细胞内膜系统.ppt
《细胞内膜系统.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《细胞内膜系统.ppt(90页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第七第七 章细胞内膜系统章细胞内膜系统主要内容主要内容细胞质基质细胞质基质 内内 质质 网网(endoplasmic reticulum,ER)高尔基体()高尔基体()溶酶体与过氧化物酶体溶酶体与过氧化物酶体()()线粒体(线粒体(mitochondrion)细胞内蛋白质的分选与细胞结构的组装细胞内蛋白质的分选与细胞结构的组装 要要 求求掌握四种主要细胞器的结构和功能。掌握四种主要细胞器的结构和功能。掌握细胞内蛋白质合成和分选、运输的途径。掌握细胞内蛋白质合成和分选、运输的途径。掌握一些重要的名词解释如内膜系统、分子掌握一些重要的名词解释如内膜系统、分子伴侣、半自主性等。伴侣、半自主性等。第一
2、节第一节细胞质基质细胞质基质细胞质基质细胞质基质(cytoplasmic matrix or cytomatrix):):真核细胞的细胞质中,除去可分辨的细胞器以外的胶状真核细胞的细胞质中,除去可分辨的细胞器以外的胶状物质称为细胞质基质,其体积约占细胞质的一半物质称为细胞质基质,其体积约占细胞质的一半。细胞质基质的涵义细胞质基质的涵义 细胞质基质的化学组成细胞质基质的化学组成细胞质基质的功能细胞质基质的功能一、细胞质基质的涵义概念概念:最早的概念称最早的概念称透明质透明质(hyaloplasm),指细胞质中除线粒体、质体等),指细胞质中除线粒体、质体等在光镜下所能看到的所有细胞器以外的部分,又
3、称细胞液在光镜下所能看到的所有细胞器以外的部分,又称细胞液(Cell sap)。)。从生化角度讲,细胞液实际上是细胞质的可溶相,经过超速离心后,从生化角度讲,细胞液实际上是细胞质的可溶相,经过超速离心后,除去所有细胞器和各种颗粒的上清液部分,故又有除去所有细胞器和各种颗粒的上清液部分,故又有胞质溶胶胞质溶胶(Cytosol)之称。)之称。Cytoplasmicmatrix或或grownd cytoplasm:指除去能分辩的细胞器:指除去能分辩的细胞器和颗粒以外的细胞质部分,是一复杂的高度有组织的胶体系统。和颗粒以外的细胞质部分,是一复杂的高度有组织的胶体系统。透明质(细胞液)透明质(细胞液)胞
4、质溶胶胞质溶胶 细胞质基质细胞质基质光镜下可见结构以外的部分光镜下可见结构以外的部分 离心沉淀物以外部分离心沉淀物以外部分 可分辩结构以外的胶状物质可分辩结构以外的胶状物质一、细胞质基质的涵义一、细胞质基质的涵义概念:概念:分歧分歧?细胞质骨架细胞质骨架结构是否是细胞质基质的组成成分。结构是否是细胞质基质的组成成分。一种观点认为:是。证据,骨架的组成成分微管、微丝一种观点认为:是。证据,骨架的组成成分微管、微丝蛋白处于动态平衡;证据,没有骨架则细胞质基质的组蛋白处于动态平衡;证据,没有骨架则细胞质基质的组成成分失去锚定为点,不能维持高度有序的结构。成成分失去锚定为点,不能维持高度有序的结构。另
5、一种观点:不是。认为细胞骨架是细胞的结构体系。另一种观点:不是。认为细胞骨架是细胞的结构体系。二、化学组成二、化学组成细胞质基质是细胞真正的内环境,其组成成分复杂。主要含有与细胞质基质是细胞真正的内环境,其组成成分复杂。主要含有与中间代谢有关的数千种酶类,依分子大小大致划分为下列几种。中间代谢有关的数千种酶类,依分子大小大致划分为下列几种。小分子和各种离子小分子和各种离子:如水:如水 K+、Cl-、Na+、Mg+、Ca+等等中分子中分子类:脂类、糖类、类:脂类、糖类、氨基酸、核苷酸氨基酸、核苷酸类类大分子大分子类:蛋白质、脂蛋白、类:蛋白质、脂蛋白、RNA、多糖等。、多糖等。它呈复杂的胶体性质
6、,可随环境条件的改变由溶胶变为凝胶状态它呈复杂的胶体性质,可随环境条件的改变由溶胶变为凝胶状态或者相反,这成为某些细胞运动方式的动力。或者相反,这成为某些细胞运动方式的动力。三、细胞质基质的功能提供离子环境、底物、物质运输通路等提供离子环境、底物、物质运输通路等参与参与各种中间代谢过程各种中间代谢过程:如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成与分解、蛋白质的合成等。糖醛酸途径、糖原的合成与分解、蛋白质的合成等。蛋白质的修饰和选择性的降解蛋白质的修饰和选择性的降解蛋白质的修饰:磷酸化、糖基化、甲基化蛋白质的修饰:磷酸化、糖基化、甲基化帮助变性或错误折叠的蛋白
7、质重新折叠帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠 降解变性和错误折叠的蛋白质降解变性和错误折叠的蛋白质例例1:帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠:帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠这一功能由这一功能由热休克蛋白热休克蛋白(heat shock protein,Hsp)来完成,热休克蛋白能选择性的与畸形蛋白来完成,热休克蛋白能选择性的与畸形蛋白质结合形成聚合物,利用水解质结合形成聚合物,利用水解ATP释放的能量使释放的能量使聚集的蛋白质溶解,并进一步折叠成正确构象。聚集的蛋白质溶解,并进一步折叠成正确构象。例例2:蛋白质的降解:蛋白质的降解蛋白质的降解蛋白质的降解:蛋白酶体蛋白酶体降解,降解,依赖于
8、泛素依赖于泛素降解途径降解途径泛素泛素(ubiquitin)是一种由是一种由76个氨基酸残基个氨基酸残基 组成的小分子蛋白,具有蛋白质降解组成的小分子蛋白,具有蛋白质降解 和细胞周期调控等多种生物学功能。和细胞周期调控等多种生物学功能。在蛋白质降解过程中,在蛋白质降解过程中,多个泛素多个泛素分子分子 共价结合到含有不稳定氨基酸残基的共价结合到含有不稳定氨基酸残基的 蛋白质的蛋白质的N端,然后由一种蛋白酶体端,然后由一种蛋白酶体(26s的蛋白酶复合体)将蛋白质完全水解。的蛋白酶复合体)将蛋白质完全水解。内内膜膜系系统统:细细胞胞内内在在结结构构、功功能能及及发发生生上上相相关关的的由由膜膜包包绕
9、绕形形成成的的细细胞胞器器或或细细胞胞结结构构,主主要要包包括括:核核膜膜、内质网、高尔基体、溶酶体及各种小泡和液泡。内质网、高尔基体、溶酶体及各种小泡和液泡。细胞内膜系统细胞内膜系统内膜系统使真核细胞细胞内内膜系统使真核细胞细胞内区域化区域化:增加了细胞内膜的表面积;增加了细胞内膜的表面积;为酶特别是多酶体系提供了大面积的结合位点;为酶特别是多酶体系提供了大面积的结合位点;蛋白质、糖、脂肪的合成、加工、包装、运输;蛋白质、糖、脂肪的合成、加工、包装、运输;第二节第二节内内质质网网(endoplasmic reticulum,ER)概述概述 内质网的形态结构及化学组成内质网的形态结构及化学组成
10、(重点)(重点)ER的功能的功能(重点)(重点)内质网与基因表达的调控内质网与基因表达的调控 一、概述早在早在1897年,法国人年,法国人Garnier就发现就发现分泌活动旺盛分泌活动旺盛的的胰腺和胰腺和唾液腺细胞唾液腺细胞中有一个中有一个呈条形或丝状呈条形或丝状结构的结构的嗜碱性嗜碱性区域,随细区域,随细胞的活动和生理状态而有所变化,胞的活动和生理状态而有所变化,细胞处在活动状态时,这细胞处在活动状态时,这种结构丰富,动物高度饥饿时,这种结构消失种结构丰富,动物高度饥饿时,这种结构消失,喂食后又重,喂食后又重新出现。故将其称为新出现。故将其称为“动质动质”或或“酿造质酿造质”。1945年,著
11、名超微结构学家年,著名超微结构学家K.B.Porter,在,在电镜下电镜下观察组织观察组织培养的鸡胚鼠培养的鸡胚鼠成纤维细胞成纤维细胞时,发现有时,发现有各种大小的管道相连各种大小的管道相连成网状成网状,并多处在细胞质的,并多处在细胞质的内质部位内质部位,故定名为,故定名为内质网内质网。虽然以后发现这种虽然以后发现这种细胞器不尽在内质部位细胞器不尽在内质部位,但仍延用至今。,但仍延用至今。一、概述一、概述微粒体(微粒体(microsomes)实验名称实验名称 在细胞匀浆差速离心过程中由破碎在细胞匀浆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,掺的内质网形成的近似球形的囊泡结构,掺有少
12、量质膜、有少量质膜、Golgi体膜或核糖体,不是细体膜或核糖体,不是细胞内固有结构。胞内固有结构。接近细胞膜接近细胞膜的细胞质叫的细胞质叫外质外质,粘滞度较高,在光,粘滞度较高,在光学显微镜下,通常学显微镜下,通常透明透明无颗粒,含有许多微管、无颗粒,含有许多微管、微丝,与维持细胞的表面形状及细胞运动有关。微丝,与维持细胞的表面形状及细胞运动有关。外质内粘滞度较低称外质内粘滞度较低称内质内质,在光学显微镜下,可,在光学显微镜下,可见到有见到有颗粒颗粒存在。内质网、高尔基体等许多重要存在。内质网、高尔基体等许多重要结构都主要位于内质区。结构都主要位于内质区。二、二、内质网的形态结构内质网的形态结
13、构内质网的内质网的形态结构形态结构:ER是交织分布在是交织分布在细胞质中的由细胞质中的由膜围成膜围成的的扁囊或小管状扁囊或小管状管道系统管道系统约占细胞总膜面积的一半约占细胞总膜面积的一半二、二、内质网的形态结构内质网的形态结构基本结构分为三部分基本结构分为三部分:内质网膜内质网膜:结构与质膜相同,有些部位可与核膜和某些细胞器:结构与质膜相同,有些部位可与核膜和某些细胞器膜相连,少数能与质膜相连膜相连,少数能与质膜相连 内质网腔内质网腔:内含细小蛋白质颗粒:内含细小蛋白质颗粒 核糖体核糖体(有些有,有些无)(有些有,有些无):有的类型附在内质网膜的细胞质面:有的类型附在内质网膜的细胞质面 内质
14、网有两种基本类型内质网有两种基本类型 粗面内质网(粗面内质网(rough endoplasmic reticulum,rER)光面内质网(光面内质网(smooth endoplasmic reticulum,sER)二、二、内质网的形态结构内质网的形态结构ER:扁平囊状:扁平囊状,有核糖体附着,有核糖体附着ER:分支管状:分支管状或小泡状,无核糖体附着或小泡状,无核糖体附着二、二、内质网的形态结构内质网的形态结构细胞细胞不含纯粹的不含纯粹的ER或或ER,它们分别是,它们分别是ER连续结构连续结构的一部分。的一部分。两类内质网在细胞中的两类内质网在细胞中的分布和数量分布和数量往往往往取决于细胞执
15、行的功取决于细胞执行的功能。能。一般在一般在蛋白质合成旺盛蛋白质合成旺盛的细胞(分泌细胞如胰腺细胞、的细胞(分泌细胞如胰腺细胞、浆细胞),浆细胞),rER较多较多;参与;参与脂肪代谢脂肪代谢的细胞(脂肪细胞、肾上的细胞(脂肪细胞、肾上腺皮质细胞),多为腺皮质细胞),多为sER。肝细胞中两类内质网都很丰富。肝细胞中两类内质网都很丰富。一般在幼嫩细胞中(干细胞、胚胎细胞),一般在幼嫩细胞中(干细胞、胚胎细胞),rER较少;成熟细较少;成熟细胞中,胞中,rER较多。较多。三、化学组成三、化学组成关于关于ER化学组成的多数资料来自微粒体。化学组成的多数资料来自微粒体。现在用蔗糖密度梯度离心法可以得到较
16、纯化的内质网现在用蔗糖密度梯度离心法可以得到较纯化的内质网碎片,甚至能把碎片,甚至能把ER和和ER的微粒体分开,更有利于分的微粒体分开,更有利于分析其化学组成。析其化学组成。分析表明:分析表明:蛋白质约占蛋白质约占2/3(比质膜多),主要是酶类,(比质膜多),主要是酶类,其中其中葡糖葡糖-6-磷酸酶、磷酸酶、CytP-450是内质网的标记酶。是内质网的标记酶。脂类脂类1/3(比质膜少),在(比质膜少),在光面内质网高光面内质网高于粗于粗面内质网,主要为磷脂和胆固醇。面内质网,主要为磷脂和胆固醇。四、四、ER的功能的功能ER是是细细胞胞内内蛋蛋白白质质与与脂脂类类合合成成的的基基地地,几几乎乎全
17、部脂类和多种重要蛋白都是在内质网合成的。全部脂类和多种重要蛋白都是在内质网合成的。rER的功能sER的功能1.rER的功能的功能 蛋白质的合成蛋白质的合成蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工新生肽的折叠与组装新生肽的折叠与组装膜的形成:膜的形成:膜分化(膜分化(membrane differentiation),即在),即在ER上合成的基本膜,经上合成的基本膜,经过加工修饰,在化学成份、结构和功能上发生差异,过加工修饰,在化学成份、结构和功能上发生差异,成为各种功能不同的膜的变化过程。成为各种功能不同的膜的变化过程。(1 1)、蛋白质的合成)、蛋白质的合成细细胞胞中中的的蛋蛋白白质质都都是是在
18、在核核糖糖体体上上合合成成的的,并并都都是是起起始始于于细细胞胞质质基基质质中中“游游离离”的的核核糖糖体体。一一些些蛋蛋白白在在合合成成不不久久即即转转移移到到内质网上合成。内质网上合成。内内质质网网主主要要合合成成:分分泌泌蛋蛋白白;整整合合膜膜蛋蛋白白;内内膜膜系系统统某某些些细细胞器内的可溶性蛋白(需要隔离或修饰)。胞器内的可溶性蛋白(需要隔离或修饰)。其它的多肽是在细胞质基质中其它的多肽是在细胞质基质中“游离游离”核糖体上合成的:核糖体上合成的:包包括括细细胞胞质质基基质质中中的的驻驻留留蛋蛋白白、质质膜膜外外周周蛋蛋白白、核核输输入入蛋蛋白白、转运到线粒体、叶绿体和过氧物酶体的蛋白
19、。转运到线粒体、叶绿体和过氧物酶体的蛋白。蛋蛋 白白 质质 的的 合合 成成(2)、)、蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工修饰加工:糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等修饰加工:糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等 糖基化糖基化在在glycosyltransferase作用下发生在作用下发生在ER腔面腔面 N-linked glycosylation(Asn)O-linked glycosylation(Ser/Thr or Hylys/Hypro)内质网中主要发生内质网中主要发生N-linked glycosylation。酰基化发生在酰基化发生在ER的细胞质基质侧的细胞质基质侧N-lin
20、ked glycosylation:把:把糖分子糖分子转移到转移到天门冬酰胺天门冬酰胺的的氨基氨基上上糖的糖的供体为核苷糖供体为核苷糖,如,如CMP-唾液酸、唾液酸、GDP-甘露糖、甘露糖、UDP-N-乙酰葡糖胺。乙酰葡糖胺。糖分子糖分子首先首先被糖基转移酶被糖基转移酶转移到转移到膜膜上的上的磷酸长醇磷酸长醇(dolichol phosphate)分子上,装配分子上,装配成寡糖链成寡糖链。寡糖链寡糖链再被寡糖转移酶转到新合成再被寡糖转移酶转到新合成肽链特定序列(肽链特定序列(Asn-X-Ser或或Asn-X-Thr)的)的天冬酰胺残基天冬酰胺残基上。上。N:N乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺:果糖;:
21、葡萄糖:果糖;:葡萄糖蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工糖基化的主要作用: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。为各种蛋白质打上不同的标记,以利于高尔基体的分类包装;影响多肽链的构像使蛋白质在成熟过程中正确折叠增加蛋白质的稳定性;(3)、)、新生肽的折叠与组装新生肽的折叠与组装两种酶两种酶帮助折叠:帮助折叠:蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶结合蛋白(结合蛋白(Binding protein,Bip)结结合合蛋蛋白白属属于于热热休休克克蛋蛋白白70家家族族成成员员,普普遍遍存存在在于于内内质质网网中中,能能识识别别未未装装配配好好的的蛋蛋白白亚亚单单位位促促进进其其装装配配,并
22、并能能识识别别错误折叠的蛋白错误折叠的蛋白,促进促进其重新折叠与装配其重新折叠与装配。2.sER2.sER的功能的功能脂类的合成脂类的合成肝的解毒作用(肝的解毒作用(DetoxificationDetoxification)System of oxygenases-cytochrome p450 family;使葡糖使葡糖6-磷酸水解,释放糖至血液中。磷酸水解,释放糖至血液中。肌质网肌质网(肌肉细胞中的内质网):(肌肉细胞中的内质网):储存钙离子储存钙离子,同时具同时具受体,调节肌肉收缩。受体,调节肌肉收缩。脂类的合成脂类的合成合成:合成:ER合成细胞所需绝大多数膜脂(包括磷脂和胆固醇)。合成
23、细胞所需绝大多数膜脂(包括磷脂和胆固醇)。两种例外两种例外:鞘磷脂和糖脂(:鞘磷脂和糖脂(ER开始开始Golgi complex完成);完成);Mit/Chl某些单一脂类是在它们的膜上合成的。某些单一脂类是在它们的膜上合成的。合成脂质所需的三种酶都位于内质网膜上合成脂质所需的三种酶都位于内质网膜上。(P179)转位转位:转位酶使合成的磷脂从:转位酶使合成的磷脂从胞质面胞质面转向内质网转向内质网腔面腔面。转运转运:磷脂转换蛋白(磷脂转换蛋白(PEP)内质网出芽形成膜泡:内质网出芽形成膜泡:ERGCGC、LyLy、PMPM 五五、内质网与基因表达的调控、内质网与基因表达的调控 内质网蛋白质的合成、
24、加工、折叠、组装、转运及向高尔内质网蛋白质的合成、加工、折叠、组装、转运及向高尔基体转运的复杂过程显然是需要有一个精确调控的过程。基体转运的复杂过程显然是需要有一个精确调控的过程。影响影响内质网内质网细胞核信号转导的三种因素:细胞核信号转导的三种因素:内质网腔内未折叠蛋白的超量积累。内质网腔内未折叠蛋白的超量积累。折叠好的膜蛋白的超量积累。折叠好的膜蛋白的超量积累。内质网膜上膜脂成份的变化内质网膜上膜脂成份的变化主要是固醇缺乏主要是固醇缺乏 不同的信号转导途径,最终调节细胞核内特异基因表达不同的信号转导途径,最终调节细胞核内特异基因表达第四周周四预习提纲第四周周四预习提纲1、高尔基体的结构具有
25、什么特征?如何判断它、高尔基体的结构具有什么特征?如何判断它的顺反面?的顺反面?2、高尔基体的功能有哪些?各由哪个部位负责、高尔基体的功能有哪些?各由哪个部位负责执行?执行?3、如何理解高尔基体是一个极性细胞器?、如何理解高尔基体是一个极性细胞器?4、高尔基体的发生有哪些假说?、高尔基体的发生有哪些假说?第三节高尔基体第三节高尔基体高尔基体概况高尔基体概况高尔基体的形态结构高尔基体的形态结构高尔基体的功能高尔基体的功能一、高尔基体概况一、高尔基体概况高尔基体高尔基体()又名()又名高尔基器高尔基器(),高尔基体复合体(),高尔基体复合体()。()。年,意大利科学家在研究年,意大利科学家在研究神
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 细胞 内膜 系统
限制150内