细胞质基质和内膜系统修改

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1、 细胞生物学CellBiology 第六章细胞质基质与细胞内膜系统 细胞质基质 内质网 高尔基体 溶酶体与过氧化物酶体 细胞内蛋白质的分选 思考题 思考题 1 解释名词 信号肽 共转移 导肽 后转移 分子伴侣 信号识别颗粒 信号识别颗粒受体2 细胞内蛋白质合成部位及其去向如何 3 指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成需要哪些主要结构或因子 它们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成 4 何谓蛋白质的分选 已知膜泡运输有哪几种类型 5 比较糙面内质网和光面内质网的形态结构与功能 6 糙面内质网上合成哪几类蛋白质 7 蛋白质糖基化的基本类型 特征及生物学意义是什么 8 简述高尔基体的结构及功能 9 溶酶

2、体是怎样发生的 它有哪些基本功能 10 概述细胞质基质的主要功能 第一节细胞质基质 一 细胞质基质 cytoplasmicmatrix 二 细胞内膜系统 endomembranesystem 一 细胞质基质 cytoplasmicmatrixorcytomatrix 细胞质基质是在真核细胞的细胞质中 除去可分辩的细胞器以外的胶状物质 细胞的重要的结构成分 其体积约占细胞质的一半 肝细胞中细胞质基质及细胞其它组分的数目及所占的体积比 1细胞质基质的涵义2细胞质基质的功能 用差速离心法分离细胞匀浆物组分 先后除去细胞核 线粒体 溶酶体 高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后 存留在上清液中的主要是

3、细胞质基质的成分 主要成分 中间代谢有关的数千种酶类 信号分子 细胞质骨架结构 主要特点 细胞质基质是一个高度有序的体系 通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系 1 细胞质基质的涵义 1 完成各种中间代谢过程糖酵解过程 磷酸戊糖途径 糖醛酸途径 糖原的合成与部分分解 蛋白质的合成 2 细胞质基质的功能 2 信号转导过程在其中进行 2 细胞质基质的功能 3 蛋白质的分选与运输 4 与细胞质骨架相关的功能与维持细胞形态 细胞运动 胞内物质运输及能量传递有关 是细胞质基质结构体系的组织者 为其它成分和细胞器提供锚定位点 5 蛋白质的修饰 蛋白质选择性的降解 蛋白质的修饰 控制蛋白质的寿命 N端第一

4、个 Met Val Pro Gly Ala Ser Thr Cys 降解变性和错误折叠的蛋白质 帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠 形成正确的分子构象分子伴侣 热休克蛋白 Hsp 或热激蛋白 2 细胞质基质的功能 二 细胞内膜系统 cellendomembranesystem 细胞内膜系统是指细胞内在结构 功能及发生上相关的由膜包绕形成的细胞器或细胞结构 真核细胞细胞内的区域化 compartmentalization 细胞骨架纤维为组织者的Cytomatrix形成有序的动态结构 细胞内的膜相结构 细胞器 organelles 第二节内质网 一 内质网 endoplasmicreticulum

5、 ER 的形态结构二 ER的功能 一 内质网的形态结构 内质网的两种基本类型 粗面内质网 roughendoplasmicreticulum rER 光面内质网 smoothendoplasmicreticulum sER 内质网的标志酶 葡萄糖 6 磷酸酶 内质网的分布特点 把核糖体牢固地结合到ER膜上 参与形成Pr运输通道 帮助Pr通过ER膜进入到ER腔中 形态 多为平行排列的扁囊构成 少数是小管和小泡 核糖体以多聚体的形式附着在ER膜上 在RER膜上特有两种核糖体受体蛋白 RibophorinI和II 信号识别颗粒受体和易位子 均为跨膜蛋白 作用 分布 分化完善的细胞RER发达 RER在

6、分泌细胞中特别丰富 如 胰腺细胞等 而未成熟或未分化好的细胞 如 干细胞 胚胎细胞则不发达 1 粗面内质网 形态 多为分支的小管组成的网状结构 膜表面无核糖体附着 分布 在一些细胞中SER非常丰富 例如 横纹肌细胞 肾上腺皮质细胞 睾丸间质细胞等 2 光面内质网 第二节内质网 一 内质网 endoplasmicreticulum ER 的形态结构二 ER的功能 二 ER的功能 ER是细胞内蛋白质与脂类合成的基地 几乎全部脂类和多种重要蛋白都是在内质网合成的 一 rER的功能 二 sER的功能 一 rER的功能 蛋白质合成 蛋白质的修饰与加工 新生肽的折叠与组装 分泌蛋白 包括酶 抗体 肽类激素

7、和细胞外基质等 膜蛋白 包括ER GC Ly的膜以及质膜等的内在蛋白 内膜系统腔内的一些可溶性蛋白质 包括ER GC Ly腔内的蛋白质等 1 蛋白质合成 2 蛋白质的修饰与加工 修饰加工 糖基化 羟基化 酰基化 二硫键形成等 糖基化在糖基转移酶 glycosyltransferase 作用下 寡糖基由磷酸多萜醇Asn 发生在ER腔面 N linkedglycosylation Asn N 乙酰葡萄糖胺O linkedglycosylation Ser ThrorHylys Hypro 糖基化的作用 使蛋白质能够抵抗消化酶的作用 赋予蛋白质传导信号的功能 某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠 P

8、roteinglycosylationinRER 170 3 新生肽的折叠与组装 蛋白二硫键异构酶 proteindisulfideisomerase PDI 切断二硫键 帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并处于正确折叠的状态 识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位 并促进重新折叠与装配 非还原性的内腔 易于二硫键形成 使肽链不易正确折叠 正确折叠涉及驻留蛋白 具有KDELorHDEL4肽信号KDEL HDEL K LysD AspE GluL LeuH His 结合蛋白 Bindingprotein Bip chaperone PDI proteindisulfideisomerase 蛋白二

9、硫键异构酶 Bip 结合蛋白 与折叠不正常的肽链结合 予以滞留 二 sER的功能 脂类的合成 类固醇激素的合成 睾丸间质细胞和肾上腺皮质 肝的解毒作用 Detoxification 肝细胞葡萄糖的释放 G 6P G 储存钙离子 肌质网膜上的Ca2 ATP酶将细胞质基质中Ca2 泵入肌质网腔中储备 脂类的合成 ER合成细胞所需绝大多数膜脂 包括磷脂和胆固醇 两种例外 鞘磷脂和糖脂 ER开始 Golgicomplex完成 Mit Chl某些单一脂类是在它们的膜上合成的 磷脂合成酶是ER膜整合蛋白 活性位点朝向cytosol 由胞质基质侧转向内质网腔面 phospholipdtranslocator

10、磷脂转位因子 flippase转位酶与膜质转位 磷脂的转运 transportbybudding 运输小泡 出芽 ER GC Ly PM 翻转 从细胞质基质面 翻转 到腔面的膜层中 transportbyphospholipidexchangeproteins PEP磷脂转换蛋白 ER otherorganelles includingMit Chl 过氧化物酶体 解毒作用 实验 给动物喂食苯巴比妥 肝细胞滑面内质网增多 与解毒作用相关的酶含量增加 SER含有参与解毒作用的各种酶系 4 Ca2 的储存及调节 肌浆网上的Ca2 泵 胞质 肌浆网 胞质 Ca2 Ca2 细胞膜 外界刺激 ATP酶

11、ATP ADP Pi Ca2 内质网的病理变化 肿胀萎缩肥大物质沉积 内质网的病理变化 第三节高尔基体 一 高尔基体 Golgibody 或高尔基复合体 Golgicomplex 的形态结构和化学组成二 高尔基体的功能三 高尔基体与细胞内的膜泡运输 一 高尔基体的形态结构和化学组成 一 GC的化学组成 二 GC的形态结构 三 GC的的分布 1898年 Golgi用银染法 在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰的结构 定名为高尔基体 在真核生物的细胞中都发现了这种结构 为纪念高尔基本人 将他命名为高尔基器 Golgiapparatus 一 GC的化学组成 1 脂类成分 介于C膜和ER膜之间 RER含有

12、大量的不饱和磷脂 而胆固醇含量很低 细胞膜中含有丰富的饱和磷脂和胆固醇 GC膜则介于两者之间 GC的特征酶 糖基转移酶 2 蛋白质 含有多种酶 二 GC的形态结构在电镜下 GC由三部分构成 扁平囊 Cisterna 一般3 10平行排列在一起 称为高尔基堆 Golgistack 大囊泡 Vacuole 直径100 500nm 膜厚8nm 多见于扁平囊的反面 是由扁平囊末端膨大出芽形成 大囊泡对所含分泌物有继续浓缩的作用 故又称为浓缩泡或分泌泡 小囊泡 Vasicle 直径40 80nm 膜厚6nm 多分布于扁平囊的顺面 是RER出芽脱落形成 小囊泡载有RER合成的蛋白质成分 运往GC的扁平囊

13、故又称为运输小泡 凸面称顺面 cisface 或形成面 formingface 或未成熟面 immatureface 高尔基堆通常呈圆盘状 凹面称反面 transface 或成熟面 matureface 或分泌面 secretingface 高尔基体是有极性的细胞器 形态结构 从顺面到反面膜厚度增加 囊腔增宽 化学组成 居于内质网与细胞膜之间 功能 不同膜囊有不同功能 高尔基体顺面网状结构 cis Golginetwork CGN 又称cis膜囊 高尔基体中间膜囊 medialGolgiMGS 多数糖基化修饰 糖脂的形成 与高尔基体有关的多糖的合成 高尔基体反面网状结构 transGolgin

14、etwork TGN 周围大小不等的囊泡顺面囊泡称ERGIC或VTC ERGIC53 58蛋白 结合甘露糖 反面体积较大的分泌泡与分泌颗粒 高尔基体的4个组成部分 高尔基体顺面网状结构 蛋白丝氨酸残基发生O 连接糖基化 位于顺面最外层的扁囊 由分枝的小管组成的网状结构 CGN的主要功能 具有蛋白质分选站的作用 CGN接受来自ER新合成的物质并将其分类 大部分转入中间膜囊 小部分蛋白质再运回ER 运回ER的蛋白质在C 端都具有一个特殊的四肽序列KDEL HDEL K LysD AspE GluL LeuH His ER腔中的驻留蛋白都具有这四肽序列 高尔基体反面网状结构 TGN的主要功能 参与蛋

15、白质的分类与包装 运输 某些 晚期 的蛋白质修饰 位于反面最外层的扁囊 由小泡和分枝的小管组成的网状结构 如唾液酸化 蛋白质酪氨酸残基的硫酸化及蛋白原的水解加工 电镜 扁平囊 成熟面 小囊泡 大囊泡 形成面 反面高尔基网状结构 高尔基中间膜囊 顺面高尔基网状结构 三 高尔基复合体在不同的组织细胞中具有不同的分布形式在神经细胞中一般是围绕细胞核分布 在输卵管内皮 肠上皮黏膜 甲状腺和胰腺等具生理极性的细胞中 常在细胞核附近趋向于一极分布 在肝细胞中 则沿胆细管分布在细胞边缘 在精 卵等少数特殊类型的细胞可见到高尔基复合体呈分散的分布状态 在分化发育成熟且具有旺盛分泌功能活动的细胞中 高尔基复合体

16、也较为发达 第三节高尔基体 一 高尔基体的形态结构和化学组成二 高尔基体的功能三 高尔基体与细胞内的膜泡运输 二 高尔基体的功能 高尔基体与细胞的分泌活动蛋白质的分选 蛋白质的糖基化及其修饰蛋白酶的水解和其它加工过程参与膜的转化参与形成溶酶体参与植物细胞壁的形成 合成纤维素和果胶质 一 高尔基体与细胞的分泌活动 顶部分泌泡 粗面内质网 高尔基复合体 胰腺细胞中蛋白质合成与运输途径示意图 3H标记亮氨酸 一 高尔基体与细胞的分泌活动 3H标记亮氨酸 3分钟 17分钟 117分钟 粗面内质网 高尔基复合体 顶部分泌泡 顺面分选驻留蛋白示意图 驻留蛋白受体 顺面 中间膜囊 反面 分泌蛋白 驻留蛋白 内质网 高尔基复合体 二 蛋白质的分选 蛋白质合成 溶酶体寡聚糖磷酸化 加N 乙酰葡萄糖胺 加半乳糖 加唾液酸 分选 溶酶体蛋白 顺面 中层膜囊 反面 分泌蛋白 粗面内质网 高尔基复合体 切除甘露糖 反面分选蛋白质示意图 膜蛋白 分选的结果 顺面分选 反面分选 驻留蛋白 溶酶体蛋白分泌蛋白膜蛋白 三 蛋白质的糖基化及其修饰 蛋白质糖基化类型 蛋白质糖基化的特点及其生物学意义 1 蛋白质糖基化类型