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1、关于细胞质和内膜系统关于细胞质和内膜系统第一页，本课件共有56页一、化学组成一、化学组成:1 1、小分子类：小分子类：水，无机离子，和溶解其中的气体。水，无机离子，和溶解其中的气体。2 2、中分子类：中分子类：细胞包代谢过程的一些产物，如脂类、糖、细胞包代谢过程的一些产物，如脂类、糖、氨基酸、核苷酸等。氨基酸、核苷酸等。3 3、大分子类：大分子类：蛋白质、多糖、核酸等。蛋白质、多糖、核酸等。第一节细胞质基质第一节细胞质基质第二页，本课件共有56页二、功能二、功能n n为细胞提供稳定的为细胞提供稳定的内环境内环境；n n为营养物质贮存及代谢产物的介质，为营养物质贮存及代谢产物的介质，提供生化反应
2、场所提供生化反应场所；n n调控调控细胞内外细胞内外物质的交换，信息传递物质的交换，信息传递；n n参与细胞表面参与细胞表面特化结构形成特化结构形成；n n胚胎发育中，对细胞胚胎发育中，对细胞分裂增殖、细胞分化分裂增殖、细胞分化发挥作用。发挥作用。第三页，本课件共有56页第二节内膜系统概念：细胞内在细胞内在结构、功能和发生上结构、功能和发生上相互密切关联的所有相互密切关联的所有膜膜性结构和膜性细胞器性结构和膜性细胞器总称。总称。内膜系统是内膜系统是真核细胞特有真核细胞特有的结构。包括内质网、高的结构。包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、各种转运小泡和核膜以及过尔基复合体、溶酶体、各种转运小泡和核
3、膜以及过氧化物酶体等功能结构。氧化物酶体等功能结构。第四页，本课件共有56页一、内质网概概 述述n n19451945年，年，K.R.PorterK.R.Porter等在电镜下观察培养的小鼠成纤维细等在电镜下观察培养的小鼠成纤维细胞时首次发现。命名内质网（胞时首次发现。命名内质网（endoplasmic reticulumendoplasmic reticulum，ERER）。）。n n内质网占全部膜系统的内质网占全部膜系统的5050左右；细胞总体积的左右；细胞总体积的1010以上；以上；细胞质量的细胞质量的15152020。第五页，本课件共有56页（一）内质网的化学组成1 1、脂类和蛋白质是
4、、脂类和蛋白质是ERER的主要化学组成成分的主要化学组成成分 脂类和蛋白质比例大约脂类和蛋白质比例大约1:21:2。n n内质网膜脂质双分子层：磷脂最多，其中磷脂酰胆碱较内质网膜脂质双分子层：磷脂最多，其中磷脂酰胆碱较高，鞘磷脂较少，高，鞘磷脂较少，没有或很少胆固醇没有或很少胆固醇。n nERER中可分辨出有中可分辨出有3030多种多肽。多种多肽。第六页，本课件共有56页2、内质网膜含有以G-6-酶为标志酶的诸多酶系 与解毒功能相关的氧化反应电子传递酶系 与脂类物质代谢功能反应相关的酶类 与碳水化合物代谢功能反应相关的酶类 参与蛋白质加工转运的多种酶类第七页，本课件共有56页网质蛋白主要有：内
5、质蛋白 可与Ca2+结合，内质网标志性分子伴侣；钙网蛋白 钙平衡调节,蛋白质折叠加工。蛋白质二硫键异构酶（protein disulfide isomerase,PDI）催化蛋白质中二硫键形成保证其正常折叠。免疫球蛋白重链结合蛋白 分子伴侣，协助蛋白质折叠。钙连蛋白 促使折叠不完全蛋白完全折叠。3、网质蛋白是内质网腔普遍存在的一类蛋白质第八页，本课件共有56页（二）（二）内质网的一般形态结构内质网的一般形态结构1 1、膜性管网结构系统、膜性管网结构系统 以膜性小管、小泡和扁囊为基本结构单位，彼此连通；以膜性小管、小泡和扁囊为基本结构单位，彼此连通；向外扩展至质膜下，向内延伸常与核膜相连；具有不
6、同组向外扩展至质膜下，向内延伸常与核膜相连；具有不同组织类型、同一细胞不同发育阶段及不同生理状态下的形态织类型、同一细胞不同发育阶段及不同生理状态下的形态结构类型与分布的差异性。结构类型与分布的差异性。第九页，本课件共有56页2、ER类型 依形态结构不同，ER分为:粗面内质网（rough endoplasmic reticulum,RER）光面内质网（smooth endoplasmic reticulum,SER）第十页，本课件共有56页 粗面内质网（粗面内质网（RER)l l结构：结构：排列整齐的扁平囊状结构，有核糖体颗粒附着。排列整齐的扁平囊状结构，有核糖体颗粒附着。l l分布：分布：广
7、泛，广泛，作为细胞功能状态和分化程度的指标。作为细胞功能状态和分化程度的指标。分泌蛋白合成旺盛细胞更丰富分泌蛋白合成旺盛细胞更丰富，如浆细胞和胰腺细胞；，如浆细胞和胰腺细胞；分化程度低、生长速度快的细胞含量较少分化程度低、生长速度快的细胞含量较少，如肿瘤细胞和未分，如肿瘤细胞和未分化细胞。化细胞。第十一页，本课件共有56页l l结构：结构：表面光滑的管、泡样网状结构，可与表面光滑的管、泡样网状结构，可与RERRER连通连通。l l分布：分布：有明显的有明显的细胞种类特征细胞种类特征，肝细胞含量丰富，与解毒作用相关；肝细胞含量丰富，与解毒作用相关；肾上腺皮质细胞，能合成类固醇激素；肾上腺皮质细胞
8、，能合成类固醇激素；横纹肌细胞特化为肌浆网，能释放和贮存横纹肌细胞特化为肌浆网，能释放和贮存CaCa2+2+。滑面内质网（SER)第十二页，本课件共有56页（三）（三）内质网的主要功能内质网的主要功能1、RERRER的功能 与蛋白质的分泌合成、加工修饰及转运密切相关。与蛋白质的分泌合成、加工修饰及转运密切相关。核糖体附着的支架核糖体附着的支架新生肽链的折叠与装配新生肽链的折叠与装配蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化蛋白质的胞内运输蛋白质的胞内运输第十三页，本课件共有56页核糖体附着的支架核糖体附着的支架l l核糖体是所有细胞内蛋白质合成的唯一场所，核糖体是所有细胞内蛋白质合成的唯一场所，一切一切蛋白
9、质的合成皆起始于游离的核糖体。蛋白质的合成皆起始于游离的核糖体。l l附着核糖体合成的蛋白质有：附着核糖体合成的蛋白质有：内源性蛋白内源性蛋白 外输性蛋白外输性蛋白 膜整合蛋白膜整合蛋白 第十四页，本课件共有56页 内源性蛋白 构成细胞器的驻留蛋白 定位性分布的胞质溶质蛋白 通过核孔复合体输送转运并定位于胞核的核蛋白 线粒体等所必需的核基因组编码蛋白 膜整合蛋白：如膜抗原，膜受体等功能性膜蛋白。分泌蛋白：通过出胞作用转运至胞外。第十五页，本课件共有56页新生肽链的折叠与装配新生肽链的折叠与装配l l二硫键形成二硫键形成：内质网腔氧化型谷胱甘肽（内质网腔氧化型谷胱甘肽（GSSGGSSG）和）和P
10、DIPDI促使促使半胱氨酸残基二硫键形成和多肽链折叠。半胱氨酸残基二硫键形成和多肽链折叠。l l结合蛋白、内质蛋白、钙网蛋白和钙连蛋白结合蛋白、内质蛋白、钙网蛋白和钙连蛋白等分子伴侣滞留等分子伴侣滞留折叠错误的多肽及尚未完成装配的蛋白亚单位，并促使它折叠错误的多肽及尚未完成装配的蛋白亚单位，并促使它们的重新折叠、装配与运输。们的重新折叠、装配与运输。第十六页，本课件共有56页 分子伴侣分子伴侣：一类在细胞内能特异性地识别新生肽链并与之结一类在细胞内能特异性地识别新生肽链并与之结合，帮助多肽链正确折叠、装配和转运及降解的蛋白质分子，合，帮助多肽链正确折叠、装配和转运及降解的蛋白质分子，并且能识别
11、、阻滞错误装配蛋白质的运输，本身并不参与最终并且能识别、阻滞错误装配蛋白质的运输，本身并不参与最终产物的形成，只起陪伴作用。产物的形成，只起陪伴作用。第十七页，本课件共有56页蛋白质的糖基化 在在糖基转移酶催化下，糖基转移酶催化下，糖类与蛋白质糖类与蛋白质天冬酰胺残基侧链氨基天冬酰胺残基侧链氨基共价结合形成糖蛋白的过程，亦称共价结合形成糖蛋白的过程，亦称N-N-连接糖基化连接糖基化（N-linked N-linked glycosylationglycosylation）。）。第十八页，本课件共有56页蛋白质的胞内运输蛋白质的胞内运输目前认为有两个途径：目前认为有两个途径：1 1、转运小泡、转
12、运小泡 高尔基复合体（加工浓缩）高尔基复合体（加工浓缩）分泌小泡胞分泌小泡胞吐至胞外；吐至胞外；2 2、膜泡、膜泡 大浓缩泡大浓缩泡 发育成酶原颗粒发育成酶原颗粒 排出细胞。排出细胞。共同特点：膜泡形式进行运输。共同特点：膜泡形式进行运输。第十九页，本课件共有56页 2 2、SERSER的功能的功能 不同类型细胞，具有不同生物学作用：不同类型细胞，具有不同生物学作用：参与脂质合成参与脂质合成 参与糖原代谢参与糖原代谢 参与解毒作用参与解毒作用参与调节钙离子贮存和浓度参与调节钙离子贮存和浓度参与胃酸、胆汁的合成和分泌参与胃酸、胆汁的合成和分泌第二十页，本课件共有56页 参与脂质合成参与脂质合成细
13、胞所需的全部脂质都源于细胞所需的全部脂质都源于SERSER。合成酶类（内质网膜）脂质合成（内质网胞质侧）底物（胞质）转位酶内质网腔侧运输出芽小泡形式自由扩散形式（磷脂转换蛋白-载体）Golgi.，溶酶体质膜线粒体，过氧化物酶体第二十一页，本课件共有56页 参与糖原代谢 肝细胞肝细胞SERSER膜上的葡萄糖膜上的葡萄糖-6-6-磷酸酶催化细胞质基质磷酸酶催化细胞质基质中糖原的降解产物葡萄糖中糖原的降解产物葡萄糖-6-6-磷酸去磷酸化，转化为葡萄磷酸去磷酸化，转化为葡萄糖，经糖，经ERER释放入血液。释放入血液。第二十二页，本课件共有56页 参与解毒作用参与解毒作用肝脏的解毒作用主要由肝细胞肝脏的
14、解毒作用主要由肝细胞SERSER完成。完成。肝细胞肝细胞SERSER通过催化多种物质的氧化或羟化，使药物或毒通过催化多种物质的氧化或羟化，使药物或毒物的毒性被钝化或被破坏，或增强化合物的极性使之易于物的毒性被钝化或被破坏，或增强化合物的极性使之易于排泄。排泄。第二十三页，本课件共有56页 参与调节CaCa2+2+贮存和Ca2+2+浓度 在肌肉细胞，在肌肉细胞，SERSER特化为肌质网（特化为肌质网（sarcoplasmic reticulumsarcoplasmic reticulum），肌质网膜上的钙泵将胞质中的），肌质网膜上的钙泵将胞质中的CaCa2+2+泵入网腔贮存起来；遇泵入网腔贮存起
15、来；遇到胞外信号作用，可释放到胞外信号作用，可释放CaCa2+2+到胞质。到胞质。第二十四页，本课件共有56页 胃酸、胆汁的合成和分泌 胃壁腺上皮细胞，胃壁腺上皮细胞，SERSER可以使可以使CLCL-与与H H+结合生成盐酸；结合生成盐酸；在肝细胞，在肝细胞，SERSER可以合成胆盐，同时在葡萄糖醛酸转移酶可以合成胆盐，同时在葡萄糖醛酸转移酶作用下使非水溶性胆红素颗粒形成水溶性结合胆红素。作用下使非水溶性胆红素颗粒形成水溶性结合胆红素。第二十五页，本课件共有56页（四）、新生肽链穿越内质网的转移过程 参与因子：参与因子：l l信号肽（信号肽（signal peptidesignal pept
16、ide）（合成肽链）（合成肽链N-N-末端一段特殊氨基末端一段特殊氨基酸序列，指导多肽链穿越内质网）酸序列，指导多肽链穿越内质网）。l l信号识别颗粒（信号识别颗粒（signal recognition particle,SRP)signal recognition particle,SRP)（位于（位于胞质基质）。胞质基质）。l lSRPSRP受体受体l l内质网膜核糖体结合蛋白内质网膜核糖体结合蛋白l l内质网膜转运体内质网膜转运体(translocon)(translocon)第二十六页，本课件共有56页 转移过程SRP识别并结合信号肽信号肽-SRP-核糖体A位（肽链合成中止）核糖体锚泊
17、于内质网信号肽-SRP-核糖体A位-SRPR（SRP释放）新生肽链进入内质网腔信号肽被切除（信号肽酶）肽链合成完成第二十七页，本课件共有56页 核糖体附着与肽链的延伸合成 第二十八页，本课件共有56页概概 述述 18981898年，年，意大利学者意大利学者GolgiGolgi在光镜下观察银染的神经细在光镜下观察银染的神经细胞时发现，根据其形态特征称为内网器；胞时发现，根据其形态特征称为内网器；后更名为高尔基后更名为高尔基器器(Golgi apparatus);(Golgi apparatus);高尔基复合体（高尔基复合体（Golgi complexGolgi complex）是）是根据电镜下的
18、形态和结构特征而命名。根据电镜下的形态和结构特征而命名。二、高尔基复合体二、高尔基复合体第二十九页，本课件共有56页（一）高尔基复合体的形态结构1 1、三种不同的膜性囊泡构成高尔基复合体的基本结构、三种不同的膜性囊泡构成高尔基复合体的基本结构 小囊泡或顺面高尔基网状结构小囊泡或顺面高尔基网状结构（形成面）（形成面）中间膜囊中间膜囊,位于顺面和反面高尔基网状结构中间位于顺面和反面高尔基网状结构中间 大囊泡或反面大囊泡或反面高尔基网状结构（成熟面）高尔基网状结构（成熟面）第三十页，本课件共有56页 高尔基复合体电镜图 高尔基复合体形态结构模式图第三十一页，本课件共有56页2、具有显著的极性功能结构
19、特征 顺面高尔基网状结构（cis Golgi network）或称未成熟面（immature face），凸面朝向细胞 核或内质网。l分选来自内质网的蛋白质和脂类。l对蛋白质进行O-连接糖基化及跨膜蛋白酰基化修饰。第三十二页，本课件共有56页 反面高尔基网状结构（trans Golgi network）或称成熟面（mature face）,凹面朝向胞膜。l 分选蛋白质；对某些蛋白质的修饰。高尔基中间膜囊（medial Golgi cisterna)顺面和反面膜囊之间的膜囊。l 进行糖基化修饰和多糖及糖脂的合成。第三十三页，本课件共有56页1、脂质是高尔基复合体膜结构的基本化学组分 高尔基复合体
20、脂质含量介于质膜与内质网膜之间。2、高尔基复合体中含有多种酶类 糖基转移酶作为其标志性酶。还有磺基-糖基转移酶、氧化还原酶、磷酸酶、-甘露糖苷酶和磷脂酶等等。（二）高尔基复合体的化学组成第三十四页，本课件共有56页1、细胞内蛋白质的运输和分泌（三）、高尔基复合体的主要功能 3H-亮氨酸标记的胰腺外分泌细胞。A.脉冲标记完成10分钟后，胰岛素蛋白（黑色银颗粒）从RER进入高尔基复合体；B.脉冲标记完成45分钟后，胰岛素蛋白进入分泌颗粒内。第三十五页，本课件共有56页2、高尔基复合体是胞内物质加工合成的重要场所 糖蛋白的加工合成 O-连接糖基化：蛋白质的酪氨酸、丝氨酸和苏氨酸残基 侧链的羟基与寡糖
21、共价结合形成O-连接糖基化蛋白。蛋白质的水解修饰l 分泌性蛋白质部分肽链的水解：将无活性的酶原蛋白（如胰岛素）形成成熟的蛋白质。l 溶酶体酶的磷酸化（见溶酶体）。l 蛋白聚糖类的硫酸化。第三十六页，本课件共有56页两种糖基化之区别比较 第三十七页，本课件共有56页 通过添加不同的通过添加不同的分选信号分选信号（如磷酸、半乳糖、唾液酸等）形（如磷酸、半乳糖、唾液酸等）形成不同的蛋白质，被反面高尔基网膜上的受体识别、浓缩、成不同的蛋白质，被反面高尔基网膜上的受体识别、浓缩、分选，运输。分选，运输。分选错误时，被特异挽救受体识别，运回高尔基复合体。分选错误时，被特异挽救受体识别，运回高尔基复合体。3
22、、胞内蛋白质分选和膜泡运输第三十八页，本课件共有56页 目前了解较多的运输小泡有以下三种：目前了解较多的运输小泡有以下三种：网格蛋白有被囊泡（网格蛋白有被囊泡（clathrin-coated vesicleclathrin-coated vesicle）COPICOPI有被囊泡（有被囊泡（coatmer-protein subunitscoatmer-protein subunits）COPIICOPII有被囊泡有被囊泡 （coatmer-protein subunitscoatmer-protein subunits）第三十九页，本课件共有56页第四十页，本课件共有56页 COP和 COPI
23、I有被囊泡的主要功能 正向运输正向运输逆向运输COPCOP分泌蛋白内质网驻留蛋白第四十一页，本课件共有56页网格蛋白有被小泡网格蛋白有被小泡 ：将外来物质转运至胞质或溶酶体将外来物质转运至胞质或溶酶体 。COPICOPI有被小泡：有被小泡：负责捕捉、回收转运内质网逃逸蛋白，负责捕捉、回收转运内质网逃逸蛋白，介导高尔基复合体介导高尔基复合体-内质网逆向运输。内质网逆向运输。COPIICOPII有被小泡：有被小泡：介导从内质网向高尔基复合体的物质转运。介导从内质网向高尔基复合体的物质转运。第四十二页，本课件共有56页 反面高尔基网分拣蛋白的三种转运途径 1、溶酶体信号定向运输2、非连续分泌3、连续
24、分泌混合蛋白分拣内质网细胞质溶质胞外细胞膜高尔基复合体M-6-P受体第四十三页，本课件共有56页 概 述 1955年，C.Duve从鼠肝细胞中分离出一种富含各种水解酶的颗粒，即溶酶体（lysosome）。广泛分布于所有动物细胞。电镜下：溶酶体是由一层单位膜构成的球囊状结构。三、溶酶体第四十四页，本课件共有56页.高度的异质性l大小差别巨大 直径：50nm-数微米l不同细胞，溶酶体数量不同l不同溶酶体，水解酶的种类不同.共性特征l均含有酸性水解酶l膜中富含高度糖基化的跨膜整合蛋白l膜上嵌有质子泵（一）、溶酶体的主要形态结构及化学特征第四十五页，本课件共有56页溶酶体电镜图 第四十六页，本课件共有
25、56页1、依生理功能状态不同分为：（1）初级溶酶体（primary lysosome）：刚刚形成的溶酶 体。酶常处于非活性状态。（2）次级溶酶体（secondary lysosome）：初级溶酶体与 胞内、外物质相互作用的一种功能状态。自噬溶酶体（autophagolysosome）异噬溶酶体（heterophagic lysosome）（3）残余体（residual body）：底物不能酶彻底消化分解 而残留其中。（二）、溶酶体的类型第四十七页，本课件共有56页 溶酶体系统功能类型转换关系 第四十八页，本课件共有56页2、依形成过程和不同发育阶段分为：（1）内溶酶体（endolysosome
26、）（2）吞噬溶酶体（phagolysosome）第四十九页，本课件共有56页酶蛋白前体糖基化修饰（RER）甘露糖残基磷酸化（高尔基体cis膜囊）M-6-PN-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶高尔基体trans-膜囊（M6P受体）酶蛋白分选与局部浓缩以出芽的方式形成前溶酶体磷酸葡萄糖苷酶信号斑（三）、溶酶体的形成与成熟 第五十页，本课件共有56页溶酶体的发生过程 第五十一页，本课件共有56页 1.清除无用的生物大分子、衰老的细胞器、衰老损伤和死亡的细胞 保证细胞内环境的相对稳定。2.细胞营养作用 分解非必须的生物大分子物质，为细胞的生命活动提供营养和能量 3.细胞防御保护功能 例如巨噬细胞含有大量的溶酶体
27、，能够杀灭并消化分解所吞噬的病毒颗粒或细菌。（四）、溶酶体的功能第五十二页，本课件共有56页4.4.参与某些腺体组织细胞分泌过程中的调节参与某些腺体组织细胞分泌过程中的调节 例如，甲状腺素球蛋白贮存于甲状腺腺体腔，通过吞例如，甲状腺素球蛋白贮存于甲状腺腺体腔，通过吞噬作用进入分泌细胞与溶酶体融合，被分解成甲状腺噬作用进入分泌细胞与溶酶体融合，被分解成甲状腺素，被分泌至细胞膜外。素，被分泌至细胞膜外。5.5.在生物个体发生、发育过程中的重要作用在生物个体发生、发育过程中的重要作用 例如，精子的顶体相当于特化的溶酶体，当精子与卵子相例如，精子的顶体相当于特化的溶酶体，当精子与卵子相遇时，顶体就释放水解酶，溶解卵细胞的外被和滤泡细胞，遇时，顶体就释放水解酶，溶解卵细胞的外被和滤泡细胞，产生孔道。产生孔道。第五十三页，本课件共有56页溶酶体与受精 第五十四页，本课件共有56页（五）溶酶体与疾病1 1、先天性溶酶体病、先天性溶酶体病 如糖原沉积病、脂质沉积病、粘多糖沉积病等。如糖原沉积病、脂质沉积病、粘多糖沉积病等。2 2、溶酶体酶释放或外泄造成细胞或组织损伤性疾病、溶酶体酶释放或外泄造成细胞或组织损伤性疾病 如矽肺，痛风等。如矽肺，痛风等。第五十五页，本课件共有56页感感谢谢大大家家观观看看第五十六页，本课件共有56页