医学细胞生物学：第6章 细胞质和细胞器

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1、第六章 细胞质和细胞器p 细胞质（细胞质（cytoplasm）: 是细胞整体功能结构的是细胞整体功能结构的主要组成部分之一，包括细胞质基质和细胞器。主要组成部分之一，包括细胞质基质和细胞器。p 细胞质基质（细胞质基质（cytoplasmic matrix）：）：指细胞质指细胞质中除有形结构之外的无定形胶状物质体系。中除有形结构之外的无定形胶状物质体系。p 细胞器细胞器(organelle)：存在于细胞质基质中，具有存在于细胞质基质中，具有一定化学组成、一定形态结构、执行特定生理功能，一定化学组成、一定形态结构、执行特定生理功能，并且为细胞所固有的有形结构小体。并且为细胞所固有的有形结构小体。第

2、一节 细胞质基质一、细胞质基质的化学组成一、细胞质基质的化学组成1. 无机小分子类物质：无机小分子类物质： 水、各种无机盐离子、一些溶解气体。水、各种无机盐离子、一些溶解气体。2. 中分子物质：中分子物质： 糖（单糖与寡糖）、脂类、氨基酸、细胞代谢产物糖（单糖与寡糖）、脂类、氨基酸、细胞代谢产物及其衍生物。及其衍生物。. 大分子物质大分子物质游离的多糖、脂蛋白、可溶性蛋白质及游离的多糖、脂蛋白、可溶性蛋白质及 RNA 等。等。二、细胞质基质的理化特性二、细胞质基质的理化特性光镜下，均质透明，因此又称透明质体；光镜下，均质透明，因此又称透明质体；电镜下，极性化分布；电镜下，极性化分布；实验证明：

3、蛋白质含量实验证明：蛋白质含量 20-30，扩散速率，扩散速率为水溶液的为水溶液的 1/5，具较强的粘滞性；，具较强的粘滞性；生活细胞：呈液晶态，能可逆改变（形态改变、生活细胞：呈液晶态，能可逆改变（形态改变、变形运动、胞质环流运动）。变形运动、胞质环流运动）。三、细胞质基质的功能三、细胞质基质的功能为细胞的生命活动提供相对独立、稳定的内环境；为细胞的生命活动提供相对独立、稳定的内环境；既是细胞内多种生化反应的场所，又是胞内营养既是细胞内多种生化反应的场所，又是胞内营养物质储存及代谢产物的分散介质；物质储存及代谢产物的分散介质；对于细胞内外物质的交换和转运具有一定的调节对于细胞内外物质的交换和

4、转运具有一定的调节控制作用；控制作用；参与细胞表面特化结构的形成及功能活动过程；参与细胞表面特化结构的形成及功能活动过程；为各种细胞器完整机构的维持与正常功能活动的为各种细胞器完整机构的维持与正常功能活动的行使，提供必要的环境基质和作用底物；行使，提供必要的环境基质和作用底物；在生物个体发育，特别是在生物个体的胚胎发育在生物个体发育，特别是在生物个体的胚胎发育过程中对于细胞的分裂增殖、细胞分化具有重要作用。过程中对于细胞的分裂增殖、细胞分化具有重要作用。第二节 核糖体（Ribosome）核糖体核糖体 是细胞内一种核糖核蛋白颗粒是细胞内一种核糖核蛋白颗粒 ，其唯，其唯一的功能是按照一的功能是按照

5、 mRNA 的指令把氨基酸高效的指令把氨基酸高效且精确地合成为多肽链，所以，核糖体是细胞且精确地合成为多肽链，所以，核糖体是细胞内蛋白质合成的分子机器。内蛋白质合成的分子机器。一、核糖体的形态结构一、核糖体的形态结构 强强强强嗜嗜嗜嗜碱碱碱碱性性性性的的的的一一一一种种种种无无无无膜膜膜膜包包包包被被被被的的的的颗颗颗颗粒粒粒粒状状状状结结结结构构构构： 1515151525nm25nm25nm25nm在蛋白质合成中核糖体与在蛋白质合成中核糖体与 mRNA 及及 tRNA 的位置关系的位置关系mRNA新生肽链新生肽链tRNAT T T T因因因因子子子子 E E E E位位位位点点点点A A

6、A A位点位点位点位点P P P P位点位点位点位点mRNAmRNAmRNAmRNA结合部位结合部位结合部位结合部位5533mRNAmRNAG G G G 因子因子因子因子核糖体的活性位点核糖体的活性位点于于于于小小小小亚亚亚亚基基基基上上上上，16S 16S rRNArRNA的的的的33端端端端有有有有一一一一段段段段序序序序列列列列能能能能识识识识别别别别并结合并结合并结合并结合mRNAmRNA的起始端的起始端的起始端的起始端A位点位点(氨酰基位点氨酰基位点)：亦称氨基酸受位亦称氨基酸受位, 位于位于大亚基大亚基, 为接受新氨酰为接受新氨酰-tRNA的结合位点的结合位点P位位点点(肽肽酰酰

7、基基位位点点)：亦亦称称给给位位, 位位于于小小亚亚基基, 为为延延伸伸中中肽肽酰酰-tRNA的结合位点的结合位点; 于于于于大大大大亚亚亚亚基基基基上上上上, , 肽肽肽肽基基基基转转转转移移移移后后后后将将将将释释释释放放放放的的的的tRNAtRNA的位点的位点的位点的位点GTPGTP酶酶酶酶位位位位点点点点：有有有有GTPGTP酶酶酶酶活活活活性性性性，可可可可提提提提供供供供催催催催化化化化肽肽肽肽 酰酰酰酰 - -tRNAtRNA从从从从 AA位位位位 转转转转移到移到移到移到P P位的能量位的能量位的能量位的能量肽肽肽肽酰酰酰酰基基基基转转转转移移移移酶酶酶酶位位位位点点点点：于于

8、于于小小小小亚亚亚亚基基基基上上上上, , 催催催催化化化化氨氨氨氨基酸间形成肽键基酸间形成肽键基酸间形成肽键基酸间形成肽键二、核糖体的类型与理化特性二、核糖体的类型与理化特性 强负电性强负电性强负电性强负电性可同阳离子和碱性染料可同阳离子和碱性染料可同阳离子和碱性染料可同阳离子和碱性染料( (如甲苯胺蓝如甲苯胺蓝如甲苯胺蓝如甲苯胺蓝) )相结合相结合相结合相结合核糖体核糖体核糖体核糖体蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质rRNArRNA4050%4050%5050 60%60%80S80S真核细胞的真核细胞的真核细胞的真核细胞的细胞质核糖体细胞质核糖体细胞质核糖体细胞质核糖体70S70S原核细胞的原核细

9、胞的原核细胞的原核细胞的细胞质核糖体细胞质核糖体细胞质核糖体细胞质核糖体核糖体成分的解组图解核糖体成分的解组图解核糖体成分的解组图解核糖体成分的解组图解三、核糖体的形成与装配三、核糖体的形成与装配形成位置：形成位置：核仁核仁形成过程：形成过程：核仁组织核仁组织中心的中心的 rDNA 经转录经转录形成形成 rRNA； 蛋白质蛋白质由胞质经核孔进入核由胞质经核孔进入核仁区，与仁区，与rRNA组装组装为大、小亚基，再经为大、小亚基，再经核孔进入胞质。核孔进入胞质。16S rRNA16S rRNA5S rRNA5S rRNA23S rRNA23S rRNArRNArRNA具有高度复杂的二级结构具有高度

10、复杂的二级结构具有高度复杂的二级结构具有高度复杂的二级结构3端端有有一一段段序序列列同同大大多多数数原原核核生生物物mRNA的的核核糖糖体体结结合合部部位位具具有有互互补补关关系系，能识别能识别mRNA的起始端的起始端游离核糖体游离核糖体游离核糖体游离核糖体完整核糖体完整核糖体完整核糖体完整核糖体结合结合mRNA翻译结束翻译结束四、核糖体与蛋白质的合成四、核糖体与蛋白质的合成（一）（一）RNA 的作用的作用蛋白质合成过程蛋白质合成过程蛋白质合成过程蛋白质合成过程核糖体核糖体核糖体核糖体mRNAmRNAtRNAtRNA密码子信息密码子信息密码子信息密码子信息合成场所合成场所合成场所合成场所氨基酸

11、转运氨基酸转运氨基酸转运氨基酸转运密密密密切切切切配配配配合合合合1.mRNA蛋白质合成的模板，每蛋白质合成的模板，每3个相邻核苷酸构成一个相邻核苷酸构成一个个密码子（密码子（codon），编码一个特定氨基酸。，编码一个特定氨基酸。2.tRNA识别识别mRNA上的密码子，并将特定氨基酸运输上的密码子，并将特定氨基酸运输至蛋白质合成部位。至蛋白质合成部位。识别密码子识别密码子携带氨基酸携带氨基酸3.rRNA 核糖体中起主要作用的结构成分。核糖体中起主要作用的结构成分。核糖体中起主要作用的结构成分。核糖体中起主要作用的结构成分。 具有肽酰转移酶的活性；具有肽酰转移酶的活性； 为为tRNA提供结合位

12、点提供结合位点 (A位点、位点、P位点等位点等)； 为多种蛋白质合成因子提供结合位点；为多种蛋白质合成因子提供结合位点； 在蛋白质合成起始时参与同在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结选择性地结 合以及在肽链的延伸中与合以及在肽链的延伸中与mRNA结合；结合；rRNArRNA具有高具有高具有高具有高度复杂度复杂度复杂度复杂的二级的二级的二级的二级结构结构结构结构解码中心解码中心解码中心解码中心(decoding center)(decoding center)肽基转移酶中心肽基转移酶中心肽基转移酶中心肽基转移酶中心( (peptidylpeptidyl transferasetransfe

13、rase center) center)（二）蛋白质合成的基本过程（二）蛋白质合成的基本过程 起始起始、延伸延伸和和终止终止三个阶段三个阶段N-端端1. 起始：起始： 在在始动因子（始动因子（initiation factor, IF）作用下，作用下，mRNA 与核糖体小亚基结合，蛋氨酰与核糖体小亚基结合，蛋氨酰-tRNA 识识别别 mRNA 上起始密码子（上起始密码子（AUG）形成始动复）形成始动复合体，再与大亚基结合形成完整核糖体。合体，再与大亚基结合形成完整核糖体。 蛋氨酰蛋氨酰-tRNA 结合结合 mRNA 起始密码子同时，起始密码子同时，进入核糖体进入核糖体 P 位。位。小亚基小亚基

14、小亚基小亚基-mRNA-Met-mRNA-Met-tRNAtRNAfmetfmet 大肠杆菌始动复合物的形成过程大肠杆菌始动复合物的形成过程大肠杆菌始动复合物的形成过程大肠杆菌始动复合物的形成过程mRNAmRNA真核生物的起始因子真核生物的起始因子真核生物的起始因子真核生物的起始因子eIF-2eIF-2在起始翻译中的作用图解在起始翻译中的作用图解在起始翻译中的作用图解在起始翻译中的作用图解2. 延长：包括进位、转肽、移位延长：包括进位、转肽、移位 进位：进位：第二个氨酰第二个氨酰-tRNA进入进入A位位 转肽：转肽：在转肽酶作用下，在转肽酶作用下，P位上的甲硫氨酸与位上的甲硫氨酸与A位上的氨基

15、酸形成肽链，并把位上的氨基酸形成肽链，并把P位上的甲硫氨位上的甲硫氨酸接收过来，酸接收过来，P位上的位上的tRNA失去所携带的氨基失去所携带的氨基酸后从酸后从P位脱落。位脱落。 移位：移位：在移位酶作用下，核糖体沿在移位酶作用下，核糖体沿mRNA从从5到到3移动一个密码子距离，从而与移动一个密码子距离，从而与A位相连的肽位相连的肽基酰基酰tRNA进入到进入到P位。位。新新新新肽肽肽肽键键键键的的的的形形形形成成成成过过过过程程程程图图图图解解解解延伸延伸(Elongation)(Elongation)新形成的肽键新形成的肽键新形成的肽键新形成的肽键3. 终止终止：终止密码出现，多肽链合成终止。

16、在：终止密码出现，多肽链合成终止。在释放因子释放因子的作用下，多肽链与的作用下，多肽链与tRNA分离、脱落分离、脱落下来，下来，tRNA释放出来，释放出来， mRNA分离，大、小分离，大、小亚基解离。亚基解离。肽肽肽肽链链链链合合合合成成成成的的的的起起起起始始始始肽肽肽肽链链链链合合合合成成成成的的的的延延延延伸伸伸伸肽肽肽肽链链链链合合合合成成成成的的的的终终终终止止止止肽肽肽肽链链链链合合合合成成成成的的的的过过过过程程程程图图图图解解解解五、核糖体的存在形式五、核糖体的存在形式 游离核糖体游离核糖体 膜结合核糖体膜结合核糖体（结合于粗面内质网膜）（结合于粗面内质网膜）多聚核糖体多聚核糖

17、体多聚核糖体多聚核糖体 (polyribosome)(polyribosome)(A)(B)mRNA链链多核糖体的大小同多核糖体的大小同 mRNA 链的长短成正比链的长短成正比第三节 内膜系统内膜系统内膜系统 (endomembrane system)：细胞内在细胞内在结构、功能乃至发生上相互关联的所有膜性结构结构、功能乃至发生上相互关联的所有膜性结构细胞器的统称。细胞器的统称。溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体核膜核膜核膜核膜质膜质膜质膜质膜分泌泡分泌泡分泌泡分泌泡内质网内质网内质网内质网内膜系统内膜系统内膜系统内膜系统细胞质溶质细胞质溶质细胞质溶质细胞

18、质溶质核膜核膜核膜核膜内质网内质网内质网内质网高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体溶酶体溶酶体质膜质膜分泌泡分泌泡分泌泡分泌泡各内膜之间可通过出芽和融合而相互流动各内膜之间可通过出芽和融合而相互流动各内膜之间可通过出芽和融合而相互流动各内膜之间可通过出芽和融合而相互流动, , , ,但但但但线粒体线粒体线粒体线粒体和叶绿体不参与此类交流和叶绿体不参与此类交流和叶绿体不参与此类交流和叶绿体不参与此类交流内膜系统具有许多重要的生物学功能：内膜系统具有许多重要的生物学功能： 增加了细胞内的表面积；增加了细胞内的表面积；增加了细胞内的表面积；增加了细胞内的表面积； 使细胞质区域化，提高了细

19、胞的代谢水平和功能效率使细胞质区域化，提高了细胞的代谢水平和功能效率使细胞质区域化，提高了细胞的代谢水平和功能效率使细胞质区域化，提高了细胞的代谢水平和功能效率 酶系统的隔离与连接；酶系统的隔离与连接；酶系统的隔离与连接；酶系统的隔离与连接； 扩散屏障及膜电位的建立；扩散屏障及膜电位的建立；扩散屏障及膜电位的建立；扩散屏障及膜电位的建立； 离子梯度的维持；离子梯度的维持；离子梯度的维持；离子梯度的维持； 细胞内不同分区内差别细胞内不同分区内差别细胞内不同分区内差别细胞内不同分区内差别pHpHpHpH值的形成值的形成值的形成值的形成; ; ; ; 等等等等等等等等一、内质网（一、内质网（Endo

20、plasmic reticulum, ER）The endoplasmic reticulumElectron micrograph of part of a bat pancreatic cell.（一）内质网的化学组成（一）内质网的化学组成微微粒粒体体的的电电镜镜形形态态内内质质网网化化学学组组成成方方面面的的资资料料主主要要来来源源于于对对微微粒粒体体 (microsome) 膜的研究。膜的研究。微微微微粒粒粒粒体体体体不不不不是是是是细细细细胞胞胞胞内内内内的的的的固固固固有有有有结结结结构构构构, , 而而而而是是是是细细细细胞胞胞胞在在在在匀匀匀匀浆浆浆浆过过过过程程程程中中中中所

21、所所所分分分分离离离离出出出出的的的的一一一一种种种种膜膜膜膜泡泡泡泡成成成成分分分分, , 它它它它由由由由内内内内膜膜膜膜系系系系统统统统中中中中各各各各组组组组分分分分的的的的膜膜膜膜断断断断片片片片自自自自然然然然卷卷卷卷曲曲曲曲而而而而成成成成，如如如如内内内内质质质质网网网网和和和和高尔基复合体的膜等。高尔基复合体的膜等。高尔基复合体的膜等。高尔基复合体的膜等。 主要为磷脂主要为磷脂主要为磷脂主要为磷脂约含有约含有约含有约含有30403040种酶种酶种酶种酶细胞色素细胞色素P-450P-450脂类约占脂类约占脂类约占脂类约占1/31/31/31/3蛋白质约占蛋白质约占蛋白质约占蛋白

22、质约占2/32/32/32/3内质网膜内质网膜内质网膜内质网膜内质网膜驻留激酶内质网膜驻留激酶内质网膜驻留激酶内质网膜驻留激酶 信号识别颗粒的受体信号识别颗粒的受体信号识别颗粒的受体信号识别颗粒的受体 (signal-recognition particle receptor)(signal-recognition particle receptor)核糖体亲合蛋白核糖体亲合蛋白核糖体亲合蛋白核糖体亲合蛋白葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶内质网腔内质网腔内质网腔内质网腔网质蛋白网质蛋白网质蛋白网质蛋白( (reticulo-plasminreticulo-plasmin) )内质蛋白内质蛋白

23、内质蛋白内质蛋白( (endoplasminendoplasmin) )钙网蛋白钙网蛋白钙网蛋白钙网蛋白( (calreticulincalreticulin) )贮积贮积贮积贮积CaCa2+2+分子伴侣分子伴侣分子伴侣分子伴侣免疫球蛋白重链结合蛋白免疫球蛋白重链结合蛋白免疫球蛋白重链结合蛋白免疫球蛋白重链结合蛋白( (IgIg heavy-chain-binding protein, heavy-chain-binding protein, BiPBiP) )蛋白质二硫键异构酶蛋白质二硫键异构酶蛋白质二硫键异构酶蛋白质二硫键异构酶(protein disulphide (protein di

24、sulphide isomeraseisomerase, , PDIPDI) )（二）内质网的形态结构与类型（二）内质网的形态结构与类型 膜厚约膜厚约膜厚约膜厚约5 5 5 56nm6nm6nm6nm，单位膜结构，总面积很大单位膜结构，总面积很大单位膜结构，总面积很大单位膜结构，总面积很大。 如肝细胞中，内质网总面积如肝细胞中，内质网总面积如肝细胞中，内质网总面积如肝细胞中，内质网总面积= = = =质膜的质膜的质膜的质膜的3030303040404040倍。倍。倍。倍。内内内内质质质质网网网网的的的的分分分分布布布布 完整细胞内的内质网在核周形成网状三维结构。完整细胞内的内质网在核周形成网状

25、三维结构。完整细胞内的内质网在核周形成网状三维结构。完整细胞内的内质网在核周形成网状三维结构。内质网的两种类型内质网的两种类型 糙面内质网糙面内质网糙面内质网糙面内质网 (rough endoplasmic (rough endoplasmic reticulum,reticulum, RERRER) )胞质面附着有核糖体，表面粗糙胞质面附着有核糖体，表面粗糙胞质面附着有核糖体，表面粗糙胞质面附着有核糖体，表面粗糙 光面内质网光面内质网光面内质网光面内质网 (smooth endoplasmic (smooth endoplasmic reticulum,reticulum, SERSER)

26、)无核糖体附着，表面光滑无核糖体附着，表面光滑无核糖体附着，表面光滑无核糖体附着，表面光滑电镜下的光面内质网图象电镜下的光面内质网图象电镜下的光面内质网图象电镜下的光面内质网图象糙面内质网的糙面内质网的糙面内质网的糙面内质网的EMEM图象图象图象图象Rough ERRough ERSmooth ERSmooth ERRER和和 SER的的形态形态差异差异多为多为多为多为扁囊状扁囊状扁囊状扁囊状广泛存在于广泛存在于广泛存在于广泛存在于合成蛋白质合成蛋白质合成蛋白质合成蛋白质的细胞中的细胞中的细胞中的细胞中多为多为多为多为小管或小囊状小管或小囊状小管或小囊状小管或小囊状广泛存在于广泛存在于广泛存在

27、于广泛存在于合成类固醇合成类固醇合成类固醇合成类固醇的细胞中的细胞中的细胞中的细胞中电镜下糙面内质网常呈平行的双层膜状电镜下糙面内质网常呈平行的双层膜状电镜下糙面内质网常呈平行的双层膜状电镜下糙面内质网常呈平行的双层膜状, , , , 两层膜间宽距不等两层膜间宽距不等两层膜间宽距不等两层膜间宽距不等pp在三维结构上，内质网是连续的网状膜系统在三维结构上，内质网是连续的网状膜系统在三维结构上，内质网是连续的网状膜系统在三维结构上，内质网是连续的网状膜系统, , , , 其内腔相通。其内腔相通。其内腔相通。其内腔相通。膜向腔的一面膜向腔的一面膜向腔的一面膜向腔的一面膜向胞质的一面膜向胞质的一面膜向

28、胞质的一面膜向胞质的一面胞质面胞质面胞质面胞质面(cytoplasmiccytoplasmic face) face)腔面腔面腔面腔面(luminal face)(luminal face)大而扁平的片状结构大而扁平的片状结构大而扁平的片状结构大而扁平的片状结构小管小管小囊小囊内质网的内质网的内质网的内质网的三维立体结构三维立体结构三维立体结构三维立体结构Smooth ERSmooth ERRough ERRough ER（三）内质网的功能（三）内质网的功能1.1. RERRER 的的功能功能Q蛋白质的合成蛋白质的合成蛋白质的合成蛋白质的合成分泌蛋白分泌蛋白分泌蛋白分泌蛋白内膜系统内可溶性蛋白

29、内膜系统内可溶性蛋白膜蛋白膜蛋白Q新生多肽链的折叠与装配新生多肽链的折叠与装配新生多肽链的折叠与装配新生多肽链的折叠与装配二硫键异构酶（二硫键异构酶（PDI）：）：切断二硫键，帮助新合成切断二硫键，帮助新合成蛋白重新形成二硫键并处于正确折叠的状态。蛋白重新形成二硫键并处于正确折叠的状态。结合蛋白（结合蛋白（Bip）：）：识别错误折叠的蛋白或未装配识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚基，并促进重新折叠与装配。好的蛋白亚基，并促进重新折叠与装配。 整合蛋白：整合蛋白：结合未正确折叠的蛋白，使之滞留于结合未正确折叠的蛋白，使之滞留于内质网。内质网。Q蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化蛋白质的

30、糖基化N-N-连接糖基化连接糖基化连接糖基化连接糖基化Q蛋白质的运输蛋白质的运输蛋白质的运输蛋白质的运输ERER驻留蛋白驻留蛋白驻留蛋白驻留蛋白运往其它部位的蛋白运往其它部位的蛋白运往其它部位的蛋白运往其它部位的蛋白溶酶体溶酶体分泌细胞中细胞器结构分泌细胞中细胞器结构呈极性分布呈极性分布2.2. SERSER 的的功能功能Q 脂质合成脂质合成脂质合成脂质合成SERSER 膜膜膜膜上上上上含含含含多多多多种种种种与与与与脂脂脂脂类类类类合合合合成成成成有有有有关关关关的的的的酶酶酶酶，脂脂脂脂质质质质在在在在膜膜膜膜的胞质侧合成，借助的胞质侧合成，借助的胞质侧合成，借助的胞质侧合成，借助转位酶转

31、位酶转位酶转位酶翻至内质网腔面。翻至内质网腔面。翻至内质网腔面。翻至内质网腔面。Q 糖原代谢糖原代谢糖原代谢糖原代谢糖原颗粒糖原颗粒糖原颗粒糖原颗粒SERSER腔腔腔腔 进入血液进入血液进入血液进入血液 SERSER膜膜膜膜 葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖- -6 6- -磷酸磷酸磷酸磷酸 葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸磷酸磷酸磷酸 葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖- -6 6- -磷酸酶磷酸酶磷酸酶磷酸酶磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶PiPi糖原颗粒糖原颗粒磷酸酶磷酸酶葡萄糖葡萄糖 6-磷酸磷酸去除磷酸基团去除磷酸基团葡萄糖葡萄糖血液血液 机体组织机体组织SER膜胞质端

32、膜胞质端Q 解毒作用解毒作用解毒作用解毒作用 (detoxification) 清除脂溶性废物，使之极性增强，更易于排泄，清除脂溶性废物，使之极性增强，更易于排泄，清除脂溶性废物，使之极性增强，更易于排泄，清除脂溶性废物，使之极性增强，更易于排泄，从而减轻毒性。从而减轻毒性。从而减轻毒性。从而减轻毒性。SERSER中含有一些中含有一些中含有一些中含有一些酶酶酶酶： 与外源性物质结合与外源性物质结合与外源性物质结合与外源性物质结合 使其氧化使其氧化使其氧化使其氧化 失活失活失活失活Q CaCa2+2+的储存及其浓度调节的储存及其浓度调节的储存及其浓度调节的储存及其浓度调节内质网内质网内质蛋白内质

33、蛋白钙网蛋白钙网蛋白Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+钙泵钙泵Ca2+储备库储备库CaCa2+2+信号反应信号反应信号反应信号反应内质网内质网线粒体线粒体 内质网储存大量内质网储存大量内质网储存大量内质网储存大量CaCa2+2+，当细胞需要时向胞质释放，当细胞需要时向胞质释放，当细胞需要时向胞质释放，当细胞需要时向胞质释放引起相关生理反应发生。引起相关生理反应发生。引起相关生理反应发生。引起相关生理

34、反应发生。Q 胃酸、胆汁的合成与分泌胃酸、胆汁的合成与分泌胃酸、胆汁的合成与分泌胃酸、胆汁的合成与分泌 胃壁腺上皮细胞、肝细胞中。胃壁腺上皮细胞、肝细胞中。胃壁腺上皮细胞、肝细胞中。胃壁腺上皮细胞、肝细胞中。（四）新合成肽链穿越内质网的转移机制（四）新合成肽链穿越内质网的转移机制信信 号号 肽肽 假假 说说信信号号肽肽（signal sequence）：位位于于新新生生分分泌泌蛋蛋白白多多肽肽N-端端的的一一段段短短序序列列，指指导导新新生生肽肽链链结结合合于于粗粗面面内质网膜上。内质网膜上。信号识别颗粒（信号识别颗粒（signal recognition particle, SRP）：）：位

35、于细胞质中，能够识别信号肽并介导新位于细胞质中，能够识别信号肽并介导新生蛋白及核糖体结合于内质网膜。生蛋白及核糖体结合于内质网膜。蛋蛋白白合合成成均均始始于于游游离离核核糖糖体体 新新生生肽肽上上出出现现信信号号肽肽 SRP识识别别 SRP-核核糖糖体体复复合合体体，蛋蛋白白合合成成暂暂时时终终止止 SRP与与内内质质网网膜膜上上的的SRP受受体体结结合合 核核糖糖体体结结合合通通道道蛋蛋白白移移位位子子 SRP解解离离 蛋蛋白白质质合合成成重重新新开开始始 信信号号肽肽通通过过移移位位子子进进入入内内质质网网 信信号号肽肽切切除除 肽肽链链合合成成完完成成 蛋蛋白白质质进进入入内内质网腔质网

36、腔 核糖体脱离内质网。核糖体脱离内质网。G.BlobelG.Blobel因此项创见而荣获因此项创见而荣获因此项创见而荣获因此项创见而荣获19991999年诺贝尔奖！年诺贝尔奖！年诺贝尔奖！年诺贝尔奖！新生肽新生肽出现信号肽出现信号肽无信号肽无信号肽Targeted to ER membrane膜结合核糖体膜结合核糖体游离核糖体游离核糖体信号肽信号肽SRPSRP 受体受体内质网腔内质网腔通道蛋白移位子通道蛋白移位子膜蛋白的合成膜蛋白的合成转移终止序列转移终止序列二、高尔基复合体（二、高尔基复合体（ Golgi Complex ）嗜银的网状结构嗜银的网状结构嗜银的网状结构嗜银的网状结构高尔基体高尔

37、基体高尔基体高尔基体 (Golgi body)(Golgi body)高尔基器高尔基器高尔基器高尔基器 (Golgi Apparatus)(Golgi Apparatus)内网器内网器内网器内网器(internal reticular apparatus)(internal reticular apparatus)18981898年，年，年，年，C. Golgi C. Golgi 所描述的所描述的所描述的所描述的“ “内网器内网器内网器内网器” ”形态形态形态形态（一）高尔基复合体的形态结构（一）高尔基复合体的形态结构 高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体 (Golgi compl

38、ex)(Golgi complex)：若干个分散若干个分散若干个分散若干个分散的高尔基体相互连接成复杂的网状结构。的高尔基体相互连接成复杂的网状结构。的高尔基体相互连接成复杂的网状结构。的高尔基体相互连接成复杂的网状结构。分枝状圆泡分枝状圆泡分枝状圆泡分枝状圆泡2030nm2030nm分枝状小管分枝状小管分枝状小管分枝状小管大囊泡、小囊泡、大囊泡、小囊泡、大囊泡、小囊泡、大囊泡、小囊泡、扁平囊扁平囊扁平囊扁平囊弓形弓形弓形弓形高尔基体的结构极性高尔基体的结构极性高尔基体的结构极性高尔基体的结构极性形成面形成面形成面形成面(forming face)(forming face)顺面顺面顺面顺面(

39、 (CisCis faceface) )6nm6nm凸面凸面凸面凸面凹面凹面凹面凹面成熟面成熟面成熟面成熟面(maturing face)(maturing face)反面反面反面反面(Trans(Trans face)face)10nm10nm高尔基复合体的模式图解高尔基复合体的模式图解高尔基复合体的模式图解高尔基复合体的模式图解(TGN)(TGN)(CGN)(CGN)分泌细胞中高尔基体的分布及极性定向分泌细胞中高尔基体的分布及极性定向高尔基复合体高尔基复合体细胞核细胞核分泌囊分泌囊（二）高尔基复合体的化学组成（二）高尔基复合体的化学组成胆固醇胆固醇胆固醇胆固醇磷脂磷脂磷脂磷脂糖脂糖脂糖脂糖

40、脂高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质脂类脂类脂类脂类p 高尔基复合体脂质成分含量介于质膜与内质网膜高尔基复合体脂质成分含量介于质膜与内质网膜之间。之间。( (标记酶标记酶标记酶标记酶) ) 酶酶酶酶硫胺素焦磷酸酶硫胺素焦磷酸酶硫胺素焦磷酸酶硫胺素焦磷酸酶糖基转移酶糖基转移酶糖基转移酶糖基转移酶酸性磷酸酶酸性磷酸酶酸性磷酸酶酸性磷酸酶磷脂酶磷脂酶磷脂酶磷脂酶溶酶体酶溶酶体酶溶酶体酶溶酶体酶甘露糖转移酶甘露糖转移酶甘露糖转移酶甘露糖转移酶N-N-N-N-乙酰半乳糖转移酶乙酰半乳糖转移酶乙酰半乳糖转移酶乙酰半乳糖转移酶N-N-N-N-乙酰葡萄糖胺转移酶乙酰葡萄糖

41、胺转移酶乙酰葡萄糖胺转移酶乙酰葡萄糖胺转移酶岩藻糖转移酶岩藻糖转移酶岩藻糖转移酶岩藻糖转移酶半乳糖转移酶半乳糖转移酶半乳糖转移酶半乳糖转移酶唾液酸转移酶唾液酸转移酶唾液酸转移酶唾液酸转移酶 糖基转移酶糖基转移酶糖基转移酶糖基转移酶脂类糖基化：脂类糖基化：脂类糖基化：脂类糖基化：磺化磺化磺化磺化- - - -糖基转移酶糖基转移酶糖基转移酶糖基转移酶（参与蛋白质合成）（参与蛋白质合成）（三）高尔基复合体的功能（三）高尔基复合体的功能物质转送运输和分泌活动物质转送运输和分泌活动糖蛋白的加工合成糖蛋白的加工合成蛋白质的水解蛋白质的水解蛋白质分选和胞内膜泡运输蛋白质分选和胞内膜泡运输酶原颗粒的形成路线图

42、解酶原颗粒的形成路线图解酶原颗粒的形成路线图解酶原颗粒的形成路线图解蛋白质在蛋白质在蛋白质在蛋白质在RERRER处合成处合成处合成处合成酶原颗粒移至细胞顶部，同质酶原颗粒移至细胞顶部，同质酶原颗粒移至细胞顶部，同质酶原颗粒移至细胞顶部，同质膜融合后将内容物释放到胞外膜融合后将内容物释放到胞外膜融合后将内容物释放到胞外膜融合后将内容物释放到胞外在在在在GolgiGolgi区蛋白质被包装成酶原颗粒区蛋白质被包装成酶原颗粒区蛋白质被包装成酶原颗粒区蛋白质被包装成酶原颗粒新生蛋白质由新生蛋白质由新生蛋白质由新生蛋白质由RERRER输往输往输往输往GolgiGolgi复合体复合体复合体复合体 高尔基复合

43、体的功能高尔基复合体的功能物质转送运输和分泌活动物质转送运输和分泌活动受调控和不受调控的分泌路线示意图受调控和不受调控的分泌路线示意图受调控和不受调控的分泌路线示意图受调控和不受调控的分泌路线示意图内陷内陷部分质膜返部分质膜返回高尔基区回高尔基区 高尔基复合体的功能高尔基复合体的功能分拣分拣分拣分拣(sorting)(sorting)TGN TGN ( (反面高尔基网反面高尔基网反面高尔基网反面高尔基网) )胞质胞质高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体连续分泌连续分泌连续分泌连续分泌(continuous(continuoussecretion)secretion)新生可溶性蛋白新

44、生可溶性蛋白新生可溶性蛋白新生可溶性蛋白新生膜蛋白新生膜蛋白新生膜蛋白新生膜蛋白新生膜脂新生膜脂新生膜脂新生膜脂不受调控不受调控的膜融合的膜融合质膜质膜肽激素、胰蛋白酶肽激素、胰蛋白酶肽激素、胰蛋白酶肽激素、胰蛋白酶等物质的分泌泡等物质的分泌泡等物质的分泌泡等物质的分泌泡不连续分泌不连续分泌不连续分泌不连续分泌(discontinuous(discontinuoussecretion)secretion)信号传导信号传导信号传导信号传导激素或神经激素或神经激素或神经激素或神经递质等信号递质等信号递质等信号递质等信号受调控的膜融合受调控的膜融合糖蛋白的加工合成糖蛋白的加工合成连在连在连在连在As

45、nAsn的氨基基团上的氨基基团上的氨基基团上的氨基基团上连在连在连在连在SerSer、ThrThr和和和和hLyshLys的羟基基团上的羟基基团上的羟基基团上的羟基基团上寡糖寡糖寡糖寡糖N-N-连接寡糖连接寡糖连接寡糖连接寡糖 (N-linked oligosaccharides)(N-linked oligosaccharides)O-O-连接寡糖连接寡糖连接寡糖连接寡糖 (O-linked (O-linked oligo-saccharidesoligo-saccharides) )高尔基复合体的功能高尔基复合体的功能N-N-连接寡糖连接寡糖连接寡糖连接寡糖O-O-连接寡糖连接寡糖连接寡糖

46、连接寡糖连接的氨基酸残基连接的氨基酸残基连接的氨基酸残基连接的氨基酸残基天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸, , 苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸 羟赖氨酸羟赖氨酸羟赖氨酸羟赖氨酸连接的基团连接的基团连接的基团连接的基团-NH-NH2 2-OH-OH糖链长度糖链长度糖链长度糖链长度525525个糖残基个糖残基个糖残基个糖残基1414个寡糖基个寡糖基个寡糖基个寡糖基, , 最多最多最多最多5656个个个个合成部位合成部位合成部位合成部位糙面内质网高尔基体糙面内质网高尔基体糙面内质网高尔基体糙面内质网高尔基体高尔基体高尔基体高尔基体高尔基体高尔基复合体对糖蛋白共价修饰的分区化高尔基复

47、合体对糖蛋白共价修饰的分区化高尔基复合体对糖蛋白共价修饰的分区化高尔基复合体对糖蛋白共价修饰的分区化反面高尔基网为蛋白质的分选部位反面高尔基网为蛋白质的分选部位反面高尔基网为蛋白质的分选部位反面高尔基网为蛋白质的分选部位 高尔基复合体的功能高尔基复合体的功能蛋白质的水解蛋白质的水解高尔基复合体对胰岛素分高尔基复合体对胰岛素分高尔基复合体对胰岛素分高尔基复合体对胰岛素分子的加工改造过程图解子的加工改造过程图解子的加工改造过程图解子的加工改造过程图解前胰岛素原前胰岛素原胰岛素原胰岛素原高高尔尔基基复复合合体体的的功功能能蛋白质分选和胞内膜泡运输蛋白质分选和胞内膜泡运输 高尔基复合体的功能高尔基复合

48、体的功能蛋白质的混合物蛋白质的混合物蛋白质的混合物蛋白质的混合物ERGolgi Complex质膜质膜质膜质膜分选分选分选分选TGN调节分泌调节分泌调节分泌调节分泌( (分选信号分选信号分选信号分选信号控制控制控制控制) )连续连续连续连续分泌分泌分泌分泌运往溶酶体运往溶酶体运往溶酶体运往溶酶体( (分选信号分选信号分选信号分选信号控制控制控制控制) )三、溶酶体（三、溶酶体（ Lysosome）单层膜包围单层膜包围多种酸性水解酶多种酸性水解酶（标志酶（标志酶-酸性磷酸酶）酸性磷酸酶）溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体（一）溶酶体的结构特征（一）溶酶体的结构特征形态和大小形态和大小形态和大小

49、形态和大小溶酶体的电镜形态溶酶体的电镜形态溶酶体的电镜形态溶酶体的电镜形态形态形态大小大小( (最小：最小：最小：最小：0.050.05 mm 最大：数最大：数最大：数最大：数 mm 平均：平均：平均：平均：0.50.5 mm) )一般：一般：一般：一般：0.20.8 0.20.8 mm 膜蛋白膜蛋白膜蛋白膜蛋白高度糖基化高度糖基化高度糖基化高度糖基化 含有含有含有含有多种载体蛋白多种载体蛋白多种载体蛋白多种载体蛋白 膜中嵌有膜中嵌有膜中嵌有膜中嵌有质子泵质子泵质子泵质子泵 (H(H+ +- -ATPaseATPase) )溶酶体膜在成分上与其它生物膜不同溶酶体膜在成分上与其它生物膜不同溶酶体

50、膜在成分上与其它生物膜不同溶酶体膜在成分上与其它生物膜不同: : : :（二）溶酶体的类型（二）溶酶体的类型vv新形成新形成新形成新形成vv未同消化物融合未同消化物融合未同消化物融合未同消化物融合vv水水水水解解解解酶酶酶酶处处处处于于于于贮贮贮贮存存存存状状状状态态态态( (潜伏状态潜伏状态潜伏状态潜伏状态) )，球形，球形，球形，球形溶酶体溶酶体(生理状态生理状态)vv复合小体复合小体复合小体复合小体vv较大，形状不规则较大，形状不规则较大，形状不规则较大，形状不规则vv且含有颗粒或膜碎片且含有颗粒或膜碎片且含有颗粒或膜碎片且含有颗粒或膜碎片vv含有消化不了的残留物含有消化不了的残留物含有

51、消化不了的残留物含有消化不了的残留物残余小体残余小体(residual body)或或三级溶酶体三级溶酶体(tertiary lysosome)次级溶酶体次级溶酶体(secondary lysosome)初级溶酶体初级溶酶体(primary lysosome)细胞中酸性水解酶分布电镜图细胞中酸性水解酶分布电镜图细胞中酸性水解酶分布电镜图细胞中酸性水解酶分布电镜图酸性水解酶是溶酶体标志酶酸性水解酶是溶酶体标志酶, ,含酸性水解酶的膜泡即为溶酶体含酸性水解酶的膜泡即为溶酶体新生溶酶体酶小泡新生溶酶体酶小泡新生溶酶体酶小泡新生溶酶体酶小泡 次级溶酶体次级溶酶体( (化化) )溶酶体酶小泡溶酶体酶小泡

52、溶酶体酶小泡溶酶体酶小泡次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体吞噬吞噬自噬溶酶体：自噬溶酶体： 吞噬自身组分。吞噬自身组分。 异噬溶酶体：异噬溶酶体： 吞噬外来异物。吞噬外来异物。人肺泡巨噬细胞中髓样小体人肺泡巨噬细胞中髓样小体人肺泡巨噬细胞中髓样小体人肺泡巨噬细胞中髓样小体残留小体残留小体残留小体残留小体电镜图像电镜图像电镜图像电镜图像老年斑老年斑老年斑老年斑脂褐质小体脂褐质小体脂褐质小体脂褐质小体（三）溶酶体的形成与成熟（三）溶酶体的形成与成熟 溶酶体酶的特异分选信号为溶酶体酶的特异分选信号为溶酶体酶的特异分选信号为溶酶体酶的特异分选信号为甘露糖甘露糖甘露糖甘露糖6-6-磷酸磷酸磷酸磷酸

53、( (M6PM6P) )。 在内质网腔，溶酶体酶被糖基化成为在内质网腔，溶酶体酶被糖基化成为在内质网腔，溶酶体酶被糖基化成为在内质网腔，溶酶体酶被糖基化成为N-N-连接甘露糖糖连接甘露糖糖连接甘露糖糖连接甘露糖糖蛋白；在高尔基体，蛋白；在高尔基体，蛋白；在高尔基体，蛋白；在高尔基体，磷酸转移酶磷酸转移酶识别其三级结构形成的识别其三级结构形成的信号斑信号斑，将其寡糖链上的甘露糖磷酸化形成，将其寡糖链上的甘露糖磷酸化形成 M6P。网格蛋白网格蛋白M6P受体受体反面高尔基网反面高尔基网酶蛋白的分选酶蛋白的分选晚期内吞体晚期内吞体溶酶体发生过程溶酶体发生过程溶酶体发生过程溶酶体发生过程M6P（四）溶酶

54、体的功能（四）溶酶体的功能清除衰老的生物大分子和细胞器清除衰老的生物大分子和细胞器清除衰老的生物大分子和细胞器清除衰老的生物大分子和细胞器清除多余的细胞器清除多余的细胞器清除多余的细胞器清除多余的细胞器清除清除清除清除暂不需要的酶暂不需要的酶暂不需要的酶暂不需要的酶或或或或某些代谢产物某些代谢产物某些代谢产物某些代谢产物“ “细胞内细胞内细胞内细胞内清洁工清洁工清洁工清洁工” ”溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体MM1. 细胞内物质的消化分解及衰老残损细胞器的清除细胞内物质的消化分解及衰老残损细胞器的清除次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体溶酶体酶溶酶体酶溶酶体酶溶酶体酶小泡小泡小泡小泡被消化物被消

55、化物被消化物被消化物2. 细胞营养作用细胞营养作用原生动物依靠溶酶体的分解消化作用将营养物质原生动物依靠溶酶体的分解消化作用将营养物质分解利用。分解利用。真核细胞在饥饿状态下，可利用自噬作用将部分真核细胞在饥饿状态下，可利用自噬作用将部分细胞质或细胞器分解为可利用小分子，提供营养细胞质或细胞器分解为可利用小分子，提供营养维持生存。维持生存。3. 防御保护功能防御保护功能细菌细菌细菌细菌巨噬白细胞巨噬白细胞巨噬白细胞巨噬白细胞酵母菌酵母菌巨噬白细胞巨噬白细胞溶酶体酶小泡溶酶体酶小泡溶酶体酶小泡溶酶体酶小泡次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体残余小体残余小体残余小体残余小体可利用成分可利用成分

56、可利用成分可利用成分可利用成分可利用成分正在吞噬酵母菌的巨噬白细胞正在吞噬酵母菌的巨噬白细胞正在吞噬酵母菌的巨噬白细胞正在吞噬酵母菌的巨噬白细胞细胞对外来物的吞噬过程图解细胞对外来物的吞噬过程图解细胞对外来物的吞噬过程图解细胞对外来物的吞噬过程图解4. 参与某些腺体组织细胞分泌过程的调节参与某些腺体组织细胞分泌过程的调节如储存于甲状腺腺体内腔中的如储存于甲状腺腺体内腔中的甲状腺球蛋白甲状腺球蛋白，首，首先要通过吞噬作用进入分泌细胞内，被溶酶体水先要通过吞噬作用进入分泌细胞内，被溶酶体水解成解成甲状腺素甲状腺素，才被分泌到胞外。，才被分泌到胞外。5. 参与生物个体发生、发育过程参与生物个体发生、

57、发育过程在蝌蚪变态过程中尾部溶酶体的组织蛋白酶活性与尾长度的关系在蝌蚪变态过程中尾部溶酶体的组织蛋白酶活性与尾长度的关系在蝌蚪变态过程中尾部溶酶体的组织蛋白酶活性与尾长度的关系在蝌蚪变态过程中尾部溶酶体的组织蛋白酶活性与尾长度的关系吴尔夫管退化吴尔夫管退化吴尔夫管退化吴尔夫管退化米勒氏管退化米勒氏管退化米勒氏管退化米勒氏管退化输卵管输卵管输卵管输卵管输精管输精管输精管输精管胚胎胚胎吴尔夫管吴尔夫管吴尔夫管吴尔夫管米勒氏管米勒氏管米勒氏管米勒氏管哺乳动物胚胎发育过程中生殖管道的变化过程图示哺乳动物胚胎发育过程中生殖管道的变化过程图示哺乳动物胚胎发育过程中生殖管道的变化过程图示哺乳动物胚胎发育过程

58、中生殖管道的变化过程图示精子头部的顶体在受精过程中的作用图解精子头部的顶体在受精过程中的作用图解精子头部的顶体在受精过程中的作用图解精子头部的顶体在受精过程中的作用图解精子核精子核精子核精子核精子质膜精子质膜精子质膜精子质膜顶体泡顶体泡顶体泡顶体泡释放的释放的释放的释放的顶体酶顶体酶顶体酶顶体酶新组新组新组新组装的装的装的装的微丝微丝微丝微丝卵子胞质卵子胞质卵子胞质卵子胞质卵黄膜卵黄膜卵黄膜卵黄膜卵子质膜卵子质膜卵子质膜卵子质膜融合质膜融合质膜融合质膜融合质膜凝胶层凝胶层凝胶层凝胶层顶体顶体(acrosome)：透明质酸酶、神透明质酸酶、神经氨酸酶、酸性经氨酸酶、酸性磷酸酶和蛋白酶磷酸酶和蛋白

59、酶等多种水解酶等多种水解酶特化的特化的特化的特化的特化的特化的溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体受精过程中的功能受精过程中的功能受精过程中的功能受精过程中的功能（五）溶酶体异常与人类疾病（五）溶酶体异常与人类疾病目前已知的与溶酶体有关的疾病有目前已知的与溶酶体有关的疾病有目前已知的与溶酶体有关的疾病有目前已知的与溶酶体有关的疾病有3030余种。余种。余种。余种。2. 肺结核：肺结核：结核杆菌的结核杆菌的菌体成分硫酸脑苷脂能抵菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗溶酶体的杀伤作用，使其在肺泡内大量繁殖，抗溶酶体的杀伤作用，使其在肺泡内大量繁殖，导致巨噬细胞裂解，释放出的结核杆菌再被吞噬导致巨噬细胞裂解，释放

60、出的结核杆菌再被吞噬重复上述过程，最终引起肺组织钙化和纤维化。重复上述过程，最终引起肺组织钙化和纤维化。 1. 贮贮积积病病：多多为为先先天天性性-溶溶酶酶体体酶酶缺缺失失和和异异常常导导致致底物大量贮积，影响细胞功能。底物大量贮积，影响细胞功能。3. 矽肺：矽肺： SiO2颗颗粒粒吸吸入入肺肺泡泡巨巨噬噬细细吞吞噬噬，吞吞噬噬小小体体与与溶溶酶酶体体融融合合SiO2的的羟羟基基与与溶溶酶酶体体膜膜的的磷磷脂脂或或蛋蛋白白形形成成氢氢键键，溶溶酶酶体体崩崩解解，细细胞胞自自溶溶矽矽尘尘释释出出后后被被其其他他巨巨噬噬细细胞胞吞吞噬噬，如如此此反反复复受受损损巨巨噬噬细细胞胞释释放放“致致纤纤维

61、维化化因因子子”胶胶原原纤纤维维沉沉积，肺组织纤维化积，肺组织纤维化呼吸功能呼吸功能四、过氧化物酶体（四、过氧化物酶体（ peroxisome）亦亦亦亦称称称称微微微微体体体体 ( (microbodymicrobody) )：指指指指含含含含有有有有氧氧氧氧化化化化酶酶酶酶、过过过过氧氧氧氧化化化化物物物物酶酶酶酶，或或或或过过过过氧氧氧氧化化化化氢氢氢氢酶酶酶酶活活活活性性性性的的的的细细细细胞胞胞胞器器器器，普普普普遍遍遍遍存存存存在在在在于于于于各类细胞中。各类细胞中。各类细胞中。各类细胞中。19541954年，年，年，年，J. J. RhodinRhodin：一类：一类：一类：一类卵

62、圆形小体卵圆形小体卵圆形小体卵圆形小体单层膜单层膜单层膜单层膜卵圆形或圆形小体卵圆形或圆形小体卵圆形或圆形小体卵圆形或圆形小体 0.010.15nm0.010.15nm过氧化物酶体的电镜照片过氧化物酶体的电镜照片过氧化物酶体的电镜照片过氧化物酶体的电镜照片晶格状晶格状晶格状晶格状内含物内含物内含物内含物（一）过氧化物酶体的形态结构（一）过氧化物酶体的形态结构晶格状核心由晶格状核心由晶格状核心由晶格状核心由尿酸氧化酶尿酸氧化酶形成形成（二）过氧化物酶体的功能（二）过氧化物酶体的功能过氧化物酶体的代谢反应图解过氧化物酶体的代谢反应图解过氧化物酶体的代谢反应图解过氧化物酶体的代谢反应图解OO2 2H

63、H2 2OO2 2HH2 2OO脂酰脂酰脂酰脂酰- -CoACoA盐酸盐酸盐酸盐酸D-D-氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸尿酸尿酸尿酸尿酸乙醇乙醇乙醇乙醇氧化酶氧化酶氧化酶氧化酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶氧化底物氧化底物氧化底物氧化底物醋酸盐醋酸盐醋酸盐醋酸盐过氧化物酶体是细胞内过氧化物酶体是细胞内过氧化物酶体是细胞内过氧化物酶体是细胞内糖糖糖糖、脂脂脂脂和和和和氮氮氮氮的重要代谢部位的重要代谢部位的重要代谢部位的重要代谢部位解毒作用解毒作用第四节 线粒体 (Mitochondrion) 线粒体是细胞的动力工厂，提供动物细胞所需能线粒体是细胞的动力工厂，提供动物细胞所需能量的量的80%。

64、一、线粒体的结构一、线粒体的结构线粒体的形态、大小线粒体的形态、大小光镜下线粒体的形态结构示意图光镜下线粒体的形态结构示意图光镜下线粒体的形态结构示意图光镜下线粒体的形态结构示意图线状线状线状线状颗粒状颗粒状颗粒状颗粒状成纤维细胞成纤维细胞成纤维细胞成纤维细胞肝细胞肝细胞肝细胞肝细胞电镜下线粒体的形态结构电镜下线粒体的形态结构电镜下线粒体的形态结构电镜下线粒体的形态结构线粒体线粒体线粒体线粒体基质基质基质基质膜间隙膜间隙膜间隙膜间隙 外膜外膜外膜外膜 内膜内膜内膜内膜 嵴嵴嵴嵴 线粒体形态和线粒体形态和线粒体形态和线粒体形态和大小与大小与大小与大小与细胞类型细胞类型细胞类型细胞类型和和和和生理

65、状态生理状态生理状态生理状态 ( (发育，营养状态，渗透发育，营养状态，渗透发育，营养状态，渗透发育，营养状态，渗透压压压压, , 温度温度温度温度, pH), pH) 有关。有关。有关。有关。 一般一般一般一般 0.51.00.51.0 mm 2828 mm 多与细菌近似！多与细菌近似！多与细菌近似！多与细菌近似！ 线粒体在活细胞中的形态变化线粒体在活细胞中的形态变化线粒体在活细胞中的形态变化线粒体在活细胞中的形态变化在在在在同同同同种种种种细细细细胞胞胞胞中中中中及及及及相相相相同同同同生生生生理理理理状状状状态态态态下下下下，线线线线粒粒粒粒体体体体形形形形态态态态和和和和大大大大小小小

66、小也也也也不不不不是固定不变的。是固定不变的。是固定不变的。是固定不变的。线粒体的数量线粒体的数量 线粒体的数量因细胞类型不同而有很大差别：线粒体的数量因细胞类型不同而有很大差别：线粒体的数量因细胞类型不同而有很大差别：线粒体的数量因细胞类型不同而有很大差别：线粒体数量线粒体数量线粒体数量线粒体数量1 1个个个个5050万个万个万个万个( (巨大变形虫巨大变形虫巨大变形虫巨大变形虫) )3 3 10105 5万个万个万个万个( ( ( (有些卵母细胞有些卵母细胞有些卵母细胞有些卵母细胞) )同一种细胞中的线粒体数量也因生理状态同一种细胞中的线粒体数量也因生理状态同一种细胞中的线粒体数量也因生理

67、状态同一种细胞中的线粒体数量也因生理状态 ( ( ( (如如如如需需需需能程度能程度能程度能程度) ) ) )不同而不同：不同而不同：不同而不同：不同而不同：数千个数千个数千个数千个( (甲亢甲亢甲亢甲亢) )人肝细胞人肝细胞人肝细胞人肝细胞50010005001000个个个个( (正常正常正常正常) )细细细细胞胞胞胞内内内内代代代代谢谢谢谢和和和和能能能能量量量量需需需需求求求求状状状状态态态态的的的的不不不不同同同同也也也也会会会会使使使使线线线线粒粒粒粒体体体体在在在在局部集中分布。局部集中分布。局部集中分布。局部集中分布。线粒体的分布线粒体的分布一般随机均匀分布一般随机均匀分布一般随

68、机均匀分布一般随机均匀分布在代谢旺盛的需能部位较集中在代谢旺盛的需能部位较集中在代谢旺盛的需能部位较集中在代谢旺盛的需能部位较集中骨骼肌骨骼肌骨骼肌骨骼肌心肌心肌心肌心肌精子鞭丝精子鞭丝精子鞭丝精子鞭丝RERRERmtmtmtmt细胞活跃合成蛋白质时，细胞活跃合成蛋白质时，线粒体在线粒体在 RER 处局部集中处局部集中线粒体的三维结构：线粒体的三维结构：外膜、膜间隙、内膜和基质外膜、膜间隙、内膜和基质线粒体的超微结构线粒体的超微结构细胞质溶质细胞质溶质外膜外膜膜间隙膜间隙内膜内膜基质基质嵴嵴线粒体线粒体线粒体线粒体三维结三维结三维结三维结构图解构图解构图解构图解膜间隙膜间隙基质基质肝细胞线粒体

69、的超微结构肝细胞线粒体的超微结构肝细胞线粒体的超微结构肝细胞线粒体的超微结构线粒体线粒体线粒体线粒体 5-7nm; 5-7nm; 比较光滑比较光滑比较光滑比较光滑; ; 有有有有孔蛋白孔蛋白孔蛋白孔蛋白 ( (porinporin) ) 形成通道，形成通道，形成通道，形成通道，允许一些物质包括小分子多肽（允许一些物质包括小分子多肽（允许一些物质包括小分子多肽（允许一些物质包括小分子多肽（10 10 kDakDa）通过。）通过。）通过。）通过。 孔蛋白单体孔蛋白单体外膜外膜1nm1nmNHNH2 2COOHCOOH(B)(B)(A)(A)10kDa10kDa孔经孔经孔经孔经23nm23nm1.1

70、. 线粒体外膜线粒体外膜 4.5 nm；通通透透性性很很低低 ( 150Da不不带带电电荷荷的的小小分分子子)，稍大的分子须经由专一运载系统才能穿膜。，稍大的分子须经由专一运载系统才能穿膜。 内膜表面不光滑：向内突出形成内膜表面不光滑：向内突出形成内膜表面不光滑：向内突出形成内膜表面不光滑：向内突出形成嵴（嵴（嵴（嵴（cristaecristae），上有上有上有上有基粒（基粒（基粒（基粒（elementary particleelementary particle）。）。）。）。F F0 0F F1 1内膜内膜内膜内膜ATPATP合酶复合体合酶复合体合酶复合体合酶复合体2.2. 线粒体内膜和内

71、部空间线粒体内膜和内部空间基片（基片（F0）头部（头部（F1）自然状态下功自然状态下功能能-合成合成ATP。 嵴嵴嵴嵴( (cristaecristae) ) ：扩大内膜面积，增加内膜的代谢效率扩大内膜面积，增加内膜的代谢效率扩大内膜面积，增加内膜的代谢效率扩大内膜面积，增加内膜的代谢效率嵴的数量与线粒体氧化活性的强弱程度有关。嵴的数量与线粒体氧化活性的强弱程度有关。需需需需 能能能能 多多多多需需需需 能能能能 少少少少多数高等动物细胞中，嵴呈多数高等动物细胞中，嵴呈多数高等动物细胞中，嵴呈多数高等动物细胞中，嵴呈板层状板层状板层状板层状, , , , 且多垂直于且多垂直于且多垂直于且多垂直

72、于线粒体长轴；线粒体长轴；线粒体长轴；线粒体长轴； 不同类型的细胞中不同类型的细胞中不同类型的细胞中不同类型的细胞中, , , , 嵴的形状与排列方式也不同嵴的形状与排列方式也不同嵴的形状与排列方式也不同嵴的形状与排列方式也不同: : : :外膜外膜外膜外膜膜间隙膜间隙膜间隙膜间隙内膜内膜内膜内膜嵴嵴嵴嵴 基质基质基质基质3. 内外膜转位接触点（内外膜转位接触点（translocation contact site）- 蛋白质等物质进出线粒体的通道。蛋白质等物质进出线粒体的通道。蛋白质等物质进出线粒体的通道。蛋白质等物质进出线粒体的通道。内外膜转位接触点内外膜转位接触点内外膜转位接触点内外膜转

73、位接触点蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质有形成分有形成分有形成分有形成分均均均均 质质质质 的的的的胶状物质胶状物质胶状物质胶状物质丝状物质丝状物质丝状物质丝状物质( (环状环状环状环状DNADNA和和和和RNARNA) )致密颗粒状物质致密颗粒状物质致密颗粒状物质致密颗粒状物质( (含含含含CaCa2+2+、MgMg2+2+或或或或ZnZn2+2+等等等等) ) 三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环的有关酶类的有关酶类的有关酶类的有关酶类脂肪酸氧化脂肪酸氧化脂肪酸氧化脂肪酸氧化的有关酶类的有关酶类的有关酶类的有关酶类丙酮酸氧化丙酮酸氧化丙酮酸氧化丙酮酸氧化的有关酶类的有关酶类的有关酶类的有关酶类

74、核糖体核糖体核糖体核糖体脂类脂类脂类脂类4. 基质（基质（matrix）二、线粒体的化学组成二、线粒体的化学组成蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质65-70%65-70%65-70%65-70%脂类脂类脂类脂类25-30%25-30%25-30%25-30%DNADNADNADNA和和和和遗传系统遗传系统遗传系统遗传系统多种辅酶多种辅酶多种辅酶多种辅酶维生素维生素维生素维生素无机离子无机离子无机离子无机离子线粒体线粒体线粒体线粒体线粒体中各种酶的定位线粒体中各种酶的定位 由于线粒体各部位功能不同由于线粒体各部位功能不同由于线粒体各部位功能不同由于线粒体各部位功能不同, , , , 所含的酶也不同：所含的

75、酶也不同：所含的酶也不同：所含的酶也不同：F内膜：内膜：内膜：内膜：电子传递链电子传递链电子传递链电子传递链和和和和氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化的酶的酶的酶的酶线粒体酶线粒体酶线粒体酶线粒体酶120120120120多种多种多种多种氧化还原酶氧化还原酶氧化还原酶氧化还原酶合成酶合成酶合成酶合成酶水解酶水解酶水解酶水解酶F线粒体基质：线粒体基质：线粒体基质：线粒体基质： 参与参与参与参与三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环、脂肪酸氧化脂肪酸氧化脂肪酸氧化脂肪酸氧化和和和和丙丙丙丙酮酸氧化酮酸氧化酮酸氧化酮酸氧化的酶的酶的酶的酶部部部部 位位位位酶酶酶酶 的的的的 名名名名 称称称

76、称外外外外 膜膜膜膜单胺氧化酶单胺氧化酶单胺氧化酶单胺氧化酶* * * *犬尿氨酸羧化酶犬尿氨酸羧化酶犬尿氨酸羧化酶犬尿氨酸羧化酶 NADH-NADH-NADH-NADH-细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素c c c c还原酶还原酶还原酶还原酶脂肪酸辅酶脂肪酸辅酶脂肪酸辅酶脂肪酸辅酶A A A A连接酶连接酶连接酶连接酶膜膜膜膜 间间间间 隙隙隙隙腺苷酸激酶腺苷酸激酶腺苷酸激酶腺苷酸激酶* * * *核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶内内内内 膜膜膜膜细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶* * * *ATPATPATPATP合成酶合成酶合成酶合成酶NAD

77、HNADHNADHNADH脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶 - - - -羟丁酸脱氢酶羟丁酸脱氢酶羟丁酸脱氢酶羟丁酸脱氢酶 琥珀酸脱氢酶等呼吸链酶系琥珀酸脱氢酶等呼吸链酶系琥珀酸脱氢酶等呼吸链酶系琥珀酸脱氢酶等呼吸链酶系丙酮酸氧化酶丙酮酸氧化酶丙酮酸氧化酶丙酮酸氧化酶肉毒碱脂肪酸酰基转移酶肉毒碱脂肪酸酰基转移酶肉毒碱脂肪酸酰基转移酶肉毒碱脂肪酸酰基转移酶 - - - -羟丙酸脱氢酶羟丙酸脱氢酶羟丙酸脱氢酶羟丙酸脱氢酶线粒体基质线粒体基质线粒体基质线粒体基质苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶* * * *脂肪酸氧化酶系脂肪酸氧化酶系脂肪酸氧化酶系脂肪酸氧化酶系 蛋白质和核酸合成酶系蛋白质和

78、核酸合成酶系蛋白质和核酸合成酶系蛋白质和核酸合成酶系谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶柠檬酸循环酶系柠檬酸循环酶系柠檬酸循环酶系柠檬酸循环酶系三、线粒体的功能三、线粒体的功能能量代谢能量代谢能量代谢能量代谢储积钙离子储积钙离子储积钙离子储积钙离子功能功能功能功能参与细胞凋亡参与细胞凋亡参与细胞凋亡参与细胞凋亡动物细胞中动物细胞中动物细胞中动物细胞中80%80%以上的以上的以上的以上的ATPATP在线粒体中合成在线粒体中合成在线粒体中合成在线粒体中合成！四、线粒体的遗传体系四、线粒体的遗传体系p 线粒体自含线粒体自含DNA ，mtDNA是是裸露的、裸露的、环状环状环状环状，不与组蛋

79、白结合，存在于线粒体的基质内。不与组蛋白结合，存在于线粒体的基质内。p 线粒体一般含有线粒体一般含有5-10个个mtDNA，主要编码线，主要编码线粒体的粒体的tRNA、rRNA及一些及一些线粒体蛋白质。线粒体蛋白质。mtDNAmtDNA复复复复制制制制仍仍仍仍受受受受核核核核的的的的控控控控制制制制，因因因因为为为为mtDNAmtDNA复复复复制制制制所所所所需的聚合酶是由核需的聚合酶是由核需的聚合酶是由核需的聚合酶是由核DNADNA编码、在细胞质中合成的编码、在细胞质中合成的编码、在细胞质中合成的编码、在细胞质中合成的。线线线线粒粒粒粒体体体体的的的的生生生生长长长长和和和和增增增增殖殖殖殖

80、受受受受核核核核基基基基因因因因组组组组和和和和线线线线粒粒粒粒体体体体基基基基因因因因组两套遗传系统共同控制组两套遗传系统共同控制组两套遗传系统共同控制组两套遗传系统共同控制半自主性的细胞器。半自主性的细胞器。半自主性的细胞器。半自主性的细胞器。 线粒体中大约有线粒体中大约有1000种基因产物，种基因产物，37种由线粒种由线粒体自身编码，绝大部分由核编码。体自身编码，绝大部分由核编码。线粒体的半自主性线粒体的半自主性线粒体的半自主性线粒体的半自主性线线粒粒体体的的生生长长与与增增殖殖所所需需要要的的大大部部分分蛋蛋白白质质由由核核基基因因编编码码、在在细细胞胞质质中中合合成成；仅仅有有少少部

81、部分分蛋蛋白白质质由由其其自自身身基基因因编编码码、在线粒体内合成。在线粒体内合成。核基因编码的线粒体蛋核基因编码的线粒体蛋核基因编码的线粒体蛋核基因编码的线粒体蛋白白白白，N-N-N-N-端具信号序列端具信号序列端具信号序列端具信号序列 - 基质导入顺序（基质导入顺序（基质导入顺序（基质导入顺序（matrix-matrix-matrix-matrix-targeting sequence, MTStargeting sequence, MTStargeting sequence, MTStargeting sequence, MTS，亦称导肽），亦称导肽），亦称导肽），亦称导肽）: : :

82、: 介导蛋白介导蛋白介导蛋白介导蛋白质输入到线粒体，富含精质输入到线粒体，富含精质输入到线粒体，富含精质输入到线粒体，富含精氨酸、赖氨酸、丝氨酸、氨酸、赖氨酸、丝氨酸、氨酸、赖氨酸、丝氨酸、氨酸、赖氨酸、丝氨酸、苏氨酸。苏氨酸。苏氨酸。苏氨酸。线粒体蛋白线粒体蛋白+分子伴侣蛋白分子伴侣蛋白+蛋白因子蛋白因子与线粒体膜上与线粒体膜上的受体结合，跨膜通道开放，蛋白质转运到基质。的受体结合，跨膜通道开放，蛋白质转运到基质。五、线粒体的发生五、线粒体的发生 由原有的线粒体分裂、生长而来由原有的线粒体分裂、生长而来由原有的线粒体分裂、生长而来由原有的线粒体分裂、生长而来间壁分裂间壁分裂间壁分裂间壁分裂(

83、 (离离离离) )收缩后分离收缩后分离收缩后分离收缩后分离出芽出芽出芽出芽隔隔间壁分裂间壁分裂间壁分裂间壁分裂( ( ( (离离离离) ) ) )肝细胞中正在分裂的线粒体肝细胞中正在分裂的线粒体肝细胞中正在分裂的线粒体肝细胞中正在分裂的线粒体六、线粒体与医学六、线粒体与医学(a)外外侧侧所所示示为为人人mtDNA的的编编码码产产物物: 编编码码复复合合物物43个个亚亚基基中中的的7个个(ND1,2,3,4,4L,5和和6); 编编码码复复复复合合合合物物物物11个个亚亚基基中中的的细细胞胞色色素素b); 编编码码复复合合物物13个个亚亚基基中中 的的 3个个 (COI, II,III); 编编 码码ATPase复复合合物物16个个亚亚基基中中的的2个个(6, 8); 编编码码大大小小rRNA(16S, 12S rRNA); 编编码码22种种tRNA(白白线线区区, 其其旁旁的的英英文文字字母母代代表表同同族族氨氨基基酸酸)。(b) 内内侧侧示示人人mtDNA中中的的致致病病点点突突变变, 用用疾疾病病的的首首字字缩缩写写和和核核苷苷酸酸的的位位置置来来表表示示。(自自Wallace, 1999)部分致病突变在人线部分致病突变在人线粒体基因组中的定位粒体基因组中的定位