细胞质专业知识讲座.pptx

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、细胞质基质,(cytomatrix),细胞液、透明质、胞质溶胶、基质,1,、涵义：,去除细胞器和细胞结构部分（蛋白,20,30,）,2,、功效：,许多代谢过程场所（,糖酵解、糖原合成,）；,与细胞骨架选择性结合（,细胞内功效区域化,）；,蛋白质修饰（,糖基化、去,/,磷酸化、酰基化、甲基化、共价结合,）；,控制蛋白质寿命（,由,N,端第一个氨基酸决定稳定性，泛素水解,）；,降解变性和错误识别蛋白质；,帮助变性和错误折叠蛋白质从新折叠；,细胞质专业知识讲座,第1页,细胞内组分合成、分泌和内吞路径,二、内膜系统,细胞质专业知识讲座,第2页,（一）、线粒体,1.,形态与分布,线粒体普通呈粒状或杆状，环形，哑铃形、线状、分杈状或其它形状，普通直径,0.51m,，长,1.53.0m,。蛋白质占线粒体干重,65-70%,，脂类占,25-30%,。,通常结合在微管上，分布在细胞功效旺盛区域。,细胞质专业知识讲座,第3页,2.,超微结构,线粒体由内外两层膜封闭，包含外膜、内膜、膜间隙和基质四个功效区域。,外膜：,标志酶为单胺氧化酶。,内膜：,内膜向线粒体基质褶入形成嵴（,cristae,），嵴能显著扩大内膜表面积（达,510,倍），嵴有两种类型：板层状，管状。嵴上覆有基粒（,elementary particle,），基粒由头部（,F1,偶联因子）和基部（,F0,偶联因子）组成。,线粒体氧化磷酸化电子传递链位于内膜，,内膜标志酶为细胞色素,C,氧化酶。,细胞质专业知识讲座,第4页,膜间隙：,是内外膜之间腔隙，延伸至嵴轴心部，腔隙宽约,6-8nm,。因为外膜含有大量亲水孔道与细胞质相通，所以膜间隙,pH,值与细胞质相同。,标志酶为腺苷酸激酶。,基质：,为内膜和嵴包围空间。除糖酵解在细胞质中进行外，其它生物氧化过程都在线粒体中进行。催化三羧酸循环，脂肪酸和丙酮酸氧化酶类均位于基质中。,标志酶为苹果酸脱氢酶。,基质中还含有纤维丝和电子密度很大致密颗粒状物质，内含,Ca2+,、,Mg2+,、,Zn2+,等离子。,细胞质专业知识讲座,第5页,Structures of the mitochondrion,细胞质专业知识讲座,第6页,管状嵴线粒体,细胞质专业知识讲座,第7页,ATP,合酶,细胞质专业知识讲座,第8页,（二）、核糖体,核糖体是全部类型细胞内合成蛋白质工厂。,核糖体是颗粒结构，没有被膜，直径为,25 nm,。核糖体含,40%,蛋白质、,60%,RNA,，蛋白按照一定次序与,RNA,结合，组成两个核糖体亚单体。,细胞质专业知识讲座,第9页,1.,核糖体类型与成份,核糖体大小亚基常游离于细胞基质中，当小亚基结合,mRNA,后，大亚基才与其结合，形成完整核糖体。,细胞质专业知识讲座,第10页,细胞质专业知识讲座,第11页,2.,核糖体蛋白质和,rRNA,功效,核糖体上含有一系列与蛋白质合成相关结合位点与催化位点：,与,mRNA,结合位点：,1,、,A,位点（氨酰基位点，与新掺入氨酰,tRNA,结合）；,2,、,P,位点（肽酰基位点，与延伸中酰肽,tRNA,结合）；,3,、,E,位点（肽酰转移后与即将释放,tRNA,结合）；,与肽酰,tRNA,从,A,位点转移到,P,位点相关转移酶结合位点；,肽酰转移酶催化位点,:,核糖体中最主要活性部位是肽酰转移酶催化位点,细胞质专业知识讲座,第12页,细胞质专业知识讲座,第13页,细胞质专业知识讲座,第14页,细胞质专业知识讲座,第15页,细胞质专业知识讲座,第16页,（三）、内质网,（,占细胞膜系统二分之一，细胞体积,10,）,1,）、粗面内质网,（,rER,）,多扁平囊状，膜表面有大量核糖体附着,易位子：直径,8.5nm,通道,2nm,，,内质网膜上蛋白,复合体通道，与新合成多肽进入内质网相关,2,）、光滑内质网,（,sER,）,常为分支管状，形成较为复杂立体结构，表面没有核糖体附着,1.,内质网类型,粗面内质网上有,20,种以上蛋白与光滑内质网不一样,细胞质专业知识讲座,第17页,ER,细胞质专业知识讲座,第18页,RER,细胞质专业知识讲座,第19页,SER,细胞质专业知识讲座,第20页,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。在内质网上合成蛋白质包含：,1,、向细胞外分泌蛋白质,2,、膜整合蛋白,3,、组成细胞器中可溶性驻留蛋白,4,、需要进行修饰蛋白质,脂质合成,内质网合成组成细胞所需要包含磷脂和胆固醇在内全部膜脂,（磷脂和胆固醇）：,a,经过出芽方式转运到高尔基体，溶酶体和细胞膜上,;b,磷脂转运蛋白,2.,内质网功效,细胞质专业知识讲座,第21页,细胞质专业知识讲座,第22页,（四）、高尔基复合体,(Golgi apparatus),1.,形态结构：,1,）普通由,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),顺面膜囊；中间膜囊；反面膜囊；泡囊,细胞质专业知识讲座,第23页,顺面膜囊,（,forming face,cis Golgi,）,接收内质网新合成物质，分类后转入中间膜囊，,小部分返回（驻留蛋白）；丝氨酸,O-,连接糖基化，,跨膜蛋白胞质侧酰基化,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；参加蛋白质分类与包装，,最终输出；囊泡运输,细胞质专业知识讲座,第24页,3.,化学反应：,嗜锇反应（形成面）,焦磷酸硫胺素酶反应（成熟面,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）,细胞质专业知识讲座,第25页,4.,化学组成：,高尔基体膜含有大约,60%,蛋白和,40%,脂类，含有一些和,ER,共同蛋白成份。,膜脂中磷脂酰胆碱含量介于,ER,和质膜之间，中性脂类主要包含胆固醇，胆固醇酯和甘油三酯。,高尔基体中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一样类型。,细胞质专业知识讲座,第26页,The Golgi Apparatus,细胞质专业知识讲座,第27页,细胞质专业知识讲座,第28页,细胞质专业知识讲座,第29页,5.,高尔基体功效,高尔基体主要功效是将内质网合成蛋白质进行加工、分类、与包装，然后分门别类地送到细胞特定部位或分泌到细胞外。,1,）、蛋白质糖基化及其修饰,N-,连接糖链合成起始于内质网，完成于高尔基体。,许多糖蛋白同时含有,N-,连接糖链和,O-,连接糖链。,O-,连接糖基化在高尔基体中进行，通常第一个连接上去糖单元是,N-,乙酰半乳糖，连接部位为,Ser,、,Thr,和,Hyp,OH,基团，然后逐次将糖基转移上去形成寡糖链。,糖基化结果使不一样蛋白质打上不一样标识，改变多肽构象和增加蛋白质稳定性。,在高尔基体上还能够将一至多个氨基聚糖链经过木糖安装在关键蛋白丝氨酸残基上，形成蛋白聚糖。这类蛋白有些被分泌到细胞外形成细胞外基质或粘液层，有些锚定在膜上。,内质网和高尔基体中与糖基化和寡糖加工相关酶都是整合膜蛋白。,细胞质专业知识讲座,第30页,细胞质专业知识讲座,第31页,高尔基体分泌,功效示意图,细胞质专业知识讲座,第32页,2,）,参加细胞分泌活动,负责对细胞合成蛋白质进行加工，分类，并运出，其过程是,SER,上合成蛋白质,，,进入,ER,腔,，,出芽形成囊泡,，,进入,CGN,，,在,medial Gdgi,中加工,，,在,TGN,形成囊泡,，,囊泡与质膜融合、排出。,高尔基体对蛋白质分类，依据是蛋白质上信号肽或信号斑。,分选：每一类蛋白质都有特异标识（溶酶体中酶带有,M6P,6-,磷酸甘露醇）；分选主要与蛋白质相关，分选和转运信息存在于基因本身。,细胞质专业知识讲座,第33页,3,）进行膜转化功效,高尔基体膜不论是厚度还是在化学组成上都处于内质网和质膜之间，所以高尔基体在进行着膜转化功效，在内质网上合成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，使新形成膜整合到质膜上。,4,）将蛋白水解为活性物质,如将蛋白质,N,端或,C,端切除，成为有活性物质（胰岛素,C,端）或将含有多个相同氨基序列前体水解为有活性多肽，如神经肽。,5,）参加形成溶酶体。,6,）参加植物细胞壁形成。,7,）合成植物细胞壁中纤维素和果胶质。,细胞质专业知识讲座,第34页,（五）溶酶体,1,、,溶酶体结构,是单层膜围绕、内含各种酸性水解酶类囊泡状细胞器，其主要功效是进行细胞内消化。,含有异质性，形态大小及内含水解酶种类都可能有很大不一样，标志酶为酸性磷酸酶。依据完成其生理功效不一样阶段可分为初级溶酶体（,primary lysosome,），次级溶酶体（,secondary lysosome,）和残体（,residual body,）。,细胞质专业知识讲座,第35页,1,、初级溶酶体（,primary lysosome,）,直径约,0.20.5um,，有各种酸性水解酶，但没有活性，包含蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酶酶等,60,余种，反应最适,PH,值为,5,左右。,细胞质专业知识讲座,第36页,Secondary lysosome,细胞质专业知识讲座,第37页,肝细胞脂褐质,细胞质专业知识讲座,第38页,二、溶酶体功效,溶酶体主要作用是消化，是细胞内消化器官，细胞自溶，防御以及对一些物质利用均与溶酶体消化作用相关。,细胞内消化：,对高等动物而言细胞营养物质主要起源于血液中水分子物质，而一些大分子物质经过内吞作用进入细胞，如内吞低密度脂蛋白取得胆固醇，对一些单细胞真核生物，溶酶体消化作用就更为主要。,细胞凋亡：,个体发生过程中往往包括组织或器官改造或重建，如昆虫和蛙类变态发育等等。这一过程是在基因控制下实现，称为程序性细胞死亡，注定要消除细胞以出芽形式形成凋亡小体，被巨噬细胞吞噬并消化。,细胞质专业知识讲座,第39页,自体吞噬：,去除细胞中无用生物大分子，衰老细胞器等，如许多生物大分子半衰期只有几小时至几天，肝细胞中线粒体平均寿命约,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。,参加分泌过程调整：,如将甲状腺球蛋白降解成有活性甲状腺素。,形成精子顶体：,顶体相当于一个化学钻，可溶穿卵子皮层，使精子进入卵子。,细胞质专业知识讲座,第40页,二、过氧化物酶体,过氧化物酶体（,peroxisome,）又称微体（,microbody,），由,J.Rhodin,（,1954,）首次在鼠肾小管上皮细胞中发觉。是一个含有异质性细胞器，在不一样生物及不一样发育阶段有所不一样。直径约,0.2-1.5um,，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。,共同特点是内含一至各种依赖黄素（,flavin,）氧化酶和过氧化氢酶（标志酶），已发觉,40,各种氧化酶，如,L-,氨基酸氧化酶，,D-,氨基酸氧化酶等等，其中尿酸氧化酶（,urate oxidase,）含量极高，以至于在有些种类形成酶结晶组成关键。,细胞质专业知识讲座,第41页,人肝细胞过氧化物酶体,细胞质专业知识讲座,第42页,2,、过氧化物酶体功效,各类氧化酶共性是将底物氧化后，生成过氧化氢。,RH,2,+O,2,R+H,2,O,2,过氧化氢酶又能够利用过氧化氢，将其它底物（如醛、醇、酚）氧化。,RH,2,+H,2,O,2,R+2H,2,O,另外，当细胞中,H,2,O,2,过剩时，过氧化氢酶亦可催化以下反应：,2H,2,O,2,2H,2,O+O,2,细胞质专业知识讲座,第43页,在动物中过氧化物酶体参加脂肪酸,氧化（另一细胞器是线粒体），大鼠肝细胞过氧化物酶体在服用降脂灵后，酶浓度升高,10,倍。另外，过氧化物酶体还含有解毒作用，因为过氧化氢酶能利用,H,2,O,2,将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入酒精,1/4,是在过氧化物酶体中氧化为乙醛。,细胞质专业知识讲座,第44页,细胞骨架（,cytoskeleton,）指真核细胞中蛋白纤维网络结构。,细胞骨架由微丝（,microfilament,）、微管（,microtubule,）和中间纤维（,intemediate filament,）组成。,微丝确定细胞表面特征，使细胞能够运动和收缩，,微管确定膜性细胞器（,membrane-enclosed organelle,）位置和作为膜泡运输导轨。,中间纤维使细胞含有张力和抗剪切力。,广义细胞骨架还包含核骨架（,nucleoskeleton,）、核纤层（,nuclear lamina,）和细胞外基质（,extracellular matrix,），形成贯通于细胞核、细胞质、细胞外一体化网络结构。,二、细胞骨架体系,细胞质专业知识讲座,第45页,（一）微丝,微丝（,microfilament,，,MF,）是由肌动蛋白,(actin),组成直径约,7nm,骨架纤维，又称肌动蛋白纤维,actin filament,。微丝和它结合蛋白（,association protion,）以及肌球蛋白（,myosin,）三者组成化学机械系统。,1.,成份,肌动蛋白单体为球形分子，称,G-actin(globular actin),，它多聚体称为纤维形肌动蛋白,F-actin(fibrous actin),。,依据等电点不一样可将高等动物细胞内肌动蛋白分为,3,类，,分布于各种肌肉细胞中，,和,分布于肌细胞和非肌细胞中。,细胞质专业知识讲座,第46页,微丝：肌动蛋白纤维,细胞质专业知识讲座,第47页,2.,装配,微丝,(F-actin),由,G-actin,聚合而成，单体含有极性，装配时首尾相接。在适宜温度，存在,ATP,、,K,+,、,Mg,2+,离子条件下，肌动蛋白单体可自组装为纤维。微丝含有极性，肌动蛋白单体加到（,+,）极速度要比加到（,-,）极速度快,5-10,倍。溶液中,ATP-,肌动蛋白浓度也影响组装速度。当处于临界浓度时，,ATP-actin,可能继续在（,+,）端添加、而在（,-,）端开始分离，表现出一个,“,踏车,”,现象。,细胞中微丝参加形成结构除肌原纤维、微绒毛等属于稳定结构外，其它大都处于动态组装和去组装过程中，并经过这种方式实现其功效。,细胞质专业知识讲座,第48页,肌动蛋白体外聚合（踏车现象）,细胞质专业知识讲座,第49页,3.,微丝特异性药品,细胞松弛素,（,cytochalasin,）可切断微丝纤维，并结合在微丝末端抑制肌动蛋白加合到微丝纤维上，特异性抑制微丝功效。,鬼笔环肽,（,phalloidin,）与微丝能够特异性结合，使微丝纤维稳定而抑制其功效。荧光标识鬼笔环肽可特异性显示微丝。,细胞质专业知识讲座,第50页,（五）微丝性细胞骨架功效,1,、肌肉收缩,收缩单位：,肌肉肌纤维束肌纤维肌原纤维,肌原纤维,粗肌丝（肌球蛋白）,细肌丝（肌动蛋白，辅以原肌球蛋白和肌钙蛋白）,收缩过程：,1,，动作电位产生；,2,，,Ca2+,释放；,3,，原肌球蛋白,移位；,4,，肌动蛋白丝与肌球蛋白丝相对滑动；,5,，,Ca2+,回收。,2,、微绒毛,微绒毛轴心微丝：肌动蛋白，辅以绒毛蛋白、毛缘蛋白、,110K,蛋白等。,3,、应力纤维,成份为肌动蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白和,a,辅肌动蛋白等。,细胞质专业知识讲座,第51页,4,、溶胶层和阿米巴运动,细胞膜下有一层富含肌动蛋白溶胶，组成膜下纤维网，提供韧性、强度和维持细胞形状，参加胞质环流、阿米巴运动、变皱膜运动、吞噬等,5,、,胞质分裂环,有丝分裂末期，两个即将分离子细胞内产生收缩环，收缩环由平行排列微丝和,myosin II,组成。伴随收缩环收缩，两个子细胞胞质分离。,5,、顶体反应,在精卵结合时，微丝使顶体突出穿入卵子胶质里，融合后受精卵细胞表面积增大，形成微绒毛，微丝参加形成微绒毛。,6,、其它功效,如细胞器运动、质膜流动性、胞质环流均与微丝活动相关。,细胞质专业知识讲座,第52页,二、微管,微管是由微管蛋白组成管状结构，平均外经,24nm,，对低温、高压和秋水仙素敏感，在细胞内成网或成束分布。,（一）成份,由,和,两种球蛋白分子，组成微管蛋白二聚体。,（二）形态,由微管蛋白二聚体装配成长管状细胞器结构管壁由,13,根原纤维排列而成。可装配成单管、二联管、三联管等。,（三）装配,8nm,二聚体,原纤维,合拢成管,微管含有极性，（,+,）极生长速度快，（,-,）极生长速度慢，（,+,）极最外端是,球蛋白，（,-,）极最外端是,球蛋白。微管和微丝一样含有踏车行为。,细胞质专业知识讲座,第53页,（四）微管相关蛋白,微管相关蛋白（,microtubule associated proteins MAPs,）分子最少包含一个结合微管结构域和一个向外突出结构域。突出部位伸到微管外与其它细胞组分（如微管束、中间纤维、质膜）结合。主要功效是：促进微管聚集成束；增加微管稳定性或强度；促进微管组装。,（五）微管组织中心,微管组织中心（,microtubule organizing center MTOCs,）是微管进行组装区域，着丝粒、成膜体、中心体、基体均含有微管组织中心功效。全部微管组织中心都含有,微管球蛋白，这种球蛋白含量很低，可聚合成环状复合体，像模板一样参加微管蛋白核化，帮助,和,球蛋白聚合为微管纤维。,细胞质专业知识讲座,第54页,细胞质专业知识讲座,第55页,细胞质专业知识讲座,第56页,细胞质专业知识讲座,第57页,细胞质专业知识讲座,第58页,（六）微管特异性药品,秋水仙素,(colchicine),阻断微管装配，,Ca2+,、高压、和低温直接破坏微管。紫杉酚和重水能促进微管装配、增加其稳定性。,（七）微管功效,1,、维持细胞形态,2,、细胞内运输,与微管结合而起运输作用马达蛋白有两大类：,驱动蛋白,kinesin,，,动力蛋白,dynein,，二者均需,ATP,提供能量。,Kinesin,发觉于,1985,年，是由两条轻链和两条重链组成四聚体，外观含有两个球形头、一个螺旋状杆和两个扇子状尾。经过结合和水解,ATP,，造成颈部发生构象改变，使两个头部交替与微管结合，从而沿微管,“,行走,”,。据预计哺乳动物中类似于,kinesin,蛋白超出,50,余种。,细胞质专业知识讲座,第59页,Dynein,发觉于,1963,年，由两条相同重链和一些种类繁多轻链以及结合蛋白组成（鞭毛二联微管外臂动力蛋白含有三个重链）。其作用主要有以下几个方面：在细胞分裂中推进染色体分离、驱动鞭毛运动、向着微管（,-,）极运输小泡。,3,、纤毛和鞭毛运动,纤毛与鞭毛是相同两种细胞外长物，前者较短，约,510um,；后者较长，约,150um,，二者直径相同，均为,0.150.3um,。鞭毛和纤毛均由基体和鞭杆两部分组成，鞭毛中微管为,9+2,结构，即由,9,个二联微管和一对中央微管组成，其中二联微管由,AB,两个管组成，,A,管由,13,条原纤维组成，,B,管由,10,条原纤维组成，二者共用,3,条。,A,管对着相邻,B,管伸出两条动力蛋白臂，并向鞭毛中央发出一条辐。纤毛和鞭毛运动是依靠动力蛋白（,dynein,）水解,ATP,，使相邻二联微管相互滑动。,细胞质专业知识讲座,第60页,细胞质专业知识讲座,第61页,细胞质专业知识讲座,第62页,细胞质专业知识讲座,第63页,细胞质专业知识讲座,第64页,细胞质专业知识讲座,第65页,细胞质专业知识讲座,第66页,细胞质专业知识讲座,第67页,细胞质专业知识讲座,第68页,细胞质专业知识讲座,第69页,细胞质专业知识讲座,第70页,