细胞内膜系统与囊泡转运.ppt

第五章细胞的内膜系统与囊泡转运,定义：指位于细胞质内，在结构、功能乃至发生上有一定联系的膜性结构的总称，是一连续的统一体。,内质网,高尔基复合体,溶酶体,过氧化氢体,如何理解线粒体与内膜系统的关系？,endomembranesystem,核膜,各种内体,第一节内质网,一、内质网的化学组成,微粒体：细胞匀浆中分离出的直径在100nm左右的球囊状封闭小泡，含有内质网膜与核糖体，能行使内质网的基本功能，推断为匀浆过程中破损的内质网形成。为研究内质网的化学特征和生理功能的重要工具。,第一节内质网,二、内质网的形态结构5-6nm的小管、小泡、扁囊为基本结构单位构成的相互连通的连续膜性三维管网结构系统。在不同类型细胞或同一细胞的不同发育阶段、不同生理功能状态下形态数量各异。肌质网为一类特化的内质网,第一节内质网,三、内质网的基本类型：,第一节内质网,内质网的功能一、粗面内质网1.核糖体支架，参与蛋白质合成,分泌蛋白:如胞外基质蛋白、抗体、肽类激素等。,膜蛋白:如膜受体蛋白，膜抗原等膜功能蛋白。,溶酶体蛋白:即溶酶体酶。,驻留蛋白:某些可溶性蛋白质，合成后进入细胞质、内质网腔、溶酶体等。,蛋白质的生物合成,DNA,前体RNA,mRNA,多肽链,核糖体,第一节内质网,2.新生多肽链的折叠与装配二硫键形成；分子伴侣；KEDL序列3.蛋白质的糖基化(N-连接糖基化)4.蛋白质的胞内运输,分子伴侣:细胞中的某些蛋白质分子可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽转运、折叠或装配，这一类分子本身并不参与最终产物的形成，因此称为”分子伴侣”。,1975年-Bloble提出：,信号肽在游离核糖体上合成；,信号识别颗粒（SRP）识别信号肽，SRP-核糖体复合体形成，翻译暂停；,核糖体与内质网膜结合，形成SRP-SRP受体-核糖体复合体；,核糖体在一种脱落因子/分离因子作用下被分解。,主要过程,目前普遍用信号假说来解释分泌蛋白质的合成过程的。,SRP脱离并参加再循环，核糖体翻译继续进行；,信号肽被内质网腔面的信号肽酶切除，多肽链落入内质网腔；,信号肽(signalpeptide),信号识别颗粒(signalrecognitionparticle,SRP),信号序列特征:15-35个氨基酸残基，其中含有4-12个疏水残基特异性:位置:N-端突出的一段肽;内信号肽,存在于胞质中的核糖体结合蛋白颗粒，由6个蛋白质亚基和一个小的7SLRNA组成。含三个功能域:翻译暂停结构域(P9/P14)信号肽识别结合位点(P54)SRP受体蛋白结合位点(P68/P72)。,我是核糖体,我是mRNA,我是信号肽,我是SRP，专门结合信号肽,我是SRP受体，专门结合SRP,我是移位子，我是通道蛋白,内质网腔,细胞质,终于到我出场了，我是信号肽酶,我是蛋白质，谢谢,我还有事，先走了,信号肽假说,内质网腔,细胞质,我是穿膜蛋白质，谢谢,协同翻译插入,我还是核糖体,我还是mRNA,我还是信号肽，但不在N端,不管你在哪段，我都找你,内质网腔,细胞质,我是穿膜蛋白，谢谢,内信号肽介导的内开始转移肽插入,不关我事,第一节内质网,滑面内质网的功能1.参与脂质的合成和转运(脂蛋白、类固醇激素、膜脂)2.参与糖原代谢3.细胞解毒的主要场所4.是肌细胞Ca2+的储存场所5.与胃酸、胆汁的合成分泌密切相关,第二节高尔基复合体,一、高尔基复合体的形态结构：构成：扁平囊泡、小囊泡、大囊泡具有显著极性不同组织细胞中分布形式不同,凸面、形成面、顺面,凹面、成熟面、反面,第二节高尔基复合体,高尔基体的化学组成1.脂类：基本成分2.蛋白质：糖基转移酶为标志的多种酶蛋白体系,第二节高尔基复合体,高尔基复合体的功能：1.细胞内蛋白质运输分泌的中转站2.胞内物质加工合成的重要场所1)糖蛋白的加工合成（O-糖基化区别、意义）2)蛋白质的水解加工3.胞内蛋白质分选和膜泡定向运输的枢纽,第三节溶酶体,一、溶酶体的形态结构和化学组成1.是一种具有高度异质性的膜性结构细胞器2.共同特征1)一层单位膜包裹而成2)酸性水解酶（酸性磷酸酶为标志酶）3)跨膜整合蛋白lgpA和lgpB4)质子泵3.溶酶体膜糖蛋白家族具有高度同源性,溶酶体的分类,初级溶酶体（内体性溶酶体）：只含酶，不含底物,次级溶酶体（吞噬性溶酶体）：初级溶酶体+底物,异噬性溶酶体：初级溶酶体+外源性物质异噬过程,自噬性溶酶体：初级溶酶体+内源性物质自体吞噬,后溶酶体（终末溶酶体、残留小体）：次级溶酶体内消化分解后的残渣物质。,残留小体,脂褐质,含铁小体,髓样结构,电子显微镜下的溶酶体,巨噬细胞的吞噬作用,自噬作用（autophagy）,内吞体,无被小泡,有被小泡,反面高尔基体顺面,内质网,酶前体,N-糖基化,磷酸化形成M-6-P,受体,分选,转运,前溶酶体形成,酶,溶酶体成熟,第三节溶酶体,内体性溶酶体的形成过程,第三节溶酶体,溶酶体的功能：1.分解细胞内的外来物质及清除衰老、残损的细胞器2.物质消化和细胞营养功能3.机体防御保护功能4.参与某些腺体组织细胞分泌过程调节5.在生物个体发生与发育中起重要作用,第四节过氧化物酶体,一、形态结构也是一层单位膜包裹而成的膜性结构细胞器常常含有电子致密度高、排列规则的晶格结构（尿酸氧化酶）内表面可见高电子致密度的条带状结构边缘板,第四节过氧化物酶体,酶类组成：1.氧化酶类氧还原为过氧化氢2.过氧化氢酶类（标志酶）分解过氧化氢3.过氧化物酶类分解过氧化氢,电镜下的过氧化物酶体,第四节过氧化物酶体,过氧化物酶体的功能1.能有效清除细胞代谢过程中产生的过氧化氢及其他毒性物质2.能有效地进行细胞氧张力的调节3.参与对细胞内脂肪酸等高分子物质的分解转化,第四节过氧化物酶体,过氧化物酶体的发生：1.内质网加工后以转运小泡形式转移分化形成2.原有过氧化物酶体分裂形成内质网的作用：1.膜脂2.蛋白,第五节囊泡与囊泡转运,真核细胞特有的一种细胞物质内外转运形式，是细胞内物质定向运输的载体和功能表现形式。来源与类型：1.网格蛋白有被囊泡：高尔基复合体及细胞膜2.COPII有被囊泡产生于内质网3.COPI有被囊泡用于回收转运内质网逃逸蛋白,第五节囊泡与囊泡转运,网格蛋白有被囊泡,COPII有被囊泡,COPI有被囊泡,clathrin,网格蛋白亚基装配,网格蛋白小泡,参与囊泡形成的蛋白质：,Adaptin(AP,衔接蛋白):两端分别与网格蛋白重链末端和被转运的分子相结合，能催化网格蛋白的聚合、捕获转运分子。,Dynamin：由900个AA组成的胞浆蛋白，也是一种小分子的GTP结合蛋白，可与GTP结合并使其水解。一般聚合于有被小窝的颈部，起剪切作用。,分子伴侣Hsp70:分子伴侣Hsp70蛋白参与该过程，并且需要ATP。另外Ca2+也参与了包被的形成和去被的过程。,第五节囊泡与囊泡转运,第五节囊泡与囊泡转运,囊泡转运(定义)1.是细胞物质定向运输的基本途径2.是一个高度有序并受到严格选择和精密控制的物质运输过程3.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(SNAREs)4.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,第二节囊泡与靶细胞器的特定锚定与融合,NSF(N-ethylmaleimide-sensitivefusionprotein,NSF)可溶性细胞质蛋白。SNAP(可溶性NSF附着蛋白,solubleNSFattachmentprotein,SNAP)V-SNARE(vesicle-SNAPreceptor)SNAP受体。T-SNARE(target-SNAPreceptor),SNAREhypothesis,囊泡的锚定,第六节细胞内膜系统与医学的关系,内质网的病理变化1.肿胀、肥大或囊池塌陷2.包含物形成3.在肿瘤中的多样性改变高尔基复合体的病理变化1.代偿性肥大2.毒性物质导致萎缩和损坏3.肿瘤细胞分化状态影响高尔基复合体形态,第六节细胞内膜系统与医学的关系,三、溶酶体与疾病1.缺乏或缺陷为一些先天性疾病2.酶的释放或外泄导致细胞组织损伤四、过氧化物酶体与疾病1.原发性过氧化物酶体缺陷所致的遗传性疾病2.疾病过程中的过氧化物酶体病理改变,