【生物课件】第六章 细胞基质与细胞内膜系统

粗面内质网上有20种以上蛋白与光滑内质网不同
粗面内质网的形态
光滑内质网的形态
内质网
3、内质网与细胞内其它细胞器的关系
1、与细胞膜相连：甚至有管道相通 2、与外层核膜相接：内质网腔与核周隙相通 3、与高尔基体在结构、功能与发生上关系密切 4、rER与线粒体紧密相依：
① 过去：供能 ② 最近：与脂质的相互交换及Ca2+释放的调节关系密切 5、ER的分布与微管走向一致
接受内质网新合成的物质，分类后转入中间膜囊， 小部分返回（驻留蛋白）；丝氨酸O-连接的糖基化， 跨膜蛋白胞质侧的酰基化
中间膜囊（medial Golgi）
多数糖基化修饰，膜质形成，多糖合成
反面膜囊（trans Golgi，网状结构）
管网状，连接囊泡；参与蛋白质的分类与包装， 最后输出；囊泡运输
4、化学组成：
水分子物质，而一些大分子物质通过内吞作用进入细胞，如内吞低密 度脂蛋白获得胆固醇，对一些单细胞真核生物，溶酶体的消化作用就 更为重要。
细胞凋亡：个体发生过程中往往涉及组织或器官的改造或重建，如
昆虫和蛙类的变态发育等等。这一过程是在基因控制下实现的，称为 程序性细胞死亡，注定要消除的细胞以出芽的形式形成凋亡小体，被 巨噬细胞吞噬并消化。
自体吞噬：清除细胞中无用的生物大分子，衰老的细胞器等，如许
多生物大分子的半衰期只有几小时至几天，肝细胞中线粒体的平均寿 命约10天左右。
防御作用：如巨噬细胞可吞入病原体，在溶酶体中将病原体杀死和
降解。
参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺
素。
形成精子的顶体：顶体相当于一个化学钻，可溶穿卵子的皮层，
溶酶体的发生
溶酶体发生过程
四、溶酶体与疾病
1．矽肺
二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细胞吞噬，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，细胞本身也被破 坏，矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬，如此反复进行。受损或已 破坏的巨噬细胞释放“致纤维化因子”，并激活成纤维细胞，导致胶 原纤维沉积，肺组织纤维化。
折叠错误、畸形肽链、未装配等
被蛋白酶体降解
胞质 通过Sec61p复合体
⑤内质网的其他功能
1）合成脂蛋白（外输性）——肝细胞中的sER 2）解毒功能——肝细胞中的sER
如：细胞色素P450家族酶系（又称加单氧酶系、羟化酶系） 由一些氧化还原酶构成，是电子传递系统，但不与 ATP合成相偶连 不溶于水的废物、代谢产物 细胞色素P450家族酶系 羟基化 尿液排出
溶酶体
初级溶酶体
次级溶酶体
后溶酶体（溶酶体残体）
1、初级溶酶体
直径约0.2~0.5um，膜厚7.5nm，内含物均一，无明显颗粒，是 高尔基体分泌形成的。
含有多种水解酶，但没有活性，只有当溶酶体破裂，或其它物质 进入，才有酶活性。其水解酶包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酸酶 、硫酸酯酶、磷脂酶类，已知60余种，这些酶均属于酸性水解酶。
使精子进入卵子。
动物细胞溶酶体系统示意图
三、溶酶体的发生
初级溶酶体是在高尔基体的trans面以出芽的形式形成的，其形 成过程如下：
内质网上核糖体合成溶酶体蛋白，进入内质网腔进行N-连接的 糖基化修饰，进入高尔基体Cis面膜囊，N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶 识别溶酶体水解酶的信号斑，将N-乙酰葡糖胺磷酸转移在1~2个甘 露糖残基上，在中间膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配体，与 trans膜囊上的受体结合，选择性地包装成初级溶酶体。
另外，在内质网上还发生羟基化和二硫键形成等
④新生多肽的折叠与装配
1、蛋白二硫键异构酶 切断二硫键，帮助其重新形成 二硫键，并处于正确的状态
2、结合蛋白（Bip） 能识别不正确的蛋白或未装配 好的蛋白亚单位，并促进其重 新折叠与组装
3、4肽信号 滞留在内质网中的蛋白质 的信号（-Lys-Asp-GluLeu-COO－） 如 蛋白二硫键异构酶 结合蛋白（Bip）
高尔基体对蛋白质的分类，依据的是蛋白质上的信号肽或信号斑。
分选：每一类蛋白质都有特异的标识（溶酶体中的酶带有M6P, 6-磷酸 甘露醇）；分选主要与蛋白质有关，分选和转运的信息存在于基因本 身。
3、进行膜的转化功能
高尔基体的膜无论是厚度还是在化学组成上都处于内质网和质膜之 间，因此高尔基体在进行着膜转化的功能，在内质网上合成的新膜转移 至高尔基体后，经过修饰和加工，形成运输泡与质膜融合，使新形成的 膜整合到质膜上。
3、残体
又称后溶酶体（post-lysosome）已失去酶活性，仅留未消化的 残渣故名，残体可通过外排作用排出细胞，也可能留在细胞内逐年 增多，如肝细胞中的脂褐质。
二、溶酶体的功能
溶酶体的主要作用是消化，是细胞内的消化器官，细胞自溶，防御 以及对某些物质的利用均与溶酶体的消化作用有关。
细胞内消化：对高等动物而言细胞的营养物质主要来源于血液中的
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，中性脂类 主要包括胆固醇，胆固醇酯和甘油三酯。
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 磷脂酶等不同的类型。
二、高尔基体的功能
4、将蛋白水解为活性物质
如将蛋白质N端或C端切除，成为有活性的物质（胰岛素C端）或将 含有多个相同氨基序列的前体水解为有活性的多肽，如神经肽。
5、参与形成溶酶体。 6、参与植物细胞壁的形成。 7、合成植物细胞壁中的纤维素和果胶质。
三、高尔基体与细胞内的膜泡运输
第四节 溶酶体和过氧化物酶体
一、溶酶体
（核膜－内质网－高尔基体－质膜）
二、内质网的功能
① 蛋白质合成 蛋白质合成始于细胞质基质，但部分很快转至内质网膜上。
在内质网上合成的蛋白质包括： 1、向细胞外分泌的蛋白质 2、膜整合蛋白 3、构成细胞器中的可溶性驻留蛋白 4、需要进行修饰的蛋白质
② 脂质合成 内质网合成构成细胞所需要的包括磷脂和胆固醇在内的
内质网——核信号转导途径
内质网功能正常
特异基因表达
第三节 高尔基复合体(Golgi apparatus)
一、形态结构：
1，一般由4－8个扁平膜囊堆叠成（直径1um，中间窄， 周缘呈泡状），扁囊间距15－30nm。
2，有极性：形成面(forming face)或顺面(cis face) 成熟面(mature face)或反面(trans face)
3）合成固醇类激素——睾丸间质细胞的sER 4）储存Ca2+——肌细胞中的sER 5）为细胞质基质中的Pr、酶提供附着点 6）储存、运输物质，能量与信息传递，细胞的支持和运动
等作用。
三、内质网与基因表达的调控
正常：蛋白质
ER中 折叠、装配、加工、包装、转运
调控
异常：未折叠蛋白质超量积累 折叠好膜蛋白超量积累 内质网膜脂成分变化
台-萨氏综合征（Tay-Sachs diesease）：又叫黑蒙性家族痴呆症， 溶酶体缺少氨基已糖酯酶A（β-N-hexosaminidase），导致神经节甘脂 GM2积累（图6-30），影响细胞功能，造成精神痴呆，2－6岁死亡。患者 表现为渐进性失明、病呆和瘫痪，该病主要出现在犹太人群中。
II型糖原累积病（Pompe病）：溶酶体缺乏α-1,4-葡萄糖苷酶，糖原 在溶酶体中积累，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。
2．肺结核
结核杆菌不产生内、外毒素，也无荚膜和侵袭性酶。但是菌体成 分硫酸脑苷脂能抵抗胞内的溶菌杀伤作用，使结核杆菌在肺泡内大量 生长繁殖，导致巨噬细胞裂解，释放出的结核杆菌再被吞噬而重复上 述过程，最终引起肺组织钙化和纤维化。
3．各类贮积症
贮积症（storage disease）：是由于遗传缺陷引起的，由于溶酶体 的酶发生变异，功能丧失，导致底物在溶酶体中大量贮积，进而影响细 胞功能，常见的贮积症主要有以下几类。
顺面膜囊；中间膜囊；反面膜囊；泡囊
高尔基体
高尔基体
高尔基体与内质网
3，化学反应：
嗜锇反应（形成面） 焦磷酸硫胺素酶反应（成熟面的1－2层膜） 胞嘧啶单核苷酸酶反应（膜囊状，管状结构） 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸酶（NADP酶）反应 （中间几层）
顺面膜囊（forming face, cis Golgi）
萜醇上，当与糖基化有关的氨基酸残基出现后，通过 膜上的糖基转移酶，将寡糖基由磷酸多萜醇转移到相 应的天冬氨酸残基上。
N—连接的糖基化 糖:N—乙酰葡萄糖胺 氨基酸：天冬氨酸 发生部位：内质网(rER)
O—连接的糖基化 糖：N—乙酰半乳糖胺 氨基酸：丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸 发生部位：高尔基体（主要）
1、溶酶体的结构
1955年de Duve与Novikoff首次发现溶酶体（lysosome）。它是 单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，其主要功能是 进行细胞内消化。
具有异质性，形态大小及内含的水解酶种类都可能有很大的不同 ，标志酶为酸性磷酸酶。根据完成其生理功能的不同阶段可分为初级 溶酶体（primary lysosome），次级溶酶体（secondary lysosome）和残体（residual body）。
细胞质基质中只发现少数几种简单的糖基化
N-
连 接 寡 糖 前 体 的 生 物 合 成
粗面内质网上N-连接寡糖的合成过程
粗面内质网上N-连接寡糖的合成过程
N-连接的糖基化
酰基化 发生在内质网的胞质侧 软脂酸共价结合在跨膜蛋白的半胱氨酸残基上 高尔基体、膜蛋白向细胞膜的转移中也发生类似 的酰基化
溶酶体膜虽然与质膜厚度相近，但成分不同，主要区别是：①膜 上有质子泵，将H+泵入溶酶体，使其PH值降低，②膜蛋白高度糖基 化，可能有利于防止自身膜蛋白降解，③具有多种载体蛋白用于将 水解的产物向外转运。