中酶解加工的几种类型,无生物活性的蛋白原（,proprotein）,高尔基体,切除,N-,端或两端的序列,成熟的多肽。如胰岛素、胰高血糖素及血清白蛋白等,。,蛋白质前体,高尔基体,水解,同种有活性的多肽,。,含有不同信号序列的蛋白质前体,高尔基体,加工成不同的产物,。,同一种蛋白质前体,不同细胞、以不同的方式加工,不同的多肽,。,对蛋白质进行分选,TGN,形成运输小泡，包裹衣被，成为衣被小泡。,小泡中的蛋白经过加工带上分选信号，可选择、浓缩形成不同去向的运输小泡。与膜上的特异受体结合。,衣被小泡在运送过程中衣被逐渐消失，,小泡返回高尔基体,蛋白质被排出：,如：溶酶体酶带分选信号甘露糖-6-磷酸（,M6P），,当运输小泡融合内体后，形成溶酶体。,这些分泌小泡的三种可能去向,1.,以有被小泡形式被转运到溶酶体,2.,以有被小泡的形式运向细胞膜或分泌到细胞外,3.,以分泌小泡的形式暂时储存在细胞质中。,参与膜转化活动,膜转化（,membrane differentiation）。,即在,rER,上合成的基本膜，经过加工修饰，在化学成份、结构和功能上发生差异，成为各种功能不同的膜的变化过程。,高尔基体的分泌泡在转运过程中，补充 细胞膜、胞质内膜性细胞器的膜成分，参与膜流活动。,第三节 溶酶体(,lysosome,),形态结构与化学组成,分布：动物细胞（除外成熟,RBC）,胞质中；植物细胞、原生动物细胞中。,形态：圆形或卵圆形，囊状结构，异质性细胞器。,来源：高尔基体芽生的运输小泡与内体合并而成。,组成：单位膜，60种以上酸性水解酶。膜内存在质子泵，能将质子泵入溶酶体内，保持内部酸性环境。,膜蛋白高度糖基化。,标志酶：酸性磷酸酶。,最适,PH,值：,3.5-5.5,。,溶酶体膜的特征,：,嵌有质子泵，形成和维持溶酶体中酸性的内环境,；,具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运,；,膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解,。,溶酶体膜糖蛋白家族（,LAMP,）,类型,根据其功能状态的不同,1,、初级溶酶体，,前、原溶酶体， 无酶活性,2,、次级溶酶体,自噬溶酶体,吞噬溶酶体 吞噬体 吞饮体,3,、三级溶酶体,残余小体,根据形成过程的不同,内体性溶酶体(,endolysosome,),由高尔基体运输小泡和内体合并而成。,吞噬性溶酶体(,phagolysosome,),由内体性溶酶体和吞噬底物融合而成。,溶酶体酶的合成及,N-,连接的糖基化修饰（,RER）,高尔基体,cis,膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化,M6P,高尔基体,trans-,膜囊和,TGN,膜（,M6P,受体）,溶酶体酶分选与局部浓缩,以出芽的方式,形成运输小泡，脱衣被,磷酸葡萄糖苷酶,磷酸化识别信号：信号斑,N-,乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶,发生途径,早起内体，晚期内体，内体性溶酶体,吞噬性溶酶体,分类,自噬性溶酶体,吞噬底物来自细胞内,异噬性溶酶体,吞噬底物来自细胞外吞噬或吞饮摄入的外源性物质,残余小体,末期阶段的吞噬性溶酶体,残余小体,含有脂滴的脂褐素,充满铁颗粒的含铁小体,由许多小泡构成的多泡体,膜性内容物呈板层排列的髓鞘样结构,溶酶体的主要功能,分解胞内的外来物质及清除衰老、残损细胞器。,物质消化与营养作用 自噬,机体防御保护功能 巨噬细胞,参与某些腺体组织细胞分泌过程的调节,参与生物个体发生于发育过程,吞噬,自噬,溶酶体与疾病,溶酶体酶缺陷贮积病,泰萨氏病（黑朦性先天愚病）,溶酶体破裂矽肺,二氧化矽矽酸分子巨噬细胞死亡（重复）,溶酶体酶释放类风湿关节炎,溶酶体与癌症的治疗,台,-,萨氏综合症溶酶体的同心圆结构,第四节 过氧化物酶体(,Peroxisome,),形态结构,过氧化物酶体又称微体（,microbody,）,是由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器,来源：可能由,sER,出芽形成。,结构：,单位膜,颗粒性内容物,类核体（,nucleoid,）：,高电子密度的结晶状核心,边缘板：形状,化学组成,三类主要酶系：,氧化酶,过氧化氢酶（标志酶）,过氧化物酶,功能,清除细胞代谢过程中产生的过氧化氢及其他毒性物质。,调节细胞氧张力。,分解转化细胞内脂肪酸,线粒体,（,mitochondria）,线粒体对核编码蛋白的转运,p144,线粒体结构特点,具有双层膜的封闭性膜囊结构。,能量转换的场所。,是有半自主性的细胞器（,semiautonomous organelle）:,细胞核与线粒体基因组,合成蛋白质,线粒体对核编码蛋白质的转运,线粒体中，多数蛋白由核基因组编码并由胞质核糖体合成，转入线粒体。,过程：,带有,MTS,的前体蛋白解折叠穿膜,MTS,降解，多肽链重新折叠。,需分子伴侣（如,mthsp70,）协助,消耗能量。,细胞内的囊泡运输与,蛋白质分选,细胞内合成的蛋白质、脂类等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞器取决于两个方面：,其一是蛋白质中包含特殊的信号序列（,signal sequence,）。,其二是细胞器上具特定的信号识别装置（分选受体，,sorting receptor,）。,蛋白质分选运输的原理,蛋白质分选运输的途径,门控运输,（,gated transport）：,如核孔选择性的主动运输大分子物质，并允许小分子物质自由进出细胞核。,跨膜运输,（,transmembrane,transport）：,如细胞质中合成的蛋白质在信号肽引导下，通过转位因子，解折叠进入线粒体。,囊泡运输,（,vesicular transport）：,经运输小泡，定向转运到靶细胞器。如内质网向高尔基体的物质运输、高尔基体分泌形成溶酶体、细胞摄入某些物质或激素。,囊泡转运（,vesicular transport）,胞外物质胞吞囊泡胞内囊泡溶酶体,胞质物质囊泡内质网囊泡高尔基体囊泡靶细胞器,指囊泡以出芽的方式，从一种细胞器产生、脱离后又定向地与另一种细胞器膜相互融合的过程,囊泡分类,网格蛋白包被囊泡,负责蛋白质从高尔基体,TGN,质膜、胞内体或溶酶体运输；,在受体介导的细胞内吞途径也负责将物质从质膜,内吞泡(细胞质),胞内体,溶酶体运输,COP II,包被囊泡,负责从内质网,高尔基体的物质运输；,COPII,包被小泡具有对转运物质的选择性并使之浓缩,COP I,包被囊泡,负责回收、转运内质网逃逸蛋白(,escaped proteins）,ER；,细胞器中保留及回收蛋白质的两种机制：,转运泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外，防止出芽转运；,通过识别驻留蛋白,C-,端的回收信号(,lys-asp-glu-leu,KDEL,),的特异性受体，以,COPI-,包被小泡的形式,捕获逃逸蛋白,。,网格蛋白,COPII,小泡,受体介导的内吞作用,囊泡转运,细胞内物质运输的定向运输的基本途径,高度有序并受到严格选择和精密控制的物质运输过程,特异性识别融合是囊泡物质定向转运和准确卸载的基本保证,囊泡转运是实现细胞膜及内膜系统功能结构转换和代谢更新的桥梁,SNAREs,系统介导特异性识别融合,胞吐作用,内质网共价修饰,-连接的糖基化,内质网进行质量控制,内质网滞留信号：,Lys-Asp-Glu-Leu-COO,-,高尔基体对蛋白质的修饰分选,-连接的糖基化,分选信号,蛋白质的质量控制,本章重点,内质网和高尔基体的结构单位,各细胞器的标志酶,rER,功能,sER,、,高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体功能,蛋白质运输及分选的途径,