1、 第一节第一节 细胞质基质的涵义与功能细胞质基质的涵义与功能 一、一、细胞质基质的涵义细胞质基质的涵义二、二、细胞质基质的功能细胞质基质的功能 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一、一、内质网的形态结构与功能内质网的形态结构与功能二、二、高尔基体的形态结构与功能高尔基体的形态结构与功能三、三、溶酶体的形态结构与功能溶酶体的形态结构与功能 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、二、细胞内蛋白质的分选的基本途径和类型细胞内蛋白质的分选的基本途径和类型三、三、膜泡运输膜泡运输真核细胞的细胞
2、内区室化真核细胞的细胞内区室化（compartmentalizationcompartmentalization）：）：细胞质基质、细胞内膜系统细胞质基质、细胞内膜系统-膜包被的各种细胞器膜包被的各种细胞器 真核细胞的细胞内膜将细胞质分隔成不同的区域：真核细胞的细胞内膜将细胞质分隔成不同的区域：一、细胞质基质：在细胞质中除了膜性细胞器以外一、细胞质基质：在细胞质中除了膜性细胞器以外的胶状物质的胶状物质二、细胞内膜系统：内质网、高尔基体、溶酶体、二、细胞内膜系统：内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡胞内体和分泌泡三、其他膜包被的细胞器：线粒体、叶绿体、过氧三、其他膜包被的细胞器：线粒体、叶绿
3、体、过氧化物酶体和细胞核化物酶体和细胞核P169u 细胞质基质（细胞质基质（cytoplasmic matrix or cytosol）：在真核细胞在真核细胞细胞质中，除去可分辨的细胞器外的胶状物质。细胞质中，除去可分辨的细胞器外的胶状物质。第一节第一节 细胞质基质的涵义与功能细胞质基质的涵义与功能 P169u 用差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体用差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分。生物化学家多称之为上清液中的主要是
4、细胞质基质的成分。生物化学家多称之为胞胞质溶胶质溶胶。u 主要成分主要成分：中间代谢有关的数千种酶类中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构。、细胞质骨架结构。u 主要特点主要特点：细胞质基质细胞质基质是一个高度有序的体系；通过弱键是一个高度有序的体系；通过弱键的的相相互作用处于动态平衡的结构体系互作用处于动态平衡的结构体系一、细胞质基质的涵义一、细胞质基质的涵义P1711、完成各种中间代谢过程完成各种中间代谢过程 如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等2、蛋白质的蛋白质的分选与运输分选与运输3、与细胞质骨架相关的功能与细胞质骨架相关的功能 维持细胞形
5、态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等 4、蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解（1）蛋白质的修饰蛋白质的修饰 （2）控制蛋白质的寿命控制蛋白质的寿命 （3）降解变性和错误折叠的蛋白质降解变性和错误折叠的蛋白质 （4）帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象二、细胞质基质的功能二、细胞质基质的功能P172-173蛋白质的修饰蛋白质的修饰酶或基与酶的的共结结；酶或基与酶的的共结结；磷酸化与去磷酸化；节蛋白白性。磷酸化与去磷酸化；节蛋白白性。糖基化（添糖基
6、化（添GlcNAc到到Ser）；主要发生在内质）；主要发生在内质网和高尔基体中，网和高尔基体中，cytosol内的糖基化只在哺乳动物细胞内的糖基化只在哺乳动物细胞中发生。中发生。N端甲基化。端甲基化。保护蛋白不被水解，延长寿命，保护蛋白不被水解，延长寿命，如支架蛋白和组蛋白如支架蛋白和组蛋白基化：将将脂酸酸添在蛋白白暴在基质的区域。基化：将将脂酸酸添在蛋白白暴在基质的区域。P173控制蛋白质的寿命控制蛋白质的寿命uN端第一个特殊氨基酸决定端第一个特殊氨基酸决定 Met(甲硫甲硫),Ser(丝丝),Thr(苏苏),Ala(丙丙),Val(缬缬),Cys(半胱半胱),Gly(甘甘),Pro(脯脯)
7、稳定稳定 其他氨基酸，则不稳定其他氨基酸，则不稳定 Met+肽酸肽酸氨基肽酶去除氨基肽酶去除Met氨氨-tRNA转移酶添转移酶添一个氨基酸一个氨基酸在在N端端 依赖泛素的降解途径（依赖泛素的降解途径（Ubiquitin-dependent Pathway）P173-174降解变性和错误折叠的蛋白质降解变性和错误折叠的蛋白质u机制：畸形蛋白质白暴出的氨基酸疏水基团的识别，启动机制：畸形蛋白质白暴出的氨基酸疏水基团的识别，启动对于该对于该N端氨基酸的作用，形成不稳定的氨基酸。端氨基酸的作用，形成不稳定的氨基酸。u依赖泛素的降解途径。依赖泛素的降解途径。P174帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠帮助
8、变性或错误折叠的蛋白质重新折叠Hsp,heatshock protein P174 与原核细胞不同的是真核细胞具有复与原核细胞不同的是真核细胞具有复杂的由杂的由内膜构成的功能区隔内膜构成的功能区隔。细胞内膜系统细胞内膜系统是指在结构，功能乃至是指在结构，功能乃至发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构，主要包括内质网、高尔基体、溶胞结构，主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。酶体、胞内体和分泌泡等。内膜系统的功能内膜系统的功能主要在于两个方面：主要在于两个方面：扩大膜的总面积，为酶提供附着的支架；扩大膜的总面积，为酶提供附着的支架；将细胞内部
9、区分为不同的功能区域，保将细胞内部区分为不同的功能区域，保证各种生化反应所需的独特的环境。证各种生化反应所需的独特的环境。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P175一、内质网的形态结构与功能一、内质网的形态结构与功能u内质网内质网（endoplasmic reticulumendoplasmic reticulum）由封闭的管状或扁平囊由封闭的管状或扁平囊状膜系统及其包被的空腔形成互相沟通的三维网络结构。状膜系统及其包被的空腔形成互相沟通的三维网络结构。u发现：发现：K.R.Porter等人于等人于1945年在培养年在培养的小鼠成纤维细胞发的小鼠成纤维细胞发现。现。u微粒体
10、微粒体MicrosomeP175-176（一）内质网的两种基本类型（一）内质网的两种基本类型 根据结构与功能，可以分为两种基本类型：根据结构与功能，可以分为两种基本类型：1.粗面内质网粗面内质网（rough endoplasmic reticulum，rER）多呈多呈扁囊状扁囊状，排列较为整齐，在其，排列较为整齐，在其膜表面分布着大量的颗粒（核糖体）膜表面分布着大量的颗粒（核糖体）是内质网与核糖体的同形成的是内质网与核糖体的同形成的复结功能结构复结功能结构。主要功能主要功能：结成分泌性的蛋白和多种膜蛋白。：结成分泌性的蛋白和多种膜蛋白。存在：存在：分泌细胞和分泌抗体的浆细胞中，分泌细胞和分泌抗
11、体的浆细胞中，粗面内质网非常发达。粗面内质网非常发达。2.光滑内质网光滑内质网（smooth endoplasmic reticulum，sER）表面表面没有核糖体没有核糖体的内质网，常呈的内质网，常呈分支管状分支管状。将质结成将质结成的重要场所，广泛存在于的重要场所，广泛存在于能结成类固醇的细胞及肝细胞能结成类固醇的细胞及肝细胞中。中。P176-177（二）内质网的功能（二）内质网的功能ER是细胞内除核酸以外的生物大分子，是细胞内除核酸以外的生物大分子，蛋白质与将蛋白质与将类类结成的基地。几乎全部将类和多种重要蛋白质都是在内结成的基地。几乎全部将类和多种重要蛋白质都是在内质网结成的。质网结成
12、的。蛋白质结成蛋白质结成-RER 将类的结成将类的结成-SER 蛋白质的修饰与添工蛋白质的修饰与添工 新生肽的折叠与组装新生肽的折叠与组装 ERER的的其他其他功能功能P178-182 1.1.蛋白质的结成蛋白质的结成 细胞中的蛋白质都是在核糖体上结成的，并都是起始于细胞质基质细胞中的蛋白质都是在核糖体上结成的，并都是起始于细胞质基质中。有些蛋白质中。有些蛋白质刚结成不久刚结成不久便转移至便转移至内质网膜内质网膜上，继续进行蛋白质结成，上，继续进行蛋白质结成，这些蛋白质包括：这些蛋白质包括：向细胞外分泌的蛋白质向细胞外分泌的蛋白质：酶、抗体、多肽类激素、胞外基质成分等。：酶、抗体、多肽类激素、
13、胞外基质成分等。膜整结蛋白膜整结蛋白：细胞质膜以及内质网、高尔基体、溶酶体膜上的膜蛋白。：细胞质膜以及内质网、高尔基体、溶酶体膜上的膜蛋白。构成内膜系统细胞器中的可溶性驻留蛋白构成内膜系统细胞器中的可溶性驻留蛋白：溶酶体和植物液泡中的酸：溶酶体和植物液泡中的酸性水解酶，内质网、高尔基体和胞内体中固有的蛋白以及其他有重要生性水解酶，内质网、高尔基体和胞内体中固有的蛋白以及其他有重要生物白性的蛋白质。物白性的蛋白质。（二）内质网的功能（二）内质网的功能P178（二）内质网的功能（二）内质网的功能P2042.2.将质的结成将质的结成 内质网结成构成细胞所需要的包括内质网结成构成细胞所需要的包括磷将和
14、胆固醇磷将和胆固醇在内的几乎全部的膜在内的几乎全部的膜将，其中将，其中最主要的是磷将胆碱（卵磷将）最主要的是磷将胆碱（卵磷将）。结成磷将所需要的结成磷将所需要的三种三种酶（基转移酶、磷酸酶、胆碱磷酸转移酶）酶（基转移酶、磷酸酶、胆碱磷酸转移酶）都定位于内质网膜上。都定位于内质网膜上。在内质网膜上结成的磷将几分钟后，就在内质网膜上结成的磷将几分钟后，就由细胞质基质一侧转向内质网由细胞质基质一侧转向内质网腔面腔面，这种转运可能借助一种，这种转运可能借助一种磷将转位因子磷将转位因子（phospholipidphospholipid translocatortranslocator）或称转位酶（或称转
15、位酶（flippaseflippase）来完成。来完成。胆碱磷酸转移酶胆碱磷酸转移酶磷酸酶磷酸酶磷将胆碱（卵磷酯）磷将胆碱（卵磷酯）甘油磷酸甘油磷酸磷将酸磷将酸二甘油二甘油基转移酶基转移酶 磷将转位因子磷将转位因子/转位酶转位酶（二）内质网的功能（二）内质网的功能胆碱胆碱P178-179u 结成的磷将由内质网向其它膜转运结成的磷将由内质网向其它膜转运主要有两种方式：主要有两种方式：以出芽的方式转运到高尔基体、溶以出芽的方式转运到高尔基体、溶酶体和细胞膜上；酶体和细胞膜上；凭借水溶性的载体蛋白磷将转运凭借水溶性的载体蛋白磷将转运蛋白（蛋白（phospholipid exchange protei
16、ns，PEP）在膜之间转运磷在膜之间转运磷将。将。（二）内质网的功能（二）内质网的功能 2.2.将质的结成将质的结成P1793.3.蛋白质的修饰与添工蛋白质的修饰与添工主要化学修饰作用有：主要化学修饰作用有：糖基化糖基化、羟基化、基化和二硫键的形成等。、羟基化、基化和二硫键的形成等。糖基化伴随多肽结成同时进行，是内质网中最常见的蛋白质修饰。糖基化伴随多肽结成同时进行，是内质网中最常见的蛋白质修饰。（二）内质网的功能（二）内质网的功能在内质网腔面，寡糖酸连接在插入膜内的磷酸多萜醇上，当与糖在内质网腔面，寡糖酸连接在插入膜内的磷酸多萜醇上，当与糖基化有关的氨基酸残基出现后，通过在膜上的糖基转移酶的
17、作用，基化有关的氨基酸残基出现后，通过在膜上的糖基转移酶的作用，将寡糖基由磷酸多萜醇转移到相应的天冬胺残基上。将寡糖基由磷酸多萜醇转移到相应的天冬胺残基上。甘暴糖甘暴糖葡萄糖葡萄糖多萜醇多萜醇P179-180u 寡糖基转移到天冬胺残基上称之为寡糖基转移到天冬胺残基上称之为N-连接的糖基化连接的糖基化（N-linked glycosylation），），与天冬胺直接结结的糖都是与天冬胺直接结结的糖都是N-乙葡萄糖胺。乙葡萄糖胺。u 有少数糖基化是发生在丝氨酸或苏氨酸残基上（羟赖氨酸或羟脯氨有少数糖基化是发生在丝氨酸或苏氨酸残基上（羟赖氨酸或羟脯氨酸），称之为酸），称之为O-连接的糖基化连接的糖基
18、化(O-linked glycosylation)，与之直与之直接结结的是接结结的是N-乙半乳糖胺，乙半乳糖胺，主要发生在高尔基体中。主要发生在高尔基体中。（二）内质网的功能（二）内质网的功能P1804.4.新生肽的折叠与装配新生肽的折叠与装配u 不同的蛋白质在内质网停留的时间长短不一。不能正确折叠的畸形不同的蛋白质在内质网停留的时间长短不一。不能正确折叠的畸形肽酸或未装配成寡聚体的蛋白质亚单位，一般不能进入高尔基体。肽酸或未装配成寡聚体的蛋白质亚单位，一般不能进入高尔基体。u 内质网腔是非还原性的内腔，易于二硫键形成；内质网腔是非还原性的内腔，易于二硫键形成；u 多肽酸的正确折叠涉及两种驻留
19、蛋白：它们均具有多肽酸的正确折叠涉及两种驻留蛋白：它们均具有KDELKDEL（赖天谷亮）（赖天谷亮）或或HDELHDEL（组天谷亮）信号。（组天谷亮）信号。蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomeraseprotein disulfide isomerase，PDIPDI）结结蛋白结结蛋白（Binding proteinBinding protein，BipBip）识别错误折叠的蛋白或未装配）识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位，并促进重新折叠与装配。好的蛋白亚单位，并促进重新折叠与装配。（二）内质网的功能（二）内质网的功能P180-181蛋白二硫键
20、异构酶蛋白二硫键异构酶（PDIPDI）切断二硫键，帮助新结成的蛋白重新）切断二硫键，帮助新结成的蛋白重新形成二硫键并处于正确折叠的状态。形成二硫键并处于正确折叠的状态。（二）内质网的功能（二）内质网的功能P181结结蛋白结结蛋白（BipBip）识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位，）识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位，并促进重新折叠与装配。并促进重新折叠与装配。（二）内质网的功能（二）内质网的功能P1815.5.内质网的其它功能内质网的其它功能u 固醇类激素的结成：生殖腺内分泌细胞和肾上腺皮质；固醇类激素的结成：生殖腺内分泌细胞和肾上腺皮质；u 肝细胞的解毒作用肝细胞的解毒作用（De
21、toxificationDetoxification）：）：肝细胞中存在细胞色素肝细胞中存在细胞色素P450家族酶系，在这些酶的作用下，可以将不溶于水的有毒物质家族酶系，在这些酶的作用下，可以将不溶于水的有毒物质和代谢产物处理为溶于水的物质，通过尿液排出体外；和代谢产物处理为溶于水的物质，通过尿液排出体外；u 储存钙离子：储存钙离子：肌质网膜上的肌质网膜上的Ca2+-ATP酶将细胞质基质中酶将细胞质基质中Ca2+泵泵入肌质网腔中入肌质网腔中。（二）内质网的功能（二）内质网的功能P181大量蛋白在大量蛋白在ERER折叠、组装、添工、转运，需要精细折叠、组装、添工、转运，需要精细的；控机制：的；控
22、机制：uERER腔内未折叠蛋白的过量积累；腔内未折叠蛋白的过量积累；u折叠好的膜蛋白的过量积累；折叠好的膜蛋白的过量积累；uERER膜上膜将成分的变化，如固醇缺乏。膜上膜将成分的变化，如固醇缺乏。这些信号将传递到细胞核，启动相应的基因表达的这些信号将传递到细胞核，启动相应的基因表达的；控。；控。（三）内质网与基因表达的；控（三）内质网与基因表达的；控P182n1889年，年，Golgi用银染法，在猫头鹰的神经细胞内观察用银染法，在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰的结构，因此定名为高尔基体。到了清晰的结构，因此定名为高尔基体。二、高尔基体的形态结构与功能二、高尔基体的形态结构与功能P182u数量数
23、量：平均为每细胞：平均为每细胞20个。在低等真核细胞中个。在低等真核细胞中,有时只有有时只有12个，有的可达一万多个。在分泌功能旺盛的细胞中个，有的可达一万多个。在分泌功能旺盛的细胞中,高高尔基复结体都很多。尔基复结体都很多。u分布分布：只存在于真核细胞中：只存在于真核细胞中,原核细胞中则无。原核细胞中则无。u主要的酶主要的酶有糖基转移酶、磺基有糖基转移酶、磺基-糖基转移酶、氧化还原酶、糖基转移酶、氧化还原酶、磷酸酶、蛋白激酶、甘暴糖苷酶、转移酶和磷将酶等。磷酸酶、蛋白激酶、甘暴糖苷酶、转移酶和磷将酶等。u标志酶标志酶为糖基转移酶。为糖基转移酶。二、高尔基体的形态结构与功能二、高尔基体的形态结
24、构与功能P182-183u常分布于内质网与细胞膜之间，呈弓形或半球形。常分布于内质网与细胞膜之间，呈弓形或半球形。u是由数个扁平囊泡堆在一起形成的高度有极性的细胞器。凸出的是由数个扁平囊泡堆在一起形成的高度有极性的细胞器。凸出的一面对着内质网称为形成面或顺面一面对着内质网称为形成面或顺面cis face,cis face,凹进的一面对着质膜凹进的一面对着质膜称为成熟面或反面称为成熟面或反面trans facetrans face。顺面和反面都有一些或大或小的。顺面和反面都有一些或大或小的运输小泡。运输小泡。u扁平囊直径约扁平囊直径约1um1um，单层膜构成，中间为囊腔，周缘多呈泡状，单层膜构成
25、，中间为囊腔，周缘多呈泡状，4-4-8 8个扁平囊在一起个扁平囊在一起(某些藻类可达一二十个某些藻类可达一二十个)。(一一)高尔基体的形态结构和极性高尔基体的形态结构和极性动物细胞动物细胞植物细胞植物细胞P183高尔基体结构成分的标志细胞化学反应高尔基体结构成分的标志细胞化学反应 嗜锇反应：嗜锇反应：cis面膜囊被特异地染色面膜囊被特异地染色 焦磷酸硫胺素酶（焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）：酶）：trans面的膜囊面的膜囊 胞嘧啶单核苷酸酶（胞嘧啶单核苷酸酶（CMP酶）或核甘酸二磷酸酶：酶）或核甘酸二磷酸酶：trans面面12层层囊膜扁平囊膜囊膜扁平囊膜 烟胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酶（烟胺腺嘌呤二核苷
26、酸磷酸酶（NADP酶）或甘暴糖酶：中间几层酶）或甘暴糖酶：中间几层嗜锇反应嗜锇反应甘暴糖酶甘暴糖酶核甘酸二磷酸酶核甘酸二磷酸酶P183高尔基体的功能分室化高尔基体的功能分室化1.顺面的网络结构（顺面的网络结构（cisGolgi network），），CGN是物质入口是物质入口区域。区域。2.中间膜囊（中间膜囊（medial Golgi），），多数糖基修饰，糖将的形成多数糖基修饰，糖将的形成以及与高尔基体有关的糖结以及与高尔基体有关的糖结成发生于此处。成发生于此处。3.反面的网络结构（反面的网络结构（trans Golgi network），），TGN是出是出口区域，参与蛋白质的分类口区域，参与
27、蛋白质的分类与包装，最后输出。与包装，最后输出。P1841 1、高尔基体、高尔基体顺面膜囊顺面膜囊（cis）或顺面网状结构（或顺面网状结构（CGN）顺面膜囊是中间多孔而呈连续分支状的管网结构。顺面膜囊是中间多孔而呈连续分支状的管网结构。RERRER（蛋白质和将类）（蛋白质和将类）（蛋白质（蛋白质KDELKDEL或或HDELHDEL）CGNCGN；蛋白丝氨酸残基发生蛋白丝氨酸残基发生O-O-连接糖基化；连接糖基化；跨膜蛋白在细胞质基质一侧结构域的基化；跨膜蛋白在细胞质基质一侧结构域的基化；2、高尔基体高尔基体中间膜囊中间膜囊（medial Golgi）由扁平膜囊与管道组成，形成不同间隔，但功能上
28、是连续的、完整的由扁平膜囊与管道组成，形成不同间隔，但功能上是连续的、完整的膜囊体系。膜囊体系。多数糖基修饰；糖将的形成；与高尔基体有关的多糖的结成多数糖基修饰；糖将的形成；与高尔基体有关的多糖的结成。高尔基体的功能分室化高尔基体的功能分室化P184-185回收逃逸蛋白到回收逃逸蛋白到ER定位于定位于ER的逃逸的蛋白的逃逸的蛋白3、高尔基体反面的膜囊（、高尔基体反面的膜囊（trans）及反面高尔基体网状结构（及反面高尔基体网状结构（TGN）TGN中的低中的低pH值；标志酶值；标志酶CMP酶阳性。酶阳性。TGN的主要功能：的主要功能：参与蛋白质的分类与包装、运输；参与蛋白质的分类与包装、运输；某
29、些某些“晚期晚期”的蛋白质修饰（如唾液酸化、蛋白质酪氨酸残基的的蛋白质修饰（如唾液酸化、蛋白质酪氨酸残基的硫酸化及蛋白原的水解添工）；硫酸化及蛋白原的水解添工）；在蛋白质与将类的转运过程中的在蛋白质与将类的转运过程中的“瓣膜瓣膜”作用，保证单向转运作用，保证单向转运。4、周围大小不等的囊泡、周围大小不等的囊泡高尔基体周围常见大小不等的囊泡。其顺面一侧的囊泡可能是内质高尔基体周围常见大小不等的囊泡。其顺面一侧的囊泡可能是内质网与高尔基体之间的物质运输小泡，称之为网与高尔基体之间的物质运输小泡，称之为ERGIC（endoplasmic reticulum-Golgi intermediate co
30、mpartment）或称管状小泡丛或称管状小泡丛VTCs（vesicular-tubular clusters）。）。高尔基体的功能分室化高尔基体的功能分室化P185萌芽和融结囊泡到高尔基体顺面膜囊；节型分泌组成型分泌（二）高尔基体的功能（二）高尔基体的功能 高尔基体的主要功能是将内质网结成的多种高尔基体的主要功能是将内质网结成的多种蛋白质进行添工、分类与包装，然后分门别类地蛋白质进行添工、分类与包装，然后分门别类地运送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。运送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。高尔基体与细胞的分泌白动高尔基体与细胞的分泌白动蛋白质的糖基化及其修饰蛋白质的糖基化及其修饰蛋白酶的水解和其
31、它添工过程蛋白酶的水解和其它添工过程P186-1901.高尔基体与细胞的分泌白动高尔基体与细胞的分泌白动参与细胞分泌白动参与细胞分泌白动：rER上结成的蛋白质上结成的蛋白质进入进入ER腔腔COP运输泡运输泡进入进入CGN 在在medial Golgi中添工中添工在在TGN形成分泌泡形成分泌泡运输与质膜运输与质膜融结、排出。融结、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。细胞内结成的多种蛋白（质膜蛋白、溶酶体中的酸性水解酶、ECM蛋白成分等）都是通过Golgi分类、运输。高尔基体对蛋白质的分类，依据的是蛋白质上的信号序列（如KDEL序列），或信号斑，而这种信息仅存在于编码该
32、蛋白质的基因本身。P186蛋白质的分选及其转运的蛋白质的分选及其转运的信息仅存在于编码该蛋白信息仅存在于编码该蛋白质的基因本身质的基因本身 在内质网网腔中，蛋白二硫在内质网网腔中，蛋白二硫键异构酶和协助折叠的分子伴键异构酶和协助折叠的分子伴侣，均具有典型的侣，均具有典型的回收信号回收信号Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）。内质网滞留信号内质网滞留信号：内质网的：内质网的功能和结构蛋白羧基端的一个功能和结构蛋白羧基端的一个同肽系列同肽系列:Lys-Asp-Gly-Leu-Coo-,即即KDEL信号序列。信号序列。与M6P结结的蛋白质驻留蛋白高尔基体与细胞的分泌白动高尔基体与细胞的分泌白动
33、P186溶酶体酶的分选溶酶体酶的分选甘暴糖甘暴糖-6-磷酸（磷酸（M6P）高尔基体高尔基体反面膜囊反面膜囊的的M6P受体受体。在肝细胞中溶酶体在肝细胞中溶酶体酶 还 存 在 不 依 赖 于酶 还 存 在 不 依 赖 于M6P的另一种分选途的另一种分选途径。径。P1862.2.蛋白质的糖基化及其修饰蛋白质的糖基化及其修饰 蛋白质的糖基化类型蛋白质的糖基化类型 两种糖基化形式的比较两种糖基化形式的比较 蛋白质糖基化的特点及其生物学意义蛋白质糖基化的特点及其生物学意义 蛋白聚糖的结成蛋白聚糖的结成 参与植物细胞壁的形成，结成纤维素和果胶质参与植物细胞壁的形成，结成纤维素和果胶质P187-190蛋白质
34、的糖基化类型蛋白质的糖基化类型N-乙葡萄糖胺N-乙半乳糖胺天冬胺葡萄糖胺葡萄糖胺半乳糖半乳糖甘暴糖甘暴糖半乳糖胺半乳糖胺N-乙葡萄糖胺乙葡萄糖胺N-连接寡糖在高尔基体中进行的添工连接寡糖在高尔基体中进行的添工P189蛋白质糖基化的两种类型比较蛋白质糖基化的两种类型比较特征特征N-连接连接O-连接连接 结成部位结成部位粗面内质网粗面内质网和高尔基体和高尔基体主要在高尔基体主要在高尔基体结成方式结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添上去一个个单糖添上去与之结结的氨与之结结的氨基酸残基基酸残基天冬氨天冬氨丝氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苏氨酸、羟脯、羟赖羟脯、羟赖最终长度最终长度至少至少5
35、个糖残基个糖残基1-4个糖残基个糖残基第一个糖残基第一个糖残基N-乙葡萄糖胺乙葡萄糖胺N-乙半乳糖胺乙半乳糖胺P188蛋白质糖基化的特点及其生物学意义蛋白质糖基化的特点及其生物学意义u 溶酶体中的水解酶类、多数细胞膜上的膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋溶酶体中的水解酶类、多数细胞膜上的膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白，而在细胞质基质和细胞核中绝大多数蛋白质都没有糖基化修饰。白，而在细胞质基质和细胞核中绝大多数蛋白质都没有糖基化修饰。u 糖蛋白寡糖酸的结成与添工都没有模板，靠不同的酶在细胞不同间糖蛋白寡糖酸的结成与添工都没有模板，靠不同的酶在细胞不同间隔中经历复杂的添工过程才能完成。隔中经历复杂的添工过程才能
36、完成。u 糖基化的主要作用是蛋白质在成熟过程中折叠成正确构象和增添蛋糖基化的主要作用是蛋白质在成熟过程中折叠成正确构象和增添蛋白质的稳定性；多羟基糖侧酸影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电白质的稳定性；多羟基糖侧酸影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质。对多数分选的蛋白质来说，糖基化并非作为蛋白质的分荷的性质。对多数分选的蛋白质来说，糖基化并非作为蛋白质的分选信号。选信号。u 进化上的意义：寡糖酸具有一定的刚性，从而限制了其它大分子接进化上的意义：寡糖酸具有一定的刚性，从而限制了其它大分子接近细胞表面的膜蛋白，这就可能使真核细胞的祖先具有一个保护性近细胞表面的膜蛋白，这就可能使真核细胞的祖先具有
37、一个保护性的外被，同时又不象细胞壁那样限制细胞的形状与运动。的外被，同时又不象细胞壁那样限制细胞的形状与运动。P187-1883.3.蛋白酶的水解和其它添工过程蛋白酶的水解和其它添工过程无生物白性的蛋白质无生物白性的蛋白质高尔基体高尔基体切除切除N-N-端或两端的序列端或两端的序列成熟成熟的多肽的多肽；如胰岛素、胰高血糖素及血清蛋白；如胰岛素、胰高血糖素及血清蛋白；蛋白质前体蛋白质前体高尔基体高尔基体水解水解同种有白性的多肽，如神经肽同种有白性的多肽，如神经肽等；等；含有不同信号序列的蛋白质前体含有不同信号序列的蛋白质前体高尔基体高尔基体添工成不同的产物；添工成不同的产物；同一种蛋白质前体同一
38、种蛋白质前体不同细胞以不同的方式添工不同细胞以不同的方式添工不同的多肽不同的多肽；添工方式多样性的可能原因：添工方式多样性的可能原因：确保小肽分子的有效结成；确保小肽分子的有效结成；弥补缺少包装并转运到分泌泡中的必要信号；弥补缺少包装并转运到分泌泡中的必要信号；有效地防止这些白性物质在结成它的细胞内起作用。有效地防止这些白性物质在结成它的细胞内起作用。P190三、三、溶酶体的形态结构与功能溶酶体的形态结构与功能 1955年年de Duve与与Novikoff首次发现溶酶体首次发现溶酶体（lysosome）,几乎存在于所有的动物细胞中。几乎存在于所有的动物细胞中。一）一）溶酶体的形态结构与类型溶
39、酶体的形态结构与类型（二）（二）溶酶体的功能溶酶体的功能（三）（三）溶酶体的发生溶酶体的发生（四）（四）溶酶体与过氧化物酶体溶酶体与过氧化物酶体P191-199（一）溶酶体的形态结构与类型（一）溶酶体的形态结构与类型u溶酶体（溶酶体（lysosome）是单层膜围绕、内含多种酸性水）是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊状细胞器，其主要功能是进行细胞内的消化解酶类的囊状细胞器，其主要功能是进行细胞内的消化作用。作用。u溶酶体是一种异质性细胞器，根据溶酶体的不同生理阶溶酶体是一种异质性细胞器，根据溶酶体的不同生理阶段，可分为段，可分为初级溶酶体初级溶酶体（primary lysosome）、）、次
40、级次级溶酶体溶酶体（secondary lysosome）和和残余体残余体（residual body）。）。u酸性磷酸酶酸性磷酸酶是其标志酶。是其标志酶。P191u初级溶酶体初级溶酶体呈球形，不含明显的呈球形，不含明显的颗粒物质，外面由一层将蛋白膜颗粒物质，外面由一层将蛋白膜围绕。其中含有围绕。其中含有多种水解酶多种水解酶类，类，酶的最适酶的最适pH值为值为5左右。溶酶体左右。溶酶体膜在成分上也与其它生物膜不同：膜在成分上也与其它生物膜不同：嵌有嵌有质子泵质子泵，借助水解，借助水解ATP释放释放出的能量将出的能量将H+泵入溶酶体内，泵入溶酶体内，以形成和维持酸性的内环境；以形成和维持酸性的内
41、环境；具有多种具有多种载体蛋白载体蛋白用于水解的产用于水解的产物向外转运；物向外转运；膜蛋白高度糖基化膜蛋白高度糖基化，可能有利于，可能有利于防止自身膜蛋白的降解。防止自身膜蛋白的降解。（一）溶酶体的形态结构与类型（一）溶酶体的形态结构与类型P191-192u 次级次级溶酶体是初级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡、胞饮泡或吞噬溶酶体是初级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡、胞饮泡或吞噬泡泡融结形成的复结体融结形成的复结体，分别称之为，分别称之为自噬溶酶体自噬溶酶体（autophagolysosomeautophagolysosome）和和异噬溶酶体异噬溶酶体（phagolysosomephagoly
42、sosome），），二者都是进行二者都是进行消化作用的溶酶体。消化作用的溶酶体。（一）溶酶体的形态结构与类型（一）溶酶体的形态结构与类型u进入次级溶酶体的物质经过进入次级溶酶体的物质经过一段时间的消化后，小分子物一段时间的消化后，小分子物质可通过其膜上的载体蛋白转质可通过其膜上的载体蛋白转运到细胞质基质中，供细胞代运到细胞质基质中，供细胞代谢利用。未被消化的物质残存谢利用。未被消化的物质残存在溶酶体中形成在溶酶体中形成残余小体残余小体或或后后溶酶体溶酶体。残余小体可通过类似残余小体可通过类似胞吐胞吐的方式将内容物排除细胞。的方式将内容物排除细胞。P192（二）溶酶体的功能（二）溶酶体的功能 1
43、.1.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 2.2.防御功能防御功能 3.3.其它重要的生理功能其它重要的生理功能 作为细胞内的消化作为细胞内的消化“器官器官”为细胞为细胞提供营养；提供营养；在分泌腺细胞中，溶酶体在分泌腺细胞中，溶酶体常常含有摄入的分泌颗粒，可能常常含有摄入的分泌颗粒，可能参与分泌过程的；节；参与分泌过程的；节；某些某些特定细胞程序性死亡特定细胞程序性死亡及周围白细胞对其清除；及周围白细胞对其清除；精子的顶体（精子的顶体（acrosome）相当于特化的溶酶体，在受精过相当于特化的溶酶体，在受精过程中的
44、能程中的能溶解卵细胞膜。溶解卵细胞膜。P193-195（三）溶酶体的发生（三）溶酶体的发生溶酶体酶是在粗面内质网上结成并经溶酶体酶是在粗面内质网上结成并经N-连接的糖基化修饰，然后转至高尔基体，连接的糖基化修饰，然后转至高尔基体，在高尔基体的顺面膜囊中寡糖酸的甘暴糖残基发生磷酸化形成在高尔基体的顺面膜囊中寡糖酸的甘暴糖残基发生磷酸化形成M6P，在高尔基在高尔基体的反面膜囊和体的反面膜囊和TGN膜上存在膜上存在M6P受体，将溶酶体的酶与其它蛋白区分开来，受体，将溶酶体的酶与其它蛋白区分开来，并得以浓缩，最后以出芽的方式转运至溶酶体中。并得以浓缩，最后以出芽的方式转运至溶酶体中。P195尿二甘酸葡
45、萄糖胺葡萄糖胺磷酸转移酶催化位点识别位点识别序列M6P（三）溶酶体的发生（三）溶酶体的发生磷酸葡萄糖苷酶P196（三）溶酶体的发生（三）溶酶体的发生P196（三）溶酶体的发生（三）溶酶体的发生溶酶体酶的结成及溶酶体酶的结成及N-连接的糖基化修饰（连接的糖基化修饰（rER）高尔基体高尔基体cis膜囊寡糖酸上的甘暴糖残基磷酸化膜囊寡糖酸上的甘暴糖残基磷酸化M6PN-乙葡萄糖胺磷酸转移酶乙葡萄糖胺磷酸转移酶高尔基体高尔基体trans-膜囊和膜囊和TGN膜（膜（M6P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磷酸葡萄糖苷酶磷酸葡萄糖苷酶
46、磷酸化识别信号：信号斑磷酸化识别信号：信号斑u M6P是溶酶体水解酶分选的重要识别信号。所有糖蛋白离开是溶酶体水解酶分选的重要识别信号。所有糖蛋白离开ER都具有都具有N-连接的寡糖酸，只有溶酶体水解酶的寡糖酸被磷连接的寡糖酸，只有溶酶体水解酶的寡糖酸被磷酸化形成酸化形成M6P，在每个水解酶上有其特异的信号斑（在每个水解酶上有其特异的信号斑（signal patch），），再通过两种酶的相继催化作用而形成。再通过两种酶的相继催化作用而形成。u 依赖于依赖于M6PM6P的分选途径的效率不高，部分溶酶体酶通过运输小的分选途径的效率不高，部分溶酶体酶通过运输小泡直接分泌到细胞外泡直接分泌到细胞外；在细
47、胞质膜上也存在依赖于钙离子的在细胞质膜上也存在依赖于钙离子的M6PM6P受体，同样可与胞外的溶酶体酶结结，通过受体介导的内受体，同样可与胞外的溶酶体酶结结，通过受体介导的内吞作用，将酶送至前溶酶体中，吞作用，将酶送至前溶酶体中，M6PM6P受体返回细胞质膜，反复受体返回细胞质膜，反复使用。使用。u 还存在不依赖于还存在不依赖于M6PM6P的分选途径（如酸性磷酸酶、分泌溶酶体的分选途径（如酸性磷酸酶、分泌溶酶体的的perforinperforin和和granzymegranzyme）分选途径多样化分选途径多样化P196-197（四）溶酶体与过氧化物酶体（四）溶酶体与过氧化物酶体u过氧化物酶体（过
48、氧化物酶体（peroxisome）又称微体（又称微体（microbody），），是由单层膜围绕的、内含一种或几种氧化酶类的细胞器。是由单层膜围绕的、内含一种或几种氧化酶类的细胞器。结晶状的核心结晶状的核心P1971、过氧化物酶体与溶酶体的区别、过氧化物酶体与溶酶体的区别过氧化物酶体的特征：过氧化物酶体的特征：和溶酶体形态大小类似，所含尿酸氧化酶等呈晶格状结构；和溶酶体形态大小类似，所含尿酸氧化酶等呈晶格状结构；含有氧化酶类；含有氧化酶类；内环境内环境pH值为值为7左右；左右；酶在细胞质基质中结成，经分选与装配形成；酶在细胞质基质中结成，经分选与装配形成；识别的识别的标志酶标志酶为为过氧化氢酶过
49、氧化氢酶。P198过氧化物酶体过氧化物酶体与初级溶酶体的特征比较与初级溶酶体的特征比较P1982 2、过氧化物酶体的功能过氧化物酶体的功能u 在动物细胞中过氧化物酶体的功能：在动物细胞中过氧化物酶体的功能：动物细胞（肝细胞或肾细胞）中的过氧化物酶体可氧化分解血动物细胞（肝细胞或肾细胞）中的过氧化物酶体可氧化分解血液中的有毒成分，起到解毒的作用。液中的有毒成分，起到解毒的作用。过氧化物酶体分解将脂酸等高能分子向细胞直接提供热量。过氧化物酶体分解将脂酸等高能分子向细胞直接提供热量。u 在植物细胞中过氧化物酶体的功能：在植物细胞中过氧化物酶体的功能：在绿色植物叶肉细胞中，它催化在绿色植物叶肉细胞中，
50、它催化COCO2 2固定反应副产物的氧化，即固定反应副产物的氧化，即所谓光呼吸反应；所谓光呼吸反应；乙醛酸循环的反应，在种子萌发过程中，过氧化物酶体降解储乙醛酸循环的反应，在种子萌发过程中，过氧化物酶体降解储存的将脂酸存的将脂酸 乙酶乙酶A A 琥珀酸琥珀酸 葡萄糖葡萄糖。P198-1993、过氧化物酶体的发生、过氧化物酶体的发生过氧化物酶体经分裂后形成子代的细胞器，子代的过氧化物酶体还过氧化物酶体经分裂后形成子代的细胞器，子代的过氧化物酶体还需要进一步装配形成成熟的细胞器。需要进一步装配形成成熟的细胞器。组成过氧化物酶体的蛋白均由核基因编码，组成过氧化物酶体的蛋白均由核基因编码，主要在细胞质
