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1、关于关于细细胞胞质质基基质质与与细细胞内膜系胞内膜系统统第一页，本课件共有58页n n概念概念n n细胞质基质细胞质基质(cytoplasmic matrix/cytomatrix)(cytoplasmic matrix/cytomatrix)：真核细胞：真核细胞：真核细胞：真核细胞的细胞质内除细胞器和内含物外的较为均质、半透明的细胞质内除细胞器和内含物外的较为均质、半透明的细胞质内除细胞器和内含物外的较为均质、半透明的细胞质内除细胞器和内含物外的较为均质、半透明的液态物质。的液态物质。的液态物质。的液态物质。曾用名：曾用名：细胞液细胞液(cell sap)、透明质、透明质、透明质、透明质(h
2、yaloplasm)、胞、胞、胞、胞质溶胶质溶胶质溶胶质溶胶(cytoso1)(cytoso1)。n n细胞内膜系统细胞内膜系统：在结构、功能乃至发生上相关的，由：在结构、功能乃至发生上相关的，由：在结构、功能乃至发生上相关的，由：在结构、功能乃至发生上相关的，由膜围绕的细胞器或细胞结构，包括内质网、高尔基体、膜围绕的细胞器或细胞结构，包括内质网、高尔基体、膜围绕的细胞器或细胞结构，包括内质网、高尔基体、膜围绕的细胞器或细胞结构，包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。溶酶体、胞内体和分泌泡等。溶酶体、胞内体和分泌泡等。溶酶体、胞内体和分泌泡等。第二页，本课件共有58页第一节第一节 细
3、胞质基质细胞质基质(cytomatrix)第三页，本课件共有58页一一 细胞质基质的成分细胞质基质的成分1.1.水和无机离子：水和无机离子：HH2 2O以游离态和结合态两种方以游离态和结合态两种方式存在，以游离态存在的式存在，以游离态存在的H2O主要用作溶剂；主要用作溶剂；主要用作溶剂；主要用作溶剂；2.2.糖类、脂类、核苷酸、氨基酸及其衍生物等中糖类、脂类、核苷酸、氨基酸及其衍生物等中等分子；等分子；3.糖原和脂滴等处于储藏状态的化合物；糖原和脂滴等处于储藏状态的化合物；糖原和脂滴等处于储藏状态的化合物；糖原和脂滴等处于储藏状态的化合物；4.4.蛋白质、脂蛋白、多糖和蛋白质、脂蛋白、多糖和蛋
4、白质、脂蛋白、多糖和蛋白质、脂蛋白、多糖和RNARNA等大分子：等大分子：等大分子：等大分子：蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质约约约约占占占占2030：数数数数千千千千种种种种酶酶酶酶类类类类&骨骨骨骨架架架架结结结结构构构构蛋白；蛋白；蛋白；蛋白；第四页，本课件共有58页细胞质基质是一个高度有序的体系：细胞质基质是一个高度有序的体系：蛋蛋白白质质直直接接或或间间接接地地与与细细胞胞骨骨架架或或生生物物膜结合；膜结合；蛋蛋白白之之间间或或与与其其他他大大分分子子之之间间可可形形成成复合体。复合体。第五页，本课件共有58页核糖体核糖体蛋白质蛋白质mRNAtRNA骨架蛋白骨架蛋白第六页，本课件共有58页二
5、二 细胞质基质的功能细胞质基质的功能1.完成中间代谢：完成中间代谢：糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成与部分分解，蛋白质的分选及转酸途径、糖原的合成与部分分解，蛋白质的分选及转运。运。2.维持细胞形态和运动、胞内物质运输及大分子定维持细胞形态和运动、胞内物质运输及大分子定位：位：通过细胞质骨架实现通过细胞质骨架实现，把蛋白质、把蛋白质、mRNA等等等等生物大分子固定在特定的位点，在细胞质基质中形成了更生物大分子固定在特定的位点，在细胞质基质中形成了更生物大分子固定在特定的位点，在细胞质基质中形成了更生物大分子固定在特定的位点，在细胞质基质中形成了更为
6、精细的区域，使复杂的代谢反应高效而有序地进行。为精细的区域，使复杂的代谢反应高效而有序地进行。为精细的区域，使复杂的代谢反应高效而有序地进行。为精细的区域，使复杂的代谢反应高效而有序地进行。第七页，本课件共有58页3.蛋白质的修饰和选择性降解：蛋白质的修饰和选择性降解：1 1 1 1）蛋白质修饰：）蛋白质修饰：）蛋白质修饰：）蛋白质修饰：(1)(1)辅酶或辅基与酶的共价结合。辅酶或辅基与酶的共价结合。辅酶或辅基与酶的共价结合。辅酶或辅基与酶的共价结合。(2)磷酸化与去磷酸化。磷酸化与去磷酸化。(3)糖基化。糖基化。(4)(4)对某些蛋白质的对某些蛋白质的对某些蛋白质的对某些蛋白质的N端进行甲基
7、化修饰。端进行甲基化修饰。端进行甲基化修饰。端进行甲基化修饰。(5)(5)酰基化。酰基化。第八页，本课件共有58页 2 2）控制蛋白质的寿命）控制蛋白质的寿命）控制蛋白质的寿命）控制蛋白质的寿命 a.蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质N N端端的的第第一一个个aaaa残残残残基基基基可可可可决决决决定定定定蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质寿寿寿寿命命命命,其其为为MetMet、SerSer、Thr、AlaAla、Val、CysCys、GlyGly或或ProPro，则蛋白质稳定；若为其他氨基酸，则不稳定。则蛋白质稳定；若为其他氨基酸，则不稳定。b.细细细细胞胞胞胞质质质质中中中中存存存存在在在在依依依依赖赖赖赖于
8、于于于泛泛泛泛素素素素（遍遍遍遍在在在在蛋蛋蛋蛋白白白白,ubiquitin）的蛋白降解途径的蛋白降解途径的蛋白降解途径的蛋白降解途径。第九页，本课件共有58页n n 最初的一些研究最初的一些研究最初的一些研究最初的一些研究发现，蛋白质的降解不需要能量，这如同一幢大发现，蛋白质的降解不需要能量，这如同一幢大发现，蛋白质的降解不需要能量，这如同一幢大发现，蛋白质的降解不需要能量，这如同一幢大楼自然倒塌一样，并不需要炸药来爆破。比如人吃进食物，食物中楼自然倒塌一样，并不需要炸药来爆破。比如人吃进食物，食物中楼自然倒塌一样，并不需要炸药来爆破。比如人吃进食物，食物中楼自然倒塌一样，并不需要炸药来爆破
9、。比如人吃进食物，食物中的蛋白质在消化道中就被降解为氨基酸，随后被人体吸收。此过程的蛋白质在消化道中就被降解为氨基酸，随后被人体吸收。此过程的蛋白质在消化道中就被降解为氨基酸，随后被人体吸收。此过程的蛋白质在消化道中就被降解为氨基酸，随后被人体吸收。此过程主要依靠蛋白水解酶，无须主要依靠蛋白水解酶，无须主要依靠蛋白水解酶，无须主要依靠蛋白水解酶，无须ATPATP。n n2020世纪世纪世纪世纪5050年代年代年代年代：蛋白质胞外降解不需能，而在胞内降解却需能。：蛋白质胞外降解不需能，而在胞内降解却需能。：蛋白质胞外降解不需能，而在胞内降解却需能。：蛋白质胞外降解不需能，而在胞内降解却需能。这成
10、为困惑科学家很长时间的一个谜。这成为困惑科学家很长时间的一个谜。这成为困惑科学家很长时间的一个谜。这成为困惑科学家很长时间的一个谜。n n2020世纪世纪世纪世纪70-8070-80年代年代年代年代：一系列研究，揭示了一种需要能量、高效率、指：一系列研究，揭示了一种需要能量、高效率、指：一系列研究，揭示了一种需要能量、高效率、指：一系列研究，揭示了一种需要能量、高效率、指向性很强的降解过程。这如同拆楼一样，如果大楼自然倒塌，并不需向性很强的降解过程。这如同拆楼一样，如果大楼自然倒塌，并不需向性很强的降解过程。这如同拆楼一样，如果大楼自然倒塌，并不需向性很强的降解过程。这如同拆楼一样，如果大楼自
11、然倒塌，并不需要能量，但如果要定时、定点、定向地拆除一幢大楼，则需要炸药进要能量，但如果要定时、定点、定向地拆除一幢大楼，则需要炸药进要能量，但如果要定时、定点、定向地拆除一幢大楼，则需要炸药进要能量，但如果要定时、定点、定向地拆除一幢大楼，则需要炸药进行爆破。行爆破。行爆破。行爆破。n n原因：原因：原因：原因：它如同一位重要的质量监督员，通过它的严格把关，把它如同一位重要的质量监督员，通过它的严格把关，把它如同一位重要的质量监督员，通过它的严格把关，把它如同一位重要的质量监督员，通过它的严格把关，把没有通过质检蛋白质（新合成的蛋白质）销毁没有通过质检蛋白质（新合成的蛋白质）销毁没有通过质检
12、蛋白质（新合成的蛋白质）销毁没有通过质检蛋白质（新合成的蛋白质）销毁。把关不严，。把关不严，。把关不严，。把关不严，就会使不合格蛋白质蒙混过关；如果过严，又会使合格的蛋白质供不就会使不合格蛋白质蒙混过关；如果过严，又会使合格的蛋白质供不就会使不合格蛋白质蒙混过关；如果过严，又会使合格的蛋白质供不就会使不合格蛋白质蒙混过关；如果过严，又会使合格的蛋白质供不应求。这都容易使生物体出现一系列问题。比如，一种称为应求。这都容易使生物体出现一系列问题。比如，一种称为应求。这都容易使生物体出现一系列问题。比如，一种称为应求。这都容易使生物体出现一系列问题。比如，一种称为“基因卫基因卫基因卫基因卫士士士士”
13、的蛋白质可以抑制细胞发生癌变，但如果对蛋白的蛋白质可以抑制细胞发生癌变，但如果对蛋白的蛋白质可以抑制细胞发生癌变，但如果对蛋白的蛋白质可以抑制细胞发生癌变，但如果对蛋白质的生产把关不严，就会导致人体抑制细胞癌变的能力下降，诱发质的生产把关不严，就会导致人体抑制细胞癌变的能力下降，诱发质的生产把关不严，就会导致人体抑制细胞癌变的能力下降，诱发质的生产把关不严，就会导致人体抑制细胞癌变的能力下降，诱发癌症。癌症。癌症。癌症。第十页，本课件共有58页依赖于泛素依赖于泛素(遍在蛋白遍在蛋白遍在蛋白遍在蛋白,ubiquitin),ubiquitin)的蛋白降解途径的蛋白降解途径的蛋白降解途径的蛋白降解途
14、径n n泛素：泛素：泛素：泛素：含含7676个氨基酸的蛋白，个氨基酸的蛋白，个氨基酸的蛋白，个氨基酸的蛋白，可共价结合到含不稳定可共价结合到含不稳定可共价结合到含不稳定可共价结合到含不稳定aa残基残基的蛋白的的蛋白的N N端，起端，起标签标签作用，作用，被贴上被贴上“标签标签”的蛋白质就的蛋白质就会被运送到细胞内的会被运送到细胞内的“垃圾垃圾处理厂处理厂”内降解。内降解。n n蛋白酶体：蛋白酶体：蛋白酶体：蛋白酶体：由多个亚单位形由多个亚单位形成的复合体，可特异识别结成的复合体，可特异识别结合泛素的蛋白，将其水解，合泛素的蛋白，将其水解，是蛋白是蛋白“垃圾处理厂垃圾处理厂”。蛋白酶体蛋白酶体第
15、十一页，本课件共有58页1.泛素活化酶（泛素活化酶（E1）:激活泛素分子，需激活泛素分子，需ATPATP供能。供能。供能。供能。2.2.泛素结合酶泛素结合酶泛素结合酶泛素结合酶（E2E2）:激活的泛素分子结合激活的泛素分子结合3.泛素连接酶（泛素连接酶（泛素连接酶（泛素连接酶（E3）:可辨认需被销毁的蛋白，可辨认需被销毁的蛋白，可辨认需被销毁的蛋白，可辨认需被销毁的蛋白，指引指引E2E2将泛素分子绑在指定蛋白上。将泛素分子绑在指定蛋白上。将泛素分子绑在指定蛋白上。将泛素分子绑在指定蛋白上。2004 诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖细胞质基质内依赖泛素的蛋白降解过程：细胞质基质内依赖泛素的蛋白降解过程：
16、第十二页，本课件共有58页泛素结合酶泛素结合酶泛素泛素泛素泛素细胞质基质内依赖泛素的蛋白降解过程：细胞质基质内依赖泛素的蛋白降解过程：细胞质基质内依赖泛素的蛋白降解过程：细胞质基质内依赖泛素的蛋白降解过程：泛素活化酶泛素活化酶要降解要降解蛋白蛋白泛素连接酶泛素连接酶第十三页，本课件共有58页蛋白酶体蛋白酶体4.被泛素标记的蛋被泛素标记的蛋被泛素标记的蛋被泛素标记的蛋白从白从白从白从E3上释放。上释放。上释放。上释放。5.上述过程重复进上述过程重复进上述过程重复进上述过程重复进行，在目的蛋白行，在目的蛋白行，在目的蛋白行，在目的蛋白上形成一个泛素上形成一个泛素上形成一个泛素上形成一个泛素链。链。
17、链。链。6.蛋白酶体识别泛蛋白酶体识别泛蛋白酶体识别泛蛋白酶体识别泛素分子标签并将素分子标签并将素分子标签并将素分子标签并将蛋白质切成短肽蛋白质切成短肽蛋白质切成短肽蛋白质切成短肽链，但不破坏泛链，但不破坏泛链，但不破坏泛链，但不破坏泛素，泛素可被重素，泛素可被重素，泛素可被重素，泛素可被重新利用。新利用。新利用。新利用。细胞内短寿命和一些异常蛋白降解的普遍途径细胞内短寿命和一些异常蛋白降解的普遍途径细胞质基质内依赖泛素的蛋白降解过程：细胞质基质内依赖泛素的蛋白降解过程：第十四页，本课件共有58页 3）降解变性和错误折叠的蛋白质）降解变性和错误折叠的蛋白质）降解变性和错误折叠的蛋白质）降解变性
18、和错误折叠的蛋白质 一一一一些些些些畸畸畸畸形形形形蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质，不不不不管管管管其其其其N N端端端端氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸残残残残基基基基是是是是否否否否稳稳稳稳定定定定，也常常很快被清除。也常常很快被清除。也常常很快被清除。也常常很快被清除。可可可可能能能能机机机机理理理理：畸畸畸畸形形形形蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质暴暴暴暴露露露露出出出出的的的的疏疏疏疏水水水水氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸基基基基团团团团被被被被识识识识别别别别，由由由由此此此此启启启启动动动动对对对对其其其其N端端第第一一个个aaaa残残基基的的作作用用，形形成成N N端端端端不不不不稳稳稳稳定定定定的的的的
19、氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸，被被被被依依依依赖赖赖赖于于于于泛泛泛泛素素素素的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白降降降降解途径水解。解途径水解。解途径水解。解途径水解。4 4）帮帮助助变变性性或或错错误误折折叠叠的的蛋蛋白白质质重重新新折折叠叠，形形成正确的分子构象成正确的分子构象 靠热休克蛋白靠热休克蛋白靠热休克蛋白靠热休克蛋白(heat shock protein，Hsp或称或称或称或称stress-stress-response protein)response protein)来完成。来完成。来完成。来完成。1962年，年，Ritossa在研究果蝇唾液腺染色体时发现了一在研究果蝇唾液腺染色体时发现了
20、一种在细胞高温应激时对细胞有保护作用的蛋白质，因种在细胞高温应激时对细胞有保护作用的蛋白质，因而命名为而命名为“热休克蛋白热休克蛋白”。最初只认为。最初只认为HSP在高温下在高温下可有效保护蛋白质折叠结构，真核细胞和原核细胞在高可有效保护蛋白质折叠结构，真核细胞和原核细胞在高温时均可产生温时均可产生HSP。进一步研究表明，其他许多刺。进一步研究表明，其他许多刺激，如病毒感染、发热、炎症、组织损伤、代谢激，如病毒感染、发热、炎症、组织损伤、代谢性疾病、癌症、心肌肥大等均可使性疾病、癌症、心肌肥大等均可使HSP产生异常产生异常升高。升高。第十五页，本课件共有58页第二节第二节 内质网内质网处于细胞
21、内膜系统的处于细胞内膜系统的中心地位中心地位，是其，是其它内膜结构它内膜结构膜的来源膜的来源。第十六页，本课件共有58页一一 内质网的形态结构与类型内质网的形态结构与类型n n1 内质网的形态结构内质网的形态结构 内质网内质网(endoplasmicreticulum，ER)：存在于存在于存在于存在于真核细胞真核细胞的细胞质中，由单位膜围成的小管的细胞质中，由单位膜围成的小管(tubule)(tubule)、小泡、小泡、小泡、小泡(vesicle)或扁囊或扁囊(cisternae)(cisternae)连接而成的连接而成的连接而成的连接而成的连续网状膜系统。连续网状膜系统。连续网状膜系统。连续
22、网状膜系统。内质网膜和外层内质网膜和外层内质网膜和外层内质网膜和外层核膜核膜核膜核膜是连续的，是连续的，是连续的，是连续的，ERER内腔与两层核膜中内腔与两层核膜中内腔与两层核膜中内腔与两层核膜中间的腔相通连，和间的腔相通连，和间的腔相通连，和间的腔相通连，和质膜质膜质膜质膜也是连续的。也是连续的。也是连续的。也是连续的。在在在在原核细胞原核细胞原核细胞原核细胞中，中，中，中，细胞膜细胞膜代行内质网的某些功能。代行内质网的某些功能。第十七页，本课件共有58页小鼠睾丸间质细胞滑面内质网小鼠睾丸间质细胞滑面内质网鸡鸡输输卵卵管管细细胞胞粗粗面面内内质质网网内质网在细胞中的分布图内质网在细胞中的分布
23、图第十八页，本课件共有58页n n2 内质网的分类内质网的分类n n粗面内质网粗面内质网（rERrER）n n滑面内质网滑面内质网滑面内质网滑面内质网（sERsER）鸡输卵管细胞粗面内鸡输卵管细胞粗面内质网（上）质网（上）小鼠睾丸间质细胞滑面小鼠睾丸间质细胞滑面内质网（下）内质网（下）第十九页，本课件共有58页n n粗粗面内质网面内质网面内质网面内质网 (rough endoplasmic reticulum(rough endoplasmic reticulum，rER)：表面粗糙，有核糖体附着，常由板层状排列扁囊构表面粗糙，有核糖体附着，常由板层状排列扁囊构成，腔内含有均质的低或中等电子密
24、度的蛋白样物质。成，腔内含有均质的低或中等电子密度的蛋白样物质。功能：功能：合成分泌性的蛋白和多种膜蛋白；合成分泌性的蛋白和多种膜蛋白；合成分泌性的蛋白和多种膜蛋白；合成分泌性的蛋白和多种膜蛋白；第二十页，本课件共有58页n n滑滑滑滑面内质网面内质网面内质网面内质网 (smooth endoplasmic reticulum，sERsER)：表面光滑，没有核糖体附着，常由分支小管或圆形表面光滑，没有核糖体附着，常由分支小管或圆形表面光滑，没有核糖体附着，常由分支小管或圆形表面光滑，没有核糖体附着，常由分支小管或圆形小泡构成，小管直径小泡构成，小管直径小泡构成，小管直径小泡构成，小管直径501
25、00nm100nm，很少有扁囊。，很少有扁囊。，很少有扁囊。，很少有扁囊。功能：功能：功能：功能：合成脂质的重要场所合成脂质的重要场所.细胞不含纯粹的细胞不含纯粹的RER或或SER，它们分别是，它们分别是ER连连续结构的一部分。续结构的一部分。第二十一页，本课件共有58页两种内质网结构差异模式图两种内质网结构差异模式图糙面内质网糙面内质网糙面内质网糙面内质网 (扁平囊状扁平囊状扁平囊状扁平囊状)光面内质网光面内质网光面内质网光面内质网(分支管状或分支管状或分支管状或分支管状或圆形小泡圆形小泡圆形小泡圆形小泡，形成较复杂的立体结构），形成较复杂的立体结构），形成较复杂的立体结构），形成较复杂的立
26、体结构）第二十二页，本课件共有58页3 内质网在不同细胞中的分布内质网在不同细胞中的分布n nrERrER：多分布于分泌蛋白旺盛的细胞（胰腺细胞，浆细胞）多分布于分泌蛋白旺盛的细胞（胰腺细胞，浆细胞）未分化细胞和肿瘤细胞中较少；未分化细胞和肿瘤细胞中较少；n nsERsER：脂类合成旺盛细胞：脂类合成旺盛细胞：肝肝肝肝、骨骼肌及肾上腺皮质细胞、骨骼肌及肾上腺皮质细胞、骨骼肌及肾上腺皮质细胞、骨骼肌及肾上腺皮质细胞 特化细胞：特化细胞：肌肉细胞中的肌质网肌肉细胞中的肌质网肌肉细胞中的肌质网肌肉细胞中的肌质网(sarcoplasmicreticulum)细胞中，粗面内质网的多少，常常可作为估计细胞
27、分化程细胞中，粗面内质网的多少，常常可作为估计细胞分化程度和功能状态的一个指标。度和功能状态的一个指标。在分化程度不同的肿瘤细胞中，如实验大白鼠的肝癌，分化程在分化程度不同的肿瘤细胞中，如实验大白鼠的肝癌，分化程度高、生长速度慢的癌细胞粗面内质网发达，而分化程度低、度高、生长速度慢的癌细胞粗面内质网发达，而分化程度低、生长速度快的癌细胞中只有少量粗面内质网。生长速度快的癌细胞中只有少量粗面内质网。第二十三页，本课件共有58页n n4 微粒体微粒体-研究内质网的好材料研究内质网的好材料n n微粒体微粒体（microsomemicrosome）：将组织或细胞匀浆经低速离心除去核将组织或细胞匀浆经低
28、速离心除去核将组织或细胞匀浆经低速离心除去核将组织或细胞匀浆经低速离心除去核及线粒体后，再以每分种及线粒体后，再以每分种及线粒体后，再以每分种及线粒体后，再以每分种1010万的转速离心万的转速离心万的转速离心万的转速离心6060120 min120 min后，可得到后，可得到后，可得到后，可得到许多较小的直径约许多较小的直径约许多较小的直径约许多较小的直径约100nm100nm的封闭小囊泡结构，此为的封闭小囊泡结构，此为的封闭小囊泡结构，此为的封闭小囊泡结构，此为ERER膜在匀浆中被膜在匀浆中被膜在匀浆中被膜在匀浆中被破碎而形成的破碎而形成的破碎而形成的破碎而形成的,称为微粒体。称为微粒体。称
29、为微粒体。称为微粒体。第二十四页，本课件共有58页二二 内质网的化学组成内质网的化学组成 1 脂类脂类脂类脂类 膜脂主要是磷脂，卵磷脂多，鞘磷脂少，少或不含胆固膜脂主要是磷脂，卵磷脂多，鞘磷脂少，少或不含胆固膜脂主要是磷脂，卵磷脂多，鞘磷脂少，少或不含胆固膜脂主要是磷脂，卵磷脂多，鞘磷脂少，少或不含胆固醇。醇。醇。醇。2 蛋白蛋白 膜结合及内质网腔蛋白各膜结合及内质网腔蛋白各膜结合及内质网腔蛋白各膜结合及内质网腔蛋白各30多种，呈多种，呈多种，呈多种，呈异质性分布异质性分布：葡葡糖糖-6-磷酸酶磷酸酶(内质网标志酶内质网标志酶):RER&SER;核糖体结合糖蛋白核糖体结合糖蛋白核糖体结合糖蛋白
30、核糖体结合糖蛋白(ribophorin):RER(ribophorin):RER；细胞色素细胞色素P450P450酶系酶系酶系酶系(通过羟基化反应解毒通过羟基化反应解毒):SER):SER。第二十五页，本课件共有58页三三 内质网的功能内质网的功能1.1.蛋白质合成；蛋白质合成；2.2.蛋白质的修饰加工（糖基化等）；蛋白质的修饰加工（糖基化等）；3.3.脂质合成；脂质合成；脂质合成；脂质合成；4.4.其他功能。其他功能。其他功能。其他功能。第二十六页，本课件共有58页（一）蛋白质合成（一）蛋白质合成 蛋蛋白白质质都都是是在在核核糖糖体体上上合合成成的的，且且起起始始于于细细胞胞质质基基质质，有
31、有些些蛋蛋白白在在合合成成开开始始不不久久后后便便转转在在内内质质网网上上合合成成,主主要包括：要包括：胞外分泌的蛋白：如抗体、激素；胞外分泌的蛋白：如抗体、激素；膜整合蛋白；膜整合蛋白；膜整合蛋白；膜整合蛋白；某些细胞器的驻留蛋白（溶酶体、液泡、溶某些细胞器的驻留蛋白（溶酶体、液泡、溶某些细胞器的驻留蛋白（溶酶体、液泡、溶某些细胞器的驻留蛋白（溶酶体、液泡、溶酶体和高尔基体）；酶体和高尔基体）；酶体和高尔基体）；酶体和高尔基体）；需修饰的蛋白：如糖蛋白。需修饰的蛋白：如糖蛋白。第二十七页，本课件共有58页附着核糖体附着核糖体附着核糖体附着核糖体游离核糖体游离核糖体游离核糖体游离核糖体蛋白合成
32、起始于胞质中蛋白合成起始于胞质中游离游离游离游离的核糖体的核糖体第二十八页，本课件共有58页信号假说信号假说(signal hypothesis)GBlobel&DSabatini等等(1975)(1975)提出，即分泌性提出，即分泌性蛋白蛋白N N端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白到内质端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，在蛋白合成结束之前信号肽被切除。网膜上合成，在蛋白合成结束之前信号肽被切除。19991999年诺贝尔医学和生理学奖年诺贝尔医学和生理学奖合成蛋白如何准确进入内质网？合成蛋白如何准确进入内质网？第二十九页，本课件共有58页信号肽信号肽(signal peptide
33、)：位于蛋白质位于蛋白质NN端的一段肽链，端的一段肽链，端的一段肽链，端的一段肽链，其在游离核糖体上即由信号密码翻译合成，其在游离核糖体上即由信号密码翻译合成，其在游离核糖体上即由信号密码翻译合成，其在游离核糖体上即由信号密码翻译合成，引导肽链跨引导肽链跨引导肽链跨引导肽链跨内质网膜进入内质网腔，又称内质网膜进入内质网腔，又称内质网膜进入内质网腔，又称内质网膜进入内质网腔，又称开始转移序列开始转移序列。长为长为1326个个个个aaaa，N端端端端至少含有一个带正电荷的至少含有一个带正电荷的至少含有一个带正电荷的至少含有一个带正电荷的aa;aa;中部中部为为1015个高度疏水性的个高度疏水性的个
34、高度疏水性的个高度疏水性的aa(aa(丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸、异丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸、异丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸、异丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸亮氨酸和苯丙氨酸亮氨酸和苯丙氨酸亮氨酸和苯丙氨酸),),此区极重要，置换其中某一个此区极重要，置换其中某一个aa为为非极性氨基酸时，信号肽即失去其功能；非极性氨基酸时，信号肽即失去其功能；C-C-端端端端有信号有信号有信号有信号肽酶识别位点。肽酶识别位点。肽酶识别位点。肽酶识别位点。信号肽的一级序列信号肽的一级序列信号肽一级序列由疏水核心（信号肽一级序列由疏水核心（h）、）、C端（端（c）和）和N端（端（n）三个区域构成。）三个区域构成。
35、1蛋白转移到内质网合成过程中涉及成分：蛋白转移到内质网合成过程中涉及成分：第三十页，本课件共有58页一些信号肽序列一些信号肽序列蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质信号序列信号序列信号序列信号序列前白蛋白原前白蛋白原前白蛋白原前白蛋白原 Met-Met-LysLys-Trp-Val-Thr-Trp-Val-Thr-Phe-Leu-Leu-Leu-Phe-Leu-Leu-Leu-Leu-Phe-Ile-SerLeu-Phe-Ile-Ser-Gly-Ser-Ala-Phe-Gly-Ser-Ala-Phe-SerSerArgArg前前IgGIgG轻轻Met-Asp-Met-Met-Asp-Met-Arg-Arg
36、-Ala-Pro-Ala-Gln-Ala-Pro-Ala-Gln-Ile-Ile-Phe-Gly-Phe-LeuPhe-Gly-Phe-Leu-Leu-Leu-Leu-PheLeu-Leu-Leu-Phe-Pro-GlyPro-Gly-Thr-Arg-CysAspThr-Arg-CysAsp溶酶体酶前体溶酶体酶前体PrelysozymePrelysozymeMet-Met-ArgArg-Ser-Ser-Leu-Leu-Ile-Leu-Val-LeuLeu-Leu-Ile-Leu-Val-Leu-Cys-Phe-LeuCys-Phe-Leu-Pro-Leu-Ala-Ala-Leu-Pro-Leu
37、-Ala-Ala-Leu-GlyLysGlyLys第三十一页，本课件共有58页三个功能结构域三个功能结构域 存在于细胞质基质存在于细胞质基质中，由一个中，由一个7sRNA(约约约约300个碱个碱个碱个碱基基基基)和和6种不同的蛋种不同的蛋种不同的蛋种不同的蛋白质紧密结合组成白质紧密结合组成白质紧密结合组成白质紧密结合组成的复合物。的复合物。的复合物。的复合物。信号识别颗粒信号识别颗粒信号识别颗粒信号识别颗粒（signalrecognitionparticlesignalrecognitionparticle，SRP）：）：7sRNA第三十二页，本课件共有58页功能：功能：1 1结合信号肽，防止
38、结合信号肽，防止结合信号肽，防止结合信号肽，防止新生肽新生肽新生肽新生肽N端受损伤端受损伤端受损伤端受损伤和和成熟前折叠成熟前折叠成熟前折叠成熟前折叠；2结合核糖体，占据其结合核糖体，占据其结合核糖体，占据其结合核糖体，占据其A位点，使位点，使蛋白合成暂停蛋白合成暂停蛋白合成暂停蛋白合成暂停。3 3识别识别ER膜上的膜上的膜上的膜上的SRPSRP受体，受体，受体，受体，转移新生肽到转移新生肽到ER腔腔腔腔。第三十三页，本课件共有58页SRP受体受体受体受体：也称也称停泊蛋白停泊蛋白停泊蛋白停泊蛋白(dockingprotein(dockingprotein，DP)DP)，为膜整合蛋，为膜整合蛋
39、白，位于内质网膜的胞质面。白，位于内质网膜的胞质面。功能功能:可可可可识别并识别并识别并识别并特异结合特异结合SRP。易位子易位子(translocon)：由由TRAM蛋白和蛋白和Sec61蛋蛋白构成，可结合白构成，可结合信号肽信号肽和和停止转移序列停止转移序列，引导新生，引导新生肽进入肽进入ER腔，在形成跨膜腔，在形成跨膜蛋白中有重要作用。蛋白中有重要作用。第三十四页，本课件共有58页停止转移序列：停止转移序列：仅存在于跨膜蛋白上的仅存在于跨膜蛋白上的仅存在于跨膜蛋白上的仅存在于跨膜蛋白上的一段一段一段一段aaaa序列，与内质网序列，与内质网序列，与内质网序列，与内质网膜的亲合力很高，膜的亲
40、合力很高，膜的亲合力很高，膜的亲合力很高，和和和和易易位子位子结合后阻止肽链结合后阻止肽链继续进入网腔，继续进入网腔，是跨是跨是跨是跨膜膜膜膜Pr的跨膜段的跨膜段。停止转移序列停止转移序列第三十五页，本课件共有58页2 释放到内质网腔蛋白的合成释放到内质网腔蛋白的合成（分泌蛋白和驻留蛋白）（分泌蛋白和驻留蛋白）信号肽在游离核糖体上合成信号肽与SRP结合肽链延伸终止SRP与DP结合核糖体和ER膜上的核糖体受体结合 SRP脱离信号肽，被释放肽链继续合成，信号肽开启ER膜上的易位子易位子，引导新生肽链进入ER腔信号肽被切除肽链延伸至终止。第三十六页，本课件共有58页停靠蛋白停靠蛋白易位子易位子第三十
41、七页，本课件共有58页跨膜蛋白跨膜蛋白：多肽链：多肽链疏水性疏水性疏水性疏水性节段形成的节段形成的节段形成的节段形成的 螺旋跨膜。螺旋跨膜。螺旋跨膜。螺旋跨膜。3 跨膜蛋白形成跨膜蛋白形成膜膜第三十八页，本课件共有58页1）单次跨膜蛋白整合到）单次跨膜蛋白整合到）单次跨膜蛋白整合到）单次跨膜蛋白整合到ER膜的方式：膜的方式：膜的方式：膜的方式：n单单次次跨跨膜膜蛋蛋白白有有一一个个末末端端起起始始转转移移序序列列，一一个个停停止止转转移移序列序列，依靠停止转移序列跨膜。，依靠停止转移序列跨膜。n或只有一个或只有一个中间转移信号序列中间转移信号序列,依靠其转移和跨膜。依靠其转移和跨膜。第三十九页
42、，本课件共有58页2）双次跨膜蛋白整合到）双次跨膜蛋白整合到）双次跨膜蛋白整合到）双次跨膜蛋白整合到ERER膜的方式：膜的方式：一个一个中间开始转移序列中间开始转移序列，一个，一个停止转移信号停止转移信号，依靠二者共同跨膜。依靠二者共同跨膜。第四十页，本课件共有58页3）多次跨膜蛋白整合到）多次跨膜蛋白整合到）多次跨膜蛋白整合到）多次跨膜蛋白整合到ER膜的方式：膜的方式：具有两个以上具有两个以上中间开始转移序列中间开始转移序列和和停止转移序列停止转移序列，多肽链前，多肽链前后来回重复的通过脂双层。后来回重复的通过脂双层。第四十一页，本课件共有58页跨膜膜蛋白的方向性跨膜膜蛋白的方向性 跨膜蛋白
43、的方向性在内质网上合成时就形跨膜蛋白的方向性在内质网上合成时就形成了，成了，膜蛋白不能做翻转运动，故膜蛋白不能做翻转运动，故在以在以后随膜流转运的过程中也不再变化。后随膜流转运的过程中也不再变化。膜蛋白不对称性源头之一第四十二页，本课件共有58页（二）蛋白质的修饰与加工（二）蛋白质的修饰与加工 糖基化糖基化 羟基化羟基化羟基化羟基化 酰基化酰基化酰基化酰基化 形成二硫键形成二硫键第四十三页，本课件共有58页蛋白糖基化蛋白糖基化n nN-连接糖基化连接糖基化连接糖基化连接糖基化：寡糖基与多肽链中的寡糖基与多肽链中的寡糖基与多肽链中的寡糖基与多肽链中的Asn共价连接，共价连接，同同Asn直接连接的
44、是直接连接的是N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺。n nO-连接糖基化连接糖基化 寡糖基与多肽链中的寡糖基与多肽链中的寡糖基与多肽链中的寡糖基与多肽链中的SerSer、ThrThr、HypHyp共价连接，共价连接，与与与与aaaa残基相连的是残基相连的是残基相连的是残基相连的是N-N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺。发生在高尔基体中。发生在高尔基体中。发生在高尔基体中。发生在高尔基体中。第四十四页，本课件共有58页NN连接糖基化连接糖基化连接糖基化连接糖基化:糖基化和多肽合成同时进行糖基化和多肽合成同时进行糖基化和多肽合成同时进行糖基化和多肽合成同时进行n n糖前体：寡糖糖前体：寡糖多萜醇多萜醇中间产物。
45、中间产物。中间产物。中间产物。n n催化酶：催化酶：ERER膜内侧面膜内侧面膜内侧面膜内侧面的糖基转移酶的糖基转移酶。糖基转移酶糖基转移酶糖基转移酶糖基转移酶第四十五页，本课件共有58页内质网中糖基内质网中糖基化跨膜蛋白的化跨膜蛋白的运输运输膜蛋白不对称性源头之二为何跨膜糖蛋白的糖基总在细胞膜为何跨膜糖蛋白的糖基总在细胞膜ES面面？第四十六页，本课件共有58页（三）膜脂的合成（三）膜脂的合成 合成几乎所有细胞膜需要的脂类；合成几乎所有细胞膜需要的脂类；膜脂的合成与蛋白质的合成、运输过程密切相关；膜脂的合成与蛋白质的合成、运输过程密切相关；细胞的膜成分细胞的膜成分“源泉源泉源泉源泉”。第四十七页
46、，本课件共有58页磷脂在胞质面合成：磷脂在胞质面合成：新合成脂类分子新合成脂类分子最初只嵌入内质网最初只嵌入内质网脂双层的细胞质基脂双层的细胞质基质面。质面。底物底物：磷酸甘油、脂酰辅酶磷酸甘油、脂酰辅酶磷酸甘油、脂酰辅酶磷酸甘油、脂酰辅酶A A、胆碱、胆碱、胆碱、胆碱（均存在于细胞质基质中均存在于细胞质基质中均存在于细胞质基质中均存在于细胞质基质中）催化酶催化酶催化酶催化酶：酰基转移酶、磷酸酶、胆碱磷酸酰基转移酶、磷酸酶、胆碱磷酸酰基转移酶、磷酸酶、胆碱磷酸酰基转移酶、磷酸酶、胆碱磷酸转移酶（位于内质网膜上，转移酶（位于内质网膜上，转移酶（位于内质网膜上，转移酶（位于内质网膜上，活性部位朝向
47、细胞质基质活性部位朝向细胞质基质活性部位朝向细胞质基质活性部位朝向细胞质基质）第四十八页，本课件共有58页n翻转酶翻转酶翻转酶翻转酶(flipase):以比自发翻转快以比自发翻转快105倍的速倍的速度，将脂类分子从细胞质基度，将脂类分子从细胞质基质面膜层翻转到质面膜层翻转到ER腔面膜层腔面膜层中。中。特点：特点：选择性转移，对含胆碱的磷选择性转移，对含胆碱的磷脂转位能力强，故脂转位能力强，故ER膜腔面膜腔面膜腔面膜腔面磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(卵磷脂卵磷脂)和鞘磷脂和鞘磷脂（含胆碱）的含量较高。（含胆碱）的含量较高。磷脂翻转到磷脂翻转到磷脂翻转到磷脂翻转到ERER腔面膜层中：腔
48、面膜层中：腔面膜层中：腔面膜层中：新合成的脂类新合成的脂类新合成的脂类新合成的脂类翻转酶翻转酶磷脂合成酶磷脂合成酶第四十九页，本课件共有58页不对称的内质网的脂双层不对称的内质网的脂双层膜脂不对称性的源头膜脂不对称性的源头第五十页，本课件共有58页合成的磷脂的转运：合成的磷脂的转运：以以以以出出出出芽芽芽芽的的的的方方方方式式式式转转转转运运运运到到到到高高高高尔尔尔尔基体、溶酶体和细胞膜上；基体、溶酶体和细胞膜上；基体、溶酶体和细胞膜上；基体、溶酶体和细胞膜上；凭凭借借一一种种水水溶溶性性的的载载体体蛋蛋白白，称称为为磷磷脂脂转转换换蛋蛋白白(PEP)在在膜膜之之间间转转移移磷脂。磷脂。PE
49、PPEP第五十一页，本课件共有58页（四）新生多肽的折叠与装配（四）新生多肽的折叠与装配 新生多肽需在内质网内依靠多肽链之间的新生多肽需在内质网内依靠多肽链之间的新生多肽需在内质网内依靠多肽链之间的新生多肽需在内质网内依靠多肽链之间的疏水相互作用疏水相互作用疏水相互作用疏水相互作用，和和和和侧链基团之间的相互作用进行侧链基团之间的相互作用进行侧链基团之间的相互作用进行侧链基团之间的相互作用进行折叠和装配。折叠和装配。折叠和装配。折叠和装配。内质网内的防止蛋白错误折叠机制：内质网内的防止蛋白错误折叠机制：内质网内的防止蛋白错误折叠机制：内质网内的防止蛋白错误折叠机制：ER膜腔面含膜腔面含蛋白二硫
50、键异构酶蛋白二硫键异构酶 ，可切断错误的二硫，可切断错误的二硫，可切断错误的二硫，可切断错误的二硫键，帮助新蛋白重新形成正确二硫键并正确折叠；键，帮助新蛋白重新形成正确二硫键并正确折叠；键，帮助新蛋白重新形成正确二硫键并正确折叠；键，帮助新蛋白重新形成正确二硫键并正确折叠；结合蛋白结合蛋白(binding protein，Bip，Hsp70Hsp70的一种的一种的一种的一种)可识可识别未装配好的蛋白亚单位或错误折叠蛋白，促进其别未装配好的蛋白亚单位或错误折叠蛋白，促进其重新折叠与装配；重新折叠与装配；畸形肽链被识别后可通过畸形肽链被识别后可通过“易位子易位子”进入胞质，被蛋进入胞质，被蛋白酶体