主講趙曉2012.11第7章內膜系統

和核糖體第七章內膜系統本章要點：掌握：1.內膜系統的概念、結構與功能(在發生、功能上有密切關聯的細胞器：核糖體、內質網、高爾基復合體、溶酶體、內吞體）2.外分泌蛋白的合成與分泌過程（例如：膠原的合成與分泌。思考：第6章膠原的合成與組裝）3.信號肽與信號假說（蛋白質的分選）了解：4.膜性細胞器與內膜系統的概念差異。考試熱點：1.外分泌蛋白的合成與分泌過程2.信號假說關注：蛋白質的胞內運輸第七章內膜系統內膜系統（endomembranesystem）是指真核細胞內，在結構、功能乃至發生上相關的膜性細胞器或細胞結構的總稱。包括：內質網，高爾基復合體，溶酶體，內吞體，分泌泡、各種轉運囊泡及核膜等。功能：完成蛋白質、脂類和糖類的合成、加工、以及包裝運輸。

注意：內膜系統與膜性細胞器第七章內膜系統

第一節核糖體核糖體(ribosome)是細胞內一種核糖核蛋白顆粒(ribonucleoproteinparticle)，其惟一功能是按照mRNA的指令將氨基酸合成蛋白質多肽鏈，所以核糖體是細胞內蛋白質合成的分子機器。正在進行蛋白質合成的核糖體非膜性細胞器第七章內膜系統問題：為什么將核糖體放在本章講解？原因：蛋白質合成起始于胞質中的核糖體，蛋白質的合成和分選是內膜系統的主要功能，因此，核糖體既是蛋白質的合成場所，又是粗面內質網的結構成分，故本章先介紹核糖體的知識。第七章內膜系統瑞典皇家科學院10月7日宣布，萬卡特拉曼-萊馬克里斯南(VenkatramanRamakrishnan)、托馬斯-施泰茨(ThomasSteitz)和阿達-尤納斯(AdaYonath)因對“核糖體結構和功能的研究”做出突出貢獻而獲得2009年諾貝爾化學獎關于核糖體：2009核糖核蛋白體（諾貝爾化學獎)第七章內膜系統一、形態結構與化學成分（一）形態核糖體：非膜相結構,大小15-25nm,可單個或成群分布于細胞質中,也可附著在核外膜,內質網上,或存在于線粒體,葉綠體中,用負染色高分辨電鏡觀察,核糖體不是圓形顆粒,而是由大、小二個亞基組成的不規則顆粒。核糖體的大小兩個亞基都是由核糖體RNA(rRNA)和核糖體蛋白質(ribosomalprotein)組成的，原核生物和真核生物細胞質核糖體的大小亞基在蛋白質和RNA的組成上都有較大的差別。在一個生長旺盛的細菌中大約有20000個核糖體，其中蛋白質占細胞總蛋白質的10%，RNA占細胞總RNA的80%。第七章內膜系統原核細胞核糖體真核細胞核糖體亞基30S亞基50S亞基40S亞基60S亞基rRNA16SrRNA23SrRNA、5SrRNA18SrRNA28SrRNA5.8SrRNA5SrRNA蛋白質21種31種約33種約49種原核細胞和真核細胞核糖體比較（二）化學成分：典型的原核生物大腸桿菌核糖體是由50S大亞基和30S小亞基組成的。在完整的核糖體中，rRNA約占2/3，蛋白質約為1/3。真核細胞核糖體的沉降系數為80S，大亞基為60S，小亞基為40S。在大亞基中，有大約49種蛋白質，另外有3種rRNA：28SrRNA、5SrRNA和5.8SrRNA。小亞基含有大約33種蛋白質，一種18S的rRNA。第七章內膜系統真核生物核糖體的組成只有蛋白質合成時，核糖體的大小亞基才結合在一起；蛋白質合成完成后，大小亞基分離。第七章內膜系統

圖7-1原核細胞核糖體的功能位點核糖體上與蛋白質合成相關的位點：1、核糖體結合位點：位于小亞基上，是核糖體識別并結合mRNA的位點。2、氨酰位：位于大亞基上，是tRNA運載活化氨基酸的結合位點（A位點）3、肽酰位：位于小亞基上，是延伸中的肽酰-tRNA結合位點（P位點）4、出口位：位于大亞基上，tRNA釋放位點（E位點）5、和肽酰轉移酶催化位點：是23SrRNA催化完成。6、中央管出口：位于大亞基上，多肽鏈最終從中央管出口釋放。（三）結構起始：甲酰甲硫氨酸第七章內膜系統遺傳密碼表：第七章內膜系統二、蛋白質生物合成過程過程：（一）氨基酸的活化與轉運（二）肽鏈合成的起始（三）肽鏈的延伸進位轉肽移位（四）肽鏈合成終止與釋放

第七章內膜系統（一）氨基酸活化tRNA在翻譯過程中起接合體的作用。tRNA攜帶氨基酸按mRNA的遺傳密碼“對號入座”。所謂tRNA攜帶氨基酸，實質是酶催化的化合反應生成氨基酰-tRNA。

氨基酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNAsynthetase）

1、此酶具有絕對特異性：對氨基酸和tRNA兩種底物都能高度特異性地識別。

2、此酶還具有校正活性（editingactivity）：水解酯鍵把錯配的氨基酸水解下來，換上與密碼子對應的正確的氨基酸。氨基酰-tRNA合成酶催化的反應分2個步驟進行。上圖為氨基酰-tRNA合成酶催化的反應fMet-tRNA—原核生物起始tRNA攜帶N-甲酰甲硫氨酸第七章內膜系統相關知識：氨基酰-tRNA的表示方法

氨基酰-tRNA的完整寫法：

ala-tRNAala（攜帶丙氨酸的tRNA）

Met-tRNAemet（tRNAemet為延長中的tRNA）

Met-tRNAimet（tRNAimet為起始者tRNA）

fMet-tRNAfmet原核生物起始tRNA攜帶N-甲酰甲硫氨酸。

注：前三個縮寫代表結合的氨基酸；右上角的縮寫代表tRNA的結合特異性（可省略）。

圖示：N-甲酰甲硫氨酰-tRNA的生成

——fMet-tRNA第七章內膜系統（二）起始：過程：①在起始因子IF-3介導下，核糖體30S小亞基與mRNA結合，形成IF3-30S亞基-mRNA復合物。②在IF-2作用下,活化的fMet-tRNA上的反密碼子與mRNA上的起始密碼子(翻譯開始的信號AUG)之間形成互補堿基對。形成IF2-30S亞基-mRNA-fMet-tRNA前起始復合物。③在GTP、Mg2+參與下，50S亞基與30S亞基前起始復合物結合IF-2、IF-3從復合物中釋放出來，形成“30S亞基-mRNA-50S亞基-fMet-tRNA”70S起始復合物。這時，fMet-tRNA占據核糖體上的肽基-tRNA位置（P位）。70S起始復合物已具備了肽鏈延伸的條件。第七章內膜系統（三）肽鏈延伸——包括：進位、成肽、移位、釋放4個環節進位（entrance）又稱注冊（registration）：指氨基酰-tRNA按遺傳密碼指導進入核蛋白體的A位。此時需要EFT（延長因子）的協助。成肽：當進位后，P位和A位上各結合了一個氨酰tRNA，兩個氨基酸之間在核糖體轉肽酶作用下從而使P位上的氨基酸連接到A位氨基酸的氨基上，這就是轉肽。轉肽后，在A位上形成了一個二肽酰tRNA轉肽作用發生后，肽鏈都位于A位，P位上無負荷氨基酸的tRNA就此脫落，核蛋白體沿著mRNA向3’端方向移動一組密碼子，使得原來結合二肽酰tRNA的A位轉變成了P位，而A位空出，可以接受下一個新的氨基酰tRNA進入。

第一次進位第七章內膜系統蛋白質合成中鈦鍵的形成28srRNA催化第七章內膜系統（四）終止

無論原核生物還是真核生物都有三種終止密碼子UAG，UAA和UGA。沒有一個tRNA能夠與終止密碼子作用，而是靠特殊的蛋白質因子促成終止作用。這類蛋白質因子叫做釋放因子，原核生物有三種釋放因子：RF1，RF2、RF3。RF1識別UAA和UAG，RF2識別UAA和UGA。RF3的作用還不明確。真核生物中只有一種釋放因子eRF，它可以識別三種終止密碼子。第七章內膜系統終止過程的描述:1、當A位出現終止密碼（任何一個）時，因無aa-tRNA與之對應（A位不能接納aa-tRNA），RF-1、RF-2能識別終止密碼進入A位。肽鏈合成的終止包括：終止密碼的辨認；肽鏈從肽酰tRNA水解、釋放出來；mRNA從核蛋白體分離；大小亞基拆開、解體。

終止過程需要的蛋白因子稱做釋放因子

（1）RF，作用是辨認終止密碼和促進肽鏈C端與tRNA之間酯鍵的水解，使肽鏈從核蛋白體釋放。

（2）RR：作用是把mRNA從核蛋白體上釋放出來。

第七章內膜系統2、RF-3激活轉肽酶（變構），表現出酯酶水解活性，使P位肽鏈與tRNA分離。

3、在RR作用下，tRNA、mRNA、RF均從核蛋白體脫落，然后在IF作用下核蛋白體分出大小亞基第七章內膜系統核糖體游離核糖體：存在于細胞質內游離于胞漿的核糖體，參與細胞固有蛋白質合成附著核糖體：附著于粗面內質網上附著于粗面內質網的核糖體，參與分泌性蛋白質合成細胞內核糖體的類型：游離核糖體附著核糖體多聚核糖體第七章內膜系統多聚核糖體

附著在內質網上的核糖體多聚核糖體提高蛋白質的合成效率

第七章內膜系統某些抗生素對蛋白質合成的抑制作用：名稱作用對象阻斷過程影響效果作用的細胞類型氯霉素50S延伸肽鍵形成原核生物大腸桿菌素E330S起始、延伸與mRNA結合、與氨酰tRNA結合原核生物放線菌酮60S起始、延伸結合起始tRNA轉位（tRNA從P位點釋放）真核生物白喉毒素eEF2延伸轉位真核生物紅霉素50S起始起始復合物的形成原核生物梭鏈孢酸EFG/eEF2延伸轉位原核/真核生物春日霉素30S起始起始tRNA的結合原核生物嘌呤霉素

50S/60S延伸肽鍵形成（觸發鏈式放）原核/真核生物壯觀霉素30S延伸轉位原核生物鏈霉素

30S起始、延伸起始tRNA的結合氨酰tRNA結合（誘發錯讀）原核生物四環素30S延伸、終止氨酰tRNA結合RF1和RF2的結合原核生物紫霉素50S/30S阻斷P位點轉位原核生物第七章內膜系統內膜系統（endomembranesystem）是指真核細胞中在結構、功能乃至發生上相關的，由單位膜圍繞的細胞器或細胞結構的總稱，主要包括內質網，高爾基體，溶酶體，內吞體，分泌泡等。第七章內膜系統

第二節內質網由KR.Porter、A.Claude和EF.Fullam等人于1945年發現，他們在觀察培養的小鼠成纖維細胞時，發現細胞質內部具有網狀結構，建議叫做內質網endoplasmicreticulum，ER，后來發現內質網不僅僅存在于細胞的“內質”部，通常還有質膜和核膜相連，并且與高爾基體關系密切。

第七章內膜系統

一、化學成分ER膜中含大約60%的蛋白和40%的脂類，脂類主要成分為磷脂，磷脂酰膽堿含量較高，鞘磷脂含量較少，沒有或很少含膽固醇。ER約有30多種膜結合蛋白，另有30多種位于內質網腔，這些蛋白的分布具有異質性，如：葡糖-6-磷酸酶，普遍存在于內質網，被認為是標志酶，核糖體結合糖蛋白（ribophorin）只分布在RER，P450酶系只分布在SER。第七章內膜系統二、形態結構ER是由一層單位膜圍成的形狀大小不同的小管，小泡，扁囊狀結構，相互連接形成一個連續的網狀膜系統。在電鏡下觀察，內質網（ER）由一層單位膜構成的形狀大小不同的扁平囊、小囊及小管組成，并連成一個連續網狀管道系統。第七章內膜系統

粗面內質網和滑面內質網分類：根據表面是否附著有核糖體，可將內質網分為兩類：糙面內質網(RER)和光面內質網(SER)這些管腔外與質膜相通，內與核被膜的外膜相連，核周腔實際上就是內質網腔的一部分第七章內膜系統（一）糙面內質網(RER)行使多種重要功能的復雜的結構體系。

粗面內質網（rER）排列整齊，細胞質一側的表面上結合著核糖體，與蛋白質合成、轉運和加工有關。粗面內質網多呈扁囊狀，排列較為整齊，因在其膜表面分布著大量的核糖體而命名。它是內質網與核糖體共同形成的復合機能結構，其主要功能是合成分泌性的蛋白和多種膜蛋白。第七章內膜系統內質網小管小泡扁囊狀細胞膜核膜內質網的形態第七章內膜系統糙面內質網與光面內質網在細胞中的分布因細胞功能而異：在分泌細胞（如胰腺腺泡細胞）和分泌抗體的漿細胞中，粗面內質網非常發達），而在一些未分化的細胞與腫瘤細胞中則較為稀少。在肝臟細胞中，光面內質網的某些磷酸酶能參與糖原的合成和分解；而另一些酶能將藥物和有潛在毒性的物質分解，如作為鎮靜劑的巴比妥鹽、作為興奮劑的安非他命和某些抗體藥物等。肌細胞中含有發達的特化的光面內質網，稱肌質網，是肌細胞中Ca+蓄庫，其上的Ca+泵將細胞質基質中的Ca+泵入肌質網膜中儲存起來。受神經沖動刺激后釋放出來，最終引起肌細胞收縮。第七章內膜系統（二）光面內質網(SER)光面內質網（sER）膜表面光滑，無核糖體顆粒附著，其主要功能是參與脂類合成，如磷脂、固醇、脂肪等。因此，睪丸間質細胞、卵巢黃體細胞和腎上腺細胞中光面內質網非常發達。光面內質網電鏡圖第七章內膜系統（三）微粒體（microsome）

當細胞被勻漿破碎時，破碎的內質網膜或高爾基體膜等膜碎片能夠融合形成直徑約100nm的球形小囊泡，這些小囊泡生物化學家把他們稱為微粒體第七章內膜系統（一）蛋白質合成三、糙面內質網的功能：1、合成蛋白的種類（三）蛋白質的修飾與加工——糖基化（四）蛋白質運輸（二）多肽鏈的折疊與組裝2、信號假說結合蛋白(Bip)蛋白二硫鍵異構酶(PDI)第七章內膜系統關于細胞內合成蛋白質的種類：根據合成后蛋白的去向：①非定位分布的細胞質溶質性駐留蛋白，參與細胞質溶質中的生理生化代謝活動。②定位分布的細胞質溶質蛋白，與其他成分一起組成細胞器。核基因編碼的線粒體蛋白。③經核孔進入細胞核的核蛋白，如：組蛋白、非組蛋白等。④外輸性蛋白：與內膜系統有關的蛋白，包括：內膜系統駐留蛋白、外分泌蛋白。RER合成的蛋白第七章內膜系統第七章內膜系統3H標記亮氨酸3分鐘17分鐘117分鐘細胞的分泌第七章內膜系統RER合成蛋白的種類：①向細胞外分泌的蛋白如：抗體、激素、細胞外基質等②穿膜蛋白如：膜受體、離子通道等等③內膜系統的駐留蛋白如：溶酶體內的各種酸性水解酶，內質網、高爾基體和內吞體等腔內的固有蛋白等。（一）RER的功能之一——蛋白質合成第七章內膜系統問題：蛋白質是大分子物質，在糙面內質網上合成，后如何進入內質網腔？第七章內膜系統信號假說（Signalhypothesis）

研究歷史①20世紀60年代，Redman和Sabatini用分離的微粒體研究內質網附著核糖體合成的蛋白質是否會進入內質網腔。發現內質網附著核糖體合成的蛋白能夠進入內質網腔。②1971年G.Blobel等提出以下兩點建議：a分泌蛋白的N-端含有一段特別的信號序列，可將多肽和核糖體引導到內質網膜上;b多肽通過內質網膜上的水性通道進入內質網腔中。③1972年，C.Milstein發現從骨髓瘤細胞提取的免疫球蛋白分子N端要比分泌到細胞外的N端多出一段，這為信號肽存在提供了直接的證據。④1975年，G.Blobel等根據進一步的實驗提出了信號假說，認為蛋白質上的信號肽指導蛋白質到內質網上進行合成。G.Blobel因此項發現獲得1999年諾貝爾生理和醫學獎。

諾貝爾獎！第七章內膜系統分泌性蛋白N端序列作為信號肽，指導分泌性蛋白到內質網膜上合成，在蛋白質合成結束之前信號肽被切除。Gunter、Blobel的研究為更好的利用細胞作為蛋白質工廠，生產重要藥物作出了貢獻。

第七章內膜系統蛋白質轉入內質網合成至少涉及的成分

１）信號肽：信號肽是指位于新合成肽鏈N端一段氨基殘基序列，指導多肽鏈到內質網上繼續進行合成，多肽鏈進入內質網后信號肽被切除。2）信號識別顆粒：SRP識別并與信號肽結合，能暫停多肽鏈的合成，引導核糖體到內質網上

3）SRP受體：SRP受體也叫?？康鞍祝╠ockingprotein，DP），有α和β兩個亞單位構成，屬于內質網上的一種膜整合蛋白，與SRP特異結合。4）易位子：易位子是內質網上的一種通道蛋白，新合成的多肽鏈通過它進入內質網腔。5）信號肽酶：信號肽位于內質網膜上，在內質網腔內切除信號肽。第七章內膜系統SRP的組成與結構

2）信號識別顆粒

信號識別顆粒是一種核糖核蛋白體，是一種G蛋白含有6條不同的多肽和一個7S的RNA。有三個功能部位，即核糖體結合位點、信號識別結合位點和SRP受體結合位點。

1）信號肽的特征：一般16-26個氨基酸殘基，N端含有一個或多個帶正電荷的氨基酸殘基，其間至少含有6-12個疏水性氨基酸殘基第七章內膜系統3）SRP受體4）易位子2.信號識別顆粒（SRP）引導信號肽與內質網膜上的SRP受體結合1.信號序列-SRP-核糖體復合體形成第七章內膜系統信號肽指導分泌蛋白到內質網上合成的過程

①在細胞質基質中游離核糖體起始多肽鏈的合成，當多肽鏈延伸到80-100個氨基酸殘基的時候，②N端的信號肽就暴露出來，這時SRP識別并結合信號肽，暫停多肽鏈的合成并防止新生肽的損傷和成熟前的折疊。③在SRP的引導下，SRP與內質網膜上的SRP受體結合，核糖體與易位子結合。④之后SRP水解GTP，使SRP脫離信號肽和核糖體，返回細胞質基質重復利用，⑤與此同時，易位子通道打開，在信號肽的引導下，多肽鏈通過易位子并形成袢環樣的結構，核糖體開始繼續合成多肽鏈。⑥信號肽進入內質網腔厚，被信號肽酶識別并切除，切下的信號肽將被降解。⑦多肽鏈合成結束后，合成的蛋白進入內質網腔，易位子通道關閉，核糖體與內質網分離，進入細胞質基質再利用。第七章內膜系統單次跨膜蛋白的形成第七章內膜系統分子伴侶（molecularchaperone）：能特異地識別新生肽鏈或部分折疊的肽鏈并與之結合，幫助這些多肽鏈進行正確的折疊和裝配，但其本身并不參與最終蛋白的形成。

Bip結合不正確折疊的蛋白（二）RER的功能之二——蛋白質折疊

肽鏈的合成僅需要幾十秒鐘至幾分鐘，而新合成的多肽在內質網停留的時間往往長達幾十分鐘。不同的蛋白質在內質網停留的時間長短不一，這在很大程度上取決于合成蛋白正確折疊所需要的時間。Bip蛋白是重鏈結合蛋白（heavy-chainbindingprotein）的簡稱，因為它能夠同IgG抗體的重鏈結合。功能：1.Bip同進入內質網的未折疊蛋白質的疏水氨基酸結合，防止多肽鏈不正確地折疊和聚合

2.Bip的第二個作用是防止新合成的蛋白質在轉運過程中變性或斷裂。第七章內膜系統PDI參與二硫鍵的形成第七章內膜系統知識延伸：蛋白酶體對蛋白質的降解：蛋白酶體(proteasomes)

蛋白酶體既存在于細胞核中,又存在于胞質溶膠中,是溶酶體外的蛋白水解體系。蛋白酶體對蛋白質的降解通過泛素(ubiquitin)介導,故稱為泛素降解途徑。蛋白酶體對蛋白質的降解作用分為兩個過程:

一是對被降解的蛋白質進行標記,由泛素完成;

二是蛋白酶解作用,由蛋白酶體催化(圖6-28)。圖6-28蛋白酶體對蛋白質的降解作用泛素(ubiquitin，Ub)是76個氨基殘基組成的小分子多肽，可以以共價結合的方式與蛋白質的賴氨酸相連。蛋白質一旦接有泛素，稱為發生泛素化，泛素化的蛋白質進入蛋白酶體，然后降解為肽段第七章內膜系統（三）RER的功能之三——蛋白質的糖基化1、細胞內所有的糖基化有以下兩種類型：1）N-連接的糖基化：與天冬酰胺殘基的氨基（-NH2）連接（RER腔內完成）2）O-連接的糖基化：與絲氨酸、蘇氨酸或羥脯氨酸的羥基（-OH）連接（高爾基復合體內完成)2、過程寡糖鏈從磷酸多萜醇轉移到相應的天冬酰胺殘基上

第七章內膜系統（四）RER的功能之四——蛋白質運輸糙面內質網合成的蛋白質，經加工、修飾，形成轉運囊泡把蛋白質從一個空腔帶入另一個腔室，被轉運蛋白質并不跨膜，而是在解剖結構相同的腔內轉運。

如：從內質網轉運可溶性蛋白到高爾基復合體屬于這一類型

第七章內膜系統四、光面內質網的功能（一）脂類的合成與轉運（二）解毒作用（三）鈣離子的貯存和釋放（四）糖原代謝第七章內膜系統磷脂酰膽堿的合成光面內質網合成磷脂酰膽堿的過程：首先，內質網膜中脂肪酸與胞質溶膠中的磷酸甘油結合，然后脫磷，并在內質網膜中膽堿磷脂轉移酶的作用下，將胞質溶膠中的CDP-膽堿與內質網膜中的甘油脂肪酸結合形成磷脂酰膽堿。新合成的磷脂酰膽堿朝向胞質溶膠一側，但可在內質網膜中磷脂轉位酶的作用下翻轉到內質網的腔面。第七章內膜系統磷脂交換蛋白（phospholipidexchangproteins，PEP）與磷脂轉運

磷脂的轉運方式：一種是以出芽的方式轉運到高爾基體、溶酶體和細胞膜上；一種是憑借磷脂轉換蛋白（phospholipidexchangeprotein，PEP）在膜之間轉移磷脂

第七章內膜系統骼肌中內質網調控細胞質中Ca2+水平的變化。肌肉細胞中發達的光面內質網特化為肌質網，儲存Ca2+能調節肌肉收縮與舒張。第七章內膜系統光面內質網在糖原裂解中的作用肝細胞的一個重要功能是維持血液中葡萄糖水平的恒定，這一功能與葡萄糖-6-磷酸酶的作用密切相關。光面內質網中的葡萄糖-6-磷酸酶將葡萄糖-6-磷酸水解生成葡萄糖和無機磷，釋放游離的葡萄糖進入血液供細胞之用。

第七章內膜系統第三節高爾基復合體

1898年，意大利科學家Golgi首次發現，后人為了紀念他，把這種細胞器稱為高爾基體。也稱為高爾基器（Golgiapparatus）或高爾基復合體（Golgicomplex）。高爾基復合體是普遍存在于真核細胞，在蛋白質修飾加工及分選中起關鍵作用，與細胞的分泌活動密切相關。第七章內膜系統一、高爾基體的形態結構

高爾基體是由排列整齊扁平膜囊（4-8個）堆在一起構成主體部分，其周圍有許多大小不等的囊泡。高爾基體常分布于內質網與細胞膜之間，凸出的一面對著內質網稱為形成面或順面（cisface）。凹進的一面對著質膜稱為成熟面或反面（transface）。高爾基體是一個具有極性的細胞器。煙草根尖細胞高爾基體的電鏡照片電鏡下，高爾基復合體呈現3種不同形態的膜性結構:

扁平膜囊小囊泡大囊泡

第七章內膜系統高爾基體的立體構造①扁平膜囊(cisternae)是高爾基復合體中最具特征的主體部分，其凸面朝向內質網或細胞核，稱為形成面（formingface）或順面（cisface）；凹面朝向質膜稱為成熟面（matureface）或反面（transface）。

②小囊泡(vesicles)聚集在扁平膜囊的順面，一般認為這些小囊泡由附近的粗面內質網芽生而來，通過小囊泡與扁平膜囊的融合，粗面內質網中的蛋白質被轉運到高爾基復合體中。因此，此類囊泡也稱為運輸小泡（transfervesicle）。③大囊泡(vacuoles)位于扁平膜囊的反面，直徑100～500nm，由扁平膜囊末端膨大斷離而形成，故又稱為分泌泡（secretingvesicles）。扁平膜囊也稱為潴泡第七章內膜系統高爾基體潴泡的膜囊劃分為3部分：1、順面高爾基管網結構（CGN）：由高爾基體順面的扁囊狀和小管狀潴泡連接成網絡，接受來自內質網的小泡。2、中間膜囊：位于順面和反面高爾基網之間的多層囊管狀結構。3、反面高爾基管網結構（TGN）：由高爾基體反面的扁囊狀和管狀潴泡連接成網絡，加工物通過此部位運出高爾基體，是蛋白質分揀與包裝加工的主要部位。2、中間膜囊3、反面高爾基管網結構（TGN）1、順面高爾基管網結構（CGN）第七章內膜系統a)順面：鋨酸侵染后，CGN可以被特異的染色b)中間膜囊：煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶（NADPase）陽性反應c)反面：胞嘧啶單核苷酸酶（CMP酶）反應

二、高爾基體的化學組成第七章內膜系統三、高爾基體的功能1、蛋白質加工和修飾——

如：蛋白質糖基化與糖鏈的加工2、蛋白質的水解3、蛋白質的分撿與運輸來自內質網的蛋白在其中加工，最后以分泌物形式送到胞外。動物體內的消化酶、抗體均采用此方法分泌。

粗面內質網中合成的蛋白在高爾基體中進行后加工，然后以出泡形式分泌的胞外

第七章內膜系統（一）蛋白質的加工和修飾蛋白質的糖基化：（2種方式）1）N-連接的糖基化（內質網）：與天冬酰胺殘基的氨基（-NH2）連接，寡糖鏈從磷酸多萜醇轉移到相應的天冬酰胺殘基上

2）O-連接的糖基化（高爾基復合體）：與絲氨酸、蘇氨酸或羥脯氨酸的羥基（-OH）連接。把糖鏈轉移到蛋白多肽鏈的絲氨酸、蘇氨酸或羥脯氨酸的羥基（-OH）上，通常第一個連接上去的糖是N-乙酰半乳糖胺，然后在不同糖基轉移酶的催化下每次加上一個單糖，最后加上唾液酸殘基。第七章內膜系統N-連接糖基化及其加工在內質網中進行的蛋白質的糖基化；N-連接的糖基化：與天冬酰胺殘基的氨基（-NH2）連接（甘露糖）8（N-乙酰葡萄糖胺）2第七章內膜系統在高爾基復合體內對來自內質網的糖蛋白質的糖基進一步加工加工第七章內膜系統N-糖基化O-糖基化糖基化部位N-連接的糖基化O-連接的糖基化連接的氨基酸殘基天冬酰胺絲氨酸，蘇氨酸，羥脯氨酸糖鏈長度5~25個糖基1~6個糖基第一個糖殘基N-乙酰葡糖糖胺N-乙酰半乳糖胺或木糖連接基團-NH2-OH糖基化方式寡糖連一次性連接單糖逐個加上去N-連接的糖基化和O-連接的糖基化比較

第七章內膜系統問題：蛋白質糖基化有什么作用？第七章內膜系統蛋白糖基化的意義：1、各種蛋白質分子帶上不同的標記，以利于高爾基體的分類與包裝2、糖基化影響多肽鏈構象的正確折疊和蛋白的穩定性，能夠增強蛋白對蛋白水解酶的抗性3、糖基化還能影響蛋白的水溶性以及蛋白所帶的電荷4、糖基化形成質膜的糖被，對于決定蛋白的抗原性以及在細胞表面抗原的識別中也起著重要作用等等第七章內膜系統（二）蛋白質的水解胰島素的加工第七章內膜系統（三）蛋白質分揀與運輸蛋白質分揀：也叫蛋白質靶向運輸（proteintargeting），是指蛋白質在細胞質基質中開始合成后，按其氨基酸序列中分選信號的有無以及分選信號的性質被選擇性地運輸到細胞的不同部位的過程。細胞內蛋白質分揀的途徑1、細胞質基質中完成多肽鏈的合成，然后轉運到特定部位2、細胞質基質中起始多肽鏈的合成，然后轉移到內質網繼續完成合成，然后運到特定部位第七章內膜系統通過高爾基復合體分選的蛋白質包括：①溶酶體酶，來自粗面內質網的溶酶體酶蛋白在高爾基復合體形成M-6-P標記，經TGN面M-6-P受體的分選濃縮后轉運到溶酶體。②細胞表面蛋白，這類蛋白質沒有分選信號，在被自動裝入運輸小泡，連續不斷地運送到細胞表面與質膜融合，小泡內容物分泌到細胞外，為細胞外基質提供糖蛋白、蛋白聚糖和蛋白質；同時，運輸小泡的膜蛋白和膜脂加入到質膜中。③分泌蛋白，這類蛋白質包括肽類激素、神經肽與消化酶等，按其分選信號形成膜包的分泌泡，儲存在細胞質中，當受到細胞外信號刺激后，分泌泡與細胞膜融合，通過胞吐作用將內容物分泌到細胞外。第七章內膜系統④內質網駐留蛋白，這類蛋白被錯誤地運送到高爾基復合體，依據其KDEL或KKXX分選信號在CGN進行分選。⑤高爾基復合體駐留蛋白，這類蛋白從內質網轉運到高爾基復合體后，不再轉運，留在高爾基復合體。注：K:賴D:天冬E:谷L:亮通過高爾基復合體分選的蛋白質包括：第七章內膜系統第七章內膜系統第四節溶酶體（lysosome）

20世紀五十年代初，deDuve在研究亞細胞組分時發現

一、溶酶體的形態結構溶酶體呈囊泡狀，直徑一般0.2μm～0.5μm，最大的可超過1μm。溶酶體內含有50多種酶，均為酸性水解酶類，最適pH值約為5左右。酸性磷酸酶是溶酶體的標志酶。溶酶體的電鏡圖第七章內膜系統溶酶體膜的特性①膜上有質子泵：保持腔內pH5的酸性環境②膜蛋白高度糖基化：可保護溶酶體膜不受水解酶的作用③膜中含有較多的膽固醇：能夠增加膜的穩定性④膜上有多種載體蛋白：把消化的產物運出溶酶體，供細胞再利用第七章內膜系統問題：溶酶體的酸性環境怎么維持？第七章內膜系統質子泵：有三種P-type：存在于真核細胞的細胞質膜上V-type：存在于動物細胞的溶酶體和植物細胞的液泡F-type：存在于線粒體和葉綠體內膜上第七章內膜系統二、溶酶體的類型按照傳統方式劃分：1、初級溶酶體（primarylysosome）：是剛從高爾基體分泌形成的囊泡，只有水解酶類，酶處于非活性狀態，沒有作用底物。2、次級溶酶體（secondarylysosome）：正在進行消化作用的溶酶體，內含酸性水解酶和相應的底物。根據消化底物的來源不同，可分為自噬性溶酶體和異噬性溶酶體。近年根據溶酶體的形成過程和功能狀態劃分：內體性溶酶體、吞噬溶酶體、殘余體；3類初級溶酶體次級溶酶體第七章內膜系統（一）內體溶酶體內體溶酶體是在高爾基體的反面以出芽的形式形成的，其形成過程如下：（1）糙面內質網上核糖體合成溶酶體蛋白→進入內質網腔進行N-連接的糖基化修飾→（2）進入高爾基體順面膜囊→N-乙酰葡糖胺磷酸轉移酶識別溶酶體水解酶的信號斑→將N-乙酰葡糖胺磷酸轉移在1~2個甘露糖殘基上→在中間膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配體→（3）高爾基體反面膜囊具有M6P結合的受體，可以識別溶酶體酶上M6P并與之結合結合→觸發反面高爾基網局部出芽→有被小泡→無被小泡（酶無活性）（4）細胞經胞吞作用形成的異質性小泡稱為早期內體，其內為堿性環境，與其他胞內小泡融合形成晚期內體，晚內體的主要特征是酸性的，無被小泡與晚期內體結合形成內體溶酶體。第七章內膜系統6-磷酸甘露糖（M-6-P）途徑分揀信號的發現：

I-細胞病與溶酶體的發生I-細胞?。╥nclusioncelldisease）患者的成纖維細胞溶酶體中幾乎缺乏所有的溶酶體酶，各種底物不能消化而聚集成很大的包涵體。但是在I-細胞病患者中，所有的溶酶體酶出現在其血液中，說明編碼合成溶酶體酶的基因是正常地?，F在已經清楚，I-細胞病患者先天性缺乏N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉移酶，使溶酶體到達高爾基體后不能形成M-6-P分選信號，缺少M-6-P分選信號的溶酶體酶不能進入溶酶體，而被分泌到細胞外進入血液。溶酶體酶帶上M-6-P標記：每個溶酶體酶蛋白至少有一個甘露糖殘基被磷酸化。第七章內膜系統（二）吞噬溶酶體正在進行或完成消化作用的溶酶體，內含水解酶和相應的底物，可分為異噬溶酶體（phagolysosome）和自噬溶酶體（autophagolysosome），前者消化的物質來自外源，后者消化的物質來自細胞本身的各種組分。

溶酶體的自噬和吞噬作用第七章內膜系統（三）殘余體殘余體（residualbody）：是指次級溶酶體消化一段時間后，隨著水解酶活性的逐漸喪失，而剩下的一些不能消化的殘留物質，可通過外排作用排出細胞，也可能留在細胞內逐年增多，如肝細胞中的脂褐質。含鐵小體和髓樣結構等。肝細胞中的脂褐質第七章內膜系統三、溶酶體的功能（一）細胞內消化作用（二）細胞外消化作用（三）細胞自溶第七章內膜系統

二氧化硅塵粒吸入肺泡后被巨噬細胞吞噬，由于吞入的二氧化硅塵粒不能被消化，并在在塵粒的表面形成硅酸；硅酸的羥基與溶酶體膜的磷脂或蛋白形成氫鍵，使膜破壞，吞噬細胞溶酶體崩解，導致細胞死亡。二氧化硅塵粒釋出后，又被其他巨噬細胞吞噬，如此反復進行，巨噬細胞相繼地吞噬、死亡。受損或已破壞的巨噬細胞釋放巨噬細胞纖維化因子，刺激成纖維細胞分泌大量膠原，這些膠原纖維在肺部大量沉積形成纖維化結節，使肺的彈性降低，功能受損。

克矽平可以用于治療硅肺，其原理是克矽平上的氫原子可以與硅酸分子結合，阻止硅酸分子對溶酶體膜的破壞。

溶酶體與疾病——硅肺（silicosis）第七章內膜系統溶酶體與疾病——休克（shock）

休克時，由于組織缺血，缺氧，影響功能系統，導致膜的不穩定，引起溶酶體酶的外漏，從而造成細胞和機體的損傷。在搶救病人時，除了糾正缺血缺氧外，穩定溶酶體膜也非常重要。在臨床上常采用大劑量的糖皮質類固醇激素，以穩定溶酶體膜，防止溶酶體酶的泄漏。第七章內膜系統第五節過氧化物酶體一、形態結構

呈球形或卵球形，直徑約0.2μm-1.5μm。在電鏡下可觀察到過氧化物酶體內有電子密度較高，呈規則排列的結晶狀結構，稱為類核體，是尿酸氧化酶的結晶①氧化酶（依賴FAD）②過氧化氫酶（標志酶）③過氧化物酶（量少，僅在少量細胞內）酶過氧化物酶體不屬于內膜系統第七章內膜系統二、過氧化物酶體的功能

（一）調節細胞氧張力

RH2+O2→R+H2O2（氧化酶）

在低濃度氧的條件下，線粒體利用氧的能力比過氧化物酶體強，而在高濃度氧的情況下，過氧化物酶體的氧化反應占主導地位，這種特性使過氧化物酶體具有保護細胞免受高濃度氧的毒性作用。所產生的H2O2對細胞有損傷作用，由過氧化氫酶清除。

2H2O2→2H2O+O2（過氧化氫酶）（二）解毒作用

氧化各種底物，如酚、亞硝酸鹽和乙醇等，使有毒的物質變成無毒的物質。

RH2+H2O2→R+2H2O（過氧化氫酶）（三）脂肪酸氧化第七章內膜系統溶酶體與過氧化物酶體的比較特征溶酶體過氧化物酶體形態多呈球形，直徑0.2μm—0.5μm多呈球形，直徑0.2μm—1.5μm酶酸性水解酶，無酶結，標志酶是酸性磷酸酶氧化酶類，常有尿酸氧化酶結晶標志酶是過氧化氫酶腔內pH5左右7左右功能消化，調節分泌，機體防御，器官發生等解毒，調節細胞氧張力，脂肪酸水解等發生酶在ER合成，經高爾基體和晚期內吞體的加工分選形成。酶在胞質中合成后轉入過氧化物酶體，通過分裂增殖。耗氧情況不需要氧氣需要氧氣是否屬于內膜系統屬于內膜系統不屬于內膜系統第七章內膜系統第六節內膜系統與小泡運輸

胞外大分子及顆粒狀物質進入細胞、細胞內合成的蛋白質轉運到細胞的其他部位或分泌到細胞外。這些物質的轉運都是通過膜泡（vesicle）進行的。其轉運過程稱為膜泡運輸（vesiculartransport）。

第七章內膜系統細胞內蛋白質合后的轉運機制：跨膜轉運：膜泡運輸選擇性門控轉運：網格蛋白有被小泡

COPⅠ有被小泡COPⅡ有被小泡

進入線粒體，過氧化物酶體，內質網腔的蛋白核孔復合體的轉運轉運方式第七章內膜系統

一、有被小泡的類型目前研究得較為清楚的有3種：網格蛋白有被小泡：網格蛋白有被小泡