内膜系统—细胞生物学课件.ppt
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- 内膜 系统 细胞生物学 课件
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1、 内内 膜膜 系系 统统 endomenbrane system高尔基体高尔基体线粒体线粒体细胞质细胞质细胞膜细胞膜细胞核细胞核粗面内质网粗面内质网光面内质网光面内质网中心体中心体纤毛纤毛真核细胞真核细胞非膜相结构非膜相结构?膜相结构膜相结构?原核细胞原核细胞 质膜构成的质膜构成的 单一区室单一区室 学习目的与要求学习目的与要求1.1.掌握内膜系统的概念及结构组成。掌握内膜系统的概念及结构组成。2.2.掌握内质网、高尔基复合体、溶酶体掌握内质网、高尔基复合体、溶酶体的结构特征与生理功能。的结构特征与生理功能。3.3.熟悉过氧化物酶体的结构特征与生理熟悉过氧化物酶体的结构特征与生理功能功能,内膜
2、系统之间的相互关系。内膜系统之间的相互关系。4.4.熟悉囊泡的主要类型及其在胞内物质熟悉囊泡的主要类型及其在胞内物质转运中的重要作用。转运中的重要作用。指位于细胞质内,在指位于细胞质内,在,乃至乃至上有一定上有一定的膜性结构的总称。的膜性结构的总称。?意义:意义:为细胞提供了足够的表面积,为细胞提供了足够的表面积,各种重要生命活动区域化。各种重要生命活动区域化。各种转运小泡各种转运小泡内膜系统概述内膜系统概述?内膜系统是细胞中在结构、功能乃至发生内膜系统是细胞中在结构、功能乃至发生上密切相关的膜性结构的总称。上密切相关的膜性结构的总称。内膜系统是真核细胞特有的结构,包括内内膜系统是真核细胞特有
3、的结构,包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体和各种转运小泡以及核膜等结构。酶体和各种转运小泡以及核膜等结构。内膜系统的出现是真核细胞与原核细胞区内膜系统的出现是真核细胞与原核细胞区别的重要标志之一,是细胞进化过程中,别的重要标志之一,是细胞进化过程中,内部结构不断完善,各种生理功能逐渐提内部结构不断完善,各种生理功能逐渐提高的结果。高的结果。Endoplasmic reticulum(ER)主主要要一、形态结构与类型一、形态结构与类型 (重点重点)二、化学组成二、化学组成三、功能三、功能 (重点重点)四、病理变化四、病理变化一、形态结构与类型一、形
4、态结构与类型 内质网内质网小管小管小泡小泡扁囊状扁囊状细胞膜细胞膜核膜核膜内质网腔:内质网腔:是由内质网是由内质网膜围成的腔。膜围成的腔。内质网膜:内质网膜:厚度约厚度约5-6nm5-6nm,面积占整个内膜系面积占整个内膜系统的一半左右。统的一半左右。内质网是由大小不同、形态各异的内质网是由大小不同、形态各异的膜性小管、小泡和扁囊膜性小管、小泡和扁囊彼此连通所构成彼此连通所构成的的三维网管结构体系。三维网管结构体系。内质网分布于细胞的内质区,并扩展、内质网分布于细胞的内质区,并扩展、延伸至靠近细胞膜的外质区。延伸至靠近细胞膜的外质区。除哺乳类成熟的红细胞之外,内质网普除哺乳类成熟的红细胞之外,
5、内质网普遍存在于各类细胞之中。遍存在于各类细胞之中。内质网的形态结构?内质网的形态结构?内质网的形态差异内质网的形态差异 生理变化生理变化 饥饿、缺氧、肝炎、药物等影响饥饿、缺氧、肝炎、药物等影响,内内质网会发生相应的变化,出现囊泡化。质网会发生相应的变化,出现囊泡化。不同发育阶段不同发育阶段 分化低的细胞则内质网小、不发达;分化低的细胞则内质网小、不发达;分化高的细胞则内质网数量增多、结构分化高的细胞则内质网数量增多、结构复杂。复杂。单位结构存在情况单位结构存在情况 一些细胞,小管、小囊、扁平囊都存在;一些细胞,小管、小囊、扁平囊都存在;而某些细胞只存在其中一种或两种。而某些细胞只存在其中一
6、种或两种。(二)内质网的类型(二)内质网的类型 依据不同的形态结构特征,可将内质依据不同的形态结构特征,可将内质网划分为:网划分为:糙面内质网糙面内质网 (rough endoplasmic reticulum,rough endoplasmic reticulum,RERRER)光面内质网光面内质网 (smooth endoplasmic reticulum,smooth endoplasmic reticulum,SERSER)特殊类型的内质网(特殊类型的内质网(肌质网肌质网)1.糙面内质网(糙面内质网(RER)糙面内质网的形态结构糙面内质网的形态结构 A糙面内质网透射电镜图;糙面内质网透
7、射电镜图;B.糙面内质网立体结构模式图糙面内质网立体结构模式图2.光面内质网(光面内质网(SER)光面内质网的形态结构光面内质网的形态结构 A.光面内质网透射电镜图;光面内质网透射电镜图;B.光面内质网与糙面内质网结构关系示意图光面内质网与糙面内质网结构关系示意图糙面内质网糙面内质网附着核糖体附着核糖体扁平囊扁平囊:光面内质网光面内质网无附着核糖体无附着核糖体小管、小泡小管、小泡两种内质网的分布根据细胞类两种内质网的分布根据细胞类型的不同而不同型的不同而不同胰腺外分泌细胞胰腺外分泌细胞全为糙面内质网全为糙面内质网肌细胞肌细胞全为光面内质网全为光面内质网肾上腺皮质细胞肾上腺皮质细胞 两者均存在两
8、者均存在 在某些特殊组织细胞中存在着一些由在某些特殊组织细胞中存在着一些由内质网局部分化、衍生而来的异型结构。内质网局部分化、衍生而来的异型结构。髓样体(髓样体(myeloid bodymyeloid body):):视网膜色素上皮细胞。视网膜色素上皮细胞。孔环状片层(孔环状片层(annulate lamellaeannulate lamellae):生殖细胞、癌细胞等。生殖细胞、癌细胞等。(三三)内质网的衍生结构内质网的衍生结构异型内质网孔环状片层结构异型内质网孔环状片层结构 二、内质网的化学组成二、内质网的化学组成微粒体微粒体 (microsome)(microsome)细胞匀浆经过蔗糖密
9、度梯度离心之后使细胞器得细胞匀浆经过蔗糖密度梯度离心之后使细胞器得以分离,得到由膜围成的直径以分离,得到由膜围成的直径100nm100nm左右的封闭小左右的封闭小泡,称为微粒体。泡,称为微粒体。(一)(一)主要化学组成成分主要化学组成成分脂类和蛋白质二者比例大约为脂类和蛋白质二者比例大约为1:21:2脂类以磷酯含量最多脂类以磷酯含量最多 内质网中可分辨出内质网中可分辨出3030多种不同的多多种不同的多肽。肽。(二)(二)内质网膜含有诸多酶系内质网膜含有诸多酶系 主要包括:主要包括:与解毒功能相关的氧化反应电子传递酶系与解毒功能相关的氧化反应电子传递酶系 与脂类代谢反应相关的酶类与脂类代谢反应相
10、关的酶类 与碳水化合物代谢反应相关的酶类与碳水化合物代谢反应相关的酶类 与蛋白质加工转运的酶类与蛋白质加工转运的酶类标志酶:标志酶:葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸酶酶(G-6-G-6-)(三)网质蛋白(三)网质蛋白(reticulo-plasminreticulo-plasmin)网质蛋白是普遍地存在于内质网网腔网质蛋白是普遍地存在于内质网网腔中的一类蛋白质。中的一类蛋白质。特点:特点:在多肽链的羧基端(在多肽链的羧基端(C C端)均含有端)均含有KDELKDEL(Lys-Asp-Glu-LeuLys-Asp-Glu-Leu,赖,赖-天冬天冬-谷谷-亮)或亮)或HDELHDEL(His-Asp
11、-Glu-LeuHis-Asp-Glu-Leu)的驻留信号,)的驻留信号,驻留信号可通过与内质网膜上相应受体的驻留信号可通过与内质网膜上相应受体的识别结合而驻留于内质网腔不被转运。识别结合而驻留于内质网腔不被转运。目前已知的网质蛋白:目前已知的网质蛋白:免疫球蛋白重链结合蛋白,内免疫球蛋白重链结合蛋白,内质蛋白质蛋白 ,钙网蛋白,钙连蛋白,钙网蛋白,钙连蛋白 ,蛋白质二硫键异构酶等。蛋白质二硫键异构酶等。1.免疫球蛋白重链结合蛋白免疫球蛋白重链结合蛋白 性质性质:单体非糖蛋白;与单体非糖蛋白;与Hsp70同源同源 功能功能:作为分子伴侣,可阻止蛋白质作为分子伴侣,可阻止蛋白质 聚集或发生不可逆
12、变性,协助聚集或发生不可逆变性,协助 蛋白质折叠。蛋白质折叠。2.内质蛋白内质蛋白 性质性质:二聚体糖蛋白二聚体糖蛋白 功能功能:内质网的标志性分子伴侣;内质网的标志性分子伴侣;可与钙离子结合。可与钙离子结合。3.钙网蛋白钙网蛋白 性质性质:钙离子结合蛋白钙离子结合蛋白 功能功能 :参与钙平衡调节;蛋白质折参与钙平衡调节;蛋白质折 叠加工;抗原呈递;血管发叠加工;抗原呈递;血管发 生;细胞凋亡等过程。生;细胞凋亡等过程。4.钙连蛋白钙连蛋白 性质:性质:钙离子依赖的凝集素样伴侣蛋白钙离子依赖的凝集素样伴侣蛋白 功能:功能:与新生未完成折叠蛋白的寡糖与新生未完成折叠蛋白的寡糖链结合,避链结合,避
13、 免蛋白质凝集与泛素化;阻止免蛋白质凝集与泛素化;阻止折叠不完全折叠不完全 的蛋白离开内质网,并促使其的蛋白离开内质网,并促使其完全折叠完全折叠。5.蛋白质二硫键异构酶蛋白质二硫键异构酶 功能功能:催化蛋白质中二硫键催化蛋白质中二硫键的交换,保证蛋白质正常折叠。的交换,保证蛋白质正常折叠。四、内质网的主要功能四、内质网的主要功能(一)糙面内质网的功能一)糙面内质网的功能 与外输性蛋白质的合成、加工修饰及转运与外输性蛋白质的合成、加工修饰及转运过程密切相关:过程密切相关:核糖体附着的支架核糖体附着的支架 蛋白质蛋白质在内质网腔内在内质网腔内的的修饰修饰 多肽链的折叠与装配多肽链的折叠与装配 蛋白
14、质的运输蛋白质的运输 多聚核糖体模式图多聚核糖体模式图在进行蛋白在进行蛋白质合成时,质合成时,多个核糖体多个核糖体被一条被一条mRNA链串链串联在一起,联在一起,成为合成蛋成为合成蛋白质的功能白质的功能团,称为多团,称为多聚核糖体。聚核糖体。游离核糖体游离核糖体附着核糖体附着核糖体?主要合成细胞本身的主要合成细胞本身的固有固有蛋白蛋白:胞质溶质:胞质溶质蛋白、核蛋白、线粒蛋白、核蛋白、线粒体蛋白、质体蛋白体蛋白、质体蛋白主要合成分泌蛋主要合成分泌蛋白、溶酶体蛋白、白、溶酶体蛋白、穿穿膜蛋白和驻留膜蛋白和驻留蛋白蛋白 细胞中所有蛋白质的合成,皆起始细胞中所有蛋白质的合成,皆起始于细胞质基质中于细
15、胞质基质中游离的核糖体游离的核糖体上。上。分泌性蛋白多肽链在其合成起始后分泌性蛋白多肽链在其合成起始后不久,随核糖体一起附着于不久,随核糖体一起附着于糙面内质网糙面内质网上,不断延伸的多肽链穿过内质网膜直上,不断延伸的多肽链穿过内质网膜直至肽链合成完成。至肽链合成完成。v蛋白质合成时,为什么有蛋白质合成时,为什么有的核糖体能与内质网膜结的核糖体能与内质网膜结合?合?v是什么机制引导核糖体与是什么机制引导核糖体与内质网的结合?内质网的结合?v合成后的蛋白质怎样穿过合成后的蛋白质怎样穿过内质网膜进入腔内质网膜进入腔,并进行加并进行加工?工?1.1.信号肽指导的分泌性蛋白质的合成信号肽指导的分泌性蛋
16、白质的合成The 1999 Nobel Prize in Physiology or MedicineGnter Blobel信号假说信号假说-1975-1975年年-Bloble-Bloble提出提出v 信号密码:信号密码:(signal codon)v 信号肽(信号肽(signal peptide)v 信号识别颗粒信号识别颗粒 (signal recognition particle,SRP)v SRP受体受体 (SRP receptor)v 转运体(转运体(translocon)(1 1)信号肽假说)信号肽假说信号密码:信号密码:signal codonsignal codon 在在mR
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