细胞生物学 第六章细胞内膜系统(一)
合集下载
细胞内膜系统
内膜系统与膜流
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房室(donor compartment) 或供体膜，.)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)。
2
Nuclear-ER
intracellular compartments:
endosomes
lysosome
Golgi
细胞内的房室化
ER
四、高尔基复合体功能
120分钟
（一）高尔基复合体与 细胞的分泌活动 H标记亮氨酸 高尔基复合体在 细胞分泌活动中起着 重要的运输作用；在 分泌颗粒的形成过程 中起着浓缩、修饰、 加工等作用。
21
Secreted proteins
Proteins move from Golgi complex to plasma membrane in secretory vesicles
Constitutive
(intestinal mucus)肠 粘液
Regulated
(neurotransmitters)神 经递质
膜上有H+质子泵：保持溶酶体基质内的酸性 溶 环境。 酶 体 膜内存在特殊的转运蛋白：可运输消化水解 膜 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）
三、溶酶体的形成
Cell Biology
28
M-6-P(甘露糖-6-磷酸是一种分选信号) 溶酶体水解酶前体 加入磷酸基团 ATP ADP+Pi M-6-P
细胞生物学内膜系统医学知识
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。
二、化学组成
磷脂 50%~60% 蛋白质 20% 种类比细胞膜多
葡萄糖-6-磷酸酶（标志酶） 大量的酶类 电子传递体系
脂类合成有关的酶 内质网膜蛋白 蛋白质的转运 驻留蛋白（伴侣蛋白）参与蛋白质的折叠
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。
“信号假说”（signal hypothesis）
信号肽(signal peptide)：新合成的蛋白质分子N端含 有一段由15~30个疏水性氨基酸残基组成的特殊序列， 该序列就是蛋白质分选信号，又称信号肽。
信号识别颗粒（signal recognition particle， SRP）： 信号肽可被细胞质中的SRP识别并结合，导致蛋白质 合成暂停。
一、形态结构
➢形态：由一层厚约5～6nm的单位膜包围形成的管状、 扁囊状或小泡状结构。它们相互连通，形成了连续的 网状膜性系统，内腔相互连通。 ➢结构：是一种封闭结构，因此，内质网存在两个面： 即内质网的外表面称为胞质溶胶面（cytosol surface）， 内表面为腔面。其内表面之间的间隙为内质网腔或池。
三、内质网的类型（掌握）
根据内质网膜上是否附着核糖体，将内质网分成 两种类型：
粗面内质网(rough endoplasmic reticulum, RER) 滑面内质网(smooth endoplasmic reticulum, SER)
RER：胞质溶胶面有核糖体附着，表面粗糙 SER：胞质溶胶面无核糖体附着，表面光滑
关闭蛋白质 转运通道
开启蛋白质 转运通道
信号肽被水解的 成熟的蛋白质
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
细胞生物学第六章第三节《细胞内膜系统》
②胞质溶质蛋白 ④核基因组编码蛋白
2、新生多肽链的折叠与装配
PDI催化二硫键形成，促进多肽链折叠。分子伴侣。 3、蛋白质的糖基化(glycosylation)
糙面内质网中的N-连接糖基化
4、蛋白质的胞内运输 第一站
（二）光面内质网的功能
1、脂类合成
2、糖原代谢 3、细胞解毒 肝细胞 G-6-P酶 肝细胞 氧化酶系和羟化酶系
3．管泡状网络结构
反面高尔基网(TGN)
三、高尔基复合体的主要功能
（一）高尔基复合体是胞内蛋白质运输分泌的中转站
（ 二）高尔基复合体是胞内物质加工合成的重要场所 １.糖蛋白的加工合成 O-连接的糖基化
（二）高尔基复合体是胞内物质加工合成的重要场所
２.蛋白质的水解修饰
（三）在胞内蛋白质的分选和膜泡的定向运输中的枢纽作用 蛋白质分选 (protein sorting)
二、高尔基复合体的形态结构
三种不同的膜性结构组成了高尔基复合体的基本结构。
高尔基堆 (Golgi stack)
极性：顺面、反面 1．连续分支的管状网络结构 顺面高尔基网(CGN) 2．扁平膜囊 顺面膜囊 (cis cisterna) 中间膜囊 (medial cisterna) 反面膜囊 (trans cisterna)
4、免疫球蛋白重链结合蛋白
(immunoglobulin heavychain-binding protein)
单体非糖蛋白；与Hsp70同源。 分子伴侣，阻止蛋白质聚集或发生不可逆变性，协助蛋白质折叠。
二、内质网的形态结构与类型
（一）内质网是一种膜性管网结构系统 基本特征：以膜性小管、小泡和扁囊为基本结构单位，彼此
第六章 细胞质和细胞器
医学细胞生物学 第06章 内膜系统 1
子和终止因子的结合位点
核糖体类型和理化特性
存在于除哺乳动物成熟红细胞外 的所有细胞 核糖体的类型
核糖体的类型
类型
原核细胞Ri 真核细胞质Ri 真核细胞器Ri
完整Ri
70S 80S
大亚基
50S 60S
小亚基
30S 40S
叶绿体Ri 线粒体Ri
70S 55-80S
50S 50S
30S 30S
沉降系数 物质在单位离心力场中沉降的速度 为方便将10-13秒作为一个单位，称Svedberg单位，用 S表示。其数值与物质分子的质量和形状有关。
• 1945年Porter K.R和 Claude A.D用电子显 微镜观察培养的小鼠 成纤维细胞发现细胞 质中有一些形状大小 略有不同的小管、小 囊连接成网状的结构 称内质网。
ER的化学组成
脂质和蛋白质，动物细胞内质网脂质含 量约为60%，蛋白质含量约为40%。
ER的形态结构和类型 形态
• 1、扁平囊排列： • 内质网膜之间为狭窄 的腔，形状扁而长， 不封闭，相互连通。 • 2.小泡状排列 • 泡状，如气球，腔较 大。 • 3.小管状排列 • 呈分支而细长的管子 。
蛋白质的合成
一、 mRNA（messenger RNA） 蛋白质生物合成的直接模板
蛋白质的合成
二、 tRNA（transfer RNA） 蛋白质生物合成的 “高级搬运工”
蛋白质的合成
三、核糖体（ribosome） 蛋白质生物合成的场所
核糖体与蛋白质的合成
过程： • 1.肽链合成起始； • 2.肽链延伸； • 3.肽链合成终止。 特点： • 从mRNA的5’ 3’ • tRNA的反密码子识别 酸结束。
核糖体的形成与装配
细胞生物学课件：第六章+内质网和蛋白合成
内质网上核糖体合成的蛋白：
A.分泌蛋白；
B.输入溶酶体腔的溶酶体酶蛋白（讲溶酶体时讲其 筛选运输机制）；
C.插入到内质网膜中的整合蛋白。
D. 内 质 网 驻 留 蛋 白 （ 讲 高 尔 基 体 时 介 绍 其 回 运 机 制）。
内质网上核糖体合成的蛋白的特点：
跨膜蛋白：插入膜中成为膜蛋白，多数随膜流转换成 质膜和其它细胞器的成分；
由K. R. Porter、A. Claude 和 E. F. Fullam等 人于1945年发现，他们在观察培养的小鼠成纤维 细胞时，发现细胞质内部具有网状结构，建议叫做 内质网endoplasmic reticulum，ER，后来发现 内质网不仅仅存在于细胞的“内质”部，通常还与 质膜和核膜相连，并且与高尔基体关系密切。
一．内质网的形态结构
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。内质网是由单层单位膜围成的封闭的网状管道 系统。根据形态的不同可分为糙面内质网和光面内质网 两类。
糙面内质网（RER）呈扁平囊状，排列整齐，有核糖体 附着。
光面内质网（SER）呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。
细胞不含纯粹的RER或SER，它们分别是ER连续结构 的一部分。
蛋白占总重的1/3，大都定位于核糖体的表面和间插在 rRNA折叠形成的缝隙中。核糖体蛋白的作用是使核心 RNA保持稳定，同时允许rRNA在蛋白合成时发生必要 的构型变化。
2.核糖体的RNA催化剂 为tRNA提供结合位点（A、P、E
结合位点） 催化氨基酸间肽键的形成（核糖体
大亚单位中的rRNA）。
第四节蛋白合成的命运
5、废弃蛋白的降解：一些变性的和错误折 叠的蛋白，可通过蛋白降解途径进行清除。 如内质网中错误折叠的蛋白就是在细胞质 溶质中通过蛋白的泛素化降解途径被降解。
A.分泌蛋白；
B.输入溶酶体腔的溶酶体酶蛋白（讲溶酶体时讲其 筛选运输机制）；
C.插入到内质网膜中的整合蛋白。
D. 内 质 网 驻 留 蛋 白 （ 讲 高 尔 基 体 时 介 绍 其 回 运 机 制）。
内质网上核糖体合成的蛋白的特点：
跨膜蛋白：插入膜中成为膜蛋白，多数随膜流转换成 质膜和其它细胞器的成分；
由K. R. Porter、A. Claude 和 E. F. Fullam等 人于1945年发现，他们在观察培养的小鼠成纤维 细胞时，发现细胞质内部具有网状结构，建议叫做 内质网endoplasmic reticulum，ER，后来发现 内质网不仅仅存在于细胞的“内质”部，通常还与 质膜和核膜相连，并且与高尔基体关系密切。
一．内质网的形态结构
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。内质网是由单层单位膜围成的封闭的网状管道 系统。根据形态的不同可分为糙面内质网和光面内质网 两类。
糙面内质网（RER）呈扁平囊状，排列整齐，有核糖体 附着。
光面内质网（SER）呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。
细胞不含纯粹的RER或SER，它们分别是ER连续结构 的一部分。
蛋白占总重的1/3，大都定位于核糖体的表面和间插在 rRNA折叠形成的缝隙中。核糖体蛋白的作用是使核心 RNA保持稳定，同时允许rRNA在蛋白合成时发生必要 的构型变化。
2.核糖体的RNA催化剂 为tRNA提供结合位点（A、P、E
结合位点） 催化氨基酸间肽键的形成（核糖体
大亚单位中的rRNA）。
第四节蛋白合成的命运
5、废弃蛋白的降解：一些变性的和错误折 叠的蛋白，可通过蛋白降解途径进行清除。 如内质网中错误折叠的蛋白就是在细胞质 溶质中通过蛋白的泛素化降解途径被降解。
医学细胞生物学细胞的内膜系统
05
线粒体
线粒体的定义与功能
总结词
线粒体是细胞内重要的细胞器，主要负责细 胞能量代谢，是细胞进行有氧呼吸的主要场 所。
详细描述
线粒体是细胞内由双层膜包裹的细胞器，主 要负责合成和储存能量。它们通过氧化磷酸 化过程将有机物氧化，释放能量供细胞使用 。线粒体还参与其他代谢过程，如脂肪酸氧
化和氨基酸代谢。
04
溶酶体
溶酶体的定义与功能
总结词
溶酶体是细胞内具有单层膜包裹的细胞器，主要功能是分解衰老的细胞器和外 来病原体。
详细描述
溶酶体是由单层膜包裹的囊状结构，内部含有多种水解酶，能够分解衰老的细 胞器和进入细胞内的外来病原体。溶酶体的功能对于维持细胞内环境的稳定和 细胞的正常代谢至关重要。
溶酶体的结构与组成
高尔基体的结构与组成
总结词
高尔基体由扁平的囊状结构组成，具有复杂的分化和组装过程。
详细描述
高尔基体的基本结构是由一系列扁平的囊状结构组成的，这些囊状结构被称为高尔基体囊泡。高尔基体囊泡在分 化和组装过程中经历了多个阶段的形态变化，最终形成了成熟的高尔基体。高尔基体的组成还包括一些酶和其他 蛋白质，它们参与蛋白质的合成、加工和转运过程。
细胞内膜系统的组成
内质网
高尔基体
内质网是细胞内膜系统中最重要的组成部 分之一，主要负责蛋白质的合成和加工， 以及脂质的合成和转运。
高尔基体主要负责蛋白质的分类、包装和 分泌，参与形成细胞膜和细胞器膜。
溶酶体
线粒体
溶酶体是细胞内的消化器官，主要负责分 解衰老的细胞器和外来物质。
线粒体是细胞内的能量工厂，主要负责氧 化磷酸化，为细胞提供能量。
医学细胞生物学-细胞的内膜系统
目录 Contents
细胞生物学PPT课件 内膜系统 内质网
rER 主要功能-蛋白质的糖基化
✓ 蛋白质的修饰包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，最主要的是糖基化 ✓ 糖基化（Glycosylation）是单糖或者寡糖与蛋白质之间通过共价键结合形成糖蛋白
的过程 ✓ 糖基化的作用：对蛋白质折叠、分选及定位有重要作用；
糖链结构影响糖蛋白的半衰期和降解 ✓ 发生于粗面内质网的糖基化主要为N-连接糖基化（N-linked glycosylation），即
✓ 壁细胞的sER膜上有大量质子泵和Cl-通道
✓ 将壁细胞形成的H+和从血液摄取的Cl-结合 成盐酸后进入腺腔
✓ 葡糖醛酸转移酶定位于肝细胞sER
✓ 使血液中非水溶性的游离胆红素（与清蛋白结 合）转变成水溶性的结合胆红素，分泌入胆汁
ER 主要功能
rER主要功能
sER主要功能
• 核糖体附着的支架 -蛋白质的合成
Günter Blobel (1936- )
信号肽 Signal peptide
信号识别颗粒 SRP
信号识别颗粒受体 SRP-R
易位子 Translocon
信号肽酶 Signal peptidase
一些重要名词
信号肽 Signal peptide
Signal sequence
新合成的蛋白质的N端有一段15-60氨基酸残基组成的疏水序列， 具有引导多肽链在合成过程中移至内质网膜上，完成蛋白质合成的 功能，信号肽在蛋白质合成完成前被内质网内的信号肽酶所切除。
肽链在内质网网腔发生修饰加工，核糖体大 小亚基解聚，并从内质网解离
rER 主要功能-蛋白质合成、定向转运
附着核糖体合成的蛋白质有：
外输性蛋白在rER经修饰加工后，最终被内质网包裹，以“出芽” 方式形成膜性小泡，直接进入大浓缩泡发育成酶原，排出细胞；
细胞内膜系统细胞生物学名词解释
细胞内膜系统细胞生物学名词解释嘿，朋友们！今天咱来聊聊细胞内膜系统这个神奇的玩意儿。
你想想啊，细胞就像一个小小的世界，内膜系统呢，那就是这个小世界里的各种“秘密通道”和“专属房间”。
内质网，这就好比是细胞里的物资调配中心。
它就像一个忙碌的大仓库，负责把各种蛋白质啊、脂质啊之类的东西整理好、加工好，然后再运送到该去的地方。
要是内质网出了问题，那细胞里的“物资供应”可就要乱套啦！高尔基体呢，就像是个精细加工的车间。
内质网送来的“货物”，到了高尔基体这儿，会被进一步修饰、分类和包装。
然后准确无误地分发到细胞的各个角落，确保一切都有条不紊地进行着。
这要是在咱生活里，那不就相当于快递的分拣中心嘛，把各种包裹整理清楚，送到正确的地址。
溶酶体呢，哎呀呀，这可是个厉害的角色！它就像细胞里的“清洁队”和“垃圾处理站”。
专门负责把那些没用的东西、坏掉的东西给清理掉。
要是没有溶酶体，细胞里不就堆满了垃圾，还怎么正常工作呀！还有那个线粒体，这可是细胞的“能量工厂”啊！它就像一个小小的发电站，源源不断地为细胞提供能量。
你说要是没有线粒体给细胞提供动力，那细胞不就跟没电的玩具一样，啥也干不了啦！液泡呢，在植物细胞里可重要啦！它就像一个大水库，储存着各种物质，调节着细胞的内环境。
就好像我们家里的水缸，保证有足够的水可以用。
这些内膜系统的各个部分，它们相互配合，相互协作，共同维持着细胞这个小世界的正常运转。
它们就像是一个紧密合作的团队，少了谁都不行！咱就说，这细胞内膜系统是不是超级神奇？它就像是一个隐藏在微观世界里的奇妙王国，有着各种独特的“建筑”和“功能”。
我们虽然看不见它们，但它们却在默默地为我们的生命活动贡献着力量。
所以啊，可别小看了这些小小的细胞内膜系统，它们可是支撑着我们整个生命大厦的重要基石呢！。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.信号肽假说:1975年 G.Blobel 和 D.Sabatini 提出
移 位 子
这些蛋白如何在RER上合成？ 如何到达细胞指定的部位？
RER上核糖体蛋白合成的主要过程
信号肽与SRP结合，使肽链 合成暂停 SRP与SRP受体结合 SRP脱离信号肽 肽链在内质网上继续合成 ，同时信号肽引导新生肽 链进入内质网腔 信号肽切除 肽链延伸至终止 翻译体系解散
SER的功能:
脂类的合成 糖原的合成和分解 解毒作用 Ca2+ 的释放和重吸收 水和电解质代谢 胆汁的分泌
第二节高尔基复合体
最早发现于1855年 1889年意大利学者 Gamlio Golgi ，Golgi 用银染法在猫头鹰的 神经细胞内观察到了 清晰的结构
第二节高尔基复合体
一.高尔基复合体的形态结构 光镜：网状结构
网状结构 A：鼠肾细胞 （特异的红色 荧光染料所示 ） B：培养的上 皮细胞中高尔 基体的分布（ 红色）
电镜观察：
1、扁平囊： 顺面、反面: 2、小囊泡 3、大囊泡
高尔基复合体的顺面（cis-face)和反面（ trans-face）
高尔基复合体与其它细胞结构
Hale Waihona Puke （一）RER蛋白质合成类型： 细胞外分泌的蛋白、如抗体 、激素 跨膜蛋白 溶酶体的各种水解酶
微粒体 (microsome )：用蔗糖 密度梯度离 心分离得到 的内质网碎 片
微粒体的研究和信号肽(signal peptide)
1971年，C. Milstein等发现在骨髓瘤细胞中提取的免疫球蛋 白分子的N端要比分泌到细胞外的免疫球蛋白分子N端的氨基酸序 列多出一截。
信号序列的作用
信号假说(signal hypothesis)的提出
1975年，G. Blobel和D. Sabatini等提出信号假说， 即分泌性蛋白mRNA 5’端的 起始密码子之后，有一组编 码特殊氨基酸序列的密码子 ，称为信号密码，它编码合 成信号肽，指导分泌性蛋白 到内质网膜上合成。
Blobel因此项发现获 1999年诺贝尔生理医学 奖
与ER 与细胞膜 与细胞核
高尔基复合体（Golgi complex)
高尔基复合体的形态结构
光镜：网状结构 电镜：1、扁平囊：多层平行排列。顺面靠 近细胞核和内质网；反面朝向细胞膜，与 周围的小管和小泡相通。 2、小囊泡（运输小泡）：分布于扁 平囊与内质网之间，由RER 芽生而来。 3、大囊泡（浓缩泡）：位于扁平囊 的末端或成熟面，带有分泌颗粒。
高尔基体与蛋白的修饰、蛋白的分拣运输
蛋白质的糖基化 O-连接的糖基化 蛋白的改造：无活 性前体 活性前体 分拣运输
高尔基复合体扁平囊的区室化
高尔基复合体参与的三类蛋白的运输
膜受体 溶酶体蛋白 分泌小泡
高尔基复合体和ER间的双向运输
（1）从ER出芽 形成的小泡到 高尔基体顺面 称为正向运输； （2）从高尔基体 形成的小泡通 过微管运回ER。
囊泡转运 转运小泡与靶膜特异性结合
膜泡运输的定向机制
关键性的蛋白质： SNAREs：介导运输 小泡与目标膜的融合
总结：粗面内质网、高尔基复合体与蛋白 质的合成和运输
小结：
1.什么是内膜系统？内膜系统由哪些细胞器 组成？ 2.粗面内质网、滑面内质网结构和功能 3.信号学说基本内容 4.高尔基复合体超微结构及主要功能 5.细胞中分泌蛋白质的合成和运输与哪些 超微结构有关 6.溶酶体膜的重要性表现在何处 7.初级溶酶体与次级溶酶体 吞噬溶酶体与自溶性溶酶体 以及残余小体的概念
第一节 内质网(endoplasmic reticulum,ER)
一、化学组成 ： 1.微粒体 2.磷酯含量丰富,鞘 磷脂少 3.所含蛋白质比细 胞膜多 标志酶:葡萄糖-6磷酸酶
二、形态结构：小管、 小泡及扁平囊。可与核 膜外层相连。 三、类型：粗面内质网 滑面内质网
四、内质网的功能
•Abundant smooth ER in a steroid-hormonesecreting cell
•This electron micrograph is of a testosteronesecreting Leydig cell in the human testis (睾丸中 的分泌睾酮的睾丸间质 细胞 )
（二）蛋白质的修饰：糖基化
3.新生多肽的折叠与装配
在此过程中，分子伴侣只 常见的分子伴侣: 起陪伴作用，不参与最终 结合蛋白BiP 底物的形成，故而得名。 蛋白二硫键异构酶 PDI 葡萄糖调节蛋白94（标志分子伴侣）
。
Smooth ER Is Abundant in Some Specialized Cells (一些特化的细胞富含ER)
第六章 内膜系统（endomembrane
内膜系统:指细胞质 内，结构、功能及 发生上有一定联系 的膜性结构的总称 。包括： 内质网 高尔基复合体 溶酶体 运输小泡 过氧化物酶体 核膜
system)
原核细胞 – 质膜构成的单一区室 真核细胞 – 内膜 – 各种细胞器
功能：区室化，保证 各种生化反应所需的 独特的环境。增加内 表面积，提高代谢和 调节能力