第五节第五节 囊泡与囊泡转运囊泡与囊泡转运教学内容教学内容l概述概述l一、囊泡的来源与类型一、囊泡的来源与类型l二、囊泡转运二、囊泡转运 l囊泡（囊泡（vesiclevesicle））是真核细胞中的膜泡结构是真核细胞中的膜泡结构l各种囊泡均由细胞器膜外凸或内凹芽生而成各种囊泡均由细胞器膜外凸或内凹芽生而成l囊泡的形成伴随着细胞内物质的定向运输囊泡的形成伴随着细胞内物质的定向运输概概 述述 一、囊泡的来源与类型一、囊泡的来源与类型l承担胞内物质定向运输的囊泡至少有承担胞内物质定向运输的囊泡至少有1010种以上种以上，，目前了解较多的有三种：目前了解较多的有三种：网格蛋白网格蛋白网格蛋白网格蛋白有被囊泡有被囊泡（（clathrin coated vesicles））COPⅠCOPⅠCOPⅠCOPⅠ有被囊泡有被囊泡（（COPI coated vesicles））COPⅡCOPⅡCOPⅡCOPⅡ有被囊泡有被囊泡（（COPII coated vesicles））COP：coatomer-protein 包被蛋白 （一）网格蛋白有被囊泡（一）网格蛋白有被囊泡l l来源：来源：①①高尔基复合体高尔基复合体②②细胞膜（受体介导的内吞作用）细胞膜（受体介导的内吞作用）l l外被蛋白外被蛋白：：网格蛋白网格蛋白（clathrin） 网网格格蛋蛋白白有有被被囊囊泡泡Coated pits and vesicles on the cytosolic surface of membranesFreeze-etch l l功能功能（介导的运输途径）源自高尔基体的网格蛋白囊泡：源自高尔基体的网格蛋白囊泡：高尔基体高尔基体→→胞内体胞内体内吞作用形成的网格蛋白囊泡：内吞作用形成的网格蛋白囊泡：细胞膜细胞膜→→胞内胞内 l l结构特点：结构特点：主要由三类蛋白构成主要由三类蛋白构成主要由三类蛋白构成主要由三类蛋白构成①①网格蛋白网格蛋白：形成囊泡外被：形成囊泡外被②②衔接蛋白衔接蛋白：介导网格蛋白与囊膜跨膜蛋白受体的连接：介导网格蛋白与囊膜跨膜蛋白受体的连接③③发动蛋白发动蛋白：GTPGTP结合蛋白，与囊泡的断离有关结合蛋白，与囊泡的断离有关(发动蛋白发动蛋白) （二）（二）COPⅡⅡ有被囊泡有被囊泡l来源来源：粗面内质网：粗面内质网l功能功能：介导：介导ER→高尔基体高尔基体的物质运输（顺向运输）的物质运输（顺向运输） l包被组成：包被组成：5 5种亚基种亚基Sar1蛋白蛋白：：lGTPGTP结合蛋白，结合蛋白，coat-recruitment GTPasel通过与通过与GTPGTP或或GDPGDP的结合，调节的结合，调节COPⅡCOPⅡ囊泡外囊泡外被的装配与去装配。
被的装配与去装配 Sar1-GTPGTP水解水解Sar1-GDP → 外被蛋白去装配外被蛋白去装配 COP II Vesicles lCOPⅡⅡ囊泡的物质转运具有选择性囊泡的物质转运具有选择性机制机制：：COPⅡCOPⅡ蛋白能够蛋白能够识别并结合识别并结合ERER跨膜蛋白受体跨膜蛋白受体胞质端胞质端的的信号序列信号序列 二、二、COPⅠⅠ有被囊泡有被囊泡l来源来源：：高尔基复合体高尔基复合体l功能：功能：l介导介导高尔基体高尔基体→→ERER的运输的运输（逆向运输）（逆向运输）负责负责ERER逃逸蛋白的捕捉、回收转运逃逸蛋白的捕捉、回收转运l高尔基体各膜囊层之间蛋白的高尔基体各膜囊层之间蛋白的逆向运输逆向运输（（retrograde transport）） ER可溶性可溶性驻留蛋白驻留蛋白高尔基体高尔基体顺面网顺面网内内质质网网高尔基复合体高尔基复合体 COP I Vesicles lCOPⅠCOPⅠ外被的组成：外被的组成：l l多个亚基多个亚基：：αα、、ββ、、γγ、、δδ、、εε、、ζζ等等lCOPCOPⅠⅠ的装配与去装配有赖于的装配与去装配有赖于α蛋白蛋白lα蛋白蛋白：：l又称又称Arf蛋白，类似于蛋白，类似于COPⅡⅡ中的中的Sar1蛋白蛋白lGTPGTP结合蛋白，通过与结合蛋白，通过与GTPGTP或或GDPGDP的结合，调节的结合，调节囊泡外被的装配与去装配。
囊泡外被的装配与去装配 COPⅠⅠ囊泡的形成过程囊泡的形成过程 GTP 三三种种有有被被囊囊泡泡的的运运输输途途径径 二二、、囊泡转运囊泡转运（一）囊泡转运是细胞物质定向运输的基本途径（一）囊泡转运是细胞物质定向运输的基本途径l囊泡转运的概念囊泡转运的概念* 囊泡转运囊泡转运(vesicular transport) (vesicular transport) 是指囊泡以出是指囊泡以出芽的方式从一种细胞器膜产生、断离后，又芽的方式从一种细胞器膜产生、断离后，又定向定向地地与另一种细胞器膜融合的过程与另一种细胞器膜融合的过程 l囊泡转运的作用囊泡转运的作用：：l细胞内物质定向运输的基本形式细胞内物质定向运输的基本形式l细胞内外物质交换细胞内外物质交换l信号传递信号传递l细胞膜与内膜系统功能结构转换和代谢更新细胞膜与内膜系统功能结构转换和代谢更新的桥梁的桥梁 （二）（二）囊泡转运是一个高度有序高度有序、受到严格严格选择选择和精密控制精密控制的物质运输过程如：如：由由rER合成、进入到合成、进入到rER的外输性蛋白质的外输性蛋白质 l囊泡转运的方式：囊泡转运的方式：l近距离：以弥散的方式进行近距离：以弥散的方式进行l远距离：需要有远距离：需要有运动蛋白（马达蛋白）运动蛋白（马达蛋白）协助协助 （三）（三）特异性融合特异性融合是囊泡物质定向转运和是囊泡物质定向转运和准确卸载的基本保证准确卸载的基本保证特异性融合的分子基础：特异性融合的分子基础：lSNAREs（soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptors）l功能：介导转运囊泡与靶膜的融合功能：介导转运囊泡与靶膜的融合l类型：类型： ①① 囊泡囊泡 SNAREs ( (vesicle-SNAREs, v-SNAREs) ) ②② 靶靶 SNAREs ( (target-SNAREs, t-SNAREs) )l两者互为识别，特异互补两者互为识别，特异互补 v-SNAREsv-SNAREs与与t-SNAREst-SNAREs之间的特异性识别与结合，使之间的特异性识别与结合，使得转运囊泡得转运囊泡只在靶膜上锚泊停靠只在靶膜上锚泊停靠，保证了物质的定，保证了物质的定向运输和准确卸载。
向运输和准确卸载 (四)囊泡转运是实现细胞膜及内膜系统 功能结构转换功能结构转换和代谢更新代谢更新的桥梁 本节重点本节重点l概念：概念：囊泡、囊泡转运囊泡、囊泡转运l囊泡转运的作用囊泡转运的作用：：•细胞物质定向运输的基本形式细胞物质定向运输的基本形式•细胞内外物质交换细胞内外物质交换 P120P120倒数第倒数第5 5行行•信号传递信号传递•细胞膜与内膜系统功能结构转换和代谢更新的桥梁细胞膜与内膜系统功能结构转换和代谢更新的桥梁l囊泡与靶膜特异性融合的分子机制囊泡与靶膜特异性融合的分子机制 囊泡上囊泡上v-SNAREsv-SNAREs与靶膜上与靶膜上t-SNAREst-SNAREs之间的特异性识之间的特异性识别与结合，使得转运囊泡别与结合，使得转运囊泡只在靶膜上锚泊停靠只在靶膜上锚泊停靠，保证，保证了物质的定向运输和准确卸载了物质的定向运输和准确卸载 衣被衣被类型类型组成组成来源来源运输途径运输途径网格网格蛋白蛋白网格蛋白网格蛋白衔接蛋白衔接蛋白发动蛋白发动蛋白质膜质膜GCGC质膜质膜→→胞内胞内( (质膜质膜→→内体内体→→溶酶体溶酶体) )GC→GC→内体内体COPICOPI多种亚基（多种亚基（ARFARF蛋白蛋白是决定装配与去装配是决定装配与去装配的决定因素）的决定因素）GCGCGC→ERGC→ERGCGC膜内蛋白膜内蛋白逆向运输逆向运输COPIICOPII5 5种亚基（种亚基（Sar1Sar1蛋白蛋白是决定装配与去装配是决定装配与去装配的决定因素）的决定因素）rERrERER→GCER→GC（（顺向运输顺向运输））捕获和回收转运捕获和回收转运ER逃逸蛋白逃逸蛋白l有被囊泡的类型、来源与功能有被囊泡的类型、来源与功能 第六节第六节 内膜系统与医学的关系内膜系统与医学的关系一、内质网的病理变化一、内质网的病理变化二、高尔基复合体的病理形态变化二、高尔基复合体的病理形态变化三、溶酶体与疾病三、溶酶体与疾病四、过氧化物酶体与疾病四、过氧化物酶体与疾病 一、内质网的病理变化（一、内质网的病理变化（了解了解））( (一一) )ERER最常见的病理改变是肿胀肥大或囊池塌陷最常见的病理改变是肿胀肥大或囊池塌陷 肿胀肿胀：：l钠离子和水的渗入、内流钠离子和水的渗入、内流————主要原因主要原因l低氧、辐射、阻塞等均可导致低氧、辐射、阻塞等均可导致ERER肿胀、扩张肿胀、扩张l低氧、病毒性肝炎等引起的低氧、病毒性肝炎等引起的RERRER肿胀，还常伴随肿胀，还常伴随 附着核糖体的附着核糖体的““脱粒脱粒””现象现象 囊池塌陷囊池塌陷：： 膜的过氧化损伤膜的过氧化损伤→合成障碍合成障碍→囊池塌陷囊池塌陷 敌枯霜中毒敌枯霜中毒的大鼠甲状腺细胞：的大鼠甲状腺细胞：rER扩张，形成泡状结构。
扩张，形成泡状结构扩张成扩张成泡状的泡状的rER (二二)ER腔中腔中包含物的形成和出现包含物的形成和出现是某些疾病是某些疾病 或病理过程的表现特征或病理过程的表现特征l药物中毒、肿瘤所致的代谢障碍药物中毒、肿瘤所致的代谢障碍l某些遗传病患者某些遗传病患者l如如α- 1 –α- 1 – 抗胰蛋白酶缺乏症抗胰蛋白酶缺乏症（（ARAR病）病） l患者患者血清中血清中缺乏缺乏α-α-1 1- -抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶l肝细胞的肝细胞的rERrER中却贮存着中却贮存着α-α-1-1-抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶l原因原因：酶的分子结构异常：酶的分子结构异常→在在ERER内聚积，不能从内聚积，不能从肝细胞排出肝细胞排出→血液中缺乏这种酶血液中缺乏这种酶→致病致病l临床特点临床特点：新生儿肝炎，婴幼儿和成人的肝硬化、：新生儿肝炎，婴幼儿和成人的肝硬化、肝癌和肺气肿等肝癌和肺气肿等 α- 1 – α- 1 – 抗胰蛋白酶缺乏症抗胰蛋白酶缺乏症 （三）内质网在不同肿瘤细胞中呈现多样性的改变（三）内质网在不同肿瘤细胞中呈现多样性的改变l低分化癌细胞中稀少，高分化癌细胞中丰富；低分化癌细胞中稀少，高分化癌细胞中丰富；l低侵袭力癌细胞中较少，高侵袭力癌细胞中低侵袭力癌细胞中较少，高侵袭力癌细胞中丰富；丰富；l有人认为，有人认为，孔环状片层孔环状片层也是肿瘤细胞中常见的也是肿瘤细胞中常见的内质网改变。
内质网改变 二、高尔基复合体的病理形态变化二、高尔基复合体的病理形态变化（一）功能亢进导致高尔基体的（一）功能亢进导致高尔基体的代偿性肥大代偿性肥大l例如，在大鼠肾上腺皮质再生过程中，腺垂体例如，在大鼠肾上腺皮质再生过程中，腺垂体细胞合成分泌大量的细胞合成分泌大量的促肾上腺皮质激素促肾上腺皮质激素，，GCGC功功能旺盛、能旺盛、显著增大再生结束，显著增大再生结束，GCGC又恢复常态又恢复常态二）毒性物质作用导致高尔基体的（二）毒性物质作用导致高尔基体的萎缩与损坏萎缩与损坏l例如，脂肪肝患者肝细胞中的例如，脂肪肝患者肝细胞中的GCGC（（了解了解）） （三）肿瘤细胞中高尔基复合体的形态（三）肿瘤细胞中高尔基复合体的形态 与肿瘤细胞的与肿瘤细胞的分化状态分化状态有关有关l低分化低分化的大肠癌细胞中：的大肠癌细胞中：GC不发达不发达，，仅为一些分泌小泡聚集在一起，位于细胞核周围；l高分化高分化的大肠癌细胞中：的大肠癌细胞中：GC特别发达特别发达，具有典型的GC形态结构 三、溶酶体与疾病三、溶酶体与疾病l溶酶体病：由于溶酶体的结构或功能异常溶酶体病：由于溶酶体的结构或功能异常所引起的疾病所引起的疾病l溶酶体异常：溶酶体异常：l溶酶体酶异常溶酶体酶异常——缺乏或缺陷缺乏或缺陷l溶酶体膜异常溶酶体膜异常——溶酶体酶的释放或外泄溶酶体酶的释放或外泄 （一）溶酶体酶缺乏或缺陷疾病（一）溶酶体酶缺乏或缺陷疾病l溶酶体贮积病溶酶体贮积病( ( lysosomal storage disorderslysosomal storage disorders，，LSDLSD ) )l已发现已发现4040余种余种l多为一些先天性疾病多为一些先天性疾病l举例：举例：n n泰－萨氏病泰－萨氏病：：缺乏缺乏氨基己糖酶氨基己糖酶A An nIIII型糖原累积病型糖原累积病：：缺乏缺乏α-1,4-α-1,4-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 泰－萨氏病泰－萨氏病（（Tay-Sachs disease））l又称黑蒙性痴呆，又称黑蒙性痴呆，ARAR病病l病因病因* *：溶酶体缺少：溶酶体缺少氨基己糖酶氨基己糖酶A A，导致神经节苷，导致神经节苷 脂脂G GM2M2在神经元中堆积，神经坏死在神经元中堆积，神经坏死。
l症状症状：患者表现为：患者表现为渐进性失明、痴呆渐进性失明、痴呆和瘫痪，多在和瘫痪，多在2 2- -6 6岁岁死亡该病主要出死亡该病主要出现在犹太人群中现在犹太人群中 泰泰-萨氏综合征神经元中同心圆状的溶酶体萨氏综合征神经元中同心圆状的溶酶体 溶酶体溶酶体 II II 型糖原累积病型糖原累积病l病因病因* *：由于基因缺陷，溶酶体缺乏：由于基因缺陷，溶酶体缺乏α-1,4-α-1,4-葡萄葡萄糖苷酶糖苷酶，糖原在溶酶体中积累糖原在溶酶体中积累 主要受累：脑、肝、肾、骨骼肌和心肌等主要受累：脑、肝、肾、骨骼肌和心肌等lARAR病，婴儿期发病，症状为肌无力、进行性心病，婴儿期发病，症状为肌无力、进行性心力衰竭，常在两周岁以前死亡力衰竭，常在两周岁以前死亡 （二）溶酶体酶的释放或外泄造成的疾病（二）溶酶体酶的释放或外泄造成的疾病▲ 矽肺矽肺* ：： SiO2粉尘粉尘——巨噬细胞吞噬巨噬细胞吞噬——SiOSiO2 2在溶酶体内形成矽酸在溶酶体内形成矽酸——溶酶体膜稳定性溶酶体膜稳定性↓、破裂、破裂——巨噬细胞死亡巨噬细胞死亡——成纤维细胞增生成纤维细胞增生——胶原胶原纤维大量分泌、沉积纤维大量分泌、沉积——肺组织纤维化，弹性肺组织纤维化，弹性↓——呼吸功能呼吸功能↓治疗药物：克矽平治疗药物：克矽平矽肺结节矽肺结节 ▲▲痛风痛风 主要临床生化指征主要临床生化指征：高尿酸血症：高尿酸血症 发病机理发病机理：嘌呤代谢紊乱：嘌呤代谢紊乱→血尿酸盐升高血尿酸盐升高→尿酸盐沉尿酸盐沉积于关节、关节周围及多种组织积于关节、关节周围及多种组织→被白细胞吞噬被白细胞吞噬→尿尿酸盐使酸盐使溶酶体膜稳定性下降溶酶体膜稳定性下降→白细胞自溶白细胞自溶：l溶酶体酶被释放溶酶体酶被释放，引发所在沉积组织的急性炎症引发所在沉积组织的急性炎症l尿酸盐被释放，继续在组织中沉积尿酸盐被释放，继续在组织中沉积l关节、关节周围、滑膜、腱鞘等关节、关节周围、滑膜、腱鞘等→→异物性肉芽肿异物性肉芽肿l肾脏肾脏→→尿酸性肾结石尿酸性肾结石 或慢性间质性肾炎或慢性间质性肾炎 ▲▲类风湿性关节炎：类风湿性关节炎：Ø溶酶体膜脆性溶酶体膜脆性↑↑—— 酶被释放到关节处的细胞间酶被释放到关节处的细胞间质中质中——侵蚀软骨组织侵蚀软骨组织——炎症炎症Ø消炎痛、肾上腺皮质激素消炎痛、肾上腺皮质激素具有具有稳定溶酶体膜稳定溶酶体膜的的作用，对风湿性关节炎有一定的治疗作用。
作用，对风湿性关节炎有一定的治疗作用 四、过氧化物酶体与疾病（四、过氧化物酶体与疾病（了解了解））（一）原发性过氧化物酶体缺陷所致的疾病（一）原发性过氧化物酶体缺陷所致的疾病1.1.遗传性无过氧化氢酶血症遗传性无过氧化氢酶血症 细胞内过氧化氢酶缺乏，抗感染能力下降，易发细胞内过氧化氢酶缺乏，抗感染能力下降，易发口腔炎等疾病口腔炎等疾病2.2.Zellweger脑肝肾综合征脑肝肾综合征 一种一种ARAR病，患者肝、肾细胞中过氧化物酶体及病，患者肝、肾细胞中过氧化物酶体及过氧化氢酶缺乏，琥珀酸脱氢酶过氧化氢酶缺乏，琥珀酸脱氢酶- -黄素蛋白与黄素蛋白与CoQCoQ之间的电子传递障碍，临床表现为严重之间的电子传递障碍，临床表现为严重肝功能障肝功能障碍碍、重度、重度骨骼肌张力减退骨骼肌张力减退、、脑发育迟缓及癫痫脑发育迟缓及癫痫等等综合症状综合症状 (二二)疾病过程中过氧化物酶体的病理改变疾病过程中过氧化物酶体的病理改变 表现为数量、体积、形态等多种异常表现为数量、体积、形态等多种异常l过氧化物酶体数目增多：过氧化物酶体数目增多：l甲状腺功能亢进甲状腺功能亢进、慢性酒精中毒或慢性低氧症、慢性酒精中毒或慢性低氧症l病毒性肝炎、螺旋体感染病毒性肝炎、螺旋体感染l过氧化物酶体数目减少过氧化物酶体数目减少l甲状腺功能低下甲状腺功能低下、肝脂肪变性或高脂血症等、肝脂肪变性或高脂血症等l基质溶解：基质溶解：l过氧化物酶体中出现片状、小管状结晶包涵物过氧化物酶体中出现片状、小管状结晶包涵物l常发生于缺血性组织损伤常发生于缺血性组织损伤 本节重点本节重点l了解下列疾病的病因了解下列疾病的病因Ø泰－萨氏病泰－萨氏病：：缺乏缺乏氨基己糖酶氨基己糖酶A AØIIII型糖原累积病型糖原累积病：缺乏：缺乏α-1,4-α-1,4-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶Ø矽肺矽肺：：二氧化硅粉尘二氧化硅粉尘Ø痛风痛风：：高尿酸盐高尿酸盐溶酶体膜的稳定性下溶酶体膜的稳定性下降，酶释放降，酶释放 内膜系统各种细胞器的标志酶内膜系统各种细胞器的标志酶lER：葡萄糖：葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶lGC：糖基转移酶：糖基转移酶l溶酶体：酸性磷酸酶溶酶体：酸性磷酸酶l过氧化物酶体：过氧化氢酶过氧化物酶体：过氧化氢酶 在一个分泌糖蛋白旺盛的细胞中，哪些细胞在一个分泌糖蛋白旺盛的细胞中，哪些细胞器含量丰富或功能旺盛？器含量丰富或功能旺盛？l附着核糖体附着核糖体：合成分泌蛋白：合成分泌蛋白lRERRER：附着：附着RiRi支架；新生多肽链的支架；新生多肽链的折叠与装配；折叠与装配；蛋蛋白质糖基化；白质糖基化；胞内胞内运输。
运输l高尔基体高尔基体：糖蛋白进一步糖基化与加工；糖蛋白：糖蛋白进一步糖基化与加工；糖蛋白原的水解；糖蛋白的分拣运输与分泌原的水解；糖蛋白的分拣运输与分泌lMitMit：提供能量：提供能量l核仁核仁：组装核糖体的大小亚单位：组装核糖体的大小亚单位 l真核细胞中具有解毒功能的细胞器有真核细胞中具有解毒功能的细胞器有_________和和_________。