1、1第二章第二章 細胞質基質與細胞內膜系統細胞質基質與細胞內膜系統細胞質基質：是細胞內除細胞器和內含物以外的，細胞質基質：是細胞內除細胞器和內含物以外的，較為均質半透明的液態膠狀物質；主要含有與物質較為均質半透明的液態膠狀物質；主要含有與物質中間代謝有關的酶類、細胞骨架結構及糖原和脂滴。中間代謝有關的酶類、細胞骨架結構及糖原和脂滴。細胞內膜系統：是在結構、功能或發生上相關的膜細胞內膜系統：是在結構、功能或發生上相關的膜圍繞的細胞器或細胞結構，主要指內質網、高爾基圍繞的細胞器或細胞結構，主要指內質網、高爾基器、溶酶體、胞內體、過氧化物酶體等。器、溶酶體、胞內體、過氧化物酶體等。內膜系統形成了一種胞

2、內網絡結構，其功能：內膜系統形成了一種胞內網絡結構，其功能：其一是擴大膜的總面積，為酶提供附著的支架，如脂肪代謝、氧化磷酸化相關其一是擴大膜的總面積，為酶提供附著的支架，如脂肪代謝、氧化磷酸化相關的酶都結合在細胞膜上。的酶都結合在細胞膜上。其二是將細胞內部區分為不同的功能區域，保證各種生化反應所需的獨特的環其二是將細胞內部區分為不同的功能區域，保證各種生化反應所需的獨特的環境。境。2主要成分：主要成分：v （1 1）小分子：水、無機離子（）小分子：水、無機離子（k k+ +、nana+ +、mgmg2+2+、caca2+2+、clcl- - ）v （2 2）中等分子）中等分子: :脂類、糖類、

3、氨基酸、核苷酸脂類、糖類、氨基酸、核苷酸v （3 3）大分子：蛋白質、脂蛋白、多糖、）大分子：蛋白質、脂蛋白、多糖、rnarna2.12.1細胞質基質細胞質基質功能：功能：（1 1）在細胞物質代謝中起重要作用。）在細胞物質代謝中起重要作用。（2 2）與細胞骨架的形成及存在有關。）與細胞骨架的形成及存在有關。（3 3）胞液在蛋白的修飾，蛋白選擇性降解，控制）胞液在蛋白的修飾，蛋白選擇性降解，控制蛋白壽命及幫助變性或錯誤折疊的蛋白壽命及幫助變性或錯誤折疊的prpr重新折疊形成重新折疊形成正常的分子構象等方面起著重要作用。正常的分子構象等方面起著重要作用。4從系統發生來看內膜系統起源于質膜的內陷和內

4、共生（線粒體、葉綠體），從個從系統發生來看內膜系統起源于質膜的內陷和內共生（線粒體、葉綠體），從個體發生來看新細胞的內膜系統來源于原有內膜系統的分裂。當細胞進行分裂時，體發生來看新細胞的內膜系統來源于原有內膜系統的分裂。當細胞進行分裂時，不僅要進行染色體和細胞核的復制，同時各種細胞器通過吸收新合成的成分長大，不僅要進行染色體和細胞核的復制，同時各種細胞器通過吸收新合成的成分長大，然后隨著細胞的分裂分配到子細胞中去。細胞不能從無到有產生所有膜性細胞器，然后隨著細胞的分裂分配到子細胞中去。細胞不能從無到有產生所有膜性細胞器，新的膜性細胞器來源于已存在細胞器的分裂。如果徹底移除細胞內所有的過氧化新的

5、膜性細胞器來源于已存在細胞器的分裂。如果徹底移除細胞內所有的過氧化物酶體，細胞根本不能重建新的過氧化物酶體，因為過氧化物酶體中具有選擇性物酶體，細胞根本不能重建新的過氧化物酶體，因為過氧化物酶體中具有選擇性地接受細胞質內合成的蛋白質的轉位因子（地接受細胞質內合成的蛋白質的轉位因子（translocator）。細胞內合成的蛋白）。細胞內合成的蛋白質、脂類等物質之所以能夠定向的轉運到特定的細胞器取決于兩個方面：其一是質、脂類等物質之所以能夠定向的轉運到特定的細胞器取決于兩個方面：其一是蛋白質中包含特殊的信號序列（蛋白質中包含特殊的信號序列（signal sequence or targeting

6、sequence ），），其二是細胞器上具特定的信號識別裝置（分選受體，其二是細胞器上具特定的信號識別裝置（分選受體，sorting receptor），因此內），因此內膜系統的發生具有核外遺傳（膜系統的發生具有核外遺傳（epigenetic）的特性）的特性。567一、蛋白質分選信號一、蛋白質分選信號細胞類至少存在兩類蛋白質分選的信號細胞類至少存在兩類蛋白質分選的信號信號序列（信號序列（signal sequence）：存在于蛋白質一級結構上的線性序列，通常）：存在于蛋白質一級結構上的線性序列，通常15-60個氨基酸殘基個氨基酸殘基.信號斑（信號斑（signal patch）：存在于完成折疊的

7、蛋白質中，構成信號斑的信號序）：存在于完成折疊的蛋白質中，構成信號斑的信號序列之間可以不相鄰，折疊在一起構成蛋白質分選的信號。列之間可以不相鄰，折疊在一起構成蛋白質分選的信號。2.12.1 蛋白質分選的基本原理蛋白質分選的基本原理8功能信號序列輸入細胞核輸入細胞核-pro-pro-lys-lys-lys-arg-lys-val-輸出細胞核輸出細胞核-leu-ala-leu-lys-leu-ala-gly-leu-asp-ile-輸入線粒體輸入線粒體+h3n-met-leu-ser-leu-arg-gln-ser-ile-arg-phe-phe-lys-pro-ala-thr-arg-thr-l

8、eu-cys-ser-ser-arg-tyr-leu-leu-輸入質體輸入質體+h3n-met-val-ala-met-ala-met-ala-ser-leu-gln-ser-ser-met-ser-ser-leu-ser-leu-ser-ser-asn-ser-phe-leu- gly-gln-pro-leu-ser-pro-ile-thr-leu-ser-pro-phe-leu- gln-gly-輸入過氧化輸入過氧化物酶體物酶體-ser-lys-leu-coo-輸入內質網輸入內質網+h3n-met-met-ser-phe-val-ser-leu-leu-leu-val-gly-ile-le

9、u-phe-trp-ala-thr-glu-ala-glu-gln-leu-thr-lys-cys- glu-val-phe-gln-返回內質網返回內質網-lys-asp-glu-leu-coo-（kdel）由質膜到內由質膜到內體體tyr-x-x-9二、蛋白質分選運輸的途徑二、蛋白質分選運輸的途徑蛋白質的分選運輸途徑主要有三類：蛋白質的分選運輸途徑主要有三類：1、門控運輸（、門控運輸（gated transport）：如核孔可以選擇性的主動運輸大分子物質和）：如核孔可以選擇性的主動運輸大分子物質和rnp復合體，并且允許小分子物質自由進出細胞核。復合體，并且允許小分子物質自由進出細胞核。2、跨膜

10、運輸（、跨膜運輸（transmembrane transport）：蛋白質通過跨膜通道進入目的地。如）：蛋白質通過跨膜通道進入目的地。如細胞質中合成的蛋白質在信號序列的引導下，通過線粒體上的轉位因子，以解折疊的細胞質中合成的蛋白質在信號序列的引導下，通過線粒體上的轉位因子，以解折疊的線性分子進入線粒體。線性分子進入線粒體。3、膜泡運輸（、膜泡運輸（vesicular transport）：蛋白質被選擇性地包裝成運輸小泡，定向轉）：蛋白質被選擇性地包裝成運輸小泡，定向轉運到靶細胞器。如內質網向高爾基體的物質運輸、高爾基體分泌形成溶酶體、細胞攝運到靶細胞器。如內質網向高爾基體的物質運輸、高爾基體分

11、泌形成溶酶體、細胞攝入某些營養物質或激素，都屬于這種運輸方式。入某些營養物質或激素，都屬于這種運輸方式。這幾種運輸機制都涉及信號序列的引導和靶細胞器上受體蛋白的識別。這幾種運輸機制都涉及信號序列的引導和靶細胞器上受體蛋白的識別。1011一、衣被類型一、衣被類型已知三類具有代表性的衣被蛋白，即：籠形蛋白（已知三類具有代表性的衣被蛋白，即：籠形蛋白（clathrin）、copi和copii，個介導不同的運輸途徑（表2）。表表2 衣被小泡的類型與功能衣被小泡的類型與功能衣被類型gtp酶組成與銜接蛋白運輸方向clathrinarfclathrin重鏈與輕鏈，ap2質膜內體clathrin重鏈與輕鏈，a

12、p1高爾基體內體clathrin重鏈與輕鏈，ap3高爾基體溶酶體高爾基體植物液泡cop iarfcop高爾基體內質網cop iisar 1sec23/sec24復合體，sec 13/31復合體， sec 16，sec 12內質網高爾基體122.2 2.2 內質網內質網 1945年年,kr. porter、a. claude 和和 ef. fullam等觀察培養的小鼠成纖維細胞人等觀察培養的小鼠成纖維細胞人于發現，建議叫做內質網于發現，建議叫做內質網endoplasmic reticulum，er.內質網膜約占細胞總膜面積的一半，是真核細胞中最多的膜。內質網膜約占細胞總膜面積的一半，是真核細胞中

13、最多的膜。 132.2 2.2 內質網內質網由單位膜圍成的膜管狀結構；是一系列重要生物大由單位膜圍成的膜管狀結構；是一系列重要生物大分子如蛋白質、酯類和糖類合成的基地。分子如蛋白質、酯類和糖類合成的基地。141.1.內質網的類型內質網的類型粗面內質網：呈扁囊狀，排列較為整齊，其粗面內質網：呈扁囊狀，排列較為整齊，其膜表面分布著大量的核糖體。參與合成分泌蛋膜表面分布著大量的核糖體。參與合成分泌蛋白質和多種膜蛋白。白質和多種膜蛋白。滑面內質網：多呈分支管道狀，是脂類合成滑面內質網：多呈分支管道狀，是脂類合成的重要場所。的重要場所。髓樣體和環狀片層：髓樣體和環狀片層：151617181920212.

14、2.內質網的化學組成內質網的化學組成qerer膜含有豐富的磷脂酰膽堿而鞘磷脂含量很少膜含有豐富的磷脂酰膽堿而鞘磷脂含量很少qerer膜蛋白質含量比質膜的多膜蛋白質含量比質膜的多qerer具有大量的酶，其中具有大量的酶，其中g-6-pg-6-p酸酶視為酸酶視為erer膜的標志膜的標志酶，還有重要的標志酶是電子傳遞體系。酶，還有重要的標志酶是電子傳遞體系。qerer包含參與甘油三脂、磷脂、糖脂、脂肪酸、膽固包含參與甘油三脂、磷脂、糖脂、脂肪酸、膽固醇、類固醇激素、膽汁酸等生物合成酶系醇、類固醇激素、膽汁酸等生物合成酶系。243.3.內質網的功能：內質網的功能：參與蛋白質的合成、修飾加工、輸運出細胞

15、的過程參與蛋白質的合成、修飾加工、輸運出細胞的過程（1 1）蛋白質的合成和轉移；）蛋白質的合成和轉移；（2 2）轉移到）轉移到erer腔內蛋白質進行加工修飾；腔內蛋白質進行加工修飾；參與脂類的合成；參與脂類的合成；參與糖類的分解；參與糖類的分解；參與解毒作用：參與解毒作用：在電子傳遞體系參與下，使多種脂溶性的物質如在電子傳遞體系參與下，使多種脂溶性的物質如藥物、毒物等氧化藥物、毒物等氧化, ,消滅其毒性。消滅其毒性。 26(1)(1)蛋白質合成的信號假說蛋白質合成的信號假說c. milstein（1972）發現從骨髓瘤細胞提取的免疫）發現從骨髓瘤細胞提取的免疫球蛋白分子球蛋白分子n端要比分泌到

16、細胞外的端要比分泌到細胞外的n端多出一段。端多出一段。g. blobel和和d. sabatini等根據進一步的實驗，提出等根據進一步的實驗，提出了信號假說（了信號假說（signal hypothesis），認為蛋白質上），認為蛋白質上的信號肽，指導蛋白質轉至內質網上合成。的信號肽，指導蛋白質轉至內質網上合成。blobel因此項發現獲因此項發現獲1999年諾貝爾生理醫學獎。年諾貝爾生理醫學獎。27(1)(1)蛋白質合成的信號假說蛋白質合成的信號假說 蛋白質的合成開始于胞液中的核蛋白體上，在核糖體所轉譯的肽鏈中包含蛋白質的合成開始于胞液中的核蛋白體上，在核糖體所轉譯的肽鏈中包含一段疏水的氨基酸序

17、列，作為信號指導游離核糖體附著到一段疏水的氨基酸序列，作為信號指導游離核糖體附著到erer膜的表面，并結合膜的表面，并結合于該處，繼續轉譯過程；核糖體所轉譯的多肽鏈中若沒有這樣的信號序列，就于該處，繼續轉譯過程；核糖體所轉譯的多肽鏈中若沒有這樣的信號序列，就留在胞液中，在胞液中進行由遺傳信使翻譯成多肽的過程。留在胞液中，在胞液中進行由遺傳信使翻譯成多肽的過程。erer信號肽指導多肽到信號肽指導多肽到erer膜膜, ,需要通過兩種成分介導：需要通過兩種成分介導：1.1.信號識別顆粒（信號識別顆粒（srpsrp）：）：2.2.信號識別顆粒（信號識別顆粒（srpsrp）受體：）受體：282930蛋白

18、質的修飾與加工蛋白質的修飾與加工 包括糖基化、羥基化、?；?、二硫鍵形成等，其中最主要的是糖基化，幾乎包括糖基化、羥基化、酰基化、二硫鍵形成等，其中最主要的是糖基化，幾乎所有內質網上合成的蛋白質最終被糖基化。糖基化的作用是：所有內質網上合成的蛋白質最終被糖基化。糖基化的作用是： 使蛋白質能夠抵使蛋白質能夠抵抗消化酶的作用；抗消化酶的作用；賦予蛋白質傳導信號的功能；賦予蛋白質傳導信號的功能；某些蛋白只有在糖基化之后才某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊。能正確折疊。糖基一般連接在糖基一般連接在4種氨基酸上，分為種氨基酸上，分為2種：種：lo-連接的糖基化（連接的糖基化（o-linked glyc

19、osylation）：與）：與ser、thr和和hyp的的oh連接，連接的糖為半乳糖或連接，連接的糖為半乳糖或n-乙酰半乳糖胺，在高爾基體上進行乙酰半乳糖胺，在高爾基體上進行o-連接的連接的糖基化。糖基化。ln-連接的糖基化（連接的糖基化（n-linked glycosylation）：與天冬酰胺殘基的）：與天冬酰胺殘基的nh2連連接，糖為接，糖為n-乙酰葡糖胺。乙酰葡糖胺。313233343536372.3 2.3 高爾基器高爾基器1889年，年，golgi用銀染法在貓頭鷹的神經細胞內觀察到了清晰的結構，因此用銀染法在貓頭鷹的神經細胞內觀察到了清晰的結構，因此定名為高爾基體。定名為高爾基體。

20、 1.1.形態結構形態結構由單位膜圍成的扁平囊構成高爾基堆，其周圍結合一由單位膜圍成的扁平囊構成高爾基堆，其周圍結合一些小管和小泡。高爾基堆至少可分為三個區隔：些小管和小泡。高爾基堆至少可分為三個區隔：v順面區隔順面區隔（凸面）（凸面）：對著內質網稱為形成面（對著內質網稱為形成面（forming face）或順面（）或順面（cis face）,含磷酸轉移酶，催化磷酸基團加到溶酶體蛋白上；含磷酸轉移酶，催化磷酸基團加到溶酶體蛋白上；v中間區隔：中間區隔：具有具有n-n-已酰葡萄糖胺基轉移酶，催化已酰葡萄糖胺基轉移酶，催化 n-n-已酰葡萄糖胺已酰葡萄糖胺加到糖蛋白上；加到糖蛋白上；v反面區隔反面

21、區隔（凹面）（凹面）：面對著質膜稱為成熟面（面對著質膜稱為成熟面（mature face）或反面）或反面（trans face）含有半乳糖轉移酶及唾液酸基轉移酶；含有半乳糖轉移酶及唾液酸基轉移酶；38394041422. 2. 高爾基器中的酶：高爾基器中的酶：433. 3. 高爾基器的功能：高爾基器的功能：參與蛋白質的加工、分選、包裝與運輸；參與蛋白質的加工、分選、包裝與運輸；參與蛋白的糖基化及其復雜的加工與修飾；參與蛋白的糖基化及其復雜的加工與修飾；參與多肽的酶解及多糖的合成；參與多肽的酶解及多糖的合成；在細胞的在細胞的“膜流膜流”中起重要作用；中起重要作用；4647 482.4 2.4 溶

22、酶體溶酶體q1955年年de duve與與novikoff首次發現溶酶體（首次發現溶酶體（lysosome）。）。 q1.1.溶酶體的形成溶酶體的形成 一般認為溶酶體形成的主要位置是在高爾基器，從一般認為溶酶體形成的主要位置是在高爾基器，從高爾基器端部膨大脫落下來形成初級溶酶體，逐級高爾基器端部膨大脫落下來形成初級溶酶體，逐級演化成次級溶酶體，溶酶體膜上具有質子泵，依賴演化成次級溶酶體，溶酶體膜上具有質子泵，依賴atpatp水解放出能量，將水解放出能量，將h+h+泵入溶酶體內維持其內腔的泵入溶酶體內維持其內腔的酸性環境。酸性環境。q2.2.形態結構形態結構由單位膜圍成的球形小體，小體內由單位膜

23、圍成的球形小體，小體內ph=5.0ph=5.0，其內含，其內含有有6060多種酸性水解酶，概括起來包括：蛋白酶、核多種酸性水解酶，概括起來包括：蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、脂酶、磷酸酶、硫酸脂酶和磷脂酶酸酶、糖苷酶、脂酶、磷酸酶、硫酸脂酶和磷脂酶等。等。51523.3.溶酶體的功能：溶酶體的功能：1 1、清除無用的生物大分子、衰老細胞器和、清除無用的生物大分子、衰老細胞器和衰老損傷和死亡的細胞。此消化功能對細胞的衰老損傷和死亡的細胞。此消化功能對細胞的營養、生長及發育起調節作用。營養、生長及發育起調節作用。2 2、清除異物或病原菌，增強細胞的防御功能、清除異物或病原菌，增強細胞的防御功能3 3、參

24、與兩棲類發育中蝌蚪尾巴的退化；、參與兩棲類發育中蝌蚪尾巴的退化；4 4、參與受精過程；、參與受精過程；5 5、溶酶體與疾??；、溶酶體與疾?。?1矽肺矽肺2肺結核肺結核結核桿菌的菌體成分硫酸腦苷脂能抵抗胞內的溶菌殺傷作用，使結核桿菌在肺結核桿菌的菌體成分硫酸腦苷脂能抵抗胞內的溶菌殺傷作用，使結核桿菌在肺泡內大量生長繁殖，導致巨噬細胞裂解，釋放出的結核桿菌再被吞噬而重復上泡內大量生長繁殖，導致巨噬細胞裂解，釋放出的結核桿菌再被吞噬而重復上述過程，最終引起肺組織鈣化和纖維化。述過程，最終引起肺組織鈣化和纖維化。 3各類貯積癥各類貯積癥貯積癥（貯積癥（storage disease）是由于遺傳缺陷引起的，）是由于遺傳缺陷引起的，