真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输-复

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1、细胞生物学Cell Biology主讲教师：陈原国主讲教师：陈原国主讲教师：陈原国主讲教师：陈原国联系方式：联系方式：联系方式：联系方式：37859113785911， 枣庄学院生命科学学院枣庄学院生命科学学院枣庄学院生命科学学院枣庄学院生命科学学院退出第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输 细胞内膜系统(endomembrane system)：真核细胞的细胞质内具有的结构、功能和发生上相互联系的膜围绕的细胞器构成的区室化结构(compartmentalization)。主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等，由膜围绕的细胞器或细胞结构。 细胞内部被膜分为3类结构： 细胞内

2、膜系统， 细胞质基质(cytoplasmic matrix)、 其它由膜包被的各种细胞器：线粒体、叶绿体、过氧化物酶体和细胞核。 退出第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输第一节细胞质基质的涵义与功能第二节细胞内膜系统及其功能第三节细胞内蛋白质的分选与膜泡运输复习题退出Membranes divide the cytoplasm of eukaryotic cells into distinct compartments. Three categories compartments in eukaryotic cells: (1) the cytosol. (2) the endomem

3、brane system: ER, Golgi complex, Lys., secretory vesicles. (3) mitochondria, chloroplasts, peroxisomes, and the nucleus.退出第一节细胞质基质的涵义与功能 细胞质基质(cytoplasmic matrix or cytomatrix)：在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质。 细胞质基质体积约占细胞质的一半。一.细胞质基质的涵义二.细胞质基质的功能退出肝细胞中细胞质基质及肝细胞中细胞质基质及其它组分的数目及所占体积比其它组分的数目及所占体积比细胞组分数目体积比细

4、胞质基质细胞核内质网高尔基体溶酶体胞内体过氧化物酶体线粒体1111300200400170054612311122退出一.细胞质基质的涵义 细胞质基质完成了细胞与环境，细胞内各结构间物质运输、能量交换、信息传递等，及很多重要中间代谢反应。 曾用名：细胞液(cell sap)，透明质(hyaloplasm)，胞质溶胶(cytosol)等。细胞质基质的主要成分： 与中间代谢有关的数千种酶类 维持细胞形态和胞内物质运输有关的细胞质骨架结构对细胞质基质认识：从酶溶液，到高度的组织体系。细胞质基质研究困难的主要原因： 细胞破裂，甚至在稀释溶液中，通过弱键互作处于动态平衡的结构体系就会遭到破坏。细胞质基质

5、与胞质溶胶的比较(实验证明)对细胞质基质的两种研究观点退出胞质溶胶与细胞质基质： 胞质溶胶(cytosol)：用差速离心的方法分离细胞匀浆物中的各种细胞组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的成分，主要是细胞质基质的成分。 细胞质基质(cytoplasmic matrix or cytomatrix) ：细胞内形成的粘稠胶体，蛋白质含量约占2030，多数水分子以水化物形式紧密地与蛋白质和其它大分子表面极性部位结合，仅部分水分子游离态存在，起溶剂作用。众多蛋白在细胞骨架和游离水分子间形成凝聚和溶解的动态平衡。 即细胞质基质中多数蛋白质，多不是

6、以溶解状态存在。胞质溶胶与细胞质基质溶液成分比较实验退出胞质溶胶与细胞质基质溶液成分比较：乳胶小球实验 Paine将乳胶小球用显微注射方法注入非洲爪蟾卵母细胞，一段时间后取出乳胶小球，聚丙烯酰胺双向凝胶电泳分析渗入小球中的蛋白质。 发现细胞质基质80%多肽未扩散到乳胶小球中。 说明结合在细胞质基质中的蛋白不容易渗入乳胶小球。细胞质基质高度组织性的实验证明： 用免疫荧光技术显示了与糖酵解过程有关的一些酶结合在微丝上，在骨骼肌细胞中则结合在肌原纤维的某些特殊位点上。 退出1.一些学者：细胞质基质主要是由微管、微丝和中间丝等形成的相互联系的结构体系。 即细胞质骨架贯穿细胞质基质中。细胞质基质中多数的

7、蛋白质直接或间接地与骨架结合，或与生物膜结合，从而完成特定的生物学功能。2.另一些学者，将细胞质骨架排出在细胞质基质概念之外。 退出二.细胞质基质的功能：担负一系列重要的功能。1.进行许多物质中间代谢过程。 如糖酵解过程，磷酸戊糖途径，糖醛酸途径，糖原、蛋白质、脂肪酸的合成，部分生物大分子分解等。 细胞质基质中，底物和产物定向转运等机制了解有限。2.多种信号通路在细胞质中形成信号网络及对话。第八章3.蛋白质在细胞质基质中的分选及转运。第六、七章 根据蛋白自身所带信号运送到线粒体、叶绿体、过氧化物酶体(微体)、细胞核，或定于细胞质基质。4.细胞质骨架的功能：维持细胞形态、细胞运动、细胞内物质运输

8、、能量传递、细胞质基质中细胞器和其它成分的锚定等。完成细胞结构的三维定位。第九章5.对蛋白质修饰、选择性降解、正确折叠等作用。退出“Road map” of protein traffic1. Gated2. Transmembrane3.Vesicular4.基质中蛋白转运基质中蛋白转运退出Summary0f proteinsynthesisand transport*Gated transport*Transmembrane transport*Vesicular transport*Cotranslational translocationPosttranslation transloc

9、ation退出退出5.细胞质基质对蛋白质修饰、选择性降解、正确折叠等方面的作用。（1）蛋白质的修饰（2）控制蛋白质的寿命（3）降解变性和错误折叠的蛋白质（4）帮助变形或错误折叠的蛋白重新折叠，形成正确的分子构象。退出（1）蛋白质的修饰细胞质基质中发生的主要蛋白质修饰类型：辅酶或辅基与酶的共价结合。磷酸化与去磷酸化，以调节很多蛋白质生物活性。糖基化。哺乳动物，N-乙酰葡萄糖胺(Nacetyl-glucosamine)加到蛋白质中Ser羟基。甲基化。细胞骨架蛋白和组蛋白等蛋白质N-端甲基化，以维持其较长寿命，不易被蛋白酶水解。酰基化修饰。 最常见一类内质网合成的跨膜蛋白，在内质网和高尔基体的转运过

10、程中，把软脂酸链共价地连接在跨膜蛋白的细胞质基质侧的结构域。 另一类发生在诸如src和ras癌基因产物上，将脂肪酸链共价地结合到蛋白质特定位点。如src基因编码的酪氨酸蛋白激酶，与豆蔻酸共价结合，才能转移并靠豆蔻酸链结合到细胞质膜上，完成细胞转化。 退出（2）控制蛋白质寿命：细胞质蛋白大多寿命数天到数月胞质蛋白序列中决定其寿命的信号：N-端第一个Aa，若是Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly或Pro，则蛋白质稳定；如是其它12种Aa之一，则不稳定。 每种蛋白质合成后不久，N-端Met(细菌为甲酰Met)被特异氨基肽酶水解除去； 然后由氨酰-tRNA蛋白转移酶(aminoacy

11、l-tRNA-protein transferase)把一个信号Aa加N-端，决定蛋白质稳定性。降解机制：依赖泛素的降解途径(ubiquitin-dependent pathway)识别蛋白质N-端不稳定Aa信号，并降解。退出泛素：76Aa小分子蛋白，主要作用是识别要被降解蛋白质。依赖于泛素的26S蛋白酶体(proteosome)： 结构：一个筒状20S催化核心(core，14种多肽，28个亚基)，两端各一个19S调节部分(cap，15个亚基)。 含量：占细胞蛋白总量1。 存在：细胞质基质和细胞核。蛋白质的泛素化过程退出蛋白质的泛素化过程：三步ATP供能，泛素C端与非特异性泛素活化酶E1的Cy

12、s共价结合，形成E1-泛素复合物。 再将泛素转移给泛素结合酶E2。特异性泛素蛋白连接酶E3完成靶蛋白与泛素连接(E2也可将泛素直接转移到靶蛋白的Lys)。每次添加一个泛素，多个泛素结合到含不稳定Aa的蛋白N-端。26S蛋白酶体将蛋白完全水解。退出蛋白质降解过程： 多个泛素分子共价结合到含不稳定Aa的蛋白质N-端； 26S蛋白酶体将蛋白质完全水解。退出N-寡糖酶(N-glycanase或PNGase) ：可切除错误折叠糖蛋白上的N-寡糖链，并可与内质网关联降解(endoplasmic reticulum-associated degradation,ERAD)途径中的多种关键成分相结合。 退出（

13、3）降解变性和错误折叠的蛋白质 不管其N-端Aa是否稳定，胞质基质中非正常蛋白，也会很快被清除。 推测原因：畸形蛋白质暴露出的氨基酸疏水基团的识别，由此启动对蛋白质N-端第一个Aa的作用，形成了N-端不稳定Aa，依赖于泛素蛋白降解途径彻底水解。退出（4）帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象 主要依靠：热休克蛋白(heat shock protein 或称stress-response protein，hsp，molecular chaperones分子伴侣)。热休克蛋白分3个家族：25kD，70kD和90kD表达时期：有些在正常条件下表达； 有些则在异常时大量表达，以保护细胞

14、，减少 异常环境的损伤。修复机制：热休克蛋白选择性与畸形蛋白质结合形成聚合物，利用水解ATP，使聚集的蛋白质溶解，并进一步折叠成正确构象的蛋白质。退出退出分子伴侣（molecular chaperones） 细胞中的某些蛋白质分子可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽转运、折叠或装配，这类分子本身并不参与最终产物的形成，因此称为分子伴侣。退出分子伴侣（ molecular chaperones ）和折叠酶（folding enzymes, foldases)： GroEL-GroES分子伴侣系统对于新合成蛋白的折叠是非常重要的。这两种蛋白质组成了一个由

15、两个穴（GroEL）和一个盖子（GroES）组成的圆柱，底物进入这个圆柱，进行折叠，然后释放。 退出退出第二节细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统(endomembrane system)的研究方法：电镜技术(超微结构)；免疫标记和放射自显影技术(功能定位)；组分离心技术(组分分析)；遗传突变体分析(膜泡运输和功能机制研究)一.内质网的形态结构与功能二.高尔基体的形态结构与功能三.溶酶体的形态结构与功能 ER相当于物质供应站，Golgi为集散中心。退出一.内质网(endoplasmic reticulum,ER)的形态结构与功能(一)内质网形态结构1.内质网发现2.内质网形态、结构和发生3.内质网

16、类型(二)内质网功能1.蛋白质的合成(rER主要功能)2.脂质的合成(sER合成)3.蛋白质的修饰与加工4.新生多肽的折叠与组装5.其它功能(三)内质网与基因表达的调控退出1.内质网的发现：1897年，Garnier：动质(ergastoplasm），可被碱性染料显色；1945年, K. R. Porter等初次观察到，并命名为内质网(endoplasmic reticulum, ER)；1954年,Palade和Porter等,证实内质网是由膜围绕的囊泡所组成。退出2.内质网形态结构和发生 封闭管状或扁平囊状膜系统及其包被的腔，形成互相沟通的三维网络结构。 一端通过与核膜联系，另一端沿微管向

17、外延伸。结构稳定性：细胞周期内，经历解体与重建，变化复杂；不同类型细胞、同一细胞在不同发育阶段和生理状态，其结构也有明显变化。发生：可能起源于细胞质膜，与核膜同源；自我组装，rER合成膜蛋白、sER合成膜脂。 大小通常占细胞膜系统一半，体积占细胞总体积10以上。退出3.内质网分类(根据结构与功能)糙面内质网糙面内质网rERrER：扁囊状，与核糖体形成复合结构。 主要功能：合成分泌性蛋白和膜蛋白。(分泌细胞发达) 易位子(translocon)：多肽Sec61p等形成的蛋白复合体。直径约8.5nm，中心有2nm通道。功能为新合成多肽进入内质网通道。光面内质网光面内质网sERsER：小管、小囊状。

18、 主要功能：脂类合成；作为出芽位点，将合成的蛋白质或脂类转移到高尔基体内。在固醇类激素合成细胞和肝细胞发达。两者差异研究实验：密度梯度离心。 微粒体（microsome）退出微粒体(microsome)：即破碎的内质网，生物化学家从细胞质中分离出的结构。微粒体用途：体外实验中，用于上述功能的分析研究。因其仍具有蛋白质合成，蛋白质糖基化和脂类合成等内质网的基本功能。Electron micrograph of rough ER microsomes退出密度梯度离心技术：6肝细胞中的光面内质网和粗面内质网，发现粗面内质网上有20余种与光面内质网上不同的蛋白质。 因此，内质网膜上可能有某些特殊的装置

19、，将光面内质网与粗面内质网的部位间隔开来，并维持其形态。否则膜上成分将趋于侧向扩散平衡。退出4.内质网分布、定位与进化： 内质网膜有时向外与内折叠的细胞质膜相连接，内质网可能由细胞质膜演化而来。 内质网膜常向内与外层核膜连接，内质网腔与核周隙相沟通，外核膜有时附着大量的核糖体，反映了核-质间的物质交换和内质网与核膜在发生上的同源关系。推测内质网一端固定在核膜上，另一端在一种微管马达蛋白驱动蛋白（kinesin）的牵引下沿微管向外延伸形成复杂的网状结构。 光面内质网与高尔基体在结构、功能与发生上的关系密切。 合成旺盛的细胞，粗面内质网与线粒体紧密相依，线粒体为内质网能量的“供应站”；同时，两细胞

20、器间还发生脂类相互交换及Ca2+释放调节。退出1.蛋白质合成：均起始于细胞质基质，一些核糖体起始蛋白质合成不久，便转移至内质网膜上，再进行合成。共翻译转运的蛋白类型退出蛋白合成和转移Co-translational transportacross ER membrane!post-translational transport退出共翻译转运（Cotranslational translocation）蛋白质类型：（1）胞外分泌蛋白：分泌泡形式胞吐到胞外。（2）膜整合蛋白：细胞质膜、内质网、高尔基体和溶酶体的膜蛋白等，具有方向性。（3）内膜系统细胞器内的可溶性驻留蛋白：需要与其它细胞组分严格隔离

21、，如溶酶体与植物液泡中酸性水解酶等。退出How does ER signal peptide direct the ribosome to the ER membrane?当信号肽从核糖体中伸出，信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP)就结合到信号肽上，肽链暂停延伸 SRP与内质网膜上的内在蛋白受体（停泊蛋白）结合核糖体与内质网膜上的易位子（translocon）结合，肽链又开始延伸SRP脱离信号肽和核糖体，返回细胞质基质重新使用信号肽被信号肽酶切除退出内质网内的可溶性蛋白质合成信号识别信号识别颗粒颗粒信号信号识别识别颗粒颗粒受体受体易位子易位子信号肽酶信

22、号肽酶信号序列信号序列可溶性蛋白质可溶性蛋白质退出信号肽识别颗粒:由6种多肽和一个7S的RNA组成，分子量325000信号肽序列结合位点信号肽序列结合位点SRP受体受体结合位点结合位点翻译停止区翻译停止区退出 内质网膜上的移位子（translocon）为蛋白复合体，直径约8.5nm，中心有一个直径为2nm的“通道”，其功能与新合成的多肽进入内质网有关。 在哺乳动物细胞中，移位子的主要成分是与蛋白分泌相关的一种多肽Sec61p等组成复合物。退出2.脂质的合成：包括磷脂和胆固醇等几乎全部的膜脂。磷脂的合成合成磷脂的转位合成磷脂的转运方式退出磷脂的合成:脂酰胆碱的合成为例所需的3种酶：酰基转移酶、磷

23、酸酶和胆碱磷酸转移酶。 活性部位：内质网膜胞质基质侧； 合成底物来源：细胞质基质。第一步增大膜面积；第二、三两步确定新合成磷脂种类。退出脂质的转位：新合成磷脂几分钟后，转向内质网腔面，速度比自然转位高105倍。 原因：借助磷脂转位因子(phospholipid translocator)或称转位酶(flippase)。 其中，胆碱磷脂的转位能力强于对含丝氨酸、乙醇胺和肌醇磷脂。退出脂质的转运方式：两种（1）出芽：高尔基体，溶酶体，细胞膜中。（2）水溶性磷脂转换蛋白(phospholipid exchange proteins，PEP)：线粒体、叶绿体、过氧物酶体中。PEP具专一性，运载特定种类

24、磷脂。 转运模式：PEP与磷脂分子结合形成水溶性复合物细胞质基质自由扩散靶膜PEP将磷脂释放、安插于靶膜。退出3.蛋白质的修饰和加工 主要化学修饰作用包括：（1）N-连接的糖基化（2）酰基化 发生部位：内质网胞质侧，或高尔基体、膜蛋白向细胞质膜转移的过程中。 作用方式：常以软脂酸共价结合于跨膜蛋白Cys。（3）蛋白质二硫键形成(同后面4)蛋白二硫键异构酶退出（1）N-连接的糖基化发生位置：内质网腔面。 膜上糖基转移酶(glycosyl tranferase)作用下，将寡糖基链由膜内磷酸多萜醇转移到糖基化有关蛋白Asn。糖基转移酶磷酸多萜醇真核细胞中蛋白质糖基化修饰的类型：两大类 N-连接糖基化

25、：开始于内质网，N-乙酰葡萄糖胺连接到跨膜蛋白Asn。 O-连接糖基化：发生于高尔基体， N-乙酰半乳糖糖胺连接到Ser、Thr或胶原纤维中羟赖氨酸或羟脯氨酸羟基。退出寡糖链由14个糖分子构成： 2个N-乙酰葡萄糖胺， 9个甘露糖 3个葡萄糖X为除Pro以外的任何氨基酸退出 rER内糖蛋白在被运送到高尔基体前，切除了寡糖链上的3个葡萄糖分子和1个甘露糖分子糙面内质网上的N-连接蛋白质糖基化过程：退出4.蛋白质折叠和组装：数十秒或数分钟新合成多肽，还需在内质网停留几十分钟进行折叠和修正。 蛋白二硫键异构酶(protein disulfide isomerase，PDI)加快新合成蛋白的正确折叠

26、结合蛋白(binding protein, Bip)识别重组装不正确蛋白 错误折叠多肽的降解内质网驻留蛋白的序列特征： PDI和Bip等都具有4肽信号(KDEL或HDEL，Lys/His-Asp -Glu-Leu )，保证其滞留/返回内质网中，并维持高浓度。退出错误折叠多肽的降解（无法修复蛋白）： 移位子复合物(Sec61p复合物)转运内质网内错误多肽细胞质基质泛素依赖降解途径proteasome降解，寿命530 min(先除去糖分子，再降解)退出蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomerase，PDI）： 发生位置：内质网膜腔面。 功能：加快新合成蛋白的正确折叠，切断

27、不正确二硫键，重新形成正确二硫键，并帮助折叠与组装，形成自由能最低的正确构象。退出 结合蛋白（binding protein, Bip）识别重组装不正确蛋白： Bip属于Hsp70(热休克蛋白)家族成员。 位置：内质网膜内；可与Ca2+结合桥连带负电的磷脂头部基团，使Bip结合于内质网膜。 功能：识别不正确折叠或未组装好蛋白亚基(疏水部分外露，易发生聚集)，并促进重新折叠与组装，形成正确构象或组装完成，新生成蛋白与Bip分离。退出5.其它功能（光面内质网）（1）合成外输性脂蛋白颗粒： 肝细胞含丰富光面内质网。（2）解毒功能： 肝细胞光面内质网含一些酶，可清除脂溶性废物和代谢产生的有害物质。如，

28、细胞色素P450(多功能氧化酶mixed-function oxidase)催化各种脂溶性物质化合物羟基化或单加氧反应。（3）合成固醇类激素： 睾丸间质细胞光面内质网丰富，含有制造胆固醇，并进一步产生固醇类激素的系列酶。（4）储存Ca2+ 功能： 肌细胞的肌质网(sarcoplasmic reticulum)为特化的光面内质网，其膜上Ca2+-ATP酶将细胞质基质中的Ca2+ 泵入肌质网腔中，通过钙结合蛋白(30 Ca2+/每蛋白分子)储存起来。（5）还有物质的储存、运输，能量、信息传递、细胞的支持和运动等功能。退出胞胞胞胞 质质质质 溶溶溶溶 胶胶胶胶 糖原糖原糖原糖原颗粒颗粒颗粒颗粒SER

29、SER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糖原颗粒糖原颗粒糖原颗粒糖原颗粒糖原代谢内质网内质网内质蛋白内质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+

30、Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+钙泵钙泵Ca2+储备库储备库储存Ca2+ 退出 内质网是细胞内除核酸以外一系列重要的生物大分子，如蛋白质、脂类和糖类合成的基地。 原核细胞由细胞质膜代行其类似功能。退出（三）内质网与基因表达的调控 多种蛋白在内质网中折叠、组装、加工、包装，及向高尔基体转运，需要有一个精确调控的过程。三种调节核内特异基因表达的从内质网核的信号转导途径：（1）内质网腔内未折叠蛋白的超量积累。（2）折叠好的膜蛋白的超量积累。（3）网膜上膜脂成份的变化主要是固醇缺乏。 这些变化可通过不同的信号转导途径诱导不同的基因活化，以保证内质网正常行使其功能。退出二二. .高尔基体的形态结构与功能

31、（Golgi body, Golgi apparatus， Golgi complex） 高尔基体的发现及确认（一）高尔基体的形态结构与极性（二）高尔基体的功能退出高尔基体的发现: 1898年，意大利医生Camillo Golgi用镀银法首次在神经细胞内观察到一种网状结构，命名为内网器（internal reticular apparatus）。 高尔基体的存在经半个世纪才确认，并明确普遍存在。原因：光学显微镜的局限性； 高尔基体的自身结构特征： 由大小不一、形态多变的囊泡体系组成； 很难分离与纯化； 动物细胞中数目较少(肝细胞较丰富仅50个左右)。 退出（）3高尔基体的形态结构与极性高尔基体

32、形态特征：48个扁平囊呈弓形或球形堆叠(saccules,直径1m,囊间距1530nm)，周围有大小不等的囊泡。高尔基体的极性高尔基体结构：相互联系的3个部分，又可分为更精细的间隔。 1.顺面膜囊或顺面管网状结构(cis Golgi network，CGN) 2.中间膜囊（medial Golgi） 3.反面膜囊及反面管网状结构（trans Golgi and trans Golgi network TGN） 高尔基体周围的囊泡各膜囊层间联系：均由膜性结构连接；膜囊周缘囊泡可能由膜囊出芽形成，负责膜囊间物质运输。退出高尔基体的极性：（1）细胞中的位置和方向：位置：较恒定。非极性细胞中，分布于微

33、管组织中心(MTOC)负端，周围有微丝、微管的马达蛋白，和血影蛋白网架。方向：顺面(cis face，形成面，凸面） 反面(trans face，成熟面，凹面）（2）物质运输：经各不相同各层膜囊，一侧进入，另一侧输出。（3）生化极性：细胞化学反应(组织化学染色)结合电镜分析，各膜囊具有不同的特有成分。退出种常用标志电镜细胞化学反应的成分差异性分析：（1）嗜锇反应：经锇酸浸染后，cis面膜囊特异性染色；（2）烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶（NADP酶）或甘露糖苷酶反应：中间几层扁平囊的标志反应；（3）焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）反应：特异性显示trans面的12层膜囊；A.Stained for Cis

34、-Golgi、 B. Stained for medial-Golgi、 C.Stained for Trans-Golgi *锇酸染色 甘露糖苷酶染色 核苷酸二磷酸酶染色退出（4）胞嘧啶单核苷酸酶（CMP酶，溶酶体标志酶）或核苷酸二磷酸酶的反应：显示靠近trans面的一些膜囊和管状结构。即GERL结构。也可用C5/6-NBP/DMB-神经酰胺标记。 60年代初，Novikoff发现CMP酶和酸性磷酸酶存在的高尔基体的一侧，称GERL，意为与高尔基体（G）密切相关，但为内质网（ER）一部分，又参与溶酶体（L）生成。当时认为溶酶体中的酶是内质网合成后，通过GERL而不经过高尔基体进入溶酶体。A.

35、Stained for Cis-Golgi、 B. Stained for medial-Golgi、 C.Stained for Trans-Golgi *锇酸染色 甘露糖苷酶染色 核苷酸二磷酸酶染色退出1.顺面膜囊或顺面管网状结构，CGN，cis膜囊：膜厚约6nm，略薄，与内质网膜厚度接近。 形态：呈中间多孔而连续分支状管网结构的扁平膜囊。 主要功能：接受ER新合成物质，分类后，大部分转入中间膜囊，小部分蛋白质(KDEL或HDEL)与脂类再返回内质网。 其它生物活性：蛋白上Ser发生O-连接糖基化；跨膜蛋白在细胞质基质一侧结构域酰基化；日冕病毒组装。退出2.中间膜囊medial Golgi

36、 形态：扁平膜囊与管道组成，形成不同间隔，功能上是连续的、完整的膜囊体系。 主要功能：多数蛋白糖基修饰、糖脂形成，及多糖合成。退出3.反面膜囊及反面管网状结构trans Golgi and trans Golgi network，TGN 形态：反面最外层扁平膜囊，及伸向胞质管网和连接囊泡。 主要功能：参与蛋白质分类与包装，及输出(“瓣膜”作用)； 某些“晚期”蛋白质修饰：如，半乳糖()-2,6位唾液酸化、蛋白质Lys硫酸化、蛋白原水解加工等。退出不同细胞器结构常用的荧光染料：线粒体适用的荧光探针较多，如Mitotracker、DA SPMI、DA SPEI、JC-1、Rhodamine 123

37、等。高尔基复合体常用的荧光探针有NBD ceramide、BODIPY ceramide、C5-DMB-ceramide 。内质网主要用Dil、DiOC6(3)。溶酶体的荧光探针有DAMP、neutral red。 有报道选用NBC-PC标记细胞膜、Mitotracker标记线粒体、Hoechst 33342标记细胞核DNA，同时显示细胞的三部分结构。 退出高尔基器的荧光照片Typical plant cell has hundreds of individual stacks dispersed throughout cellGolgi is polarized in animal cell

38、s退出高尔基体周围的囊泡 （1）顺面一侧的囊泡：可能是内质网与高尔基体间物质运输小泡，称为ERGIC(endoplasmic reticulum-Golgi intermediate compartment)，或称VTCs(Vesicular-tubular clusters)。 标志蛋白：ERGIC53/58蛋白，有与甘露糖结合特性的凝集素；推测功能分泌蛋白早期起分选、包入特定囊泡。 （2）反面一侧体积较大的分泌泡和颗粒：功能将经过分类与包装的物质运送到细胞特定的部位。退出（二）高尔基体的功能 主要功能： (1)将内质网合成蛋白质(连同脂质)加工、分类与包装，分门别类地运送到细胞特定的部位或

39、分泌到胞外。 (2)胞内糖类合成工厂。 Golgi是细胞内大分子运输的一个主要交通枢纽。 1.高尔基体与细胞的分泌活动 2.蛋白质的糖基化及其修饰 3.蛋白酶的水解和其它加工过程 高尔基体功能小结退出1.高尔基体与细胞的分泌活动(1)实验证实：高尔基体与细胞分泌性蛋白分泌关系(2)高尔基体对蛋白质的分类与转运机理研究 例，溶酶体所有酶的共同标志6-磷酸甘露糖（M6P） 内质网合成蛋白多为糖蛋白：包括溶酶体水解酶、多数细胞质膜膜蛋白和分泌蛋白。 细胞质基质和细胞核中蛋白质多数无糖基化修饰或仅简单糖基化修饰。 内质网合成蛋白是否都通过糖基识别完成分选运输？退出实验证实Golgi与细胞分泌性蛋白关系

40、 1970年代初，Caro用3H-亮氨酸脉冲标记胰腺的腺泡细胞，显示分泌性蛋白在胞内合成与转运途径： 3分钟后，放射自显影银粒主要位于内质网； 20分钟后，出现在高尔基体； 120分钟后，位于分泌泡，开始在顶端释放。 此种转运途径运送物质：还包括细胞质膜蛋白、溶酶体酸性水解酶及胞外基质等。退出 例，溶酶体酶的转运：共同标志6-磷酸甘露糖(M6P) 60年代发现，70年代证明，80年代纯化了反应有关酶及M6P受体。 溶酶体酶在内质网合成时，发生了N连接糖基化修饰(Asn加寡糖链)。 溶酶体酶形成多位点M6P，增加与6-磷酸甘露糖受体(Golgi反面膜囊)亲和力，实现局部浓缩。（N-乙酰葡萄糖胺磷

41、酸转移酶单基因突变引起的I细胞疾病）高尔基体顺面膜囊N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶退出 rER内糖蛋白在被运送到高尔基体前，切除了寡糖链上的3个葡萄糖和1个甘露糖。退出细胞内含物病（inclusion-cell disease，I-cell disease）： 一种更严重的贮积症，由N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶单基因突变引起，高尔基体中加工的溶酶体前酶上不能形成M6P分选信号，酶被运出细胞（default pathway）。 这类病人成纤维细胞的溶酶体中没有水解酶，导致底物在溶酶体中大量贮积，形成所谓“包涵体（inclusion）”。 但这类病人肝细胞中有正常溶酶体，说明溶酶

42、体形成还具有M6P之外的途径。退出内质网合成蛋白是否都通过糖基识别完成分选运输？ 糖基识别的特异反应，仅发生于溶酶体酶。 多数蛋白质的分选信息仅存在于编码蛋白质基因本身。 例，一些膜蛋白在内质网上存在于细胞质基质一侧的双酸分选信号(Asp-x-Gln或DxE)，对由内质网向高尔基体转运起重要的作用。退出 另外发现，小分子G蛋白(GTP binding regulatory protein,G protein)Rab调节Golgi囊泡转运。退出流感病毒和水泡性口炎病毒同时感染上皮细胞 流感病毒(HA)包膜蛋白特异性转运上皮细胞游离端质膜。 水泡性口炎病毒(VSV)包膜蛋白特异性转运上皮细胞基底面

43、质膜。 两基因同时在上皮细胞表达，与分别表达分布相同。水泡性口炎病毒(VSV)包膜蛋白特异性转运与其Golgi胞质基质侧双酸分选信号(Asp-X-Gln或DXE)起重要作用。退出2.蛋白质的糖基化及其修饰，和糖脂与多糖的形成 糖基化组装途径模式：糙面内质网合成蛋白大多在内质网和高尔基体中发生糖基化和有序加工与修饰；不同的单糖残基或寡糖链和相应的糖基转移酶均位于特定间隔，形成一个组装流水线。 蛋白质糖基化的原因 蛋白质糖基化的类型： （1）N-连接糖基化 （2）O-连接的糖基化，两者的比较：相同点： 糖基化最后一步与复杂N-连接糖基化相同，在Golgi体反面膜囊或TGN，加唾液酸残基，10min

44、运达目的地； 所有加工相关的酶均为整合膜蛋白，且其活性部位均位于Er或Golgi腔面。 （3）蛋白聚糖（4）糖脂（5）多糖形成 退出为什么蛋白质要糖基化? 有利于高尔基体分类和包装，保证糖蛋白在内膜系统单方向转移。 影响多肽构象，保证正确折叠。衣霉素(tunicamycin)阻断蛋白糖基化，导致其内质网滞留。 增强糖蛋白稳定性，对蛋白酶抗性。成纤维细胞分泌纤连蛋白 (fibronectin)。 影响蛋白质水溶性和带电荷性质。 保护细胞表面膜蛋白免于其他大分子接近（选择性识别），既有刚性又有弹性。退出（1）N-连接糖基化根据糖链结构特征可分为两种： 高甘露糖N-连接寡糖(high mannose

45、 N-linked oligosacchiride)，只含N-乙酰葡萄糖和甘露糖， 复杂N-连接寡糖(complex N-linked oligosacchiride)，除含N-乙酰葡萄糖和甘露糖，还含岩藻糖、半乳糖和唾液酸 最后形成成熟糖蛋白寡糖链，都含2个N-乙酰葡萄糖胺和3个甘露糖残基。复杂N-连接寡糖在rER和Golgi各间隔转移加工过程退出Glycosylation in the Golgi apparatusCore regionComplex oligosaccharideHigh mannose oligosaccharide退出糖基转移酶磷酸多萜醇 rER内糖蛋白在被运送到高

46、尔基体前，切除了寡糖链上的3个葡萄糖和1个甘露糖。糖基转移定位：特定三肽序列的天冬酰胺残基(Asn-X-Ser/Thr，X为除Pro以外氨基酸)寡糖链构成：14个糖分子2个N-乙酰葡萄糖胺，9个甘露糖，3个葡萄糖退出Glycosylation in the Golgi apparatusER内的糖基化修饰和加工内的糖基化修饰和加工除去除去3个葡萄糖个葡萄糖1个甘露糖个甘露糖 Golgi内除去内除去3个甘露个甘露糖糖Golgi内添加内添加1个个N-乙酰乙酰葡萄糖葡萄糖退出Golgi内除去内除去2个甘露糖个甘露糖 添加添加2个个N-乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖Golgi反面膜囊和反面膜囊和TGN内添内添加

47、加3个半乳糖个半乳糖3个唾液酸个唾液酸Glycosylation in the Golgi apparatus此后，此后，10min内内转送到目的地转送到目的地退出糖基化组装途径模式： 相关催化酶的分布：均为整合膜蛋白，固定于不同间隔，活性部位均位于Er或Golgi腔内。 甘露糖转移酶存在rER，半乳糖或岩藻糖转移酶存在于Golgi反面膜囊，唾液酸转移酶存在于Golgi反面膜囊和TGN。(电镜放射自显影或不同寡糖链合成抑制剂法显示) 底物载体蛋白(介导反应底物核苷酸单糖对向协同运输从细胞质基质转运到Golgi囊腔内)的分布：也存在于不同间隔膜上，以维持腔内特定区域特定反应底物的浓度和特异反应。

48、 不同间隔中，寡糖链的合成与加工象一条组装流水线。退出(2)O-连接的糖基化： 寡糖成分和结构、合成与加工的方式完全不同。特征 N-连接O-连接 合成部位 rER，Golgi body Golgi body 合成方式 来自一个14残基寡糖前体 一个一个单糖加入，不同糖基转移酶催化与糖基结合的氨基酸残基 天冬酰胺 丝氨酸、苏氨酸、羟脯氨酸、羟赖氨酸 最终长度 至少5个糖残基 一般14个糖残基，ABO血型抗原较长 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-连接的糖基化比较退出（3）蛋白聚糖形成：Golgi中，有多个糖胺聚糖通过木糖O-连接到核心蛋白丝氨酸上。（4）糖脂的糖基

49、化：糖脂的糖侧链也以糖蛋白相同的途径和方式合成与加工，由Golgi转运到溶酶体膜或细胞质膜上。（5）多糖形成：植物细胞中，Golgi合成和分泌多种多糖，至少含12种以上单糖，多数多糖呈分支状且有很多共价修饰，复杂于动物细胞。估计构成植物细胞典型初生壁的过程涉及数百种酶： 多数酶都存在于内质网和高尔基体中。 少数酶共价结合于细胞壁，如多数植物细胞的纤维素是由细胞质膜外侧的纤维素合成酶合成。退出3.蛋白酶的水解和其它加工过程（1）蛋白酶的水解蛋白质在高尔基体中酶解加工的方式可归纳为四类： 1）无生物活性的蛋白原(proprotein)：将N-端或两端序列切除而成熟。如胰岛素、胰高血糖素及血清蛋白。

50、 2）含有多个相同氨基酸序列的前体：水解成同种有活性的多肽。如神经肽(neuropeptides，5肽)等。 3）含有不同信号序列的蛋白分子前体，可加工成不同产物；或同一种蛋白前体在不同细胞，最后加工成不同产物。不同的多肽采用不同的加工方式的原因（推测）（2）硫酸化作用：主要为蛋白聚糖在高尔基体内组装。硫酸根供体：3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸(3-phosphoadenosine -5- phosphosulfate，PAPS)，从胞质基质中转入高尔基体膜囊内，酶催化，将硫酸根转移到肽链Lys羟基。退出不同的多肽采用不同的加工方式的原因（推测）：有些多肽分子太小，在核糖体上难以有效地合成，如5A

51、a神经肽；有些可能缺少包装并转运到分泌泡中的必要信号；可以有效地防止这些活性物质在合成它的细胞内起作用。 例，胰岛素、消化酶等。退出高尔基器的功能分区溶酶体蛋白质上的寡糖链被磷酸溶酶体蛋白质上的寡糖链被磷酸化化进一步修饰进一步修饰 来自内质网的来自内质网的 N-linked的糖分子的糖分子（除去甘露糖，除去甘露糖和添加（除去甘露糖，除去甘露糖和添加N-乙酰葡乙酰葡萄糖，添加半乳糖和唾液酸）萄糖，添加半乳糖和唾液酸）新合成新合成 O-linked的糖分子的糖分子 酪氨酸和碳水化合物被硫酸化酪氨酸和碳水化合物被硫酸化NOTE: Data shows that processing occurs i

52、n a spatial as well as a biochemical sequence.退出高尔基体的功能蛋白质的糖基化加工： 形成O-连接的糖苷键； 进一步加工N-连接的糖苷键。 分选包装和分泌活动合成和分泌多糖，并参与细胞壁的形成细胞内的膜泡运输溶酶体的发生退出三.溶酶体(及过氧化物酶体)形态结构与功能 Lysosome and peroxisome(microbody) 溶酶体发现和分布（一）溶酶体的结构类型（二）溶酶体的功能（三）溶酶体的发生（四）溶酶体与过氧化物酶体退出溶酶体发现： 1949年，de Duve将大鼠肝组织匀浆，用差速离心方法，分析细胞组分(与线粒体共组分)，测定酸

53、性磷酸酶活性时，分析出溶酶体的存在。 1955年，de Duve与Novikoff合作首次用电子显微镜证明了溶酶体的存在。 溶酶体显示：标志酶反应(酸性磷酸酶,acid phosphatase)，可辨认不同形态(多泡体、线状)与大小的溶酶体；并可研究溶酶体的发生与成熟过程。分布： 存在于动物细胞，约含数百个；植物细胞有功能类似的细胞器圆球体、糊粉粒及液泡(含有多种水解酶类)；原生动物细胞也存在类似溶酶体结构。 退出（一）溶酶体的结构类型溶酶体(lysosome)：单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。溶酶体的异质性(heterogenous)：指不同溶酶体的形态大小不同，所包含水解酶

54、种类不同，执行生理功能不同。类型：根据所处完成其生理功能的不同阶段 初级溶酶体（primary lysosome）、 次级溶酶体（secondary lysosome）、 残余体（residual body）退出1.初级溶酶体：（1）形态：球形，直径0.20.5m，内容物均一，不含明显颗粒物质，由一层7.5nm厚的脂蛋白膜围绕。（2）结构特点： 内含物：多种水解酶，如蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、脂酶、磷脂酶、磷酸酶和硫酸酶等。 溶酶体酶的共同特征： 均属酸性水解酶，最适pH为5左右，pH7时即失活； 都具有某些特征的同源序列； 本身结构都能抗御酸变性作用。 溶酶体膜成分与其它生物膜不同： 嵌有质子

55、泵：形成和维持H+浓度高出胞质100倍； 具有多种载体蛋白：水解产物向外转运； 膜蛋白高度糖基化：防止自身膜蛋白降解。退出2.次级溶酶体：初级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡、胞饮泡或吞噬泡融合形成的复合体，为正在行使消化作用的溶酶体。分类：根据消化的对象不同 自噬溶酶体（autophagolysosome） 异噬溶酶体（phagolysosome）溶酶体消化作用的三种途径： 吞噬作用、胞饮作用和自噬作用(1)形态：不规则，直径可达数微米。(2)结构特点： 内含物：多种生物大分子、颗粒性物质、细胞器、细菌等。退出3.残余体：或称后溶酶体，未被消化的物质残存于溶酶体而形成。残余体去向： 通过类似胞

56、吐方式排出内容物； 形成脂褐质体存在于细胞中。退出（二）溶酶体的功能主要功能：细胞内消化作用(基本功能)，以维持细胞正常代谢活动及防御微生物侵染等。1.清除无用的生物大分子、细胞器及细胞2.防御功能3.其它重要的生理功能：主要四种退出1.清除无用生物大分子、衰老细胞器及衰老损伤和死亡细胞 细胞内两种主要清道夫：溶酶体和蛋白酶体例，巨噬细胞通过溶酶体清除衰老红细胞(120天寿命)。 衰老红细胞表面糖链中的唾液酸残基脱落，暴露出半乳糖残基，被巨噬细胞识别并捕获，进而被吞噬和降解。贮/储积症(storage disease)：由隐形遗传缺陷引起的，溶酶体酶发生变异，功能丧失，导致底物在溶酶体中大量贮

57、积，影响细胞功能，而引起的病症。退出常见的贮积症主要类型：为隐性遗传病。 台-萨氏综合征(Tay-Sachs diesease)：溶酶体缺少氨基已糖酯酶A(-N-hexosaminidase)，导致神经节苷脂GM2积累， 特别是脑细胞中，造成渐进性失明、精神痴呆和瘫痪，26岁死亡。主要出现于犹太人群。正常人体或哺乳动物细胞中，细胞膜的神经节苷脂(ganglioside)GM2处于合成与降解的不断更新状态。II型糖原累积病(Pompe病)：溶酶体缺乏-1,4-葡萄糖苷酶，溶酶体中糖原积累，导致心、肝、舌肿大和骨骼肌无力。属常染色体缺陷性遗传病，患者多为小孩，常在两周岁以前死亡。脑苷脂沉积病(Ga

58、ucher病)：巨噬细胞和脑神经细胞的溶酶体缺乏- 葡萄糖苷酶。大量葡萄糖脑苷脂沉积在这些细胞溶酶体内,巨噬细胞变成Gaucher细胞，患者肝、脾、淋巴结等肿大，中枢神经系统发生退行性变化，常在一岁内死亡。退出细胞内含物病(inclusion-cell disease，I-cell disease)：一种严重贮积症，N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶单基因突变，高尔基体中加工的溶酶体前酶上不能形成M6P分选信号，酶被运出细胞（default pathway）。这类病人成纤维细胞的溶酶体中没有水解酶，导致底物在溶酶体中大量贮积，形成所谓的“包涵体（inclusion）”。 类风湿性关节炎：溶酶体膜很易脆裂

59、，水解酶释放导致关节组织损伤和发炎 。 矽肺：二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细内吞噬，含有矽尘的吞噬小体与溶酶体合并成为次级溶酶体。二氧化硅的羟基与溶酶体膜的磷脂或蛋白形成氢键，导致吞噬细胞溶酶体崩解，细胞破坏，矽尘释出，后又被其他巨噬细胞吞噬，如此反复。受损或已破坏的巨噬细胞释放“致纤维化因子”，激活成纤维细胞，导致胶原纤维沉积，肺组织纤维化。退出2.防御功能：为某些细胞特有功能。识别并吞噬入侵病毒或细菌，将其杀死并降解。 机体感染单核细胞(monocyte)移至感染或发炎部位分化成巨噬细胞(macrophage)其发达的溶酶体与过氧化氢、超氧物(O2)等共同作用杀死细菌。例外：麻疯杆

60、菌(Mycobacterium leprae)、利什曼原虫(Leishmania)可在巨噬细胞的吞噬泡中繁殖。致病机制：通过抑制吞噬泡酸化，抑制溶酶体酶活性。 有些病毒利用溶酶体酸水解向细胞质释放病毒核壳。 退出3.其它重要的生理功能（1）作为细胞内的消化“器官”，为细胞提供营养。 如降解内吞的血清脂蛋白，获得胆固醇等营养成分； 细胞饥饿时，溶酶体分解胞内生物大分子提供能量。（2）分泌腺细胞的溶酶体，常摄入分泌颗粒，参与分泌过程的调节。 如甲状腺球蛋白(thyroglobin)储存于甲状腺体内腔，通过吞噬作用进入分泌细胞内与溶酶体融合，甲状腺球蛋白被水解为甲状腺素，分泌到胞外毛细血管。（3）某

61、些凋亡细胞通过周围活细胞溶酶体被清除。 如两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退化与溶酶体有关。退出（4）完成受精作用。 精子顶体（acrosome）为特化溶酶体，其中含多种水解酶类，如透明质酸酶、酸性磷酸酶、-N-乙酰葡萄糖胺酶及蛋白水解酶等，能溶解卵细胞外被及滤泡细胞，产生孔道，使精子进入卵细胞，完成受精。退出（三）溶酶体的发生：可能为多途径的复杂过程。1.M6P分选途径的胞内溶酶体发生2.不依赖于M6P的分选途径退出顺面膜囊，加n(GlcNAc-P) 中间膜囊，水解GlcNAc M6P受体分布集中GlcNAc-P-transferase识别溶酶体酶的构象或三级结构形成的信号斑(signal pat

62、ch)TGN与前溶酶体完成M6P受体穿梭形成溶酶体pH6,M6P受体解离底物UDP-GlcNAc1.M6P分选途径的胞内溶酶体发生：TGN转运网格蛋白运输小泡退出N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶将GlcNAc-Pi加到甘露糖分子上N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶除去GlcNAc，产生M-6P标志Two enzymes add M6P on lysosomal hydrolases退出一种M6P受体： 为钙依赖受体M6P受体，也作为胰岛素类生长因子的受体。pH7左右时与M6P结合，pH小于6则与M6P分离。 （1）Golgi反面膜囊、TGN和前溶酶体(prelysosome)上。 （2）细胞质膜上。分泌到胞

63、外的溶酶体酶多以酶前体形式存在，借助受体介导的胞吞作用(网格蛋白参与)。退出前溶酶体（prelysosome）：由载溶酶体酶的转运小泡与胞内体（endosome）融合形成，又称胞吞溶酶体（endolysosome）。退出2.不依赖于M6P的分选途径（1）淋巴细胞的分泌溶酶体(Secretory lysosome)形成 正常淋巴细胞分泌溶酶体：既含溶酶体酶(依赖M6P分选途径)；另含水溶性蛋白穿孔素(perforin)和粒酶(granzyme)(不依赖M6P途经进入溶酶体)。（2）溶酶体特异膜蛋白(如葡糖脑苷脂酶glucocerebrosidase) 不需与膜受体(M6P受体等)蛋白结合。（3）

64、酸性磷酸酶 前体为跨膜蛋白被运出胞外依赖自身胞质基质侧Lys信号从细胞表面转移至溶酶体胞质基质巯基蛋白酶和溶酶体天冬氨酸蛋白酶作用成为水溶性酶。退出前溶酶体（prelysosome） 退出（四）溶酶体与过氧化物酶体 过氧化物酶体(peroxisom)：又称微体(microbody)，由单层膜围绕，内含一种或几种氧化酶类异质性细胞器。发现：1954年Rhodin首次在鼠肾小管上皮细胞中观察到peroxisom。存在：动植物细胞中普遍存在。 形态大小和功能（降解生物大分子）与溶酶体类似。1.过氧物酶体与溶酶体的比较2.过氧物酶体的功能3.过氧物酶体的发生4.过氧化物酶体与疾病退出1.过氧物酶体与溶

65、酶体的比较特征初级溶酶体过氧化物酶体形态大小球形，直径0.2-0.5m，无酶晶体球形，哺乳动物中直径多为0.15-0.25m，内常有尿酸氧化酶等晶体酶种类酸性水解酶氧化酶类/尿酸氧化酶pH值5左右7左右是否需氧不需要需要功能细胞内的消化作用多种功能发生酶、膜脂在ER合成，再经Golgi出芽形成膜脂在sER合成，通过磷脂转换蛋白或膜泡转运；酶在细胞质基质中合成；经分裂与组装形成标志酶酸性水解酶过氧化氢酶退出2.过氧物酶体的功能 异质性：不同生物、细胞间，不同环境中，其功能、状态不同。（1）解毒作用：将有毒的H2O2转化成无毒的水；酒精在过氧物酶体氧化为乙醛。（2）氧化脂肪酸、甲醇等，直接给细胞供

66、热、供能，不必经过水解ATP。（3）植物中催化CO2固定反应副产物的氧化(光呼吸反应)；参与种子萌发中乙醛酸循环(乙醛酸循环体，glyoxysome)，参与糖异生，将种子中的脂肪转变为糖类。退出过氧化物酶体常含有两种酶：两种反应相互偶联。 （1）依赖黄素（FAD）的氧化酶，氧化底物形成H2O2；（2）过氧化氢酶，水解H2O2。 嘌呤氧化酶黄嘌呤+ O2+H2O 尿酸+ H2O2 氨基酸氧化酶 氨基酸+ O2 酮酸+ H2O2+NH3 单胺氧化酶胺类化合物+ O2+H2O 醛类+ H2O2+NH3 氧化酶 过氧化氢酶O2 H2O2 O2 +2H2O退出光呼吸反应退出乙醛酸循环退出3.过氧物酶体的

67、发生增殖：由已有过氧物酶体分裂，再组装成熟。 对酵母菌和成纤维细胞进行过氧化物酶体缺陷突变株筛选，研究了23种与其有关的peroxin蛋白。（1）过氧化物酶体蛋白的合成： 均核基因编码，游离核糖体合成，通过引导序列转运到过氧化物酶体。 过氧化物酶体蛋白分选的信号序列(Peroxisomal-targeting signal，PTS)： PTS1：Ser-Lys-Leu，存在于C端(多)。 PTS2：Arg/Lys-Leu/lle-5X-His/Gln-Leu，存在于N-端。（2）过氧化物酶体膜脂的组装： 内质网上合成，通过磷脂转换蛋白或膜泡转运。退出过氧化物酶体发生示意图：1.蛋白信号识别转移

68、、磷脂转换蛋白转运、成熟、分裂增殖2.内质网出芽，过氧化物酶体前体组装、成熟、分裂增殖退出4.过氧化物酶体与疾病 Zellweger综合征：也称脑肝肾综合征，与过氧化物酶体有关的遗传病。 过氧化物酶体中，酶蛋白输入有关蛋白质变异，过氧化物酶体为“空”。脑、肝、肾异常，出生3-6个月内后死亡。退出第三节细胞内蛋白质的分选与膜泡运输 蛋白质的定向转运（protein targeting）或分选（protein sorting）：结构与功能各异的蛋白质，在细胞质基质或糙面内质网的核糖体上合成，然后转运到正确的部位，并组装成结构与功能的复合体，参于生命活动的过程。 广义的过程包括：蛋白质从合成直到降解

69、或分泌胞外。一.信号假说与蛋白质分选信号二.蛋白质分选基本途径与类型三.膜泡运输四.细胞结构体系的组装退出一.信号假说与蛋白质分选信号1.信号肽的发现与信号假说的提出2.信号肽的序列特点3.信号识别相关因子：信号识别颗粒、停泊蛋白和移位子4.信号假说的实验验证及rER蛋白质合成过程确定退出信号肽(signal peptide)的发现： 1972年Milstein等用骨髓瘤细胞提取的免疫球蛋白较分泌到胞外的成熟免疫球蛋白在N端多出一段肽链，推测起信号作用。信号假说（Signal hypothesis）：分泌蛋白合成与定位 1975年美国G. Blobel和D. Sabatini正式提出。 分泌蛋

70、白N端序列作为信号肽(signal peptide)，指导分泌性蛋白到内质网膜上合成；在信号肽引导下，蛋白质边合成边通过移位子蛋白复合体进入内质网腔；在蛋白合成结束之前信号肽被切除。 G. Blobel因此获得1999年诺贝尔医学和生理学奖。退出2.信号肽(signal peptide)：又称开始转移序列（start transfer sequence），位于新合成肽链N端，引导新合成的肽链转移到内质网上合成的信号序列。 信号肽一级序列：16-26Aa，包括疏水核心（h）、C端（c）和N端（n）三个区域。 特点：无严格的专一性，可将引导不同蛋白序列。退出信号识别颗粒(SRPSRP)：325KD

71、。6种不同多肽和1个7S RNA(约300bp)组成的复合物。 含2个结构域：信号肽识别结构域，核糖体结合结构域 含3个主要功能部位：信号肽识别结合位点(P54，多Met，具GTP酶活)、翻译暂停位点(P9/P14)、SRP受体蛋白结合位点(P68/P72)。翻译暂停位点SRP受体蛋白结合位点退出信号肽序列结合位点SRP受体（停泊蛋白,DP）结合位点翻译暂停位点P54P9/P14含蛋氨酸侧链结合信号肽疏水核心退出 SRPSRP受体(SPR receptorSPR receptor)：又称停泊蛋白(docking protein,DP)，72KD，异二聚体蛋白，属内质网膜整合蛋白，与SRP特异结

72、合。 一个亚基（640个Aa）暴露于细胞质，亲水； 另一亚基（300个Aa）嵌入膜内，疏水。退出移位子(translocon) ：即转位因子(translocator)，属内质网跨膜蛋白复合物，直径约8.5nm，管圈状结构，中心为直径2nm“通道”。 主要成分：由3-4个Sec61蛋白复合体构成(哺乳动物)，每个Sec61蛋白由三条肽链组成。 功能：与新合成多肽进入内质网有关。退出4.信号假说的实验验证及rER蛋白质合成过程确定 Blobel、Dobberstein和Walter用分离微粒体和非细胞体系(cell-free system)实验证实：信号序列的存在，和分泌蛋白合成过程。实验方法：

73、放射性氨基酸脉冲标记孵育、密度梯度离心获得微粒体、去垢剂处理对照、蛋白酶降解等。 RER合成蛋白与信号肽、SRP与DP间的关系实验退出非细胞系统中（cell-free system）蛋白质的翻译过程与SRP、DP和微粒体的关系 实验组别含有编码信号 SRP DP 微粒体 序列的mRNA结 果1 + - - - 产生含信号肽的完整多肽2 + + - - 合成70100氨基酸残基后， 肽链停止延伸3 + + + - 产生含信号肽的完整多肽4 + + + + 信号肽切除，多肽链进入 微粒体中 “+”和“-”分别代表反应混合物中存在（+）或不存在（-）该物质。退出信号识别颗粒信号识别颗粒受体易位子信号

74、肽酶信号序列退出rER蛋白质合成过程信号识别颗粒信号识别颗粒受体易位子信号肽酶信号序列（1）编码分泌蛋白的mRNA：起始密码子AUG，紧跟一组特定的信号肽密码子（约有48-78个核苷酸），编码信号肽mRNA。（2）游离核糖体上开始多肽链合成，信号密码子翻译信号肽（signal peptide，疏水性氨基酸占优势），约有16-26个氨基酸。（3）RER膜上的信号识别颗粒（SRP），释放在细胞质，识别并结合正在合成信号肽的核糖体，约80氨基酸时合成暂停。（4）SRP引导核糖体-SRP复合物与RER膜上的SRP受体（DP）相互识别，SRP释放，DP重新启动肽链的继续合成。环化构象的信号肽结合并通过易

75、位子（translocon）孔道，进入内质网腔。（5）信号肽被位于RER膜内表面的信号肽酶（Signal peptidase）切掉。（6）多肽链继续生长，以环袢形式进入内质网。（7）合成完毕，分离因子作用核糖体脱离粗面内质网膜。退出二.蛋白质分选的基本途径与类型1.蛋白质分选的基本途径：两条。 根据蛋白转运与翻译的时空关系分类。 内质网内蛋白质合成过程：共翻译转运 细胞质基质合成蛋白质的转运方式：翻译后转运2.蛋白质的转运类型：根据蛋白的转运方式或机制分四类细胞内合成蛋白质定向转运主要取决于两个方面： 其一蛋白质中包含特殊的信号序列 其二细胞器上特定的信号识别装置与分选受体退出1.蛋白质分选的

76、两条基本途径： 共翻译转运（Cotranslational translocation），在细胞质基质，蛋白质合成起始后，转移至粗面内质网，至高尔基体，溶酶体，分泌泡，细胞膜乃至胞外。 翻译后转运（post-translational translocation），在细胞质基质中完成多肽链的合成，然后转运至细胞质基质特定部位或膜围绕的细胞器。包括线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、内质网及细胞核，细胞质基质驻留蛋白、骨架蛋白等。退出共翻译转运（cotranslocation）决定蛋白定位和构象的氨基酸序列： 开始转移序列(start transfer sequence)：引导肽链穿过内质网膜的信号肽

77、。 停止转移序列(stop transfer sequence)：有些序列与内质网膜有很强的亲和力，而结合在脂双层之中，不再转入内质网腔，形成跨膜蛋白。 各类型跨膜蛋白退出间隙连接的连接蛋白 rER合成的内在蛋白多肽链走向：与信号序列氨基端与羧基端所带的正电荷相对数量有关。带正电荷较多的一侧朝向细胞质一侧。停止转移序列起始转移序列起始转移序列退出起始转移序列Type I single pass proteins停止转移序列Type II single pass proteinsmulti-pass membrane proteins起始转移序列 停止转移序列退出翻译后转运（post trans

78、location）： 线粒体、叶绿体多数蛋白质及过氧化物酶体的蛋白质由细胞质基质合成，再由导肽(前导肽)或转运肽(leader peptide，transit peptides/sequences)转移到细胞器中。 转移过程，需ATP使多肽去折叠，需其他蛋白质（如热休克蛋白Hsp70，分子伴侣）使其能够正确折叠为有功能的蛋白。退出信号因子：信号序列(signal sequence)：存在于蛋白质一级结构上的线性序列，通常由15-60个氨基酸残基组成，有些信号序列在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶(signal peptidase)切除；通常信号序列对所引导的蛋白质没有特异性要求。信号斑(sig

79、nal patch)：在完成折叠的蛋白质中， 折叠在一起构成蛋白质分选的三维结构信号，指导蛋白转运至细胞特定部位。构成信号斑的信号序列之间可以不相邻。几种典型的蛋白分选信号序列退出N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶将GlcNAc-Pi加到甘露糖分子上N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶除去GlcNAc，产生M-6P标志Two enzymes add M6P on lysosomal hydrolases高尔基体顺面膜囊N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶信号斑退出几种典型的蛋白分选信号序列（肉豆蔻酸，形成脂蛋白）退出2.蛋白质分选途径分四种基本类型(据转运方式或机制)：蛋白质的跨膜转运（tran

80、smembrane transport）：细胞质基质中合成，再转运至线粒体、质体、过氧化物酶体等。（第六章） 涉及到信号序列（寻靶序列targetting sequence，空间定位序列）、分子伴侣（Hsp热激蛋白）、ATP、受体等。选择性的门控转运（gated transport）： 涉及到核孔复合体（第十章）和胞间连丝（第十五章）。细胞质基质中的蛋白质的转运(研究较少)： 可能涉及到细胞质骨架。膜泡运输（vesicular transport）： 涉及到内膜系统，包括rER，高尔基体，运输小泡的出芽和融合。退出“Road map” of protein traffic1. Gated2.

81、Transmembrane3.Vesicular4.基质中蛋白转运基质中蛋白转运退出三.膜泡运输（常称为分泌途径） 膜泡运输为细胞内膜系统进行物质转运的主要方式， 定向运输取决于膜和膜泡(至少十数种)的表面识别特征。膜泡转运的功能转运膜泡类型（按功能分类）： 1.COPII有被小泡 2.COPI有被小泡内膜系统细胞器保持其特异性蛋白组成的两种机制 3.网格蛋白有被小泡有被小泡与靶膜的融合：选择性融合内膜系统各结构保持形态与膜成分相对稳定的方法退出膜泡转运的功能： 对蛋白的合成、修饰、加工和组装； 对转运物质的选择及浓缩； 多种不同膜泡定向运输及调控。退出1.COPII有被小泡功能：介导胞内顺向

82、运输(anterograde transport)，负责从内质网到高尔基体的物质运输。 COPII包被蛋白构成：5种蛋白质亚基，属可溶性蛋白。 Sec23p/Sec24p复合体，Sec13p/Sec31p复合体； Sar1p（GTP结合蛋白，分子开关）。COPII有被小泡组装、出芽调控退出COPII有被小泡组装、出芽调控：结合选择性跨膜蛋白内质网腔面分选结构域结合富集货物蛋白(配体)，胞质面信号序列和ER膜整合蛋白v-SNARE与COPII包被蛋白识别可溶Sar1p结合的GDP被GTP替换(GEF作用)，被激活而与内质网膜结合组装(Sec23p/Sec24p内层，Sec13p/Sec31p外层

83、)出芽形成COPII有被小泡膜泡转运，GTP水解，Sar1p-GDP复合体释放，包被蛋白脱离循环利用；膜泡定位于Golgi顺面，v-SNARE参与启动融合。 退出2.COPI有被小泡功能：介导细胞内逆向运输(retrograde transport)，负责从高尔基体膜泡间、CGN到内质网的物质运输。 回收再循环的膜脂双层、v-SNAREs(vesicle membrane SNAP receptor)和内质网逃逸蛋白(escaped proteins)，返回内质网。COPI包被的构成：含7种蛋白亚基和1种ARF蛋白。 其中，ARF蛋白：GTP结合蛋白，类似Sar1p，调控COPI包被蛋白复合物

84、和网格蛋白有被小泡组装与去组装。退出3.网格蛋白有被小泡 介导多条转运途径： 高尔基体TGN(网格蛋白有被小泡发源地)胞内体、质膜、溶酶体、植物液泡； 质膜细胞质、胞内体(胞吞)； 胞内体溶酶体。网格蛋白有被小泡组装、出芽调控： ARF1亚基募集接合素蛋白组装 向外引发网格蛋白组装，向内与膜受体尾端结合 膜受体于膜泡腔面富集货物蛋白 从高尔基体TGN出芽 发动蛋白(dynamin)水解GTP，形成网格蛋白有被小泡 网格蛋白释放，有被小泡转运靶膜。 退出有被小泡接合素蛋白受体网格蛋白有被小泡转运泡接合素蛋白（adaptin）：为网格蛋白与跨膜受体胞质面的尾部肽信号（peptide signal）

85、的连接蛋白。ARF1亚基退出内膜系统细胞器保持其特异性蛋白组成的两种机制（保留和回收）：（1）膜泡将驻留蛋白(大复合物)排斥在外，防止出芽转运。（2）识别驻留蛋白逃逸的回收机制。例，内质网腔驻留蛋白(蛋白二硫键异构酶、ER腔内分子伴侣)典型C端回收信号(retrieval signals)：Lys-Asp-Glu-Leu(KDEL)，以COPI有被小泡捕获逃逸蛋白返回。KDEL序列特异性受体定位：TGN、COPII和COPI膜。KDEL序列受体特点：pH敏感，保证了KDEL蛋白在高尔基体结合，内质网分离。 内质网膜蛋白(如SRP受体)C端回收信号：Lys-Lys-X-X（KKXX）。退出有被小

86、泡与靶膜的融合介导动物细胞融合的相关因子： 可溶性细胞质融合蛋白：N乙基马来酰亚胺敏感因子(NSF，N-ethylmaleimide-sensitive factor/fusion protein，N乙基顺丁烯二酰亚胺)，一种ATP酶。 可溶性NSF结合蛋白(SNAP，soluble NSF attachment protein) 两类SNAP受体：具特异性，已分离鉴定了10余种。 膜泡受体vSNARE(vesicle-SNAP receptor) 靶膜受体tSNARE(target-SNAP receptor) Rab蛋白家族：GTP结合蛋白，分子开关作用。SNARE假说：供体膜与靶膜之间膜

87、泡的转运、锚定与融合模式退出Rab蛋白家族：为GTP结合蛋白，包括Sar1和ARF等，已知30余种。 由约200个Aa组成，且有类似于Ras蛋白的重叠结构，起分子开关作用。 Rab结合GDP失活，位于细胞质中，常与GDP解离抑制物GDI结合；结合GTP激活，位于细胞膜、内膜和运输小泡膜上，调节SNAREs复合体的形成。退出SNARE假说：转运膜泡寻靶Rothman和同事发现： 动物细胞融合需要无特异性的NSF/SNAP，可介导不同类型小泡的融合。 由Rab-GTP启动，SNAPs作为连接蛋白，SNAP受体，即靶膜蛋白t-SNARE，和运输小泡蛋白v-SNARE，提供膜融合的特异性，发生相匹配的

88、互作，启动融合复合物(fusion complex)组装，完成膜泡与靶膜锚定和融合。突触小泡连接蛋白退出供体膜与靶膜之间膜泡的转运、锚定与融合模式： 膜泡形成、转运及与靶膜融合为特异性过程，有高度选择性，涉及多种蛋白识别、组装、去组装复杂调控。退出内膜系统各结构保持形态与膜成分相对稳定的方法: 内质网驻留蛋白具有回收信号，会将其保留或回收，被比喻成“开放的监狱”(open prison)。 高尔基体聚集在微管组织中心(MTOC)附近，并在高尔基体膜囊上结合有类似动力蛋白的蛋白质，从而使其靠近MTOC，并维持其极性。 同样，溶酶体、分泌泡和细胞质膜及胞内体等，也都具有各自特异的成分，都可通过特异

89、性的膜泡出芽、转运和融合保证流动与稳定的平衡。退出四.细胞结构体系的组装 蛋白质等生物大分子如何逐级组装(assembly)，并最终形成进行生命活动的细胞结构体系，为生物学所面临的基本问题之一。1.生物大分子的组装方式2.组装具有重要的生物学意义3.细胞结构体系组装的多层次性退出1.生物大分子的组装方式(1)自我组装（self-assembly） 自我组装的信息存在于亚基自身，同时需要细胞提供的组装环境。(2)协助组装（aided-assembly） 需其它成份的介入或对组装亚基的修饰。(3)直接组装（direct-assembly） 亚基直接组装到已有结构。(4)复杂的细胞结构体系与结构体系

90、间的组装 退出2.组装的生物学意义 （1）减少和校正蛋白质合成中出现的错误 小蛋白合成错误概率会大大降低，也容易校正错误。（2）减少所需的遗传物质信息量 小蛋白需要较少的遗传信息。（3）通过组装与去组装，更易调节与控制多种生物学过程。 rRNA与r蛋白组装成核糖体； 核糖体与mRNA形成多聚核糖体； 多聚核糖体与内质网膜或细胞骨架结合； 才能保证蛋白质的正确翻译、折叠、修饰、加工、转运、定位。 细胞周期体现细胞最大规模的组装去组装过程。退出3.细胞结构体系组装的多层次性： 对生命现象的了解须在多层次的细胞结构水平上进行。 许多细胞代谢活动，由蛋白质与核酸、磷脂、蛋白质组装的复合物承担。 如核小

91、体（nucleosome）、核糖体（ribosome）、细胞骨架、细胞质膜等 进一步构建复合结构体系，如复制起始复合物（primosome）、mRNA剪接复合物（splicesome），乃至糖酵解和三羧酸循环等多酶体系等。 更高一个层次上的组装，膜围绕的细胞器组装。有些细胞器的重新组装甚至不可重复，如线粒体、叶绿体和细胞核等。 再更高层次的组装，相互关系细胞结构体系。如，细胞内膜系统、细胞骨架系统和遗传信息系统的组织。 细胞 系统生物学（system biology）退出分子“伴侣”（molecular chaperones）： 细胞中的某些蛋白质分子可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽，并

92、与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽转运、折叠或装配，这一类分子本身并不参与最终产物的形成，被称为分子“伴侣”。如，信号识别颗粒（SRP）、热休克蛋白（Hsp70）等 退出名词：细胞质基质（cytoplasmic matrix）；胞质溶胶（cytosol）；内膜系统（endomembrane system or cytomatrix ）；依赖泛素的降解途径（ubiquitin-dependent pathway）；分子伴侣（molecular chaperones）；内质网(endoplasmic reticulum,ER)；微粒体（microsome）；移位子（translocon）；高

93、尔基体（Golgi body, Golgi apparatus， Golgi complex）退出溶酶体（Lysosome）；过氧化物酶体 (peroxisome，又称微体microbody)台-萨氏综合征（Tay-Sachs diesease）；蛋白质的定向转运（protein targeting）或分选（protein sorting）；信号序列（signal sequence）；SRP受体（SPR receptor）：又称停泊蛋白（docking protein,DP）；共翻译转移（co-translational translocation）；翻译后转移（post-translatio

94、nal translocation）；信号肽假说（）退出思考题：1. 谈谈你对细胞质基质的结构组成及其在细胞生命活动中作用的理解。 2. 比较粗面内质网和光面内质网的形态结构与功能。 3. 细胞内蛋白质合成部位及其去向如何? 4. 粗面内质网上合成哪几类蛋白质，它们在内质网上合成的生物学意义是什么?5. 指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成需要哪些主要结构或因子?它们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成。6. 结合高尔基体的结构特征，谈谈它是怎样行使其生理功能的。7. 蛋白质糖基化的基本类型、特征及生物学意义是什么? 退出8.溶酶体是怎样发生的? 它有哪些基本功能?9.过氧化物酶体与溶酶体有哪些区

95、别? 怎样理解过氧化物酶体和溶酶体的异质性? 10.图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。或内膜系统包括哪几部分？单列为一个系统的依据是什么？ 11.何谓蛋白质的分选？图解真核细胞内蛋白质分选途径。12.已知膜泡运输有哪几种类型？各自主要功能如何？13.怎样理解细胞结构组装的生物学意义？14.糙面内质网上所进行的糖基化的机制如何？其添加的寡糖链又有什么特点？ 退出目的和要求：学习细胞质基质、内质网、高尔基体、溶酶体和过氧化物酶体的形态、结构、功能；了解细胞内蛋白质分选的原理（信号假说）、途径、类型和过程（膜泡运输）以及细胞结构体系的组装。重点：细胞质基质、内质网、高尔基体、溶酶

96、体和过氧化物酶体的形态、结构、功能；信号假说；膜泡运输。退出退出4.真核生物与原核生物的核糖体均是细胞内合成蛋白质的工厂，为什么它们在结构组成上又有差别呢？5.你认为核糖体的六个活性部位中有哪些与核糖体RNA有关？理由是什么？7.现已证实核糖体RNA除具有自我复制和自我剪接等酶活性外，还具有催化氨基酸间形成肽键的酶活性，据此，结合你所掌握的知识谈谈你的看法？退出高尔基器的功能分区高尔基器的功能分区溶酶体蛋白质上的寡糖链被磷溶酶体蛋白质上的寡糖链被磷酸化酸化进一步修饰进一步修饰 来自内质网的来自内质网的 N-linked的糖分子的糖分子（除去甘露糖，除去甘露糖和添加（除去甘露糖，除去甘露糖和添加

97、N-乙乙酰葡萄糖，添加半乳糖和唾液酸）酰葡萄糖，添加半乳糖和唾液酸）新合成新合成 O-linked的糖分子的糖分子 酪氨酸和碳水化合物被硫酸化酪氨酸和碳水化合物被硫酸化NOTE: Data shows that processing occurs in a spatial as well as a biochemical sequence.退出退出同位素同位素标记标记实验实验退出分泌泡的形成分泌泡的形成胞吐作用退出膜泡运输膜泡运输退出Repeat of vesicle budding and fusion 退出How do the vesicles know where to go?!How

98、ensure specificity in vesicle targeting?Vesicles display surface markers (v-SNARE) Target membranes display complimentary receptors (t-SNARE) 退出膜泡运输的分子机制膜泡运输的分子机制退出退出30多种多种Rab GTPases与与v-SNAREs and t-SNAREs相匹配，调节相匹配，调节rate of vesicle docking每个细胞器至少具有每个细胞器至少具有1个个Rab在其膜结构的细胞质面上在其膜结构的细胞质面上no need to me

99、morize the tableRab GTPases ensures specificity of vesicle docking Subcellular locations of some Rab proteinsProteinOrganelle Rab1ER & GolgiRab2cis Golgi networkRab3Asynaptic vesicles, secretory granulesRab4early endosomesRab5Aplasma membrane, clathrin-coated vesiclesRab5Cearly endosomesRab6medial a

100、nd trans Golgi cisternaeRab7late endosomesRab8secretory vesicles (basolateral)Rab9late endosomes, trans Golgi network退出退出SNARE 特异性地催化膜泡与靶膜的融合特异性地催化膜泡与靶膜的融合20种不同的种不同的SNAREs，成对，成对(vesicle membrane v-SNARE & target membrane t-SNARE)相互作用以形成稳定的相互作用以形成稳定的trans-SNARE complexes NSF dissociates SNARE pairs a

101、fter fusion is completedSNARE and NSF退出退出退出Transport from ER to GolgiProteins leave ER in COPII-coated transport vesicles退出How Sar I control coat assembly?无活性的无活性的Sar I-GDP 结合到供体膜上的结合到供体膜上的 GEF上上Sar I 被激活被激活, 暴露其脂肪酸链并插到暴露其脂肪酸链并插到ER膜上膜上Sar I-GTP 募集募集COPII subunits 到膜上到膜上出芽出芽Sar I-GTP上的上的GTP水解导致水解导致CO

102、PII 膜被崩解膜被崩解退出退出退出退出退出Transport from ER to Golgi只有正确折叠的蛋白质可以离开只有正确折叠的蛋白质可以离开 ER错误折叠的蛋白质被分子伴侣错误折叠的蛋白质被分子伴侣(chaperones)滞留在滞留在ER lumen最终错误折叠的蛋白质进入细胞质降解最终错误折叠的蛋白质进入细胞质降解蛋白多聚体也需要装配后离开蛋白多聚体也需要装配后离开ER退出Proof that coat proteins are involved in vesicle formation?退出有被小泡有被小泡退出 three major coat proteins in vesi

103、cular traffickingTypes coats:COP II = ER to Golgi (anterograde transport)COP I = Golgi to Golgi, Golgi back to ER (retrograde transport)Clathrin = TGN to endosome / lysosome, endocytosis退出退出Molecular mechanisms of membrane transport coated vesicles退出细胞内的膜泡运输细胞内的膜泡运输COP有被小泡：有被小泡： 内质网内质网 高尔基体高尔基体CGNCO

104、P有被小泡：有被小泡： 高尔基体高尔基体CGN 内质网内质网 (回收信号序列回收信号序列KDEL) 网格蛋白有被小泡：网格蛋白有被小泡： TGN 细胞膜、胞内体、溶酶体、液泡细胞膜、胞内体、溶酶体、液泡 退出Vesicle-mediated protein trafficking between ER and Golgi退出KDEL-receptor retrieves ER-resident proteins from Golgi退出trafficking from Golgi to cell membrane退出退出Golgi Apparatus 结构组成结构组成和物质运输的二种模式和物质

105、运输的二种模式A. Vesicular transport modelGolgi apparatus是相对稳定的，酶是相对稳定的，酶作为作为cargo molecules 以膜泡形式运以膜泡形式运输输B. Cisternal maturation modelGolgi 是动态变化的是动态变化的 ，以，以cisternae 形式迁移形式迁移CGN forms from fusion of incoming vesiclesTGN buds off vesicles until it disappears退出高尔基体的功能高尔基体的功能蛋白质的糖基化加工蛋白质的糖基化加工 形成形成O-连接的糖苷键

106、，连接的糖苷键， 进一步加工进一步加工N-连接的糖苷键连接的糖苷键 分选包装和分泌活动分选包装和分泌活动细胞内的膜泡运输细胞内的膜泡运输溶酶体的发生合成和分泌多糖，并参与细胞壁的形成合成和分泌多糖，并参与细胞壁的形成退出高尔基体的功能高尔基体的功能蛋白质的糖基化加工蛋白质的糖基化加工 形成形成O-连接的糖苷键，连接的糖苷键， 进一步加工进一步加工N-连接的糖苷键连接的糖苷键 分选包装和分泌活动分选包装和分泌活动细胞内的膜泡运输细胞内的膜泡运输溶酶体的发生溶酶体的发生合成和分泌多糖，并参与细胞壁的形成合成和分泌多糖，并参与细胞壁的形成退出高尔基体的发生高尔基体的发生膜脂、膜蛋白和酶均来自于内质网

107、，膜脂、膜蛋白和酶均来自于内质网， 通过膜泡转运通过膜泡转运退出溶酶体溶酶体 (lysosome)5m囊泡囊泡退出50种酸性水解酶：种酸性水解酶：蛋白酶、核酸酶、蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、脂酶、糖苷酶、脂酶、 磷酸酯酶、磷酸酯酶、 硫酸酯酶硫酸酯酶特点：特点： 膜上质子泵，膜上质子泵， 多种载体蛋白用于多种载体蛋白用于水解产物的外输，水解产物的外输，膜蛋白高度糖基化膜蛋白高度糖基化退出溶酶体的功能溶酶体的功能异体吞噬（免疫和营养）异体吞噬（免疫和营养）自体吞噬自体吞噬自溶（死亡、缺氧、毒素、辐射、炎症、自溶（死亡、缺氧、毒素、辐射、炎症、破骨细胞）破骨细胞）退出退出初级溶酶体，初级溶酶体， 次级

108、溶酶体，次级溶酶体， 残余小体或后溶酶体残余小体或后溶酶体退出Three pathways to degradation in lysosomes退出溶酶体的发生溶酶体的发生高尔基体上脱落的有被小泡（网格蛋白）高尔基体上脱落的有被小泡（网格蛋白）酶在内质网中合成酶在内质网中合成, 经高尔基器加工经高尔基器加工退出共转移的实验证据共转移的实验证据细胞与同位素标记的氨基酸细胞与同位素标记的氨基酸(aa*)孵育孵育匀浆细胞匀浆细胞,获得粗面内质网的小囊获得粗面内质网的小囊泡泡 (微粒体微粒体microsomes)密度梯度离心分离内质网微粒体密度梯度离心分离内质网微粒体在含有或没有去污剂的情况下在含有

109、或没有去污剂的情况下,用用蛋白酶处理微粒体蛋白酶处理微粒体QUESTION: How does the data from this experiment support the co-translational transport hypothesis?退出蛋白质在哪里合成蛋白质在哪里合成? 蛋白质首先在细胞质内的游离核糖体上合成蛋白质首先在细胞质内的游离核糖体上合成 ( “free” cytosolic ribosomes)如果游离核糖体上合成的蛋白质氨基端为一段疏水如果游离核糖体上合成的蛋白质氨基端为一段疏水氨基酸组成的氨基酸组成的信号肽信号肽(signal peptide, signa

110、l sequence),则则信号肽引导该核糖体附着到内质网的表面信号肽引导该核糖体附着到内质网的表面没有信号肽的蛋白质将成为细胞质蛋白质没有信号肽的蛋白质将成为细胞质蛋白质,它们是它们是酶或结构蛋白酶或结构蛋白(例如细胞骨架例如细胞骨架)附着核糖体合成的蛋白质边合成边转运到内质网腔附着核糖体合成的蛋白质边合成边转运到内质网腔内（共转移）内（共转移）退出分泌细胞中，如胰岛的外分泌细胞，将大量的分泌物贮存于分泌细胞中，如胰岛的外分泌细胞，将大量的分泌物贮存于 中，中，它们可以把内含物释放到细胞外作为胞外信号。它们可以把内含物释放到细胞外作为胞外信号。在组成某些蛋白质的氨基酸序列中存在着分选信号，称

111、之为在组成某些蛋白质的氨基酸序列中存在着分选信号，称之为 ，这，这种信号在完成蛋白质分选功能以后通常被结合在膜上的种信号在完成蛋白质分选功能以后通常被结合在膜上的 酶切酶切除。除。植物能通过一系列反应将脂肪酸转变成糖，这些反应称为植物能通过一系列反应将脂肪酸转变成糖，这些反应称为 ，由于过氧物酶体是进行这些反应的场所，所以又称其为由于过氧物酶体是进行这些反应的场所，所以又称其为 。 也称微体，也称微体， 酶是这种细胞器的标志酶。酶是这种细胞器的标志酶。肌肉细胞中存在着大量具有贮存肌肉细胞中存在着大量具有贮存Ca2+作用的滑面内质网，称为作用的滑面内质网，称为 。在分级分离中，受到离心力的破坏，

112、内质网和高尔基体通常断裂成许多在分级分离中，受到离心力的破坏，内质网和高尔基体通常断裂成许多封闭的小囊泡，这种囊泡又称为封闭的小囊泡，这种囊泡又称为 。信号肽被引导到内质网膜上至少需要二种因子的协助，一种是存在于细信号肽被引导到内质网膜上至少需要二种因子的协助，一种是存在于细胞质中能与信号肽结合的胞质中能与信号肽结合的 ，另一种是存在于，另一种是存在于ER膜上的膜上的 。在多次跨膜的内在蛋白中，被跨膜转运的基本单位是位于在多次跨膜的内在蛋白中，被跨膜转运的基本单位是位于 序列的序列的和和 序列之间一个多肽链袢环，而这两个序列将成为成熟蛋白质序列之间一个多肽链袢环，而这两个序列将成为成熟蛋白质中

113、的跨膜结构域部分。中的跨膜结构域部分。在内质网腔内存在一种高浓度的、能识别错误折叠的蛋白质，并将其结在内质网腔内存在一种高浓度的、能识别错误折叠的蛋白质，并将其结合在它的亲水表面上的合在它的亲水表面上的 。退出存在于存在于ER腔内的大多数蛋白质，可通过腔内的大多数蛋白质，可通过 过程，与糖分子发生共过程，与糖分子发生共价结合。价结合。高尔基复合体，存在两个明显不同的面，即与内质网相联系的高尔基复合体，存在两个明显不同的面，即与内质网相联系的 面，面，和与细胞膜相联系的和与细胞膜相联系的 面。面。碳水化合物连接到蛋白质的天冬氨酸残基上的过程称为碳水化合物连接到蛋白质的天冬氨酸残基上的过程称为 ，

114、而特异，而特异性连接到丝性连接到丝/苏氨酸侧链上的过程又称为苏氨酸侧链上的过程又称为 。从内质网输出的蛋白质进入高尔基器的从内质网输出的蛋白质进入高尔基器的 ，然后转移到，然后转移到 ，最后，最后转移到高尔基器转移到高尔基器 。虽然高尔基器扁囊之间蛋白质和脂质的运输机制还不很清楚，但是一般虽然高尔基器扁囊之间蛋白质和脂质的运输机制还不很清楚，但是一般认为从高尔基器的形成面囊泡边缘出芽形成认为从高尔基器的形成面囊泡边缘出芽形成 ，以逐级跳跃方式完，以逐级跳跃方式完成扁囊堆中的物质转运。成扁囊堆中的物质转运。溶酶体中的水解酶在低溶酶体中的水解酶在低PH值时具有活性，所以通常称为值时具有活性，所以通

115、常称为 。从高尔基器获得新合成的溶酶体水解酶和膜蛋白的结构是从高尔基器获得新合成的溶酶体水解酶和膜蛋白的结构是 。细胞中废退或受损的细胞器可以通过细胞中废退或受损的细胞器可以通过 过程被除去，在这一过程中过程被除去，在这一过程中首先由来源于内质网的膜将这些细胞器包围起来形成首先由来源于内质网的膜将这些细胞器包围起来形成 ，再与溶酶，再与溶酶体融合进行消化。体融合进行消化。具有吞噬功能的细胞能够吞噬微生物与异物，形成具有吞噬功能的细胞能够吞噬微生物与异物，形成 ，并与溶酶，并与溶酶体融合为体融合为 。退出习题1微粒体是研究蛋白质跨越内质网膜运输的很好材微粒体是研究蛋白质跨越内质网膜运输的很好材料

116、。来自料。来自rER的微粒体外表面通常带有核糖体，的微粒体外表面通常带有核糖体，微粒体膜上的蛋白质是否跨膜运输可从以下几个微粒体膜上的蛋白质是否跨膜运输可从以下几个实验来检测实验来检测.在无细胞的反应体系中，分别在加入或无微粒体在无细胞的反应体系中，分别在加入或无微粒体的情况下进行的情况下进行mRNA翻译成蛋白质的反应，然后翻译成蛋白质的反应，然后用凝胶电泳分析翻译产物。四种反应条件分别是用凝胶电泳分析翻译产物。四种反应条件分别是不经任何处理；不经任何处理；加入蛋白酶；加入蛋白酶；加入蛋白酶加入蛋白酶和去污剂；和去污剂；破坏微粒体后加入糖苷酶破坏微粒体后加入糖苷酶H，去除，去除N连接的寡糖链。

117、电泳结果如图连接的寡糖链。电泳结果如图 退出问题问题A. 请解释不加微粒体时的实验请解释不加微粒体时的实验结果（第结果（第1到到4道）道）问题问题B 根据加入微粒体后的实验结根据加入微粒体后的实验结果（第果（第5到到8道）来证明蛋道）来证明蛋白质是跨越微粒体膜的，白质是跨越微粒体膜的，并解释并解释5、6、8道中蛋白质道中蛋白质迁移率的变化原因。迁移率的变化原因。问题问题C 请根据实验结果，说明蛋请根据实验结果，说明蛋白质是锚定于膜上的，还白质是锚定于膜上的，还是跨越整个膜内外两侧的是跨越整个膜内外两侧的？退出习题2肝细胞通常向血液中分泌大量的蛋肝细胞通常向血液中分泌大量的蛋白质，令人感兴趣的是

118、不同蛋白质白质，令人感兴趣的是不同蛋白质从合成到分泌出细胞需要多长时间。从合成到分泌出细胞需要多长时间。为此，我们在肝细胞培养液中加入为此，我们在肝细胞培养液中加入35S-蛋氨酸，以致蛋白质合成时就蛋氨酸，以致蛋白质合成时就会带上同位素标记。然后，不同时会带上同位素标记。然后，不同时间收集培养液样品，测定各种标记间收集培养液样品，测定各种标记蛋白质出现的时间。蛋白质出现的时间。实验结果显示，白蛋白出现在实验结果显示，白蛋白出现在20以以后，后，50以后出现转铁蛋白，以后出现转铁蛋白，90以后以后出现视黄醇结合蛋白。你会惊奇地出现视黄醇结合蛋白。你会惊奇地发现分泌速率的显著差异与蛋白质发现分泌速

119、率的显著差异与蛋白质的大小，功能和性质并无明显的关的大小，功能和性质并无明显的关系。系。退出为什么转换蛋白和视黄醇结为什么转换蛋白和视黄醇结合蛋白的分泌需要比白蛋白合蛋白的分泌需要比白蛋白长得多的时间呢？长得多的时间呢？为了推测慢速的反应步骤是为了推测慢速的反应步骤是发生在发生在ER中还是在中还是在Golgi器器中，我们在标记细胞中，我们在标记细胞4小时小时后，用蔗糖密度梯度离心法后，用蔗糖密度梯度离心法收集收集ER和和Golgi囊泡（即微囊泡（即微粒体），结果发现大量同位粒体），结果发现大量同位素标记的白蛋白和转铁蛋白素标记的白蛋白和转铁蛋白存在于两种不同类型的囊泡存在于两种不同类型的囊泡中

120、，结果如图中，结果如图 请问白蛋白和转铁蛋白分泌请问白蛋白和转铁蛋白分泌过程中慢速步骤分别出现在过程中慢速步骤分别出现在ER还是还是Golgi器？你是如何器？你是如何从实验中得出结论的？从实验中得出结论的？退出习题3享氏综合症或赫氏综合症（享氏综合症或赫氏综合症（Hunters, Hurlers syndrome）病人很少能活到）病人很少能活到10岁。研究发现病人的溶酶体岁。研究发现病人的溶酶体内积累大量的氨基葡聚糖，因为其溶酶体中缺少降解氨基葡内积累大量的氨基葡聚糖，因为其溶酶体中缺少降解氨基葡聚糖的特异性酶。当两种综合症病人的细胞相互融合后，氨聚糖的特异性酶。当两种综合症病人的细胞相互融合

121、后，氨基葡聚糖就可以被降解，说明这两种病人缺少不同种类的降基葡聚糖就可以被降解，说明这两种病人缺少不同种类的降解酶。即使两种细胞培养在一起，它们仍然恢复了彼此的缺解酶。即使两种细胞培养在一起，它们仍然恢复了彼此的缺陷。更让人惊奇的是，陷。更让人惊奇的是，Hurlers 病人细胞的培养液可以纠正病人细胞的培养液可以纠正Hunters 病人细胞的缺陷，反之亦然。培养液中的作用因病人细胞的缺陷，反之亦然。培养液中的作用因子会被蛋白酶，过碘酸（破坏碳水化合物）和碱性磷酸酶子会被蛋白酶，过碘酸（破坏碳水化合物）和碱性磷酸酶（除去磷酸根）的处理而失活。（除去磷酸根）的处理而失活。问题问题 A.你认为矫正因

122、子是什么？它是如何矫正溶酶体的缺陷你认为矫正因子是什么？它是如何矫正溶酶体的缺陷的？的？问题问题B.为什么用蛋白酶、过碘酸和碱性磷酸酶处理可使矫正为什么用蛋白酶、过碘酸和碱性磷酸酶处理可使矫正因子失活？因子失活？问题问题C.你认为，这种矫正措施对于细胞质中酶缺失或突变引你认为，这种矫正措施对于细胞质中酶缺失或突变引起的疾病也会产生相同的治疗效果吗？起的疾病也会产生相同的治疗效果吗？ 退出疏疏水水性性亲亲水水性性退出蛋白质修饰过程蛋白质修饰过程退出蛋白质的正确折叠蛋白质的正确折叠退出内质网的功能内质网的功能蛋白质的合成（外分泌蛋白、膜蛋白和细胞蛋白质的合成（外分泌蛋白、膜蛋白和细胞器中的驻留蛋白

123、）器中的驻留蛋白）蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工蛋白质折叠和转运蛋白质折叠和转运脂质的合成脂质的合成糖类代谢（葡萄糖糖类代谢（葡萄糖-6-磷酸酶参与糖原分解）磷酸酶参与糖原分解）解毒作用解毒作用肌质网储存肌质网储存Ca2+ （Ca2+-ATP酶）酶）退出退出 溶酶体酶如何进入溶酶体溶酶体酶如何进入溶酶体?退出乙醛酸循环体参与糖异生，将种子中的脂乙醛酸循环体参与糖异生，将种子中的脂肪转变为糖类肪转变为糖类尿酸氧化酶参与腺嘌呤和鸟嘌呤碱基的降尿酸氧化酶参与腺嘌呤和鸟嘌呤碱基的降解反应解反应退出内膜系统内膜系统(endomembrane systems)答: 内膜系统是指内质网、高尔基体、溶酶

124、体和液泡(包括内体和分泌泡)等四类膜结合细胞器, 因为它们的膜是相互流动的, 处于动态平衡, 在功能上也是相互协同的。广义上的内膜系统概念也包括线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核等细胞内所有膜结合的细胞器。退出 真核细胞膜结合区室的主要功能细胞器(区室) 主要功能胞质溶胶 代谢的主要场所；蛋白质合成部位细胞核 基因组存在场所，DNA和RNA的合成地内质网 大多数脂的合成场所，蛋白质合成和集散地高尔基体 蛋白质和脂的修饰、分选和包装溶酶体 细胞内的降解作用内体 内吞物质的分选线粒体 通过氧化磷酸化合成ATP叶绿体 进行光合作用过氧化物酶体 毒性分子的氧化退出课后作业：1.下周上课前，2.隔周上

125、课前，由班长或学习委员收交，记平时成绩。1.请列举你认为重要的“细胞膜与细胞表面和细胞通讯与信号传递”两章的所涉及的相关概念40个以上，并做解释。2.通过对 “第五章细胞通讯与信号传递”的学习，请综合分析你对所学各细胞信号传递通路的整体认识。退出思考题：1. 谈谈你对细胞质基质的结构组成及其在细胞生命活动中作用的理解。 2. 比较粗面内质网和光面内质网的形态结构与功能。 3. 细胞内蛋白质合成部位及其去向如何? 4. 粗面内质网上合成哪几类蛋白质，它们在内质网上合成的生物学意义又是什么? 5. 指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成需要哪些主要结构或因子?它们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成 6

126、. 结合高尔基体的结构特征，谈谈它是怎样行使其生理功能的。 退出7. 蛋白质糖基化的基本类型、特征及生物学意义是什么? 8.溶酶体是怎样发生的? 它有哪些基本功能?9.过氧化物酶体与溶酶体有哪些区别? 怎样理解过氧化物酶体是异质性的细胞器? 10.图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。 11.何谓蛋白质的分选？已知膜泡运输有哪几种类型？ 12.怎样理解细胞结构组装的生物学意义？退出名词解释：细胞质基质与胞质溶胶、细胞内膜系统、内质网、微粒体、高尔基体、溶酶体、胞内体、过氧化物酶体、泛素降解途径、磷脂转位因子、磷脂转换蛋白、O连接糖基化和N连接糖基化、异质性细胞器、自噬溶酶体和异

127、噬溶酶体、初级溶酶体和次级溶酶体、残余体、乙醛酸循环体、蛋白质的分选、信号肽和导肽、信号识别颗粒、停泊蛋白、共转移、后转移、网格蛋白有被小泡、COPII有被小泡、COPI有被小泡、自我装配、协助装配、直接装配、分子伴侣退出1.(1)化学组成： 细胞质基质是细胞真正的内环境，其组成成分复杂。主要含有与中间代谢有关的数千种酶类，依分子大小大致划分为下列几种。小分子和各种离子：如水 K+、Cl-、Na+、Mg+、Ca+等中分子类：脂类、糖类、氨基酸、核苷酸类等大分子类：蛋白质、脂蛋白、RNA、多糖等。 呈复杂的胶体性质，可随环境条件的改变由溶胶变为凝胶状态或者相反。 细胞与环境，细胞质与细胞核，及细

128、胞器之间的物质运输、能量交换、信息传递等都要通过细胞质基质来完成，很多重要的中间代谢反应也发生在细胞质基质中。退出(2)细胞质基质担负着一系列重要的功能。2.1许多中间代谢过程都在细胞质基质中进行，如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成与部分分解过程等 。2.2另一方面的功能是与细胞质骨架相关的。细胞质骨架作为细胞质基质的主要结构成分，不仅与维持细胞的形态、细胞的运动、细胞内的物质运输及能量传递有关，而且也是细胞质基质结构体系的组织者，为细胞质基质中其它成分和细胞器提供锚定位点。2.3细胞质基质在蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解和不正确构象蛋白的修正等方面也起着重要作用。 对多种细

129、胞生命活动具有组织作用。退出2.rER：扁囊，：扁囊，主要功能：主要功能：合成分泌性蛋白合成分泌性蛋白和多种膜蛋白，和多种膜蛋白，还有还有N-连接糖基化连接糖基化。 sER：小管、小囊，：小管、小囊，脂类合成的重要场脂类合成的重要场所所，作为出芽的位点，将内质网上合成的，作为出芽的位点，将内质网上合成的蛋白质或脂类转移到高尔基体内。蛋白质或脂类转移到高尔基体内。退出3.细胞质基质、内质网、线粒体和叶绿体合成蛋白。细胞质基质、内质网合成蛋白供应细胞各类结构利用和分泌胞外。线粒体和叶绿体合成蛋白主要自身利用。退出4.细胞质基质起始和粗内质网合成的蛋白质主要包括：（1）胞外分泌蛋白常以分泌泡的形式通

130、过细胞的外排作用输送到细胞外。（2）膜整合蛋白细胞质膜、内质网、高尔基体和溶酶体膜上的膜蛋白等都具有方向性，其方向性在内质网上合成时就已确定。（3）构成细胞器的可溶性驻留蛋白有些驻留蛋白需要与其它细胞组分严格隔离，如溶酶体与植物液泡中的酸性水解酶类；内质网、高尔基体和胞内体（endosome）中固有的蛋白以及其它有重要生物活性的蛋白。便于与其它细胞组分进一步区分；有利于内质网及高便于与其它细胞组分进一步区分；有利于内质网及高尔基体中一系列酶对它们的修饰、加工与活化。尔基体中一系列酶对它们的修饰、加工与活化。退出5.当信号肽从核糖体中伸出，当信号肽从核糖体中伸出，信号识别颗粒信号识别颗粒(sig

131、nal recognition particle,SRP)就结合到就结合到信号信号肽肽(signal peptide)上，肽链暂停延伸上，肽链暂停延伸 SRP与在与在内质网膜上的内在蛋白内质网膜上的内在蛋白受体（停泊蛋白受体（停泊蛋白,docking protein,DP）结合结合核糖体与内质网膜上的核糖体与内质网膜上的易位子（易位子（translocon）结结合，肽链又开始延伸合，肽链又开始延伸SRP脱离信号肽和核糖体，返回细胞质基质重新脱离信号肽和核糖体，返回细胞质基质重新使用使用信号肽被信号肽被信号肽酶信号肽酶切除切除蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomeras

132、e）、结合蛋白（bingding protein,Bip）对蛋白折叠的修正。退出6. （1）Cis Golgi，cis Golgi network，CGN，cis膜囊位于高尔基体顺面最外侧的扁平膜囊，呈中间多孔而呈连续分支状的管网结构。CGN接受内质网新合成的物质并将其分类后大部分转入高尔基体中间膜囊，小部分蛋白质（ KDEL或HDEL）与脂类再返回内质网。CGN区域还可能具有其它生物活性，如蛋白丝氨酸残基发生O-连接的糖基化；跨膜蛋白在细胞质基质一侧结构域的酰基化；日冕病毒的装配也发生在CGN上。退出（2）medial Golgi由扁平膜囊与管道组成，形成不同间隔，但功能上是连续的、完整的膜

133、囊体系。多数糖基修饰、糖脂的形成以及与高尔基体有关的多糖的合成都发生在中间膜囊中。退出（3） trans Golgi，and trans Golgi network，TGNTGN位于反面的最外层，与反面的扁平膜囊相连，另一侧伸入反面的细胞质中，形态呈管网状，并有囊泡与之相连。TGN的主要功能是参与蛋白质的分类与包装，最后从高尔基体中输出，某些“晚期”的蛋白质修饰也发生在TGN中，如半乳糖()-2,6位的唾液酸化、蛋白质酪氨酸残基的硫酸化及蛋白原的水解加工作用等。退出此外，还有高尔基体周围的囊泡顺面一侧的囊泡可能是内质网与高尔基体之间的物质运输小泡称之为ERGIC(endoplasmic ret

134、iculum-Golgi intermediate compartment)，或称VTCs(Vesicular-tubular clusters)。反面一侧可以见到体积较大的分泌泡与分泌颗粒，将经过高尔基体分类与包装的物质运送到细胞特定的部位。高尔基体周围另一些囊泡推测是囊膜周缘膨大部分出芽形成的，它们可能负责膜囊之间的物质运输。退出7.真核细胞中糖基化修饰的类型，可分成两大类：N-连接（连接到天冬酰胺的酰胺氮原子上）糖基化；O-连接（连接到丝氨酸、苏氨酸或在胶原纤维中的羟赖氨酸或羟脯氨酸的羟基上）糖基化。N-连接与O-连接的寡糖在成分和结构上有很大的不同，合成与加工的方式也完全不同退出（1）

135、N-连接糖基化：在粗面内质网中，一个由14个糖残基的寡糖链从供体磷酸多萜醇上转移至新生肽链的特定三肽序列的天冬酰胺残基上（Asn-X-Ser或Asn X-Thr，其中X是除Pro以外的任何氨基酸）。 在粗面内质网内以及在通过高尔基体各间隔转移过程中寡糖链经过一系列酶的加工，切除和添加特定的单糖，最后形成成熟的糖蛋白。所有成熟的N-连接的寡糖链都含有2个N-乙酰葡萄糖胺和3个甘露糖残基。根据其结构特征可分为：高甘露糖N-连接寡糖（high mannose N-linked oligosacchiride）只含N-乙酰葡萄糖和甘露糖复杂的N-连接寡糖（complex N-linked oligos

136、acchiride），还含有岩藻糖、半乳糖和唾液酸退出（2） O-连接的糖基化在内质网或高尔基体中进行的。由于不同的糖基转移酶催化，每次加上一个单糖。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。多数的糖蛋白在10分钟内便可从高尔基体转送到其目的地。退出特征特征 N-连接连接O-连接连接 合成部位合成部位 rER Golgi body 合成方式合成方式 来自一个寡糖前体来自一个寡糖前体 一个一个单糖加入一个一个单糖加入 与之结合的与之结合的氨基酸残基氨基酸残基 天冬酰胺天冬酰胺 丝氨酸、苏氨酸、羟丝氨酸、苏氨酸、羟脯氨酸、羟赖氨酸脯氨酸、羟赖氨酸 最终长度最终长度 至少至

137、少5个糖残基个糖残基 一般一般14个糖残基个糖残基 第一个糖残第一个糖残基基 N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺 N-乙酰半乳糖胺等乙酰半乳糖胺等 N-连接与O-连接的糖基化比较退出为什么蛋白质要糖基化（生物学意义）为什么蛋白质要糖基化（生物学意义）?有利于高尔基体的分类和包装，有利于高尔基体的分类和包装，保证糖蛋保证糖蛋白在内膜系统单方向转移。白在内膜系统单方向转移。影响多肽的构象，保证正确的折叠。影响多肽的构象，保证正确的折叠。增强糖蛋白的稳定性，对蛋白酶的抗性。增强糖蛋白的稳定性，对蛋白酶的抗性。影响蛋白质的水溶性和所带电荷的性质。影响蛋白质的水溶性和所带电荷的性质。保护细胞表面膜蛋白免于其他

138、大分子接近保护细胞表面膜蛋白免于其他大分子接近（选择性识别）。（选择性识别）。退出顺面膜囊，加n（GlcNAc-P）？ 中间膜囊，水解GlcNAc 受体分布集中8.退出(2).溶酶体的功能溶酶体的基本功能：是对生物大分子具有强烈的消化作用，以维持细胞的正常代谢活动及防御微生物的侵染。退出2.1清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞细胞生理状态的变化引起酶系统的改变而产生的不需要酶蛋白，到达一定寿命的细胞生物大分子及细胞器，乃至凋亡的细胞，都主要由溶酶体和蛋白酶体共同担负清道夫的作用。2.2防御功能防御功能是某些细胞（吞噬细胞（phagocyte）特有的功能，它可以识别并吞噬入

139、侵的病毒或细菌，在溶酶体作用下将其杀死并进一步降解。 退出2.3其它重要的生理功能（1）作为细胞内的消化“器官”为细胞提供营养，如降解内吞的血清脂蛋白，获得胆固醇等营养成分。 如单细胞真核生物吞食细菌（2）在分泌腺细胞中，溶酶体常常摄入分泌颗粒，可能参与分泌过程的调节。在甲状腺中，甲状腺球蛋白（thyroglobin）储存在腺体内腔中，通过吞噬作用进入分泌细胞内并与溶酶体融合，甲状腺球蛋白被水解成甲状腺素，然后分泌到细胞外的毛细血管中。（3）某些特定细胞程序性死亡及周围活细胞将其清除。如，两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退化与溶酶体有关。 （4）完成受精作用。精子的顶体（acrosome）相当于特化

140、的溶酶体，其中含多种水解酶类，如透明质酸酶、酸性磷酸酶、-N-乙酰葡萄糖胺酶及蛋白水解酶等，它能溶解卵细胞的外被及滤泡细胞，产生孔道，使精子进入卵细胞，完成受精。退出9.特征特征 溶酶体溶酶体 过氧物酶体过氧物酶体 形态大小形态大小 球形，球形，0.20.5m 球形球形0.150.25m 酶酶 酸性水解酶酸性水解酶 氧化酶、过氧化氢酶氧化酶、过氧化氢酶尿酸氧化酶形成晶格尿酸氧化酶形成晶格pH57功能功能细胞内消化作用细胞内消化作用多种氧化作用多种氧化作用是否需是否需O2不需要不需要需要需要发生发生膜脂、酶在膜脂、酶在rER合成，合成，再经再经Golgi 出芽形成出芽形成膜脂在内质网上合成，膜脂

141、在内质网上合成，通过磷脂转换蛋白转通过磷脂转换蛋白转运，酶在细胞质基质运，酶在细胞质基质中合成，经分裂与装中合成，经分裂与装配形成配形成退出过氧化物酶体为异质性细胞器，不同生物、细胞为异质性细胞器，不同生物、细胞间，乃至不同环境中，其功能、状态不同。间，乃至不同环境中，其功能、状态不同。（1）解毒作用：将有毒的）解毒作用：将有毒的H2O2转化成无毒的水；转化成无毒的水；酒精在过氧物酶体氧化为乙醛。酒精在过氧物酶体氧化为乙醛。（2）可能不必经过水解）可能不必经过水解ATP直接给细胞供热。直接给细胞供热。（3）植物中催化）植物中催化CO2固定反应副产物的氧化（光固定反应副产物的氧化（光呼吸反应）；参与种子萌发中的乙醛酸循环反应呼吸反应）；参与种子萌发中的乙醛酸循环反应（乙醛酸循环体），参与糖异生，将种子中的脂（乙醛酸循环体），参与糖异生，将种子中的脂肪转变为糖类。肪转变为糖类。退出蛋白聚糖（proteoglycan），也在高尔基体中组装。它是由一个或多个糖氨聚糖（glycosaminoglycans）结合到核心蛋白的丝氨酸残基上，与一般O-连接寡糖不同，直接与丝氨酸羟基结合的不是N-乙酰半乳糖胺而是木糖（xylose）。 退出退出