《第六章内膜系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章内膜系统（129页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、张文清张文清南方医科大学基础医学院南方医科大学基础医学院小生命，大科学小生命，大科学故事故事1. 1. 生与死生与死生命过程环环境境污污染染物物浓浓度度 + + 年年龄龄 健康健康 亚健康亚健康 病态病态 疾病疾病 死亡死亡 Health sub-health illness disease death Health sub-health illness disease death正常正常 心理、生理、生化改变心理、生理、生化改变 病理改变病理改变 生命终结生命终结 生物学生物学 基础医学基础医学 临床医学临床医学 预防医学与卫生学、药学、中医与中药学预防医学与卫生学、药学、中医与中药学 正常
2、正常 代偿代偿 失代偿失代偿 衰退衰退 衰竭衰竭环境、健康、生命、科学阿尔弗雷德阿德勒人类生命是蛋白质的表达人类生命是蛋白质的表达和功能，承担三项任务：和功能，承担三项任务：地球地球-生存生存-信念！信念！他人他人-合作合作-信任！信任！爱人爱人-传代传代-信偌！信偌！“生生的的伟大，死的光荣伟大，死的光荣”“好好生，好好活，好好死好好生，好好活，好好死”“宁要老死，不要病死、医死，更不要被砍死宁要老死，不要病死、医死，更不要被砍死”沉痛悼念温岭患者杀医案中遇害的王云杰医生等等！“从那一回以后，我便觉得医学并非一件紧要事，凡是愚弱的国民，即使体格如何健全，如何茁壮，也只能做毫无意义的示众的材料
3、和看客，病死多少是不必以为不幸的”。鲁迅呐喊呼唤德赛先生！第第 六六 章章 内内 膜膜 系系 统统Endomembrane SystemEndomembrane System张文清教授张文清教授 新浪微博新浪微博 南方医科大学斑马鱼南方医科大学斑马鱼基础医学院细胞生物学教研室基础医学院细胞生物学教研室 谜团-生物体内细胞的正常运转有赖于让合适的分子在合适的时间抵达合适的位置。一部分分子，如胰岛素，需要被转运出细胞之外，神经传递素从一个神经细胞传导至另一个细胞，而其它很多分子则需要在细胞内部进行运输。细胞内部产生的分子被包裹于囊泡之中（图中蓝色表示），但是这些囊泡具体是如何达成这种精准的运输的？
4、这一点一直没有被理解。James E. Rothman，1950年美国出生。1976年哈佛大学医学院博士，麻省理工学院博士后。1978年斯坦福大学开始研究细胞囊泡。2008年耶鲁大学任职，目前是耶鲁大学细胞生物学系系主任和教授。Randy W. Schekman，1948年美国出生。加州大学洛杉矶分校以及斯坦福大学求学，1974年获得博士学位 ， 导 师 为 Arthur Kornberg，后者是1959年度诺贝尔奖获得者。1976年加州大学伯克利分校任职，目前是该校分子与细胞生物学系教授。Thomas C. Sdhof，1955年德国出生。1982年在哥廷根大学获得硕士博士。1983年美国德
5、州大学博士后，导师Michael Brown和 Joseph Goldstein，1985年度诺奖得主。1991年霍华德休斯医学研究所研究员，2008年斯坦福大学分子与细胞生理学教授。Randy W. Schekman发现基因控制下的蛋白质在这种囊泡运输机制中起到重要作用。正如这里的图上所展示的那样，通过对比正常酵母菌细胞（左）和转运机制缺陷的细胞（右），他成功识别出操控这一转运过程的基因。James E. Rothman发现一种蛋白质化合物（图中橘色表示）可以让囊泡实现与目标细胞膜的融合。囊泡上的蛋白质会与目标细胞膜上的特定蛋白质之间发生结合，从而让囊泡可以在正确的位置上释放其所运载的特殊“
6、分子货物”。Thomas C. Sdhof 研究了大脑中神经细胞之间是如何互相传递信号的，以及钙离子在这一过程中所起的作用。他识别出一种分子机制（图中用紫色表示），其可以对进入的钙离子发生反应并触发囊泡融合，从而解释了囊泡输运机制中时间的精确性是如何达成的，以及其所携带的信号分子物质是如何能做到受控释放。peroxysome内膜系统内膜系统细细胞胞内质网内质网高尔基体高尔基体溶酶体溶酶体过氧化物酶体过氧化物酶体核膜核膜线粒体线粒体细胞骨架细胞骨架中心粒中心粒核糖体核糖体细胞质基质细胞质基质( (基质溶胶基质溶胶) )细胞质细胞质细胞核细胞核细胞膜细胞膜结构、功能乃结构、功能乃至发生上有一至发生
7、上有一定联系的膜相定联系的膜相结构的总称结构的总称内内 膜膜 系系 统统 的的 功功 能能功能：扩大膜的总面积，为酶提供附着的支架；将细胞内部区分为不同的功能区域，保证各种生化反应所需的独特的环境。意义：内膜系统的出现是区别原核生物与真核生物的主要标志之一，是细胞进化过程中，内部结构不断完善，各种生理功能逐渐提高的结果。性质：动态。虽然内膜系统中各细胞器是一个个封闭的区室，并各具一套独特的酶系，有着各自的功能，在分布上有各自的空间。但是，内膜系统的结构是不断变化的，此为内膜系统的最大特点。途径：动态网络主要是由细胞中3种不同的生化活动及3种不同的代谢途径造成的。1、生化合成途径；2分泌途径；3
8、、内吞途径。研究方法：放射自显影术、减速离心分离与功能分析、用突变体研究内膜系统的运输作用。内质网的发现内质网的发现 KR. Porter、A. Claude 和 EF. Fullam等人于1945年发现，他们在观察培养的小鼠成纤维细胞时，发现细胞质内部具有网状结构，建议叫做内质网endoplasmic reticulum，ER，后来发现内质网不仅仅存在于细胞的“内质”部，通常还有质膜和核膜相连，并且与高尔基体关系密切，并且常伴有许多线粒体。Q：将人的某种糖蛋白基因导入B细胞中，表达出来的蛋白质即使在外界条件适宜的情况下,也并不具备天然状态下的活性。其原因? 喹啉蓝荧光染料染色，示内质网分布喹
9、啉蓝荧光染料染色，示内质网分布分类：分类：粗面内质网粗面内质网（rough endoplasmic reticulum，rER）滑面内质网滑面内质网（smooth endoplasmic reticulum，sER） rERsERsER：多呈分枝小管和圆形小多呈分枝小管和圆形小泡构成，无核糖体附着泡构成，无核糖体附着rER：多呈扁平囊状，多呈扁平囊状，外有核糖体附着外有核糖体附着-肽类激素、细胞因子、抗体、消化酶等-膜抗原、膜受体等合成类固醇：合成类固醇：在分泌类固醇激素的细胞中，滑面内质网膜上有合成胆固醇所需的酶系，在此合成的胆固醇再转变为类固醇激素；脂类代谢：脂类代谢：小肠吸收细胞摄入脂肪
10、酸、甘油及甘油一酯，在滑面内质网上酯化为甘油三酯，肝细胞摄取的脂肪酸也是在滑面内质网上被氧化还原酶分解，或者再度酯化；滑面内质网还可以参与脂肪酸的去饱和作用。解毒作用：解毒作用：肝细胞的滑面内质网含有参与解毒作用的各种酶系，某些外来药物、有毒代谢产物及激素等在此经过氧化、还原，水解或结合等处理，成为无毒物质排出体外；贮存与调节：贮存与调节：横纹肌细胞中的滑面内质网又称肌浆网，其膜上有钙泵，可将细胞质基质中的Ca2+泵入、贮存起来，导致肌细胞松弛；在特定因素作用下，贮存的Ca2+释出，引起肌细胞收缩。胃底腺壁细胞的滑面内质网有氯泵，当分泌盐酸时将CI释放，参与盐酸的形成。荧光显微镜观察高尔基复合
11、体溶酶体溶酶体(lysosome)(lysosome)的发现的发现 1949年Christain de Duve在研究经差速离心分离出来的小鼠肝匀浆各亚细胞组分中酶的水平时，发现线粒体组分中具有酸性磷酸酶的活性，把这种可进行水解(lyso)的小体(some)叫溶酶体(lysosome)，同时还发现了过氧化物酶体(peroxisome)，让人们对细胞内部结构有了更清楚的认识。 1955年美国学者A.B.Novikoff使用电镜细胞化学方法进一步确认了溶酶体的存在。溶酶体是细胞内含有多种高浓度酸性水解酶的膜性微粒。 1974年因“细胞的结构和功能组织方面的发现而与Albert Claude、 Ge
12、orge Palade分享了诺贝尔生理学或医学奖。Secondary lysosome (L) in the histiocyte from injured rat trigeminal nerve. Secondary lysosome (L)Primary lysosome and residual body初级溶酶体（ primary lysosome ）次级溶酶体（ secondary lysosome ）次级溶酶体（ secondary lysosome ）肝细胞脂褐质 溶酶体与受精溶酶体与受精 过氧化物酶体过氧化物酶体(peroxisome)(peroxisome)的发现的发现 1
13、954年J. Rhodin首次在鼠肾小管上皮细胞中发现。是一种具有异质性的细胞器，在不同生物及不同发育阶段有所不同。直径约0.21.5um，通常为0.5um，呈圆形，椭圆形或哑呤形不等，由单层膜围绕而成。由于不知道过氧化物酶体这种颗粒的功能，将它称为微体(microbody)。内含一至多种依赖黄素（flavin）的氧化酶和过氧化氢酶（标志酶），已发现40多种氧化酶，其中尿酸氧化酶（urate oxidase）的含量极高，以至于在有些种类形成酶结晶构成的核心。 1965年Christian de Duve确认其功能。肝细胞中的过氧化物酶体烟草叶肉细胞的过氧化物酶体（中央具有尿酸氧化酶形成的晶体状
14、核心） monkey liver cell: peroxisomes 有有 被被 小小 泡泡网格蛋白有被小泡网格蛋白有被小泡clathrin-coated vesicleclathrin-coated vesicleCOPICOPI有被小泡有被小泡COPI-coated vesicleCOPI-coated vesicleCOPIICOPII有被小泡有被小泡COPII-coated vesicleCOPII-coated vesicle 膜流：膜流：内质网内质网 高尔基体高尔基体细胞膜细胞膜三种类型的有被小泡介导不同的运输途径受体介导的内吞：受体介导的内吞：质膜到早期内体质膜到早期内体高尔基体
15、到内吞溶酶体高尔基体到内吞溶酶体高尔基体到内质网高尔基体到内质网高尔基体顺面到反面高尔基体顺面到反面内质网到高尔基体内质网到高尔基体笼形蛋白笼形蛋白COPIICOPICOPI蛋白质的定向转运(protein targeting)或分选(protein sorting) A.3H-亮氨酸脉冲标记完成亮氨酸脉冲标记完成10分钟后，被标记的胰岛素蛋白（黑分钟后，被标记的胰岛素蛋白（黑色银颗粒）从粗面内质网进入高尔基复合体中；色银颗粒）从粗面内质网进入高尔基复合体中；B. 3H-亮氨酸脉冲标记完成亮氨酸脉冲标记完成45分钟后，被标记的胰岛素蛋白进入分钟后，被标记的胰岛素蛋白进入分泌颗粒内。分泌颗粒内。 如何证明？如何证明？
