细胞的内膜系统专业知识讲解培训课件.ppt

1、细胞的内膜系统专业知识讲解基质溶胶基质溶胶细胞内物质包细胞内膜系统和基质溶胶细胞内膜系统和基质溶胶基质溶胶的功能 ！为细胞器维持正常结构提供环境保障 ！为细胞器完成功能提供底物 ！也是许多信号分子存在的场所 2细胞的内膜系统专业知识讲解 第一节第一节 核糖体核糖体早在早在40年代初，就有人发现细胞内有一种颗粒状年代初，就有人发现细胞内有一种颗粒状结构与蛋白质合成有关，结构与蛋白质合成有关，1955年，年，Palade研究研究了这种颗粒的性质。故历史上曾有所谓了这种颗粒的性质。故历史上曾有所谓“Palade颗粒颗粒”之称。直到之称。直到1958年，年，Roberts才根据这种才根据这种颗粒组成成

2、分的性质，提出了核糖核蛋白体的概颗粒组成成分的性质，提出了核糖核蛋白体的概念，念，简称核糖体或核蛋白体（简称核糖体或核蛋白体（ribosome），），是细是细胞内蛋白质合成的胞内蛋白质合成的“工作台工作台”。核糖体是合成蛋白质的细胞器，其唯一的核糖体是合成蛋白质的细胞器，其唯一的 功能是按照功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确的指令由氨基酸高效且精确 地合成多肽链。地合成多肽链。3细胞的内膜系统专业知识讲解核糖体呈颗粒状，有较强的嗜碱性。大小不等核糖体呈颗粒状，有较强的嗜碱性。大小不等，平均直径约在，平均直径约在23nm-25nm左右，个别小的左右，个别小的只有只有8nm，大的可达，大的

3、可达30nm。存在数量与细。存在数量与细胞蛋白质合成功能有关，可以从几百个到数万胞蛋白质合成功能有关，可以从几百个到数万个不等。个不等。一般每个细菌细胞中约含有一般每个细菌细胞中约含有1.6104个，每个真核细胞约含个，每个真核细胞约含1106个。个。分布特点：核糖体几乎存在于所有的细胞中，分布特点：核糖体几乎存在于所有的细胞中，目前仅发现极少特化细胞（无核红细胞）无此目前仅发现极少特化细胞（无核红细胞）无此结构。因此人们认为核糖体是细胞最基本的不结构。因此人们认为核糖体是细胞最基本的不可缺少的结构。可缺少的结构。4细胞的内膜系统专业知识讲解5细胞的内膜系统专业知识讲解 核糖体的结构核糖体的结

4、构6细胞的内膜系统专业知识讲解7细胞的内膜系统专业知识讲解多聚核糖体蛋白质合成时，多个核糖体结合到一个mRNA分子上，成串排列，形成蛋白质合成的功能单位，称为多聚核糖体。8细胞的内膜系统专业知识讲解第二节、内质网第二节、内质网（endoplasmic reticulum,ER）)19451945年年Porter K.RPorter K.R和和Claude A.DClaude A.D用电子显用电子显微镜观察培养的小鼠微镜观察培养的小鼠成纤维细胞发现细胞成纤维细胞发现细胞质中有一些形状大小质中有一些形状大小略有不同的小管、小略有不同的小管、小囊连接成网状的结构囊连接成网状的结构称内质网。称内质网。

5、9细胞的内膜系统专业知识讲解内质网的形态结构内质网的形态结构三种结构单位：三种结构单位：扁平囊、小管和小泡扁平囊、小管和小泡1、扁平囊排列：、扁平囊排列：内质网膜之间为狭窄的腔，内质网膜之间为狭窄的腔，形状扁而长，不封闭，形状扁而长，不封闭，两膜间宽度两膜间宽度40-50nm，常常很多重叠在一起。常常很多重叠在一起。在纵切面上为一个个两端在纵切面上为一个个两端 封闭的扁长管道，封闭的扁长管道，平行状排列并相互连通。平行状排列并相互连通。10细胞的内膜系统专业知识讲解2 2小泡状排列（小泡状排列（vesicular arrangement)vesicular arrangement)内质网的形状

6、为泡状，如气球，腔较大，直径约为内质网的形状为泡状，如气球，腔较大，直径约为40-40-500nm500nm之间。囊内腔隙称作小池，切片上呈圆形或近似之间。囊内腔隙称作小池，切片上呈圆形或近似圆形的腔。圆形的腔。在一些特殊生理状态的细胞与病变的细胞在一些特殊生理状态的细胞与病变的细胞中常常可见。中常常可见。3 3小管状排列（小管状排列（tubular arrangement)tubular arrangement)内质网呈分支而细长的管子，互相连通，交错成复杂内质网呈分支而细长的管子，互相连通，交错成复杂的网状，管的直径约的网状，管的直径约0.5-1nm0.5-1nm。11细胞的内膜系统专业知

7、识讲解内质网的形态变异很大内质网的形态变异很大，其形态、数量，其形态、数量和分布在不同细胞中不同，常与细胞的和分布在不同细胞中不同，常与细胞的类型、生理功能状态、分化程度以及环类型、生理功能状态、分化程度以及环境条件有关。境条件有关。鼠肝细胞：扁囊、小管鼠肝细胞：扁囊、小管 睾丸细胞：小管睾丸细胞：小管同一细胞同一细胞不同区域的内质网不同区域的内质网其形态也会其形态也会随发育时期、生理状态不同而不同。随发育时期、生理状态不同而不同。12细胞的内膜系统专业知识讲解内质网的种类内质网的种类粗面内质网粗面内质网（rough ER,rER）滑面内质网滑面内质网（smooth ER,sER）微粒体微粒体

8、(microsome)在细胞匀浆和差速在细胞匀浆和差速离心过程中获得的由破碎的内质网自我离心过程中获得的由破碎的内质网自我融合形成的近似球形的膜囊泡状结构融合形成的近似球形的膜囊泡状结构,在在体外实验中体外实验中,具有蛋白质合成、蛋白质糖具有蛋白质合成、蛋白质糖基化和脂类合成等内质网的基本功能。基化和脂类合成等内质网的基本功能。肌质网肌质网(sarcoplasmic reticulum)心心肌和骨骼肌细胞中的一种特殊的内质网肌和骨骼肌细胞中的一种特殊的内质网,其功能是参与肌肉收缩活动。其功能是参与肌肉收缩活动。13细胞的内膜系统专业知识讲解 粗面内质网粗面内质网呈扁囊状，呈扁囊状，膜上附膜上附

9、着有核糖体。着有核糖体。与外核膜相连，与外核膜相连，其其腔常与核周腔腔常与核周腔（核（核周间隙）周间隙）相连。相连。分布广泛，肝、胰分布广泛，肝、胰腺、胚胎细胞、干腺、胚胎细胞、干细胞、肿瘤细胞。细胞、肿瘤细胞。14细胞的内膜系统专业知识讲解15细胞的内膜系统专业知识讲解光面内质网光面内质网sER呈分支管状，内质网上无核糖体颗呈分支管状，内质网上无核糖体颗粒。粒。16细胞的内膜系统专业知识讲解17细胞的内膜系统专业知识讲解18细胞的内膜系统专业知识讲解内质网的化学组成内质网的化学组成 内质网与生物膜系统一样，由脂类和内质网与生物膜系统一样，由脂类和蛋白质构成。内质网膜含丰富的磷脂酰蛋白质构成。

10、内质网膜含丰富的磷脂酰胆碱，而鞘磷脂含量很少。内质网膜含胆碱，而鞘磷脂含量很少。内质网膜含的蛋白质含量比细胞膜高。内质网膜具的蛋白质含量比细胞膜高。内质网膜具有大量的酶，其中有大量的酶，其中葡萄糖葡萄糖6磷酸酶磷酸酶是内质网的标志酶。是内质网的标志酶。脂类：脂类：30-70%蛋白质：蛋白质：40-60%19细胞的内膜系统专业知识讲解内质网的功能内质网的功能1.蛋白质合成、加工、分选、转运蛋白质合成、加工、分选、转运2.脂类合成（磷脂，胆固醇）脂类合成（磷脂，胆固醇）3.糖代谢4.解毒作用20细胞的内膜系统专业知识讲解1.1.蛋白质的合成、修饰和转运蛋白质的合成、修饰和转运分泌性蛋白、膜蛋分泌性

11、蛋白、膜蛋白、内质网腔可溶白、内质网腔可溶性驻留蛋白、溶酶性驻留蛋白、溶酶体蛋白体蛋白参与蛋白质合成过参与蛋白质合成过程非膜蛋白的合程非膜蛋白的合成与转移成与转移-信号肽信号肽假说假说21细胞的内膜系统专业知识讲解信号肽假说 1972年，C.Milstein等在研究骨髓瘤细胞中的发现。n 1975年，G.Blobel和D.sabatini提出了信号假说。1999年，G.Blobel获得了诺贝尔医学和生理学奖。现已确定：蛋白质N端的信号序列，控制蛋白质在细胞内的转移与定位，是蛋白质在粗面型内质网上合成的决定因素。22细胞的内膜系统专业知识讲解信号肽信号肽（signal sequence）：位于N

12、端一级结构上连续1626（1560）AA残基。由信号肽的C端、信号肽的N端、疏水核心区三个区段组成。通过新生肽链上的信号肽将核糖体引导到内质网膜上，并在内质网中完成蛋白质合成，而信号肽本身在蛋白质合成完成之前就被切除。信号识别颗粒(signal recognition particle)SRP:由6种多肽和一个7S的RNA组成的复合物 功能：可与新生的信号肽、核糖体、停泊蛋白结合23细胞的内膜系统专业知识讲解24细胞的内膜系统专业知识讲解25细胞的内膜系统专业知识讲解示26细胞的内膜系统专业知识讲解蛋白质的折叠蛋白质的折叠 内质网中含有丰富的氧化型谷胱甘肽（内质网中含有丰富的氧化型谷胱甘肽（G

13、SSGGSSG）、）、蛋白二硫异构酶和分子伴侣系统，为蛋白质的折蛋白二硫异构酶和分子伴侣系统，为蛋白质的折叠提供了极为有利的环境。叠提供了极为有利的环境。二硫键的形成：二硫键的形成：多肽链的折叠多肽链的折叠蛋白质的糖基化修饰：蛋白质的糖基化修饰：N-连接糖蛋白的连接糖蛋白的 形成形成蛋白质的加工与修饰蛋白质的加工与修饰27细胞的内膜系统专业知识讲解分子伴侣能够特异性地识别新生肽链或部分折叠的多肽并与之结合，帮助这些多肽进行折叠、装配和转运，但其本身并不参与最终产物的形成，只起陪伴作用。分子伴侣的KDEL序列28细胞的内膜系统专业知识讲解2022-11-529蛋白质在蛋白质在ERER腔内的糖基化

14、腔内的糖基化在内质网膜上的核糖体所合成的蛋白质分为四类：在内质网膜上的核糖体所合成的蛋白质分为四类：分泌蛋白；分泌蛋白；膜蛋白；膜蛋白；溶酶体酶；溶酶体酶；驻留蛋白。驻留蛋白。细胞的内膜系统专业知识讲解2022-11-530上述上述蛋白质在蛋白质在ERER腔内的糖基化腔内的糖基化是是ERER主主要的生物合成功能之一；要的生物合成功能之一；糖基化是由糖基化是由N-N-乙酰葡萄糖氨、甘露糖乙酰葡萄糖氨、甘露糖和葡萄糖等于多肽链上和葡萄糖等于多肽链上天冬酰胺残基天冬酰胺残基侧链上的氨基基团侧链上的氨基基团连接，因此是连接，因此是N-N-连连接接；细胞的内膜系统专业知识讲解2022-11-531肽链在

15、内质网膜中糖基化（肽链在内质网膜中糖基化（N连接糖基化）：连接糖基化）：细胞的内膜系统专业知识讲解2022-11-532N-N-连接糖基化连接糖基化细胞的内膜系统专业知识讲解33细胞的内膜系统专业知识讲解膜整合蛋白质的嵌插机制协同翻译（co-translation insertion）穿膜信号（start-transfer signal）终止穿膜信号（stop-transfer signal）34细胞的内膜系统专业知识讲解2.脂类合成：脂类合成：SER膜上含有合成固醇的全套酶系，可膜上含有合成固醇的全套酶系，可使脂肪酸氧化生成乙酰辅酶使脂肪酸氧化生成乙酰辅酶A，其中乙酰，其中乙酰基经胆固醇合成

16、固醇类激素基经胆固醇合成固醇类激素肾上腺皮质细胞、卵巢黄体细胞和睾丸肾上腺皮质细胞、卵巢黄体细胞和睾丸间质细胞中含有大量的间质细胞中含有大量的SER 35细胞的内膜系统专业知识讲解3.糖类代谢糖类代谢：糖原合成和分解：糖原合成和分解4.解毒作用解毒作用：由肠道吸收的外源性有毒：由肠道吸收的外源性有毒物质或药物及机体代谢自生的内源性毒物质或药物及机体代谢自生的内源性毒物，大多数经过肝细胞内的物，大多数经过肝细胞内的SER通过氧通过氧化、甲基化、结合等方式，使毒性降低化、甲基化、结合等方式，使毒性降低、失毒或利于排泄。、失毒或利于排泄。36细胞的内膜系统专业知识讲解内质网与疾病内质网与疾病内质网的

17、肿胀内质网的肿胀粗面内质网解聚和脱粒粗面内质网解聚和脱粒内质网内的物质堆积内质网内的物质堆积37细胞的内膜系统专业知识讲解第三节第三节 高尔基复合体高尔基复合体(Golgi apparatus)高尔基复合体高尔基复合体是由是由一层单位膜一层单位膜包围而成的复杂包围而成的复杂的囊泡系统，电的囊泡系统，电镜下由小囊泡、镜下由小囊泡、扁平囊和大囊泡扁平囊和大囊泡组成组成38细胞的内膜系统专业知识讲解高尔基复合体的形态结构高尔基复合体的形态结构小囊泡（小囊泡（Vesicle)、扁平囊扁平囊(saccule)大囊泡大囊泡(Vacuole）所以高尔基体称为高尔基复合体所以高尔基体称为高尔基复合体39细胞的

18、内膜系统专业知识讲解扁平囊扁平囊(saccule)是高尔基体的主体部分，有是高尔基体的主体部分，有46个扁平囊泡组成个扁平囊泡组成内质网面称为生成面或未成熟面，也有称顺面内质网面称为生成面或未成熟面，也有称顺面细胞膜一侧称为分泌面、成熟面、反面细胞膜一侧称为分泌面、成熟面、反面40细胞的内膜系统专业知识讲解41细胞的内膜系统专业知识讲解高尔基复合体的化学组成高尔基复合体约含60%的蛋白质和40%的脂类。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。高尔基复合体含有多种酶类：糖基转移酶、璜基-糖基转移酶、磷脂酶、蛋白激酶等。其中糖基转移酶被认为是高尔基复合

19、体的特征酶。42细胞的内膜系统专业知识讲解顺面膜囊（forming face,cis Golgi,CGN）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，膜脂形成，多糖合成反面膜囊（trans Golgi，网状结构,TGN）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 43细胞的内膜系统专业知识讲解44细胞的内膜系统专业知识讲解高尔基体的功能高尔基体的功能对蛋白质和脂类进行糖基化参与细胞的分泌活动参与蛋白质的分选水解和加工蛋白质参与膜的转化45细胞的内膜系统专业

20、知识讲解1、蛋白质的糖基化及其修饰 N-连接的糖链合成起始于内质网，完成于高尔基体。许多糖蛋白同时具有N-连接的糖链和O-连接的糖链。O-连接的糖基化在高尔基体中进行，通常第一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖，连接的部位为Ser、Thr和Hyp的OH基团，然后逐次将糖基转移上去形成寡糖链。糖基化的结果使不同的蛋白质打上不同的标记，改变多肽的构象和增加蛋白质的稳定性。46细胞的内膜系统专业知识讲解 在高尔基体上还可以将一至多个氨基聚糖链通过木糖安装在核心蛋白的丝氨酸残基上，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有关的

21、酶都是整合膜蛋白。47细胞的内膜系统专业知识讲解48细胞的内膜系统专业知识讲解49细胞的内膜系统专业知识讲解2、参与细胞分泌活动 负责对细胞合成的蛋白质进行加工，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。50细胞的内膜系统专业知识讲解vThe Golgi networks are processing

22、 and sorting stations where proteins are modified,segregated and then shipped in different directions.51细胞的内膜系统专业知识讲解52细胞的内膜系统专业知识讲解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。新膜内质网形成经运输小泡经运输小泡成为高尔基体形成面的膜高尔基体成熟面分泌小泡分泌小泡细胞膜4、将蛋白水解为活性物质

23、 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。53细胞的内膜系统专业知识讲解54细胞的内膜系统专业知识讲解vGolgi complex and cells secretionContinual,unregulated discharge of material from the cellsThe discharge of products stored in cytoplasmic granules,in response to appro

24、priate stimuli.55细胞的内膜系统专业知识讲解v Vesivular transport within the Golgi apparatus:Two views:cisternal maturation model and vesicular transport modelTwo possible models explaining the organization of the Golgi complex and the transport from one cisterna to the next.56细胞的内膜系统专业知识讲解第四节、溶酶体（第四节、溶酶体（Lysosom

25、eLysosome）一、溶酶体的形态特一、溶酶体的形态特征：溶酶体为直径很征：溶酶体为直径很小的囊状小体，其外小的囊状小体，其外包以一层厚约包以一层厚约6nm的单位膜，膜内含有的单位膜，膜内含有活性很高的酸性水解活性很高的酸性水解酶酶60多种。多种。58细胞的内膜系统专业知识讲解溶酶体的类型溶酶体的类型内体性溶酶体：内体性溶酶体：由高尔基复合体成熟面的扁平囊由高尔基复合体成熟面的扁平囊形成有被小泡，脱落后再与内体形成有被小泡，脱落后再与内体合并即为内体性溶酶体。合并即为内体性溶酶体。59细胞的内膜系统专业知识讲解吞噬性溶酶体吞噬性溶酶体当内体性溶酶体与细胞内衰老的细当内体性溶酶体与细胞内衰老的

26、细胞器或由细胞胞吞作用摄入的外来胞器或由细胞胞吞作用摄入的外来物质融合后便形成吞噬性溶酶体。物质融合后便形成吞噬性溶酶体。2.1 2.1 自噬性溶酶体自噬性溶酶体 2.2 2.2 异噬性溶酶体异噬性溶酶体2.3 2.3 终末溶酶体终末溶酶体60细胞的内膜系统专业知识讲解内体性溶酶体的形成图内体性溶酶体的形成图61细胞的内膜系统专业知识讲解溶酶体的功能溶酶体的功能 内吞物质消化细胞自身物质的分解参与激素的形成消除陈旧的骨质在组织变态与萎缩中的作用协作精子与卵细胞结合62细胞的内膜系统专业知识讲解溶酶体的消化作用溶酶体的消化作用 细胞内吞物质的消化细胞内吞物质的消化溶酶体消化功能的一个重要表现是消

27、化溶酶体消化功能的一个重要表现是消化由细胞内吞摄入的细胞外物质。通常将由细胞内吞摄入的细胞外物质。通常将内吞物质的消化分为吞噬作用和吞饮作内吞物质的消化分为吞噬作用和吞饮作用两个方面。吞噬作用是指细胞吞噬大用两个方面。吞噬作用是指细胞吞噬大的颗粒状物质如细菌、异物、红细胞等的颗粒状物质如细菌、异物、红细胞等。63细胞的内膜系统专业知识讲解内吞物质消化的另一个方面是吞饮作用内吞物质消化的另一个方面是吞饮作用,该作用是指细胞内吞小颗粒状物质和水该作用是指细胞内吞小颗粒状物质和水溶性大分子如抗体、酶、激素和毒素等溶性大分子如抗体、酶、激素和毒素等。与吞噬作用不同与吞噬作用不同,动物和人体所有的细胞动

28、物和人体所有的细胞几乎都有吞饮功能几乎都有吞饮功能,吞饮作用的生理意义吞饮作用的生理意义比较突出的是为细胞提供营养物质和构比较突出的是为细胞提供营养物质和构建细胞结构的基本化学成分。建细胞结构的基本化学成分。64细胞的内膜系统专业知识讲解65细胞的内膜系统专业知识讲解溶酶体与疾病1.先天性溶酶体病糖原沉积病：肝、肌细胞缺乏a-葡萄糖苷酶脂质沉积病：巨噬细胞、神经细胞缺乏-葡萄糖苷酶 粘多糖沉积病2.溶酶体与矽肺3.溶酶体与肿瘤66细胞的内膜系统专业知识讲解第五节第五节 过氧化物酶体过氧化物酶体（peroxisome）一、结构：一、结构：由单层膜包围，中由单层膜包围，中有一些中等致密度有一些中等致密度的颗粒状物质和结的颗粒状物质和结晶状结构的囊状小晶状结构的囊状小体，所含物质主要体，所含物质主要有过氧化氢酶和其有过氧化氢酶和其它一些氧化酶。它一些氧化酶。67细胞的内膜系统专业知识讲解形成形成可能有滑面内质网出芽形成68细胞的内膜系统专业知识讲解功能功能对有毒物质的解毒作用对有毒物质的解毒作用对细胞中氧张力的调节作用对细胞中氧张力的调节作用对细胞质氧化型辅酶对细胞质氧化型辅酶的再生作用的再生作用参与脂肪、核酸和糖的代谢参与脂肪、核酸和糖的代谢69细胞的内膜系统专业知识讲解70细胞的内膜系统专业知识讲解71细胞的内膜系统专业知识讲解