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1、第五章 细胞内膜系统与囊泡转运第1页，共43页，编辑于2022年，星期三第2页，共43页，编辑于2022年，星期三定义：定义：定义：定义：指位于细胞质内，在指位于细胞质内，在结构结构结构结构、功能功能乃至乃至发生发生上有一定上有一定联联联联系系系系的膜性结构的总称，是一连续的统一体。的膜性结构的总称，是一连续的统一体。内质网内质网内质网内质网高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体过氧化氢体过氧化氢体过氧化氢体过氧化氢体 如何理解线粒体与内如何理解线粒体与内如何理解线粒体与内如何理解线粒体与内膜系统的关系？膜系统的关系？膜系统的关系？膜系统的关系？endomem
2、brane system核膜核膜核膜核膜各种内体各种内体各种内体各种内体第3页，共43页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 内质网内质网一、内质网的化学组成一、内质网的化学组成第4页，共43页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 内质网内质网二、内质网的形态结构二、内质网的形态结构5-6nm的小管、小泡、扁囊为的小管、小泡、扁囊为基基本结构单位本结构单位构成的相互连通的连构成的相互连通的连续膜性三维管网结构系统。续膜性三维管网结构系统。在不同类型细胞或同一细胞在不同类型细胞或同一细胞的不同发育阶段、不同生理的不同发育阶段、不同生理功能状态下形态数量各异。功能状态下形态数量各异。肌质网为一
3、类特化的内质网肌质网为一类特化的内质网第5页，共43页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 内质网内质网三、内质网的基本类型：三、内质网的基本类型：第6页，共43页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 内质网内质网内质网的功能内质网的功能一、粗面内质网一、粗面内质网1.核糖体支架，参与蛋白质合成核糖体支架，参与蛋白质合成分泌蛋白分泌蛋白:如胞外基质蛋白、抗体、肽类激素等。如胞外基质蛋白、抗体、肽类激素等。膜蛋白膜蛋白膜蛋白膜蛋白:如膜受体蛋白，膜抗原等膜功能蛋白。如膜受体蛋白，膜抗原等膜功能蛋白。溶酶体蛋白溶酶体蛋白溶酶体蛋白溶酶体蛋白:即溶酶体酶。即溶酶体酶。驻留蛋白驻留蛋白驻留蛋白驻留
4、蛋白:某些可溶性蛋白质，合成后进入细胞质、某些可溶性蛋白质，合成后进入细胞质、内质网腔、溶酶体等。内质网腔、溶酶体等。第7页，共43页，编辑于2022年，星期三蛋白质的生物合成DNA前体前体RNAmRNA多肽链多肽链核糖体核糖体第8页，共43页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 内质网内质网2.新生多肽链的折叠与装配新生多肽链的折叠与装配二硫键形成；分子伴侣；二硫键形成；分子伴侣；KEDL序列序列3.蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化(N-连接糖基化连接糖基化)4.蛋白质的胞内运输蛋白质的胞内运输分子伴侣分子伴侣:细胞中的某些蛋白质分子可以识别正在合成细胞中的某些蛋白质分子可以识别正在合成的多肽
5、或部分折叠的多肽并与多肽的某些部位相结合，的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽从而帮助这些多肽转运转运、折叠折叠或或装配装配，这一类分子本身并，这一类分子本身并不参与最终产物的形成，因此称为不参与最终产物的形成，因此称为”分子伴侣分子伴侣”。第9页，共43页，编辑于2022年，星期三1975197519751975年年年年-Bloble-Bloble-Bloble-Bloble提出：提出：提出：提出：信号肽信号肽信号肽信号肽在游离核糖体上合成；在游离核糖体上合成；在游离核糖体上合成；在游离核糖体上合成；信号识别颗粒信号识别颗粒信号识别颗粒信号识别颗粒（SRPSRP）
6、识别信号肽，）识别信号肽，）识别信号肽，）识别信号肽，SRPSRP-核糖体复合体核糖体复合体核糖体复合体核糖体复合体 形成，形成，形成，形成，翻译暂停；翻译暂停；翻译暂停；翻译暂停；核糖体与内质网膜结合，形成核糖体与内质网膜结合，形成核糖体与内质网膜结合，形成核糖体与内质网膜结合，形成SRP-SRP-SRPSRP受体受体受体受体-核糖体复合体；核糖体复合体；核糖体复合体；核糖体复合体；核糖体在一种核糖体在一种核糖体在一种核糖体在一种脱落因子脱落因子脱落因子脱落因子/分离因子作用下被分解。分离因子作用下被分解。分离因子作用下被分解。分离因子作用下被分解。主主 要要 过过 程程目前普遍用目前普遍用
7、目前普遍用目前普遍用信号假说信号假说来解释分泌蛋白质的合成过程的来解释分泌蛋白质的合成过程的来解释分泌蛋白质的合成过程的来解释分泌蛋白质的合成过程的。SRPSRP脱离并参加再循环，核糖体翻译继续进行；脱离并参加再循环，核糖体翻译继续进行；脱离并参加再循环，核糖体翻译继续进行；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被内质网腔面的信号肽被内质网腔面的信号肽被内质网腔面的信号肽酶信号肽酶信号肽酶信号肽酶切除，多肽链落入内质网切除，多肽链落入内质网切除，多肽链落入内质网切除，多肽链落入内质网 腔；腔；腔；腔；第10页，共43页，编辑于2022年，星期三信号肽信号肽(signa
8、l peptide)信号识别颗粒信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP)信号序列特征信号序列特征:15-3515-3515-3515-35个氨基酸残基，其中含有个氨基酸残基，其中含有个氨基酸残基，其中含有个氨基酸残基，其中含有4-124-124-124-12个疏水残基个疏水残基个疏水残基个疏水残基特异性特异性:位置位置:N-N-N-N-端突出的一段肽端突出的一段肽端突出的一段肽端突出的一段肽;内信号肽内信号肽内信号肽内信号肽存在于胞质中的核糖体结合蛋白颗粒，由存在于胞质中的核糖体结合蛋白颗粒，由6 6个蛋白质亚基个蛋白质亚基和一个小的和一个小的7SL RN
9、A7SL RNA组成。含三个功能域组成。含三个功能域:翻译暂停结构域翻译暂停结构域(P9/P14)(P9/P14)信号肽识别结合位点信号肽识别结合位点(P54)(P54)SRPSRP受体蛋白结合位点受体蛋白结合位点(P68/P72)(P68/P72)。第11页，共43页，编辑于2022年，星期三我是核糖体我是核糖体我是我是mRNA我是信号肽我是信号肽我是我是SRP，专门结合信，专门结合信号肽号肽我是我是SRP受体，专门受体，专门结合结合SRP我是移位子，我是我是移位子，我是通道蛋白通道蛋白内质网腔内质网腔细胞质细胞质终于到我出场了，我是终于到我出场了，我是信号肽酶信号肽酶我是蛋白质，谢谢我是蛋
10、白质，谢谢我还有事，先走了我还有事，先走了信号肽假说信号肽假说第12页，共43页，编辑于2022年，星期三内质网腔内质网腔细胞质细胞质我是穿膜蛋白质，我是穿膜蛋白质，谢谢谢谢协同翻译插入协同翻译插入第13页，共43页，编辑于2022年，星期三我还是核糖体我还是核糖体我还是我还是mRNA我还是信号肽，我还是信号肽，但不在但不在N端端不管你在哪段，不管你在哪段，我都找你我都找你内质网腔内质网腔细胞质细胞质我是穿膜蛋白，谢谢我是穿膜蛋白，谢谢内信号肽介导的内开始转内信号肽介导的内开始转移肽插入移肽插入不关我事不关我事第14页，共43页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 内质网内质网滑面内质网的功
11、能滑面内质网的功能1.参与脂质的合成和转运参与脂质的合成和转运(脂蛋白、类固醇激素、膜脂脂蛋白、类固醇激素、膜脂)2.参与糖原代谢参与糖原代谢3.细胞解毒的主要场所细胞解毒的主要场所4.是肌细胞是肌细胞Ca2+的储存场所的储存场所5.与胃酸、胆汁的合成分泌密切相关与胃酸、胆汁的合成分泌密切相关第15页，共43页，编辑于2022年，星期三第二节第二节 高尔基复合体高尔基复合体一、高尔基复合体一、高尔基复合体的形态结构：的形态结构：构成：扁平囊泡、构成：扁平囊泡、小囊泡、大囊泡小囊泡、大囊泡具有显著极性具有显著极性不同组织细胞中分不同组织细胞中分布形式不同布形式不同凸面、形成面、顺面凸面、形成面、
12、顺面凹面、成熟面、反面凹面、成熟面、反面第16页，共43页，编辑于2022年，星期三第二节第二节 高尔基复合体高尔基复合体高尔基体的化学组成高尔基体的化学组成1.脂类：基本成分脂类：基本成分2.蛋白质：蛋白质：糖基转移酶糖基转移酶为标志的多种酶蛋白体系为标志的多种酶蛋白体系第17页，共43页，编辑于2022年，星期三第二节第二节 高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体的功能：高尔基复合体的功能：1.细胞内蛋白质运输分泌的中转站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胞内物质加工合成的重要场所1)糖蛋白的加工合成（糖蛋白的加工合成（O-糖基化区别、意义）糖基化区别、意义）2)蛋白
13、质的水解加工蛋白质的水解加工3.胞内蛋白质分选和膜泡定向运输的枢纽胞内蛋白质分选和膜泡定向运输的枢纽第18页，共43页，编辑于2022年，星期三第三节第三节 溶酶体溶酶体一、溶酶体的形态结构和化学组成一、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是一种具有高度异质性的膜性结构细胞器2.共同特征共同特征1)一层单位膜包裹而成一层单位膜包裹而成2)酸性水解酶（酸性水解酶（酸性磷酸酶为酸性磷酸酶为标志酶）标志酶）3)跨膜整合蛋白跨膜整合蛋白lgpA和和lgpB4)质子泵质子泵3.溶酶体膜糖蛋白家族具有高度同源性溶酶体膜糖蛋白家族具有高度同源性第19页，共43页，编辑于2022
14、年，星期三溶酶体的分类溶酶体的分类初级溶酶体（内体性溶酶体）：初级溶酶体（内体性溶酶体）：初级溶酶体（内体性溶酶体）：初级溶酶体（内体性溶酶体）：只含酶，不含底物只含酶，不含底物只含酶，不含底物只含酶，不含底物次级溶酶体（吞噬性溶酶体）：次级溶酶体（吞噬性溶酶体）：次级溶酶体（吞噬性溶酶体）：次级溶酶体（吞噬性溶酶体）：初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体+底物底物底物底物异噬性溶酶体：异噬性溶酶体：异噬性溶酶体：异噬性溶酶体：初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体+外源性物质外源性物质外源性物质外源性物质异噬过程异噬过程异噬过程异噬过程自噬性溶酶体：自噬性溶酶体：自噬性溶酶体：自噬性溶
15、酶体：初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体+内源性物质内源性物质内源性物质内源性物质自体吞噬自体吞噬自体吞噬自体吞噬后溶酶体（终末溶酶体、残留小体）：后溶酶体（终末溶酶体、残留小体）：后溶酶体（终末溶酶体、残留小体）：后溶酶体（终末溶酶体、残留小体）：次级溶酶体内消化次级溶酶体内消化次级溶酶体内消化次级溶酶体内消化 分解后的残渣物质。分解后的残渣物质。分解后的残渣物质。分解后的残渣物质。残残留留小小体体脂褐质脂褐质脂褐质脂褐质含铁小体含铁小体含铁小体含铁小体髓样结构髓样结构髓样结构髓样结构第20页，共43页，编辑于2022年，星期三电电电电子子子子显显显显微微微微镜镜镜镜下下下下的的的的溶
16、溶溶溶酶酶酶酶体体体体第21页，共43页，编辑于2022年，星期三 巨噬细胞的吞噬作用巨噬细胞的吞噬作用第22页，共43页，编辑于2022年，星期三自噬作用自噬作用自噬作用自噬作用（autophagyautophagy）第23页，共43页，编辑于2022年，星期三内吞体内吞体无被无被小泡小泡有被有被小泡小泡反面反面高尔基体高尔基体顺面顺面内质网内质网酶前体酶前体N-糖基化糖基化磷酸化形成磷酸化形成M-6-P受体受体分选分选转运转运前溶酶体形成前溶酶体形成酶酶溶酶体成熟溶酶体成熟第24页，共43页，编辑于2022年，星期三第三节第三节 溶酶体溶酶体内体性溶酶体的形成过程内体性溶酶体的形成过程第2
17、5页，共43页，编辑于2022年，星期三第三节第三节 溶酶体溶酶体溶酶体的功能：溶酶体的功能：1.分解细胞内的外来物质及清除衰老、残损的细分解细胞内的外来物质及清除衰老、残损的细胞器胞器2.物质消化和细胞营养功能物质消化和细胞营养功能3.机体防御保护功能机体防御保护功能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在生物个体发生与发育中起重要作用第26页，共43页，编辑于2022年，星期三第四节第四节 过氧化物酶体过氧化物酶体一、形态结构一、形态结构也是一层单位膜包裹而成的膜性结构细胞器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
18、致密度高、排列规则的晶格结构常常含有电子致密度高、排列规则的晶格结构（尿酸氧化酶）（尿酸氧化酶）内表面可见高电子致密度的条带状结构内表面可见高电子致密度的条带状结构边缘边缘板板第27页，共43页，编辑于2022年，星期三第四节第四节 过氧化物酶体过氧化物酶体酶类组成：酶类组成：1.氧化酶类氧化酶类氧还原为过氧化氢氧还原为过氧化氢2.过氧化氢酶类过氧化氢酶类（标志酶）（标志酶）分解过氧化氢分解过氧化氢3.过氧化物酶类过氧化物酶类分解过氧化氢分解过氧化氢第28页，共43页，编辑于2022年，星期三电电镜镜下下的的过过氧氧化化物物酶酶体体第29页，共43页，编辑于2022年，星期三第四节第四节 过氧
19、化物酶体过氧化物酶体过氧化物酶体的功能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其他毒性物质2.能有效地进行细胞氧张力的调节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参与对细胞内脂肪酸等高分子物质的分解转化第30页，共43页，编辑于2022年，星期三第四节第四节 过氧化物酶体过氧化物酶体过氧化物酶体的发生：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原有过氧化物酶体分裂形成内质网的作用：内质网的作用：1.膜脂膜
20、脂2.蛋白蛋白第31页，共43页，编辑于2022年，星期三第五节第五节 囊泡与囊泡转运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，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。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：来源与类型：1.网格蛋白有被囊泡：高尔基复合体及细胞膜网格蛋白有被囊泡：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有被囊泡用于回收转运内质网逃逸蛋白第32页，共43页，编辑于2022年，星期三第五节第五节 囊泡与囊泡转运囊泡与囊泡转运网格蛋白有被
21、囊泡网格蛋白有被囊泡COPII有被囊泡有被囊泡COPI有被囊泡有被囊泡第33页，共43页，编辑于2022年，星期三clathrin第34页，共43页，编辑于2022年，星期三网网格格蛋蛋白白亚亚基基装装配配第35页，共43页，编辑于2022年，星期三网网格格蛋蛋白白小小泡泡第36页，共43页，编辑于2022年，星期三参与囊泡形成的蛋白质：参与囊泡形成的蛋白质：Adaptin(AP,衔接蛋白衔接蛋白):两端分别与网格蛋白重链末端和被转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。运的分子相结合，能催化网格蛋白的聚合、捕获转运分子。Dynamin：由由9009
22、00个个AAAA组成的胞浆蛋白，也是一种小组成的胞浆蛋白，也是一种小 分子的分子的GTPGTP结合蛋白，可与结合蛋白，可与GTPGTP结合并使其水解。一结合并使其水解。一 般聚合于有被小窝的颈部，起剪切作用。般聚合于有被小窝的颈部，起剪切作用。分子伴侣分子伴侣Hsp70:Hsp70:分子伴侣分子伴侣Hsp70Hsp70蛋白参与该过程，并蛋白参与该过程，并 且需要且需要ATPATP。另外。另外CaCa2+2+也参与了包被的形成和去被也参与了包被的形成和去被 的过程。的过程。第37页，共43页，编辑于2022年，星期三第五节第五节 囊泡与囊泡转运囊泡与囊泡转运第38页，共43页，编辑于2022年，
23、星期三第五节第五节 囊泡与囊泡转运囊泡与囊泡转运囊泡转运囊泡转运(定义定义)1.是细胞物质定向运输的基本途是细胞物质定向运输的基本途径径2.是一个高度有序并受到严格选择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构转换和代谢更新的桥梁第39页，共43页，编辑于2022年，星期三NSF(N-ethylmaleimide-sensitive fusion prot
24、ein,NSF)可溶性细胞质蛋白。可溶性细胞质蛋白。SNAP(可溶性可溶性NSF附着蛋白附着蛋白,soluble NSF attachment protein,SNAP)V-SNARE(vesicle-SNAP receptor)SNAPSNAP受体。受体。T-SNARE(target-SNAP receptor)SNARE hypothesis第40页，共43页，编辑于2022年，星期三囊泡的锚定囊泡的锚定第41页，共43页，编辑于2022年，星期三第六节第六节 细胞内膜系统与医学的关系细胞内膜系统与医学的关系内质网的病理变化内质网的病理变化1.肿胀、肥大或囊池塌陷肿胀、肥大或囊池塌陷2.包
25、含物形成包含物形成3.在肿瘤中的多样性改变在肿瘤中的多样性改变高尔基复合体的病理变化高尔基复合体的病理变化1.代偿性肥大代偿性肥大2.毒性物质导致萎缩和损坏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肿瘤细胞分化状态影响高尔基复合体形态第42页，共43页，编辑于2022年，星期三第六节第六节 细胞内膜系统与医学的关系细胞内膜系统与医学的关系三、溶酶体与疾病三、溶酶体与疾病1.缺乏或缺陷为一些先天性疾病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疾病过程中的过氧化物酶体病理改变第43页，共43页，编辑于2022年，星期三