细胞质基质与细胞内膜系统.ppt

胞内区室及转运1可编辑版细胞质膜系统与研究方法概念：膜结合细胞器统指细胞质中所有具有膜结构的细胞器。细胞质膜系统指细胞内那些在生物发生上与质膜相关的细胞器，不包括线粒体、叶绿体和过氧化物酶体。内膜系统内质网、高尔基体、细胞核、溶酶体和液泡，它们的膜相互流动、处于动态平衡，在功能上相互协同。2可编辑版 真核细胞中含有一套基本的被膜细胞器3可编辑版内膜系统的动态性质内膜系统的动态网络：一、生化合成途径二、分泌途径（包括组成型和调节型）三、内吞途径4可编辑版膜结合细胞器的进化及其意义进化途径（假说）：一、内共生途径（线粒体和叶绿体）二、细胞质膜内陷分化途径意义：一、形成特定的功能区域和微环境二、通过小泡介导的膜流动性保证了膜结构的更新，及蛋白运输中的安全性三、提高了重要分子的浓度，提高了反应效率5可编辑版内膜系统与蛋白质分选蛋白质定位的时空概念：时合成的蛋白质何时转运？先合成再分选 一边合成一边分选空合成的蛋白质在分选过程中所要逾越的空间障碍？核孔运输跨膜运输小泡运输6可编辑版7可编辑版信号序列引导蛋白质的正确运输通常为1560个AA，位于新生肽的N端。通过基因工程的方法证明，信号序列对引导的蛋白质没有特异性，但对不同的膜结合器有特异性。8可编辑版9可编辑版蛋白质通过核孔进入核内10可编辑版GTP水解供能的主动运输以充分折叠的构象转运蛋白剪接不完全的信使RNA不能从核内输出核定位信号充水通道允许小分子水溶性物质自由进出11可编辑版蛋白质伸展进入线粒体和叶绿体12可编辑版内膜系统的研究方法离心分离技术1974年诺贝尔奖：claude发明用于细胞器分离的差速离心技术；palade用这一技术研究了内质网和高尔基体；de duve用该技术发现了溶酶体和过氧化物酶体将不同内膜细胞器破碎后形成的球形膜泡分离，并进行体外生物活性测定13可编辑版放射自显影技术（同位素追踪技术）小块胰腺组织放在加有放射性同位素标记氨基酸的培养液中，3min后，组织固定，切片，发现放射性出现在内质网中。或继续置于非同位素培养基中追踪17min，放射性标记出现在高尔基体和部分分泌泡中，追踪117min，标记物主要出现在分泌泡中。突变技术14可编辑版内质网l约占细胞膜系统的一半左右，是一个连续的网膜系统l根据内质网上是否附有核糖体，分为两类：糙面内质网（RER)和光面内质网（SER)。外表面称胞质溶胶面，内表面称潴泡面。l酶类：以细胞色素P450含量最丰富，达到10。标志酶是葡萄糖6磷酸酶l两类特殊的内质网：微粒体由破碎的内质网自我融合而成的近似球状的膜囊泡状结构 肌质网存于心肌和骨骼肌中，参与肌肉收缩。钙离子储存库15可编辑版16可编辑版SER的功能糖原分解释放游离葡萄糖 肝细胞 受cAMP水平控制 糖原葡萄糖1磷酸葡萄糖6磷酸葡萄糖类固醇激素的合成脂的合成和转运 磷脂交换蛋白（pep）解毒作用 肝细胞 使有毒物质由脂溶性转变成水溶性而被排出体外 P450参与的有毒物质的羟基化：被氧化的物质与P450结合P450中的铁原子被NADPH还原氧同P450结合底物结合一个氧原子被氧化，另一个氧用于形成水钙离子的调节作用 （肌质网）17可编辑版RER的功能蛋白质合成18可编辑版信号假说1975年，Blobel等提出：分泌蛋白的合成始于细胞质中的游离核糖体；合成的N端信号序列露出核糖体后，靠自由碰撞与内质网膜接触，然后靠N端信号序列的疏水性插入内质网的膜；蛋白质继续合成，并以袢环形式穿过内质网的膜；最后形成分泌蛋白或膜蛋白获得1999年诺贝尔医学生理学奖补充：信号序列是通过与SRP的识别和结合，引导核糖体与内质网结合19可编辑版分泌蛋白：在内质网上合成后，通过对信号切除，即可释放到内质网的腔中成为可溶性蛋白质，进行下游途径的运输跨膜蛋白：终止转移序列（疏水）20可编辑版21可编辑版 Bip蛋白重链结合蛋白的简称。分子伴侣，属Hsp70家族。作用：1 同进入内质网的未折叠蛋白的疏水氨基酸结合，防止多肽链的错误折叠或聚合。而后与ATP结合，通过其水解释放能量，正确折叠蛋白质。2 防止新合成的蛋白质在转运过程中变性或断裂（通过基因工程，使Bip蛋白的基因突变为温度敏感型）22可编辑版23可编辑版蛋白质在内质网中的修饰N-糖基化作用：使蛋白质能够抵挡消化酶的作用；赋予蛋白质传导信号的功能；某些蛋白只有在糖基化后才能正确折叠过程：糖分子先被糖基转移酶转移到膜上的多萜醇分子上，装配成寡糖链。再被寡糖转移酶转到新合成肽链特定序列（Asn-X-Ser或Asn-X-Thr）的天冬胺酸残基上。羟基化：新生肽的脯氨酸和赖氨酸进行羟基化，形成羟脯氨酸和羟赖氨酸。只发生在少数蛋白。合成胶原形成脂锚定蛋白：信号肽切割后，羧基端立即与已存在于ER膜上的糖基磷脂酰肌醇（GPI)共价结合，形成脂锚定蛋白。24可编辑版25可编辑版高尔基体26可编辑版构成：扁平膜囊、液泡（分泌泡）、小泡功能区室：1形成面（内侧面）初级分选站，负责对从ER转运来的蛋白质进行鉴别。2 中间潴泡糖基修饰、糖脂形成、多糖合成 3 成熟面（外侧面）蛋白质分选，最后口岸标志酶：糖基转移酶27可编辑版三、主要功能 1、参与细胞分泌活动 RER上合成蛋白质进入ER腔COPII运输泡进入CGN在medial Gdgi中加工在TGN形成运输泡运输与质膜融合、排出。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。2、蛋白质的糖基化 O-连接的糖基化在高尔基体中进行，糖的供体为核苷糖。28可编辑版3、进行膜的转化功能 内质网上合成的新膜脂转移至高尔基体后，经过修饰和加工，形成运输泡与质膜融合。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，如胰岛素（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，合成纤维素和果胶质29可编辑版30可编辑版31可编辑版溶酶体一、结构 溶酶体（lysosome）为C.de Duve与B.Novikoff 1955年首次发现。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。酸性磷酸酶是标志酶。膜有质子泵，将H+泵入溶酶体，使其PH值降低。膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解32可编辑版二、功能1.细胞内消化：如高等动物内吞低密脂蛋白获得胆固醇，单细胞真核生物利用溶酶体的消化食物。2.自体吞噬：清除无用的生物大分子，衰老细胞、细胞器、个体发育中多余的细胞。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。3.防御作用：如巨噬细胞杀死病原体。4.参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。5.形成精子的顶体。33可编辑版34可编辑版三、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，形成过程：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面膜囊磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号斑将乙酰葡糖胺磷酸转移在12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膜囊上的受体结合通过clathrin衣被包装成初级溶酶体。35可编辑版36可编辑版37可编辑版四、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内吞噬，导致吞噬细胞溶酶体破裂，水解酶释放，细胞崩解，矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬，如此反复进行。激活成纤维细胞，导致胶原纤维沉积，肺组织纤维化。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溶酶体的杀伤作用,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，引起肺组织钙化和纤维化。3.类风湿性关节炎：溶酶体膜很易脆裂。38可编辑版小泡转运运输小泡的形成机制？不同类型的运输小泡如何与不同的特定靶位点膜结合？运输小泡的膜和靶细胞结构的膜的融合机制？小泡出芽由一种蛋白质外被的装配所驱动研究最清楚的是称为“披有网格蛋白的小泡”39可编辑版40可编辑版41可编辑版42可编辑版43可编辑版44可编辑版SNARE决定小泡停靠的特定地点45可编辑版运输小泡融合46可编辑版细胞分泌与内吞作用胞吐：细胞分泌组成型（运输小泡）和调节型（分泌泡）分泌47可编辑版调节型分泌的两个特点：1 小泡的形成具有选择性 2 具有浓缩作用，可使被运输的物质浓度提高约200倍48可编辑版内吞作用：吞噬作用较大的颗粒，形成吞噬体。大多为保护措施吞饮作用非选择性的连续摄入细胞外基质中液滴。包括液相内吞和吸附内吞受体介导的胞吞作用被吞入物质首先与质膜中的受体结合。如LDL的内吞49可编辑版50可编辑版动脉粥样硬化51可编辑版受体介导的内吞泡的命运52可编辑版转胞吞作用母体IgG免疫球蛋白跨过新生鼠表皮细胞的转胞吞作用 53可编辑版