细胞内膜系统课件.pptx
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1、细胞内膜系统细胞内膜系统(Endomembrane SystemEndomembrane System)内膜系统内膜系统内质网内质网(endoplasmic reticulum)高尔基复合体高尔基复合体(Golgi complex)溶酶体溶酶体(lysosomes)过氧化氢体过氧化氢体(peroxisomes)(核膜、小泡核膜、小泡)intracellular compartments:endosomes Nuclear-ERGolgiERlysosome细胞内的房室化细胞内的房室化 The Endomembrane System is Complex.2四、高尔基复合体功能四、高尔基复合体功
2、能(一)高尔基复合体与(一)高尔基复合体与细胞的分泌活动细胞的分泌活动3H标记亮氨酸标记亮氨酸3分钟分钟20分钟分钟120分钟分钟 高尔基复合体在高尔基复合体在细胞分泌活动中起着细胞分泌活动中起着重要的运输作用;在重要的运输作用;在分泌颗粒的形成过程分泌颗粒的形成过程中起着浓缩、修饰、中起着浓缩、修饰、加工等作用。加工等作用。3The dynamics of transport through the Golgi complex4(二)高尔基复合体对蛋白质的修饰加工(二)高尔基复合体对蛋白质的修饰加工1.参与糖蛋白的合成和修饰参与糖蛋白的合成和修饰N-连接寡糖链:连接寡糖链:在在rER腔内合成
3、。腔内合成。O-连接寡糖链:连接寡糖链:在高尔基体内合成。在高尔基体内合成。糖蛋白糖蛋白3H标记甘露糖标记甘露糖3H标记半乳糖;唾液酸标记半乳糖;唾液酸3H标记标记N-乙酰葡萄乙酰葡萄糖胺糖胺高尔基复合体对糖蛋白的合成和高尔基复合体对糖蛋白的合成和修饰过程具有严格的顺序性。修饰过程具有严格的顺序性。5N-linked Glycosylation Can be further divided into two stages:Initial glycosylation eventSubsequent modification of the carbohydrate side chain6N-乙酰氨
4、基葡萄糖乙酰氨基葡萄糖甘露糖甘露糖葡萄糖葡萄糖Protein Glycosylation Defined as the addition of carbohydrate groups to specific amino acid residues in a protein There are two kinds of glycosylation:N-linked-addition of carbohydrates to asparagine residuesO-linked-addition of carbohydrates to serine or threonine residues 7特
5、特 征征N-N-连接连接O-O-连接连接1.1.合成部位合成部位粗面内质网粗面内质网粗面内质网或高尔粗面内质网或高尔基体基体2.2.合成方式合成方式来自同一个寡糖前来自同一个寡糖前体体一个个单糖加上去一个个单糖加上去3.3.与之结合的与之结合的 氨基酸残基氨基酸残基 天冬酰胺天冬酰胺 丝氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨羟赖氨酸、羟脯氨酸酸4 4 最终长度最终长度至少至少5 5个糖残基个糖残基 一般一般1 14 4个糖残个糖残基,但基,但ABOABO血型抗血型抗原较长原较长5.5.第一个糖残基第一个糖残基N-N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺N-N-乙酰半乳糖胺等乙酰半乳糖胺等N-连接与
6、连接与O-连接的寡糖比较连接的寡糖比较 8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 糖蛋白寡糖链合成与加工都没有模板,靠不同的酶在细胞不同间隔中经历复杂的加工过程才能完成。糖基化是在成熟过程中折叠成正确构象和增加蛋白质的稳定性;多羟基糖侧链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选信号。进化上的意义:寡糖链具有一定的刚性,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的外被,同时又不象细胞壁那样限制细胞的形状与运动。蛋白聚糖在高尔基体中组装。与丝氨酸残基相连的是木糖,而不是N-乙酰半乳糖
7、胺。植物细胞中高尔基体合成和分泌多糖。92.参与蛋白质的改造参与蛋白质的改造无活性前体物无活性前体物(某些肽类激素某些肽类激素)加工改造加工改造有活性的物质有活性的物质(激素激素)以胰岛素合成为例,胰岛素分子由A和B两条链经2个二硫键结合而成的。A链含有21个氨基酸,B链含有30个氨基酸。胰岛素原失去C链而成胰岛素(三)高尔基复合体对蛋白质的分拣运输(三)高尔基复合体对蛋白质的分拣运输蛋白质合成蛋白质合成溶酶体寡聚糖磷酸化溶酶体寡聚糖磷酸化切除甘露糖切除甘露糖加加N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺加半乳糖加半乳糖加唾液酸;分拣加唾液酸;分拣溶酶体溶酶体顺面管网顺面管网中层囊中层囊反面囊反面囊反面管网
8、反面管网大泡(分泌颗粒)大泡(分泌颗粒)rER高尔基复合体高尔基复合体顺面囊顺面囊切除甘露糖切除甘露糖高尔基堆高尔基堆 RER合成的蛋白质在合成的蛋白质在Gc加工中,被加上不同的分选信号加工中,被加上不同的分选信号(磷酸、半乳糖、唾液酸等磷酸、半乳糖、唾液酸等),被反面,被反面Gc膜上的专一受体识别、膜上的专一受体识别、浓缩、分选后,形成不同运输小泡运到细胞不同部位。浓缩、分选后,形成不同运输小泡运到细胞不同部位。11(三)高尔基复合体对蛋白质的分拣运输(三)高尔基复合体对蛋白质的分拣运输蛋白质合成蛋白质合成溶酶体寡聚糖磷酸化溶酶体寡聚糖磷酸化切除甘露糖切除甘露糖加加N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖
9、胺加半乳糖加半乳糖加唾液酸;分拣加唾液酸;分拣溶酶体溶酶体顺面管网顺面管网中层囊中层囊反面囊反面囊反面管网反面管网大泡(分泌颗粒)大泡(分泌颗粒)rER高尔基复合体高尔基复合体顺面囊顺面囊切除甘露糖切除甘露糖高尔基堆高尔基堆12(四)高尔基复合体与溶酶体的形成(四)高尔基复合体与溶酶体的形成溶酶体的酶是由rER上的核糖体合成rER腔内运输小泡 高尔基复合体(加工修饰)溶酶体的酶内含有甘露糖-6-磷酸,高尔基复合体反面扁囊膜上有甘露糖-6-磷酸受体,能特异与其结合,诱导溶酶体酶聚集并“出芽”离开高尔基复合体形成溶酶体。溶酶体酶的分选:M6P反面膜囊M6P受体。在肝细胞中溶酶体酶还存在不依赖于M6
10、P的另一种分选途径。13内吞体内吞体溶酶体酶的磷酸化溶酶体酶的磷酸化rER顺面管网顺面管网反面管网反面管网高尔基复合高尔基复合体体 溶酶体水解酶前体溶酶体水解酶前体加入磷酸基团加入磷酸基团M-6-P溶酶体酶溶酶体酶前前 溶溶 酶酶 体体ATPADP+PiH+去除磷酸去除磷酸pH=6成熟溶酶体成熟溶酶体M-6-P(甘露糖甘露糖-6-磷酸是一种分选信号磷酸是一种分选信号)14内吞体内吞体rER顺面管网顺面管网反面管网反面管网高尔基复合体高尔基复合体 溶酶体水解酶前体溶酶体水解酶前体加入磷酸基团加入磷酸基团M-6-P溶酶体酶溶酶体酶前前 溶溶 酶酶 体体ATPADP+PiH+去除磷酸去除磷酸pH=6
11、成熟溶酶体成熟溶酶体clathrin coat,early/late endosome,acidic compartment15 无生物活性的蛋白原高尔基体切除N-端或两端的序列成熟的多肽。如胰岛素、胰高血糖素等。蛋白质前体高尔基体水解同种有活性的多肽,如神经肽。含有不同信号序列的蛋白质前体高尔基体加工成不同的产物。同一种蛋白质前体不同细胞、以不同的方式加工不同的多肽。加工方式多样性的可能原因:确保小肽分子的有效合成;弥补缺少包装并转运到分泌泡中的必要信号;有效地防止这些活性物质在合成它的细胞内起作用。(五)(五)蛋白质在高尔基体中酶解加工几种类型16(六)高尔基复合体与细胞内膜泡运输(六)高
12、尔基复合体与细胞内膜泡运输内质网内质网 膜流膜流(membrane flow):细胞各种膜性结构之间相互联系和转移的现象称膜流。运输小泡运输小泡高尔基复合体高尔基复合体大囊泡大囊泡细胞膜细胞膜17供(受)体房室/膜,膜再循环;结构/调节性分泌途径;前/反向运输coat protein,COP/反向运输(retrograde t.)前向运输(anterograde t.)18内膜系统与膜流内膜系统与膜流 膜流膜流(membrane flow):是指细胞的膜成分在质膜与内膜之间,以及在内膜系统各种结构之间流动的现象。又称为小泡流(vesicle flow)。膜流过程中,提供膜性小泡的膜结构成为供体
13、房室(donor compartment)或供体膜,接受膜性小泡的膜结构成为受体房室(acceptor c.)或受体膜。膜的再循环(membrane recycling)实现细胞器膜成分的内在平衡机制(homeostatic mechanisms)。结构性分泌途径(constitutive secretory pathway)与调节性分泌途径(regaluted s.p.)。前向运输(anterograde t.)与反向运输(retrograde t.)。19 Retrieving ER proteins20The formation of clathrin-coated vesicles a
14、t the TG21Secreted proteins Proteins move from Golgi complex to plasma membrane in secretory vesiclesConstitutive(intestinal mucus)肠粘液Regulated(neurotransmitters)神经递质22五、高尔基复合体的病理性变化五、高尔基复合体的病理性变化异常改变异常改变高尔基复合体的增生和肿胀:囊泡扩张可占高尔基复合体的增生和肿胀:囊泡扩张可占据细胞质的大部分区域,多见于药物中毒。据细胞质的大部分区域,多见于药物中毒。高尔基复合体内容物的改变高尔基复合体内容
15、物的改变:(颗粒颗粒)电子密度电子密度低含饱和脂肪酸,反之低含饱和脂肪酸,反之高尔基复合体在癌细胞中的改变高尔基复合体在癌细胞中的改变高尔基复合体的萎缩和解体:囊泡塌陷、数高尔基复合体的萎缩和解体:囊泡塌陷、数量减少或降解,见于中毒或肿瘤细胞。量减少或降解,见于中毒或肿瘤细胞。23Cell BiologyCell Biology医用生物学教研室 李延兰 24 1955年年,de Duve等人等人,电镜电镜-鼠肝细胞鼠肝细胞-细胞化学细胞化学显示,含多种水解酶,分解各种内源和外源性物显示,含多种水解酶,分解各种内源和外源性物质,称为溶酶体。质,称为溶酶体。一、溶酶体的形态结构与酶一、溶酶体的形态
16、结构与酶溶酶体的形态特征溶酶体的形态特征 溶酶体是由一层单位膜包围,内含多种酸性水解溶酶体是由一层单位膜包围,内含多种酸性水解酶的泡状结构。酶的泡状结构。0.20.8m 球形、卵圆形小体;也长球形、卵圆形小体;也长杆状、蛇形称为管状溶酶体、线状溶酶体杆状、蛇形称为管状溶酶体、线状溶酶体。第三节第三节 溶酶体溶酶体Cell BiologyCell Biology医用生物学教研室 李延兰 2525lysosomeCell BiologyCell Biology医用生物学教研室 李延兰 26溶酶体的酶溶酶体的酶 溶酶体含有60多种水解酶,这些水解酶多为酸性水解酶,具有某些特征的同源序列;pH值4-6
17、。酶蛋白酶(肽酶)核酸酶磷酸酶糖苷酶(水解糖蛋白和糖脂、糖链的酶)酯 酶硫酸酯酶(分解氨基多糖的酶)酸性磷酸酶(ACP酶),acid phosphatase三偏磷酸酶(TMP酶)Thiamine Monophosphatase TMP标志酶标志酶27二、溶酶体膜的特性溶酶体膜膜上有H+质子泵:保持溶酶体基质内的酸性环境。膜内存在特殊的转运蛋白:可运输消化水解的产物。蛋白质高度糖基化:防止膜自身被水解消化。(两种跨膜整合蛋白的含量非常丰富,lgpA 和lgpB)Cell BiologyCell Biology医用生物学教研室 李延兰 28内吞体内吞体三、溶酶体的形成三、溶酶体的形成rER顺面管网
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