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1、第五章第五章 细胞的内膜系统与囊泡运输细胞的内膜系统与囊泡运输第四节第四节 过氧化物酶体过氧化物酶体 (Peroxisome)一、过氧化物酶体的形一、过氧化物酶体的形态结构态结构由一层单位膜包裹而由一层单位膜包裹而成的膜性结构细胞器。成的膜性结构细胞器。圆形或卵圆形，直径圆形或卵圆形，直径 0.11.0。肝细胞、肾细胞、成肝细胞、肾细胞、成骨细胞和中性粒细胞骨细胞和中性粒细胞可见典型的过氧化物可见典型的过氧化物酶体。酶体。二、过氧化物酶体的酶类组成二、过氧化物酶体的酶类组成1. 氧化酶类氧化酶类占过氧化物酶体酶总量的占过氧化物酶体酶总量的50% 60%2. 过氧化氢酶类过氧化氢酶类占过氧化物酶
2、体酶总量的占过氧化物酶体酶总量的40%，存在于所有细胞的过，存在于所有细胞的过氧化物酶体中氧化物酶体中3. 过氧化物酶类过氧化物酶类仅存在于血细胞的过氧化物酶体中仅存在于血细胞的过氧化物酶体中4. 苹果酸脱氢酶、柠檬酸脱氢酶苹果酸脱氢酶、柠檬酸脱氢酶1. 氧化酶类氧化酶类 D- 氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 L- 氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 L- 氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 氧化酶氧化酶 RH2 + O2 R + H2O2 氧化酶从各种底物氧化酶从各种底物(RH2 ,如尿酸和氨基酸如尿酸和氨基酸) 中除中除去电子去电子 共同特征：氧化底物的同时将氧还原为共同特征：氧化底物的同时将氧还原为 H2O2 过
3、氧化氢酶过氧化氢酶 H2O2 + RH2 R+ 2H2O过氧化氢酶将（过氧化氢酶将（1.）生成的）生成的 H2O2 转换成转换成 H2O。 电子供体为：甲醇、乙醇、亚硝酸盐和甲酸等。电子供体为：甲醇、乙醇、亚硝酸盐和甲酸等。供体不存时，供体不存时，H2O2本身作为电子供体。本身作为电子供体。 过氧化氢酶过氧化氢酶 2H2O2 2H2O + O2 2. 过氧化氢酶类（过氧化氢酶类（标志酶标志酶）3. 过氧化物酶类过氧化物酶类作用与过氧化氢酶相同作用与过氧化氢酶相同 过氧化物酶过氧化物酶 2H2O2 2H2O + O24. 其他（其他（苹果酸脱氢酶、柠檬酸脱氢酶）苹果酸脱氢酶、柠檬酸脱氢酶）脂肪酸
4、的分解转化脂肪酸的分解转化三、过氧化物酶体的功能三、过氧化物酶体的功能分解有毒物质分解有毒物质H2O2 酶利用酶利用 H2O2 将甲醛、甲酸、酚和醇等氧化分解，将甲醛、甲酸、酚和醇等氧化分解，同时也使同时也使 H2O2 转变为无毒的转变为无毒的 H2O。脂肪酸的分解转化脂肪酸的分解转化动物组织中，动物组织中，2550%的脂肪酸在过氧化物酶体中氧的脂肪酸在过氧化物酶体中氧化为化为 HS-CoA。调节细胞氧张力调节细胞氧张力四、过氧化物酶体的发生四、过氧化物酶体的发生通过先存的过氧化物酶体裂殖产生通过先存的过氧化物酶体裂殖产生1. 蛋白质由核基因编码，从细胞质基质中输入过氧化物蛋白质由核基因编码，
5、从细胞质基质中输入过氧化物酶体，装配成成熟的细胞器。酶体，装配成成熟的细胞器。膜整合蛋白（转运蛋白）膜整合蛋白（转运蛋白）将底物从细胞质基质输入过氧化物酶体。将底物从细胞质基质输入过氧化物酶体。将终产物再运回细胞质基质，参与其他生化反应。将终产物再运回细胞质基质，参与其他生化反应。基质酶分子基质酶分子分解底物分解底物2. 膜脂在膜脂在ER上合成，通过磷脂转换蛋白转移。上合成，通过磷脂转换蛋白转移。（一）原发性过氧化物酶体缺陷所致的遗传病（一）原发性过氧化物酶体缺陷所致的遗传病遗传性无过氧化氢酶血症遗传性无过氧化氢酶血症 抗感染能力下降，易患口腔炎。抗感染能力下降，易患口腔炎。脑、肝、肾综合征脑
6、、肝、肾综合征 ( Zellweger 综合征综合征 ) AR各种神经、视觉和肝脏异常，早期幼儿死亡各种神经、视觉和肝脏异常，早期幼儿死亡患者肝、肾细胞过氧化物酶体以膜状空穴存在患者肝、肾细胞过氧化物酶体以膜状空穴存在过氧化氢酶位于细胞质基质中过氧化氢酶位于细胞质基质中极长链脂肪酸极长链脂肪酸 (大于大于C22)氧化障碍氧化障碍堆积在细胞内，影响早期胚胎细胞的正常迁移，胎儿畸形。堆积在细胞内，影响早期胚胎细胞的正常迁移，胎儿畸形。该病至少由该病至少由11个不同基因突变所导致个不同基因突变所导致（二）过氧化物酶体病理性改变引起的疾病（二）过氧化物酶体病理性改变引起的疾病五、过氧化物酶体异常导致的
7、疾病五、过氧化物酶体异常导致的疾病第五节第五节 囊泡与囊泡转运囊泡与囊泡转运一、囊泡的来源与类型一、囊泡的来源与类型根据组成包被的蛋白在电镜下的形态和在细胞运输中的作根据组成包被的蛋白在电镜下的形态和在细胞运输中的作用分类用分类网格蛋白包被小泡网格蛋白包被小泡 (clathrin-coated vesicle)COP包被小泡包被小泡 (coat-protein )COP包被小泡包被小泡 (coat-protein )（一）网格蛋白衣被囊泡（一）网格蛋白衣被囊泡网格蛋白衣被囊泡直径网格蛋白衣被囊泡直径50100nm。来源：高尔基体来源：高尔基体/细胞膜细胞膜网格蛋白分子由网格蛋白分子由1条重链和
8、条重链和1条轻链组成二聚体。条轻链组成二聚体。3个二聚个二聚体形成一个三腿蛋白复合体。体形成一个三腿蛋白复合体。作用作用作为一种机械装备使膜弯曲并形成出芽小泡。作为一种机械装备使膜弯曲并形成出芽小泡。提供小泡选择携带成分的机制。提供小泡选择携带成分的机制。衔接蛋白衔接蛋白 (adaptor)填充在网格蛋白结构支填充在网格蛋白结构支架与囊泡膜之间约架与囊泡膜之间约20nm的间隙，起连接的间隙，起连接作用。作用。衔接蛋白一端衔接蛋白一端与网格蛋与网格蛋白重链末端的白重链末端的 “钩子钩子”作用，作用，另一端另一端特异结合特异结合膜受体膜受体的胞质尾段（捕的胞质尾段（捕获转运分子）。获转运分子）。衔
9、接蛋白的类型衔接蛋白的类型: AP2、AP1、AP3动力素动力素 (dynamin)一种小分子一种小分子 GTP 结合蛋白，结合蛋白，由由900个氨基酸构成。自组个氨基酸构成。自组装形成螺旋状结构，环绕装形成螺旋状结构，环绕在在出芽小泡出芽小泡/有被小窝有被小窝的颈的颈部。部。动力素结合的动力素结合的 GTP 水解，水解，诱导动力素螺旋构像的改诱导动力素螺旋构像的改变，将小泡从膜上切割下变，将小泡从膜上切割下来。来。功能功能：将物质从：将物质从 TGN 运运输到内体和溶酶体、通过输到内体和溶酶体、通过内吞途径将物质从质膜运内吞途径将物质从质膜运输到细胞质组分。输到细胞质组分。（二）（二）COP
10、 有被囊泡有被囊泡来源：粗面内质网来源：粗面内质网COP 外被含有外被含有5种蛋白亚基种蛋白亚基Sar 蛋白亚基：一种小分子蛋白亚基：一种小分子 GTP 结合蛋白，结合结合蛋白，结合GTP/GDP，调节，调节囊泡衣被装配囊泡衣被装配/去装配。去装配。功能功能：介导生物合成途径：介导生物合成途径从从 ER 到到 CGN 的第一步，的第一步，将将“货物货物”从从 ER “向前向前”运输到高尔基体顺面。运输到高尔基体顺面。（三）（三）COP 有被囊泡有被囊泡COP 外被含有外被含有7种蛋白亚基种蛋白亚基COP , 是是一种一种 GTP 结合蛋白，功能类似于结合蛋白，功能类似于 Sar 蛋白亚基。调控
11、外蛋白亚基。调控外被蛋白复合物的聚合、装配和膜泡转运。被蛋白复合物的聚合、装配和膜泡转运。功能功能参与高尔基体膜囊间的反向运输；参与高尔基体膜囊间的反向运输；介导介导 ER 逃逸蛋白从逃逸蛋白从 ERGIC 和高尔基体返回到和高尔基体返回到 ER。二、囊泡转运二、囊泡转运（一）囊泡运输是细胞物质定向运输的基本途径（一）囊泡运输是细胞物质定向运输的基本途径囊泡的产生方式囊泡的产生方式膜性结构细胞器外凸或内凹而成。膜性结构细胞器外凸或内凹而成。囊泡转运囊泡转运囊泡以出芽方式，从一种细胞器膜产生、脱落，然后囊泡以出芽方式，从一种细胞器膜产生、脱落，然后定向地与另一细胞器膜锚定、融合的过程。定向地与另
12、一细胞器膜锚定、融合的过程。（二）囊泡转运是高度有序的选择性物质运输过程（二）囊泡转运是高度有序的选择性物质运输过程囊泡与靶细胞器的识别、锚定与融合囊泡与靶细胞器的识别、锚定与融合进入内质网的蛋白质经修饰、加工，质检合格后以囊泡进入内质网的蛋白质经修饰、加工，质检合格后以囊泡形式被转运。形式被转运。膜泡融合需要不同膜之间特异的相互作用膜泡融合需要不同膜之间特异的相互作用介导运输小泡靶向靶膜的关键蛋白称为介导运输小泡靶向靶膜的关键蛋白称为 SNARE (soluble N-ethyl maleimide-sensitive factor attachment protein receptor，可
13、溶性可溶性NN- -乙基马来酰亚乙基马来酰亚胺敏感因子接合蛋白受体胺敏感因子接合蛋白受体 )SNARE 构成一个大的整合膜蛋白家族，构成一个大的整合膜蛋白家族，分为两类：分为两类：定位于运输小泡膜的定位于运输小泡膜的 v-SNARE ( vesicle-SNARE ) 定位于靶膜上的定位于靶膜上的 t-SNARE ( target-SNARE )（三）囊泡转运的定向机制（三）囊泡转运的定向机制SNAREv-SNARE & t-SNARE 提提供了膜融合的特异性供了膜融合的特异性Rab 蛋白家族蛋白家族GTP 结合蛋白家族结合蛋白家族 ( targeting GTPase )Rab 家族的不同成
14、员与不同的膜组分结合。家族的不同成员与不同的膜组分结合。Rab 家族作为家族作为分子开关分子开关起作用，调节运输小泡的停起作用，调节运输小泡的停泊和融合。泊和融合。运输小泡靶向靶膜的步骤运输小泡靶向靶膜的步骤1. 膜泡向特异的靶膜运动膜泡向特异的靶膜运动小泡沿微管把小泡沿微管把货物包装货物包装箱按预定途箱按预定途径送到目的地。径送到目的地。2. 将膜泡束缚将膜泡束缚(tethering)在靶膜上在靶膜上膜泡和靶膜上的膜泡和靶膜上的 Rab 蛋白参与募集蛋白参与募集细胞质基质的束缚蛋白，介导两种细胞质基质的束缚蛋白，介导两种膜之间的最初接触。膜之间的最初接触。3. 将膜泡锚定将膜泡锚定(dock
15、ing)在靶膜上在靶膜上v-SNARE 与与 t-SNARE相互作用，形相互作用，形成四链成四链螺旋束，两种膜螺旋束，两种膜紧紧密接触。密接触。 4. 膜泡与靶膜间的融合膜泡与靶膜间的融合一旦融合发生，原先从分开的膜上一旦融合发生，原先从分开的膜上突出的突出的 SNARE便位于相同的膜内。便位于相同的膜内。 (四四)囊泡转运是实现细胞膜及内膜系统功能结构囊泡转运是实现细胞膜及内膜系统功能结构转换和代谢更新的桥梁转换和代谢更新的桥梁囊泡转运的发源地囊泡转运的发源地ER 和细胞膜和细胞膜囊泡转运的集散中心囊泡转运的集散中心高尔基体高尔基体膜流膜流伴随物质的合成和运输伴随物质的合成和运输细胞通过胞吞
16、、胞吐以及内质网和高尔基体的物质细胞通过胞吞、胞吐以及内质网和高尔基体的物质合成、加工和运输，使细胞膜发生移位、融合或重合成、加工和运输，使细胞膜发生移位、融合或重组，细胞内各种膜性结构相互联系和转移，这种现组，细胞内各种膜性结构相互联系和转移，这种现象称为膜流。象称为膜流。内质网内质网高尔基体高尔基体分泌泡分泌泡溶酶体或细胞膜溶酶体或细胞膜细胞膜细胞膜胞内体或吞噬（胞内体或吞噬（饮饮）体与溶）体与溶酶酶体融合体融合第六节第六节 细胞内膜系统与医学的关系细胞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（略）（略）二、高尔基体的病理形态变化（略）二、高尔基体的病理形态变化（略）三
17、、溶酶体与疾病（略）三、溶酶体与疾病（略）四、过氧化物酶体与疾病（前述）四、过氧化物酶体与疾病（前述）掌握、熟悉和了解的内容掌握、熟悉和了解的内容掌握：过氧化物酶体的组分和功能。掌握：过氧化物酶体的组分和功能。熟悉：膜结构特征及发生过程。熟悉：膜结构特征及发生过程。了解：过氧化物酶体与疾病发生的关系。了解：过氧化物酶体与疾病发生的关系。复习题复习题1. 过氧化物酶体有哪些主要活性？过氧化物酶体有哪些主要活性？H2O2 酶的作用是什么酶的作用是什么？2. 过氧化物酶体在哪些方面与线粒体相似？哪些方面是过氧化物酶体在哪些方面与线粒体相似？哪些方面是独特的？独特的？3. 比较溶酶体与过氧化物酶体的异
18、同。比较溶酶体与过氧化物酶体的异同。组成成分、膜结构特征、生理功能、发生过程组成成分、膜结构特征、生理功能、发生过程掌握、熟悉和了解掌握、熟悉和了解掌握掌握: 网格蛋白有被小泡的结构和功能网格蛋白有被小泡的结构和功能熟悉熟悉: COP 有被小泡和有被小泡和COP 有被小泡的结构和功能有被小泡的结构和功能了解了解: 运输小泡靶向靶膜的步骤运输小泡靶向靶膜的步骤复习题复习题是什么决定运输小泡和它将要融合的膜组分之间相互作是什么决定运输小泡和它将要融合的膜组分之间相互作用的特异性？用的特异性？描述网格蛋白的分子结构及其与功能之间的关系。描述网格蛋白的分子结构及其与功能之间的关系。对比对比 COP 包被小泡和包被小泡和 COP 包被小泡在蛋白质运输中包被小泡在蛋白质运输中的作用。的作用。
