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1、内膜系统与 囊泡运输 2,Endomembrane System & Vesicles transport,高尔基体Golgi complex, GC,found in most eukaryotic cells. 三种基本结构：小囊泡（vesicles）、扁平囊泡（cisternae）、大囊泡（vacuoles）。,结构,扁平囊泡/潴泡（cisternae） ：由多个囊泡层叠排列而成，周缘多呈泡状，是高尔基体中最富特征性的主体结构高尔基堆（Golgi stack）。,结构,通常整个扁平囊较弯曲，凸出的一面对着细胞核，称为顺面（cis face）或形成面（forming face）。凹进的一面
2、朝向细胞膜，称为反面（trans face）或成熟面（mature face）。,结构,小囊泡/小泡（vesicles） ：直径40-80nm，聚集在GC的顺面一侧，由RER出芽生成。 大囊泡/大泡（vacuoles） ：直径100-500nm，聚集在GC的反面一侧，由扁平囊出芽生成。,高尔基体是具有明显极性的膜结构复合体,cis Golgi network, cis cisternae, medial cisternae, trans cisternae, trans Golgi network,高尔基体是具有明显极性的膜结构复合体,cis Golgi network, cis cister
3、nae, medial cisternae, trans cisternae, trans Golgi network,高尔基体的分布、数目随细胞种类、功能状态、分化程度而变。,化学组成,GC膜脂类与蛋白含量介于内质网膜和细胞膜之间，具有一些和ER共同的蛋白成分。 酶的种类丰富（糖基转移酶、氧化还原酶、酰基转移酶、磷酸酶、激酶、甘露糖苷酶、磷脂酶等）。,酶的分布在GC的不同区域出现差别。,功能,对蛋白质的加工-蛋白糖基化并修饰糖链，水解，磷酸化，硫酸化 蛋白质分拣/转运/分泌的中转站,糖蛋白的加工合成,N-连接糖蛋白：起始于内质网，在高尔基体中加工修饰完毕 O-连接糖蛋白：在高尔基体中起始并完
4、成修饰,糖蛋白的加工合成,Vesicles from the ER contain simplified glycosylated proteins (N-link). In the GC, carbohydrates are attached and removed from these glycoproteins, creating a diversity of carbohydrate structures on the proteins.,糖基化的作用,使蛋白质能够抵抗蛋白酶的降解作用。 可引导蛋白质包装形成转运小泡，定向运输蛋白质 糖基化后蛋白可用于形成细胞外被，起识别、保护、免疫应
5、答、信号传递的功能。,蛋白质在高尔基体的水解,将蛋白质的多余肽段切除从而成为有活性的物质（胰岛素）或将含有多拷贝的多肽链水解为有活性的多肽（神经肽），帮助蛋白质成熟或产生活性。,蛋白转运的中转站,经过GC对蛋白的修饰，不同蛋白携带了不同的分选信号，可被专一的受体识别，形成不同的运输去向。,参与蛋白质分选运输,运输去向,溶酶体lysosome,found in all eucaryotic cells contain digestive enzymes They digest macromolecules and break down damaged or old cell parts as w
6、ell as bacteria.,结构特点,一层单位膜构成，囊球状。 体积大小差异显著，形态多样。,结构特点,内含多种酸性水解酶类，标志酶为酸性磷酸酶。反应的最适PH值为5左右。 膜有质子泵，将H+泵入溶酶体，可维持溶酶体内的酸性环境。 膜内表面高度糖基化（lgpA/lgpB），可能有利于防止自身膜蛋白降解。,初级溶酶体primary lysosome,呈圆球状，膜厚6nm，内含物均一，无明显颗粒，由高尔基体分泌形成。 含有多种水解酶，但没有底物。水解酶没有活性。,次级溶酶体secondary lysosome,体积较大，形态不规则，是正在进行或完成消化作用的溶酶体，内含水解酶和相应的底物。,
7、自噬溶酶体autophagolysosome /异噬溶酶体heterophagic lysosome/吞噬溶酶体phagolysosome,残余体residual body,已失去酶活性，仅留未消化的残渣的溶酶体，残渣可通过胞吐作用排出细胞，也可能留在细胞内逐年增多，如脂褐质/含铁小体/髓样结构 。,内溶酶体endolysosome：来自高尔基体的运输小泡晚期内体late endosome 吞噬溶酶体：内溶酶体自噬体/异噬体,溶酶体的形成,溶酶体酶的前体蛋白在粗面内质网合成以后进入内质网腔进行糖基化，形成具有 N-连接的甘露糖糖蛋白。 然后内质网以出芽的方式将前体蛋白包裹形成膜性小泡，以膜泡运
8、输的方式运输到顺面高尔基网并与之融合。,在顺面高尔基网腔内，通过磷酸转移酶和 N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶的催化作用，将前体蛋白寡糖链上的甘露糖磷酸化形成甘露糖-6-磷酸( M6P)。,M6P是一种分选信号，当带有 M6P标记的前体蛋白到达反面高尔基网时，便与反面高尔基网膜内侧的 M6P受体结合，随即触发网格蛋白被在反面高尔基网膜的胞质面组装。,组装完成后，反面高尔基网在局部出芽形成有被小泡。 有被小泡脱离反面高尔基网时，小泡表面的网格蛋白被即脱落而成为光滑的运输小泡。 装有前体蛋白的运输小泡与细胞内的晚期内体融合，形成内溶酶体。,内体（endosome）是一类由细胞胞吞形成异质性的去衣被膜泡。
9、,最初形成的内体（早期内体）腔内的离子浓度和 pH值与细胞外液相同。当早期内体分离出再循环内体后就形成了晚期内体，后者与细胞内的运输小泡（膜上存在 H泵）融合。,H泵使晚期内体内的 pH值下降到6左右，在酸性环境下，前体蛋白与 M6P受体分离并去磷酸化，成为成熟溶酶体蛋白。 M6P受体随运输小泡回到高尔基体反面网膜。,功能,分解外来异物和老损细胞器 细胞营养 免疫防御 调节腺体分泌 个体发生、发育,溶酶体结构异常相关疾病,矽肺 痛风,溶酶体酶缺陷相关疾病,细胞病 糖原贮积症,过氧化物酶体 Peroxisome (microbody),Small organelle enclosed by a
10、single membrane.,含多种氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶 蛋白在胞质中合成，C端带有过氧化物酶体蛋白引导信号（peroxisomal targeting signal, PTS）- ser-lys-leu-coo-,类核体及边缘板结构,功能,底物 O2 代谢产物过氧化氢 水 肝肾解毒，代谢糖、脂、氮 调节氧张力 参与脂肪分解代谢,囊泡转运Vesicular transport,细胞内膜系统各个部分之间的物质传递常常通过膜泡运输方式进行。膜泡以出芽方式从一种细胞器膜产生、脱离，又定向与另一细胞器膜融合。,囊泡运输是一种高度有组织的定向运输。 At least 3 types of
11、coated vesicles transport proteins to different places- clathrin, COPI and COPII.,网格蛋白介导,网格蛋白可介导由高尔基体到内体、溶酶体、液泡的运输，以及细胞膜到细胞质的膜泡运输。,Vesicles coated with clathrin proteins. The adaptins located on the surface of vesicle provide the link between clathrin and cargo/ receptors.,COP介导,从糙面内质网到高尔基体的蛋白质运输由CO
12、P衣被小泡介导，加工成熟后经反面网状结构分泌。,COP衣被由多种亚基组成,Sar- the small GTP-binding protein,Sar蛋白通过与GTP/GDP的结合调节小泡外被的组装与去组装。,Sar- the small GTP-binding protein,After vesicle released, the GTP hydrolyzed and the coat complex will be dissociated.,COP vesicles fused each other to form ER-to-GC intermediate compartment and
13、 move along the MTs from ER to GC.,COP介导逆向运输,Sometimes vital proteins needed in the RER are transported along with the other proteins in the Golgi complex.,逆向运输retrograde transport,The Golgi complex has a mechanism for trapping them and sending them back to the rough endoplasmic reticulum. ARF蛋白,Nee
14、d ER retrieval signal - KDEL / KKXX,膜泡运输的定向机制,运输过程受控，有序。,2013 Nobel Prize in Physiology or Medicine,Thomas C. Sdhof,James E. Rothman,Randy W. Schekman,Snares mediate vesicle fusion,Snares are integral-membrane proteins that pull membranes together. The coiled-coil is a tightly intertwined set.,Rab GTPases ensure the specificity of vesicular docking,Rabs interact with Snares,膜流,由于细胞的胞吞、胞吐作用和ER、GC的物质合成、加工、运输，使细胞膜发生移位、融合、重组，细胞内各膜性结构实现了相互联系和有序转移，使细胞构成一个统一的整体，维持了活体细胞的动态平衡。,The end,
