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1、 1898 高尔基（Golgi)-银染神经细胞-高尔基体-高尔基复合体 一.高尔基复合体的形态结构 相对恒定连续的整体膜结构电镜扁平囊泡(cisternae)小囊泡(vesicles)大囊泡(vacuoles)形成面 高尔基复合体各部分膜囊具有不同的细胞化学反应，可用来进行鉴别 光镜：网状结构呈极性的细胞器烟草根尖细胞高尔基体的电镜照片 中间膜囊n特征：v位于顺面网状结构与反面网状结构之间v由扁平囊与管道组成。v标志酶：NADP酶 烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP酶)的 细胞化学反应,是高尔基体中间几层扁 平囊的标志反应.n功能： 糖基修饰 糖酯形成 多糖的合成反面网状结构(transGol
2、ginetwork)TGN面向质膜的凹面又称成熟面（mature face）或反面 n特征：v位于反面的最外层。v形态为管网状，与反面囊泡相连，另一侧深入细胞质中。v标志酶：TPP酶，CMP酶 焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）的细胞化学反应， 可特异地显示高尔基体的反面1-2层膜囊； 胞嘧啶单核苷酸酶(CMP酶)的细胞化学反应，可显示靠近反面上的一些膜囊状和管状结构,CMP酶也是溶酶体的标志酶，溶酶体是在此产生的。n功能：参与蛋白的分类与包装，运输。周围小泡n顺面侧的囊泡,小囊泡vesicles：v内质网与高尔基体间的运输小泡。n反面侧的囊泡，大囊泡vacuoles：v体积较大，运输作用v分泌泡与分
3、泌颗粒。扁 平 囊呈盘状，3-10层称-高尔基堆扁平囊间距：20-30nm；囊腔宽：6-15nm形成面膜薄： 6nm ; 成熟面膜厚：8nm囊腔内含：中等电子密度的物质 中间膜囊作用：多数糖基修饰；糖脂的形成； 来 源：小囊泡融合。凸面：形成（顺）面；小 囊 泡30-80nm球形小泡，膜厚：6nm;泡内含物质：低电子密度物质，较透明。来 源：由rER芽生而来。 大 囊 泡100-150nm;膜厚：8nm;泡内含物质：高电子密度物质，浓缩泡。来 源：扁平囊周边或局部球状膨突脱落形成。凹 面：成熟（反）面 二.高尔基复合体的分布和数量 根据细胞类型不同，分布状态有所不同： 神经细胞-核周围交织成网
4、；肝细胞-分散分布； 有极性的上皮细胞-核顶部，顺面朝向内质网，反面朝向质膜。 根据分化程度和功能状况，其发达程度和数量不同： 分化程度、分泌功能数量（多达数千） （胰腺外分泌细胞、浆细胞） 未分化的胚胎细胞、分泌功能不旺盛的肌细胞和淋巴细胞数量 三.高尔基复合体的化学组成 高尔基复合体膜,内质网膜,细胞膜化学组分上的对比 粗面内质网膜 高尔基复合体膜 细胞膜 总磷脂 61% 45% 40% 卵磷脂 47.8% 31.4% 32.0% 胆固醇 0.12 0.47 0.51 含有多种酶 ： 特征酶：糖基转移酶从形成面到成熟面多糖的含量呈梯度上升趋势四. 高尔基复合体的功能v 高尔基复合体与细胞的
5、分泌活动v 参与糖蛋白的合成和修饰v 参与蛋白质的改造 v 对蛋白质的分拣运输v 高尔基复合体与溶酶体的形成 v 高尔基复合体与膜的转变。（一）高尔基复合体与细胞的分泌活动3H标记亮氨酸 加入培养基内,在不同的时间内收集细胞做放射性自显影.3分钟20分钟90分钟高尔基复合体参与了细胞分泌活动，并起着重要的运输作用；在分泌颗粒的形成过程中起着浓缩、修饰、加工等作用。 分泌蛋白质的分泌途径蛋白质在rER的核糖体上合成 进入内质网腔(修饰)细胞内膜泡运输高尔基复合体(加工修饰) 浓缩泡酶原颗粒分泌泡细胞内贮存分泌物排向胞外 分泌过程概括为六个阶段：1 核糖体阶段-肽链的合成；2 内质网腔阶段-肽链延
6、伸、加糖、折叠与储存；3 胞内运输阶段-分泌蛋白转运，以出芽方式形成运输小泡，移向高尔基体并与扁囊 融合；4 分泌蛋白浓缩阶段-由形成面向分泌面移动，完成浓缩、加工，形成浓缩泡脱离进入 胞质中；5 胞内储存阶段-继续浓缩，等待释放；6 胞吐阶段-浓缩泡向细胞顶端移动，最后与质膜融合，排到胞外。（二）高尔基复合体对蛋白质的修饰加工 1. 参与糖蛋白的合成和修饰N-连接的寡糖链：在rER腔内合成。（半成品）糖蛋白：3H标记甘露糖 短期培养 颗粒主要在rER3H标记半乳糖；唾液酸 只在高尔基体3H标记N-乙酰葡萄糖胺 同时在rER 和高尔基体表明N-乙酰葡萄糖胺和甘露糖存在于寡糖链的核心部位，是在r
7、ER膜上的糖基转移酶的催化下加在肽链上的；而半乳糖、唾液酸是构成糖链的周围部分，在高尔基体内。正在ER中合成蛋白质的N-连接糖基化 N-连接的寡聚糖的进一步加工在rER腔中合成的N-连接的寡糖糖蛋白为由2个N-乙酰葡萄糖胺、8个甘露糖分子组成的寡糖构成，经过小囊泡转运到高尔基体顺面，并与之结合。到达高尔基体的糖蛋白一般具有相同的寡糖，其中分泌性蛋白和膜蛋白需经过加工，去除大部分甘露糖。ProcessingofN-linkedoligosaccharidesintheGolgiN-乙酰葡萄糖胺N-乙酰葡萄糖胺天门冬酰胺甘甘甘甘甘甘甘露糖苷酶甘甘甘甘甘N-乙酰葡萄糖胺转移酶甘甘N-乙酰葡萄糖胺甘露
8、糖苷酶甘甘N-乙酰葡萄糖胺转移酶N-乙酰葡萄糖胺半乳糖转移酶半乳糖半乳糖唾液酸转移酶唾液酸唾液酸N-连接的寡聚糖的进一步加工 先由甘露糖苷酶除去3个甘露糖，紧接着N-乙酰葡萄糖胺转移酶 ，将1个分子的N-乙酰葡萄糖胺结合到1个存留的甘露糖上，然后甘露糖苷酶去除另外两个甘露糖，这就形成了存在于复合寡糖上的3个甘露糖核心。在此阶段核心中的2个N-乙酰葡萄糖胺之间的键通过一种高特异性的内糖苷键成为稳定的连接。即在核心甘露糖上由N-乙酰葡萄糖胺转移酶再加上另一个N-乙酰葡萄糖胺分子。此后，再经过半乳糖基转移酶、唾液酸转移酶等的作用，再加上半乳糖和唾液酸，完成了糖蛋白的合成。 O-连接的糖基化 将糖链转
9、移到多肽链的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸或羟脯、羟赖氨酸的羟基的氧原子上。 O-连接的糖基化是由不同的糖基转移酶催化的, 每次加上一个单糖。同N-连接的糖基化一样, 最后一步是加上唾液酸残基,这一反应发生在高尔基体反面膜囊和TGN中。糖基转移酶存在于高尔基复合体的膜上。 特 征 N-连接 O-连接1. 合成部位 粗面内质网高尔基体2.合成方式来自同一个寡糖前体一个个单糖加上去3. 与之结合的氨基酸残基 天冬酰胺 丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸4最终长度 至少5个糖残基 一般14个糖残基5.第一个糖残基N乙酰葡萄糖胺 N乙酰半乳糖胺等 N-连接与O-连接的寡糖比较 前胰岛素原（rER合成）
10、（N-末端带信号肽链）信号肽酶rER胰岛素原（86）蛋白酶水解切除一段肽链高尔基复合体胰岛素（51) 发挥生物活性胰岛素原的加工 2. 参与蛋白质的改造无活性的前体物质 （某些肽类激素） 加工改造有生物活性的物质（激素）高尔基复合体（三）高尔基复合体对蛋白质的分选运输不同部位的膜囊含有不同种类的加工寡糖链的酶：顺式面膜囊-甘露糖磷酸化酶；中间3个扁平囊-N-乙酰葡萄糖胺转移酶；反式面膜囊-唾液酸、半乳糖转移酶蛋白质分选（proteinsorting）与分选信号（sortingsignals）信号功能分选信号举例 蛋白进入ER+H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Le
11、r-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln- 滞留在ER中-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-蛋白进入线粒体+H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu- 进入细胞核-Pro-Pro-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-进入过氧化物酶体-Ser-Lys-Leu-蛋白质在高尔基体中分选及其转运的信息
12、是存在于编码该蛋白的基因本身蛋白质合成溶酶体寡聚糖磷酸化切除甘露糖加N-乙酰葡萄糖胺加半乳糖加唾液酸；分拣溶酶体顺面管网中层囊反面囊反面管网大泡（分泌颗粒）rER高尔基复合体顺面囊高尔基堆对蛋白质的分拣作用 分选作用主要是由信号序列和受体之间的相互作用决定的溶酶体的酶是由RER上的核糖体合成RER腔内（糖蛋白）运输小泡高尔基复合体 （加工修饰）（四）高尔基复合体与溶酶体的形成甘露糖-6-磷酸途径非甘露糖-6-磷酸途径（五）高尔基复合体与膜的转变膜流membrane flow：细胞的各种膜性结构之间相互联系和转移的现象。可以持续不断地进行，既在胞内物质运输上起重要作用，又使膜性细胞器的膜成分不断
13、得到补充和更新。内质网运输小泡高尔基复合体大囊泡细胞膜 五.高尔基复合体的异常改变异常改变高尔基复合体的肥大和萎缩高尔基复合体内容物的改变高尔基复合体在癌细胞中的改变 复习思考题：高尔基体各部分结构的特点是什么？高尔基体各部分结构的功能是什么？高尔基体具有哪些主要的生理功能？高尔基体如何完成对内质网合成的蛋白质的分类及运转功能？ 电镜下细胞结构：箭头指溶酶体20世纪-40年代末-大鼠肝匀浆离心-酸性磷酸酶活性-55年-Duve等人-分析匀浆梯度组分时-细胞化学显示结合电镜一种颗粒-单位膜包含的酸性水解酶-明确为细胞器-溶酶体一.溶酶体的形态结构和组成溶酶体的形态特征溶酶体是由一层单位膜包围，内
14、含多种酸性水解酶的泡状结构。不同来源的溶酶体形态、大小、酶的种类不同： 0.05-0.8m球形、卵圆形小体；也长杆状、蛇形称为管状溶酶体、线状溶酶体 。发挥活性范围：pH 3-6 溶酶体（lysosome)光镜下的内皮细胞：绿色荧光定位溶酶体 红色显示线粒体 溶酶体的分布溶酶体膜v溶酶体膜上有质子泵(H+ -ATPase)：泵利用水解释放的能量, 将H+泵入溶酶体内,可以保持溶酶体基质内的酸性环境。v溶酶体膜内存在特殊的转运蛋白：向外运输溶酶体消化水解的产物。v 膜蛋白质高度糖基化,糖基存在于膜的内侧：防止自身被水解消化。溶酶体的膜 异常情况下,溶酶体膜被破坏,水解酶外溢,导致整个细胞被消化,
15、进入间质后还累及周围的细胞.v 溶酶体的膜含有能促进膜稳定性的胆固醇厚6nm，膜稳定，中等分子量物质(单糖和氨基酸)可自由通过.溶酶体中的酶蛋白酶（肽酶）糖苷酶（水解糖蛋白和糖脂、糖链的酶）硫酸酯酶（分解氨基多糖的酶）标志酶:酸性磷酸酶（AcP酶) 内含60余种酸性水解酶,pH值5.0,为可作用于几乎所有大分子的蛋白酶,核酸酶,脂肪酶,磷酸酶和硫酸酯酶类. 酶可不同,但酸性磷酸酶普遍存在,为溶酶体的标志酶. 溶酶体酶的特征溶酶体的酶上都有一个特殊的标记6-磷酸甘露糖此标记是溶酶体在粗面内质网合成后通过糖基化和磷酸化添加上去的。 由存在于高尔基体外侧网络的M6P受体蛋白将溶酶体的酶分选出来M6P
16、受体蛋白在pH为6.57的条件下与M6P结合，在酸性条件下(pH=6)脱落初级溶酶体（内体性溶酶体）：只含酶，不含底物。由高尔基体芽生的运输小泡和胞吞作用形成的内体合并而成.含未被激活的水解酶.次级溶酶体（吞噬性溶酶体）：初级溶酶体+将被水解的各种吞噬底物和消化产物 二.溶酶体的分类自噬性溶酶体：初级溶酶体+内源性物质异噬性溶酶体次级溶酶体自噬过程: 底物来源于衰老和崩解的细胞器及局部细胞质.对细胞内结构的新旧 更替起重要作用.有损伤因素时,其数量明显增多.底物多见于细胞和大分子物质:细菌,红细胞,铁蛋白,酶和糖原颗粒.可见于单核吞噬细胞,肝细胞+吞噬体+吞饮体+微吞饮小泡多泡体异噬性溶酶体：初级溶酶体+外源性物质异噬过程 三级溶酶体（残余小体或后溶酶体）： 次级溶酶体内消化后形成的小分子物质可通过膜载体蛋白或直接排出被利用, 而排不出的残渣物质累积在溶酶体内形成残余小体。可通过胞吐作用排出.脂褐质(lipofuscin):是一些形状不规则，围以单位膜的小体，内 容物电子密度较高，常含有浅亮的脂滴。常见于衰老的神经细胞、心肌细胞和肝细胞中,残余小体排不出而蓄积形成脂褐质. 髓样结构(m
