医学精品课件:第5章 细胞的内膜系统.ppt
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1、真核细胞中在结构、功能及发生上具有一真核细胞中在结构、功能及发生上具有一定联系的细胞内膜,包括内质网、高尔基定联系的细胞内膜,包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜等,复合体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜等,可以看成统一的膜成分在局部区域的特化。可以看成统一的膜成分在局部区域的特化。提高细胞代谢效提高细胞代谢效率,使特定的功率,使特定的功能在特定的区域能在特定的区域内完成。内完成。(endomembrane system)胞质溶胶也称胞质溶胶也称细胞质基质细胞质基质,内膜系统分布,内膜系统分布于其中。是指细胞质中除各种细胞器和内于其中。是指细胞质中除各种细胞器和内含物以外的较为均质
2、而半透明的液体部分。含物以外的较为均质而半透明的液体部分。小分子:水、无机离子小分子:水、无机离子 中分子:氨基酸、核苷酸及其衍生物等中分子:氨基酸、核苷酸及其衍生物等 大分子:多糖、蛋白质、大分子:多糖、蛋白质、RNARNA等。等。为各种细胞器的功能活动提供离子环境、为各种细胞器的功能活动提供离子环境、反应底物和反应场所。反应底物和反应场所。(cytosol)(ribosome)1955年年 Palade 电镜电镜腺细胞腺细胞1958年年Roberts命名命名ribosome1.基本类型基本类型原核细胞核糖体原核细胞核糖体 (70S)真核细胞核糖体真核细胞核糖体 (80S)线线 粒粒 体体
3、核糖体核糖体 (70S)表:各类型核糖体及其亚基的沉降系数表:各类型核糖体及其亚基的沉降系数 类型类型 单体单体 大亚基大亚基 小亚基小亚基 原核细胞核糖体原核细胞核糖体 70S 50S 30S 真核细胞核糖体真核细胞核糖体 80S 60S 40S线粒体核糖体线粒体核糖体 70S 50S 30S2.化学组成化学组成70S核糖体核糖体50S30S80S核糖体核糖体60S40S23S rRNA16S rRNA5S rRNA 28S rRNA5.8S rRNA5S rRNA18S rRNA31种蛋白质种蛋白质21种蛋白质种蛋白质49种蛋白质种蛋白质33种蛋白质种蛋白质 非膜性细胞器;非膜性细胞器;电
4、镜下:电镜下:高电子密度的圆形或椭圆形致密小颗粒。高电子密度的圆形或椭圆形致密小颗粒。直径直径 15 30nm1.游离核糖体:游离核糖体:游离于细胞质中;游离于细胞质中;主要合成细胞本身的结构蛋白。主要合成细胞本身的结构蛋白。2.附着核糖体:附着核糖体:附着在内质网膜上,是核糖体存在附着在内质网膜上,是核糖体存在 的主要方式;的主要方式;主要合成分泌蛋白。主要合成分泌蛋白。存在方式 多聚核糖体多聚核糖体-无论是游离核糖体还是附着核糖体,在进行蛋白无论是游离核糖体还是附着核糖体,在进行蛋白 质合成时,通常由质合成时,通常由mRNAmRNA将若干核糖体串联起来成为蛋白质合成将若干核糖体串联起来成为
5、蛋白质合成 的功能团,这种功能团称的功能团,这种功能团称多聚核糖体多聚核糖体(polyribosome)(polyribosome)。功能分区5,3,mRNA A部部位位 P部部位位G因因子子T因子因子(1 1)A A部位部位:又称又称受体部位受体部位,是接受氨酰是接受氨酰-tRNA-tRNA的部位。的部位。(2 2)P P部位部位:又称又称供体部位供体部位,是肽酰是肽酰-tRNA-tRNA移交肽链后释放移交肽链后释放tRNAtRNA的部位。的部位。(3 3)T T因子因子:又称又称转肽酶活性部位转肽酶活性部位,在肽链延长时催化氨基酸与氨基酸之间形成肽键。在肽链延长时催化氨基酸与氨基酸之间形成
6、肽键。(4 4)G G因子因子:又称又称GTPGTP酶活性部位酶活性部位,分解分解GTPGTP,并将肽酰,并将肽酰-tRNA-tRNA由由A A部位移到部位移到P P部位。部位。1945年,年,K.R.Porter-电子显微镜电子显微镜-小鼠成纤维细胞小鼠成纤维细胞(Endoplasmic reticulum,ER)11内质网内质网是细胞质中一种相互是细胞质中一种相互连通呈网状分布的膜性连通呈网状分布的膜性 结构;结构;由由、组成,组成,故将这三种结构看成是内质故将这三种结构看成是内质网的单位结构。网的单位结构。小小 管管小小 泡泡扁囊状扁囊状细胞膜细胞膜核核 膜膜 内质网内质网由一层单位膜构
7、由一层单位膜构成,厚约成,厚约56nm,常与核膜,常与核膜相连。内质网膜围成的腔相连。内质网膜围成的腔。内质网的形态、数量及分布位置在不同细胞中各不相内质网的形态、数量及分布位置在不同细胞中各不相同。常与细胞类型、生理状态以及分化程度有关。同。常与细胞类型、生理状态以及分化程度有关。内质网内质网胞质面附着大量核糖体,表面粗糙;胞质面附着大量核糖体,表面粗糙;常由板层状排列的常由板层状排列的扁囊扁囊构成;构成;多分布在分泌功能旺盛或分化较完善的细胞内。多分布在分泌功能旺盛或分化较完善的细胞内。胞质面无核糖体附着,表面光滑;胞质面无核糖体附着,表面光滑;常由分支的常由分支的小管小管或圆形或圆形小泡
8、小泡;多分布在一些特化的细胞中,如肝细胞。多分布在一些特化的细胞中,如肝细胞。核糖体核糖体粗面内质网粗面内质网滑面内质网滑面内质网粗面内质网粗面内质网(rough endoplasmic reticulum,RER)滑面内质网滑面内质网(smooth endoplasmic reticulum,SER)微粒体微粒体(microsome)应用蔗应用蔗糖密度梯度离心法将细胞匀浆糖密度梯度离心法将细胞匀浆离心,使内质网断裂成许多直离心,使内质网断裂成许多直径约径约100nm 100nm 的封闭小泡,称的封闭小泡,称微微粒体粒体。标志酶:标志酶:葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶通过通过微粒体微粒体研
9、究内质网的化学成分。研究内质网的化学成分。主要成分主要成分脂脂 类:类:蛋白质:蛋白质:卵磷脂含量丰富,卵磷脂含量丰富,鞘磷脂含量很少。鞘磷脂含量很少。含量较细胞膜为多。含量较细胞膜为多。粗面内质网:粗面内质网:蛋白质的合成、加工、分选、转运。蛋白质的合成、加工、分选、转运。滑面内质网:滑面内质网:脂质与固醇的合成、代谢以及细胞解毒作用。脂质与固醇的合成、代谢以及细胞解毒作用。A A、分泌蛋白:、分泌蛋白:合成后分泌到细胞外的蛋白质。合成后分泌到细胞外的蛋白质。(酶、抗体、肽类激素、胞外基质成分等)(酶、抗体、肽类激素、胞外基质成分等)B B、膜、膜 蛋蛋 白:白:合成后嵌在膜内的蛋白质。合成
10、后嵌在膜内的蛋白质。(膜受体、膜抗原等)(膜受体、膜抗原等)D D、溶酶体蛋白:、溶酶体蛋白:合成后通过特定途径成为溶酶体中的酶。合成后通过特定途径成为溶酶体中的酶。(溶酶体中的酸性水解酶类)(溶酶体中的酸性水解酶类)C C、驻留蛋白:、驻留蛋白:合成后留在内质网腔中,对新生肽链进合成后留在内质网腔中,对新生肽链进 行修饰、转运和折叠。行修饰、转运和折叠。(某些可溶性蛋白质)(某些可溶性蛋白质)RERRER上合成的四类蛋白质上合成的四类蛋白质蛋白质的生物合成DNA前体前体RNARNA多肽链多肽链核糖体核糖体19751975年年BlobelBlobel等提出信号假说等提出信号假说(signal
11、hypothesis)(signal hypothesis),用以解释内质网膜对游离核糖体的识别、两者的用以解释内质网膜对游离核糖体的识别、两者的结合以及所合成的多肽链穿过内质网膜进入内质结合以及所合成的多肽链穿过内质网膜进入内质网腔等一系列事件。网腔等一系列事件。关于分泌蛋白合成的信号假说关于分泌蛋白合成的信号假说蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分:蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分:*信号肽(信号肽(signal peptide)signal peptide):在分泌蛋白在分泌蛋白mRNA5mRNA5端起始密码子端起始密码子AUGAUG之后有之后有一组信号密码一组信号密码,蛋白质合成时先在
12、游离核糖体上由信号密码翻译出信蛋白质合成时先在游离核糖体上由信号密码翻译出信号肽,信号肽由号肽,信号肽由18301830个疏水氨基酸组成。个疏水氨基酸组成。*信号识别颗粒(信号识别颗粒(signal recognition particlesignal recognition particle,SRPSRP):):由由6 6种多肽和种多肽和1 1个个RNARNA组成,既能识别信号肽,又能与核糖体的组成,既能识别信号肽,又能与核糖体的A A位点结合,导致蛋位点结合,导致蛋白质合成暂停。白质合成暂停。*SRPSRP受体(受体(SRP receptorSRP receptor):):内质网膜的整合蛋
13、白,可与内质网膜的整合蛋白,可与SRPSRP特异结合。特异结合。*移位子(移位子(translocatortranslocator,translocontranslocon):):内质网膜的通道蛋白。内质网膜的通道蛋白。内质网腔内质网腔细胞质细胞质SRP受体受体信号识别颗粒信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP)tRNAAP核糖体核糖体mRNA信号肽信号肽(signal peptide)A信号密码(信号密码(signal codon)蛋白质转移到内质网的机制蛋白质转移到内质网的机制(1 1)在)在RERRER上合成的大部分蛋白都需要进行糖基上合成的大部分蛋
14、白都需要进行糖基 化修饰,形成糖蛋白。化修饰,形成糖蛋白。N-连接糖基化:连接糖基化:寡糖与天门冬酰胺寡糖与天门冬酰胺(Asn)残基侧链上的氨基残基侧链上的氨基 基团相连接。基团相连接。在在RER腔中完成。腔中完成。O-连接糖基化:连接糖基化:寡糖与丝氨酸寡糖与丝氨酸(Ser)、苏氨酸、苏氨酸(Thr)和酪氨酸和酪氨酸 (Tyr)残基侧链上的羟基基团相连接。残基侧链上的羟基基团相连接。主要或全部在高尔基复合体中完成。主要或全部在高尔基复合体中完成。分泌蛋白分泌蛋白ER腔腔转运小泡转运小泡高尔基复合体高尔基复合体浓缩泡浓缩泡(分泌泡分泌泡)细胞外细胞外 RER RER上合成的膜蛋白,其肽链中会出
15、现一个或多个上合成的膜蛋白,其肽链中会出现一个或多个,从而使其以不同方式整合在,从而使其以不同方式整合在ERER膜上。膜上。RER RER上合成的驻留蛋白,其肽链羧基端带有上合成的驻留蛋白,其肽链羧基端带有,从而使其从而使其“驻留驻留”在在ERER腔中,负责对新生肽链进行修饰、转腔中,负责对新生肽链进行修饰、转运和折叠。运和折叠。溶酶体蛋白溶酶体蛋白ER腔腔转运小泡转运小泡高尔基复合体高尔基复合体转运小泡转运小泡溶酶体溶酶体内体内体 在滑面内质网上合成的主要是卵磷脂。在滑面内质网上合成的主要是卵磷脂。实验已证实滑面内质网参与了糖原的分解,实验已证实滑面内质网参与了糖原的分解,但是否参与糖原的合
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