第7章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输20110411.ppt

第七章第七章 真核细胞内膜系统真核细胞内膜系统、蛋白质分选与、蛋白质分选与膜泡运输膜泡运输第一节第一节第一节第一节 细胞质基质的涵义与功能（自学）细胞质基质的涵义与功能（自学）细胞质基质的涵义与功能（自学）细胞质基质的涵义与功能（自学）第二节第二节第二节第二节 细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统及其功能第三节第三节第三节第三节 细胞内蛋白质的分选与膜泡运输细胞内蛋白质的分选与膜泡运输细胞内蛋白质的分选与膜泡运输细胞内蛋白质的分选与膜泡运输 复习思考题复习思考题复习思考题复习思考题真核细胞真核细胞细胞质基质细胞质基质细胞内膜系统：细胞内膜系统：内质网、高尔基体、内质网、高尔基体、内质网、高尔基体、内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体、分泌泡等溶酶体、胞内体、分泌泡等溶酶体、胞内体、分泌泡等溶酶体、胞内体、分泌泡等 核糖体（无膜）核糖体（无膜）线粒体线粒体叶绿体（植物细胞）叶绿体（植物细胞）细胞核细胞核细胞核细胞核过氧化物酶体过氧化物酶体过氧化物酶体过氧化物酶体 微环境微环境 特定酶特定酶 减少干扰减少干扰 代谢效率高代谢效率高细胞内膜系统细胞内膜系统 是在结构、功能乃至发生上相关的由膜围是在结构、功能乃至发生上相关的由膜围绕的细胞器或细胞结构。绕的细胞器或细胞结构。一、内质网的一、内质网的形态结构与功能形态结构与功能二、高尔基体的二、高尔基体的形态结构与功能形态结构与功能三、溶酶体的三、溶酶体的形态结构与功能形态结构与功能（一）内质网的（一）内质网的（一）内质网的（一）内质网的两种基本类型两种基本类型两种基本类型两种基本类型 糙面内质网糙面内质网糙面内质网糙面内质网 （rough endoplasmic reticulumrough endoplasmic reticulum,RERRER）光面内质网光面内质网光面内质网光面内质网 （smooth endoplasmic reticulumsmooth endoplasmic reticulum,SERSER）（二）内质网的（二）内质网的（二）内质网的（二）内质网的功能功能功能功能（三）（三）（三）（三）内质网与基因表达的调控内质网与基因表达的调控内质网与基因表达的调控内质网与基因表达的调控）糙面内质网（）糙面内质网（rER）多扁平囊状，膜表面有大量多扁平囊状，膜表面有大量核糖体核糖体附着。附着。主要功能主要功能合成分泌性蛋白和多种膜蛋白。合成分泌性蛋白和多种膜蛋白。胰腺腺泡细胞、浆细胞胰腺腺泡细胞、浆细胞中中rER发达。发达。）易位子（）易位子（translocon）内质网膜上的蛋白复合体通道，与新合成内质网膜上的蛋白复合体通道，与新合成的多肽进入内质网有关。的多肽进入内质网有关。光面内质网光面内质网（smooth endoplasmic reticulum)光面内质网光面内质网（sER）常为分支管状，形成较为复杂的立常为分支管状，形成较为复杂的立体结构，表面没有核糖体附着。体结构，表面没有核糖体附着。合成合成固醇类激素的细胞和肝细胞固醇类激素的细胞和肝细胞中中sER发达。发达。内质内质网膜上可网膜上可能有特殊能有特殊的装置，的装置，将将rER与与sER分隔分隔开。因开。因rER中有中有20余种余种Pr与与sER不不同。同。内质网与其他细胞器的关系内质网与其他细胞器的关系）与细胞膜相连：甚至有管道相通）与细胞膜相连：甚至有管道相通）与外层核膜相接：内质网腔与核周隙相通）与外层核膜相接：内质网腔与核周隙相通）与高尔基体在结构、功能与发生上关系密切）与高尔基体在结构、功能与发生上关系密切）rER与线粒体紧密相依：与线粒体紧密相依：（）过去：供能（）过去：供能 （）最近：与脂质的相互交换及（）最近：与脂质的相互交换及Ca2+释放的调释放的调节关系密切节关系密切）ER的分布与微管走向一致的分布与微管走向一致敏感敏感外界因素对外界因素对ER的影响的影响Cell biology长春师范学院生物系内质网的功能内质网的功能1.蛋白质的合成蛋白质的合成是糙面内质网的主要功能是糙面内质网的主要功能2.光面内质网是光面内质网是脂质合成的脂质合成的重要场所重要场所3.蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工(rER)4.新生多肽的折叠与组新生多肽的折叠与组装装(rER)5.内质网的其他功能内质网的其他功能Cell biology长春师范学院生物系蛋白质的合成蛋白质的合成）合成始于细胞质基质中的蛋白质）合成始于细胞质基质中的蛋白质 继续在基质中合成继续在基质中合成 转至内质网膜上转至内质网膜上）在内质网上合成的蛋白质包括）在内质网上合成的蛋白质包括（）向细胞外分泌的蛋白质（）向细胞外分泌的蛋白质（）膜的整合蛋白（）膜的整合蛋白 （）构成细胞器中的可溶性驻留蛋白（）构成细胞器中的可溶性驻留蛋白（）需要进行修饰的蛋白质（）需要进行修饰的蛋白质 分泌蛋白分泌蛋白（secreted protein）Cell biology长春师范学院生物系Cell biology长春师范学院生物系脂质的合成脂质的合成1 1）内质网合成构成细胞所需要的）内质网合成构成细胞所需要的 包括磷脂和胆固醇在内的全部膜脂包括磷脂和胆固醇在内的全部膜脂2 2）磷脂酰胆碱（卵磷脂）的合成磷脂酰胆碱（卵磷脂）的合成 （）（）3种酶定位在膜上，活性部位在细胞质基质侧种酶定位在膜上，活性部位在细胞质基质侧（）底物来自于细胞质基质（）底物来自于细胞质基质（）（）反应步骤反应步骤 第第1步：增大面积步：增大面积 第第2、3步：确定种类步：确定种类（）（）磷脂的转运磷脂的转运Cell biology长春师范学院生物系刘P93 4-19磷脂磷脂PEP水溶性水溶性复合物复合物 细胞细胞质基质质基质 释放磷释放磷脂于靶膜脂于靶膜由内质网向其他膜的转运由内质网向其他膜的转运由细胞质基质侧转至内质网腔面，借助于磷由细胞质基质侧转至内质网腔面，借助于磷脂转位因子脂转位因子(phospholipid translocator)或称或称转位转位酶酶(flipase)。磷脂的转运磷脂的转运自由扩散自由扩散Cell biology长春师范学院生物系出芽出芽：转运至高尔基体、溶酶体、细胞膜：转运至高尔基体、溶酶体、细胞膜借助于借助于磷脂转换蛋白磷脂转换蛋白（PEP）：）：线粒体、线粒体、过氧化物酶体过氧化物酶体Cell biology长春师范学院生物系杨P132 13-1 Cell biology长春师范学院生物系Cell biology长春师范学院生物系刘P93 4-20Cell biology长春师范学院生物系蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工1）蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化2）蛋白质的羟基化）蛋白质的羟基化(新生肽的脯氨酸和赖氨酸羟新生肽的脯氨酸和赖氨酸羟基化基化)3）蛋白质的酰基化蛋白质的酰基化（新生肽通过酰基化同内质（新生肽通过酰基化同内质网膜上的糖脂结合）网膜上的糖脂结合）4）二硫键的形成）二硫键的形成 Cell biology长春师范学院生物系（）（）N连接的糖基化连接的糖基化（）（）O连接的糖基化连接的糖基化 细胞质基质中只发现少数几种简单细胞质基质中只发现少数几种简单的糖基化。的糖基化。糖基化类型糖基化类型Cell biology长春师范学院生物系N连接的糖基化连接的糖基化糖：糖：N乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺氨基酸：天冬酰胺氨基酸：天冬酰胺发生部位：内质网发生部位：内质网(rER)Cell biology长春师范学院生物系Cell biology长春师范学院生物系Cell biology长春师范学院生物系刘P90 4-15Cell biology长春师范学院生物系刘P90 4-16Cell biology长春师范学院生物系糖：糖：N乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺氨基酸：丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨基酸：丝氨酸、苏氨酸、羟赖 氨酸、羟脯氨酸氨酸、羟脯氨酸发生部位：高尔基体发生部位：高尔基体O连接的糖基化连接的糖基化蛋白质的酰基化蛋白质的酰基化Cell biology长春师范学院生物系（）发生在内质网的胞质侧（）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（）软脂酸共价结合在跨膜蛋白的半胱氨酸残基上（）高尔基复合体膜蛋白向细胞膜的转移中也发生（）高尔基复合体膜蛋白向细胞膜的转移中也发生类似的酰基化类似的酰基化蛋白质附着到糖基磷脂酰肌醇成为脂锚定蛋白蛋白质附着到糖基磷脂酰肌醇成为脂锚定蛋白信号肽酶信号肽酶Cell biology长春师范学院生物系新生多肽的折叠与装配新生多肽的折叠与装配 蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 切断二硫键，帮助其重新形成二硫切断二硫键，帮助其重新形成二硫键，并处于正确的状态。键，并处于正确的状态。结合蛋白（结合蛋白（Bip）能识别不正确的蛋白或未装配好的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。蛋白亚单位，并促进其重新折叠与组装。钙连接蛋白钙连接蛋白 能识别糖蛋白中的葡萄糖，以使其能识别糖蛋白中的葡萄糖，以使其获得正确折叠的机会。获得正确折叠的机会。Cell biology长春师范学院生物系刘P89 4-14Cell biology长春师范学院生物系4肽信号（肽信号（KDEL或或HDEL）滞留在内质网中的蛋白质的信滞留在内质网中的蛋白质的信号号（-Lys-Asp-Glu-Leu-COO）如：蛋白二硫键异构酶、结合蛋白如：蛋白二硫键异构酶、结合蛋白（Bip）。）。Cell biology长春师范学院生物系折叠错误、畸形肽链、未装配等折叠错误、畸形肽链、未装配等胞质胞质通过通过易位子易位子被蛋白酶体降解被蛋白酶体降解蛋白质的质量控制蛋白质的质量控制Cell biology长春师范学院生物系GT：葡萄糖葡萄糖基转移酶基转移酶Cell biology长春师范学院生物系内质网的其他功能内质网的其他功能）合成）合成脂蛋白脂蛋白（外输性）（外输性）肝细胞中的肝细胞中的sER）解毒功能解毒功能 肝细胞中的肝细胞中的sER）合成固醇类激素）合成固醇类激素 睾丸间质细胞的睾丸间质细胞的sER）储存储存Ca2+肌细胞中的肌细胞中的sER（含（含 Ca2+-ATP酶）酶）糖原分解释放游离的葡萄糖糖原分解释放游离的葡萄糖肝细胞中的肝细胞中的sER）为细胞质基质中的蛋白质、酶提供附着点）为细胞质基质中的蛋白质、酶提供附着点）储存、运输物质，能量与信息传递，细胞的）储存、运输物质，能量与信息传递，细胞的支持和运动等作用。支持和运动等作用。LDL：运输肝合成的内源性胆固醇从肝内至肝外的主要形式运输肝合成的内源性胆固醇从肝内至肝外的主要形式HDL：参与胆固醇逆向转运参与胆固醇逆向转运与与LDL受体受体（肝或肝外细胞肝或肝外细胞）结合结合经经LDL受体途径受体途径代谢代谢LDLLDL氧化后生成的氧化后生成的oxLDL经清道夫受体清除经清道夫受体清除肝脏肝脏、小肠合成小肠合成 新生的新生的HDL 成熟的成熟的HDL 结合结合HDL受体受体摄入肝细胞摄入肝细胞Cell biology长春师范学院生物系如：细胞色素如：细胞色素P450家族酶系（又称加单氧酶系、家族酶系（又称加单氧酶系、羟化酶系）羟化酶系）由一些氧化还原酶构成，是电子传递系统，由一些氧化还原酶构成，是电子传递系统，但不与但不与ATP合成相耦联。合成相耦联。不溶于水的废物、代谢产物不溶于水的废物、代谢产物 细胞色素细胞色素P450家族酶系家族酶系 羟基化羟基化 尿液排出尿液排出Cell biology长春师范学院生物系被氧化的物质同细胞色素被氧化的物质同细胞色素P450结合结合细胞色素细胞色素P450中的铁原子被中的铁原子被NADPH还原还原氧同细胞色素氧同细胞色素P450结合结合底物结合底物结合1个氧原子被氧化个氧原子被氧化，另另1个氧原子用个氧原子用于形成水于形成水混合功能氧化酶将底物羟基化的机制混合功能氧化酶将底物羟基化的机制 Cell biology长春师范学院生物系神经递质神经递质Cell biology长春师范学院生物系标志酶标志酶 指细胞指细胞中某细胞器中某细胞器或亚细胞结或亚细胞结构所特有的构所特有的酶，根据此酶，根据此酶的特异反酶的特异反应，可以对应，可以对亚细胞结构亚细胞结构进行定位或进行定位或定性。定性。内质网的标志酶内质网的标志酶Cell biology长春师范学院生物系内质网与基因表达的调控内质网与基因表达的调控蛋白质蛋白质ER中中折叠、装配、加工、包装、转运折叠、装配、加工、包装、转运正常未折叠的蛋白质超量积累未折叠的蛋白质超量积累折叠好的膜蛋白超量积累折叠好的膜蛋白超量积累 内质网膜脂成分变化内质网膜脂成分变化内质网内质网核信号转导途径核信号转导途径特异基因表达特异基因表达内质网功能正常内质网功能正常异常形态形态形态形态：由一些排列较为整齐的扁平由一些排列较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起多呈弓形，光滑，膜囊堆叠在一起多呈弓形，光滑，膜囊周围有大量大、小不等的囊泡。膜囊周围有大量大、小不等的囊泡。植物的高尔基体极性极性1）形成面（顺面）：靠近细胞核）形成面（顺面）：靠近细胞核 凸面、凸面、cis面面2）成熟面（反面）：向细胞质膜）成熟面（反面）：向细胞质膜 凹面、凹面、trans面面3）中间膜腔较窄，周缘多呈泡状）中间膜腔较窄，周缘多呈泡状成成 分分四种标志化学反应说明各层膜囊各不相同四种标志化学反应说明各层膜囊各不相同1.嗜锇反应：嗜锇反应：cis面面2.TPP酶（焦磷酸硫胺素酶）的细胞化学反应酶（焦磷酸硫胺素酶）的细胞化学反应:trans面面的的1-2层膜囊层膜囊3.CMP酶酶（胞嘧啶单核甘酸酶）（胞嘧啶单核甘酸酶）的细胞化学反应的细胞化学反应:靠近靠近trans面的膜囊和管状结构面的膜囊和管状结构4.NADP酶（烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶）的细胞化学酶（烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶）的细胞化学反应：中间几层扁平囊反应：中间几层扁平囊高尔基体的特征性酶：高尔基体的特征性酶：糖基转移酶糖基转移酶GERL 位于高尔基复合体一侧，含位于高尔基复合体一侧，含CMP酶和酸性磷酸酶酶和酸性磷酸酶过去过去内质网内质网溶酶体酶溶酶体酶GERL溶酶体溶酶体现在现在内质网内质网溶酶体酶溶酶体酶高尔基复合体高尔基复合体溶酶体溶酶体甘露糖甘露糖N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺半乳糖半乳糖唾液酸唾液酸蛋白质合成蛋白质合成溶酶体寡聚糖磷酸化溶酶体寡聚糖磷酸化切除甘露糖切除甘露糖加加N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺加半乳糖加半乳糖加唾液酸；分选加唾液酸；分选溶酶体溶酶体顺面管网顺面管网中层囊中层囊反面囊反面囊反面管网反面管网大泡（分泌颗粒）大泡（分泌颗粒）rER高高尔尔基基复复合合体体顺面囊顺面囊高高尔尔基基堆堆1.高尔基复合体顺面膜囊高尔基复合体顺面膜囊(cis Golgi)或顺面网或顺面网状结构状结构(cis Golgi network，CGN)2.高尔基复合体高尔基复合体中间膜囊中间膜囊(medial Golgi)3.高尔基复合体反面的膜囊高尔基复合体反面的膜囊(trans Golgi)以及以及反面高尔基复合体网状结构反面高尔基复合体网状结构(trans Golgi network，TGN)4.高尔基复合体结构的高尔基复合体结构的复杂性复杂性高尔基复合体顺面膜囊高尔基复合体顺面膜囊高尔基复合体顺面膜囊高尔基复合体顺面膜囊或顺面网状结构及其或顺面网状结构及其或顺面网状结构及其或顺面网状结构及其功能功能功能功能 为最外侧的扁平膜囊，中间多孔呈连续分支状的为最外侧的扁平膜囊，中间多孔呈连续分支状的管网结构，管网结构，膜厚度接近于内质网。膜厚度接近于内质网。膜厚度接近于内质网。膜厚度接近于内质网。1 1）蛋白质分类）蛋白质分类蛋白质（内质网）蛋白质（内质网）高尔基体高尔基体cis面面中间膜囊中间膜囊高尔基体高尔基体trans面面大部分大部分K D E LK D E L2 2）O连接的糖基化：蛋白质丝氨酸残基连接的糖基化：蛋白质丝氨酸残基3 3）跨膜蛋白（高尔基体）跨膜蛋白（高尔基体cis面）细胞质基质侧的酰基化面）细胞质基质侧的酰基化4 4）日冕病毒）日冕病毒(呼吸道系统疾病呼吸道系统疾病呼吸道系统疾病呼吸道系统疾病)的装配的装配 高尔基复合体反面的膜囊高尔基复合体反面的膜囊以及反面高尔基复合体网状结构以及反面高尔基复合体网状结构 TGN位位于反面的最外层，与反面扁平于反面的最外层，与反面扁平膜囊相连，另一侧伸入反面的细胞质中，呈管膜囊相连，另一侧伸入反面的细胞质中，呈管网状，且有囊泡相连。网状，且有囊泡相连。1)参与蛋白质的分类、包装，然后从高尔基复参与蛋白质的分类、包装，然后从高尔基复合体运输出去合体运输出去 2)“晚期晚期”蛋白的修饰蛋白的修饰 3)在蛋白质与脂质的转运中起在蛋白质与脂质的转运中起“瓣膜瓣膜”的作用的作用单向运输单向运输 1)高尔基复合体顺面囊泡：小、可能是内质网与高高尔基复合体顺面囊泡：小、可能是内质网与高尔基复合体间的运输小泡。尔基复合体间的运输小泡。2)高尔基复合体反面囊泡：大、是将高尔基复合体高尔基复合体反面囊泡：大、是将高尔基复合体分类与包装的物质运送到特定部位的分类与包装的物质运送到特定部位的分泌泡分泌泡与分泌与分泌颗粒。颗粒。3)高尔基复合体各个膜囊间由膜性结构相连。高尔基复合体各个膜囊间由膜性结构相连。4)高尔基复合体膜囊周缘膨大出芽形成囊泡高尔基复合体膜囊周缘膨大出芽形成囊泡,负责膜负责膜囊之间的物质运输。囊之间的物质运输。5)高尔基复合体与细胞骨架关系密切。高尔基复合体与细胞骨架关系密切。高尔基复合体结构的复杂性高尔基复合体结构的复杂性穿梭小泡从高尔基体内侧向外侧网络移动穿梭小泡从高尔基体内侧向外侧网络移动高尔基复合体的功能高尔基复合体的功能1.高尔基复合体与细胞的分泌活动高尔基复合体与细胞的分泌活动 1)证据证据(放射性自显影观察放射性自显影观察)2)机制机制2.蛋白质的糖基化及其修饰蛋白质的糖基化及其修饰3.蛋白酶的水解和其他加工过程蛋白酶的水解和其他加工过程4.糖类合成的工厂糖类合成的工厂3H亮氨酸脉冲标记胰腺腺泡细胞亮氨酸脉冲标记胰腺腺泡细胞高尔基复合体分泌活动的证据高尔基复合体分泌活动的证据3min银颗粒出现在糙面内质网银颗粒出现在糙面内质网20min银颗粒出现在高尔基复合体银颗粒出现在高尔基复合体120min银颗粒出现在分泌泡银颗粒出现在分泌泡释放释放 除分泌性蛋白外，很多质膜蛋白、溶酶体中除分泌性蛋白外，很多质膜蛋白、溶酶体中的酸性水解酶及胶原纤维等胞外基质均通过高尔的酸性水解酶及胶原纤维等胞外基质均通过高尔基体完成定向运输。基体完成定向运输。高尔基复合体中间膜囊及其高尔基复合体中间膜囊及其功能功能 由扁平膜囊与管道组成，形成不同间隔，由扁平膜囊与管道组成，形成不同间隔，但功能上是连续、完整的。但功能上是连续、完整的。1)糖基化修饰糖基化修饰 2)糖脂的形成糖脂的形成 3)与高尔基复合体有关的多糖的合成与高尔基复合体有关的多糖的合成高尔基复合体对蛋白质进行高尔基复合体对蛋白质进行分类与转运的机制分类与转运的机制(1)溶酶体酶在高尔基复合体中的溶酶体酶在高尔基复合体中的分类与转运分类与转运(2)I细胞病细胞病(inclusion cell病病)(3)蛋白质在高尔基复合体中的蛋白质在高尔基复合体中的分选机制分选机制 多种糖蛋白在去掉糖链后仍能被输送到细胞的特定部多种糖蛋白在去掉糖链后仍能被输送到细胞的特定部位位 糖链不起决定性作用糖链不起决定性作用；水泡性口炎病毒包膜蛋白的双酸分选信号（天冬氨水泡性口炎病毒包膜蛋白的双酸分选信号（天冬氨酸酸-X-谷氨酰胺）起重要作用；谷氨酰胺）起重要作用；Rab(G蛋白蛋白)在高尔基体的囊泡转运中起调节作用。在高尔基体的囊泡转运中起调节作用。溶酶体酶溶酶体酶在高尔基复合体中的分类与转运在高尔基复合体中的分类与转运 溶酶体酶的共同标志溶酶体酶的共同标志 6磷酸甘露糖磷酸甘露糖(M6P)高尔基复合体的顺面膜囊存在高尔基复合体的顺面膜囊存在 N 乙酰葡萄胺磷酸转移酶（用乙酰葡萄胺磷酸转移酶（用A表示）表示）N 乙酰葡萄胺磷酸糖苷酶（用乙酰葡萄胺磷酸糖苷酶（用B表示）表示）高尔基复合体反面膜囊有高尔基复合体反面膜囊有M6P的受体的受体酸性水解酶酸性水解酶（在糙面内质网形成，含甘露糖）（在糙面内质网形成，含甘露糖）酸性水解酶的糖基化酸性水解酶的糖基化（糙面内质网发生的（糙面内质网发生的N-连接的糖基化）连接的糖基化）高尔基复合体顺面膜囊（在高尔基复合体顺面膜囊（在 A B 催化下）催化下）酶寡糖链中的甘露糖磷酸化为酶寡糖链中的甘露糖磷酸化为M6P 高尔基复合体反面（高尔基复合体反面（M6P受体）受体）酶中的酶中的M6P与受体结合与受体结合（多个（多个M6P 亲和力大）亲和力大）I细胞病细胞病 由于由于N-乙酰葡萄胺磷酸转移酶乙酰葡萄胺磷酸转移酶单基因单基因缺损，导致溶酶体酶的寡糖链中的甘露糖缺损，导致溶酶体酶的寡糖链中的甘露糖不能磷酸化产生不能磷酸化产生M6P，故酶不能被其受体，故酶不能被其受体所识别，因而无法转运到溶酶体中，而当所识别，因而无法转运到溶酶体中，而当成分泌蛋白被分泌出去。成分泌蛋白被分泌出去。一个有趣的实验：一个有趣的实验：二种病毒同时感染上皮细胞，表明：二种病毒同时感染上皮细胞，表明：二种病毒同时感染上皮细胞，表明：二种病毒同时感染上皮细胞，表明：流感病毒流感病毒流感病毒流感病毒 包膜蛋白：内质网包膜蛋白：内质网高尔基体高尔基体游离端游离端质膜质膜 水泡性口炎病毒水泡性口炎病毒水泡性口炎病毒水泡性口炎病毒 包膜蛋白：内质网包膜蛋白：内质网高尔基体高尔基体基底面基底面质膜质膜 利用利用利用利用DNADNA重组技术，将二种克隆的基因同时在重组技术，将二种克隆的基因同时在重组技术，将二种克隆的基因同时在重组技术，将二种克隆的基因同时在上皮细胞中表达，显示：上皮细胞中表达，显示：上皮细胞中表达，显示：上皮细胞中表达，显示：与二种病毒同时感染上皮细胞时的结果相同。与二种病毒同时感染上皮细胞时的结果相同。与二种病毒同时感染上皮细胞时的结果相同。与二种病毒同时感染上皮细胞时的结果相同。实验证明：分选及转运的信息存在于编码这实验证明：分选及转运的信息存在于编码这个蛋白质的个蛋白质的基因基因本身。本身。蛋白质的糖基化及其修饰蛋白质的糖基化及其修饰）寡糖链的特点）寡糖链的特点 （）没有模板（）没有模板 （）靠不同的酶在高尔基体的不同间隔中（）靠不同的酶在高尔基体的不同间隔中经历复杂的经历复杂的加工过程加工过程）蛋白质）蛋白质糖基化的方式糖基化的方式）蛋白质）蛋白质糖基化的功能糖基化的功能内核结构内核结构N-连接与连接与O-连接的寡糖比较连接的寡糖比较特征特征 N-连接连接 O-连接连接合成部位合成部位糙面内质网糙面内质网糙面内质网或高尔基体糙面内质网或高尔基体合成方式合成方式来自同一个寡糖前体来自同一个寡糖前体一个个单糖加上去一个个单糖加上去与之结合的与之结合的 氨基酸残基氨基酸残基天冬酰胺天冬酰胺丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸羟脯氨酸最终长度最终长度至少至少5个糖残基个糖残基一般一般14个糖残基，个糖残基，但但ABO血型抗原较长血型抗原较长第一个糖残基第一个糖残基N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺功功 能能（）打标志，有利于分类与包装；（）打标志，有利于分类与包装；（）保证糖蛋白沿内质网至高尔基体膜囊（）保证糖蛋白沿内质网至高尔基体膜囊 单方向转移；单方向转移；（）影响多肽的构象；（）影响多肽的构象；（）增强糖蛋白的稳定性；（）增强糖蛋白的稳定性；（）多羟基糖侧链还可能影响蛋白质的水（）多羟基糖侧链还可能影响蛋白质的水 溶性及蛋白质所带电荷的性质。溶性及蛋白质所带电荷的性质。蛋白酶的水解和其他加工过程蛋白酶的水解和其他加工过程）有些多肽（如某些生长因子）在）有些多肽（如某些生长因子）在rER中切除信号肽，中切除信号肽，即有活性。即有活性。）有些蛋白质需要在高尔基体中酶解加工，方有活性。）有些蛋白质需要在高尔基体中酶解加工，方有活性。（）切除蛋白原（）切除蛋白原N端或两端的序列。如胰岛素、白蛋端或两端的序列。如胰岛素、白蛋白等白等 （）含有多个相同序列的前体，水解成多个同种有活（）含有多个相同序列的前体，水解成多个同种有活性的多肽。如：神经肽性的多肽。如：神经肽 （）具有不同信号序列的蛋白质分子前体，加工成不（）具有不同信号序列的蛋白质分子前体，加工成不同的产物，同一蛋白前体在不同的细胞中可能加工为不同同的产物，同一蛋白前体在不同的细胞中可能加工为不同的多肽的多肽细胞信号分子的多样性细胞信号分子的多样性）硫酸化作用）硫酸化作用 硫酸根在酶的催化硫酸根在酶的催化作用下转移到肽链中酪氨酸残基的作用下转移到肽链中酪氨酸残基的羟基上羟基上蛋白聚糖蛋白聚糖 糖类合成的工厂糖类合成的工厂）动物细胞）动物细胞 主要是透明质酸（胞外基质的主要成分）主要是透明质酸（胞外基质的主要成分）植物细胞）植物细胞 半纤维素、果胶（植物细胞壁中的多糖）半纤维素、果胶（植物细胞壁中的多糖）（一）溶酶体的形态（一）溶酶体的形态结构与类型结构与类型（二）溶酶体的（二）溶酶体的功能功能（三）溶酶体的（三）溶酶体的发生发生（四）（四）溶酶体与过氧化物酶体溶酶体与过氧化物酶体（自学）（自学）溶酶体的结构溶酶体的结构类型类型大小不同大小不同 形态不同形态不同所含酶的种类不同所含酶的种类不同生理功能不同生理功能不同异质性异质性1.初级溶酶体初级溶酶体（球形球形）2.次级溶酶体次级溶酶体（不规则）（不规则）3.残余体残余体（后溶酶体）（后溶酶体）初级溶酶体初级溶酶体）含多种酸性水解酶含多种酸性水解酶 蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、酯酶、蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、酯酶、磷脂酶、磷酸酶和硫酸酶。磷脂酶、磷酸酶和硫酸酶。）最适）最适pH值：值：5左右左右）溶酶体标志酶：）溶酶体标志酶：酸性磷酸酶酸性磷酸酶）溶酶体膜特殊溶酶体膜特殊 溶酶体膜的成分特征溶酶体膜的成分特征（）嵌有（）嵌有质子泵质子泵（泵入（泵入H+），以形成和维），以形成和维持其酸性的内环境持其酸性的内环境 （）具有多种（）具有多种载体蛋白载体蛋白，用于水解产物向，用于水解产物向外转运外转运（）膜蛋白的（）膜蛋白的高度糖基化高度糖基化，可能有利于防，可能有利于防止自身膜蛋白的降解止自身膜蛋白的降解HH氢离子浓度比细胞质中高出氢离子浓度比细胞质中高出100倍倍HHHH具有多种载体蛋白将水解产物向外运转具有多种载体蛋白将水解产物向外运转膜蛋白高度糖基化膜蛋白高度糖基化次级溶酶体次级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体+胞饮泡或吞噬泡胞饮泡或吞噬泡 异噬溶酶体异噬溶酶体 自噬泡自噬泡自噬溶酶体自噬溶酶体次级溶酶体具次级溶酶体具消化消化功能功能残余体（后溶酶体）残余体（后溶酶体）消化作用的末期阶段，酶活性降低或消失，消化作用的末期阶段，酶活性降低或消失，消化作用的末期阶段，酶活性降低或消失，消化作用的末期阶段，酶活性降低或消失，未被消化分解的残渣物质，残留在吞噬性溶酶未被消化分解的残渣物质，残留在吞噬性溶酶未被消化分解的残渣物质，残留在吞噬性溶酶未被消化分解的残渣物质，残留在吞噬性溶酶体内，形成体内，形成体内，形成体内，形成残余体残余体残余体残余体。如：脂褐质（神经细胞，心肌细胞）、髓如：脂褐质（神经细胞，心肌细胞）、髓如：脂褐质（神经细胞，心肌细胞）、髓如：脂褐质（神经细胞，心肌细胞）、髓样结构（肿瘤细胞）、多泡体、含铁小体等。样结构（肿瘤细胞）、多泡体、含铁小体等。样结构（肿瘤细胞）、多泡体、含铁小体等。样结构（肿瘤细胞）、多泡体、含铁小体等。2）老年斑老年斑 由于神经细胞、肝细胞、肌肉细胞中残余由于神经细胞、肝细胞、肌肉细胞中残余小体不释放而蓄积在胞质中，形成脂褐质和髓小体不释放而蓄积在胞质中，形成脂褐质和髓样结构。样结构。脂褐质：脂褐质：是一种形态不规则、内含电子密度较高是一种形态不规则、内含电子密度较高的物质及脂滴、小泡的膜性小体。的物质及脂滴、小泡的膜性小体。髓样结构：髓样结构：是一种内含膜性成分并呈同心圆或指纹是一种内含膜性成分并呈同心圆或指纹排列的膜性小体。排列的膜性小体。老年斑的形成老年斑的形成溶酶体的溶酶体的功能功能1.清除无用的生物大分子、衰老的细胞器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及衰老损伤和死亡的细胞 2.防御功能防御功能3.其他重要的生理功能其他重要的生理功能4.矽肺矽肺溶酶体的基本功能是消化作用：溶酶体的基本功能是消化作用：图7-14 储积症储积症 溶酶体中缺少某种酶或产生酶的某个溶酶体中缺少某种酶或产生酶的某个代谢环节出现故障，造成代谢障碍。代谢环节出现故障，造成代谢障碍。如如台台萨氏病萨氏病（Tay-Sachs）粘多糖储积症粘多糖储积症(蛋白聚糖降解酶先蛋白聚糖降解酶先天性缺陷天性缺陷)水解神经节苷脂水解神经节苷脂GM2需要需要氨基己糖酯酶氨基己糖酯酶A正常情况下正常情况下正常情况下正常情况下GMGM2 2的代谢的代谢的代谢的代谢初级溶初级溶酶体酶体水解神经节苷脂水解神经节苷脂GM2的的氨基己糖酯酶氨基己糖酯酶A缺失缺失台台萨萨氏氏病病的的形形成成家族性白痴病（家族性白痴病（Tay-sachs disease）是因为在其细胞内缺乏是因为在其细胞内缺乏氨基己糖脂酶氨基己糖脂酶，不能将神经节苷，不能将神经节苷脂脂GM2 加工成为加工成为GM3，结果大量的，结果大量的GM2累积在神经细胞中，导累积在神经细胞中，导致中枢神经系统退化。致中枢神经系统退化。防御功能防御功能 外源性的有害因子（如细菌、病毒）或内源外源性的有害因子（如细菌、病毒）或内源性的物质（如细胞衰老变形的成分），在细胞内性的物质（如细胞衰老变形的成分），在细胞内一般不能自由扩散而被膜相结构包围，使其与正一般不能自由扩散而被膜相结构包围，使其与正常细胞质分隔，进而溶酶体与之结合，将其内容常细胞质分隔，进而溶酶体与之结合，将其内容物降解和消化，以保护细胞免于受损。物降解和消化，以保护细胞免于受损。其他重要的生理功能其他重要的生理功能）作为细胞内的消化）作为细胞内的消化“器官器官”为细胞提供营养为细胞提供营养）参与分泌过程的调节）参与分泌过程的调节 如甲状腺球蛋白（腺腔中）如甲状腺球蛋白（腺腔中）甲状腺素甲状腺素）参与细胞程序化死亡）参与细胞程序化死亡）参与受精作用）参与受精作用）参与膜循环）参与膜循环矽肺矽肺(cilicosis)是一种职业病，与溶酶体有关。是一种职业病，与溶酶体有关。是一种职业病，与溶酶体有关。是一种职业病，与溶酶体有关。二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬二氧化硅尘粒（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细胞吞噬，含有矽尘的吞噬小体与溶酶体合并细胞吞噬，含有矽尘的吞噬小体与溶酶体合并细胞吞噬，含有矽尘的吞噬小体与溶酶体合并成为次级溶酶体。溶酶体的酶不能水解二氧化成为次级溶酶体。溶酶体的酶不能水解二氧化成为次级溶酶体。溶酶体的酶不能水解二氧化成为次级溶酶体。溶酶体的酶不能水解二氧化硅，而二氧化硅能破坏溶酶体的膜，导致吞噬硅，而二氧化硅能破坏溶酶体的膜，导致吞噬硅，而二氧化硅能破坏溶酶体的膜，导致吞噬硅，而二氧化硅能破坏溶酶体的膜，导致吞噬细胞溶酶体崩解，溶酶体的酶释放，细胞本身细胞溶酶体崩解，溶酶体的酶释放，细胞本身细胞溶酶体崩解，溶酶体的酶释放，细胞本身细胞溶酶体崩解，溶酶体的酶释放，细胞本身被破坏，矽尘释出，后又被其他巨噬细胞吞噬，被破坏，矽尘释出，后又被其他巨噬细胞吞噬，被破坏，矽尘释出，后又被其他巨噬细胞吞噬，被破坏，矽尘释出，后又被其他巨噬细胞吞噬，如此反复进行。受损或已破坏的巨噬细胞释放如此反复进行。受损或已破坏的巨噬细胞释放如此反复进行。受损或已破坏的巨噬细胞释放如此反复进行。受损或已破坏的巨噬细胞释放“致纤维化因子致纤维化因子致纤维化因子致纤维化因子”，并激活成纤维细胞，导致，并激活成纤维细胞，导致，并激活成纤维细胞，导致，并激活成纤维细胞，导致胶原纤维沉积，肺组织纤维化。胶原纤维沉积，肺组织纤维化。胶原纤维沉积，肺组织纤维化。胶原纤维沉积，肺组织纤维化。溶酶体的发生溶酶体的发生1.与溶酶体发生相关的几个与溶酶体发生相关的几个问题问题2.溶酶体的溶酶体的发生发生与溶酶体发生相关的几个问题与溶酶体发生相关的几个问题）溶酶体酶分子中存在）溶酶体酶分子中存在识别信号识别信号）具有多个）具有多个N-连接的寡糖链，可形成多个连接的寡糖链，可形成多个M6P）高尔基体反面（）高尔基体反面（TGN）某些部位集中分布）某些部位集中分布M6P受体受体N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶：识别位点（信号斑）；催化位点（磷酸的转移）乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶：识别位点（信号斑）；催化位点（磷酸的转移）N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶：将乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶：将N N-乙酰葡萄糖胺切除乙酰葡萄糖胺切除M6PM6PN N-乙酰葡萄乙酰葡萄乙酰葡萄乙酰葡萄糖糖糖糖胺切除胺切除N N-乙酰葡萄乙酰葡萄乙酰葡萄乙酰葡萄糖糖糖糖胺磷酸糖胺磷酸糖苷酶苷酶溶酶体酶的合成及溶酶体酶的合成及溶酶体酶的合成及溶酶体酶的合成及N N-连接的糖基化修饰连接的糖基化修饰连接的糖基化修饰连接的糖基化修饰(rER)(rER)高尔基体高尔基体高尔基体高尔基体cis-cis-膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶N-乙酰葡萄糖胺磷酸葡萄糖苷酶乙酰葡萄糖胺磷酸葡萄糖苷酶M6PM6P磷酸化识别信号磷酸化识别信号:信号斑信号斑高尔基体高尔基体高尔基体高尔基体trans-trans-膜囊和膜囊和膜囊和膜囊和TGNTGN膜膜膜膜(M6PM6P受体受体受体受体)溶酶体酶分选与局部浓缩溶酶体酶分选与局部浓缩溶酶体酶分选与局部浓缩溶酶体酶分选与局部浓缩以出芽的方式转运到前溶酶体以出芽的方式转运到前溶酶体以出芽的方式转运到前溶酶体以出芽的方式转运到前溶酶体出出芽芽溶酶体的发生方式溶酶体的发生方式胞胞吞吞作作用用质膜内吞质膜内吞胞内体胞内体前溶酶体前溶酶体溶酶体溶酶体第三节第三节 细胞内蛋白质的细胞内蛋白质的分选分选与膜泡运输与膜泡运输多种信号调控多种信号调控一、一、信号假说与蛋白质分选信号信号假说与蛋白质分选信号二、蛋白质分选的二、蛋白质分选的基本途径基本途径与与类型类型三、三、膜泡运输膜泡运输四、四、细胞结构体系的组细胞结构体系的组装（装（自学自学）蛋白质的定向转运（或分选）蛋白质的定向转运（或分选）除线粒体和植物细胞叶绿体中能合成少量蛋除线粒体和植物细胞叶绿体中能合成少量蛋白质外，细胞中绝大多数的蛋白质均在细胞质基白质外，细胞中绝大多数的蛋白质均在细胞质基质中的核糖体上开始合成，然后转运至细胞的特质中的核糖体上开始合成，然后转运至细胞的特定部位，也只有转运至正确的部位并装配成结构定部位，也只有转运至正确的部位并装配成结构与功能的复合体，才能参与细胞的生命活动。与功能的复合体，才能参与细胞的生命活动。信号假说与信号假说与蛋白分选信号蛋白分选信号1.信号假说信号假说(signal hypothesis)2.分泌蛋白在内质网上的合成过程分泌蛋白在内质网上的合成过程3.多肽链的特殊序列多肽链的特殊序列信号假说信号假说 1972年年Milstein:骨髓瘤细胞中的免疫球蛋白分子的骨髓瘤细胞中的免疫球蛋白分子的N端比分泌到细胞外的长。端比分泌到细胞外的长。1975年年G.Blobel（1999诺贝尔奖）等提出信号假说。诺贝尔奖）等提出信号假说。即分泌性蛋白即分泌性蛋白N端序列作为信号肽，指导分端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，在蛋白合成结束前泌性蛋白到内质网膜上合成，在蛋白合成结束前信号肽信号肽(signal sequence)被切除。被切除。信号肽信号肽 是蛋白质合成中最先被翻译的氨基酸是蛋白质合成中最先被翻译的氨基酸序列，通常由序列，通常由1626个氨基酸残基组成，个