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1、第七章第七章 细胞基质与细胞内膜系统细胞基质与细胞内膜系统第一部分第一部分 细胞质基质细胞质基质一、细胞质基质的基本涵义一、细胞质基质的基本涵义 在细胞质中，除去可辨认细胞器以外的在细胞质中，除去可辨认细胞器以外的胶状物质胶状物质。A.A.与中间代谢有关的数千种酶类与中间代谢有关的数千种酶类例如：糖酵解、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径；例如：糖酵解、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径；糖原的合成、蛋白质与脂肪合成的重要场所糖原的合成、蛋白质与脂肪合成的重要场所 B.B.细胞周期、增殖、分化、衰老、凋亡的调控因子。细胞周期、增殖、分化、衰老、凋亡的调控因子。主要成分：主要成分：蛋白质占总量的蛋白质占总量的203
2、0%2030%，以水化物的形式存在：，以水化物的形式存在：C.C.骨架系统（微丝骨架系统（微丝 、微管、中间纤维）、微管、中间纤维）:是细胞质机是细胞质机制的组织者制的组织者D.mRNAD.mRNA细胞质基质的组织结构细胞质基质的组织结构 1.1.细胞质基质是一个高度有序的凝胶结构体系，形成细胞质基质是一个高度有序的凝胶结构体系，形成精细的区域。精细的区域。细胞骨架纤维形成复杂的细胞骨架纤维形成复杂的三维纤维网络三维纤维网络。多数蛋白直。多数蛋白直接或间接地与骨架结合或与生物膜结合接或间接地与骨架结合或与生物膜结合 2.2.在细胞质基质结构体系中，蛋白质与蛋白质、蛋白在细胞质基质结构体系中，蛋
3、白质与蛋白质、蛋白质与其他大分子之间都是通过弱键相互作用的。质与其他大分子之间都是通过弱键相互作用的。3.3.各组分之间的作用常常处于动态平衡之中。各组分之间的作用常常处于动态平衡之中。细胞质基质所依赖的特殊环境细胞质基质所依赖的特殊环境 高蛋白浓度；高蛋白浓度；特定的离子环境特定的离子环境1.1.各种复杂的代谢反应是如何有条不紊地进行？各种复杂的代谢反应是如何有条不紊地进行？各个环节之间是如何相互关联、相互制约？各个环节之间是如何相互关联、相互制约？2.2.数以千种的生物大分子和代谢产物又是如何定数以千种的生物大分子和代谢产物又是如何定向装运的？向装运的？3.3.调节细胞增殖、分化、衰老、凋
4、亡等重大生命调节细胞增殖、分化、衰老、凋亡等重大生命活动的信号转导及其网络的确切途径是什么？活动的信号转导及其网络的确切途径是什么？在基质中的课题在基质中的课题1.1.中间代谢的场所（蛋白质合成和脂肪酸合成）中间代谢的场所（蛋白质合成和脂肪酸合成）2.2.维持细胞形态、运动，细胞内物质的运输机能量维持细胞形态、运动，细胞内物质的运输机能量传递及细胞器定位传递及细胞器定位3.3.蛋白的分选及定向运输蛋白的分选及定向运输4.4.由于细胞骨架的组织，使细胞中的成分，在结构由于细胞骨架的组织，使细胞中的成分，在结构功能上形成更为精细的区域。实现了细胞质中各功能上形成更为精细的区域。实现了细胞质中各功能
5、的区域化。功能的区域化。5.5.维持细胞的内环境维持细胞的内环境二、细胞质基质的功能二、细胞质基质的功能各膜质细胞器各膜质细胞器 细胞核细胞核 细胞质基质细胞质基质细胞内房室化细胞内房室化6.6.蛋白质的修饰蛋白质的修饰 1.1.辅基或辅酶与酶的共价结合辅基或辅酶与酶的共价结合 2.2.磷酸化与去磷酸化磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性。，用以调节很多蛋白质的生物活性。3.3.糖基化糖基化。多数为。多数为O-O-连接的糖基化。连接的糖基化。在哺乳动物细胞中把在哺乳动物细胞中把N-N-乙酰葡萄糖胺分子加到蛋白质的乙酰葡萄糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸的羟基上丝氨酸的羟基上 。4.4.蛋白
6、质蛋白质N N端的甲基化修饰，使蛋白质维持较长的寿命。端的甲基化修饰，使蛋白质维持较长的寿命。例如：组蛋白例如：组蛋白 中间纤维中间纤维 5.5.酰基化。酰基化。蛋白质与脂肪酸形成脂蛋白。蛋白质与脂肪酸形成脂蛋白。跨膜蛋白在内质网、高尔基体的转运过程中，暴露在细跨膜蛋白在内质网、高尔基体的转运过程中，暴露在细胞质基质中的结构域被酰基化。胞质基质中的结构域被酰基化。7.降解变性与错误折叠的蛋白和短寿命蛋白质降解变性与错误折叠的蛋白和短寿命蛋白质真核细胞中，蛋白质降解途径有两条：一是不依赖于真核细胞中，蛋白质降解途径有两条：一是不依赖于ATPATP的溶的溶酶体途径；二是依赖酶体途径；二是依赖ATP
7、ATP的泛素途径降解短寿命蛋白。的泛素途径降解短寿命蛋白。泛素泛素：是一个由：是一个由7676个氨基酸残基构成的小分子蛋白质。个氨基酸残基构成的小分子蛋白质。功能：功能：.帮助清理细胞中短寿命蛋白和错误折叠的蛋白质；帮助清理细胞中短寿命蛋白和错误折叠的蛋白质；.参与细胞周期调控；参与细胞周期调控；.DNADNA修复；修复；.细胞的程序性死亡。细胞的程序性死亡。降解机制：降解机制：共价地结合于底物蛋白的赖氨酸残基。被泛素标记的共价地结合于底物蛋白的赖氨酸残基。被泛素标记的蛋白将被特异性的识别，并迅速被降解泛素在一系列酶的作用蛋白将被特异性的识别，并迅速被降解泛素在一系列酶的作用下与靶蛋白结合，使
8、靶蛋白被泛素标记，从而被蛋白酶体水解。下与靶蛋白结合，使靶蛋白被泛素标记，从而被蛋白酶体水解。错误折叠的内质网蛋白的降解和输出错误折叠的内质网蛋白的降解和输出8.8.帮助变形或错误折叠的蛋白重新折叠，形成正帮助变形或错误折叠的蛋白重新折叠，形成正确的分子构象确的分子构象 利用热休克蛋白（利用热休克蛋白（heat shock protein heat shock protein）Hsp,Hsp,在消在消耗耗ATPATP的情况下把变性蛋白重新折叠成正确的构象。的情况下把变性蛋白重新折叠成正确的构象。热休克蛋白有三个家族：热休克蛋白有三个家族：25kD、75kD、90kD错错变形或错误折叠的蛋白变形
9、或错误折叠的蛋白正确的分子构象正确的分子构象 HspATPADP三、细胞质基质与胞质溶胶三、细胞质基质与胞质溶胶细胞质基质细胞质基质是由微管、微丝和中间纤维等形成的相互联系的结构是由微管、微丝和中间纤维等形成的相互联系的结构体系。其中蛋白质和其他大分子以凝聚状态或暂时以体系。其中蛋白质和其他大分子以凝聚状态或暂时以凝聚状态存在与周围的溶液分子处于动态平衡。凝聚状态存在与周围的溶液分子处于动态平衡。是一种由精细区域化的凝胶结构体系，细胞在不同的是一种由精细区域化的凝胶结构体系，细胞在不同的发育阶段和不同的生理状态下，可能有所不同发育阶段和不同的生理状态下，可能有所不同 。作为一个蛋白质是否属于细
10、胞质基质中的结构成分，作为一个蛋白质是否属于细胞质基质中的结构成分，主要取决于其在生命活动中是结合在细胞骨架上，还主要取决于其在生命活动中是结合在细胞骨架上，还是溶解在周围的溶液中。是溶解在周围的溶液中。胞质溶胶胞质溶胶早期的实验细胞学家和生化学家用差速离心的方法分早期的实验细胞学家和生化学家用差速离心的方法分离细胞匀浆的各组分，获得的上清液称之为胞质溶胶。离细胞匀浆的各组分，获得的上清液称之为胞质溶胶。乳胶小球实验：将乳胶小球用微注射的方法注入非洲乳胶小球实验：将乳胶小球用微注射的方法注入非洲爪蟾的卵母细胞中，经一段时间后，取出乳胶小球，爪蟾的卵母细胞中，经一段时间后，取出乳胶小球，分析渗入
11、小球中的蛋白质。结合在细胞质基质中的蛋分析渗入小球中的蛋白质。结合在细胞质基质中的蛋白质不容易渗入乳胶小球。白质不容易渗入乳胶小球。胞质溶胶与细胞质基质的关系胞质溶胶与细胞质基质的关系 包涵关系包涵关系 内膜系统：内膜系统：指位于细胞质内，在结构、功指位于细胞质内，在结构、功能乃至发生上相关的膜围绕的细胞器或细胞结能乃至发生上相关的膜围绕的细胞器或细胞结构的总称。它包括核膜、内质网、高尔基体、构的总称。它包括核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体及液泡和其他各种小泡。溶酶体、过氧化物酶体及液泡和其他各种小泡。内膜系统是真核细胞特有的结构。内膜系统是真核细胞特有的结构。第二部分第二部分 内
12、膜系统内膜系统细胞内组分的合成、分泌和内吞途径细胞内组分的合成、分泌和内吞途径内膜系统内膜系统一、内质网一、内质网二、高尔基复合体二、高尔基复合体三三、溶酶体、溶酶体四四、过氧化物酶体、过氧化物酶体由由KR.Porter、A.Claude 和和 EF.Fullam等人于等人于19451945年年发现，他们在观察培养的小鼠成纤维细胞时，发现细胞发现，他们在观察培养的小鼠成纤维细胞时，发现细胞质内部具有网状结构，建议叫做内质网质内部具有网状结构，建议叫做内质网endoplasmic reticulum，ER，后来发现内质网不仅仅存在于细胞的后来发现内质网不仅仅存在于细胞的“内质内质”部，通常还有质
13、膜和核膜相连，并且与高尔基体部，通常还有质膜和核膜相连，并且与高尔基体关系密切，并且常伴有许多线粒体。关系密切，并且常伴有许多线粒体。内质网内质网(一一)内质网的形态结构与类型内质网的形态结构与类型内质网：膜厚内质网：膜厚56nm56nm；由一层单位膜围成的管状、泡；由一层单位膜围成的管状、泡状、扁囊状连接成网状；状、扁囊状连接成网状；内质网形态结构、分布状态、数量与细胞类型、生理内质网形态结构、分布状态、数量与细胞类型、生理状态及分化程度极为相关；状态及分化程度极为相关；内质网占膜系统的一半，占细胞总体积的内质网占膜系统的一半，占细胞总体积的10%10%以上。以上。内质网内质网小管小管小泡小
14、泡扁囊状扁囊状细胞膜细胞膜核膜核膜(一一)粗面内质网（粗面内质网（RER):RER):膜表面附着核糖体；形态多为板膜表面附着核糖体；形态多为板层状排列的扁囊；网腔内含低电子或中等电子密度的物层状排列的扁囊；网腔内含低电子或中等电子密度的物质；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。质；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。(二二)滑面内质网滑面内质网(SER):(SER):膜表面无核糖体附着；形态多为分膜表面无核糖体附着；形态多为分枝小管或小泡；多分布在一些特化的细胞中。枝小管或小泡；多分布在一些特化的细胞中。核糖体核糖体粗面内质网粗面内质网滑面内质网滑面内质网内质网的类型内质网的类型(
15、二二)内质网的化学组成内质网的化学组成内质网膜含有的蛋白质比细胞膜的多内质网膜含有的蛋白质比细胞膜的多(种类达种类达3030多多种种)如粗面内质网膜上有如粗面内质网膜上有SRP(SRP(信号识别颗粒信号识别颗粒)受体蛋受体蛋白；脂类较细胞膜的少，鞘磷脂少，卵磷脂多。白；脂类较细胞膜的少，鞘磷脂少，卵磷脂多。葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶(G-6-P(G-6-P酶酶)被视为内质网膜的被视为内质网膜的标志标志酶酶1.1.与细胞膜相连：甚至有管道相通与细胞膜相连：甚至有管道相通2.2.与外层核膜相接：内质网腔与核周隙相通与外层核膜相接：内质网腔与核周隙相通3.3.与高尔基体在结构、功能与发生上关
16、系密切与高尔基体在结构、功能与发生上关系密切4.rER4.rER与线粒体紧密相依：与线粒体紧密相依：过去：供能过去：供能 最近：与脂质的相互交换及最近：与脂质的相互交换及CaCa2+2+释放的调节关系密切释放的调节关系密切5.ER5.ER的分布与微管走向一致的分布与微管走向一致 (核膜内质网高尔基体质膜核膜内质网高尔基体质膜)(三三)内质网与细胞内其它细胞器的关系内质网与细胞内其它细胞器的关系微粒体：细胞匀浆和超速离心，特别是密度梯度离心微粒体：细胞匀浆和超速离心，特别是密度梯度离心过程中，由破碎的内质网等形成的近似球形的封闭小过程中，由破碎的内质网等形成的近似球形的封闭小泡结构，它包括内质网
17、膜与核糖体两种基本成分。泡结构，它包括内质网膜与核糖体两种基本成分。很好的研究材料很好的研究材料微粒体仍具有内微粒体仍具有内质网的基本特征；质网的基本特征；粗面微粒体仍保粗面微粒体仍保留留RERRER所具备所具备的功能的功能100nm一一)粗面内质网粗面内质网(RER)(RER)的功能的功能:二二)滑面内质网滑面内质网(SER)(SER)的功能的功能:(四四)内质网的功能内质网的功能1.1.蛋白质合成蛋白质合成 核糖体核糖体2.2.蛋白质折叠蛋白质折叠3.3.蛋白质修饰蛋白质修饰4.4.蛋白质运输蛋白质运输1.1.脂类的合成脂类的合成2.2.糖原的分解糖原的分解3.3.解毒作用解毒作用4.4.
18、肌肉收缩肌肉收缩(肌质网肌质网)：储存：储存CaCa2+2+肌细胞中的肌细胞中的sERsER5.5.盐酸的分泌、渗透压调节盐酸的分泌、渗透压调节蛋白质合成蛋白质合成始于细胞质基质始于细胞质基质，但部分很快转至内质网膜上。，但部分很快转至内质网膜上。以以共转移共转移(边合成边转移边合成边转移)的方式，的方式，在粗面型内质网上合在粗面型内质网上合成的蛋白：成的蛋白：1.1.向胞外分泌的蛋白质。向胞外分泌的蛋白质。2.2.膜的整合蛋白。其方向性在内质网膜上合成时就确定。膜的整合蛋白。其方向性在内质网膜上合成时就确定。3.3.构成细胞器中的可溶性驻留蛋白。构成细胞器中的可溶性驻留蛋白。1.1.蛋白质的
19、合成蛋白质的合成附着核糖体：主要合成附着核糖体：主要合成分泌性蛋白质分泌性蛋白质游离核糖体：主要合成游离核糖体：主要合成结构性蛋白质结构性蛋白质 功能状态都为功能状态都为多聚核糖体多聚核糖体，非功能状态为大、小亚，非功能状态为大、小亚基分开基分开核糖体的存在形式核糖体的存在形式 注：当注：当Mg2+的浓度为的浓度为10mmol/L时时,大小亚基聚合大小亚基聚合;Mg2+的浓度降至的浓度降至0.1mmol/L时时,大小可解离大小可解离核糖体核糖体小亚基小亚基mRNAmRNA穿通隧道穿通隧道大亚基大亚基中央通道中央通道正在合成的多肽链正在合成的多肽链35核糖体是合成蛋白质的细胞器核糖体是合成蛋白质
20、的细胞器 主要成分主要成分蛋白质和蛋白质和rRNA 功功 能：按照能：按照mRNA的指令合成多肽链的指令合成多肽链mRNA核糖体核糖体A A部位：氨基酸部位或受位，接受氨酰基部位：氨基酸部位或受位，接受氨酰基tRNAtRNAP P部位：肽基部位或放位，肽基部位：肽基部位或放位，肽基tRNAtRNA移交肽链后，移交肽链后，tRNAtRNA被释放的部位被释放的部位T T因子：肽基转移酶催化因子：肽基转移酶催化P P位上的氨酰基结合到位上的氨酰基结合到A A位的氨酰位的氨酰tRNAtRNA上上附着的多聚核糖体，主要附着的多聚核糖体，主要合成分泌蛋白合成分泌蛋白游离的多聚游离的多聚核糖体，主核糖体，主
21、要合成结构要合成结构性蛋白性蛋白RERmRNA信号假说信号假说信号密码：信号密码：位于起始密码位于起始密码(AUG)之后，有一组编码特之后，有一组编码特殊氨基酸序列的密码子。殊氨基酸序列的密码子。信号肽信号肽：蛋白质合成时，首先在游离核糖体上由信号：蛋白质合成时，首先在游离核糖体上由信号密码翻译出一段肽链，这一小段额外的肽链为疏水的密码翻译出一段肽链，这一小段额外的肽链为疏水的氨基酸序列，约有氨基酸序列，约有15153030个氨基酸组成。信号肽是个个氨基酸组成。信号肽是个信号，是附着核糖体的标记。信号，是附着核糖体的标记。信号识别颗粒信号识别颗粒(signal recognition part
22、icle，SRP)，它，它是由是由6 6条不同的肽链结合在条不同的肽链结合在1 1分子的分子的7SrRNA7SrRNA上组成的上组成的llSllS核糖体蛋白，它能特异识别结合信号肽。核糖体蛋白，它能特异识别结合信号肽。SRPSRP占据占据了核糖体的了核糖体的A A位，阻挡了携带氨基酸的位，阻挡了携带氨基酸的tRNAtRNA进入核糖进入核糖体，使蛋白质的合成暂时中止。体，使蛋白质的合成暂时中止。SRPSRP受体受体(SRP receptor)，它是结合在内质网膜上的镶，它是结合在内质网膜上的镶嵌蛋白，分子量约嵌蛋白，分子量约7200072000，它可以识别结合，它可以识别结合SRP。信号肽酶信号
23、肽酶：水解信号肽的酶。：水解信号肽的酶。内质网腔内质网腔细胞质细胞质SRP受体受体信号识别颗粒信号识别颗粒 (SRP)核糖体结合蛋白核糖体结合蛋白tRNAAP核糖体核糖体mRNA信号肽信号肽A信号假说信号假说 1.1.游离核糖体上信号肽合成；游离核糖体上信号肽合成；2.2.胞质中胞质中SRPSRP识别信号肽，形成识别信号肽，形成SRP-核糖体复合体，核糖体复合体，从而使多肽链合成暂停。从而使多肽链合成暂停。3.3.核糖体与粗面内质网结合，形成核糖体与粗面内质网结合，形成SRP-SRP受体受体-核糖核糖体复合体；体复合体；4.SRP4.SRP脱离并参加再循环，核糖体上的多肽链合成继脱离并参加再循
24、环，核糖体上的多肽链合成继续进行。续进行。5.5.信号肽被信号肽被ERER膜上的信号肽酶切掉，合成后的多肽链膜上的信号肽酶切掉，合成后的多肽链落入内质网腔中；落入内质网腔中；6.6.附着核糖体脱离内质网膜，大小亚基分开，回到胞附着核糖体脱离内质网膜，大小亚基分开，回到胞质基质中参加再循环，内质网膜上的受体小管消失质基质中参加再循环，内质网膜上的受体小管消失 。附着核糖体与蛋白质的合成过程附着核糖体与蛋白质的合成过程蛋白质折叠蛋白质折叠 分子伴侣：蛋白质折叠需要内质网腔内的某分子伴侣：蛋白质折叠需要内质网腔内的某些可溶性驻留蛋白参与，这类蛋白能特异性地识些可溶性驻留蛋白参与，这类蛋白能特异性地识
25、别新生肽链或部分折叠的多肽并与之结合，帮助别新生肽链或部分折叠的多肽并与之结合，帮助这些多肽进行折叠、装配和转运，而其本身并不这些多肽进行折叠、装配和转运，而其本身并不参与最终产物的形成。参与最终产物的形成。1.蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶切断二硫键，帮助其重新形成二硫键，并处于正确的状态切断二硫键，帮助其重新形成二硫键，并处于正确的状态2.2.结合蛋白结合蛋白(Bip)(Bip)能识别不正确的蛋白或未装配好的蛋白亚单位，并促进其重新能识别不正确的蛋白或未装配好的蛋白亚单位，并促进其重新折叠与组装折叠与组装3.3.肽信号肽信号滞留在内质网中的蛋白质的信号滞留在内质网中的蛋白质的信号(-Ly
26、s-Asp-Glu-Leu-COO(-Lys-Asp-Glu-Leu-COO)折叠错误、畸形肽链、未装配等折叠错误、畸形肽链、未装配等胞质胞质通过通过Sec61pSec61p复合体复合体被蛋白酶体降解被蛋白酶体降解内质网的结构和功能蛋白羧基端的一个四肽序列内质网的结构和功能蛋白羧基端的一个四肽序列:Lys-Asp-Glu-Leu-COO-，即，即KDEL信号序列。这段序列在高尔基信号序列。这段序列在高尔基体的膜受有相应的受体体的膜受有相应的受体,一旦进入高尔基体就会被高尔基体上的受体结合一旦进入高尔基体就会被高尔基体上的受体结合,形成回流小泡被运回内质网形成回流小泡被运回内质网,所以将该序列所
27、以将该序列称为内质网滞留信号。如称为内质网滞留信号。如Bip就带有就带有KDEL信号信号,它是内质网中的分子伴侣它是内质网中的分子伴侣,如果从如果从Bip上除去这种信号上除去这种信号,Bip蛋白就会蛋白就会分泌出来分泌出来;如果将如果将KDEL信号加到别的分泌蛋白上信号加到别的分泌蛋白上,这种蛋白也就变成了滞留在内质网中的蛋白质。这种蛋白也就变成了滞留在内质网中的蛋白质。RERRER的蛋白质修饰功能的蛋白质修饰功能l蛋白质的糖基化：是指单糖或寡糖与蛋白质共蛋白质的糖基化：是指单糖或寡糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白。价结合形成糖蛋白。l包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等。包括糖基化、羟基化、
28、酰基化、二硫键形成等。l蛋白质糖基化蛋白质糖基化的概念、的概念、作用作用、方式方式。u细胞质基质中只发现少数几种简单的糖基化细胞质基质中只发现少数几种简单的糖基化糖糖糖基转移酶糖基转移酶寡糖链寡糖链与磷酸多萜醇相接与磷酸多萜醇相接糖蛋白糖蛋白寡糖转移酶寡糖转移酶与新生肽上的天冬酰胺相连与新生肽上的天冬酰胺相连蛋白蛋白糖基化的基本过程糖基化的基本过程蛋白质边合成边糖基化蛋白质边合成边糖基化糖供体为核苷糖：糖供体为核苷糖：UDP-UDP-葡萄糖、葡萄糖、CMP-CMP-唾液酸、唾液酸、GDP-GDP-甘露糖甘露糖蛋白质糖基化的作用蛋白质糖基化的作用u使蛋白质能够抵抗消化酶的作用使蛋白质能够抵抗消化
29、酶的作用u赋予蛋白质传导信号的功能赋予蛋白质传导信号的功能u某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠u在细胞表面形成糖萼在细胞表面形成糖萼蛋白质糖基化作用方式蛋白质糖基化作用方式N-N-连接的糖基化：连接的糖基化：发生在内质网腔内，糖蛋白中最普遍的一种。发生在内质网腔内，糖蛋白中最普遍的一种。O-O-连接的糖基化：连接的糖基化：主要或全部在高尔基复合体中进行。主要或全部在高尔基复合体中进行。在粗面内质网中，糖链被连接在多肽链中在粗面内质网中，糖链被连接在多肽链中天冬酰天冬酰胺胺残基残基(Asn)(Asn)的氨基基团上，故称之为的氨基基团上，故称之为N-N-连接糖
30、基化连接糖基化。在内质网腔中在内质网腔中N-N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖和葡萄糖的乙酰葡萄糖胺、甘露糖和葡萄糖的多个分子按顺序先后被连接到内质网膜中叫多个分子按顺序先后被连接到内质网膜中叫多萜醇多萜醇的的脂质分子上，成为寡聚糖，并使寡聚糖活化。脂质分子上，成为寡聚糖，并使寡聚糖活化。已活化的寡聚糖即由已活化的寡聚糖即由糖基转移酶糖基转移酶催化催化N-N-连接的糖基化连接的糖基化N N-连连接接寡寡糖糖前前体体的的生生物物合合成成N-N-连接的糖基化连接的糖基化O-O-连接的寡糖的糖基化连接的寡糖的糖基化O-O-连接的寡糖是指与蛋白质的丝氨酸、苏氨酸和酪连接的寡糖是指与蛋白质的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸
31、残基侧链上的羟基基团连接的寡糖。氨酸残基侧链上的羟基基团连接的寡糖。O-O-连接的寡糖的糖链中又增加了半乳糖、岩藻糖和连接的寡糖的糖链中又增加了半乳糖、岩藻糖和唾液酸等糖残基。唾液酸等糖残基。特征特征N-N-连接连接O-O-连接连接合成部位合成部位糙面内质网糙面内质网糙面内质网或高尔基体糙面内质网或高尔基体合成方式合成方式来自同一个寡糖前体来自同一个寡糖前体一个个单糖加上去一个个单糖加上去与之结合的氨基酸与之结合的氨基酸残基残基天冬酰胺天冬酰胺丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸羟脯氨酸最终长度最终长度至少至少5 5个糖残基个糖残基一般一般1 14 4个糖残基，但个糖残
32、基，但ABOABO血型抗原较长血型抗原较长第一个糖残基第一个糖残基N-N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺O-O-乙酰半乳糖胺等乙酰半乳糖胺等N-N-连接与连接与O-O-连接的寡糖比较连接的寡糖比较酰基化酰基化 发生在内质网的胞质侧发生在内质网的胞质侧 软脂酸共价结合在跨膜蛋白的半胱氨酸残基上软脂酸共价结合在跨膜蛋白的半胱氨酸残基上 高尔基体、膜蛋白向细胞膜的转移中也发生类似的酰基化高尔基体、膜蛋白向细胞膜的转移中也发生类似的酰基化 另外，在内质网上还发生羟基化和二硫键形成等另外，在内质网上还发生羟基化和二硫键形成等 RER的蛋白质运输功能的蛋白质运输功能 向细胞外分泌的蛋白质：向细胞外分泌的蛋白质：
33、RERRER合成合成糖基化作用糖基化作用小泡小泡(含分泌蛋白含分泌蛋白)经经GC GC 浓缩泡浓缩泡分泌颗粒分泌颗粒 排出；排出；膜嵌入蛋白质，即膜蛋白；膜嵌入蛋白质，即膜蛋白；需要与其他细胞组分严格隔离的蛋白质；需要与其他细胞组分严格隔离的蛋白质；需要进行复杂修饰的蛋白质；需要进行复杂修饰的蛋白质；SERSER的脂类合成功能的脂类合成功能肾上腺皮质细胞、睾丸间质细胞、卵巢共黄体细胞肾上腺皮质细胞、睾丸间质细胞、卵巢共黄体细胞等类固醇激素细胞等类固醇激素细胞SERSER含有合成胆固醇全套酶系和使胆固醇转化为类含有合成胆固醇全套酶系和使胆固醇转化为类固醇激素固醇激素(肾上腺激素、性激素肾上腺激素
34、、性激素)的酶类及与脂类合的酶类及与脂类合成有关的酶类成有关的酶类ERER的脂类合成功能的脂类合成功能合成大部分细胞膜和细胞内膜系统的膜脂合成大部分细胞膜和细胞内膜系统的膜脂合成脂类的酶都位于内质网脂质双层，活性部位朝向合成脂类的酶都位于内质网脂质双层，活性部位朝向胞质面胞质面翻转酶翻转酶磷脂酰胆碱的生物合成过程：磷脂酰胆碱的生物合成过程：酰基转移酶、磷脂酸酶、胆碱磷酸转移酶酰基转移酶、磷脂酸酶、胆碱磷酸转移酶脂类物质的运输途径：脂类物质的运输途径：1.1.以膜泡运输的方式，运至高尔基体、溶酶体、质膜以膜泡运输的方式，运至高尔基体、溶酶体、质膜 2.2.与磷脂转换蛋白与磷脂转换蛋白phosph
35、olipid exchange protein(PEP)结合形成结合形成水溶性复合物，通过自由扩散的方式运至靶膜。水溶性复合物，通过自由扩散的方式运至靶膜。磷脂酰胆碱在内质网膜上的合成过程磷脂酰胆碱在内质网膜上的合成过程光光面面内内质质网网在在糖糖原原分分解解中中的的作作用用 SERSER的解毒作用的解毒作用肝细胞的解毒作用肝细胞的解毒作用-SER-SER通过氧化、甲基化、结合通过氧化、甲基化、结合等方式，降低或排除毒性物质等方式，降低或排除毒性物质药物、毒物药物、毒物(SER(SER膜上的氧化酶系膜上的氧化酶系)解毒或转化解毒或转化 如：氨基酸代谢如：氨基酸代谢氨氨尿素尿素(无毒无毒)；苯巴
36、比妥类药物苯巴比妥类药物+葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸水溶性物质水溶性物质SER的盐酸分泌和渗透压调节功能的盐酸分泌和渗透压调节功能 哺乳动物胃底臂细胞的胞质中，哺乳动物胃底臂细胞的胞质中，SERSER能将血浆中能将血浆中的的ClCl-传递到细胞内分泌小管的膜上，传递到细胞内分泌小管的膜上，ClCl-可与胞质中由可与胞质中由碳酸解离的碳酸解离的H H+在膜上结合产生在膜上结合产生HClHCl，排出细胞外。，排出细胞外。(五五)内质网与基因表达的调控内质网与基因表达的调控异常：未折叠蛋白质超量积累异常：未折叠蛋白质超量积累 折叠好膜蛋白超量积累折叠好膜蛋白超量积累 内质网膜脂成分变化内质网膜脂成分变化内
37、质网内质网核信号转导途径核信号转导途径特异基因表达特异基因表达内质网功能正常内质网功能正常正常：蛋白质正常：蛋白质ERER中中调控调控折叠、装配、加工、包装、转运折叠、装配、加工、包装、转运(六六)内质网的病理改变内质网的病理改变病理条件下内质网肿胀病理条件下内质网肿胀(低氧、病毒性肝炎低氧、病毒性肝炎)物质累积物质累积(a(a1 1-抗胰蛋白酶缺乏病人的血清中缺乏抗胰蛋白酶缺乏病人的血清中缺乏a a1 1-抗抗胰蛋白酶，而在肝细胞的粗面内质网和滑面内质网中胰蛋白酶，而在肝细胞的粗面内质网和滑面内质网中却储存着却储存着a a1 1-抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶)癌变细胞中的内质网变化癌变细胞中的内质网
38、变化高尔基复合体高尔基复合体高尔基体的化学组成与形态结构高尔基体的化学组成与形态结构高尔基体的细胞化学反应高尔基体的细胞化学反应高尔基体的功能区隔高尔基体的功能区隔高尔基体的功能高尔基体的功能高尔基复合体与疾病高尔基复合体与疾病18981898年，意大利医生首次发现高尔基体。也称为高尔基年，意大利医生首次发现高尔基体。也称为高尔基器器(Golgi apparatus)高尔基复合体高尔基复合体(Golgi complex)高尔基复合体的化学组成介于细高尔基复合体的化学组成介于细胞膜与内质网之间，如蛋白质、胞膜与内质网之间，如蛋白质、磷脂酰胆碱。高尔基复合体是一磷脂酰胆碱。高尔基复合体是一种种过渡
39、性的细胞器。过渡性的细胞器。高尔基复合体含有多种酶，有高尔基复合体含有多种酶，有糖基转移酶、甘露糖苷酶、磷脂糖基转移酶、甘露糖苷酶、磷脂酶，其中酶，其中糖基转移酶糖基转移酶则为高尔基则为高尔基体的标志酶体的标志酶。(一一)高尔基体的化学组成高尔基体的化学组成形态：高尔基体是由大小不一、形态多变的囊形态：高尔基体是由大小不一、形态多变的囊泡体系泡体系结构：由排列整齐的结构：由排列整齐的扁平囊泡扁平囊泡和其周围大小不和其周围大小不等的等的泡状囊泡泡状囊泡组成。组成。高尔基体是高尔基体是极性细胞器，极性细胞器，具有恒定的位置与方具有恒定的位置与方向，物质从一侧进入，另一侧输出。向，物质从一侧进入，另
40、一侧输出。u顺面顺面(cis face)或形成面或形成面(forming face)u反面反面 (trans face)或成熟面或成熟面 (mature face)(二二)高尔基体的形态结构高尔基体的形态结构培养的上皮细胞中高尔基体的分布(高尔基体为红色，核为绿色)高尔基复合体的形态结构高尔基复合体的形态结构光镜：光镜：网状结构网状结构电电镜镜扁平囊扁平囊成熟面成熟面(反面反面)小囊泡小囊泡大囊泡大囊泡(液泡液泡)形成面形成面(顺面顺面)扁平囊（扁平囊（cisternaecisternae）扁平囊堆（扁平囊堆（stackstack）大泡、小泡（大泡、小泡（vesiclesvesicles）囊泡
41、系统囊泡系统v顺面管网结构顺面管网结构cis-networkcis-networkv顺面膜囊顺面膜囊cis cisternacis cisternav中间膜囊中间膜囊medial cisternamedial cisternav反面膜囊反面膜囊trans cisternatrans cisternav反面管网结构反面管网结构trans-networktrans-network扁扁 平平 囊囊呈盘状，呈盘状，3-103-10层称层称高尔基垛高尔基垛 凹面：成熟凹面：成熟(反反)面面凸凸 面：形成面：形成(顺顺)面；面；凸面：形成凸面：形成(顺顺)面面形成面膜厚：形成面膜厚：6nm ;成熟面膜厚：
42、成熟面膜厚：8nm小小 囊囊 泡泡30-80nm球形小泡球形小泡膜厚：膜厚：6nm;囊腔内含：中等电子密度的物质囊腔内含：中等电子密度的物质泡内含物质：低电子密度物质，较透明。泡内含物质：低电子密度物质，较透明。来来 源：小囊泡融合。源：小囊泡融合。来来 源：由源：由rER芽生芽生而来。而来。大大 囊囊 泡泡100-500nm;膜厚：膜厚：8nm;泡内含物质：高电子密度物质，浓缩泡。泡内含物质：高电子密度物质，浓缩泡。来来 源：扁平囊周边或局部球状膨源：扁平囊周边或局部球状膨突脱落形成。突脱落形成。凹凹 面：成熟面：成熟(反反)面面u嗜锇反应，经锇酸浸染后，高尔基体的嗜锇反应，经锇酸浸染后，高
43、尔基体的ciscis面膜囊被特面膜囊被特异地染色；异地染色；u焦磷酸硫胺素酶焦磷酸硫胺素酶(TPP(TPP酶酶)的细胞化学反应，可特异地显的细胞化学反应，可特异地显示高尔基体的反面的示高尔基体的反面的1 12 2层膜囊；层膜囊；u烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP(NADP酶酶)的细胞化学反应，的细胞化学反应，是高尔基体中间几层扁平囊的标志反应；是高尔基体中间几层扁平囊的标志反应；(三三)高尔基体各部分膜囊的细胞化学反应高尔基体各部分膜囊的细胞化学反应细胞化学：研究细胞的化学组成成分及其在细胞活动中的变化细胞化学：研究细胞的化学组成成分及其在细胞活动中的变化和定位的学科
44、。在不破坏细胞形态结构的情况下，用生化物理技和定位的学科。在不破坏细胞形态结构的情况下，用生化物理技术对各组分作定量的分析，研究其动态变化。确定复杂细胞过程术对各组分作定量的分析，研究其动态变化。确定复杂细胞过程的分子细节，如：的分子细节，如：四氧化锇与不饱和酸反应呈黑色，证明脂肪滴的存在。四氧化锇与不饱和酸反应呈黑色，证明脂肪滴的存在。u胞嘧啶单核苷酸酶胞嘧啶单核苷酸酶(CMP(CMP酶酶)的细胞化学反应，常常可的细胞化学反应，常常可显示靠近反面上的一些膜囊状和管状结构，这种结构显示靠近反面上的一些膜囊状和管状结构，这种结构称为称为GERLGERL。p 它与高尔基体密切相关，但它是它与高尔基
45、体密切相关，但它是ERER的一部分。的一部分。p CMPCMP酶也是溶酶体的标志酶，溶酶体就是在此处分酶也是溶酶体的标志酶，溶酶体就是在此处分泌产生的。泌产生的。高尔基体顺面网络结构高尔基体顺面网络结构(cis Golgi network(cis Golgi network，CGN)CGN)是高尔基体的入口处，接受内质网合成的物质，分类后转入中是高尔基体的入口处，接受内质网合成的物质，分类后转入中间膜囊。间膜囊。高尔基体中间膜囊高尔基体中间膜囊(medial Golgimedial Golgi):):糖基化、糖脂的形成、多糖的合成。糖基化、糖脂的形成、多糖的合成。高尔基体反面网络结构高尔基体反
46、面网络结构(trans Golgi networktrans Golgi network，TGN)TGN)由反面一侧的囊泡和网管组成，是高尔基体的出口区域。由反面一侧的囊泡和网管组成，是高尔基体的出口区域。功能：参与蛋白质的分类与包装，最后输出。功能：参与蛋白质的分类与包装，最后输出。高尔基体空间结构的维持高尔基体空间结构的维持 ，依赖于微管微丝及其马达，依赖于微管微丝及其马达蛋白、血影蛋白网络。蛋白、血影蛋白网络。(四四)高尔基体的功能区隔高尔基体的功能区隔1.1.参与细胞的分泌活动参与细胞的分泌活动2.2.对蛋白质、脂类的糖基化修饰对蛋白质、脂类的糖基化修饰3.3.对蛋白质的水解加工对蛋白
47、质的水解加工4.4.对蛋白质的分拣运输对蛋白质的分拣运输5.5.参与膜的转化参与膜的转化(五五)高尔基复合体的功能高尔基复合体的功能3 3HH标记亮氨酸标记亮氨酸3 3分钟分钟2020分钟分钟9090分钟分钟高尔基复合体在细高尔基复合体在细胞分泌活动中起着胞分泌活动中起着重要的运输作用；重要的运输作用；在分泌颗粒的形成在分泌颗粒的形成过程中起着浓缩、过程中起着浓缩、修饰、加工等作用。修饰、加工等作用。1 1参与细胞的分泌活动参与细胞的分泌活动2.2.对蛋白质、脂类的糖基化修饰对蛋白质、脂类的糖基化修饰参与糖蛋白的合成和修饰参与糖蛋白的合成和修饰N-连接的糖蛋白连接的糖蛋白O-连接的糖蛋白连接的
48、糖蛋白糖蛋白糖蛋白3H标记半乳糖；唾液糖标记半乳糖；唾液糖3H标记甘露糖标记甘露糖3H标记标记N-乙酰葡萄乙酰葡萄糖胺糖胺糖基化的作用：糖基化的作用：为蛋白质打上不同的为蛋白质打上不同的“烙印烙印”；增加了蛋白质的稳定性；增加了蛋白质的稳定性；使蛋白质在成熟中折叠成正确的构象；使蛋白质在成熟中折叠成正确的构象；影响蛋白质的水溶性，及蛋白质所带电荷的影响蛋白质的水溶性，及蛋白质所带电荷的的性质的性质糖基化的特点：糖基化的特点：“深加工深加工”O-O-连接的糖基化多在高尔基体中完成。连接的糖基化多在高尔基体中完成。发生特定的、有序的、复杂的糖基化修饰发生特定的、有序的、复杂的糖基化修饰。无活性的前
49、体物质无活性的前体物质(某些肽类激素某些肽类激素)加工改造加工改造有生物活性的物质有生物活性的物质(激素激素)3.3.对蛋白质的水解和加工对蛋白质的水解和加工 直接酶解切除新生蛋白原中的直接酶解切除新生蛋白原中的N-N-端或中间或两端的氨基酸序端或中间或两端的氨基酸序列，使之成为具有生物活性的蛋白质，如列，使之成为具有生物活性的蛋白质，如胰岛素原胰岛素原、甲状腺激素、甲状腺激素原和血清蛋白原等原和血清蛋白原等新生蛋白原中含有多个氨基酸序列相同的区段，经酶解加工新生蛋白原中含有多个氨基酸序列相同的区段，经酶解加工后形成多个序列相同的有活性的多肽链，如神经肽。后形成多个序列相同的有活性的多肽链，如
50、神经肽。新生蛋白原中含有数种不同的信号序列，经过不同的加工方式新生蛋白原中含有数种不同的信号序列，经过不同的加工方式可形成多种不同活性的多肽链，同时增加了分子的多样性，如一可形成多种不同活性的多肽链，同时增加了分子的多样性，如一些信息分子。些信息分子。4 4对蛋白质的分选对蛋白质的分选蛋白质合成蛋白质合成溶酶体糖磷酸化溶酶体糖磷酸化溶酶体溶酶体顺面高尔基网顺面高尔基网中间囊中间囊反面囊反面囊反面高尔基网反面高尔基网rER高高尔尔基基复复合合体体顺面囊顺面囊高高尔尔基基垛垛(磷酸转移酶磷酸转移酶)5.5.参与膜的转化参与膜的转化膜流：细胞的各种膜性结构之间相互联系和膜流：细胞的各种膜性结构之间相