第6章之细胞质基质核糖体内膜系统资料

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,*,第六章 细胞质和细胞器,细胞质,细胞质基质,细 胞 器,细胞整体结构和功能的重要组成部分。,定义,：,指细胞质中除,有形结构,之外的,无定,形胶状,物质体系（P119）。,第一节 细胞质基质,（cytoplasmic matrix or cytomatrix,）,功能,：,六方面功能（自学，P120）,注意,：,“,细胞质,”与“,细胞质基质,”的区别,存在于细胞质基质中，具有一定化学组成、一定形态结构、执行特定生理功能，并且为细胞所固有的有形结构小体，统称为。(P119),(,细胞器,),(ribosome),1955年Palade电镜动物腺细胞,1958年Roberts命名ribosome（核糖体）,第二节 核糖体,1953年Robinson,Brown电镜植物细胞,非膜性细胞器。,电镜下：,直径 15,25nm；不规则颗粒状；,由大小两个异型亚基组成。,功能活性部位,5,，,3,，,mRNA,（P121）,（1）,A位,：,是接受氨酰基-tRNA的位点。,（2）,P位,：,是与肽酰基-tRNA结合的位点。,（3）,肽酰基转移酶位点,：,在肽链延长时催化氨基酸,与氨基酸之间形成肽键。,（4）,GTP酶位点,：,水解GTP，将肽酰基-tRNA由,A位点转移到P位点。,rRNA：60%，核糖体内部,蛋白质：40%，核糖体表面,二、核糖体的类型和理化特性,（一）类型,真核细胞质核糖体,真核细胞器核糖体,原核细胞核糖体,（二）理化特性,70S,核糖体,50S,30S,80S核糖体,60S,40S,23S rRNA,16S rRNA,5S rRNA,28S rRNA,5.8S rRNA,5S rRNA,18S rRNA,31种蛋白质,21种蛋白质,50种蛋白质,33种蛋白质,三. 核糖体在细胞内的存在形式,1.游离核糖体：,游离于细胞质中；主要合成细胞本身的基础性蛋白。,2.附着核糖体：,附着在内质网膜上；主要合成分泌蛋白和膜蛋白。,多聚核糖体,蛋白质合成时，通常多个核糖体结合在一个mRNA分子上，成串排列，形成蛋白质合成的功能团，这种功能团称为,多聚核糖体(polyribosome)。,相对于质膜而言，细胞内在结构、功能乃至发生上相关联的膜性结构细胞器的总称。包括,内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、各种转运小泡及核膜,等。（P126）,第三节 内膜系统,(endomembrane system),（1）概念：,（2）功能：,增加细胞内的表面积；,使特定功能在特定区域内完成，提高了细胞代谢效率。,一、 内质网,1945年，等 电镜 小鼠成纤维细胞,(Endoplasmic reticulum, ER),标志酶：,葡萄糖-6-磷酸酶,（一）内质网的化学组成,主要成分,脂 类：,蛋白质：,卵磷脂含量最多，鞘磷脂含量最少。,含量较细胞膜为多，包括大量酶类。,内质网,内质网,是由一层单位膜形成的相互连通的,管,、,泡,和,扁囊所,组成的膜性网状系统,。(P127),管,泡,扁 囊,（二）内质网的形态结构与类型,内质网的形态结构,管、泡、扁囊ER的基本结构单位。,胞质面附着大量核糖体，表面粗糙；,由板层状,扁囊,构成；,多分布在分泌旺盛或分化完善的细胞内。,胞质面无核糖体附着，表面光滑；,由分支的,管,或,泡,构成；,多分布在一些特化的细胞中，如肝细胞。,核糖体,粗面内质网,滑面内质网,1.糙（粗）面内质网,(rough,endoplasmic reticulum, rER),2.光（滑）面内质网,(smooth,endoplasmic reticulum, sER),内质网的类型,粗面内质网：,蛋白质的合成、修饰、加工、转运。,滑面内质网：,脂类与固醇的合成、糖代谢以及细胞解毒作用。,（三）内质网的功能,（1）核糖体附着的支架,分泌性蛋白：,合成后分泌到细胞外的蛋白质。,（酶、抗体、肽类激素、胞外基质蛋白等）,膜整合蛋白：,合成后嵌在膜内的功能性膜蛋白。,（膜抗原、膜受体等）,由附着核糖体合成的蛋白质有：,驻留蛋白：,定位于各种细胞器中的可溶性蛋白。,（2）新生肽链的折叠与装配（P128-129）,多肽链盘绕、折叠所形成的空间结构，直接决定,蛋白质的功能。,内质网为新生多肽链的正确折叠和装配提供有利,的环境。 例如：,蛋白二硫键异构酶：,加快二硫键形成及多肽链的折叠。,结合蛋白：,识别折叠错误的多肽链和尚未完成装配的,蛋白质亚基，还可促进它们重新折叠与装配。,（3）蛋白质的糖基化(glycosylation),在,rER,上合成的大部分蛋白质都要进行糖基化,修饰，形成糖蛋白。,蛋白质有两种糖基化修饰：,N-连接糖基化：,寡糖与天冬酰胺(Asn),残基侧链上的,氨基,基团相连接。,在rER腔中完成。,O-连接糖基化：,寡糖与丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸,(Tyr),残基侧链上的,羟基,基团相连接。,主要在GC中完成。,（4）蛋白质的胞内运输,（1）分泌蛋白的运输：,（2）溶酶体蛋白的运输：,分泌蛋白,rER腔,转运小泡,高尔基复合体,分泌泡,细胞外,溶酶体蛋白,rER腔,转运小泡,高尔基复合体,转运小泡,溶酶体,+,内体,2.滑面内质网的功能（P131-132）,脂质合成,糖原代谢,解毒作用,钙的贮存与钙浓度调节,胃酸、胆汁的合成与分泌,(四)新生肽链穿越内质网的转移机制,1975年，Blobel等提出,信号（肽）假说(signal hypothesis),，用以解释两个问题：游离核糖体如何附着到内质网膜上？新生肽链如何落入到内质网腔？,获1999年诺贝尔生理医学奖。,信号（肽）假说的主要内容,内质网腔,细胞质,SRP,受体,信号识别颗粒,(signal recognition particle,SRP),tRNA,A,P,核糖体,mRNA,信号肽,(signal,peptide),A,信号密码（signal codon),移位子,1. SRP结合信号肽。,分泌蛋白在细胞质中游离核糖体上起始合成。当信号肽被翻译后，,可立即被细胞质中的SRP识别、结合，并使翻译暂停。,2. 核糖体锚着于内质网上。,与信号肽结合的SRP识别并结合ER膜上的SRP受体，介导核糖体,附着于ER膜的移位子蛋白上。SRP离开核糖体返回细胞质参加再循,环，蛋白质合成继续。,3. 新生肽链进入内质网腔。,在信号肽的引导下，肽链通过由核糖体大亚基和移位子蛋白共同,形成的通道，穿膜进入ER腔。,4. 信号肽被切除。,信号肽被ER膜腔面的信号肽酶切除，肽链继续延伸。,5. 肽链合成完成。,当肽链合成完毕后，所合成的肽链在ER腔内修饰加工。核糖体大、,小亚基解聚，离开ER，进入细胞质被再利用。,过程描述,（P130）,二、 高尔基复合体,1898年 高尔基(Golgi) 光镜 神经细胞,(Golgi complex),电镜：,封闭的膜性,囊泡状结构.,电,镜,高尔基扁平膜囊,(Golgi flatten cisternae),反 面,顺 面,反面高尔基网,(,trans,Golgi network),顺面高尔基网,(,cis,Golgi network),(一)高尔基复合体的形态结构,顺面膜囊,中间膜囊,反面膜囊,（凸面；进面；形成面）,（凹面；出面；成熟面）,高尔基复合体是,具有,极性,的细胞器。,(二)高尔基复合体的化学组成,脂质含量介于内质网膜与细胞膜之间；,是质膜和ER之间的一种过渡性细胞器；,特征性酶：,糖基转移酶,。,表：大鼠肝细胞内质网膜、高尔基复合体膜、细胞膜的脂类含量（%）,脂类种类,内质网,高尔基复合体,细胞膜,脂类总量,磷 脂,28.5,胆固醇,糖 脂,0.4,1.5,（三）高尔基复合体的主要功能,1. 胞内物质的运输和,细胞的分泌活动,3,H标记亮氨酸追踪实验，,证明分泌蛋白在rER中合成后被运送至GC，,在其中经浓缩、修饰、加工后包装于分泌泡中，最终分泌到细胞外。,GC在细胞分泌活动中起,着重要的运输作用。,3 min,20 min,120 min,3,H标记亮氨酸追踪实验示意图,蛋白质的,O-连接糖基化,作用主要,或全部在高尔基复合体内完成。,3,H标记甘露糖,3,H标记半乳糖；,3,H标记唾液酸,糖蛋白的合成和修饰,过程具有严格的顺序性。,2. 糖蛋白的加工合成（蛋白质的糖基化）,实验,3. 蛋白质的水解,有些蛋白质和酶，只有在GC中被特异性水解后才能够成熟或转变为活性状态。,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,顺面高尔基网,中间膜囊,反面膜囊,反面高尔基网,分泌泡,RER,高尔基复合体,顺面膜囊,4. 蛋白质的分选,三、溶酶体,(lysosome),1955年C.de Duve大鼠肝细胞匀浆细胞化学显示,由,一层单位膜,包裹的,囊状小体,，多为圆形或卵圆形。,含多种,酸性水解酶,，最适,。标志酶是,酸性磷酸酶,。,膜蛋白,高度糖基化,，以防止自身被水解消化。,膜上有,质子泵，,将胞质中的,H+,泵入溶酶体，维持溶酶体内的酸性环境。,膜中存在多种,载体蛋白,，用于向外运输消化水解的产物。,具有异质性：组织、细胞、生理功能状态不同决定了溶酶体的,形态,、,大小,和,所含酶类,的不同。,（一）溶酶体的结构特征,1、初级溶酶体 (primary lysosome),（二）溶酶体的类型,按形成过程和功能状态分类,形成过程：,内质网,高尔基复合体,初级溶酶体,功能状态：,只含酶，不含底物，处于非活性状态。,2、次级溶酶体 (secondary lysosome),形成过程：,初级溶酶体,底物,次级溶酶体,功能状态：,既含酶，又含底物，处于功能作用状态。,分 类：,自噬溶酶体,异噬溶酶体,（初级溶酶体+,内源性,底物）,（初级溶酶体+,外源性,底物）,吞噬溶酶体：初级溶酶体吞噬体,多 泡 小 体：初级溶酶体胞饮体,含铁小体（siderosome）,髓样结构（myelin figure）,3、三级溶酶体 (tertiary lysosome),当次级溶酶体到达其功能末期时，由于酶活性降低或丧失，一些未被消化分解的物质保留其中，形成三级溶酶体，也称残留小体。,定 义：,特 征：,电镜下，电子密度高，染色较深。,常见类型：,脂 褐 素（lipofuscin）,内体,初级溶酶体,吞噬体,异噬溶酶体,（吞噬溶酶体）,胞饮体,异噬溶酶体,（多泡小体）,内源性底物,自噬溶酶体,次 级 溶 酶 体,三级溶酶体,外源性底物,外吐,内吞体,rER,顺面高尔基网,反面高尔基网,高尔基复合体,酶蛋白前体甘露糖,加入磷酸,(M-6-P),前溶酶体,ATP,ADP+P,i,H,去磷酸,pH=6,成熟溶酶体,（初级溶酶体）,（三）,溶酶体的形成与成熟,（四）溶酶体的功能,1、胞内物质消化分解，衰老、残存细胞器更新,细胞对外来异物及线粒体、内质网等细胞器碎片的消化作用。,2、细胞营养作用,在细胞饥饿状态下，分解自身大分子物质，为细胞生存,提供营养物质。,3、防御保护功能,巨噬细胞具有发达的溶酶体，被吞噬的细菌和病毒，最终在溶酶体的作用下杀灭，并分解消化。,甲状腺滤泡,上皮细胞,甲状腺,球蛋白,蛋白酶将碘化的,甲状腺球蛋白水,解生成甲状腺素,甲状腺素通,过细胞基部,进入血液,合成,分泌至,滤泡,腔内,碘化后,重吸收,滤泡上,皮细胞,形成,大胶滴,+溶酶体,甲状腺素,就是在溶酶体参与下形成的,。,4、参与某些腺体组织细胞分泌过程的调节,5、在生物个体发生、发育过程中起重要作用,协助精卵结合（精子的顶体,特化的溶酶体）,蝌蚪发育过程中尾部的退化、哺乳动物断乳后乳腺的退行性变化等都与溶酶体有关。,（五）溶酶体异常与人类疾病,1、先天性溶酶体病,由于部分溶酶体酶缺乏，相应底物不能分解而积累于溶酶体内，导致代谢障碍。,如糖原贮积病、脂质沉积病、,粘多糖贮积病等,2、溶酶体膜稳定性异常所致疾病,溶酶体酶的释放或外泄造成的细胞或组织损伤性疾病。,如矽肺,(silicosis)、,痛风,(gout)、,类风湿性关节炎,(rheumatoid arthritis),等,3、溶酶体与恶性肿瘤,某些致癌物质进入细胞后引起溶酶体膜损伤，使水解,酶逸出，进一步引起DNA损伤，导致细胞癌变。,粘多糖贮积病型,