细胞基质和细胞内膜系统课件.ppt

1、资料仅供参考,不当之处，请联系改正。第五章 细胞基质与细胞内膜系统endomembrane system资料仅供参考,不当之处，请联系改正。第一节第一节 细胞质基质细胞质基质v自学自学资料仅供参考,不当之处，请联系改正。.高等细胞区室化高等细胞区室化.内质网内质网 the endoplasmic reticulum ERthe endoplasmic reticulum ER.高尔基体高尔基体 Golgi apparatusGolgi apparatus.溶酶体溶酶体 LysosomeLysosome.过氧化物酶体过氧化物酶体 PeroxisomePeroxisome.细胞内蛋白运输细胞内蛋白

2、运输 Main topics第二节第二节 细胞内膜系统细胞内膜系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。.高等细胞区室化高等细胞区室化 Compartmentalization资料仅供参考,不当之处，请联系改正。质膜质膜 内膜内膜生物膜生物膜原核细胞原核细胞 质膜构成的单一区室质膜构成的单一区室真核细胞真核细胞 内膜内膜 各种细胞器各种细胞器内膜系统出现的意义：内膜系统出现的意义：各自独立，各司其职各自独立，各司其职 相互依存，协调同一相互依存，协调同一大大提高了细胞代谢反应的效率大大提高了细胞代谢反应的效率资料仅供参考,不当之处，请联系改正。内质网内质网高尔基体高尔基体溶酶体溶酶体过氧化物酶体

3、过氧化物酶体线粒体线粒体细胞骨架细胞骨架中心粒中心粒核糖体核糖体细胞质基质细胞质基质(基质溶胶基质溶胶)细细胞胞细胞质细胞质细胞核细胞核内内膜膜系系统统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。1.1.内质网的结构形态内质网的结构形态v内质网是由单层膜围成的内质网是由单层膜围成的相互连续相互连续的小管、小泡和扁囊样结构组成的的小管、小泡和扁囊样结构组成的三维网状膜系统；三维网状膜系统；v单层膜，占细胞膜面积的单层膜，占细胞膜面积的1/21/2；v标志酶：标志酶：葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 .内质网内质网 Endoplasmic Reticulum,ER资料仅供

4、参考,不当之处，请联系改正。内质网遍布整个细胞质内质网遍布整个细胞质由喹啉蓝荧光染料染色的细胞在荧光显微镜下显示的内质网结构由喹啉蓝荧光染料染色的细胞在荧光显微镜下显示的内质网结构资料仅供参考,不当之处，请联系改正。经高锰酸钾技术处理后经高锰酸钾技术处理后的细胞在的细胞在TEMTEM下的内质下的内质网膜系统的全貌性结构网膜系统的全貌性结构资料仅供参考,不当之处，请联系改正。2.2.内质网的类型内质网的类型 粗面内质网粗面内质网(rER)(rER)多呈扁平囊状，外有核糖体附着多呈扁平囊状，外有核糖体附着 存在的部位：细胞核附近存在的部位：细胞核附近 经过匀浆以后的粗面微粒体经过匀浆以后的粗面微粒

5、体资料仅供参考,不当之处，请联系改正。核糖体核糖体 游离核糖体游离核糖体:存在于胞质溶胶中存在于胞质溶胶中 主要主要合成胞内蛋白合成胞内蛋白,分泌在细胞内分泌在细胞内 如某些特殊蛋白质（红细胞的血红蛋白）如某些特殊蛋白质（红细胞的血红蛋白）膜结合核糖体膜结合核糖体:存在于内质网膜上存在于内质网膜上 胞外蛋白胞外蛋白 膜蛋白膜蛋白 水溶性蛋白质水溶性蛋白质 驻留蛋白驻留蛋白 分泌性蛋白分泌性蛋白资料仅供参考,不当之处，请联系改正。结构蛋白结构蛋白分泌蛋白分泌蛋白资料仅供参考,不当之处，请联系改正。滑面内质网滑面内质网(sER)(sER)多由分枝小管和圆形小泡构成，无核糖体附着多由分枝小管和圆形小

6、泡构成，无核糖体附着在多数细胞中不发达，仅为在多数细胞中不发达，仅为rERrER中不附着核糖中不附着核糖 体的小段区域体的小段区域 在一些特化细胞中丰富在一些特化细胞中丰富 肝细胞：产生脂蛋白、解毒肝细胞：产生脂蛋白、解毒 肾上腺皮质细胞：肾上腺皮质细胞：肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素 骨骼肌（肌质网）：钙库骨骼肌（肌质网）：钙库 视网膜色素上皮细胞（髓样体）：利用光能视网膜色素上皮细胞（髓样体）：利用光能 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。sER sER资料仅供参考,不当之处，请联系改正。微粒体微粒体(microsome)(microsome)粗面微粒体粗

7、面微粒体：粗面内质网粗面内质网 滑面微粒体滑面微粒体：粗面内质网的光滑区域粗面内质网的光滑区域 高尔基体高尔基体 线粒体线粒体 细胞膜细胞膜 保存内质网的基本特征保存内质网的基本特征 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。3.3.内质网的功能内质网的功能粗面内质网的功能粗面内质网的功能 蛋白质的合成与转运蛋白质的合成与转运 *蛋白质的种类蛋白质的种类 膜蛋白膜蛋白-细胞器膜（内膜）细胞器膜（内膜）质膜质膜 可溶性蛋白可溶性蛋白-细胞器腔内（细胞器腔内（ERER驻留蛋白）驻留蛋白）分泌蛋白分泌蛋白 资料仅供参考,不当之处，请联

8、系改正。*信号假说信号假说 内质网信号肽内质网信号肽 2个必需成分个必需成分 信号识别颗粒信号识别颗粒 SRP 组成：蛋白质组成：蛋白质+7S RNA 存在部位：胞质溶胶存在部位：胞质溶胶 功能：识别信号肽功能：识别信号肽 识别识别SRP受体受体 SPR受体受体 存在部位：存在部位：ER膜膜 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。分泌蛋白的合成分泌蛋白的合成:1.1.核糖体由核糖体由信号肽引导信号肽引导结合结合于内质网膜上于内质网膜上2.2.核糖体合成的核糖体合成的多肽链经膜穿入多肽链经膜穿入内质网腔内内质网腔内3.3.分子伴侣在内质网腔内对分子伴侣在内质网腔内对蛋白蛋白进行进行折叠折叠4.4.

9、新合成的新合成的蛋白质蛋白质在内质网腔内进行在内质网腔内进行糖基化糖基化5.5.内质网合成的蛋白质可内质网合成的蛋白质可经由高尔基体被分经由高尔基体被分 泌出细胞泌出细胞资料仅供参考,不当之处，请联系改正。1.1.核糖体由信号肽引导结合于内质网膜上核糖体由信号肽引导结合于内质网膜上SRP：signal recognition particle 信号肽识别颗粒信号肽识别颗粒资料仅供参考,不当之处，请联系改正。A位点位点资料仅供参考,不当之处，请联系改正。信号片信号片 signal patches Two ways that a sorting signal can be built into a

10、 protein.(A)The signal resides in a single discrete stretch of amino acid sequence,called a signal peptide,that is exposed in the folded protein.(B)A signal patch can be formed by the juxtaposition of amino acids from regions that are physically separated before the protein folds.信号肽信号肽Signal peptid

11、es资料仅供参考,不当之处，请联系改正。2.2.核糖体合成的多肽链经膜穿入内质网腔内核糖体合成的多肽链经膜穿入内质网腔内 信号肽酶（内质网膜内表面）信号肽酶（内质网膜内表面）肽链继续合成肽链继续合成 协同翻译转运协同翻译转运 翻译后转运翻译后转运 线粒体线粒体/叶绿体叶绿体 过氧化物酶体过氧化物酶体 细胞核细胞核资料仅供参考,不当之处，请联系改正。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。3.3.蛋白质在内质网腔内的折叠由蛋白质在内质网腔内的折叠由分子伴侣分子伴侣完成。完成。分子伴侣分子伴侣:是参与新生肽链折叠和转运的是参与新生肽链折叠和转运的 内质网贮留内质网贮留蛋白蛋白。功能功能:识别正在合成的

12、或已部分折叠的多肽，识别正在合成的或已部分折叠的多肽，并与这些多肽的一定部位结合，予以正确折叠。并与这些多肽的一定部位结合，予以正确折叠。在此过程中，分子伴侣在此过程中，分子伴侣只起陪伴作用只起陪伴作用，不参与最终底物的形成，故而得名。不参与最终底物的形成，故而得名。*蛋白质的折叠蛋白质的折叠资料仅供参考,不当之处，请联系改正。PDI (protein disulfide isomerase)蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。Bip(结合蛋白结合蛋白):与折叠不正常的肽链结合，予以滞留与折叠不正常的肽链结合，予以滞留。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。v驻

13、留蛋白驻留蛋白:C C端驻留信号肽端驻留信号肽受体（内质网内膜）受体（内质网内膜）KDEL:KDEL:Lys-Asp-Glu-LeuLys-Asp-Glu-Leu资料仅供参考,不当之处，请联系改正。4.4.新合成的蛋白质在内质网腔内进行新合成的蛋白质在内质网腔内进行糖基化糖基化寡糖转移酶寡糖转移酶资料仅供参考,不当之处，请联系改正。蛋白质蛋白质Asn+Asn+寡糖链寡糖链 构成构成 作用：作用：NlinkedNlinked寡糖寡糖 1.1.保护蛋白质保护蛋白质 单糖种类单糖种类 2.2.作为转运信号，指作为转运信号，指 N N 乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺 导蛋白的运输导蛋白的运输 甘露糖甘露糖 3.

14、3.维持膜的不对称性维持膜的不对称性 葡萄糖葡萄糖 O linked寡糖：蛋白质寡糖：蛋白质er/Thr/yr(-OH)在在ER中中在高尔基体中在高尔基体中资料仅供参考,不当之处，请联系改正。核糖体上进行分泌蛋白质合成的信号假说核糖体上进行分泌蛋白质合成的信号假说资料仅供参考,不当之处，请联系改正。5.5.内质网合成的蛋白质可经由高尔基体被内质网合成的蛋白质可经由高尔基体被 分泌出细胞分泌出细胞COPCOP小泡小泡COPCOP小泡小泡资料仅供参考,不当之处，请联系改正。粗面粗面内质网中脂类的合成内质网中脂类的合成种类：种类：磷脂、胆固醇磷脂、胆固醇合成部位合成部位:胞质一侧胞质一侧资料仅供参考

15、,不当之处，请联系改正。滑面内质网的功能滑面内质网的功能 脂类合成和代谢脂类合成和代谢 与粗面内质网的脂类合成种类有所不同与粗面内质网的脂类合成种类有所不同 主要成主要成类固醇类固醇 解毒作用：解毒作用：有解毒酶，可以是脂溶性的药物变成有解毒酶，可以是脂溶性的药物变成水溶性的，从而可以从肾脏中排泄出去。水溶性的，从而可以从肾脏中排泄出去。参与参与CaCa2+2+摄入与释放：摄入与释放：有钙离子泵，如肌细胞滑有钙离子泵，如肌细胞滑面内质网上。面内质网上。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。1.1.高尔基体的结构形态高尔基体的结构形态v高尔基体是由高尔基体是由4-84-8个排列较为整齐的个排列较为

16、整齐的扁平囊扁平囊泡、泡、小囊泡和大囊泡组成的三维网状膜系统。小囊泡和大囊泡组成的三维网状膜系统。v高尔基体具有极性高尔基体具有极性：顺面：凸面为生成面（未成熟面）、靠近内质网顺面：凸面为生成面（未成熟面）、靠近内质网反面：凹面为分泌面（成熟面）反面：凹面为分泌面（成熟面）标志酶：糖基转移酶（标志酶：糖基转移酶（glycosyl transferase）.高尔基体高尔基体 Golgi apparatus资料仅供参考,不当之处，请联系改正。中中间间膜膜囊囊资料仅供参考,不当之处，请联系改正。v数量数量v生物体中高尔基体的数量不等，平均为每个细生物体中高尔基体的数量不等，平均为每个细胞胞20个。在

17、分泌功能旺盛的的细胞中，高尔基个。在分泌功能旺盛的的细胞中，高尔基体很多，如胰腺外分泌细胞、唾液腺细胞和上体很多，如胰腺外分泌细胞、唾液腺细胞和上皮细胞等。而肌细胞高尔基体较少见。皮细胞等。而肌细胞高尔基体较少见。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。Golgi apparatus in cultured cell(red:Golgi;green:nucleus)资料仅供参考,不当之处，请联系改正。.高尔基体的功能高尔基体的功能（1 1）主要功能：参与细胞的分泌活动）主要功能：参与细胞的分泌活动（2 2）加工修饰蛋白质、糖脂）加工修饰蛋白质、糖脂（3 3）对蛋白质进行分选）对蛋白质进行分选（4

18、4）水解和加工蛋白质）水解和加工蛋白质资料仅供参考,不当之处，请联系改正。（1 1）参与细胞的分泌活动）参与细胞的分泌活动资料仅供参考,不当之处，请联系改正。（2 2）加工修饰蛋白质）加工修饰蛋白质资料仅供参考,不当之处，请联系改正。糖基化的功能糖基化的功能(1)协助蛋白质的折叠和转运协助蛋白质的折叠和转运(2)维持膜的不对称性维持膜的不对称性(3)保护蛋白免受蛋白酶的降解保护蛋白免受蛋白酶的降解(4)作为蛋白的分选信号作为蛋白的分选信号(5)作为细胞表面受体参与细胞间识别作为细胞表面受体参与细胞间识别 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。（3 3）对蛋白质进行分选）对蛋白质进行分选高尔基体高

19、尔基体反面网络反面网络的功的功能是进行蛋白质的分选能是进行蛋白质的分选 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。（4 4）水解和加工蛋白质）水解和加工蛋白质120009000信号肽酶信号肽酶蛋白酶蛋白酶资料仅供参考,不当之处，请联系改正。.溶酶体溶酶体Lysosome1.结构结构 酸性水解酶酸性水解酶 细胞内物质水解的场所细胞内物质水解的场所 膜上有膜上有H+-pumps,pH 5.0 膜蛋白高度糖基化膜蛋白高度糖基化.状态状态 异质性细胞器异质性细胞器.标志酶：酸性磷酸酶标志酶：酸性磷酸酶 acid phosphatase资料仅供参考,不当之处，请联系改正。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。.

20、溶酶体的类型溶酶体的类型v初级溶酶体初级溶酶体：此类溶酶体是刚刚从反面高尔基体形成的小此类溶酶体是刚刚从反面高尔基体形成的小囊泡囊泡,仅含有水解酶类，但无作用底物，外面只有一层单位膜，仅含有水解酶类，但无作用底物，外面只有一层单位膜，其中的酶处于非活性状态。其中的酶处于非活性状态。v次级溶酶体次级溶酶体：此类溶酶体中含有水解酶和相应的底物，是一此类溶酶体中含有水解酶和相应的底物，是一种将要或正在进行消化作用的溶酶体。根据所消化的物质来源种将要或正在进行消化作用的溶酶体。根据所消化的物质来源不同不同,分为自噬性溶酶体、异噬性溶酶体。分为自噬性溶酶体、异噬性溶酶体。v自噬性溶酶体自噬性溶酶体：是一

21、种自体吞噬泡是一种自体吞噬泡,作用底物是内源性的作用底物是内源性的,即即细胞内的蜕变、破损的某些细胞器或局部细胞质。这种溶酶体细胞内的蜕变、破损的某些细胞器或局部细胞质。这种溶酶体广泛存在于正常的细胞内，在细胞内起广泛存在于正常的细胞内，在细胞内起“清道夫清道夫”作用。作用。v 异噬性溶酶体异噬性溶酶体：又称异体吞噬泡又称异体吞噬泡,它的作用底物是外源性的它的作用底物是外源性的,即细胞经吞噬、胞饮作用所摄入的胞外物质。异噬性溶酶体实即细胞经吞噬、胞饮作用所摄入的胞外物质。异噬性溶酶体实际上是初级溶酶体同内吞泡融合后形成的。际上是初级溶酶体同内吞泡融合后形成的。资料仅供参考,不当之处，请联系改正

22、。5.功能功能(1)消化细胞内的物质消化细胞内的物质 自噬自噬 异噬异噬 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。(2)消化细胞外的物质消化细胞外的物质资料仅供参考,不当之处，请联系改正。vEndomembrane System:The structural and functional relationship organelles including ER,Golgi complex,lysosome,endosomes,secretory vesicles.资料仅供参考,不当之处，请联系改正。.过氧化物酶体过氧化物酶体1.结构结构 大大 小小:0.6 0.7 m 内容物内容物:氧化酶氧化酶

23、形形 成成:自我复制，裂殖自我复制，裂殖 标志酶：标志酶：过氧化氢酶触酶过氧化氢酶触酶(catalase)类核体：类核体：尿酸氧化酶结晶尿酸氧化酶结晶资料仅供参考,不当之处，请联系改正。Electron micrograph of three peroxisomes in a rat liver cell.(The electron-dense inclusions are the enzyme urate oxidase)资料仅供参考,不当之处，请联系改正。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。胞质的游离核糖体胞质的游离核糖体上合成上合成以折叠的方式转运以折

24、叠的方式转运信号肽不被切除信号肽不被切除信号肽信号肽:Ser-Lys-Leu资料仅供参考,不当之处，请联系改正。2.功能功能 进行氧化反应进行氧化反应 (1)利用氧利用氧 O2 RH2+O2 R+H2O2 (2)利用利用 H2O2 (catalase)H2O2+RH R+2H2O 2H2O2 2H2O+O2 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。特征溶酶体过氧化物酶体形态大小无酶晶体常有酶晶体酶种类酸性水解酶氧化酶、过氧化氢酶类PH5左右7左右是否需氧不需要需要功能细胞内消化多种功能发生在内质网中合成经G出芽形成酶在细胞基质中合成，经分裂装配形成标志酶酸性水解酶过氧化氢酶资料仅供参考,不当之处，

25、请联系改正。细胞内蛋白质的分选细胞内蛋白质的分选v除线粒体和植物叶绿体中能合成少量蛋白质外，除线粒体和植物叶绿体中能合成少量蛋白质外，绝大多数的蛋白质均在细胞质基质中的核糖体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运至细胞的特定部位。这一过上开始合成然后运至细胞的特定部位。这一过程称蛋白质的定向转运或分选。程称蛋白质的定向转运或分选。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。蛋白质的分选大体可分为两条途径：蛋白质的分选大体可分为两条途径：v1、在细胞质中完成多肽链的合成，然后转运至膜围、在细胞质中完成多肽链的合成，然后转运至膜围绕的细胞器，如线粒体、过氧化物酶体、细胞核及绕的细胞器，如

26、线粒体、过氧化物酶体、细胞核及细胞质基质的特定部位，因此被称为后转移。细胞质基质的特定部位，因此被称为后转移。v2、蛋白质合成起始后转移至糙面内质网，新生肽边、蛋白质合成起始后转移至糙面内质网，新生肽边合成边转入糙面内质网腔中，随后经高尔基体运至合成边转入糙面内质网腔中，随后经高尔基体运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外，内质网与高尔基溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外，内质网与高尔基体本身的蛋白成分的分选也是通过这一途径完成的。体本身的蛋白成分的分选也是通过这一途径完成的。这种肽链边合成边转移至内质网腔中的方式成为共这种肽链边合成边转移至内质网腔中的方式成为共转移。转移。资料仅供参考,不当之处，请联系

27、改正。3.细胞内蛋白运输通路细胞内蛋白运输通路 Cytosol ER1.门式运输：门式运输：2.跨膜运输：跨膜运输：3.囊泡运输：囊泡运输：资料仅供参考,不当之处，请联系改正。门式运输门式运输 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔复合体核孔复合体 核定位信号核定位信号nuclear localization signal(NLS)以折叠方式转运以折叠方式转运 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。跨膜运输跨膜运输 细胞质细胞质 Pero.ER Mi/Chl ER：信号肽信号肽 Mit，Chl，Per:导肽导肽 膜转运蛋白膜转运蛋白 以折叠、非折叠方式运输以折叠、非折叠方式运输资料仅供参考,不当之处，

28、请联系改正。(3)囊泡运输囊泡运输出芽出芽,转运转运,入坞，融合入坞，融合 在转运囊泡周围形成在转运囊泡周围形成蛋白衣被蛋白衣被(Clathrin,COPII 和和 COPI)只转运正确折叠、组只转运正确折叠、组装的蛋白。装的蛋白。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。资料仅供参考,不当之处，请联系改正。1.如何理解细胞质基质的结构组成及其在细胞生命活动中的作用。如何理解细胞质基质的结构组成及其在细胞生命活动中的作用。2.粗面内质网上合成哪几类蛋白质？粗

29、面内质网上合成哪几类蛋白质？3.细胞内蛋白质合成部位及其去向如何细胞内蛋白质合成部位及其去向如何?4.指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成需要哪些主要结构或因子指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成需要哪些主要结构或因子?它它 们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成?5.以胰岛素为例说明分泌蛋白质的合成和分泌过程。以胰岛素为例说明分泌蛋白质的合成和分泌过程。6.举例说明分子伴侣在蛋白质折叠及转运中的作用。举例说明分子伴侣在蛋白质折叠及转运中的作用。7.结合高尔基体的结构特征，谈谈它是怎样行使其生理功能的。结合高尔基体的结构特征，谈谈它是怎样行使其生理功能的。8.蛋白

30、质糖基化的基本类型、特征及生物学意义是什么蛋白质糖基化的基本类型、特征及生物学意义是什么?9.溶酶体是有哪些基本功能溶酶体是有哪些基本功能?怎样理解溶酶体是异质性的细胞器怎样理解溶酶体是异质性的细胞器?10.过氧化物酶体与溶酶体有哪些区别过氧化物酶体与溶酶体有哪些区别?11.图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。12.膜泡运输有哪几种类型？膜泡运输有哪几种类型？思思 考考 题题资料仅供参考,不当之处，请联系改正。膜蛋白的合成膜蛋白的合成:资料仅供参考,不当之处，请联系改正。内质网内质网高尔基体膜高尔基体膜 溶酶体膜溶酶体膜 细胞膜细胞膜内质网内质网线粒体线粒体 过氧化物酶体过氧化物酶体囊泡囊泡磷脂转磷脂转移蛋白移蛋白