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1、Endomembrane Endomembrane SystemSystemEndomembrane systemTheseThesemembranes,andmembrane-boundedmembranes,andmembrane-boundedorganellesthathavecertainrelationshipofariseninorganellesthathavecertainrelationshipofariseninevolution,function,andstructure,areallpartofwhatevolution,function,andstructure,a
2、reallpartofwhatiscollectivelycalledendomembraneiscollectivelycalledendomembranesystem,suchsystem,suchasasendoplasmreticulum,Golgicomplex,endoplasmreticulum,Golgicomplex, lysosome,lysosome,nuclearmembranenuclearmembraneetc.Endomembranesystemetc.Endomembranesystemisispeculiartoeukaryoticcell.peculiart
3、oeukaryoticcell.内膜系统内膜系统：是指位于细胞质内，在结构、功能乃至：是指位于细胞质内，在结构、功能乃至发生上有一定联系的膜性结构的总称，包括内质网、发生上有一定联系的膜性结构的总称，包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、微体、核膜等细胞器以及胞高尔基复合体、溶酶体、微体、核膜等细胞器以及胞质内膜性转移小泡。质内膜性转移小泡。内膜系统是真核细胞所特有的结构。内膜系统是真核细胞所特有的结构。Endoplasmic reticulum 内质网内质网Segment 1Segment 2Golgi complex 高尔基复合体高尔基复合体Segment 3Lysosome 溶酶体溶酶体Se
4、gment 4Peroxisome 过氧化物酶体过氧化物酶体Segment 5Endomembrane System & protein sorting 内膜系统与蛋白质分选内膜系统与蛋白质分选Segment 6Endomembrane system & membrane flow 内膜系统与膜流内膜系统与膜流Segment 7Origination of Endomembrane system 内膜系统的起源内膜系统的起源Endoplasmic reticulum, ER Segment 1EndoplasmicEndoplasmicreticulumisalarge,labyrinthre
5、ticulumisalarge,labyrinthnetwork-network-complexofunitecomplexofunitemembrane.Itsmembrane.Itsmadeofmembranousmadeofmembranoussacs,vesiclesandsacs,vesiclesandsmalltubule. 内质网内质网内质网内质网 是由一层单位膜围成的管状，泡状，扁囊是由一层单位膜围成的管状，泡状，扁囊是由一层单位膜围成的管状，泡状，扁囊是由一层单位膜围成的管状，泡状，扁囊状结构，相互连接形成一个连续的内腔相通的膜性管状结构，相互连接形成一个连续的内腔相通的膜性
6、管状结构，相互连接形成一个连续的内腔相通的膜性管状结构，相互连接形成一个连续的内腔相通的膜性管网状系统。网状系统。网状系统。网状系统。 内质网发达与否可作内质网发达与否可作内质网发达与否可作内质网发达与否可作为判断细胞分化成度为判断细胞分化成度为判断细胞分化成度为判断细胞分化成度和功能状态的一种形和功能状态的一种形和功能状态的一种形和功能状态的一种形态学指标。态学指标。态学指标。态学指标。一、形态结构和类型一、形态结构和类型一、形态结构和类型一、形态结构和类型Outnuclearmembrane核膜外层核膜外层Flattenedsacs扁囊状扁囊状EndoplasmicreticulumCel
7、lmembrane细胞膜细胞膜内质网的内腔相互连通内质网的内腔相互连通内质网内质网EndoplasmicreticulumSmalltubuleVesicleCellmembraneNuclearenvelope分分 类：类：UnderUndertheelectronmicroscope,theelectronmicroscope,itispossibletodistinguishtwoitispossibletodistinguishtwotypesofendoplasmicreticulum:typesofendoplasmicreticulum:分类根据：分类根据：分类根据：分类根据：表
8、面是否具有核糖体附着。表面是否具有核糖体附着。a ribosome (blue)a ribosome (blue)with mRNA (brown)with mRNA (brown)and a polypeptide (red) and a polypeptide (red) SmoothEndoplasmicReticulum,SmoothEndoplasmicReticulum,( (SERSER)光面内质网光面内质网光面内质网光面内质网/ /滑面内质网滑面内质网滑面内质网滑面内质网RoughEndoplasmicReticulum,RoughEndoplasmicReticulum,(
9、(RERRER)粗面内质网粗面内质网粗面内质网粗面内质网RER是核糖体与内质网共同构成的复合结构，又称是核糖体与内质网共同构成的复合结构，又称颗粒内质网颗粒内质网颗粒内质网颗粒内质网(granularendoplasmicreticulum,(granularendoplasmicreticulum,GERGER)，多为板层状排列的扁囊状，少数为管状多为板层状排列的扁囊状，少数为管状和泡状，多分布在分泌活动旺盛或分化较完善和泡状，多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内，参与嗜的细胞内，参与嗜碱碱性颗粒性颗粒(嗜碱质嗜碱质)的形成。的形成。核糖体核糖体核糖体核糖体粗面内质网粗面内质网粗面内质网
10、粗面内质网如神经原胞体或树突中的尼氏体(Nissl body) ，位于脊髓运动神经元等大神经元的尼氏体呈粗大的斑块状，即虎斑小体 ；位于如神经节内神经元等小神经元的尼氏体则呈细颗粒状。 尼氏体溶解：尼氏体溶解： 神经细胞基本病变，脊髓灰质炎、维生素B缺乏、神经元胞体与轴突断离等时发生。此时，尼氏体溶解从核周开始崩解为细尘状颗粒，并渐渐向外扩展，进而完全溶解消失。因尼氏体消失，胞浆着色浅，胞体肿胀，细胞由多极形状变为圆形，胞核移至位于轴突起始部对侧边缘部。病变一般为可逆性，去除病因，可恢复正常。如发展，可导致细胞萎缩或坏死。 此外，当脑震荡、脑病变症状等出现会伴随着尼氏体的变化。核糖体核糖体核糖
11、体核糖体粗面内质网粗面内质网粗面内质网粗面内质网RER是核糖体与内质网共同构成的复合结构，又称是核糖体与内质网共同构成的复合结构，又称颗粒内质网颗粒内质网颗粒内质网颗粒内质网(granularendoplasmicreticulum,(granularendoplasmicreticulum,GERGER)，多为板层状排列的扁囊状，少数为管状多为板层状排列的扁囊状，少数为管状和泡状，多分布在分泌活动旺盛或分化较完善和泡状，多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内，参与嗜的细胞内，参与嗜碱碱性颗粒性颗粒(嗜碱质嗜碱质)的形成。的形成。如Russellbody:(罗氏小体or拉塞尔小体)浆细胞内有
12、数目不等、大小不一、直径23m红色小圆球。见于多发性骨髓瘤、伤寒、疟疾、黑热病等.Russell body：浆细胞内有数目不等、大小不一、直径23m红色小圆球。见于多发性骨髓瘤、伤寒、疟疾、黑热病等.又称又称无颗粒内质网无颗粒内质网无颗粒内质网无颗粒内质网(a(agranularendoplasmicgranularendoplasmicreticulum,reticulum,AERAER),膜胞质面无核糖体附着膜胞质面无核糖体附着, ,多为多为彼此连通的分枝的小管或小泡彼此连通的分枝的小管或小泡, ,多集中分布在一多集中分布在一些特化细胞的局部些特化细胞的局部, ,参与参与嗜嗜酸酸性小体的形
13、成。性小体的形成。核糖体核糖体核糖体核糖体粗面内质网粗面内质网粗面内质网粗面内质网滑面内质网滑面内质网滑面内质网滑面内质网SER如嗜酸小体(eosinophilic body): 肝细胞凋亡的病理学特征为肝细胞的嗜酸性变，又称嗜酸性坏死。嗜酸性小体主要出现在急性病毒性肝炎或慢性病毒性肝炎活动期，也可出现在药物性肝炎。There are also large cells with prominent显著的nucleoli and substantial amount of eosinophilic cytoplasm. These cells are suggestive of rhabdoid
14、杆状的cells but none of them have the distinct inclusion body like cytoplasmic eosinophilic body of the rhabodid cells in atypical teratoid rhabodid tumor.Microsome微粒体微粒体特殊类型的内质网特殊类型的内质网 微粒体：是通过人工分离得到的、非生理性的、由微粒体：是通过人工分离得到的、非生理性的、由破碎的内质网自我融合形成的、近似球形的膜泡性结破碎的内质网自我融合形成的、近似球形的膜泡性结构，构，被分离的微粒体被分离的微粒体,特别是粗面微粒
15、体仍具备蛋白质特别是粗面微粒体仍具备蛋白质合成、糖基化和脂类合成等各种基本功能，合成、糖基化和脂类合成等各种基本功能，可用于体可用于体外研究观察胞内各种生理功能实验。外研究观察胞内各种生理功能实验。Electron micrograph of a smooth microsomal fraction in which the membranous vesicles lack ribosomes.Electron micrograph of a rough microsomal fraction containing ribosome-studded membranes.组织匀桨组织匀桨微粒体微
16、粒体特殊类型的内质网特殊类型的内质网Sarcoplasmicreticulum肌质网肌质网肌质网肌质网 肌质网：是心肌和骨骼肌细胞中肌质网：是心肌和骨骼肌细胞中肌质网：是心肌和骨骼肌细胞中肌质网：是心肌和骨骼肌细胞中存在的一种特殊类型的内质网。存在的一种特殊类型的内质网。存在的一种特殊类型的内质网。存在的一种特殊类型的内质网。特殊类型的内质网特殊类型的内质网二、化学组成与酶二、化学组成与酶Symbolicenzyme:主要主要标志酶标志酶： 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶，位于腔面上。磷酸酶，位于腔面上。 另外含多种与糖代谢、脂代谢、蛋白质加工、另外含多种与糖代谢、脂代谢、蛋白质加工、药物及其他
17、有毒物质脱毒相关的酶类。药物及其他有毒物质脱毒相关的酶类。蛋白质蛋白质6070%主要主要脂类脂类3040%Function of the ER使细胞质区域化，为物质代谢提供特定使细胞质区域化，为物质代谢提供特定的内环境；扩大膜的表面积，有利于酶的的内环境；扩大膜的表面积，有利于酶的分布，提高代谢效率；是蛋白质、脂类和分布，提高代谢效率；是蛋白质、脂类和糖类的重要合成基地；参与物质运输、物糖类的重要合成基地；参与物质运输、物质交换和解毒作用；对细胞起机械支持作质交换和解毒作用；对细胞起机械支持作用。用。粗面内质网的功能粗面内质网的功能粗面内质网的功能粗面内质网的功能Function of the
18、 rER蛋白质的合成蛋白质的合成蛋白质的合成蛋白质的合成蛋白质折叠蛋白质折叠蛋白质折叠蛋白质折叠对蛋白质进行运输；对蛋白质进行运输；对蛋白质进行运输；对蛋白质进行运输；参与合成膜脂。参与合成膜脂。参与合成膜脂。参与合成膜脂。二硫键的形成二硫键的形成二硫键的形成二硫键的形成蛋白质糖基化修饰；蛋白质糖基化修饰；蛋白质糖基化修饰；蛋白质糖基化修饰；多肽链多肽链多肽链多肽链的折叠的折叠的折叠的折叠1. 1.分泌性蛋白质分泌性蛋白质分泌性蛋白质分泌性蛋白质2. 2.膜蛋白质膜蛋白质膜蛋白质膜蛋白质3. 3.驻留在驻留在驻留在驻留在rERrER的的的的蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的
19、的合合合合成成成成如消化酶，细胞如消化酶，细胞因子，抗体，肽因子，抗体，肽类激素等。类激素等。如细胞膜上的各如细胞膜上的各种蛋白膜受体，种蛋白膜受体，膜抗原等。膜抗原等。如定位于高尔基如定位于高尔基复合体、内质网、复合体、内质网、溶酶体等蛋白，溶酶体等蛋白，以及分子伴侣等以及分子伴侣等蛋白。蛋白。蛋白质的合成及转移蛋白质的合成及转移蛋白质的合成及转移蛋白质的合成及转移合成的合成的合成的合成的类型类型类型类型1.蛋白质合成蛋白质合成蛋白合成及穿膜转移机制蛋白合成及穿膜转移机制n蛋白质移位的必需组分：蛋白质移位的必需组分：2)信号识别颗粒信号识别颗粒(signalrecognitionpartic
20、le,SRP):游离游离在胞质内的、由在胞质内的、由6个多肽亚单位和个多肽亚单位和1个个RNA分子组成的分子组成的复合结构，能识别并结合信号肽、使蛋白质合成暂时复合结构，能识别并结合信号肽、使蛋白质合成暂时终止，继而与终止，继而与SRP受体结合，引导核糖体到内质网膜受体结合，引导核糖体到内质网膜上定位，完成蛋白质合成过程。上定位，完成蛋白质合成过程。1)信号肽信号肽(signalpeptide)：在新合成的蛋白质在新合成的蛋白质N端的一端的一段由段由1530个氨基酸残基组成的、可被信号识别颗粒个氨基酸残基组成的、可被信号识别颗粒识别的疏水序列。识别的疏水序列。翻译暂停结构域SRP受体结合位点信
21、号肽结合位点MostofSRPiscomposedofanRNAmolecule.Itisshownasredandyellowhelicesinthebottomfigure.Thesecondarystructureisdepictedinthetopright-handcornerofthefigure.TherearesixdifferentproteinsinSRP.AllofthemareboundtotheRNAinonewayoranother.ThesixproteinsareSRP9,SRP9,SRP14,SRP54,SRP68,andSRP72.Thenumbersref
22、ertothemolecularmassinkilodaltons.3)SRP受体（受体（SRP-receptor）/停靠蛋白停靠蛋白(dockingprotein,DP)：是位于内质网膜中的整合蛋白，只露是位于内质网膜中的整合蛋白，只露出到细胞质基质面，出到细胞质基质面，为异二聚体，为异二聚体，可与可与SRP-核糖体核糖体复合体结合，并引至内质网上的移位子的通道蛋白复合体结合，并引至内质网上的移位子的通道蛋白处，并可将处，并可将GTP水解，解除水解，解除SRP对蛋白质合成的阻对蛋白质合成的阻遏作用。遏作用。蛋白合成及穿膜转移机制蛋白合成及穿膜转移机制n蛋白质移位的必需组分：蛋白质移位的必需组
23、分：新生多肽链转移至内质网腔的主要过程新生多肽链转移至内质网腔的主要过程：1)胞质游离核糖体合成信号肽；胞质游离核糖体合成信号肽；2)信号识别颗粒信号识别颗粒(SRP)与信号肽结合；与信号肽结合；3)SRP+核核糖糖体体复复合合体体与与受受体体结结合合附附着着到到内内质质网网膜膜上上的的移移位子通道蛋白处；位子通道蛋白处；4)SRP解离，进入再循环；移位子通道蛋白孔道打开；解离，进入再循环；移位子通道蛋白孔道打开；5)蛋蛋 白白 质质 协协 同同 翻翻 译译 转转 运运 (co-translational translocation);6)信号肽酶切除信号肽；信号肽酶切除信号肽；7)蛋白质合成
24、结束蛋白质合成结束,孔道关闭孔道关闭,核糖体解离进入再循环。核糖体解离进入再循环。蛋白合成及穿膜转移机制蛋白合成及穿膜转移机制蛋白合成及转移蛋白合成及转移(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)过过程程蛋白合成及穿膜转移机制蛋白合成及穿膜转移机制信号假说信号假说(signalhypothesis)1975年由年由RockefellerUniversityinNewYork,細胞暨分子生物學家細胞暨分子生物學家GunterBlobel發現細胞如何以蛋白發現細胞如何以蛋白質的訊號序列質的訊號序列(signalpeptide)控制控制蛋白質在細胞內的運送蛋白質在細胞內的運送(transport)與
25、定位與定位(localization)，而榮獲，而榮獲1999年的諾貝爾醫學獎。他對細胞內蛋年的諾貝爾醫學獎。他對細胞內蛋白質訊號序列的研究，解釋了蛋白白質訊號序列的研究，解釋了蛋白質如何在生物細胞內的正常輸送質如何在生物細胞內的正常輸送,此研究結果己應用於研發對抗遺傳此研究結果己應用於研發對抗遺傳性疾病的藥物性疾病的藥物 2.内质网与蛋白质折叠内质网与蛋白质折叠蛋白质折叠：蛋白质折叠：是指蛋白质从多肽链结构到三维立体是指蛋白质从多肽链结构到三维立体空间结构的形成。内质网中氧化型谷胱甘肽、蛋白质空间结构的形成。内质网中氧化型谷胱甘肽、蛋白质二硫异构酶和分子伴侣等参与蛋白质折叠。二硫异构酶和分子
26、伴侣等参与蛋白质折叠。多多肽肽链链三级结构三级结构二级结构二级结构1)二硫键的形成二硫键的形成由于富含氧化型谷胱甘肽，内质网腔中通常为高氧由于富含氧化型谷胱甘肽，内质网腔中通常为高氧化状态，这种环境有利于蛋白质二硫异构酶催化任化状态，这种环境有利于蛋白质二硫异构酶催化任何两个半胱氨酸残基之间形成二硫键。何两个半胱氨酸残基之间形成二硫键。 分子伴侣分子伴侣分子伴侣分子伴侣(molecularchaperon)(molecularchaperon)：是一类在细胞内调：是一类在细胞内调：是一类在细胞内调：是一类在细胞内调节并协助其他蛋白质进行正确折叠、组装、转运及降节并协助其他蛋白质进行正确折叠、组
27、装、转运及降节并协助其他蛋白质进行正确折叠、组装、转运及降节并协助其他蛋白质进行正确折叠、组装、转运及降解的蛋白质分子，其中大部分属于热激蛋白解的蛋白质分子，其中大部分属于热激蛋白解的蛋白质分子，其中大部分属于热激蛋白解的蛋白质分子，其中大部分属于热激蛋白( (heatheatshockshockproteinprotein，HSP)HSP)家族。此类蛋白多在不利环境因家族。此类蛋白多在不利环境因家族。此类蛋白多在不利环境因家族。此类蛋白多在不利环境因素刺激下应激表达，具有保护细胞的作用。素刺激下应激表达，具有保护细胞的作用。素刺激下应激表达，具有保护细胞的作用。素刺激下应激表达，具有保护细胞
28、的作用。2)蛋白质多肽链的折叠蛋白质多肽链的折叠 内质网腔中蛋白质多肽链的折叠是通过分子伴侣系内质网腔中蛋白质多肽链的折叠是通过分子伴侣系内质网腔中蛋白质多肽链的折叠是通过分子伴侣系内质网腔中蛋白质多肽链的折叠是通过分子伴侣系统完成的。统完成的。统完成的。统完成的。 内质网腔中热激蛋白家族主要有内质网腔中热激蛋白家族主要有内质网腔中热激蛋白家族主要有内质网腔中热激蛋白家族主要有hap70hap70和和和和hap90hap90等，等，等，等，其主要功能是帮助蛋白质正确折叠，防止未成熟蛋白其主要功能是帮助蛋白质正确折叠，防止未成熟蛋白其主要功能是帮助蛋白质正确折叠，防止未成熟蛋白其主要功能是帮助蛋
29、白质正确折叠，防止未成熟蛋白质的折叠，保持细胞的自稳定。质的折叠，保持细胞的自稳定。质的折叠，保持细胞的自稳定。质的折叠，保持细胞的自稳定。2)蛋白质多肽链的折叠蛋白质多肽链的折叠Theeightmostfrequentproteindomainsuperfolds2)蛋白质多肽链的折叠蛋白质多肽链的折叠2)蛋白质多肽链的折叠蛋白质多肽链的折叠正确折叠 导入导出错误折叠修饰与折叠滞留泛素蛋白酶体系 解蛋白降组装囊泡内质网是蛋白从无活性的一级多肽链结构到有活性的内质网是蛋白从无活性的一级多肽链结构到有活性的内质网是蛋白从无活性的一级多肽链结构到有活性的内质网是蛋白从无活性的一级多肽链结构到有活性
30、的三级、四级立体空间结构的转变发生场所。三级、四级立体空间结构的转变发生场所。三级、四级立体空间结构的转变发生场所。三级、四级立体空间结构的转变发生场所。 越来越多研究发现细胞内越来越多研究发现细胞内信息传递信息传递分子与细胞分子与细胞蛋白蛋白质折叠质折叠机制有关。信息传递分子的折叠、装配、解聚机制有关。信息传递分子的折叠、装配、解聚或构象改变决定它们处于活性或构象改变决定它们处于活性状态状态或非活性状态。研或非活性状态。研究还发现许多疾病的发生都与蛋白质是否能正确折叠究还发现许多疾病的发生都与蛋白质是否能正确折叠密切相关。密切相关。 蛋白折叠的重要性蛋白折叠的重要性 例例1：某研究发现人体内
31、抗胰蛋白酶发生突变时，某研究发现人体内抗胰蛋白酶发生突变时，ER的分子伴侣的分子伴侣calnexin介导了异常折叠的突变蛋白介导了异常折叠的突变蛋白的聚集，这些异常产物的聚集大大妨碍了细胞的正的聚集，这些异常产物的聚集大大妨碍了细胞的正常活动，导致常活动，导致肝硬化肝硬化或或肺气肿肺气肿的发生。的发生。例例2：随着年龄的增长和受紫外线照射累加效应的影随着年龄的增长和受紫外线照射累加效应的影响，可导致响，可导致晶体蛋白的分子伴侣活性减弱，这是晶体蛋白的分子伴侣活性减弱，这是老老年性白内障年性白内障的病因之一。的病因之一。3.粗面内质网中蛋白质的糖基化修饰粗面内质网中蛋白质的糖基化修饰蛋白质糖基化
32、蛋白质糖基化(glycosylation):是指单糖或寡糖与蛋是指单糖或寡糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白的过程。白质共价结合形成糖蛋白的过程。附着性核糖体合成的蛋白质进入附着性核糖体合成的蛋白质进入内质网后大都内质网后大都要进行要进行糖基化；糖基化；游离性核糖体合成的蛋白质游离性核糖体合成的蛋白质进入基质中进入基质中不进行不进行糖基化；糖基化；差差别别糖与蛋白质糖与蛋白质连接的方式连接的方式N-连接的寡糖连接的寡糖O-连接的寡糖连接的寡糖发生在粗面发生在粗面内质网中内质网中发生在高尔发生在高尔基复合体中基复合体中特点特点O-连接的糖基化连接的糖基化O-连接的糖基化是指蛋白质多肽链中的连接的糖基化
33、是指蛋白质多肽链中的酪氨酸、丝酪氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基氨酸、苏氨酸残基侧链侧链羟基基团羟基基团(-OH)与寡糖共价结与寡糖共价结合形成糖蛋白的过程。合形成糖蛋白的过程。N-连接的糖基化连接的糖基化N-连接的糖基化是由连接的糖基化是由N乙酰葡萄糖胺、甘露糖或乙酰葡萄糖胺、甘露糖或葡萄糖与蛋白质多肽链中的葡萄糖与蛋白质多肽链中的天冬酰胺残基天冬酰胺残基侧链上的侧链上的氨基基团氨基基团连接形成糖蛋白过程的。连接形成糖蛋白过程的。N-连接的糖基化所需的糖基转移酶是一种位于连接的糖基化所需的糖基转移酶是一种位于粗面粗面内质网膜整合蛋白。内质网膜整合蛋白。3.粗面内质网中蛋白质的糖基化修饰粗面内质网中蛋
34、白质的糖基化修饰天冬酰胺天冬酰胺。多多萜萜醇醇PP3个葡萄糖个葡萄糖9个甘露糖个甘露糖2个个N-乙乙酰葡萄糖酰葡萄糖胺胺。胞液胞液ER腔腔多多萜萜醇醇PP活化活化糖基转糖基转移酶移酶3.粗面内质网中蛋白质的糖基化修饰粗面内质网中蛋白质的糖基化修饰。天冬酰胺天冬酰胺多多萜萜醇醇PP-葡萄糖苷酶&甘露糖葡萄糖N-乙酰葡萄糖胺另一分子伴侣-葡萄糖苷酶正确折叠蛋白未折叠蛋白错误折叠蛋白葡萄糖暂时保护甘露糖不受剪切筛查错折叠蛋白,防止出网葡萄糖基转移酶3.粗面内质网中蛋白质的糖基化修饰粗面内质网中蛋白质的糖基化修饰N-连接的寡糖的加工连接的寡糖的加工甘露糖甘露糖N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺葡萄糖葡萄糖天
35、冬酰胺天冬酰胺甘露糖甘露糖N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺半乳糖半乳糖唾液酸唾液酸天冬酰胺天冬酰胺高尔基复合体高尔基复合体中糖的中糖的终加工终加工内质网中完成内质网中完成糖的糖的初加工初加工 粗面内质网合成的外输性蛋白质，经加工粗面内质网合成的外输性蛋白质，经加工粗面内质网合成的外输性蛋白质，经加工粗面内质网合成的外输性蛋白质，经加工( (糖基化糖基化糖基化糖基化) )后，以出芽方式将蛋白包裹形成膜性转运小泡，以后，以出芽方式将蛋白包裹形成膜性转运小泡，以后，以出芽方式将蛋白包裹形成膜性转运小泡，以后，以出芽方式将蛋白包裹形成膜性转运小泡，以安全的囊泡形式进行定点运输。
36、安全的囊泡形式进行定点运输。安全的囊泡形式进行定点运输。安全的囊泡形式进行定点运输。4.蛋白质的运输蛋白质的运输5.粗面内质网与膜脂的合成粗面内质网与膜脂的合成来自微粒体和细胞放射自显影的研究表明细胞膜和来自微粒体和细胞放射自显影的研究表明细胞膜和内膜系统大部分的膜脂是内膜系统大部分的膜脂是由糙面内质网合成由糙面内质网合成的。的。(1)MostmembranelipidsaresynthesizedentirelywithintheER.(2)Therearetwoexceptions:(a)sphingomyelin(鞘磷脂鞘磷脂)andglycolipids,(beginsinER;com
37、pletedinGolgi);(b)someoftheuniquelipidsoftheMitochondrialandChloroplastmembranes(themself).糖原代糖原代谢谢脂类合成脂类合成与运输与运输解毒作解毒作用用储存和调储存和调节节CaCa2 2浓浓度度Function of the sER脂脂肪肪小肠内小肠内分解分解甘油一脂甘油一脂甘甘 油油脂脂 肪肪 酸酸内质网內内质网內酶酶甘油甘油三脂三脂磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(卵磷脂卵磷脂)合成过程：合成过程：多数细胞粗面内质网主要合成蛋白质，滑面内质网主多数细胞粗面内质网主要合成蛋白质，滑面内质网主要合成脂类。要合成脂类。
38、胆碱胆碱胆碱胆碱脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸CoACoA甘油甘油甘油甘油磷酸磷酸磷酸磷酸三种基本底物存三种基本底物存在于细胞质中在于细胞质中乙酰转移酶乙酰转移酶磷酸酶磷酸酶胆碱磷脂胆碱磷脂转移酶转移酶三种催化三种催化酶位于粗酶位于粗面内质网面内质网膜上膜上1.脂类合成与运输脂类合成与运输实验证明：实验证明：粗面、滑面都参与脂类合成。粗面、滑面都参与脂类合成。脂肪脂肪小滴小滴滑滑面内质面内质网多网多糙糙面内面内质网少质网少类固醇激素类固醇激素嵌入嵌入内质内质网胞网胞质面质面导致内质网膜内外成分差导致内质网膜内外成分差异，膜面积伸展异，膜面积伸展不平行不平行。1.脂类合成与运输脂类合成与运输例：磷脂酰
39、胆碱例：磷脂酰胆碱(卵磷脂卵磷脂)合成过程：合成过程：磷磷酸酶酸酶缩合2P非水溶性,插入内质网胞质面酸酸磷磷脂脂P缩合乙酰转乙酰转移酶移酶1CoACoA2脂肪酰CoACoACoA甘油磷酸P酯酯甘甘油油二二胆碱磷脂胆碱磷脂转移酶转移酶3CDPCDP胆碱二磷酸胞苷二磷酸胞苷CMPCMP磷脂酰磷脂酰P胆碱胞质面胞质面腔液面腔液面 脂类分子从内质网膜胞质一脂类分子从内质网膜胞质一侧翻转至内质网腔面一侧侧翻转至内质网腔面一侧脂类份子膜上分布的平衡方式脂类份子膜上分布的平衡方式:胞质面胞质面腔液面腔液面ER合成的磷脂可通过运输囊合成的磷脂可通过运输囊泡运输至质膜、高尔基复合体泡运输至质膜、高尔基复合体膜、
40、溶酶体膜和胞内体膜。膜、溶酶体膜和胞内体膜。1.脂类合成与运输脂类合成与运输翻转酶翻转酶(flipase)！翻转酶翻转酶(flipase)！非特异性、有选非特异性、有选择性的转移磷脂择性的转移磷脂!从内质网膜中抽取从内质网膜中抽取单个磷脂分子单个磷脂分子过氧化氢酶体过氧化氢酶体埋藏于自身分子中埋藏于自身分子中运至到位运至到位磷脂转移蛋白磷脂转移蛋白(phospholipidexchangeproteins,PEP):专一专一介导介导膜脂运至膜脂运至线粒体线粒体和和过氧化过氧化氢酶体氢酶体。PEP脂类份子膜上分布的平衡方式脂类份子膜上分布的平衡方式:1.脂类合成与运输脂类合成与运输2.解毒作用解
41、毒作用机体内的外源性和内源性毒物以及药物均是通过肝细机体内的外源性和内源性毒物以及药物均是通过肝细胞的胞的光面内质网光面内质网完成解毒过程。完成解毒过程。细胞色素酶细胞色素酶P450NADPH-细胞色素细胞色素c还原酶还原酶细胞色素酶细胞色素酶b5NADH-细胞色素细胞色素b5还原酶还原酶细胞色素酶细胞色素酶P450还原酶还原酶也被看作是内质网的重要标志酶系！Segment 2Golgi Complex高高 尔尔 基基 复复 合合 体体高高 尔尔 基基 复复 合合 体体光镜下的细胞器：荧光绿显示细胞核红色显示高尔基复合体高尔基复合体是由一层单位膜包围而成的复杂的高尔基复合体是由一层单位膜包围而
42、成的复杂的囊囊泡系统，电镜下由小囊泡、扁平囊和大囊泡组成。泡系统，电镜下由小囊泡、扁平囊和大囊泡组成。分布特点：分布特点：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体的发达程度与细胞分化程度呈正相关。分高尔基体的发达程度与细胞分化程度呈正相关。分化好的细胞中化好的细胞中GC较发达；未分化的细胞比同类成熟较发达；未分化的细胞比同类成熟型细胞型细胞GC少的多。少的多。具有分泌作用的细胞高尔基复合体均很发达，多个具有分泌作用的细胞高尔基复合体均很发达，多个GC可围成环状或半环状，如杯形细胞、胰腺细胞、可围成环状或半环状，如杯形细胞、胰腺细胞、唾液腺细胞、小肠上皮细胞等；肌细胞及淋巴细
43、胞中唾液腺细胞、小肠上皮细胞等；肌细胞及淋巴细胞中GC罕见。罕见。例：实验室快速生长的培养细胞、肿瘤细胞由于侧重例：实验室快速生长的培养细胞、肿瘤细胞由于侧重生长与繁殖，形态和功能的分化均较差，因此生长与繁殖，形态和功能的分化均较差，因此GC很很不发达。不发达。一、高尔基复合体的形态结构一、高尔基复合体的形态结构光光镜镜电电 镜镜扁平囊扁平囊成熟面成熟面/ /反面反面/ /TGN小囊泡小囊泡大囊泡大囊泡形成面形成面/ /顺面顺面/ /CGN网状结构网状结构一、高尔基复合体的形态结构一、高尔基复合体的形态结构顺面高尔基网顺面高尔基网(cis-Golginetwork,CGN)反面高尔基网反面高尔
44、基网(transGloginetwork,TGN)中间高尔基网中间高尔基网(medialGloginetwork,MGN)二、高尔基复合体的化学组成二、高尔基复合体的化学组成脂类脂类成分成分脂类成分的含量介于内质网和质膜之间。脂类成分的含量介于内质网和质膜之间。脂类成分的种类与内质网和质膜相同。脂类成分的种类与内质网和质膜相同。胆固醇：胆固醇：胆固醇：胆固醇： RERRER膜膜膜膜GCGC膜膜膜膜C C膜膜膜膜 逐渐逐渐逐渐逐渐 糖糖糖糖脂：脂：脂：脂： RERRER膜膜膜膜GCGC膜膜膜膜C C膜膜膜膜逐渐逐渐逐渐逐渐 蛋白质：蛋白质：蛋白质：蛋白质： RERRER膜膜膜膜GCGC膜膜膜膜C
45、 C膜膜膜膜 逐渐逐渐逐渐逐渐 由此可见，由此可见，由此可见，由此可见，GCGC是位于是位于是位于是位于ERER与质膜之间一种过渡与质膜之间一种过渡与质膜之间一种过渡与质膜之间一种过渡型的膜性细胞器。型的膜性细胞器。型的膜性细胞器。型的膜性细胞器。二、高尔基复合体的化学组成二、高尔基复合体的化学组成酶酶 成成 分分磺基磺基- -糖基转移酶：糖基转移酶：催化糖脂合成催化糖脂合成。糖基转移酶糖基转移酶: : 催化糖蛋白合成催化糖蛋白合成。酰基转移酶：酰基转移酶：催化磷脂合成催化磷脂合成。糖苷酶：糖苷酶：去除糖分子去除糖分子。其他酶其他酶: :氧化还原酶、磷酸酶、激酶、氧化还原酶、磷酸酶、激酶、磷酯
46、酶。磷酯酶。标标志志性性酶酶众多的生化反应在此进行。众多的生化反应在此进行。三、高尔基复合体的极性三、高尔基复合体的极性结结构构差差异异：扁平囊顺面较狭窄；反面较宽大扁平囊顺面较狭窄；反面较宽大内含酶差异内含酶差异：构成构成构成构成GCGC的各膜囊在形态、化学组成和的各膜囊在形态、化学组成和的各膜囊在形态、化学组成和的各膜囊在形态、化学组成和功能上的差异功能上的差异功能上的差异功能上的差异. .顺面顺面甘露糖酶、脂肪酰基转移酶；甘露糖酶、脂肪酰基转移酶；中间中间NADP、焦磷酸硫胺素酶；、焦磷酸硫胺素酶；反面反面半乳糖基转移酶、唾液酸转移酶等，半乳糖基转移酶、唾液酸转移酶等，顺面顺面对蛋白质、
47、脂类进行鉴别和初级分选；对蛋白质、脂类进行鉴别和初级分选；中间中间对蛋白质、脂类进行加工、修饰；对蛋白质、脂类进行加工、修饰；反面反面二次分选、包装、输出。二次分选、包装、输出。功功能能差差异异：GC执行功能时具有方向性、顺序性执行功能时具有方向性、顺序性.三、高尔基复合体区域化三、高尔基复合体区域化蛋白质合成蛋白质合成蛋白质合成蛋白质合成溶酶体蛋白寡糖的磷酸化作用溶酶体蛋白寡糖的磷酸化作用溶酶体蛋白寡糖的磷酸化作用溶酶体蛋白寡糖的磷酸化作用去除去除去除去除3 3分子甘露糖分子甘露糖分子甘露糖分子甘露糖去除去除去除去除2 2分子甘露糖；分子甘露糖；分子甘露糖；分子甘露糖； 加入加入加入加入N-
48、N-乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖加入半乳糖；加入半乳糖；加入半乳糖；加入半乳糖； 加入唾液酸糖加入唾液酸糖加入唾液酸糖加入唾液酸糖高尔基复合体功能区隔化示意图高尔基复合体功能区隔化示意图溶酶体溶酶体分分泌泌泡泡加入分选信号；分选加入分选信号；分选加入分选信号；分选加入分选信号；分选内质网内质网反面扁囊反面扁囊顺面高尔基网顺面高尔基网顺面扁囊顺面扁囊反面高尔基网反面高尔基网质膜质膜中间扁囊中间扁囊高尔基高尔基复合体复合体对糖蛋对糖蛋白的合白的合成和修成和修饰过程饰过程具有严具有严格的顺格的顺序性。序性。参与细胞的参与细胞的参与细胞的参与细胞的分泌活动分泌活动分泌活动分泌活动对蛋白质的
49、对蛋白质的对蛋白质的对蛋白质的修饰加工修饰加工修饰加工修饰加工对蛋白质的对蛋白质的对蛋白质的对蛋白质的分拣运输分拣运输分拣运输分拣运输四、高尔基复合体的功能四、高尔基复合体的功能3分钟分钟17分钟分钟117分钟分钟3 3H H 标记亮氨酸标记亮氨酸放射性探测放射性探测Experiment参与细胞的分泌活动参与细胞的分泌活动高尔基复合体分泌高尔基复合体分泌颗粒的形成过程中颗粒的形成过程中起着浓缩、修饰、起着浓缩、修饰、加工、运输等作用。加工、运输等作用。N-连接的寡糖链：初连接的寡糖链：初步在步在rER腔内完成，二腔内完成，二次加工在次加工在GC内完成。内完成。O-连接的寡糖链：在连接的寡糖链：
50、在高尔基复合体内合成。高尔基复合体内合成。糖糖蛋蛋白白一）高尔基复合体对蛋白质的加工一）高尔基复合体对蛋白质的加工1.蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化甘露糖N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰葡萄糖胺半乳糖唾液酸天冬酰胺成熟的糖蛋白成熟的糖蛋白Glycosylation in Golgi complex高尔基复合体内的糖基化高尔基复合体内的糖基化功 能N-N-乙酰乙酰葡萄糖葡萄糖胺胺高尔基复合体顺面高尔基复合体顺面顺面中间扁囊顺面中间扁囊中间扁囊中间扁囊中间扁囊中间扁囊甘露糖甘露糖-甘露糖苷酶甘露糖苷酶乙酰葡萄糖胺转移酶乙酰葡萄糖胺转移酶-甘露糖苷酶甘露糖苷酶N-N-乙酰葡乙酰葡萄糖胺萄糖胺去除去除3 3个甘
51、露糖个甘露糖去除去除2 2个个甘露糖甘露糖N-乙酰葡乙酰葡萄糖胺萄糖胺反面中间高尔基体反面中间高尔基体高尔基体反面高尔基体反面高尔基体反面高尔基体反面岩藻糖岩藻糖岩藻糖岩藻糖半乳糖半乳糖唾液酸唾液酸Glycosylation in Golgi complex高尔基复合体内的糖基化高尔基复合体内的糖基化功 能 溶酶体酶蛋白在GC内的加工过程中，保留了全部甘露糖，因为在GC顺面区，溶酶体蛋白接受了磷酸基团，使甘露糖免受中间区甘露糖苷酶的切割，并防止了在GC中间区和反面区里，N-乙酰葡萄糖胺、半乳糖、唾液酸等的掺入。2.溶酶体酶的磷酸化溶酶体酶的磷酸化甘露糖甘露糖N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺磷酸化磷
52、酸化3.分泌性蛋白质部分肽链的水解分泌性蛋白质部分肽链的水解一些粗面内质网一些粗面内质网合成的蛋白质（胰合成的蛋白质（胰岛素、甲状腺素、岛素、甲状腺素、神经肽等）是以无神经肽等）是以无活性前体形式出现活性前体形式出现的，运输到高尔基的，运输到高尔基复合体后，在各种复合体后，在各种蛋白酶的作用下切蛋白酶的作用下切除部分肽链成为有除部分肽链成为有活性的多肽。活性的多肽。二）高尔基复合体对蛋白质的分拣运输二）高尔基复合体对蛋白质的分拣运输蛋白质合成蛋白质合成溶酶体寡聚糖磷酸化溶酶体寡聚糖磷酸化切除甘露糖切除甘露糖加加N-N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺加半乳糖加半乳糖加唾液酸；分拣加唾液酸；分拣溶酶体溶
53、酶体切除甘露糖切除甘露糖蛋白质在GC内的加工过程中，被加上不同的分选信号(如磷酸、半乳糖、唾液酸等), 带有不同分选信号的蛋白质可被反面GC网膜上的专一受体识别、浓缩、分选，最后形成不同的运输小泡而输送到细胞的不同部位。Key PointThefunctionofrERThefunctionofrER粗面内质网的功能粗面内质网的功能粗面内质网的功能粗面内质网的功能MolecularchaperonMolecularchaperon、 MicrosomeMicrosome、 signalpeptidesignalpeptide 、 SRP、SRP-receptor综合叙述蛋白质的糖基化修饰与运输
54、过程综合叙述蛋白质的糖基化修饰与运输过程综合叙述蛋白质的糖基化修饰与运输过程综合叙述蛋白质的糖基化修饰与运输过程滑面内质网有何主要功能？滑面内质网有何主要功能？滑面内质网有何主要功能？滑面内质网有何主要功能？简述高尔基复合体的形态结构特点。简述高尔基复合体的形态结构特点。简述高尔基复合体的形态结构特点。简述高尔基复合体的形态结构特点。为什么说高尔基复合体是有极性的细胞器？为什么说高尔基复合体是有极性的细胞器？为什么说高尔基复合体是有极性的细胞器？为什么说高尔基复合体是有极性的细胞器？Function of the sER(1)Synthesisofsteroidsinendocrinecell
55、s(内分泌细胞内分泌细胞).(2)Detoxificationoforganiccompoundsinlivercells(Systemofoxygenases-cytochromep450family).(3)Releaseofglucose6-phosphateinlivercells.(4)SequestrationofCa2+.Ca2+-ATPase3.糖原代谢糖原代谢糖原(A)Arrowheads point to transitional areas between rough and smooth ER. Notice that glycogen is virtually exc
56、luded from the RER stacks, and very closely associated with SER. (B) Extensive SER is observed in the SER-glycogen containing regions of the cytoplasm . during glycogen breakdown or deposition. 肌质网末端池肌质网管肌质网肌质网特化的光滑内质网，能通过特化的光滑内质网，能通过膜上膜上Ca2通道和通道和Ca2泵调节细胞内的泵调节细胞内的Ca2浓度，达到对肌肉的收缩与舒张浓度，达到对肌肉的收缩与舒张的调节。的
57、调节。4.储存与调节储存与调节Ca2浓度浓度当肌细胞收到收缩信号时，就从肌质网当肌细胞收到收缩信号时，就从肌质网中释放大量的钙离子到胞质中，并迅速中释放大量的钙离子到胞质中，并迅速扩散、粘附到原肌球蛋白上，使肌纤维扩散、粘附到原肌球蛋白上，使肌纤维发生相对滑动，持续收缩；发生相对滑动，持续收缩；肌质网膜上的钙泵在肌质网膜上的钙泵在ATP供能下，可将供能下，可将钙离子泵回肌质网中，降低胞质中钙离钙离子泵回肌质网中，降低胞质中钙离子浓度，使肌肉得以舒张。钙泵可不停子浓度，使肌肉得以舒张。钙泵可不停地工作，直到钙离子浓度降到一个很低地工作，直到钙离子浓度降到一个很低的水平。一旦再有的水平。一旦再有收
58、缩信号收缩信号传入，又可传入，又可将大量的钙离子释放到胞质中，引起肌将大量的钙离子释放到胞质中，引起肌肉收缩。肉收缩。四、内质网与医学四、内质网与医学细胞受到缺氧、辐射、中毒、感染及某些化学药物的影响时，细胞受到缺氧、辐射、中毒、感染及某些化学药物的影响时，内质网池可出现扩张内质网池可出现扩张(腔膨大成空泡状腔膨大成空泡状),扩张较强时，粗面内质扩张较强时，粗面内质网同时互相离散，膜上的颗粒呈不同程度的脱失网同时互相离散，膜上的颗粒呈不同程度的脱失,进而内质网本进而内质网本身可断裂成大小不等的片段和大小泡等，这些改变大多见于身可断裂成大小不等的片段和大小泡等，这些改变大多见于肺肺水肿、脑水肿水
59、肿、脑水肿等细胞等细胞。内质网泡化四、内质网与医学四、内质网与医学 阿尔茨海默病阿尔茨海默病(Alxheimers (Alxheimers disease, ADdisease, AD，老年痴呆，大脑，老年痴呆，大脑退行性疾病）退行性疾病）病理研究病理研究：内质网中内质网中淀粉样蛋白肽淀粉样蛋白肽(A)的过的过量生成和蓄积是阿尔茨量生成和蓄积是阿尔茨海默病发病机制的中心海默病发病机制的中心环节。大脑皮层广泛的环节。大脑皮层广泛的淀粉样沉淀、凝集、神淀粉样沉淀、凝集、神经纤维缠结等毒副作用经纤维缠结等毒副作用引起神经细胞退化、变引起神经细胞退化、变性、坏死。性、坏死。一、高尔基复合体的形态结构一
60、、高尔基复合体的形态结构顺顺面面反反面面呈盘状，呈盘状，3-103-10层称层称高尔基堆高尔基堆扁平囊间距扁平囊间距：20 - 30 20 - 30 nm;nm;凹凹 面面：成熟（反）面：成熟（反）面; ;凸凸 面面：形成（顺）面：形成（顺）面; ;凸面凸面/ /形成面形成面/ /顺面顺面/ /CNG形成面膜厚形成面膜厚： 6 6nm; nm; 囊囊 腔腔 内含内含：中等电子密度的物质：中等电子密度的物质; ;来来 源源：小囊泡融合。：小囊泡融合。凹面凹面/ /成熟面成熟面/ /反面反面/ /TGN成熟面膜厚成熟面膜厚： 8 8nm;nm;囊囊 腔腔 宽宽：6 15 6 15 nm;nm;扁平
61、囊：扁平囊：一、高尔基复合体的形态结构一、高尔基复合体的形态结构直直径径：30-80nm球形小泡球形小泡膜膜厚厚：6nm;泡内含物质泡内含物质：低电子密度物质，较透明。：低电子密度物质，较透明。来来源源：由：由rER芽生芽生而来。而来。直直径径：100500nm;膜膜厚厚：8nm;泡内含物质泡内含物质：高电子密度物质，浓缩泡。：高电子密度物质，浓缩泡。来来源源：扁平囊周边或局部球：扁平囊周边或局部球状膨突脱落形成。状膨突脱落形成。大囊泡：大囊泡：小囊泡：小囊泡：一、高尔基复合体的形态结构一、高尔基复合体的形态结构五、高尔基复合体的病理性变化五、高尔基复合体的病理性变化 高尔基复合体的肥大与萎缩
62、高尔基复合体的肥大与萎缩高尔基复合体中内容物的改变高尔基复合体中内容物的改变 高尔基复合体在癌细胞中的变化高尔基复合体在癌细胞中的变化糖原糖原分解酶分解酶(葡萄糖葡萄糖-6-磷磷酸酶酸酶)存在于内质网膜上存在于内质网膜上参与糖原合成途径的参与糖原合成途径的关键性关键性糖原合酶糖原合酶和参和参与糖原分解途径的关与糖原分解途径的关键性键性磷酸化酶磷酸化酶均位于均位于细胞质基质细胞质基质3.糖原代谢糖原代谢有研究发现：有研究发现：糖原主要贮存在肌肉和肝脏中，肌肉中糖原约占肌肉糖原主要贮存在肌肉和肝脏中，肌肉中糖原约占肌肉总重量的总重量的1-2%，肝脏中糖原约占肝脏总量，肝脏中糖原约占肝脏总量6-8%。肌。肌糖原分解为肌肉自身收缩提供能量，肝糖原分解主要糖原分解为肌肉自身收缩提供能量，肝糖原分解主要维持血糖浓度。维持血糖浓度。另有研究发现：另有研究发现：葡萄糖葡萄糖磷磷酸酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸糖原糖原SER不参与糖原合成，仅参与糖原分解。不参与糖原合成，仅参与糖原分解。研究方法局限，不能确定研究方法局限，不能确定SER是否参与糖原是否参与糖原合成，尚需深入研究。合成，尚需深入研究。争争论论
