1、第八章 内膜系统,第一节 内质网 第二节 高尔基复合体 第三节 溶酶体,内膜系统：细胞内在结构、功能和发生上相互密切关联的所有膜性结构及膜性细胞器，是原核细胞和真核细胞区别的主要标志之一，主要包括以下几种细胞器：内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体。,第一节 内质网,概论 化学组成 形态结构与类型 功能 新生肽链穿越内质网的转移机制,概 论,K. R. Porter等于1945年发现于培养的小鼠成纤维细胞，最初看到的是位于细胞质内部的网状结构，故名内质网（endoplasmic reticulum，ER）。 研究表明，内质网占全部膜系统的50左右，细胞总体积的10以上，细胞质量的1520
2、。,化学组成,ER膜中含大约40%的脂类，脂类主要成分为磷脂，其中磷脂酰胆碱含量较高，鞘磷脂含量较少，没有或很少含胆固醇。 ER膜中含大约60%的蛋白质，有30多种膜结合蛋白，如：葡萄糖-6-磷酸酶，普遍存在于内质网，被认为是标志酶。,内质网腔有30多种蛋白质,内质蛋白：二聚体糖蛋白，可以与钙离子结合； 钙网蛋白：有与钙离子结合位点，可以结合钙离子； 蛋白质二硫键异构酶：通过催化蛋白质中的二硫键的交换保证蛋白质的正常折叠； 免疫球蛋白重链结合蛋白：与HSP70同源单体非糖蛋白，有阻止蛋白质聚集、协助蛋白质折叠的作用。,形态结构与类型,粗面内质网和滑面内质网,粗面内质网（rER),1、结构：有核
3、糖体附着，与之共同形成功能性结构复合体，多附着于扁囊部位。 2、分布：广泛，分泌蛋白合成旺盛的细胞更丰富，如浆细胞和胰腺细胞。在分化程度低、生长速度快的细胞含量较少，如肿瘤细胞和位分化细胞，可作为细胞功能状态和分化程度的一个指标。,1、结构： 由分支小管或小囊泡构成，表面光滑。 2、分布：有明显的细胞种类特征，如肝细胞含量比较丰富，与有害产物的解毒作用相关；如睾丸间质细胞， 肾上腺皮质细胞，能合成类固醇激素的细胞；平滑肌和横纹肌细胞特化为肌浆网，能释放和回收钙离子，调节肌肉的收缩。,滑面内质网（sER),功 能,1. 粗面内质网的功能 核糖体附着的支架 新生肽链的折叠与装配 蛋白质的糖基化 蛋
4、白质的胞内运输,核糖体附着的支架,外输性或分泌性蛋白质：包括大多数肽类激素、多种细胞因子、抗体、消化酶、胞外基质蛋白等。 膜整合蛋白：膜抗原、膜受体等功能性膜蛋白。 构成细胞器中的驻留蛋白：内质网、高尔基复合体、溶酶体等。,新生肽链的折叠与装配,1、二硫键形成：内质网腔氧化型GSSG和蛋白二硫异构酶（PDI）是多肽链上 半胱氨酸之间折叠的必要条件。 2、多肽链的折叠：通过分子伴侣系统完成的。,分子伴侣：一类在细胞内能特异性地识别新生肽链并与之结合，帮助多肽链正确折叠、装配和转运及降解的蛋白质分子，并且能识别并阻滞错误装配的蛋白质的运输，其本身不参与最终产物的形成，只起陪伴作用。共同特点：在羧基
5、端有一个Lys-Asp-Glu-Leu四氨基酸滞留信号肽，能与内质网腔上相应受体结合而滞留于网腔。,蛋白质的糖基化,1、蛋白质的糖基化：单糖或寡糖与蛋白质之间通过共价键形成糖蛋白的过程。 2、rER中的糖基化：位于内质网的腔侧面的糖基转移酶催化寡糖与蛋白质的天冬酰胺残基侧链上的氨基基团连接，称为N-连接寡糖。3、寡糖：N- 乙酰葡萄糖胺、甘露糖和 葡萄糖。,蛋白质的胞内运输,目前认为有两个途径： 1、以转运囊泡的形式进入高尔基复合体，进一步加工浓缩最终以分泌小泡的形式胞吐至细胞外； 2、仅见于某些哺乳动物的胰腺外分泌细胞，分泌蛋白以膜泡形式直接进入一种大浓缩泡，进而发育成酶原颗粒，排除细胞。,
6、2. 滑面内质网的功能 脂质合成 糖原代谢 解毒作用 钙离子贮存和浓度调节 胃酸、胆汁的合成和分泌,脂质合成,脂质合成起始并完成于内质网胞质侧，借助转位酶转向网腔面，最后被运输到其他膜上。,糖原代谢,肝细胞内质网膜上的葡萄糖磷酸酶催化糖原降解产物葡萄糖磷酸转化为葡萄糖。,解毒作用,肝细胞内质网膜上含有丰富的氧化及电子传递酶系，通过电子传递的氧化还原反应催化多种物质的氧化或羟化，使药物或毒物的毒性被钝化或破坏或增强化合物的极性使之易于排泄。,钙离子贮存和浓度调节,肌细胞中发达的光面内质网（肌质网）具有贮存钙离子的功能，肌质网腔中钙离子的浓度为30100mg/ml，依赖于膜上的钙泵作用。,胃酸、胆
7、汁的合成和分泌,位于胃壁腺上皮细胞中可以合成盐酸，在肝细胞可以合成胆盐，同时可以使非水溶性胆红素颗粒形成水溶性结合胆红素。,新生肽链穿越内质网的转移机制,信号识别颗粒（signal recognition particle, SRP)： 存在于细胞质基质，由6个多肽亚单位和一个7SRNA构成的复合体。信号肽：指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移（定位）的N-末端的氨基酸序列。,新生肽链穿越内质网的转移机制,信号肽合成 与SRP识别、结合 SRP与SRP-R识别、结合 核糖体锚定于内质网 新生多肽链进入内质网腔 信号肽被切除 肽链合成完成。,高尔基复合体,概论 形态结构 化学组成 功能,概 论
8、,1898年 意大利学者Golgi在光镜下观察银染 的神经细胞时发现内网器；本世纪50年代 EM下证实其存在。,形态结构,EM下： 顺面高尔基网状结构（形成面），靠近细胞中心或内质网； 高尔基中间膜囊,位于顺面和反面高尔基复合体的中间； 反面高尔基网状结构（成熟面），远离细胞中心靠近细胞膜。,化学组成,高尔基体膜含有大约60%的蛋白和40%的脂类，具有一些和ER共同的蛋白成分。膜脂中磷脂酰胆碱的含量介于ER和质膜之间。高尔基体中的酶主要有糖基转移酶、磺基-糖基转移酶、氧化还原酶、磷酸酶、蛋白激酶、甘露糖苷酶、转移酶和磷脂酶等，其标志酶是糖基转移酶。,功 能,胞内物质的运输和细胞的分泌活动 糖蛋
9、白的加工合成 蛋白质的水解 蛋白质的分选 胞内膜泡运输,胞内物质的运输和细胞的分泌活动,对细胞合成的蛋白质进行加工，分类，并运出。SER上合成蛋白质 进入ER腔 出芽形成囊泡 进入CGN 在medial Golgi中加工 在TGN形成囊泡 囊泡与质膜融合、排出。,糖蛋白的加工合成,蛋白质的糖基化修饰：O-连接糖基化是指蛋白质的酪氨酸、丝氨酸和苏氨酸残基侧链的羟基与寡糖共价结合形成O-连接糖基化蛋白。,蛋白质的水解,1.分泌性蛋白质部分肽链的水解：将无活性的酶原蛋白（如胰岛素、甲状腺素、神经肽等）形成成熟的蛋白质。2.溶酶体酶的磷酸化（见溶酶体）。3.蛋白聚糖类的硫酸化。,蛋白质的分选,通过加上
10、不同的分选信号（如磷酸、半乳糖、唾液酸等）形成不同的蛋白质，被反面高尔基网膜上的受体识别、浓缩、分选，运输。分选错误时，有特异挽救受体可以识别，并将其运回高尔基复合体。,高尔基体与细胞内的膜泡运输,分泌小泡的运输主要有3种可能去向,1、经高尔基复合体单独分拣和包装的溶酶体酶，以有被囊泡的形式运送到溶酶体。2、分泌蛋白以有被囊泡的形式运送到细胞膜活被分泌到细胞外。3、以分泌小泡的形式暂时性储存于细胞质中，需要时，再被释放到细胞外。,溶酶体,概论 溶酶体的形态结构和化学组成 溶酶体的类型 溶酶体的形成 溶酶体的功能,概论,1955年，Duve从鼠肝细胞中分离出一种富含各种水解酶的颗粒，即溶酶体。广
11、泛分布于所有动物细胞。,溶酶体的形态结构和化学组成,形态特点：大小不一，球形小体。化学组成：内含多种高浓度的酸性水解酶，如核酸酶、蛋白酶、糖苷酶、脂酶、磷酸酶和硫酸酯酶等6大类。,溶酶体膜的特征：一种异质性的细胞器膜上嵌有质子泵，能形成和维持溶酶体的酸性内环境；有多种载体蛋白可以水解的产物向胞外转运；膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解溶酶体的标志酶：酸性磷酸酶,溶酶体的类型,初级溶酶体：刚刚形成的溶酶体，其中只含有酶,不含底物 。也称原溶酶体或前溶酶体，腔内酶处于无活性状态。 次级溶酶体：初级溶酶体接受底物并与之相互作用时的状态。体积大，外形不规则，囊腔含有消化分解的物质颗粒或残
12、损的膜碎片。依底物性质分为：吞噬溶酶体，多泡小体，依底物的来源分为，自噬溶酶体，异噬溶酶体。,终膜溶酶体：三级溶酶体或后溶酶体，次级溶酶体完成决大部分底物的消化分解，残留一些不能被消化分解的物质。残留物有两种去向，一种通过胞吐作用排除胞外；另一种沉积于胞内形成残留小体，如见于神经细胞、肝细胞、心肌细胞内的脂褐素；肿瘤细胞、某些病毒感染细胞、大肺泡细胞和单核吞噬细胞中的髓样结构，及含铁小体。,各种残余体示意图,溶酶体酶的合成及N-连接的糖基化修饰（RER）,高尔基体cis膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化,M6P,N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶,高尔基体trans-膜囊和TGN膜（M6P受体）,溶酶体酶分选与局部浓缩,以出芽的方式形成前溶酶体,磷酸葡萄糖苷酶,磷酸化识别信号；信号斑,溶酶体的形成,溶酶体的发生过程,溶酶体的功能,消化营养及防御作用：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； 参与免疫过程如抗原加工； 脏器的形成发生； 参与受精过程中的精子的顶体反应； 参与激素的合成、分泌等过程。 参与清除赘生组织或退行性变化的细胞；,溶酶体与疾病,1、先天性溶酶体病：糖原沉积病、脂质沉积病、粘多糖沉积病等。 2、溶酶体与矽肺 3、溶酶体与类风湿性关节炎 4、溶酶体与肿瘤,
