细胞生物学细胞内膜系统新示范课件.ppt
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1、细胞生物学细胞内膜系统新优选细胞生物学细胞内膜系统新优选细胞生物学细胞内膜系统新vMembranes divide the cytoplasm of eukaryotic cells into distinct compartments.Three categories in eukaryotic cells:(1)the cytosol.(2)the endomembrane system:ER,Golgi complex,Lys.,secretory vesicles.(3)mitochondria,chloroplasts,peroxisomes,and the nucleus.vMem
2、brane-bound structures(organelles)are found in all eukaryotic cells.一、细胞质基质的概念一、细胞质基质的概念F主要是指细胞质内除去可分辨的细胞器和内主要是指细胞质内除去可分辨的细胞器和内含物以外的、较为均质半透明的胶状物含物以外的、较为均质半透明的胶状物质。质。细胞内的液态基质细胞内的液态基质F胞质溶胶胞质溶胶P171二、细胞质基质的组织形式二、细胞质基质的组织形式F水大部分为结合水,小部分游离存在,作为溶剂。水大部分为结合水,小部分游离存在,作为溶剂。F蛋白质直接或间接与细胞骨架或生物膜结合,并不蛋白质直接或间接与细胞骨架或
3、生物膜结合,并不是以溶解状态存在。蛋白质之间或与其他大分子之是以溶解状态存在。蛋白质之间或与其他大分子之间可相互作用,形成多酶复合体,定位在细胞质基间可相互作用,形成多酶复合体,定位在细胞质基质的特定部位。质的特定部位。FmRNAmRNA的区域性分布的区域性分布F细胞质基质是一个复杂但高度有序的处于动细胞质基质是一个复杂但高度有序的处于动态平衡的结构体系。态平衡的结构体系。F结构体系维持的条件细胞骨架体系、高浓度结构体系维持的条件细胞骨架体系、高浓度的蛋白质、特定的离子环境。的蛋白质、特定的离子环境。三、细胞质基质的结构特征三、细胞质基质的结构特征四、细胞质基质的涵义四、细胞质基质的涵义F见见
4、P172 五、细胞质基质的功能五、细胞质基质的功能F完成各种中间代谢过程完成各种中间代谢过程F与细胞质骨架相关的功能与细胞质骨架相关的功能F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、帮助帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠成正确的变性或错误折叠的蛋白质重新折叠成正确的分子构象分子构象F细胞内膜系统是指在结构、功能以及发细胞内膜系统是指在结构、功能以及发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构,主要包括内质网、高尔基体、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。溶酶体、胞内体和分泌泡等。1 1、与内质网相关的几个概念、与
5、内质网相关的几个概念F动质最早期对内质网的描述。动质最早期对内质网的描述。F内质网电镜下位于细胞内质的网状结构。内质网电镜下位于细胞内质的网状结构。F微粒体细胞匀浆超速离心过程的人工产物。微粒体细胞匀浆超速离心过程的人工产物。F1897年,年,Ganier在光学显微镜下发现,细胞中存在一在光学显微镜下发现,细胞中存在一个嗜碱性条形和丝状结构的特化区,且经常处于变化个嗜碱性条形和丝状结构的特化区,且经常处于变化中中.这种结构的变化与细胞的活动状态和动物的生理这种结构的变化与细胞的活动状态和动物的生理状态有关状态有关。Ganier将这种经常处于变化中的结构称为将这种经常处于变化中的结构称为动质动质
6、(ergastoplasm)。F嗜碱性丝状结构是内质网结合核糖体正在合成蛋白质嗜碱性丝状结构是内质网结合核糖体正在合成蛋白质的形态反映。的形态反映。F1945年年,K.R.Porter等在培养的细胞中初次等在培养的细胞中初次观察到细胞内质部分的网状结构,并建议观察到细胞内质部分的网状结构,并建议命名为内质网。以后发现其不仅仅存在于命名为内质网。以后发现其不仅仅存在于内质部位。内质部位。F微粒体不是细胞内的一种固有结构,而是细胞匀浆微粒体不是细胞内的一种固有结构,而是细胞匀浆和差速离心过程中,由破碎的内质网形成的近似球和差速离心过程中,由破碎的内质网形成的近似球形的囊泡结构,包含内质网膜与核糖体
7、两种基本成形的囊泡结构,包含内质网膜与核糖体两种基本成分。分。F微粒体仍具有内质网的基本特征;粗面微粒体仍保微粒体仍具有内质网的基本特征;粗面微粒体仍保留留RER所具备的功能所具备的功能2 2、内质网的形态结构、内质网的形态结构F透射电镜结构平行的双层膜状,两层膜间的间距不透射电镜结构平行的双层膜状,两层膜间的间距不等,或者是小管泡状。等,或者是小管泡状。F扫描电镜下的三维结构扁平囊状、泡状或管网状。扫描电镜下的三维结构扁平囊状、泡状或管网状。F内质网为一连续的系统。内质网为一连续的系统。F 完整细胞内的内质网在细胞核周围形成了网状的完整细胞内的内质网在细胞核周围形成了网状的三维结构,在细胞质
8、内铺展成树枝状,形成了复杂三维结构,在细胞质内铺展成树枝状,形成了复杂的网络。的网络。MTendoplasmic reticulumGolgi apparatusnucleuscentrosomeMT maintain the placement of various organelles内质网膜约占细胞总膜面积的一半,是真核细胞中最内质网膜约占细胞总膜面积的一半,是真核细胞中最多的膜。内质网是单层膜构成的封闭的网状管道系统。多的膜。内质网是单层膜构成的封闭的网状管道系统。FER膜中含大约膜中含大约60%的蛋白和的蛋白和40%的脂类,脂类主要成分为磷的脂类,脂类主要成分为磷脂,磷脂酰胆碱含量较
9、高,鞘磷脂含量较少,没有或很少含脂,磷脂酰胆碱含量较高,鞘磷脂含量较少,没有或很少含胆固醇。胆固醇。ER约有约有30多种膜结合蛋白,另有多种膜结合蛋白,另有30多种位于内质多种位于内质网腔,这些蛋白的分布具有异质性,如网腔,这些蛋白的分布具有异质性,如:葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶,普磷酸酶,普遍存在于内质网,被认为是标志酶,核糖体结合糖蛋白遍存在于内质网,被认为是标志酶,核糖体结合糖蛋白(ribophorin)只分布在)只分布在RER,P450酶系只分布在酶系只分布在SER。Olinked:与丝氨酸或苏氨酸或羟脯氨酸的羟基氧原子相连内含信号序列与停止转移序列决定内质网跨膜蛋白形成,指导蛋白质进入
10、膜的方向和在膜上的位置。帮助蛋白质正确折叠,增加蛋白质的稳定性网质蛋白参与了蛋白质的折叠和Ca+的贮存,另外对维持内质网的结构与功能也具有重要作用Porter等在培养的细胞中初次观察到细胞内质部分的网状结构,并建议命名为内质网。第二节 细胞内膜系统溶酶体膜含较高的胆固醇促进膜结构的稳定三、蛋白质的分选机制(P200)高尔基体顺面膜上具有KDEL的受体。所有成熟的N连接的寡糖链都有共同内核NAG2Man3酸性磷酸酶是溶酶体常用的标志酶第二节 细胞内膜系统5、其他功能合成固醇类激素、解毒、参与糖原代谢、储存Ca+等。(1)the cytosol.第二节 细胞内膜系统蛋白质直接或间接与细胞骨架或生物
11、膜结合,并不是以溶解状态存在。有一个N末端信号肽,一个停止转移序列蛋白质之间或与其他大分子之间可相互作用,形成多酶复合体,定位在细胞质基质的特定部位。以后发现其不仅仅存在于内质部位。所有N连接的寡糖链都有一个共同的14个糖残基的前体(NAc2Man9Glc3)3 3、内质网的基本类型、内质网的基本类型F两种基本类型两种基本类型rER和和sERFrER多为扁囊状。多为扁囊状。FsER多为分支管网状,形成立体结构。多为分支管网状,形成立体结构。ER是细胞内蛋白质与脂类合成的基地,几乎全部脂类是细胞内蛋白质与脂类合成的基地,几乎全部脂类和多种重要蛋白都是在内质网合成的。和多种重要蛋白都是在内质网合成
12、的。1、糙面内质网的主要功能蛋白质的合成、糙面内质网的主要功能蛋白质的合成2、光面内质网是脂质合成的重要场所、光面内质网是脂质合成的重要场所3、蛋白质的修饰加工、蛋白质的修饰加工4、新生肽的折叠与装配、新生肽的折叠与装配5、其他功能合成固醇类激素、解毒、参与糖原代谢、储、其他功能合成固醇类激素、解毒、参与糖原代谢、储存存Ca+等。等。1 1、蛋白质合成功能、蛋白质合成功能分泌分泌性的性的蛋白质蛋白质 膜整合蛋白膜整合蛋白内膜系统细胞器内膜系统细胞器内内可溶性驻留蛋白可溶性驻留蛋白F大多数膜质在内质网合成大多数膜质在内质网合成F 两类例外两类例外:F鞘磷脂和糖脂鞘磷脂和糖脂(开始于开始于 ER
13、ER中中;在在 Golgi Golgi中完成中完成););F(2)(2)叶绿体和线粒体特有的某些脂类物质由自身合叶绿体和线粒体特有的某些脂类物质由自身合成成.F膜脂的转运膜脂的转运F出芽转运出芽转运ERGCERGC、LyLy、PMPMF磷脂转运蛋白(磷脂转运蛋白(PEPPEP)转运)转运ERother organellesERother organelles(including Mit and Chlincluding Mit and Chl)糖基化的第一步是将一个糖基化的第一步是将一个1414糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的天冬氨酸上,其氨基酸的特征序列是的
14、天冬氨酸上,其氨基酸的特征序列是Asn-XSer/Thr(XAsn-XSer/Thr(X代表任何代表任何一种氨基酸一种氨基酸),),由于糖是同天冬酰胺的自由由于糖是同天冬酰胺的自由NHNH2 2连接,所以将这种糖连接,所以将这种糖基化称为基化称为N-N-连接的糖基化连接的糖基化在在ERER中主要发生中主要发生N N连接的糖基化连接的糖基化所有所有N N连接的寡糖链都有一个共同的连接的寡糖链都有一个共同的1414个糖残基的个糖残基的前体前体(NAc2Man9Glc3(NAc2Man9Glc3)所有成熟的所有成熟的N N连接的寡糖链都有共同内核连接的寡糖链都有共同内核NAG2Man3NAG2Man
15、3F内质蛋白内质蛋白(endoplasmin)、钙网蛋白、钙网蛋白(calreticulin)、免疫球蛋白重链结合蛋白、免疫球蛋白重链结合蛋白Bip,蛋白质二硫化物异构酶蛋白质二硫化物异构酶PDI等。等。F网质蛋白参与了蛋白质的折叠和网质蛋白参与了蛋白质的折叠和Ca+的贮存,的贮存,另外对维持内质网的结构与功能也具有重要作用另外对维持内质网的结构与功能也具有重要作用1、高尔基体的形态结构、高尔基体的形态结构F形态不一、大小多变的囊泡体系形态不一、大小多变的囊泡体系 F靠近细胞核的一面称为顺面或称形成面;靠近细胞核的一面称为顺面或称形成面;F高尔基体中间膜囊高尔基体中间膜囊;F靠近细胞质膜的一面
16、称为反面或成熟面。靠近细胞质膜的一面称为反面或成熟面。FCis Golgi:接受来自内质网的物质接受来自内质网的物质,进行分类和初步修饰进行分类和初步修饰Fmedial Golgi:蛋白质的糖基化修饰、糖脂合成、多糖合成等蛋白质的糖基化修饰、糖脂合成、多糖合成等Ftrans Golgi and TGN:蛋白质的分类、包装,蛋白质的进一步修蛋白质的分类、包装,蛋白质的进一步修饰加工,最后输出高尔基体饰加工,最后输出高尔基体3.1 参与细胞的分泌活动参与细胞的分泌活动F蛋白质分类加工包装定向转运蛋白质分类加工包装定向转运F 对蛋白质的分类,依据蛋白质上的信号肽或信号对蛋白质的分类,依据蛋白质上的信
17、号肽或信号斑。斑。F 脉冲标记、放射自显影技术脉冲标记、放射自显影技术例溶酶体酶例溶酶体酶M6PM6P标记的形成及分类包装标记的形成及分类包装溶酶体酶溶酶体酶ERER中中N-N-连接的糖基化连接的糖基化Golgi 体顺面体顺面磷酸转移酶识别信号斑磷酸转移酶识别信号斑M6P被被Golgi 体反面体反面M6P受体受体I细胞病:细胞病:N-已酰葡萄糖胺磷酸转移酶基因缺损,已酰葡萄糖胺磷酸转移酶基因缺损,不能合成不能合成M6P例内质网驻留蛋白的识别例内质网驻留蛋白的识别LysLys(or Hisor His)AspGluLeuCOOAspGluLeuCOO(KDELKDEL或或HDELHDEL信信号序
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