内膜系统和核糖体

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1、第七章第七章 内膜系统和核糖体内膜系统和核糖体核糖体：蛋白质合成场所，mRNA、tRNA和其 他众多因子集中在核糖体，快速、有序、高效进 行蛋白合成。 RobinsonBrown（1953）发现于植物细胞。 Palade（1955）发现于动物细胞。 Roberts（1958）建议命名为核糖核蛋白体（ ribosome），简称核糖体。第一节第一节 核糖体核糖体一、核糖体的基本类型与成分一、核糖体的基本类型与成分核糖核蛋白体,简称核糖体(ribosome) 存在方式： 附着核糖体： 游离核糖体：细胞质基质、线粒体、叶绿体基质 性质 ： 70S的核糖体(50 S、 30 S) ：原核细胞、叶绿体、线

2、粒体 80S的核糖体(60 S 、40 S) ：真核细胞的细胞质 主要成分 r蛋白质：40%，核糖体表面rRNA:60%,，核糖体内部，rRNA都具有甲基化现象 5070S70S与与80S80S核糖体成分的比较核糖体成分的比较 核糖体由大、小两个亚单位构成,结合时，凹陷部位彼此 对应，形成一隧道，mRNA通过。大亚基上还有一隧道与其垂 直（中央管出口），新生成的肽链通过。在不进行蛋白质合成 时，大小亚基呈游离状态，只有当小亚基和mRNA结合后大亚 基才与小亚基结合形成完整的核糖体。核糖体上与蛋白质合成有关的结合位点核糖体上与蛋白质合成有关的结合位点与与mRNAmRNA的结合位点的结合位点: :

3、 小亚基小亚基(16S (16S rRNArRNA ) )与与tRNAtRNA结合的位点：结合的位点：氨酰基位点，又称氨酰基位点，又称A A位点位点( (受位受位) )与新掺入的氨酰与新掺入的氨酰- -tRNAtRNA 结合的位点结合的位点肽酰基位点，又称肽酰基位点，又称P P位点位点( (供位供位) )与延伸中的肽酰与延伸中的肽酰- -tRNAtRNA 结合的位点结合的位点二、蛋白质合成过程二、蛋白质合成过程 氨基酸活化 肽链的起始 肽链的延伸 肽链的终止氨基酸活化氨基酸活化氨基酸羧基与tRNA3端CCA-OH在氨酰-tRNA合成酶 作用下，缩合成氨酰tRNA。除起始氨酰tRNA与核糖体P

4、位点结合外，其它延伸中新加入的氨酰tRNA与核糖体A位 点结合。1.mRNA 1.mRNA和和30S30S小亚基小亚基(16S (16S rRNArRNA ) )的识别与结合的识别与结合2.2.第一个氨酰第一个氨酰- -tRNAtRNA进入核糖体进入核糖体, ,形成形成30S30S起始复合物起始复合物3. 3.核糖体大亚基与30S起始复合物结合，形成完整的70S 起始复合物肽链的起始肽链的起始肽链的延伸：肽链的延伸：进位-成肽-移位-释放（P71图7-4）肽酰转移酶（核糖体大亚基23SrRNA）催化，A位点氨 酰-tRNA氨基酸的氨基与P位点肽酰-tRNA上与tRNA直 接相连的氨基酸的羧基形

5、成肽键。肽链的终止肽链的终止A位点mRNA上的终止密码子UAA、UGA或 UAG，没有与之匹配的反密码子，氨酰-tRNA不 能结合到核糖体上，于是蛋白质合成终止并释放 。蛋白质合成过程蛋白质合成过程由多个甚至几十个核糖体串连在一条 mRNA分子上高效地进行肽链的合成，这种具 有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚 合体称为多聚核糖体。多核糖体多核糖体第二节 内质网第二节 内质网K. R. Porter等于1945年发现于培养的小鼠成纤维细胞，因最初看到的是位于细胞质内部的网状结 构，故名内质网（endoplasmic reticulum，ER）。内质网的一般特点内质网的一般特点 内质网（e

6、ndoplasmic reticulum，ER）：在细胞核附近 的细胞质内部区域的一些小管和小泡连接形成的网状结构 。单位结构：由单位膜围成的小管、小泡和扁囊。 用整装细胞电镜技术（宋金丹）发现：1.以核为中心向周围扩展；2.核膜周围较稠密，形成复杂的立体结构；3.远离核处较稀疏，延伸。 形态结构差异与不同的细胞有关： 分布状态、多少与生理功能有关：滨州医学院 细胞生物学教研室内质网的类型内质网的类型糙面内质网（rER）：附有核糖体。多呈扁囊状，少数为 管状或泡状分布：与细胞类型、分化程度及功能状态密切相关。高分 化肿瘤细胞，分泌蛋白旺盛的细胞中糙面内质网丰富。光面内质网（sER）：无核糖体附

7、着，由分枝小管，小泡 组成。 分布：显示细胞种类特征，分泌类固醇激素的细胞的sER 比较发达；肌肉细胞的光面内质网特化为肌质网。滨州医学院 细胞生物学教研室rER滨州医学院 细胞生物学教研室sER微粒体微粒体微粒体：应用蔗糖密度梯度离心方法，从组织 细胞匀浆中分离出的，直径20100纳米的亚 微颗粒。为内质网碎片，经离心后断裂而成的 封闭小泡。糙面微粒体：来自糙面内质网。光面微粒体：来自光面内质网。 部分来自膜、高尔基复合体等糙面内质网的功能糙面内质网的功能蛋白质合成 蛋白质折叠 蛋白质糖基化 蛋白质运输蛋白质都是在核糖体上合成的，并且起始于细 胞质基质，有些蛋白质在合成开始不久后便转在内 质

8、网上合成。分泌性蛋白：如抗体、激素；穿膜蛋白： 内膜系统驻留蛋白：如溶酶体的各种水解酶；蛋白质的合成蛋白质的合成糙面内质网上蛋白质合成过程糙面内质网上蛋白质合成过程G. Blobel等1975年提出了信号假说：认为蛋白质N端的信 号肽，指导蛋白质转至内质网上合成，蛋白质合成结束之前 信号肽被切除。因此获1999年诺贝尔生理医学奖信号肽（signal peptide），位于新合成肽链的N端，一般 2030个氨基酸残基，含有6-12个疏水氨基酸，N-端通常含 有1个或多个带正电荷的氨基酸。信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP），细胞质 基质中由6个蛋白质多肽

9、亚基和1个7S分子组成的核糖核蛋 白复合体。SRP一端与信号肽结合，另一端与核糖体结合， 形成信号肽-SRP-核糖体复合物，导致蛋白质合成暂停。SRP受体（SRP receptor），内质网膜的整合蛋白，异二聚 体，可与SRP特异结合。易位子（translocator，translocon），也称转运体，为糙面 内质网的多蛋白复合体，形成直径8.5nm、中央孔内径2nm 的亲水性通道。滨州医学院 细胞生物学教研室SRPSRPS SRPRP功能功能帮助正在合成肽链的核糖体和ER结合。当信号肽在核糖体合成后SRP即与之结合形成SRP-信号肽-核糖体复合物由SRP介导将复合物与内质网上的SRP受体（

10、停泊蛋白）相结合。SRP与信号肽链结合使肽链合成暂停SRP阻遏肽链合成的生理意义可能是：(1)在多肽链合成前，给予核糖体足够时间与内质网膜结合，以保证蛋白质不于释放胞液。 (2)以免肽链过长而产生不成熟的卷曲。信号肽与SRP结合肽链延伸终止SRP与受体结合SRP脱离信号肽肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔信号肽切除肽链延伸至终止。这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为共转移。后转移：蛋白质合成以后，在前导肽的作用转移进入过氧化物酶体、线粒体、叶绿体等的蛋白质糙面内质网上蛋白质合成过程糙面内质网上蛋白质合成过程蛋白质的折叠蛋白质的折叠分子伴侣 ：识别折叠错误的多肽和尚

11、未组装的蛋白质并与之结合，促使其重新折叠、组装，但其本身并不参与最终产物的形成，只起陪伴作用。泛素-蛋白酶体途径：降解非正确折叠蛋白蛋白质糖基化蛋白质糖基化糖基化的作用：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。N N- -糖基化和糖基化和O-O-糖基化糖基化N-糖基化（N- glycosylation）：糖链与天冬酰胺残基的氨基连接，糖为N-乙酰葡糖胺。开始于内质网，在高尔基体进一步加工。O-糖基化（O- glycosylation）：糖链与Ser、Thr和Tyr以及羟脯（赖）氨酸的OH连接，主要在高尔基体上进行。光面内质网的功能光面内质网

12、的功能脂质合成与转运 解毒作用 钙的储存和释放 糖原代谢脂质合成与转运脂质合成与转运膜脂的合成：构成细胞膜和细胞内膜系统的 膜脂如磷脂和胆固醇等，大部分在光面内质 网合成。激素的合成： 胆固醇 转化 类固醇激素 (肾 上腺激素，雄、雌性激素）脂肪的合成：在肝，小肠细胞中合成解毒作用解毒作用解毒作用： 肝中有解毒酶系；如细胞色素 P450通过羟基化而使脂溶性废物或代谢产 物失活并溶解于水，使一些农药或其它药 物失活，排出细胞后送入尿液。肌质网：Ca2+调节肌肉收缩与舒张储存：钙泵释放：钙离子通道钙离子的储存和释放钙离子的储存和释放糖原代谢糖原代谢如：肝中小鼠尽食后，糖原减少， sER明显可见，参

13、与糖原分解。第三节 高尔基复合体第三节 高尔基复合体发现：1898年意大利Golgi发现。高尔基复合体的形态结构高尔基复合体的形态结构光学显微镜下：网状；电子显微镜下：分为三部分1.扁平膜囊 顺面高尔基管网（CGN）:接收来自内质网的小泡中间膜囊：蛋白的糖基化，糖脂合成，多糖合成反面高尔基管网（TGN）：加工物通过此部位运出高尔基体，是分拣与包装加工的主要部位2.小囊泡 又称小泡，或运输小泡，聚集在顺面 3.大囊泡 又称分泌小泡，聚集在反面滨州医学院 细胞生物学教研室滨州医学院 细胞生物学教研室高尔基复合体的化学组成高尔基复合体的化学组成高尔基复合体含有大约60%的蛋白和40%的脂类，具有一些

14、和ER共同的蛋白成分。蛋白质、膜脂的含量介于ER和质膜之间 。标志酶为糖基转移酶。高尔基复合体的高尔基复合体的功能功能加工与修饰作用蛋白质的水解蛋白质的分拣和运输加工与修饰作用加工与修饰作用蛋白质糖基化是最重要的加工修饰方式。N-糖基化始于内质网，完成于高尔基体。O-糖基化主要在高尔基体中进行。N-N-连接与连接与O-O-连接的寡糖比较连接的寡糖比较特 征 N-连接 O-连接1. 合成部位 主要在糙面 内质网主要在高尔基体2.糖基化方式寡糖链一次性 连接单糖基逐个添加3. 与之结合的氨基酸残基天冬酰胺 丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸 、羟脯（赖）氨酸 4 最终长度 5-25个糖残基一般16个糖残基，蛋

15、白质的水解蛋白质的水解酶原 酶 胰岛素原（段） 胰岛素（ 链）无活性 切除段 有活性蛋白质的分拣和运输蛋白质的分拣和运输分拣信号：细胞内被运输蛋白质的特异序列大多数蛋白的分拣信号在高尔基体形成 三个运输途径（运输小泡）（1） 溶酶体蛋白（2）细胞表面蛋白（无分拣信号）（3） 分泌蛋白滨州医学院 细胞生物学教研室案例案例 患者张某，男，33岁，工人。因“胸闷气短、体力下降4年 ，病情加重3个月”入院。患者16年前开始在某耐火材料公 司干临时工，从事硅石磨料工作。4年前，感身体不适， 上楼时体力不支并伴有气短，之后常感觉胸闷，呼吸不畅 ，有时胸部有针刺样痛。 体格检查：肺部叩诊呈浊音，听诊呈管状呼

16、吸音，呼吸音 粗糙。 辅助检查：血常规：血清免疫球蛋白、类风湿因子升高； 肺功能：残气量630ml 、肺活量为2650ml 、最大通气量 为92.5L，比正常人低；X 线胸片：两肺满布圆形结节阴 影，直径为14mm，肺门部结节融合形成大的团块阴影 ，上肺野纤维化，肺纹理增多。 临床诊断：矽肺。 思考题： 矽肺的发病机制是什么？ 如何治疗？ 第四节 溶酶体第四节 溶酶体溶酶体（lysosome）为 C. de Duve与B. Novikoff 1955年首次发 现。 是单层膜围绕、内含多 种酸性水解酶类的囊泡 状细胞器，其主要功能 是进行细胞内消化。溶酶体的形态结构溶酶体的形态结构形态大小及内含的水解酶种类都可能有