第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)第三節(jié)核糖體第四節(jié)蛋白合成的命運(yùn)第六章內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和蛋白合成

*概念：1、胞質(zhì)溶質(zhì)：是細(xì)胞質(zhì)中除膜性細(xì)胞器和不溶性細(xì)胞骨架以外的、較為均質(zhì)半透明的膠狀物質(zhì)，在細(xì)胞的物質(zhì)代謝、維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性等方面具有非常重要的作用。含有大量的各種可溶性蛋白和代謝物質(zhì)。2.內(nèi)膜系統(tǒng)(Endomembranesystem)：真核細(xì)胞胞質(zhì)中除線粒體和葉綠體外，由其它膜性細(xì)胞器在結(jié)構(gòu)和功能上相互關(guān)聯(lián)而組成的龐大、精密而復(fù)雜的膜體系稱(chēng)為內(nèi)膜系統(tǒng)，主要包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、核膜等。線粒體和葉綠體為什么不屬于內(nèi)膜系統(tǒng)？?jī)?nèi)膜系統(tǒng)和質(zhì)膜一樣，也是一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。具有：

A.流動(dòng)性

B.鑲嵌性

C.不對(duì)稱(chēng)性

D.蛋白質(zhì)極性第一節(jié)

細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)

一、化學(xué)組成1、無(wú)機(jī)離子和水等一些小分子物質(zhì)。離子主要是Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-等。2、脂類(lèi)、糖類(lèi)（如果糖和葡萄糖等）、氨基酸、核苷酸及其衍生物等中等分子物質(zhì)。3、蛋白質(zhì)、多糖和RNA等大分子物質(zhì)。4、含有糖原等一些處于貯存狀態(tài)的重要化合物。二、基本屬性1、酸度穩(wěn)定

細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)的酸度保持在中性，約為pH7.2,這一中性?xún)?nèi)環(huán)境恰是細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)中各種酶發(fā)揮活性的最佳酸度。酸度的維持依賴(lài)于質(zhì)膜上的Na+驅(qū)動(dòng)載體蛋白和Na+-H+交換體的共同作用，利用Na+濃度梯度將多余的H+泵出細(xì)胞外，以維持細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)的pH值。2.結(jié)構(gòu)有序細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)中的酶蛋白和受體蛋白等與細(xì)胞骨架纖維間建立相互作用關(guān)系，使其有序分布，從而使各種代謝生理活動(dòng)有條不紊地進(jìn)行。細(xì)胞骨架對(duì)細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)中的各種小泡運(yùn)輸也具有導(dǎo)向作用。三、功能

1、維持一些代謝反應(yīng)途徑：細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)中含有很多酶，大部分中間代謝是在細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)中進(jìn)行的。如：糖酵解途徑、磷酸戊糖途徑、脂肪酸合成途徑。2、保持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定:細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)對(duì)pH值具有緩沖作用，為各種中間代謝反應(yīng)的進(jìn)行提供了適宜的微環(huán)境，為細(xì)胞器正常結(jié)構(gòu)的維持提供所需的離子環(huán)境。

3、維持細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路:各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的級(jí)聯(lián)反應(yīng)大都在細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)中進(jìn)行，如胰島素細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞途徑在細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)中的級(jí)聯(lián)反應(yīng)（P76,圖6-4）4、蛋白的合成和修飾:胞質(zhì)溶質(zhì)蛋白、細(xì)胞骨架蛋白、親核蛋白都是在細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)中的游離核糖體上合成的。在細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)中發(fā)生的蛋白修飾主要有N-端甲基化、糖基化、酰基化、磷酸化與去磷酸化等。這對(duì)于維持調(diào)節(jié)細(xì)胞生命活動(dòng)非常重要5、廢棄蛋白的降解：一些變性的和錯(cuò)誤折疊的蛋白，可通過(guò)蛋白降解途徑進(jìn)行清除。如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中錯(cuò)誤折疊的蛋白就是在細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)中通過(guò)蛋白的泛素化降解途徑被降解。6、胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸：細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)為胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸提供了通路，尤其是膜泡運(yùn)輸是在細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)中沿細(xì)胞骨架轉(zhuǎn)運(yùn)。第二節(jié)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(EndoplasmicReticulum)由K.R.Porter、A.Claude和E.F.Fullam等人于1945年發(fā)現(xiàn)，他們?cè)谟^察培養(yǎng)的小鼠成纖維細(xì)胞時(shí)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，建議叫做內(nèi)質(zhì)網(wǎng)endoplasmicreticulum，ER，后來(lái)發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不僅僅存在于細(xì)胞的“內(nèi)質(zhì)”部，通常還與質(zhì)膜和核膜相連，并且與高爾基體關(guān)系密切。

一．內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜約占細(xì)胞總膜面積的一半，是真核細(xì)胞中最多的膜。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由單層單位膜圍成的封閉的網(wǎng)狀管道系統(tǒng)。根據(jù)形態(tài)的不同可分為糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)兩類(lèi)。糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（RER）呈扁平囊狀，排列整齊，有核糖體附著。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（SER）呈分支管狀或小泡狀，無(wú)核糖體附著。細(xì)胞不含純粹的RER或SER，它們分別是ER連續(xù)結(jié)構(gòu)的一部分。RER的形態(tài)SER的形態(tài)ER立體結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在細(xì)胞核周?chē)纬闪司W(wǎng)狀的三維結(jié)構(gòu)，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鋪展成樹(shù)枝狀，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成：磷脂+蛋白質(zhì)微粒體：細(xì)胞勻漿在差速離心過(guò)程中，分離出的由內(nèi)膜系統(tǒng)中各組分的膜斷片自然卷曲而成的膜泡成分，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體的膜等。脂類(lèi)占1/3，蛋白質(zhì)占2/3(30－40種酶）。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中還含有電子傳遞鏈的成分。（兩種電子傳遞系統(tǒng)1、NADH—cytC還原酶，2、NADH—cytb5還原酶。SER有細(xì)胞色素P-450，是SER特有的標(biāo)記酶)微粒體三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能：1．RER的功能：（1）進(jìn)行蛋白質(zhì)合成（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白均具有信號(hào)肽序列）蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，且都是起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中“游離”核糖體，但是有些蛋白質(zhì)在合成開(kāi)始不久后便轉(zhuǎn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，這些蛋白質(zhì)主要有：向細(xì)胞外分泌的蛋白如抗體；膜蛋白，并且決定膜蛋白在膜中的排列方式；需要與其它細(xì)胞組分嚴(yán)格分開(kāi)的酶，如溶酶體的各種水解酶；需要進(jìn)行修飾的蛋白，如糖蛋白；

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的可溶性駐留蛋白的C-末端存在Lys-Asp-Glu-Leu序列（賴(lài)－天－谷－亮，KDEL序列）此序列是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔駐留蛋白與溶酶體蛋白和分泌蛋白分離的分揀信號(hào)。（2）合成蛋白的修飾與加工內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白大都要進(jìn)行修飾加工才能成熟，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(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)最終被糖基化。糖基化的作用是：①使蛋白質(zhì)能夠抵抗消化酶的作用；②賦予蛋白質(zhì)傳導(dǎo)信號(hào)的功能；③某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊。

糖基一般連接在4種氨基酸上，分為2種連接方式：1.O-連接的糖基化（O-linkedglycosylation）：與Ser、Thr和Hyp的-OH連接，連接的糖為半乳糖或N乙酰半乳糖胺。主要在高爾基體中進(jìn)行。2．N-連接的糖基化（N-linkedglycosylation）：與天冬酰胺殘基的-NH2連接，連接的糖為N-乙酰葡糖胺。主要在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)行的N-連接的糖基化。糖的供體為核苷糖(nucleotidesugar)，如GDP-甘露糖、UDP-N-乙酰葡糖胺等。首先7個(gè)糖分子在糖基轉(zhuǎn)移酶催化下轉(zhuǎn)移到穿膜的多萜醇磷酸（dolicholphosphate）分子上，裝配成寡糖鏈，經(jīng)翻轉(zhuǎn)糖鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，在糖基轉(zhuǎn)移酶作用下形成14個(gè)糖基的寡糖鏈，其中一條糖鏈末端連有3個(gè)葡萄糖殘基（終止糖基化信號(hào)）。當(dāng)合成的肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，寡糖鏈便連接到肽鏈的天冬酰胺上。蛋白質(zhì)糖基化圖解合成中的多肽鏈預(yù)先合成的寡糖鏈多萜醇RER細(xì)胞質(zhì)RR腔糖基轉(zhuǎn)移酶（3）膜的生成方向：由糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（同位素示蹤）。膜分化：膜生成，首先生成膜脂和整合膜蛋白，然后按順序依次添加上酶、專(zhuān)一性的糖和脂質(zhì)。因此，膜的生成要經(jīng)過(guò)化學(xué)和結(jié)構(gòu)上的改造，從而逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)膜系統(tǒng)中的各種膜。（4）物質(zhì)運(yùn)輸

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)蛋白合成的主要基地之一，合成的蛋白需運(yùn)送到細(xì)胞各部位和細(xì)胞外，首先要經(jīng)過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和腔。膜蛋白和分泌蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)小泡運(yùn)出進(jìn)入高爾基體加工改造成熟后運(yùn)往不同的目的地2．SER的功能（1）合成脂類(lèi)幾乎所有的脂質(zhì)，包括磷脂和膽固醇都是在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成的。磷脂酰膽堿的合成機(jī)制：合成磷脂、膽固醇等膜脂，合成后以出芽的方式轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體、溶酶體和質(zhì)膜上，或借磷脂轉(zhuǎn)換蛋白形成水溶性復(fù)合物，轉(zhuǎn)至其它膜上。（2）解毒作用SER膜上含有細(xì)胞色素P-450,它是一類(lèi)氧化酶，它可使脂溶性外來(lái)異物和細(xì)胞內(nèi)有害代謝產(chǎn)物發(fā)生羥化，變成水溶性物質(zhì)排出細(xì)胞，并隨尿液排出體外。（3）糖原代謝肝細(xì)胞的SER膜上的胞質(zhì)面附著有許多糖原顆粒，機(jī)體需要時(shí)即被代謝利用。（4）貯積鈣離子鈣離子的變化在胞內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)中起重要作用，細(xì)胞的許多生理活動(dòng)依賴(lài)于鈣離子。胞質(zhì)溶質(zhì)中鈣離子濃度很低（10-7mol/L），內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中鈣濃度很高（10-2mol/L），當(dāng)細(xì)胞受到刺激時(shí)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的鈣通道打開(kāi)，鈣離子迅速涌于胞質(zhì)溶質(zhì)中，參與信號(hào)傳遞，引起細(xì)胞反應(yīng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中含有鈣結(jié)合蛋白（如捕鈣蛋白和鈣網(wǎng)蛋白）對(duì)鈣離子有高親和性，在貯積鈣方面發(fā)揮重要作用。骨骼肌纖維細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特別豐富，特稱(chēng)肌質(zhì)網(wǎng)。肌質(zhì)網(wǎng)中鈣的釋放是肌肉收縮的前提。四、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的來(lái)源細(xì)胞分裂時(shí)ER大體上平分為二，然后進(jìn)行擴(kuò)增。

第三節(jié)核糖體（Ribosome）

核糖體在各類(lèi)細(xì)胞中普遍存在，是一種無(wú)膜包被的顆粒狀結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的嗜堿性。一、核糖體的基本結(jié)構(gòu)與類(lèi)型直徑一般為15-20nm。由大小兩個(gè)亞單位構(gòu)成。大亞基略呈半圓形，三個(gè)突起，中央凹陷；小亞單位長(zhǎng)條形，1/3處有一縊痕。大小亞單位結(jié)合成核糖體，其凹陷部位彼此對(duì)應(yīng)形成中間隧道，為mRNA穿行通道。大亞單位中還有一垂直于該隧道的通道，為新合成的蛋白質(zhì)肽鏈穿出通道。類(lèi)型真核細(xì)胞胞質(zhì)核糖體80S，原核細(xì)胞的70S。

50S大

60S大70S80S

30S小

40S小

單核糖體：多核糖體：mRNA串連起來(lái)的多個(gè)單核糖體(細(xì)胞正在合成蛋白的標(biāo)志)附著核糖體：RER膜上游離核糖體：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中，大亞單位為肽基轉(zhuǎn)移酶中心，小亞單位為解碼中心。單個(gè)核糖體上有6個(gè)與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的活性位點(diǎn)：1、mRNA的結(jié)合位點(diǎn)小亞單位上2、A位點(diǎn)大亞單位上3、P位點(diǎn)小亞單位上4、E位點(diǎn)大亞單位上5、肽基轉(zhuǎn)移酶的催化位點(diǎn)6、GTP酶的結(jié)合位點(diǎn)兩亞單位游離于胞質(zhì)中，小亞單位結(jié)合mRNA后，大亞單位結(jié)合成核糖體。肽鏈翻譯結(jié)束后，大小亞單位解離，重新游離于胞質(zhì)中。結(jié)合與分離受Mg2+影響：[Mg2+]>1mmol/L，結(jié)合；[Mg2+]<1mmol/L，分離；[Mg2+]>10mmol/L，兩個(gè)核糖體結(jié)合成二聚體。二、核糖體的化學(xué)組成主要成分蛋白質(zhì)和RNA，蛋白質(zhì)占40~50%，RNA占50~60%。組成核糖體的RNA特稱(chēng)為核糖體RNA（rRNA），占細(xì)胞中RNA總量的80%以上。

小亞單位：16SrRNA20余種Pr原核細(xì)胞

大亞單位：23SrRNA+5SrRNA30余種Pr

小亞單位：18SrRNA33種Pr真核細(xì)胞

大亞單位：28SrRNA+5SrRNA+5.8SrRNA49種Pr三、核糖體的功能在進(jìn)行蛋白合成時(shí)，均是以多核糖體形式進(jìn)行。多核糖體的大小由mRNA的大小決定。1.核糖體中rRNA與蛋白的相互結(jié)構(gòu)關(guān)系rRNA占總重的2/3，結(jié)構(gòu)致密構(gòu)成核糖體的核心，決定了核糖體的三維形態(tài)。蛋白占總重的1/3，大都定位于核糖體的表面和間插在rRNA折疊形成的縫隙中。核糖體蛋白的作用是使核心RNA保持穩(wěn)定，同時(shí)允許rRNA在蛋白合成時(shí)發(fā)生必要的構(gòu)型變化。2.核糖體的RNA催化劑為tRNA提供結(jié)合位點(diǎn)（A、P、E結(jié)合位點(diǎn)）催化氨基酸間肽鍵的形成（核糖體大亞單位中的rRNA）。第四節(jié)蛋白合成的命運(yùn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體合成的蛋白：

A.分泌蛋白；B.輸入溶酶體腔的溶酶體酶蛋白（講溶酶體時(shí)講其篩選運(yùn)輸機(jī)制）；C.插入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中的整合蛋白。D.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白（講高爾基體時(shí)介紹其回運(yùn)機(jī)制）。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體合成的蛋白的特點(diǎn)：跨膜蛋白：插入膜中成為膜蛋白，多數(shù)隨膜流轉(zhuǎn)換成質(zhì)膜和其它細(xì)胞器的成分；水溶性蛋白：進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，少部分留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，大部分運(yùn)到其它細(xì)胞器腔中或排到胞外。共同特點(diǎn)：信號(hào)肽；翻譯和轉(zhuǎn)移同步進(jìn)行（共翻譯轉(zhuǎn)移方式）一、信號(hào)假說(shuō)可溶性蛋白跨膜轉(zhuǎn)移進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔二、穿膜蛋白的形成穿膜蛋白的定位取決于自身具有的20-25個(gè)疏水性氨基酸序列，稱(chēng)為拓?fù)涠ㄎ恍蛄小８鶕?jù)定位序列在整個(gè)肽鏈中的位置不同，將這些蛋白大致上分為4個(gè)類(lèi)型（Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型）。1.Ⅰ型蛋白的形成

N-端疏水性信號(hào)肽序列啟動(dòng)轉(zhuǎn)移，這一過(guò)程可被肽鏈中的另一段疏水性氨基酸序列（起始轉(zhuǎn)移序列）所阻斷，使