医学细胞生物学3 第四章内膜系统

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,医学细胞生物学3 第四章内膜系统,内质网,溶酶体,过氧化物酶体,第四章,细胞内膜系统,质膜,溶酶体,内质网,各种转运小泡,高尔基体,过氧化物酶体,核膜,线粒体,内膜系统,细胞质内在结构、功能、发生上具一定联系的膜性结构的总称,膜相结构,内膜系统的出现,增大了细胞内的膜表面积,实现了细胞功能的区域化,沟通了细胞与外环境的联系,核,粗面内质网,高尔基体,穿梭泡,转运泡,溶酶体,统一整体缺一不可,分泌泡,转运泡,囊泡,细胞膜,核,1,、囊泡是真核细胞中十分,常见的膜泡结构,2,、囊泡不是相对稳定的,细胞内固有结构,3,、囊泡是细胞内物质,定向运输的主要载体,4,、囊泡转运是受到严格选择、,精密调控、高度有序的,的物质转运过程,囊泡（书,P87,）,膜流,相互转换、代谢更新,囊泡类型,核,COP,包被囊泡,产生于,内质网、,高尔基体,COP,包被囊泡,产生于内质网,网格蛋白包被囊泡,产生于高尔基体和细胞膜,网格蛋白,衔接蛋白,网格蛋白囊泡,COP,囊泡,COP,囊泡,内质网,内膜系统,单层单位膜,高尔基体,单层单位膜,溶酶体,单层单位膜,过氧化物酶体,单层单位膜,荧光标记生活的植物细胞内质网透射电镜图,关键点,1,、小管、小囊连成的网状结构,2,、脂类、蛋白质为主要化学组分,葡萄糖,6,磷酸酶为,ER,膜的标志酶,荧光标记培养的哺乳动物细胞内质网透射电镜图,内质网,(,endoplasmic reticulum,),一,3,、粗面内质网、滑面内质网,rER,胰腺细胞,肝细胞,睾丸间质细胞,肾上腺皮质细胞,视网膜色素上皮细胞,平滑肌细胞,横纹肌细胞,浆细胞,sER,同种细胞的不同部位、不同发育期、不同的生理功能，,ER,有差异,成熟的、分泌功能强、活动旺盛的细胞，,ER,较发达,卵细胞、胚胎细胞、未分化细胞、癌细胞等，,ER,不发达,rough endoplasmic reticulum,（,rER,）,smooth endoplasmic reticulum,（,sER,）,(,50,000 ),(,34,000 ),内质网是内膜系统的发源地,核,溶酶体,早期内体,晚期内体,固有分泌途径,内质网,高尔基体,溶酶体,分泌泡,内体,穿梭泡,转运泡,关键点,4,：内质网是内膜系统的发源地,参与蛋白质合成、加工、修饰、运输,核糖体支架,关键点,5,：功能,rER,与膜脂的合成有关,核糖体,附着型核糖体,游离型核糖体,支架,合成外输性蛋白,膜蛋白,内质网可溶性驻留蛋白,分泌蛋白,溶酶体蛋白,合成内原性蛋白,细胞质溶质蛋白,细胞核中的核蛋白,线粒体、中心粒等所需蛋白,进入内质网腔,进入细胞质基质,rER,最基本的功能之一是：附着型核糖体支架,信号假说,mRNA,游离型的核糖体,附着型的核糖体,所有蛋白质合成均起始于游离的核糖体,核糖体亚基,rER,膜,rER,腔,胞质,AUG,信号密码,mRNA,SRP,受体,信号肽,大、小亚基结合，翻译信号肽,3,5,信号假说,SRP与核糖体A位点结合，形成SRP-核糖体复合体阻止肽链合成,SRP,（信号识别蛋白）,识别信号肽,SRP与ER上的SRP受体结合，引导核糖体落到ER膜的Pr转运体上,核糖体受体蛋白,信号肽酶,终止密码,解离因子,核糖体循环,SRP,解离，多肽链继续合成,核糖体连在核糖体受体蛋白上,SRP,SRP,循环,新合成的多肽链通过,Pr,转运体通道进入,ER,腔，信号肽被酶切除,遇到终止密码子，多肽链合成终止，在,ER,腔中并被加工修饰,大小亚基在解离因子的作用下解离，回到核糖体循环,rER,膜,rER,腔,胞质,AUG,信号密码,mRNA,SRP,受体,信号肽,3,5,信号假说,信号肽酶,解离因子,核糖体循环,SRP,SRP,循环,粗面内质网上合成的多肽链去处,进入内质网腔，成为分泌蛋白、溶酶体蛋白等,插入内质网膜中，成为膜整合蛋白,核糖体受体蛋白,终止密码,合成,核糖体上合成的蛋白质进入粗面内质网,胞质,rER,腔,加工,内质网腔里的多肽链是怎样被加工修饰？,加工方式一：剪切,有些信号肽需要切除：有些信号肽需要保留：,合成的蛋白质成为膜蛋白,胞质,rER,腔,胞质,rER,腔,合成的蛋白质释放到,ER,腔中,功能：,加工方式二：蛋白质折叠,1,、,帮助蛋白质分子折叠、装配、转运（本身不参与终产物的形成）,2,、,阻止错误折叠的蛋白质和未完全折叠的蛋白质运出内质网,胞质,rER,腔,可溶性驻留蛋白（,rER,腔内）：志愿者，分子伴侣,胞质,rER,腔,NH,+,加工方式三：糖基化,不成熟蛋白质,糖基化,初步修饰蛋白质,N,结合型糖基化,糖链,网格蛋白囊泡,COP,囊泡,COP,囊泡,产生于高尔基体、细胞膜,高尔基体扁平囊间物质运输,由高尔基体向内质网的物质运输,产生于内质网,运输,蛋白质在粗面内质网加工后进入高尔基体,COP,COP,COP,网格囊泡,由内质网向高尔基体的物质运输,网格蛋白囊泡,囊泡类型,网格蛋白包被囊泡,产生于高尔基体和细胞膜,内质网,分泌小泡,质膜,高尔基体,cop,内质网,高尔基体中间体,cop,I,coat,COP,囊泡,COP,囊泡,cop,coat,COP,包被囊泡,产生于,内质网、,高尔基体,COP,包被囊泡,产生于内质网,cop,I,coat,cop,I,coat,质膜和细胞内膜上的脂类大部分由粗面内质网合成,与膜脂的合成有关,膜脂,sER,功能,脂类和类固醇激素的合成,脂类代谢,糖原分解,肝细胞的解毒,肌肉收缩的调解等,内质网,(,endoplasmic reticulum,),一,rER,：核糖体支架、蛋白质合成、加工修饰、运输,sER,：与脂类物质合成有关,关键点,1,、小管、小囊连成的网状结构,2,、脂类、蛋白质为主要化学组分,3,、粗面内质网、滑面内质网,4,、,内膜系统的发源地,5,、主要功能,葡萄糖,-6-,磷酸酶为,ER,膜的标志酶,关键点,1,、扁平囊、大囊泡、小囊泡构成,2,、,脂类、蛋白质为基本化学组分,5,、,具有明显极性特征的膜性结构,6,、,联系各种细胞器的中心环节,3,、,糖基转移酶为标志性酶,高尔基体,(,Golgi complex,),二,4,、具有胞内物质合成与蛋白质,加工转运功能,形成面、顺面,成熟面、分泌面、反面,顺面高尔基体网状结构,Cis-golgi network,反面高尔基体网状结构,trans-golgi network,小囊泡,大囊泡分泌泡,关键点,扁平囊,电镜,高尔基体中间膜囊,（高尔基堆）,1,、扁平囊、大囊泡、小囊泡构成,2,、,脂类、蛋白质为基本化学组分,（,65,000,）,光镜下,电镜下,杯状细胞,神经细胞,位置,数量,具分泌功能的细胞，高尔基体较发达,不同种类的细胞,肌细胞、淋巴细胞中较少见,生理状态不同,功能旺盛的细,胞，高尔基体大,而多,衰老细胞，高尔,基体小而少，甚,至消失,不同时期的细胞,未分化细胞，高尔基体较少,生长迅速的培养细胞和肿瘤细胞高尔基体很不发达,分化程度高的细胞，高尔基体发达,与蛋白质的分拣与运输,粗面内质网,与细胞的分泌活动,与蛋白质和脂类的糖基化修饰,与蛋白质加工改造,与膜的转化,关键点,4,、具有胞内物质合成与蛋白质加工转运功能,3,、,糖基转移酶为标志性酶,3,分钟,17,分钟,100,分钟,3,H,标记亮氨酸,细胞分泌,胰腺的腺泡细胞,糖基化修饰,胞质,rER,腔,NH,+,O,不成熟蛋白质,糖基化,初步修饰蛋白质,内质网腔,高尔基体,糖基化,成熟的蛋白质,N,结合型糖基化,O,结合型糖基化,高尔基体,内质网腔,1,、保护蛋白质不被水解酶降解,胞质,rER,腔,NH,+,O,糖基化作用,在细胞表面形成糖萼，具有细胞识别和保护质膜的作用,3,、,2,、,作为运输信号，引导蛋白质被包被到小泡中，运输到目的细胞器,加工改造,加工改造,无活性的蛋白原,有活性的蛋白原,直接酶解切除,酶解加工,胰岛素原,A,链,B,链,C,链,S,S,S,S,S,S,胰岛素分子,分拣与运输,不同说法,酶修饰,分选信号,高尔基体内有不同的区域，分别含有不同种类的酶，经不同的加工，将蛋白质加以区分,信号肽,信号斑,分选及转运的信号在蛋白质分子内部，有基因决定,分选信号,蛋白质合成,溶酶体寡聚糖磷酸化,切除甘露糖,加,N-,乙酰葡萄糖胺,加半乳糖,加唾液酸；分拣,溶酶体,顺面,中层囊,反面囊,反面,大泡,（分泌颗粒）,rER,高尔基复合体,顺面囊,高尔基堆,酶修饰,高尔基体内有不同的区域，分别含有不同种类的酶，经不同的加工，将蛋白质加以区分,分拣与运输,运输途径,运往溶酶体（网格蛋白囊泡）,运往分泌泡,运往质膜,运往细胞外,运往细胞质,运往内质网（ COP囊泡）,内吞体,rER,形成面,成熟面,高尔基复合体,溶酶体水解酶前体,加入磷酸基团,M-6-P,（,6,磷酸甘露糖）,有活性的溶酶体酶,ATP,ADP+Pi,H,+,去除磷酸,P,H=6,内体性溶酶体,运往溶酶体,形成（顺）面,成熟（反）面,高尔基体,粗面内质网,分泌泡,运往分泌泡,运往质膜,运往细胞外,运往细胞质,运往内质网,内质网,高尔基体,双向运输,ER,驻留蛋白上的,KDEL,驻留信号，在高尔基复合体各个部分的膜上都有相应的受体。如果,ER,驻留蛋白质在出芽时被错误地包进分泌泡而离开了,ER,， 高尔基复合体膜上的这种信号受体蛋白就会与逃出的,ER,驻留蛋白结合，并形成小泡， 将这些,ER,驻留蛋白,押送,回到,ER,COP囊泡,COP,囊泡,膜的转化,粗面内质网膜,高尔基体膜,细胞膜,分泌泡膜,溶酶体膜,膜流,物质运输,膜成分得到不断地补充和更新,形成面、顺面,成熟面、分泌面、反面,关键点,动态结构,5,、具,有明显极性特征的膜性结构,形态,结构,功能（方向性、顺序性）,化学组成（膜受体）,极性细胞器,形成面、顺面,成熟面、分泌面、反面,关键点,动态结构,6,、联系各种细胞器的中心环节,核,溶酶体,早期内体,晚期内体,固有分泌途径,溶酶体,(Lysosome),三,关键点,1,、,单层单位膜形成的囊泡状细胞器,2,、,脂类、蛋白质、糖类,3,、含有酸性水解酶,(,最适,pH,值,4.4-4.5),4,、,酸性磷酸酶为标志酶,5,、多样性、异质性,6,、分类体系,7,、生物学功能,关键点一：溶酶体的膜, 质子泵，维系溶酶体内值,膜蛋白呈高度糖基化，保护自身不受水解酶消化,膜上具有多种载体蛋白，将水解产物向外运转,膜中含有较多胆固醇，能增加膜的稳定,性，防止酶泄露,ATP,ADP+Pi,H,+,酸性磷酸酶,晚期内体,H,+,异噬溶酶体：底物来源于细胞外,关键点二：不同的分类体系,依据不同的生理功能状态,初级溶酶体：只有无活性酶、无底物,次级溶酶体：有酶和底物，正在消化,残余体：消化完成，有不能消化的残留物,自噬溶酶体：底物来源于细胞内,基于形成过程和不同发育阶段,吞噬性溶酶体：有酶、底物、消化产物,内体性溶酶体：大囊泡和晚期内体融合，,有酶、底物，未开始消化,异噬溶酶体：底物来源于细胞外,自噬溶酶体：底物来源于细胞内,吞噬性溶酶体,内体性溶酶体,终末溶酶体：残留未被消化的，,有不能消化的残留物,关键点三：溶酶体的,形成与成熟,多种细胞器参与的复杂而有序的过程,核糖体,内质网,高尔基体,内体,不成熟蛋白质,大囊泡,内体性溶酶体,初步加工修饰,加工修饰分选,成熟的溶酶体酶,核,溶酶体,早期内体,晚期内体,固有分泌途径,高尔基体,粗面内质网,大囊泡,晚期内体,rER,形成面,成熟面,高尔基复合体,溶酶体水解酶前体,加入磷酸基团,M-6-P,（,6-,磷酸甘露糖）,有活性的溶酶体酶,ATP,ADP+Pi,H,+,去除磷酸,P,H=6,内体性溶酶体,溶酶体形成与成熟,关键点四：多样性、异质性,大小,（，最小,0.05um,，最大数微米）,（几百个）,数量,（各种各样）,形态,（各不相同）,酶的种类,消化、营养、防御作用：,器官发育：,激素的合成与分泌调节。如甲状腺素的合成,消化细胞自身衰亡或损伤的细胞器的过程、分解胞内剩余的分泌颗粒（自噬作用）如吞噬死亡的线粒体,自体吞噬：,细胞外消化作用：,溶酶体将自身的酶释放到细胞外。如受精过程,异体吞噬：对细胞外源性物质消化的过程,（异噬作用）如吞噬细菌、病毒等,溶酶体膜破裂，酶溢出分解细胞自身（自溶作用）,关键点五：溶酶体的生物学功能,内体,内体性溶酶体,吞噬体,吞噬溶酶体,吞饮体,吞饮溶酶体,自噬体,自噬溶酶体,分泌颗粒,分泌溶酶体,吞 噬 性 溶 酶 体,残质体,异噬作用,自噬作用,胞外消化,溶酶体分类、功能、形成 小结,初级溶酶体、次级溶酶体、残余体,形态结构,:,单层单位膜，内含多种酸性水解酶,溶酶体膜的特点：质子泵、,膜蛋白呈高度糖基化、载体蛋白,内体性溶酶体、吞噬性溶酶体,异噬性溶酶体、自噬性溶酶体,消化、营养、防御作用,自溶作用与器官发育,激素的合成、分泌调节,细胞外消化,标志酶:酸性磷酸酶讲义,化学组成,:,脂类、蛋白质、糖类,分类体系,溶酶体的形成与成熟,:,高尔基体、内体,溶酶体的生物学功能,:,溶酶体,(Lysosome),三,关键点,过氧化物酶体,(,peroxisome,),四,2,、,脂类、蛋白质为主要的化学组分,3,、,标志性酶为过氧化氢酶,4,、主要功能：解毒作用,1,、单层单位膜包围的卵圆形小体,功能,:,解毒作用,过氧化氢酶,氧化酶,发生和形成,:,粗面内质网,分裂增殖,形态结构,:,标志酶,:,化学组成,:,功能,:,发生和形成,:,过氧化氢酶,脂类、蛋白质,解毒作用,粗面内质网、分裂增殖,过氧化物酶体,(,peroxisome,),四,单层单位膜，卵圆形小体，,内含多种水解酶,预习题,1,、基本概念：内膜系统,2,、,比较内膜系统各细胞器的特点,（主要化学成分、结构、标志酶）,第四章,细胞内膜系统,复习题,第四章,细胞内膜系统,1、内膜系统的概念及各细胞器结构、主要功能,2、比较内质网、高尔基体、细胞膜化学组成,3、用信号假说详细阐述粗面内质网蛋白质合成全过程,（信号肽假说的主要内容）,4、粗面内质网与滑面内质网在形态结构、功能上的区别,5、囊泡的类型及特点,6、高尔基复合体加工过的蛋白质包装成分泌小泡后的,运输途径,7、酶体的特性、类型和溶酶体的形成过程,8、溶酶体的功能,9、过氧化物酶体的标志性酶,10、简要归纳分泌蛋白的形成、加工、运输及排出过程,比较内膜系统各细胞器的特点,课外学习题,细胞中囊泡的形成和出现，会伴随着细胞内物质定向运输的活动过程,第四章,细胞内膜系统,试着从囊泡转运过程说明细胞的整体性,