第七章第七章 细胞基质与细胞内膜系统细胞基质与细胞内膜系统1细胞质基质和内膜系统课件第一部分第一部分 细胞质基质细胞质基质2细胞质基质和内膜系统课件一、细胞质基质的基本涵义一、细胞质基质的基本涵义 在细胞质中，除去可辨认细胞器以外的在细胞质中，除去可辨认细胞器以外的胶状物质胶状物质。A.A.与中间代谢有关的数千种酶类与中间代谢有关的数千种酶类例如：糖酵解、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径；例如：糖酵解、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径； 糖原的合成、蛋白质与脂肪合成的重要场所糖原的合成、蛋白质与脂肪合成的重要场所 B.B.细胞周期、增殖、分化、衰老、凋亡的调控因子。细胞周期、增殖、分化、衰老、凋亡的调控因子。 主要成分：主要成分：蛋白质占总量的蛋白质占总量的2030%2030%，以水化物的形式存在：，以水化物的形式存在： C.C.骨架系统（微丝骨架系统（微丝 、微管、中间纤维）、微管、中间纤维）: :是细胞质机是细胞质机制的组织者制的组织者D.mRNAD.mRNA3细胞质基质和内膜系统课件细胞质基质的组织结构细胞质基质的组织结构 1.1.细胞质基质是一个高度有序的凝胶结构体系，形细胞质基质是一个高度有序的凝胶结构体系，形成精细的区域。成精细的区域。 细胞骨架纤维形成复杂的细胞骨架纤维形成复杂的三维纤维网络三维纤维网络。多数蛋白。多数蛋白直接或间接地与骨架结合或与生物膜结合直接或间接地与骨架结合或与生物膜结合 2.2.在细胞质基质结构体系中，蛋白质与蛋白质、蛋在细胞质基质结构体系中，蛋白质与蛋白质、蛋白质与其他大分子之间都是通过弱键相互作用的。白质与其他大分子之间都是通过弱键相互作用的。 3.3.各组分之间的作用常常处于动态平衡之中。各组分之间的作用常常处于动态平衡之中。 细胞质基质所依赖的特殊环境细胞质基质所依赖的特殊环境 高蛋白浓度；高蛋白浓度； 特定的离子环境特定的离子环境4细胞质基质和内膜系统课件1.1.各种复杂的代谢反应是如何有条不紊地进行？各种复杂的代谢反应是如何有条不紊地进行？ 各个环节之间是如何相互关联、相互制约？各个环节之间是如何相互关联、相互制约？2.2.数以千种的生物大分子和代谢产物又是如何定数以千种的生物大分子和代谢产物又是如何定向装运的？向装运的？3.3.调节细胞增殖、分化、衰老、凋亡等重大生命调节细胞增殖、分化、衰老、凋亡等重大生命活动的信号转导及其网络的确切途径是什么？活动的信号转导及其网络的确切途径是什么？在基质中的课题在基质中的课题5细胞质基质和内膜系统课件1.1.中间代谢的场所（蛋白质合成和脂肪酸合成）中间代谢的场所（蛋白质合成和脂肪酸合成）2.2.维持细胞形态、运动，细胞内物质的运输机能量维持细胞形态、运动，细胞内物质的运输机能量传递及细胞器定位传递及细胞器定位3.3.蛋白的分选及定向运输蛋白的分选及定向运输4.4.由于细胞骨架的组织，使细胞中的成分，在结构由于细胞骨架的组织，使细胞中的成分，在结构功能上形成更为精细的区域。实现了细胞质中各功能上形成更为精细的区域。实现了细胞质中各功能的区域化。功能的区域化。5.5.维持细胞的内环境维持细胞的内环境二、细胞质基质的功能二、细胞质基质的功能各膜质细胞器各膜质细胞器 细胞核细胞核 细胞质基质细胞质基质6细胞质基质和内膜系统课件细胞内房室化细胞内房室化7细胞质基质和内膜系统课件6.6.蛋白质的修饰蛋白质的修饰 1.1.辅基或辅酶与酶的共价结合辅基或辅酶与酶的共价结合 2.2.磷酸化与去磷酸化磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性。，用以调节很多蛋白质的生物活性。 3.3.糖基化糖基化。多数为。多数为O-O-连接的糖基化。连接的糖基化。 在哺乳动物细胞中把在哺乳动物细胞中把N-N-乙酰葡萄糖胺分子加到蛋白质的乙酰葡萄糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸的羟基上丝氨酸的羟基上 。 4.4.蛋白质蛋白质N N端的甲基化修饰，使蛋白质维持较长的寿命。端的甲基化修饰，使蛋白质维持较长的寿命。 例如：组蛋白例如：组蛋白 中间纤维中间纤维 5.5.酰基化。酰基化。 蛋白质与脂肪酸形成脂蛋白。蛋白质与脂肪酸形成脂蛋白。 跨膜蛋白在内质网、高尔基体的转运过程中，暴露在细跨膜蛋白在内质网、高尔基体的转运过程中，暴露在细胞质基质中的结构域被酰基化。胞质基质中的结构域被酰基化。 8细胞质基质和内膜系统课件7.降解变性与错误折叠的蛋白和短寿命蛋白质降解变性与错误折叠的蛋白和短寿命蛋白质真核细胞中，蛋白质降解途径有两条：一是不依赖于真核细胞中，蛋白质降解途径有两条：一是不依赖于ATPATP的溶酶的溶酶体途径；二是依赖体途径；二是依赖ATPATP的泛素途径降解短寿命蛋白。的泛素途径降解短寿命蛋白。泛素泛素：是一个由：是一个由7676个氨基酸残基构成的小分子蛋白质。个氨基酸残基构成的小分子蛋白质。功能：功能：. .帮助清理细胞中短寿命蛋白和错误折叠的蛋白质；帮助清理细胞中短寿命蛋白和错误折叠的蛋白质；.参与细胞周期调控；参与细胞周期调控；.DNADNA修复；修复；.细胞的程序性死亡。细胞的程序性死亡。降解机制：降解机制：共价地结合于底物蛋白的赖氨酸残基。被泛素标记的共价地结合于底物蛋白的赖氨酸残基。被泛素标记的蛋白将被特异性的识别，并迅速被降解泛素在一系列酶的作用蛋白将被特异性的识别，并迅速被降解泛素在一系列酶的作用下与靶蛋白结合，使靶蛋白被泛素标记，从而被蛋白酶体水解。下与靶蛋白结合，使靶蛋白被泛素标记，从而被蛋白酶体水解。9细胞质基质和内膜系统课件错误折叠的内质网蛋白的降解和输出错误折叠的内质网蛋白的降解和输出10细胞质基质和内膜系统课件8.8.帮助变形或错误折叠的蛋白重新折叠，形成正帮助变形或错误折叠的蛋白重新折叠，形成正确的分子构象确的分子构象 利用热休克蛋白（利用热休克蛋白（heat shock protein heat shock protein ）Hsp,Hsp,在消在消耗耗ATPATP的情况下把变性蛋白重新折叠成正确的构象。的情况下把变性蛋白重新折叠成正确的构象。热休克蛋白有三个家族：热休克蛋白有三个家族：25kD、75kD、90kD错错变形或错误折叠的蛋白变形或错误折叠的蛋白正确的分子构象正确的分子构象 HspATPADP11细胞质基质和内膜系统课件三、细胞质基质与胞质溶胶三、细胞质基质与胞质溶胶细胞质基质细胞质基质是由微管、微丝和中间纤维等形成的相互联系的结构是由微管、微丝和中间纤维等形成的相互联系的结构体系。其中蛋白质和其他大分子以凝聚状态或暂时以体系。其中蛋白质和其他大分子以凝聚状态或暂时以凝聚状态存在与周围的溶液分子处于动态平衡。凝聚状态存在与周围的溶液分子处于动态平衡。是一种由精细区域化的凝胶结构体系，细胞在不同的是一种由精细区域化的凝胶结构体系，细胞在不同的发育阶段和不同的生理状态下，可能有所不同发育阶段和不同的生理状态下，可能有所不同 。作为一个蛋白质是否属于细胞质基质中的结构成分，作为一个蛋白质是否属于细胞质基质中的结构成分，主要取决于其在生命活动中是结合在细胞骨架上，还主要取决于其在生命活动中是结合在细胞骨架上，还是溶解在周围的溶液中。是溶解在周围的溶液中。12细胞质基质和内膜系统课件胞质溶胶胞质溶胶早期的实验细胞学家和生化学家用差速离心的方法分早期的实验细胞学家和生化学家用差速离心的方法分离细胞匀浆的各组分，获得的上清液称之为胞质溶胶。离细胞匀浆的各组分，获得的上清液称之为胞质溶胶。乳胶小球实验：将乳胶小球用微注射的方法注入非洲乳胶小球实验：将乳胶小球用微注射的方法注入非洲爪蟾的卵母细胞中，经一段时间后，取出乳胶小球，爪蟾的卵母细胞中，经一段时间后，取出乳胶小球，分析渗入小球中的蛋白质。结合在细胞质基质中的蛋分析渗入小球中的蛋白质。结合在细胞质基质中的蛋白质不容易渗入乳胶小球。白质不容易渗入乳胶小球。 胞质溶胶与细胞质基质的关系胞质溶胶与细胞质基质的关系 包涵关系包涵关系13细胞质基质和内膜系统课件 内膜系统：内膜系统：指位于细胞质内，在结构、功指位于细胞质内，在结构、功能乃至发生上相关的膜围绕的细胞器或细胞结能乃至发生上相关的膜围绕的细胞器或细胞结构的总称。它包括核膜、内质网、高尔基体、构的总称。它包括核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体及液泡和其他各种小泡。溶酶体、过氧化物酶体及液泡和其他各种小泡。内膜系统是真核细胞特有的结构。内膜系统是真核细胞特有的结构。第二部分第二部分 内膜系统内膜系统14细胞质基质和内膜系统课件细胞内组分的合成、分泌和内吞途径细胞内组分的合成、分泌和内吞途径内膜系统内膜系统15细胞质基质和内膜系统课件一、内质网一、内质网二、高尔基复合体二、高尔基复合体三三、溶酶体、溶酶体四四、过氧化物酶体、过氧化物酶体16细胞质基质和内膜系统课件由由KR. Porter、A. Claude 和和 EF. Fullam等人于等人于19451945年发年发现，他们在观察培养的小鼠成纤维细胞时，发现细胞质现，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后来发现内质网不仅仅存在于细胞的“内质内质”部，通常还有质膜和核膜相连，并且与高尔基体部，通常还有质膜和核膜相连，并且与高尔基体关系密切，并且常伴有许多线粒体。关系密切，并且常伴有许多线粒体。 内质网内质网17细胞质基质和内膜系统课件( (一一) ) 内质网的形态结构与类型内质网的形态结构与类型内质网：膜厚内质网：膜厚56nm56nm；由一层单位膜围成的管状、泡状、；由一层单位膜围成的管状、泡状、扁囊状连接成网状；扁囊状连接成网状；内质网形态结构、分布状态、数量与细胞类型、生理内质网形态结构、分布状态、数量与细胞类型、生理状态及分化程度极为相关；状态及分化程度极为相关；内质网占膜系统的一半，占细胞总体积的内质网占膜系统的一半，占细胞总体积的10%10%以上。以上。18细胞质基质和内膜系统课件内质网内质网小管小管小泡小泡扁囊状扁囊状细胞膜细胞膜核膜核膜19细胞质基质和内膜系统课件20细胞质基质和内膜系统课件( (一一) )粗面内质网（粗面内质网（RER):RER):膜表面附着核糖体；形态多为膜表面附着核糖体；形态多为板层状排列的扁囊；网腔内含低电子或中等电子密度的板层状排列的扁囊；网腔内含低电子或中等电子密度的物质；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。物质；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。( (二二) )滑面内质网滑面内质网(SER):(SER):膜表面无核糖体附着；形态多为膜表面无核糖体附着；形态多为分枝小管或小泡；多分布在一些特化的细胞中。分枝小管或小泡；多分布在一些特化的细胞中。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内质网的类型内质网的类型21细胞质基质和内膜系统课件( (二二) ) 内质网的化学组成内质网的化学组成内质网膜含有的蛋白质比细胞膜的多内质网膜含有的蛋白质比细胞膜的多( (种类达种类达3030多多种种) )如粗面内质网膜上有如粗面内质网膜上有SRP(SRP(信号识别颗粒信号识别颗粒) )受体蛋受体蛋白；脂类较细胞膜的少，鞘磷脂少，卵磷脂多。白；脂类较细胞膜的少，鞘磷脂少，卵磷脂多。葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶(G-6-P(G-6-P酶酶) )被视为内质网膜的被视为内质网膜的标志标志酶酶22细胞质基质和内膜系统课件1.1.与细胞膜相连：甚至有管道相通与细胞膜相连：甚至有管道相通2.2.与外层核膜相接：内质网腔与核周隙相通与外层核膜相接：内质网腔与核周隙相通3.3.与高尔基体在结构、功能与发生上关系密切与高尔基体在结构、功能与发生上关系密切4.rER4.rER与线粒体紧密相依：与线粒体紧密相依： 过去：供能过去：供能 最近：与脂质的相互交换及最近：与脂质的相互交换及CaCa2+2+释放的调节关系密切释放的调节关系密切5.ER5.ER的分布与微管走向一致的分布与微管走向一致 ( (核膜内质网高尔基体质膜核膜内质网高尔基体质膜) )( (三三) ) 内质网与细胞内其它细胞器的关系内质网与细胞内其它细胞器的关系23细胞质基质和内膜系统课件微粒体：细胞匀浆和超速离心，特别是密度梯度离心微粒体：细胞匀浆和超速离心，特别是密度梯度离心过程中，由破碎的内质网等形成的近似球形的封闭小过程中，由破碎的内质网等形成的近似球形的封闭小泡结构，它包括内质网膜与核糖体两种基本成分。泡结构，它包括内质网膜与核糖体两种基本成分。很好的研究材料很好的研究材料微粒体仍具有内微粒体仍具有内质网的基本特征；质网的基本特征；粗面微粒体仍保粗面微粒体仍保留留RERRER所具备的所具备的功能功能100nm24细胞质基质和内膜系统课件一一) )粗面内质网粗面内质网(RER)(RER)的功能的功能: :二二) )滑面内质网滑面内质网(SER)(SER)的功能的功能: :( (四四) )内质网的功能内质网的功能1. 1. 蛋白质合成蛋白质合成 核糖体核糖体2. 2. 蛋白质折叠蛋白质折叠3. 3. 蛋白质修饰蛋白质修饰4. 4. 蛋白质运输蛋白质运输1.1.脂类的合成脂类的合成2.2.糖原的分解糖原的分解3.3.解毒作用解毒作用4.4.肌肉收缩肌肉收缩( (肌质网肌质网) )：储存：储存CaCa2+2+肌细胞中的肌细胞中的sERsER5.5.盐酸的分泌、渗透压调节盐酸的分泌、渗透压调节25细胞质基质和内膜系统课件蛋白质合成蛋白质合成始于细胞质基质始于细胞质基质，但部分很快转至内质网膜上。，但部分很快转至内质网膜上。 以以共转移共转移( (边合成边转移边合成边转移) )的方式，的方式， 在粗面型内质网上在粗面型内质网上合成的蛋白：合成的蛋白：1.1.向胞外分泌的蛋白质。向胞外分泌的蛋白质。2.2.膜的整合蛋白。其方向性在内质网膜上合成时就确定。膜的整合蛋白。其方向性在内质网膜上合成时就确定。3.3.构成细胞器中的可溶性驻留蛋白。构成细胞器中的可溶性驻留蛋白。1.1.蛋白质的合成蛋白质的合成26细胞质基质和内膜系统课件27细胞质基质和内膜系统课件附着核糖体：主要合成附着核糖体：主要合成分泌性蛋白质分泌性蛋白质游离核糖体：主要合成游离核糖体：主要合成结构性蛋白质结构性蛋白质 功能状态都为功能状态都为多聚核糖体多聚核糖体，非功能状态为大、小亚，非功能状态为大、小亚基分开基分开核糖体的存在形式核糖体的存在形式28细胞质基质和内膜系统课件29细胞质基质和内膜系统课件 注：当注：当Mg2+的浓度为的浓度为10mmol/L时时,大小亚基聚合大小亚基聚合;Mg2+的浓度降至的浓度降至0.1mmol/L时时,大小可解离大小可解离30细胞质基质和内膜系统课件31细胞质基质和内膜系统课件32细胞质基质和内膜系统课件33细胞质基质和内膜系统课件34细胞质基质和内膜系统课件35细胞质基质和内膜系统课件36细胞质基质和内膜系统课件37细胞质基质和内膜系统课件38细胞质基质和内膜系统课件39细胞质基质和内膜系统课件核糖体核糖体小亚基小亚基mRNAmRNA穿通隧道穿通隧道大亚基大亚基中央通道中央通道正在合成的多肽链正在合成的多肽链3540细胞质基质和内膜系统课件核糖体是合成蛋白质的细胞器核糖体是合成蛋白质的细胞器 主要成分主要成分蛋白质和蛋白质和rRNA 功功 能：按照能：按照mRNA的指令合成多肽链的指令合成多肽链mRNA核糖体核糖体41细胞质基质和内膜系统课件A A部位：氨基酸部位或受位，接受氨酰基部位：氨基酸部位或受位，接受氨酰基tRNAtRNAP P部位：肽基部位或放位，肽基部位：肽基部位或放位，肽基tRNAtRNA移交肽链后，移交肽链后，tRNAtRNA被释放的部位被释放的部位T T因子：肽基转移酶催化因子：肽基转移酶催化P P位上的氨酰基结合到位上的氨酰基结合到A A位位的氨酰的氨酰tRNAtRNA上上42细胞质基质和内膜系统课件43细胞质基质和内膜系统课件附着的多聚核糖体，主要附着的多聚核糖体，主要合成分泌蛋白合成分泌蛋白游离的多聚游离的多聚核糖体，主核糖体，主要合成结构要合成结构性蛋白性蛋白RERmRNA44细胞质基质和内膜系统课件信号假说信号假说信号密码：信号密码：位于起始密码位于起始密码( (AUG) )之后，有一组编码特殊之后，有一组编码特殊氨基酸序列的密码子。氨基酸序列的密码子。信号肽信号肽：蛋白质合成时，首先在游离核糖体上由信号：蛋白质合成时，首先在游离核糖体上由信号密码翻译出一段肽链，这一小段额外的肽链为疏水的密码翻译出一段肽链，这一小段额外的肽链为疏水的氨基酸序列，约有氨基酸序列，约有15153030个氨基酸组成。信号肽是个个氨基酸组成。信号肽是个信号，是附着核糖体的标记。信号，是附着核糖体的标记。45细胞质基质和内膜系统课件信号识别颗粒信号识别颗粒( (signal recognition particle，SRP) )，它，它是由是由6 6条不同的肽链结合在条不同的肽链结合在1 1分子的分子的7SrRNA7SrRNA上组成的上组成的llSllS核糖体蛋白，它能特异识别结合信号肽。核糖体蛋白，它能特异识别结合信号肽。SRPSRP占据了核占据了核糖体的糖体的A A位，阻挡了携带氨基酸的位，阻挡了携带氨基酸的tRNAtRNA进入核糖体，使进入核糖体，使蛋白质的合成暂时中止。蛋白质的合成暂时中止。SRPSRP受体受体( (SRP receptor) )，它是结合在内质网膜上的镶，它是结合在内质网膜上的镶嵌蛋白，分子量约嵌蛋白，分子量约7200072000，它可以识别结合，它可以识别结合SRP。信号肽酶信号肽酶：水解信号肽的酶。：水解信号肽的酶。46细胞质基质和内膜系统课件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 (SRP) 核糖体结合蛋白核糖体结合蛋白tRNAAP核糖体核糖体mRNA信号肽信号肽A信号假说信号假说47细胞质基质和内膜系统课件48细胞质基质和内膜系统课件 1.1.游离核糖体上信号肽合成；游离核糖体上信号肽合成； 2.2.胞质中胞质中SRPSRP识别信号肽，形成识别信号肽，形成SRP- -核糖体复合体，核糖体复合体，从而使多肽链合成暂停。从而使多肽链合成暂停。 3.3.核糖体与粗面内质网结合，形成核糖体与粗面内质网结合，形成SRP-SRP受体受体- -核核糖体复合体；糖体复合体； 4.SRP4.SRP脱离并参加再循环，核糖体上的多肽链合成继脱离并参加再循环，核糖体上的多肽链合成继续进行。续进行。 5.5.信号肽被信号肽被ERER膜上的信号肽酶切掉，合成后的多肽链膜上的信号肽酶切掉，合成后的多肽链落入内质网腔中；落入内质网腔中； 6.6.附着核糖体脱离内质网膜，大小亚基分开，回到胞附着核糖体脱离内质网膜，大小亚基分开，回到胞质基质中参加再循环，内质网膜上的受体小管消失质基质中参加再循环，内质网膜上的受体小管消失 。 附着核糖体与蛋白质的合成过程附着核糖体与蛋白质的合成过程49细胞质基质和内膜系统课件蛋白质折叠蛋白质折叠 分子伴侣：蛋白质折叠需要内质网腔内的某分子伴侣：蛋白质折叠需要内质网腔内的某些可溶性驻留蛋白参与，这类蛋白能特异性地识些可溶性驻留蛋白参与，这类蛋白能特异性地识别新生肽链或部分折叠的多肽并与之结合，帮助别新生肽链或部分折叠的多肽并与之结合，帮助这些多肽进行折叠、装配和转运，而其本身并不这些多肽进行折叠、装配和转运，而其本身并不参与最终产物的形成。参与最终产物的形成。50细胞质基质和内膜系统课件1.蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶切断二硫键，帮助其重新形成二硫键，并处于正确的状态切断二硫键，帮助其重新形成二硫键，并处于正确的状态2.2.结合蛋白结合蛋白(Bip)(Bip)能识别不正确的蛋白或未装配好的蛋白亚单位，并促进其重新能识别不正确的蛋白或未装配好的蛋白亚单位，并促进其重新折叠与组装折叠与组装3.3.肽信号肽信号滞留在内质网中的蛋白质的信号滞留在内质网中的蛋白质的信号(-Lys-Asp-Glu-Leu-COO(-Lys-Asp-Glu-Leu-COO) )折叠错误、畸形肽链、未装配等折叠错误、畸形肽链、未装配等胞质胞质通过通过Sec61pSec61p复合体复合体被蛋白酶体降解被蛋白酶体降解内质网的结构和功能蛋白羧基端的一个四肽序列内质网的结构和功能蛋白羧基端的一个四肽序列: Lys-Asp-Glu-Leu-COO-，即，即KDEL信号序列。这段序列在高尔基信号序列。这段序列在高尔基体的膜受有相应的受体体的膜受有相应的受体, 一旦进入高尔基体就会被高尔基体上的受体结合一旦进入高尔基体就会被高尔基体上的受体结合, 形成回流小泡被运回内质网形成回流小泡被运回内质网, 所以将该序列所以将该序列称为内质网滞留信号。如称为内质网滞留信号。如Bip就带有就带有KDEL信号信号, 它是内质网中的分子伴侣它是内质网中的分子伴侣,如果从如果从Bip上除去这种信号上除去这种信号, Bip蛋白就会蛋白就会分泌出来分泌出来; 如果将如果将KDEL信号加到别的分泌蛋白上信号加到别的分泌蛋白上, 这种蛋白也就变成了滞留在内质网中的蛋白质。这种蛋白也就变成了滞留在内质网中的蛋白质。51细胞质基质和内膜系统课件RERRER的蛋白质修饰功能的蛋白质修饰功能l蛋白质的糖基化：是指单糖或寡糖与蛋白质共蛋白质的糖基化：是指单糖或寡糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白。价结合形成糖蛋白。l包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等。包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等。l蛋白质糖基化蛋白质糖基化的概念、的概念、作用作用、方式方式。u细胞质基质中只发现少数几种简单的糖基化细胞质基质中只发现少数几种简单的糖基化52细胞质基质和内膜系统课件糖糖糖基转移酶糖基转移酶寡糖链寡糖链与磷酸多萜醇相接与磷酸多萜醇相接糖蛋白糖蛋白寡糖转移酶寡糖转移酶与新生肽上的天冬酰胺相连与新生肽上的天冬酰胺相连蛋白蛋白糖基化的基本过程糖基化的基本过程蛋白质边合成边糖基化蛋白质边合成边糖基化糖供体为核苷糖：糖供体为核苷糖：UDP -UDP -葡萄糖、葡萄糖、CMP-CMP-唾液酸、唾液酸、GDP-GDP-甘露糖甘露糖53细胞质基质和内膜系统课件蛋白质糖基化的作用蛋白质糖基化的作用u使蛋白质能够抵抗消化酶的作用使蛋白质能够抵抗消化酶的作用u赋予蛋白质传导信号的功能赋予蛋白质传导信号的功能u某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠u在细胞表面形成糖萼在细胞表面形成糖萼54细胞质基质和内膜系统课件蛋白质糖基化作用方式蛋白质糖基化作用方式N-N-连接的糖基化：连接的糖基化： 发生在内质网腔内，糖蛋白中最普遍的一种。发生在内质网腔内，糖蛋白中最普遍的一种。O-O-连接的糖基化：连接的糖基化： 主要或全部在高尔基复合体中进行。主要或全部在高尔基复合体中进行。55细胞质基质和内膜系统课件 在粗面内质网中，糖链被连接在多肽链中在粗面内质网中，糖链被连接在多肽链中天冬酰天冬酰胺胺残基残基(Asn)(Asn)的氨基基团上，故称之为的氨基基团上，故称之为N-N-连接糖基化连接糖基化。 在内质网腔中在内质网腔中N-N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖和葡萄糖乙酰葡萄糖胺、甘露糖和葡萄糖的多个分子按顺序先后被连接到内质网膜中叫的多个分子按顺序先后被连接到内质网膜中叫多萜醇多萜醇的脂质分子上，成为寡聚糖，并使寡聚糖活化。的脂质分子上，成为寡聚糖，并使寡聚糖活化。 已活化的寡聚糖即由已活化的寡聚糖即由糖基转移酶糖基转移酶催化催化N-N-连接的糖基化连接的糖基化56细胞质基质和内膜系统课件57细胞质基质和内膜系统课件N N- -连连接接寡寡糖糖前前体体的的生生物物合合成成58细胞质基质和内膜系统课件N-N-连接的糖基化连接的糖基化59细胞质基质和内膜系统课件O-O-连接的寡糖的糖基化连接的寡糖的糖基化O-O-连接的寡糖是指与蛋白质的丝氨酸、苏氨酸和酪氨连接的寡糖是指与蛋白质的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基侧链上的羟基基团连接的寡糖。酸残基侧链上的羟基基团连接的寡糖。O-O-连接的寡糖的糖链中又增加了半乳糖、岩藻糖和唾连接的寡糖的糖链中又增加了半乳糖、岩藻糖和唾液酸等糖残基。液酸等糖残基。60细胞质基质和内膜系统课件特征特征N-N-连接连接O-O-连接连接合成部位合成部位糙面内质网糙面内质网糙面内质网或高尔基体糙面内质网或高尔基体合成方式合成方式来自同一个寡糖前体来自同一个寡糖前体一个个单糖加上去一个个单糖加上去与之结合的氨基酸与之结合的氨基酸残基残基天冬酰胺天冬酰胺丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸羟脯氨酸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个糖残基，但个糖残基，但ABOABO血血型抗原较长型抗原较长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O-O-乙酰半乳糖胺等乙酰半乳糖胺等N-N-连接与连接与O-O-连接的寡糖比较连接的寡糖比较61细胞质基质和内膜系统课件酰基化酰基化 发生在内质网的胞质侧发生在内质网的胞质侧 软脂酸共价结合在跨膜蛋白的半胱氨酸残基上软脂酸共价结合在跨膜蛋白的半胱氨酸残基上 高尔基体、膜蛋白向细胞膜的转移中也发生类似的酰基化高尔基体、膜蛋白向细胞膜的转移中也发生类似的酰基化 另外，在内质网上还发生羟基化和二硫键形成等另外，在内质网上还发生羟基化和二硫键形成等 62细胞质基质和内膜系统课件RER的蛋白质运输功能的蛋白质运输功能 向细胞外分泌的蛋白质：向细胞外分泌的蛋白质： RERRER合成合成糖基化作用糖基化作用小泡小泡( (含分泌蛋白含分泌蛋白)经经GC GC 浓缩泡浓缩泡分泌颗粒分泌颗粒 排出；排出； 膜嵌入蛋白质，即膜蛋白；膜嵌入蛋白质，即膜蛋白； 需要与其他细胞组分严格隔离的蛋白质；需要与其他细胞组分严格隔离的蛋白质； 需要进行复杂修饰的蛋白质；需要进行复杂修饰的蛋白质；63细胞质基质和内膜系统课件SERSER的脂类合成功能的脂类合成功能肾上腺皮质细胞、睾丸间质细胞、卵巢共黄体细胞肾上腺皮质细胞、睾丸间质细胞、卵巢共黄体细胞等类固醇激素细胞等类固醇激素细胞SERSER含有合成胆固醇全套酶系和使胆固醇转化为类含有合成胆固醇全套酶系和使胆固醇转化为类固醇激素固醇激素( (肾上腺激素、性激素肾上腺激素、性激素) )的酶类及与脂类合的酶类及与脂类合成有关的酶类成有关的酶类64细胞质基质和内膜系统课件ERER的脂类合成功能的脂类合成功能合成大部分细胞膜和细胞内膜系统的膜脂合成大部分细胞膜和细胞内膜系统的膜脂合成脂类的酶都位于内质网脂质双层，活性部位朝向合成脂类的酶都位于内质网脂质双层，活性部位朝向胞质面胞质面翻转酶翻转酶磷脂酰胆碱的生物合成过程：磷脂酰胆碱的生物合成过程： 酰基转移酶、磷脂酸酶、胆碱磷酸转移酶酰基转移酶、磷脂酸酶、胆碱磷酸转移酶脂类物质的运输途径：脂类物质的运输途径： 1.1.以膜泡运输的方式，运至高尔基体、溶酶体、质膜以膜泡运输的方式，运至高尔基体、溶酶体、质膜 2.2.与磷脂转换蛋白与磷脂转换蛋白phospholipid exchange protein(PEP)结合形结合形成水溶性复合物，通过自由扩散的方式运至靶膜。成水溶性复合物，通过自由扩散的方式运至靶膜。65细胞质基质和内膜系统课件磷脂酰胆碱在内质网膜上的合成过程磷脂酰胆碱在内质网膜上的合成过程66细胞质基质和内膜系统课件光光面面内内质质网网在在糖糖原原分分解解中中的的作作用用 67细胞质基质和内膜系统课件SERSER的解毒作用的解毒作用肝细胞的解毒作用肝细胞的解毒作用-SER-SER通过氧化、甲基化、结合通过氧化、甲基化、结合等方式，降低或排除毒性物质等方式，降低或排除毒性物质药物、毒物药物、毒物(SER(SER膜上的氧化酶系膜上的氧化酶系)解毒或转化解毒或转化 如：氨基酸代谢如：氨基酸代谢氨氨尿素尿素( (无毒无毒) )； 苯巴比妥类药物苯巴比妥类药物+ +葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸水溶性物质水溶性物质SER的盐酸分泌和渗透压调节功能的盐酸分泌和渗透压调节功能 哺乳动物胃底臂细胞的胞质中，哺乳动物胃底臂细胞的胞质中，SERSER能将血浆中的能将血浆中的ClCl- -传递到细胞内分泌小管的膜上，传递到细胞内分泌小管的膜上， ClCl- -可与胞质中由碳可与胞质中由碳酸解离的酸解离的H H+ +在膜上结合产生在膜上结合产生HClHCl，排出细胞外。，排出细胞外。68细胞质基质和内膜系统课件( (五五) ) 内质网与基因表达的调控内质网与基因表达的调控异常：未折叠蛋白质超量积累异常：未折叠蛋白质超量积累 折叠好膜蛋白超量积累折叠好膜蛋白超量积累 内质网膜脂成分变化内质网膜脂成分变化内质网内质网核信号转导途径核信号转导途径特异基因表达特异基因表达内质网功能正常内质网功能正常正常：蛋白质正常：蛋白质ERER中中调控调控折叠、装配、加工、包装、转运折叠、装配、加工、包装、转运69细胞质基质和内膜系统课件( (六六) ) 内质网的病理改变内质网的病理改变病理条件下内质网肿胀病理条件下内质网肿胀( (低氧、病毒性肝炎低氧、病毒性肝炎) )物质累积物质累积(a(a1 1- -抗胰蛋白酶缺乏病人的血清中缺乏抗胰蛋白酶缺乏病人的血清中缺乏a a1 1- -抗抗胰蛋白酶，而在肝细胞的粗面内质网和滑面内质网中胰蛋白酶，而在肝细胞的粗面内质网和滑面内质网中却储存着却储存着a a1 1- -抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶) )癌变细胞中的内质网变化癌变细胞中的内质网变化70细胞质基质和内膜系统课件高尔基复合体高尔基复合体高尔基体的化学组成与形态结构高尔基体的化学组成与形态结构高尔基体的细胞化学反应高尔基体的细胞化学反应高尔基体的功能区隔高尔基体的功能区隔高尔基体的功能高尔基体的功能高尔基复合体与疾病高尔基复合体与疾病18981898年，意大利医生首次发现高尔基体。也称为高尔基年，意大利医生首次发现高尔基体。也称为高尔基器器( (Golgi apparatus) ) 高尔基复合体高尔基复合体( (Golgi complex) )71细胞质基质和内膜系统课件高尔基复合体的化学组成介于细高尔基复合体的化学组成介于细胞膜与内质网之间，如蛋白质、胞膜与内质网之间，如蛋白质、磷脂酰胆碱。高尔基复合体是一磷脂酰胆碱。高尔基复合体是一种种过渡性的细胞器。过渡性的细胞器。 高尔基复合体含有多种酶，有高尔基复合体含有多种酶，有糖基转移酶、甘露糖苷酶、磷脂糖基转移酶、甘露糖苷酶、磷脂酶，其中酶，其中糖基转移酶糖基转移酶则为高尔基则为高尔基体的标志酶体的标志酶。( (一一) ) 高尔基体的化学组成高尔基体的化学组成72细胞质基质和内膜系统课件形态：高尔基体是由大小不一、形态多变的囊形态：高尔基体是由大小不一、形态多变的囊泡体系泡体系结构：由排列整齐的结构：由排列整齐的扁平囊泡扁平囊泡和其周围大小不和其周围大小不等的等的泡状囊泡泡状囊泡组成。组成。高尔基体是高尔基体是极性细胞器，极性细胞器，具有恒定的位置与方具有恒定的位置与方向，物质从一侧进入，另一侧输出。向，物质从一侧进入，另一侧输出。u顺面顺面( (cis face) )或形成面或形成面( (forming face) )u反面反面 ( (trans face) ) 或成熟面或成熟面 ( (mature face) )( (二二) )高尔基体的形态结构高尔基体的形态结构73细胞质基质和内膜系统课件74细胞质基质和内膜系统课件培养的上皮细胞中高尔基体的分布(高尔基体为红色，核为绿色) 75细胞质基质和内膜系统课件76细胞质基质和内膜系统课件高尔基复合体的形态结构高尔基复合体的形态结构光镜：光镜：网状结构网状结构电电镜镜扁平囊扁平囊成熟面成熟面(反面反面)小囊泡小囊泡大囊泡大囊泡 (液泡液泡)形成面形成面(顺面顺面)77细胞质基质和内膜系统课件扁平囊（扁平囊（cisternaecisternae）扁平囊堆（扁平囊堆（stackstack）大泡、小泡（大泡、小泡（vesiclesvesicles）囊泡系统囊泡系统v顺面管网结构顺面管网结构cis-networkcis-networkv顺面膜囊顺面膜囊cis cisternacis cisternav中间膜囊中间膜囊medial cisternamedial cisternav反面膜囊反面膜囊trans cisternatrans cisternav反面管网结构反面管网结构trans-networktrans-network78细胞质基质和内膜系统课件扁扁 平平 囊囊呈盘状，呈盘状，3-103-10层称层称高尔基垛高尔基垛 凹面：成熟凹面：成熟(反反)面面凸凸 面：形成面：形成(顺顺)面；面；凸面：形成凸面：形成(顺顺)面面形成面膜厚：形成面膜厚： 6nm ; 成熟面膜厚：成熟面膜厚：8nm小小 囊囊 泡泡30-80nm球形小泡球形小泡膜厚：膜厚：6nm;囊腔内含：中等电子密度的物质囊腔内含：中等电子密度的物质泡内含物质：低电子密度物质，较透明。泡内含物质：低电子密度物质，较透明。来来 源：小囊泡融合。源：小囊泡融合。来来 源：由源：由rER芽生芽生而来。而来。大大 囊囊 泡泡100-500nm;膜厚：膜厚：8nm;泡内含物质：高电子密度物质，浓缩泡。泡内含物质：高电子密度物质，浓缩泡。来来 源：扁平囊周边或局部球状膨源：扁平囊周边或局部球状膨突脱落形成。突脱落形成。凹凹 面：成熟面：成熟(反反)面面79细胞质基质和内膜系统课件u嗜锇反应，经锇酸浸染后，高尔基体的嗜锇反应，经锇酸浸染后，高尔基体的ciscis面膜囊被特面膜囊被特异地染色；异地染色；u焦磷酸硫胺素酶焦磷酸硫胺素酶(TPP(TPP酶酶) )的细胞化学反应，可特异地显的细胞化学反应，可特异地显示高尔基体的反面的示高尔基体的反面的1 12 2层膜囊；层膜囊；u烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP(NADP酶酶) )的细胞化学反应，的细胞化学反应，是高尔基体中间几层扁平囊的标志反应；是高尔基体中间几层扁平囊的标志反应；( (三三) )高尔基体各部分膜囊的细胞化学反应高尔基体各部分膜囊的细胞化学反应细胞化学：研究细胞的化学组成成分及其在细胞活动中的变化细胞化学：研究细胞的化学组成成分及其在细胞活动中的变化和定位的学科。在不破坏细胞形态结构的情况下，用生化物理技和定位的学科。在不破坏细胞形态结构的情况下，用生化物理技术对各组分作定量的分析，研究其动态变化。确定复杂细胞过程术对各组分作定量的分析，研究其动态变化。确定复杂细胞过程的分子细节，如：的分子细节，如：四氧化锇与不饱和酸反应呈黑色，证明脂肪滴的存在。四氧化锇与不饱和酸反应呈黑色，证明脂肪滴的存在。80细胞质基质和内膜系统课件u胞嘧啶单核苷酸酶胞嘧啶单核苷酸酶(CMP(CMP酶酶) )的细胞化学反应，常常可的细胞化学反应，常常可显示靠近反面上的一些膜囊状和管状结构，这种结构显示靠近反面上的一些膜囊状和管状结构，这种结构称为称为GERLGERL。p 它与高尔基体密切相关，但它是它与高尔基体密切相关，但它是ERER的一部分。的一部分。p CMPCMP酶也是溶酶体的标志酶，溶酶体就是在此处分泌酶也是溶酶体的标志酶，溶酶体就是在此处分泌产生的。产生的。81细胞质基质和内膜系统课件高尔基体顺面网络结构高尔基体顺面网络结构(cis Golgi network(cis Golgi network，CGN)CGN) 是高尔基体的入口处，接受内质网合成的物质，分类后转入中是高尔基体的入口处，接受内质网合成的物质，分类后转入中间膜囊。间膜囊。高尔基体中间膜囊高尔基体中间膜囊( (medial Golgimedial Golgi):): 糖基化、糖脂的形成、多糖的合成。糖基化、糖脂的形成、多糖的合成。高尔基体反面网络结构高尔基体反面网络结构( (trans Golgi networktrans Golgi network，TGN) TGN) 由反面一侧的囊泡和网管组成，是高尔基体的出口区域。由反面一侧的囊泡和网管组成，是高尔基体的出口区域。 功能：参与蛋白质的分类与包装，最后输出。功能：参与蛋白质的分类与包装，最后输出。高尔基体空间结构的维持高尔基体空间结构的维持 ，依赖于微管微丝及其马达，依赖于微管微丝及其马达蛋白、血影蛋白网络。蛋白、血影蛋白网络。( (四四) )高尔基体的功能区隔高尔基体的功能区隔82细胞质基质和内膜系统课件1.1.参与细胞的分泌活动参与细胞的分泌活动2.2.对蛋白质、脂类的糖基化修饰对蛋白质、脂类的糖基化修饰3.3.对蛋白质的水解加工对蛋白质的水解加工4.4.对蛋白质的分拣运输对蛋白质的分拣运输5.5.参与膜的转化参与膜的转化( (五五) )高尔基复合体的功能高尔基复合体的功能83细胞质基质和内膜系统课件3 3H H标记亮氨酸标记亮氨酸3 3分钟分钟2020分钟分钟9090分钟分钟高尔基复合体在细高尔基复合体在细胞分泌活动中起着胞分泌活动中起着重要的运输作用；重要的运输作用；在分泌颗粒的形成在分泌颗粒的形成过程中起着浓缩、过程中起着浓缩、修饰、加工等作用。修饰、加工等作用。 1 1参与细胞的分泌活动参与细胞的分泌活动84细胞质基质和内膜系统课件2.2.对蛋白质、脂类的糖基化修饰对蛋白质、脂类的糖基化修饰参与糖蛋白的合成和修饰参与糖蛋白的合成和修饰N-连接的糖蛋白连接的糖蛋白O-连接的糖蛋白连接的糖蛋白糖蛋白糖蛋白3H标记半乳糖；唾液糖标记半乳糖；唾液糖3H标记甘露糖标记甘露糖3H标记标记N-乙酰葡萄乙酰葡萄糖胺糖胺85细胞质基质和内膜系统课件糖基化的作用：糖基化的作用： 为蛋白质打上不同的为蛋白质打上不同的“烙印烙印”； 增加了蛋白质的稳定性；增加了蛋白质的稳定性； 使蛋白质在成熟中折叠成正确的构象；使蛋白质在成熟中折叠成正确的构象； 影响蛋白质的水溶性，及蛋白质所带电荷的影响蛋白质的水溶性，及蛋白质所带电荷的的性质的性质糖基化的特点：糖基化的特点： “深加工深加工” ” O-O-连接的糖基化多在高尔基体中完成。连接的糖基化多在高尔基体中完成。 发生特定的、有序的、复杂的糖基化修发生特定的、有序的、复杂的糖基化修饰饰。86细胞质基质和内膜系统课件无活性的前体物质无活性的前体物质( (某些肽类激素某些肽类激素) )加工改造加工改造有生物活性的物质有生物活性的物质( (激素激素) )3.3.对蛋白质的水解和加工对蛋白质的水解和加工 直接酶解切除新生蛋白原中的直接酶解切除新生蛋白原中的N-N-端或中间或两端的氨基酸序端或中间或两端的氨基酸序列，使之成为具有生物活性的蛋白质，如列，使之成为具有生物活性的蛋白质，如胰岛素原胰岛素原、甲状腺激素、甲状腺激素原和血清蛋白原等原和血清蛋白原等新生蛋白原中含有多个氨基酸序列相同的区段，经酶解加工新生蛋白原中含有多个氨基酸序列相同的区段，经酶解加工后形成多个序列相同的有活性的多肽链，如神经肽。后形成多个序列相同的有活性的多肽链，如神经肽。 新生蛋白原中含有数种不同的信号序列，经过不同的加工方式新生蛋白原中含有数种不同的信号序列，经过不同的加工方式可形成多种不同活性的多肽链，同时增加了分子的多样性，如一可形成多种不同活性的多肽链，同时增加了分子的多样性，如一些信息分子。些信息分子。87细胞质基质和内膜系统课件4 4对蛋白质的分选对蛋白质的分选蛋白质合成蛋白质合成溶酶体糖磷酸化溶酶体糖磷酸化溶酶体溶酶体顺面高尔基网顺面高尔基网中间囊中间囊反面囊反面囊反面高尔基网反面高尔基网rER高高尔尔基基复复合合体体顺面囊顺面囊高高尔尔基基垛垛(磷酸转移酶磷酸转移酶)88细胞质基质和内膜系统课件5.5.参与膜的转化参与膜的转化膜流：细胞的各种膜性结构之间相互联系和膜流：细胞的各种膜性结构之间相互联系和转移的现象称膜流。转移的现象称膜流。内质网内质网运输小泡运输小泡高尔基高尔基复合体复合体大囊泡大囊泡细胞膜细胞膜89细胞质基质和内膜系统课件90细胞质基质和内膜系统课件( (六六) )高尔基复合体与疾病高尔基复合体与疾病 1.1.癌细胞中的高尔基复合体结构癌细胞中的高尔基复合体结构( (不发达不发达) ) 2. 2.中毒细胞中的高尔基复合体的变化中毒细胞中的高尔基复合体的变化( (形态形态萎缩、结构破坏、甚至消失萎缩、结构破坏、甚至消失) ) 3. 3.功能亢进时的高尔基复合体结构功能亢进时的高尔基复合体结构( (肥大肥大) )91细胞质基质和内膜系统课件 溶酶体溶酶体92细胞质基质和内膜系统课件 熟悉溶酶体的存在状态与类型熟悉溶酶体的存在状态与类型熟悉溶酶体的存在状态与类型熟悉溶酶体的存在状态与类型 了解溶酶体的结构及化学组成了解溶酶体的结构及化学组成掌握微体、过氧化物酶体的概念。掌握微体、过氧化物酶体的概念。掌握微体、过氧化物酶体的概念。掌握微体、过氧化物酶体的概念。 了解溶酶体与疾病了解溶酶体与疾病 掌握溶酶体的来源与功能掌握溶酶体的来源与功能掌握溶酶体的来源与功能掌握溶酶体的来源与功能主主要要内内容容93细胞质基质和内膜系统课件一、基本特性一、基本特性一、基本特性一、基本特性溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体1949年年C.de Duve 寻找与糖代谢有关的酶时，对大寻找与糖代谢有关的酶时，对大鼠肝组织匀浆细胞组分进行差速离心分离研究意外发现作鼠肝组织匀浆细胞组分进行差速离心分离研究意外发现作为对照的酸性磷酸酶活性主要集中在线粒体分离层。酸性为对照的酸性磷酸酶活性主要集中在线粒体分离层。酸性磷酸酶活性在蒸馏水提取物中高于蔗糖渗透平衡液抽提物，磷酸酶活性在蒸馏水提取物中高于蔗糖渗透平衡液抽提物，在放置一段时间的抽提物中高于新鲜制品，而且酶的活性在放置一段时间的抽提物中高于新鲜制品，而且酶的活性与沉淀的线粒体物质无关。与沉淀的线粒体物质无关。由此推想：细胞内存在有含酸性水解酶活性的结构实由此推想：细胞内存在有含酸性水解酶活性的结构实体，其膜很可能非常易碎，碎后可释放出内含物。体，其膜很可能非常易碎，碎后可释放出内含物。94细胞质基质和内膜系统课件单层膜包围单层膜包围单层膜包围单层膜包围多种酸性水解酶多种酸性水解酶多种酸性水解酶多种酸性水解酶异质性囊泡状异质性囊泡状异质性囊泡状异质性囊泡状溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体1955年年, C. de Duve：酸性磷酸酶活性酸性磷酸酶活性溶酶体溶酶体(lysosome)(lysosome)95细胞质基质和内膜系统课件没有典型的溶酶体结构没有典型的溶酶体结构没有典型的溶酶体结构没有典型的溶酶体结构植物细胞：植物细胞：植物细胞：植物细胞：液泡液泡(vacuoles)圆球体圆球体(spherosome)糊粉粒糊粉粒(aleurone)蛋白质小体蛋白质小体(protein body)细菌细菌细菌细菌：溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体vacuolesvacuoles没有典型的溶酶体结构没有典型的溶酶体结构没有典型的溶酶体结构没有典型的溶酶体结构质周隙质周隙溶酶体几乎存溶酶体几乎存溶酶体几乎存溶酶体几乎存在于所有在于所有在于所有在于所有动物动物动物动物细胞细胞细胞细胞中中中中96细胞质基质和内膜系统课件溶酶体：Lysosome，由单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的异质性囊泡状细胞器。其主要功能是进行细胞内的消化和保护作用。溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体97细胞质基质和内膜系统课件（一）形态和大小（一）形态和大小溶酶体的电镜形态溶酶体的电镜形态形态形态溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体大小大小( (最小：最小：最小：最小：0.050.05 mm 最大：数最大：数最大：数最大：数 mm 平均：平均：平均：平均：0.50.5 mm) )一般：一般：一般：一般：0.20.8 0.20.8 mm单层单位膜包围单层单位膜包围单层单位膜包围单层单位膜包围异质性囊泡状异质性囊泡状异质性囊泡状异质性囊泡状98细胞质基质和内膜系统课件溶酶体细胞内的溶酶体细胞内的分布分布和和移动移动：培养的成纤维细胞的暗视野显微镜图片培养的成纤维细胞的暗视野显微镜图片示含致密物质的溶酶体示含致密物质的溶酶体( (白点白点) )围核围核( (黑色黑色) )分布分布溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体99细胞质基质和内膜系统课件为消化作用提供一个为消化作用提供一个密闭空间密闭空间；控制该空间中的成分和内环境控制该空间中的成分和内环境；具有能具有能与其它膜泡融合和内陷的能力与其它膜泡融合和内陷的能力. .（二）化学组成（二）化学组成1. 1. 溶酶体膜溶酶体膜710nm710nm溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体100细胞质基质和内膜系统课件几种整合膜蛋白的几种整合膜蛋白的酸性复合糖链酸性复合糖链(glycans)(glycans)，可能参与了，可能参与了晕圈晕圈的形成的形成晕圈晕圈晕圈晕圈作用：作用：作用：作用：保护这层膜不被溶酶体水解酶所降解保护这层膜不被溶酶体水解酶所降解保护这层膜不被溶酶体水解酶所降解保护这层膜不被溶酶体水解酶所降解或或或或可结合正在被消化的物质。可结合正在被消化的物质。可结合正在被消化的物质。可结合正在被消化的物质。晕圈晕圈(halo)：糖类的阳性染色反应糖类的阳性染色反应这层膜对溶酶体本身的水解酶具有抗性这层膜对溶酶体本身的水解酶具有抗性这层膜对溶酶体本身的水解酶具有抗性这层膜对溶酶体本身的水解酶具有抗性这层膜对溶酶体本身的水解酶具有抗性这层膜对溶酶体本身的水解酶具有抗性晕圈内晕圈内没有可溶性溶酶体水解酶没有可溶性溶酶体水解酶溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体101细胞质基质和内膜系统课件膜蛋白膜蛋白高度糖基化高度糖基化含有含有多种载体蛋白多种载体蛋白膜中嵌有膜中嵌有质子泵质子泵(H(H+ +-ATPase-ATPase) )溶酶体膜在成分上与其它生物膜不同溶酶体膜在成分上与其它生物膜不同: :溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体102细胞质基质和内膜系统课件绝大多数均为绝大多数均为磷脂磷脂（在不同膜制品中差异较大）（在不同膜制品中差异较大）多萜醇多萜醇(dolichol)的衍生物的衍生物bis单酰甘油磷酸单酰甘油磷酸(bismonoacylglycerylphosphate)溶溶 酶酶 体体 结结 合合 膜膜 蛋蛋 白白 (lysosomal-associated (lysosomal-associated membrane protein,membrane protein, LAMPsLAMPs) )溶溶酶酶体体整整合合膜膜蛋蛋白白(lysosomal (lysosomal integral integral membrane membrane protein,protein, LIMPsLIMPs)()(溶酶体膜糖蛋白溶酶体膜糖蛋白, , lgplgp) )(2) (2) 膜蛋白膜蛋白膜蛋白膜蛋白寡糖成分约占寡糖成分约占50%(1)(1) 膜脂膜脂膜脂膜脂溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体103细胞质基质和内膜系统课件溶酶体膜糖蛋白溶酶体膜糖蛋白(LIMPs)(LIMPs)的蛋白质核心的一级结构模式图解的蛋白质核心的一级结构模式图解C-端端N-端端跨膜区段跨膜区段信号肽信号肽胞质区或腔内区胞质区或腔内区胞质区或腔内区胞质区或腔内区连接在连接在Asn上的寡糖链上的寡糖链氨基酸序列同源性氨基酸序列同源性氨基酸序列同源性氨基酸序列同源性：胞质尾胞质尾胞质尾胞质尾11aa高度糖基化通用识别信号通用识别信号通用识别信号通用识别信号LIMPLIMP高度保守高度保守高度保守高度保守：同一个祖先基因：同一个祖先基因：同一个祖先基因：同一个祖先基因溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体104细胞质基质和内膜系统课件2. 溶酶体酶溶酶体酶溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体异质性异质性 不同的溶酶体所含溶酶不同。酶的种不同的溶酶体所含溶酶不同。酶的种类已发现有类已发现有6060多种，可分六大类：多种，可分六大类：蛋白酶、蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、脂酶、磷酸酶、溶菌酶。核酸酶、糖苷酶、脂酶、磷酸酶、溶菌酶。其中其中酸性磷酸酶酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶。是溶酶体的标志酶。105细胞质基质和内膜系统课件pH7.2pH7.2pH7.2pH 5.0pH 5.0pH 5.0溶酶体中酸性溶酶体中酸性pH值的维持机制值的维持机制膜上质子泵利用膜上质子泵利用ATP不断把不断把H+抽进溶酶体，使酸度抽进溶酶体，使酸度保持在保持在pH 5.0106细胞质基质和内膜系统课件溶酶体含有的主要酶类及其作用底物溶酶体含有的主要酶类及其作用底物溶酶体含有的主要酶类及其作用底物溶酶体含有的主要酶类及其作用底物降解底物降解底物酶的种类酶的种类核酸和核苷酸核酸和核苷酸核核酸酸酶酶，核核苷苷酸酸酶酶，核核苷苷酸酸硫硫酸酸化化酶酶，焦焦磷酸酶磷酸酶蛋白质蛋白质多肽链多肽链糖蛋白糖蛋白磷蛋白磷蛋白内肽酶，外肽酶，胶原酶，顶体酶内肽酶，外肽酶，胶原酶，顶体酶糖胺酶，糖基化酶糖胺酶，糖基化酶磷蛋白磷酸化酶磷蛋白磷酸化酶多糖多糖糖原糖原蛋白聚糖蛋白聚糖酸性麦芽糖酶酸性麦芽糖酶内糖苷酶，外糖苷酶，溶菌酶，硫酸酶内糖苷酶，外糖苷酶，溶菌酶，硫酸酶脂类脂类糖脂糖脂神经脂神经脂磷脂磷脂芳基硫酸酶芳基硫酸酶A A，N-N-脂酰鞘氨醇，糖苷酶脂酰鞘氨醇，糖苷酶三酰甘油酯酶，胆碱酯酶三酰甘油酯酶，胆碱酯酶磷脂酶，磷酸二酯酶磷脂酶，磷酸二酯酶其它底物其它底物芳基酯酶芳基酯酶 酸性磷酸酶酸性磷酸酶107细胞质基质和内膜系统课件溶溶酶酶体体酶酶的的种种类类虽虽然然很很多多，且且含含量量很很高高，但但每每一一个个溶溶酶酶体体中所含有酶的种类却是有限的中所含有酶的种类却是有限的。嗜嗜嗜嗜中中中中性性性性白白白白细细细细胞胞胞胞(neutrophil)(neutrophil)：溶溶菌菌酶酶(lysozyme)和和髓髓过过氧氧化物酶化物酶(myeloperoxidase)降解微生物降解微生物降解微生物降解微生物某些特化细胞：特殊代谢酶类某些特化细胞：特殊代谢酶类某些特化细胞：特殊代谢酶类某些特化细胞：特殊代谢酶类 水解酶水解酶水解酶水解酶R R1 1-R-R2 2 + H + H2 2O O R R1 1-H + R-H + R2 2-OH-OH溶酶体酶催化水解反应的通式溶酶体酶催化水解反应的通式溶酶体酶催化水解反应的通式溶酶体酶催化水解反应的通式: : : :溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体108细胞质基质和内膜系统课件三、溶三、溶 酶酶 体体 的的 来来 源源109细胞质基质和内膜系统课件甘露糖甘露糖-6-6-磷酸途径磷酸途径(mannose 6-phosphate (mannose 6-phosphate sorting pathway)sorting pathway)：溶酶体的酶类在内质：溶酶体的酶类在内质网上起始合成网上起始合成, , 跨膜进入内质网的腔跨膜进入内质网的腔, , 在在顺面高尔基体带上甘露糖顺面高尔基体带上甘露糖6-6-磷酸标记后在磷酸标记后在高尔基体反面网络形成溶酶体分泌小泡高尔基体反面网络形成溶酶体分泌小泡, , 最后还要通过脱磷酸才成为成熟的溶酶体最后还要通过脱磷酸才成为成熟的溶酶体 。并非溶酶体产生的唯一的途径。并非溶酶体产生的唯一的途径。粘脂病110细胞质基质和内膜系统课件CGN区对区对拥有拥有信号信号斑斑的溶酶的溶酶体蛋白进体蛋白进行磷酸化行磷酸化111细胞质基质和内膜系统课件溶酶体酶蛋白的溶酶体酶蛋白的M6P标记标记糖基化：糖基化：糙面内质网糙面内质网进行进行N-N-连接糖基化连接糖基化, , 经加工经加工后形成带有后形成带有8 8个甘露糖残基和个甘露糖残基和2 2个个N-N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺残基的糖蛋白转运到残基的糖蛋白转运到高尔基体高尔基体 磷酸化：磷酸化：高尔基体高尔基体112细胞质基质和内膜系统课件溶酶体水解酶的识别机制溶酶体水解酶的识别机制溶酶体水解酶的识别机制溶酶体水解酶的识别机制1.GlcNAc磷酸转移酶的催化磷酸转移酶的催化UDP-GlcNAc的的GlcNAc-P转移转移到溶酶体水解酶的甘露糖残基上，到溶酶体水解酶的甘露糖残基上，2.由磷酸二酯酶由磷酸二酯酶切除切除GlcNAc基，基，形成了具有形成了具有M-6-P的溶酶体酶的溶酶体酶顺面高尔基体上顺面高尔基体上GlcNAc磷酸转移酶磷酸转移酶磷酸二酯酶磷酸二酯酶GlcNAc基基GlcNAc-P切除切除GlcNAc基基甘露糖甘露糖(M)甘露糖甘露糖(M)甘露糖甘露糖(M)甘露糖甘露糖-6-磷酸磷酸(M-6-P)113细胞质基质和内膜系统课件TGN区区M6P受体特异性受体特异性的识别并结的识别并结合合M6P，反反面膜囊溶酶面膜囊溶酶体酶在聚积体酶在聚积处，出芽形处，出芽形成有被小泡成有被小泡114细胞质基质和内膜系统课件最终形成最终形成无被无被运输小泡运输小泡大纲大纲115细胞质基质和内膜系统课件无被小泡与无被小泡与前前溶酶体溶酶体融合逐融合逐渐形成渐形成成熟的成熟的溶酶体溶酶体116细胞质基质和内膜系统课件117细胞质基质和内膜系统课件内质网上内质网上核糖体核糖体合成溶酶体蛋白合成溶酶体蛋白进入内质网腔进进入内质网腔进行行N-连接的糖基化修饰，溶酶体酶蛋白先带上连接的糖基化修饰，溶酶体酶蛋白先带上3个个葡萄糖、葡萄糖、9个甘露糖和个甘露糖和2个个N-乙酰葡萄糖胺，后切乙酰葡萄糖胺，后切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖除三分子葡萄糖和一分子甘露糖进入高尔基体进入高尔基体Cis面膜囊面膜囊N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶识别溶酶体乙酰葡糖胺磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的水解酶的信号斑信号斑将将N-乙酰葡糖胺磷酸转移在乙酰葡糖胺磷酸转移在12个甘露糖残基上个甘露糖残基上在中间膜囊由在中间膜囊由N-乙酰葡萄糖苷酶乙酰葡萄糖苷酶切去切去N-乙酰葡糖胺形成乙酰葡糖胺形成M6P配体配体与与trans膜囊上膜囊上的受体结合的受体结合选择性地包装成初级溶酶体选择性地包装成初级溶酶体。118细胞质基质和内膜系统课件初级溶酶体和次级溶酶体模式图初级溶酶体和次级溶酶体模式图次级溶酶体次级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体 119细胞质基质和内膜系统课件内吞体内吞体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+去去除除磷磷酸酸PH=6成熟溶酶体成熟溶酶体溶酶体酶的溶酶体酶的M6PM6P分选途径分选途径120细胞质基质和内膜系统课件（一）降解底物的来源：（一）降解底物的来源：（一）降解底物的来源：（一）降解底物的来源：四、溶酶体降解底物来源及溶酶体的类型四、溶酶体降解底物来源及溶酶体的类型四、溶酶体降解底物来源及溶酶体的类型四、溶酶体降解底物来源及溶酶体的类型 溶酶体降解底物溶酶体降解底物溶酶体降解底物溶酶体降解底物来源的三条途径来源的三条途径来源的三条途径来源的三条途径内吞内吞吞噬吞噬自噬自噬自噬小体自噬小体线粒体线粒体细菌细菌吞噬体吞噬体初级溶酶体初级溶酶体次级次级溶酶溶酶体体初级初级溶酶溶酶体体早期内体早期内体晚期内体晚期内体初级初级溶酶溶酶体体溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体121细胞质基质和内膜系统课件 溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体（二）溶酶体的类型：（二）溶酶体的类型：（二）溶酶体的类型：（二）溶酶体的类型：vv非活性的水解酶非活性的水解酶非活性的水解酶非活性的水解酶vv无底物无底物无底物无底物溶酶体溶酶体(生理状态生理状态)vv有活性的水解酶有活性的水解酶有活性的水解酶有活性的水解酶vv有底物有底物有底物有底物vv将要或正在消化将要或正在消化将要或正在消化将要或正在消化vv含有消化不了的残留物含有消化不了的残留物含有消化不了的残留物含有消化不了的残留物残余小体残余小体残余小体残余小体次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体溶酶体酶转溶酶体酶转溶酶体酶转溶酶体酶转溶酶体酶转溶酶体酶转运小泡运小泡运小泡运小泡运小泡运小泡 ? !? !? !初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体122细胞质基质和内膜系统课件一、初级溶酶体一、初级溶酶体(primary lysosome)(primary lysosome)高尔基复合体分选产高尔基复合体分选产生的生的运输小泡运输小泡和和前溶前溶酶体酶体融合形成融合形成内含各种酸性水解酶，内含各种酸性水解酶，未与底物结合未与底物结合均质球形均质球形123细胞质基质和内膜系统课件初级溶酶体的发生初级溶酶体的发生 溶酶体酶的分选溶酶体酶的分选含溶酶体酶的无被小泡形成含溶酶体酶的无被小泡形成无被小泡与前溶酶体融合无被小泡与前溶酶体融合初级溶酶体形成初级溶酶体形成124细胞质基质和内膜系统课件二、次级溶酶体二、次级溶酶体(secondary lysosome)(secondary lysosome)初级溶酶体与不同的作用底物结合后形成初级溶酶体与不同的作用底物结合后形成电镜下初级溶酶体和次级溶酶体电镜下初级溶酶体和次级溶酶体125细胞质基质和内膜系统课件溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体细胞中酸性水解酶分布电镜图细胞中酸性水解酶分布电镜图酸性水解酶是溶酶体的标志酶酸性水解酶是溶酶体的标志酶, ,含酸性水解酶的膜泡即为含酸性水解酶的膜泡即为溶酶体溶酶体新生溶酶体酶小泡新生溶酶体酶小泡新生溶酶体酶小泡新生溶酶体酶小泡次级溶酶体次级溶酶体( (正在进行消化正在进行消化) )126细胞质基质和内膜系统课件根据底物来源和消化程度不同，次级溶酶根据底物来源和消化程度不同，次级溶酶体可分为：体可分为： 异噬性溶酶体异噬性溶酶体(heterophagolysosome)(heterophagolysosome) 自噬性溶酶体自噬性溶酶体(autophagolysosome) (autophagolysosome) 残余小体残余小体(residual body)(residual body)127细胞质基质和内膜系统课件1 1、异噬性溶酶体、异噬性溶酶体作用底物是外源性的，如：细菌、红细作用底物是外源性的，如：细菌、红细胞、血红蛋白、铁蛋白、酶、糖原颗粒，胞、血红蛋白、铁蛋白、酶、糖原颗粒，常见于单核常见于单核-吞噬细胞系统的细胞、白细吞噬细胞系统的细胞、白细胞、肝细胞、肾细胞胞、肝细胞、肾细胞分为：分为：吞噬性溶酶体（吞噬性溶酶体（phagolysosome) 多泡小体（多泡小体（multivesicular body)(heterophagolysosome)128细胞质基质和内膜系统课件内体与多泡小体之间的关系内体与多泡小体之间的关系多泡小体电镜照片多泡小体电镜照片129细胞质基质和内膜系统课件2 2、自噬性溶酶体、自噬性溶酶体作用底物是内源性的：作用底物是内源性的：发生条件：发生条件：细胞内结细胞内结构衰老、变性；构衰老、变性；机体发机体发生饥饿；生饥饿；细胞本身发生细胞本身发生病变病变130细胞质基质和内膜系统课件小鼠肾近曲小管上皮细胞中自噬溶酶体电镜图像小鼠肾近曲小管上皮细胞中自噬溶酶体电镜图像小鼠肾近曲小管上皮细胞中自噬溶酶体电镜图像小鼠肾近曲小管上皮细胞中自噬溶酶体电镜图像LLMM溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体131细胞质基质和内膜系统课件自噬性溶酶体和异噬性溶酶体自噬性溶酶体和异噬性溶酶体132细胞质基质和内膜系统课件3 3、残余小体、残余小体消化不了的残渣物质累积在次消化不了的残渣物质累积在次级溶酶体中形成残余小体。根级溶酶体中形成残余小体。根据残余物不同分为：据残余物不同分为： 脂褐素脂褐素(lipofusion)(lipofusion) 含铁小体含铁小体(siderosome)(siderosome) 髓样结构髓样结构(myelin figure)(myelin figure)133细胞质基质和内膜系统课件脂脂 褐褐 素素外围以单位膜的不规外围以单位膜的不规则小体，内含电子密则小体，内含电子密度较高、色调较深的度较高、色调较深的物质，常含有浅亮脂物质，常含有浅亮脂滴滴存在于神经细胞、心存在于神经细胞、心肌细胞肌细胞134细胞质基质和内膜系统课件含含 铁铁 小小 体体外被以单位膜，外被以单位膜，内含电子密度高内含电子密度高的含铁颗粒的含铁颗粒存在于正常的单存在于正常的单核吞噬细胞核吞噬细胞135细胞质基质和内膜系统课件髓髓 样样 结结 构构溶酶体内成层的膜溶酶体内成层的膜性结构性结构存在于正常细胞和存在于正常细胞和病变的肿瘤细胞病变的肿瘤细胞136细胞质基质和内膜系统课件人人肺肺泡泡巨巨噬噬细细胞胞中中髓髓 样样 小小 体体 残残余小体余小体电镜图像电镜图像老年斑老年斑老年斑老年斑脂褐质小体脂褐质小体溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体心肌中的脂褐质心肌中的脂褐质心肌中的脂褐质心肌中的脂褐质残余小体残余小体残余小体残余小体 137细胞质基质和内膜系统课件溶溶溶溶酶酶酶酶体体体体的的的的三三三三种种种种存存存存在在在在状状状状态态态态138细胞质基质和内膜系统课件残余小体残余小体次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体异噬性溶酶体异噬性溶酶体异噬性溶酶体异噬性溶酶体消化底物是细胞外源性物质消化底物是细胞外源性物质自噬性溶酶体自噬性溶酶体消化底物是细胞内源性物质吞噬溶酶体吞噬溶酶体吞噬溶酶体吞噬溶酶体吞噬泡融合吞噬泡融合多泡小体多泡小体多泡小体多泡小体胞饮泡融合胞饮泡融合初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体初级溶酶体底物脂褐素脂褐素 含铁小体含铁小体 髓样结构髓样结构139细胞质基质和内膜系统课件1. 1. 1. 1. 细胞内消化细胞内消化细胞内消化细胞内消化三、溶酶体的功能三、溶酶体的功能次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体溶酶体酶小泡溶酶体酶小泡溶酶体酶小泡溶酶体酶小泡被消化物被消化物被消化物被消化物被消化物被消化物溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体140细胞质基质和内膜系统课件 内源性和外源性结内源性和外源性结构、物质被降解为可构、物质被降解为可溶性小分子，可溶性溶性小分子，可溶性的小分子释放到细胞的小分子释放到细胞质内被重新利用，以质内被重新利用，以补充细胞内所需营养。补充细胞内所需营养。141细胞质基质和内膜系统课件LDLLDL在在溶溶酶酶体体中中形形成成胆胆固固醇醇低密度脂蛋白低密度脂蛋白142细胞质基质和内膜系统课件细菌细菌细菌细菌巨噬白细胞巨噬白细胞巨噬白细胞巨噬白细胞2. 2. 2. 2. 防御功能防御功能防御功能防御功能酵母菌酵母菌巨噬白细胞巨噬白细胞溶酶体酶小泡溶酶体酶小泡溶酶体酶小泡溶酶体酶小泡次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体次级溶酶体残余小体残余小体残余小体残余小体可利用成分可利用成分可利用成分可利用成分可利用成分可利用成分细胞对外来物的吞噬过程图解细胞对外来物的吞噬过程图解细胞对外来物的吞噬过程图解细胞对外来物的吞噬过程图解溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体正在吞噬酵母菌的巨噬白细胞正在吞噬酵母菌的巨噬白细胞正在吞噬酵母菌的巨噬白细胞正在吞噬酵母菌的巨噬白细胞143细胞质基质和内膜系统课件清除衰老的生物大分子和细胞器清除衰老的生物大分子和细胞器清除多余的细胞器清除多余的细胞器清除清除暂不需要的酶暂不需要的酶或或某些代谢产物某些代谢产物3. 3. 3. 3. 细胞内衰老和多余细胞器的清除细胞内衰老和多余细胞器的清除细胞内衰老和多余细胞器的清除细胞内衰老和多余细胞器的清除“ “细胞内细胞内细胞内细胞内清洁工清洁工清洁工清洁工” ”溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体MM溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体144细胞质基质和内膜系统课件在在在在蝌蝌蝌蝌蚪蚪蚪蚪变变变变态态态态过过过过程程程程中中中中尾尾尾尾部部部部溶溶溶溶酶酶酶酶体体体体的的的的组组组组织织织织蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶活活活活性性性性与与与与尾尾尾尾长长长长度的关系度的关系度的关系度的关系4. 4. 4. 4. 发育过程中细胞的清除功能发育过程中细胞的清除功能发育过程中细胞的清除功能发育过程中细胞的清除功能溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体例例例例例例1. 1. 1. 两栖类动物变态：两栖类动物变态：两栖类动物变态：两栖类动物变态：两栖类动物变态：两栖类动物变态：145细胞质基质和内膜系统课件( (吴尔夫管退化吴尔夫管退化吴尔夫管退化吴尔夫管退化) )( (米勒氏管退化米勒氏管退化米勒氏管退化米勒氏管退化) )输卵管输卵管输卵管输卵管输精管输精管输精管输精管人胚胎人胚胎吴尔夫管吴尔夫管吴尔夫管吴尔夫管米勒氏管米勒氏管米勒氏管米勒氏管哺乳动物胚胎发育过程中生殖管道的变化过程图示哺乳动物胚胎发育过程中生殖管道的变化过程图示哺乳动物胚胎发育过程中生殖管道的变化过程图示哺乳动物胚胎发育过程中生殖管道的变化过程图示发育过程中细胞的清除功能发育过程中细胞的清除功能第一节第一节第一节第一节 溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体两性人两性人两性人两性人两性人两性人吴尔夫管吴尔夫管吴尔夫管吴尔夫管米勒氏管米勒氏管米勒氏管米勒氏管发育发育发育发育发育发育发育发育均不均不均不均不 退化退化退化退化例例例例例例2. 2. 2. 哺乳动物生殖管的发育：哺乳动物生殖管的发育：哺乳动物生殖管的发育：哺乳动物生殖管的发育：哺乳动物生殖管的发育：哺乳动物生殖管的发育：146细胞质基质和内膜系统课件溶溶酶酶体体膜膜蛋蛋白白高高度度糖糖基基化化，可可抵抵御御水水解解酶酶的的降降解解，不会轻易破裂；不会轻易破裂；溶酶体的活动要受到严格的调控溶酶体的活动要受到严格的调控溶酶体的活动要受到严格的调控溶酶体的活动要受到严格的调控溶溶酶酶体体酶酶活活性性的的最最适适pH5pH5，胞胞质质溶溶质质pH7.2pH7.2，溶酶体酶进入胞质溶质，活性丧失。溶酶体酶进入胞质溶质，活性丧失。溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体147细胞质基质和内膜系统课件精子头部的顶体在受精过程中的作用图解精子头部的顶体在受精过程中的作用图解精子核精子核精子质膜精子质膜顶体泡顶体泡释放的释放的顶体酶顶体酶新组新组装的装的微丝微丝卵子胞质卵子胞质卵黄膜卵黄膜卵子质膜卵子质膜融合质膜融合质膜凝胶层凝胶层5. 5. 5. 5. 在受精中的功能在受精中的功能在受精中的功能在受精中的功能顶顶顶顶体体体体(acrosome)(acrosome)：透透明明质质酸酸酶酶、神神经经氨氨酸酸酶酶、酸酸性性磷磷酸酸酶酶和和蛋蛋白白酶酶等等多多种种水解酶水解酶 溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体特化的特化的特化的特化的特化的特化的溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体148细胞质基质和内膜系统课件内内分分泌泌细细胞胞中中含含有有相相当当数数量量的的溶溶酶酶体体，溶溶酶酶体体在在激激素素分分泌泌的的各各个个环环节节(包包括括激激素素的的合合成成、释释放放、分分泌泌调调节等节等)都具有不可忽视的作用。都具有不可忽视的作用。6 6 6 6、内分泌细胞中的功能、内分泌细胞中的功能、内分泌细胞中的功能、内分泌细胞中的功能如如状状腺腺素素的的合合成成：储储存存在在甲甲状状腺腺腺腺体体内内腔腔中中的的甲甲状状腺腺球球蛋蛋白白(thyroglobin)受受到到刺刺激激后后，经经吞吞噬噬作作用用进进入入甲甲状状腺腺上上皮皮细细胞胞，与与溶溶酶酶体体融融合合后后被被组组织织蛋蛋白白酶酶D和和酪酪氨氨酸酸酸酸性性羟羟基基肽肽酶酶水水解解，变变成成含含碘碘的的游游离离甲甲状状腺素腺素T3和和T4，然后分泌到细胞外的毛细血管中。，然后分泌到细胞外的毛细血管中。 溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体149细胞质基质和内膜系统课件肽肽类类激激素素的的分分泌泌方方式式为为不不连连续续分分泌泌。一一些些实实验验证证明明，溶溶酶酶体体也也参参与与肽肽类类激激素素的的释释放放，可可能能是是作作用用于于分分泌泌颗颗粒粒膜或细胞膜膜或细胞膜。但其确切机制，还需要更多实验证据。但其确切机制，还需要更多实验证据。此此外外，溶溶酶酶体体还还通通过过自自噬噬作作用用清清除除细细胞胞内内过过多多的的激激素素或或与与激激素素合合成成有有关关的的细细胞胞器器，从从而而实实现现对对激激素素分分泌泌量量的调节。的调节。如如：当当母母鼠鼠终终止止哺哺乳乳时时，其其催催乳乳素素细细胞胞进进入入细细胞胞抑抑制制状态，溶酶体将其不同成熟阶段的分泌颗粒降解。状态，溶酶体将其不同成熟阶段的分泌颗粒降解。 溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体150细胞质基质和内膜系统课件1. 贮积病：与溶酶体有关的先天性疾病绝贮积病：与溶酶体有关的先天性疾病绝大多数为贮积病。大多数为贮积病。四、溶酶体与疾病四、溶酶体与疾病151细胞质基质和内膜系统课件型肝糖病型肝糖病(glycogenosis)病人的肝细胞病人的肝细胞缺少缺少 - -糖苷酶糖苷酶无法把无法把糖原糖原降解为降解为葡萄糖葡萄糖，造成糖原在溶酶体内大量积累，造成糖原在溶酶体内大量积累溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体152细胞质基质和内膜系统课件粘粘 多多 糖糖 储储 积积 病病153细胞质基质和内膜系统课件黑蒙性先天愚型病黑蒙性先天愚型病(Tay-Sachs disease)患儿神经元中的残余小体患儿神经元中的残余小体溶酶体中缺少溶酶体中缺少 - -氨基己糖酯酶氨基己糖酯酶，不能降解，不能降解神经节苷脂神经节苷脂，而呈同心圆状被贮积在，而呈同心圆状被贮积在溶酶体中；如果发生在神经细胞中，便造成精神痴呆溶酶体中；如果发生在神经细胞中，便造成精神痴呆, 26, 26岁会死亡岁会死亡 溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体154细胞质基质和内膜系统课件2. 肺结核：结核杆菌肺结核：结核杆菌蜡质外被蜡质外被硫酸脑苷脂硫酸脑苷脂155细胞质基质和内膜系统课件截至去年底，全截至去年底，全国累计发生尘肺国累计发生尘肺病病例病病例55.855.8万例，万例，累计死亡累计死亡33.333.3万万例，病死率为例，病死率为23.85%23.85%，尘肺病，尘肺病人已有人已有42.542.5万例。万例。3. 矽肺：矽肺：156细胞质基质和内膜系统课件矽肺患者的肺矽肺患者的肺157细胞质基质和内膜系统课件4. 类风湿关节炎：类风湿关节炎：类风湿性因子类风湿性因子巨球蛋白巨球蛋白IgM IgM IgM-IgG IgM-IgG免疫复合物免疫复合物 沉积于关节沉积于关节滑膜滑膜或或血管血管壁壁 补体激活补体激活 细胞内溶酶体酶外逸细胞内溶酶体酶外逸 关节组织的破坏及炎症关节组织的破坏及炎症 158细胞质基质和内膜系统课件5、溶酶体与休克、溶酶体与休克：休克后缺血缺氧降低溶酶体膜的稳定性。休克后缺血缺氧降低溶酶体膜的稳定性。休克后缺血缺氧影响细胞的氧化磷酸化休克后缺血缺氧影响细胞的氧化磷酸化过程。过程。休克后缺血缺氧引起细胞内休克后缺血缺氧引起细胞内PHPH下降促进酶的下降促进酶的激活。激活。测定淋巴液和血液中测定淋巴液和血液中测定淋巴液和血液中测定淋巴液和血液中测定淋巴液和血液中测定淋巴液和血液中溶酶体酶的含量高低，溶酶体酶的含量高低，溶酶体酶的含量高低，溶酶体酶的含量高低，溶酶体酶的含量高低，溶酶体酶的含量高低，可作为细胞损伤轻重可作为细胞损伤轻重可作为细胞损伤轻重可作为细胞损伤轻重可作为细胞损伤轻重可作为细胞损伤轻重度的定量指标度的定量指标度的定量指标度的定量指标度的定量指标度的定量指标159细胞质基质和内膜系统课件6. 溶酶体与肿瘤溶酶体与肿瘤(1)致癌物质引起细胞分裂调节机能的障阻及染色体畸变，可能与溶酶体释放水致癌物质引起细胞分裂调节机能的障阻及染色体畸变，可能与溶酶体释放水解酶的作用有关；解酶的作用有关；(2)某些影响溶酶体膜通透性的物质，如巴豆油，某些去垢剂、高压氧等，是促某些影响溶酶体膜通透性的物质，如巴豆油，某些去垢剂、高压氧等，是促进致癌作用的辅助因子，也能引发细胞的异常分裂；进致癌作用的辅助因子，也能引发细胞的异常分裂；(3)在核膜残缺的情况下，核膜对核的保护丧失，溶酶体可以溶解染色质，而引在核膜残缺的情况下，核膜对核的保护丧失，溶酶体可以溶解染色质，而引起细胞突变；起细胞突变；(4)溶酶体代谢过程中的某些产物是肿瘤细胞增殖的物质基础；溶酶体代谢过程中的某些产物是肿瘤细胞增殖的物质基础；(5)致癌物质进入细胞，在与染色体整合之前，总是先贮存在溶酶体中，这已为致癌物质进入细胞，在与染色体整合之前，总是先贮存在溶酶体中，这已为放射自显影所证实。放射自显影所证实。总之，溶酶体与肿瘤发生是否有直接关系，尚待进一步探索总之，溶酶体与肿瘤发生是否有直接关系，尚待进一步探索160细胞质基质和内膜系统课件微微体体(microbody)专专指指含含有有氧氧化化酶酶、过过氧氧化化物物酶酶，或或过过氧氧化化氢氢酶酶活活性性的的细细胞胞器器，普普遍遍存存在在于于动动物物体体和和植物体中。植物体中。微体微体1954年，年，J. Rhodin：一类：一类卵圆形小体卵圆形小体161细胞质基质和内膜系统课件单层膜单层膜卵圆形或哑铃形小体卵圆形或哑铃形小体 0.21.5 m无定形的颗粒基质无定形的颗粒基质微体的电镜照片微体的电镜照片微体的电镜照片微体的电镜照片晶格状晶格状晶格状晶格状内含物内含物内含物内含物 微体微体微体微体162细胞质基质和内膜系统课件常常成群分布在常常成群分布在内质网膜的附近内质网膜的附近。有时有时紧靠线粒体或叶绿体紧靠线粒体或叶绿体微体为一类微体为一类异质性细胞器异质性细胞器微体微体微体微体 微体微体微体微体糙面内质网糙面内质网糙面内质网糙面内质网线粒体线粒体线粒体线粒体细胞壁细胞壁细胞壁细胞壁叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体163细胞质基质和内膜系统课件微体与初级溶酶体的比较微体与初级溶酶体的比较微体与初级溶酶体的比较微体与初级溶酶体的比较此外，微体为在此外，微体为在一定条件下可以被诱导而进行增殖一定条件下可以被诱导而进行增殖的一种细胞器的一种细胞器微体微体微体微体164细胞质基质和内膜系统课件过氧化物酶体过氧化物酶体过氧化物酶体过氧化物酶体(peroxisome)(peroxisome)乙醛酸循环体乙醛酸循环体乙醛酸循环体乙醛酸循环体(glyoxysome)(glyoxysome)微体微体微体微体一、微体的形态结构一、微体的形态结构 微体微体微体微体165细胞质基质和内膜系统课件过氧化物酶体的电镜图过氧化物酶体的电镜图(a)(a)大鼠肝细胞中的过氧化物酶体，电子致密核心为尿酸氧化酶；大鼠肝细胞中的过氧化物酶体，电子致密核心为尿酸氧化酶；(b)(b)植物叶肉细胞中具有晶格状核心的过氧化物酶体，常紧邻叶绿体植物叶肉细胞中具有晶格状核心的过氧化物酶体，常紧邻叶绿体尿酸氧化酶尿酸氧化酶尿酸氧化酶尿酸氧化酶尿酸氧化酶尿酸氧化酶(a)(b) 微体微体微体微体166细胞质基质和内膜系统课件水仙叶肉细胞中过氧化物酶体的细胞化学反应图片水仙叶肉细胞中过氧化物酶体的细胞化学反应图片过氧化氢酶专一性定位于过氧化物酶体过氧化氢酶专一性定位于过氧化物酶体过氧化氢酶专一性定位于过氧化物酶体过氧化氢酶专一性定位于过氧化物酶体(P)(P)(P)(P)中中中中 微体微体微体微体过氧化物酶体过氧化物酶体167细胞质基质和内膜系统课件过过氧氧化化物物酶酶体体中中的的氧氧化化酶酶均均含含有有与与蛋蛋白白质质结结合合的的黄素辅基黄素辅基，故称为，故称为黄素氧化酶黄素氧化酶。黄素氧化酶黄素氧化酶RHRH2 2 + O+ O2 2 R + H R + H2 2OO2 2 过氧化氢酶过氧化氢酶 H H2 2OO2 2 H H2 2O + 1/2OO + 1/2O2 2其反应途径如下其反应途径如下其反应途径如下其反应途径如下: :微体微体微体微体168细胞质基质和内膜系统课件过氧化物酶体膜的化学组成过氧化物酶体膜的化学组成过氧化物酶体膜的化学组成过氧化物酶体膜的化学组成DHAPDHAP: : : : 二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸过氧化物酶体膜的化学组成过氧化物酶体膜的化学组成过氧化物酶体膜的化学组成过氧化物酶体膜的化学组成微体微体微体微体169细胞质基质和内膜系统课件过氧化物酶体的代谢反应图解过氧化物酶体的代谢反应图解OO2 2HH2 2OO2 2HH2 2OO脂酰脂酰-CoA-CoA盐酸盐酸D-D-氨基酸氨基酸尿酸尿酸乙醇乙醇氧化酶氧化酶氧化酶氧化酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶氧化底物氧化底物醋酸盐醋酸盐过过氧氧化化物物酶酶体体是是细细胞胞内内糖糖、脂脂和和氮氮的重要代谢部位的重要代谢部位二、微体的功能二、微体的功能二、微体的功能二、微体的功能1 1 1、过氧化物酶体的功能：、过氧化物酶体的功能：、过氧化物酶体的功能：、过氧化物酶体的功能：、过氧化物酶体的功能：、过氧化物酶体的功能：微体微体微体微体170细胞质基质和内膜系统课件对有毒物质的解毒作用。例如：对有毒物质的解毒作用。例如：乙醇乙醇过氧化氢酶是过氧化氢酶是微体中最活跃微体中最活跃的酶，它能利的酶，它能利用用H2O2通过通过过氧化反应来过氧化反应来氧化各种底物氧化各种底物171细胞质基质和内膜系统课件蓖麻籽胚乳细胞中乙醛酸循环体的代谢途径蓖麻籽胚乳细胞中乙醛酸循环体的代谢途径乙醛酸循环体乙醛酸循环体乙醛酸循环体乙醛酸循环体细胞质溶质细胞质溶质细胞质溶质细胞质溶质细胞质溶质细胞质溶质细胞质溶质细胞质溶质线粒体线粒体线粒体线粒体乙醛酸循环体的功能：乙醛酸循环体的功能：乙醛酸循环体的功能：乙醛酸循环体的功能：乙醛酸循环体的功能：乙醛酸循环体的功能：番茄种子中一种脂肪贮存细胞番茄种子中一种脂肪贮存细胞的乙醛酸循环体的乙醛酸循环体微体微体微体微体172细胞质基质和内膜系统课件过氧化物酶体与乙醛酸循环体的主要异同点过氧化物酶体与乙醛酸循环体的主要异同点过氧化物酶体与乙醛酸循环体的主要异同点过氧化物酶体与乙醛酸循环体的主要异同点过氧化物酶体过氧化物酶体乙醛酸循环体乙醛酸循环体分分 布布动物细胞和高等植物叶肉动物细胞和高等植物叶肉细胞细胞(常紧靠叶绿体常紧靠叶绿体)植物种子脂肪贮藏组织、叶、植物种子脂肪贮藏组织、叶、根、块茎和花瓣等根、块茎和花瓣等形形 态态圆球形、椭圆形、卵圆形圆球形、椭圆形、卵圆形或哑呤形，小管状或哑呤形，小管状相似：膜外表面颗粒少，内相似：膜外表面颗粒少，内表面颗粒表面颗粒(ATPase)多多识别特征识别特征晶格状类核晶格状类核无无膜通透性膜通透性较大较大相似相似最适最适pH值值7.0相似相似特异性酶特异性酶过氧化氢酶过氧化氢酶异柠檬酸裂合酶和苹果酸合异柠檬酸裂合酶和苹果酸合成酶成酶功功 能能细胞内糖、脂和氮的重要细胞内糖、脂和氮的重要代谢部位；植物细胞中乙代谢部位；植物细胞中乙醇酸氧化场所醇酸氧化场所(与叶绿体协作与叶绿体协作)主要功能是由脂肪通过乙酰主要功能是由脂肪通过乙酰CoA和乙醛酸循环，合成碳和乙醛酸循环，合成碳水化合物和其它细胞成分水化合物和其它细胞成分均能使一些非碳水化合物物质转化为碳水化合物均能使一些非碳水化合物物质转化为碳水化合物微体微体微体微体173细胞质基质和内膜系统课件微体微体酶酶酶酶：细胞质溶质中合成细胞质溶质中合成 且且不糖基化。不糖基化。三、微体的发生三、微体的发生大鼠肝细胞局部电镜图大鼠肝细胞局部电镜图大鼠肝细胞局部电镜图大鼠肝细胞局部电镜图示过氧化物酶体与内质网的连续性示过氧化物酶体与内质网的连续性过氧化物过氧化物过氧化物过氧化物酶体酶体酶体酶体膜脂膜脂：来自：来自：来自：来自内质网内质网内质网内质网( (磷脂交换蛋白磷脂交换蛋白磷脂交换蛋白磷脂交换蛋白) )微体膜微体膜膜蛋白膜蛋白：细胞质溶质细胞质溶质细胞质溶质细胞质溶质中中中中合成合成合成合成微体微体微体微体174细胞质基质和内膜系统课件一一个个含含血血红红素素的的四四聚聚体体蛋蛋白白质质，其其单单体体在在细细胞胞质质溶溶质质中中合合成成，在在特特定定信信号号序序列列的的指指导导下下进进入入过过氧氧化化物物酶体酶体微体输入信号微体输入信号C-C-端的端的端的端的3 3个氨基酸个氨基酸个氨基酸个氨基酸(Ser-Lys-Leu)(Ser-Lys-Leu)序列序列序列序列此信号序列在完成使命后此信号序列在完成使命后此信号序列在完成使命后此信号序列在完成使命后不会被切除不会被切除不会被切除不会被切除过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶：酶体膜的胞质面上有识别信号序列的酶体膜的胞质面上有识别信号序列的酶体膜的胞质面上有识别信号序列的酶体膜的胞质面上有识别信号序列的受体受体受体受体微体微体微体微体175细胞质基质和内膜系统课件过过氧氧化化物物酶酶体体的的生生长长和和分分裂裂方式图解方式图解已已有有证证据据表表明明，由由已已有有的的微微体体经经过过分裂形形成成新新的的子子代代微微体体，经进一步装配后形成成熟微体。经进一步装配后形成成熟微体。微体微体微体微体176细胞质基质和内膜系统课件古老的古老的细胞器细胞器氧含量逐渐提高形成一个简单的呼吸链供能功能被线粒体取代供能功能被线粒体取代系统发生的角度微体微体177细胞质基质和内膜系统课件微体病广泛性微体功 能 缺 失特异性单个微体酶缺陷Zellweger综合征（脑肝肾综合征）X-连锁肾上腺脑白质营养不良（X-连锁ALD）微体与疾病178细胞质基质和内膜系统课件Zellweger综合征（脑肝肾综合征）是一种常染色体隐性遗传病。由于患儿微体膜上35000转运蛋白分子发生变异，致使患儿新合成的酶分子不能转运进微体腔内，微体呈血影样，对极长链脂肪酸（C22）无法氧化,使得这些极长链脂肪酸积累在细胞内,成为片层状内含物,可作为一种毒物影响早期胚胎细胞的正常迁移,使患儿发生畸形.179细胞质基质和内膜系统课件（）白内障黄疸半乳糖血症180细胞质基质和内膜系统课件X-连锁肾上腺脑白质营养不良（X-连锁ALD）微体是极长链脂肪酸氧化的唯一场所.早期认为X-连锁ALD是由于微体缺乏VLCFA-CoA合成酶,导致不能对VLCFA进行氧化而引起的一种脑神经系统严重疾病.但最近研究表明，X-连锁ALD是由于微体膜70000转运蛋白功能缺陷，致使VLCFA-CoA合成酶无法被转运入微体所引起的疾病。181细胞质基质和内膜系统课件溶酶体溶酶体化学组成溶酶体膜溶酶体酶（酸性磷酸酶）（酸性磷酸酶）溶酶体的发生溶酶体的发生RER（N-连接）接）GC（修（修饰、加工）、加工）溶酶体溶酶体核糖体核糖体（合成）（合成）膜泡运输膜泡运输M6P分分选途径途径类型类型溶酶体的功能溶酶体的功能细胞内消化细胞内消化防御功能防御功能细胞内衰老和多余细胞器的清除细胞内衰老和多余细胞器的清除发育过程中的清楚功能发育过程中的清楚功能受精中的功能受精中的功能初级溶酶体次级溶酶体残余小体微体过氧化物酶体乙醛酸循环体溶酶体相似溶酶体相似182细胞质基质和内膜系统课件