細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)第四章細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)

第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的概念和組成1.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的概念

細(xì)胞質(zhì)中除去細(xì)胞器和內(nèi)含物以外的、較為均質(zhì)半透明的液態(tài)膠狀物質(zhì)稱為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（cytoplasmicmatrix或cytomatrix）,也稱為胞質(zhì)溶膠（cytosol,或胞液）。

2.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的組成經(jīng)生化分析表明，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中含有大量的水和無(wú)機(jī)離子，如、、、、等；含有各種代謝的中間產(chǎn)物，如脂類、糖類、氨基酸、核苷酸及其衍生物等；還含有蛋白質(zhì)、脂蛋白、RNA、多糖等大分子物質(zhì)。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中存在著大量的酶，這些酶大多數(shù)與細(xì)胞進(jìn)行蛋白質(zhì)合成、核酸合成、脂肪酸合成、糖酵解途徑以及糖原代謝作用等代謝反應(yīng)有關(guān)。同時(shí)構(gòu)成微絲微管的各種蛋白、細(xì)胞進(jìn)行各種反應(yīng)所需的ATP等都存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)二、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能1.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)代謝的重要場(chǎng)所

經(jīng)研究表明，細(xì)胞內(nèi)所有的中間代謝過(guò)程均發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中，其中大部分是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的。2.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)骨架密切相關(guān)

由于構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)骨架的蛋白質(zhì)存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，因此許多學(xué)者認(rèn)為細(xì)胞質(zhì)骨架是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)成分，它對(duì)維持細(xì)胞的形態(tài)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸以及能量傳遞等有著重要作用，同時(shí)也為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的其他成分及細(xì)胞器提供了錨定位點(diǎn)。如果離開了細(xì)胞質(zhì)骨架的支持和組織，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的其他成分就失去了錨定點(diǎn)，隨之也就喪失了其復(fù)雜的高度有序的結(jié)構(gòu)體系，無(wú)法完成各種生物學(xué)功能。

第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)3.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)在蛋白質(zhì)的修飾、蛋白質(zhì)壽命的控制以及蛋白質(zhì)選擇性降解等方面有重要作用現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)側(cè)鏈修飾有100余種，其中絕大多數(shù)的修飾是由專一的酶作用于蛋白質(zhì)側(cè)鏈的特定位點(diǎn)。已知在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)生蛋的白質(zhì)修飾主要有：輔酶或輔基與酶的共價(jià)結(jié)合；蛋白生物活性的磷酸化、去磷酸化；將N-乙酰葡萄糖胺分子加到絲氨酸殘基上的糖基化以及某些蛋白質(zhì)分子末端的甲基化修飾等。這些不同形式的修飾，用以調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的生物活性。同時(shí)，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)還在控制蛋白質(zhì)壽命、降解變性和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)以及幫助變性或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊為新的正確的分子構(gòu)象等方面起重要作用。

第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)和類型1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由一層單位膜圍成的小管、小囊和扁囊所構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其膜厚約5～6nm。通常情況下，這些小管、小囊或扁囊相互連接，形成一個(gè)連續(xù)的、封閉的網(wǎng)狀膜系統(tǒng)，其內(nèi)腔是相連通的（圖4-1）。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通常占細(xì)胞膜系統(tǒng)的一半左右，體積約占細(xì)胞總體積的10%以上。在不同類型的細(xì)胞或同一細(xì)胞不同的發(fā)育，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)數(shù)量、類型與形態(tài)差異很大。圖4-1內(nèi)質(zhì)網(wǎng)立體結(jié)構(gòu)模式圖第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)2.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型根據(jù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面有無(wú)核糖體，可分為糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（roughendoplasmicreticulum,rER）和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smoothendoplasmicreticulum,sER）兩種基本類型。（1）糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（rER）

糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)又稱為粗面或顆粒型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。rER在細(xì)胞中多呈扁囊狀，排列較為整齊，因其膜的外表面附著有大量顆粒狀的核糖體，所以表面粗糙，稱為糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。

（2）光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（sER）光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)又稱滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或無(wú)顆粒型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。這類內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜表面沒有核糖體附著，所以表面光滑。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不同，多為分支小管或小囊構(gòu)成的細(xì)網(wǎng)，很少有扁囊狀的。小管直徑為50～100nm，它們連接成網(wǎng)，形成較為復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)（圖4-3）。第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)圖4-2胰腺腺泡細(xì)胞中發(fā)達(dá)的糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)圖4-3sER的形態(tài)第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的主要組成應(yīng)用蔗糖密度離心方法，可以從細(xì)胞勻漿中分離出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的碎片—微粒體。通過(guò)對(duì)微粒體的生化分析，得知內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和所有細(xì)胞的生物膜一樣，也由脂類和蛋白質(zhì)組成。ER中脂類約占1/3，蛋白質(zhì)約占2/3，相比較而言，rER中蛋白質(zhì)含量多于sER。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的脂類含量比細(xì)胞膜的少，蛋白質(zhì)含量比細(xì)胞膜的多。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(jié)合蛋白，另有30多種蛋白質(zhì)位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，這些蛋白的分布具有異質(zhì)性。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜還含有大量的酶，其中葡萄糖-6-磷酸酶被視為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的標(biāo)志酶。

第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

1.蛋白質(zhì)的合成、加工修飾和轉(zhuǎn)運(yùn)（1）蛋白質(zhì)的合成和轉(zhuǎn)移細(xì)胞中的蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，并且起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。但是有些蛋白質(zhì)在合成開始不久便轉(zhuǎn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上進(jìn)行合成。附著在rER上的核糖體所合成的蛋白質(zhì)主要有：向細(xì)胞外分泌的分泌蛋白，如酶、抗體，激素和細(xì)胞外基質(zhì)成分等；跨膜蛋白；駐留蛋白和溶酶體蛋白；需要進(jìn)行修飾的蛋白，如糖蛋白等。這些蛋白質(zhì)的多肽鏈往往是邊合成邊進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。圖4-4在結(jié)合膜的核糖體上合成分泌蛋白示意圖第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)①信號(hào)肽的合成。蛋白質(zhì)的合成是從mRNA結(jié)合到游離的核糖體開始的。信號(hào)假說(shuō)認(rèn)為，在合成分泌蛋白時(shí)，游離的核糖體首先合成了一段多肽，在這段多肽的N端含有—信號(hào)序列——為18～30個(gè)非極性氨基酸殘基構(gòu)成，它指導(dǎo)新生多肽到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。這種能引導(dǎo)新合成的肽鏈轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的多肽就是信號(hào)肽（signalpeptide）。信號(hào)肽還能引導(dǎo)游離的核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合，從而成為附著核糖體，而那些不能合成信號(hào)肽的核糖體仍散布于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，即為游離核糖體。第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

②SRP－核糖體復(fù)合體形成。近年來(lái)研究證明，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中有一種信號(hào)識(shí)別顆粒（signalrecognitionparticle,SRP）它主要由6個(gè)不同的多肽亞單位和一個(gè)小的RNA分子組成，為一種GTP結(jié)合蛋白。當(dāng)信號(hào)肽從核糖體上一出現(xiàn)，就被信號(hào)識(shí)別顆粒（SRP）所識(shí)別。SRP迅速與信號(hào)肽和糖核體結(jié)合，形成SRP－核糖體復(fù)合體。此時(shí)，SRP占據(jù)了核糖體上與tRNA結(jié)合的位置，阻止了攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入核糖體，從而使蛋白質(zhì)的合成暫時(shí)中止。第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)③SRP－核糖體復(fù)合體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合。SRP不僅可識(shí)別核糖體上的信號(hào)肽，而且還能識(shí)別糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的SRP受體。當(dāng)SRP－核糖體復(fù)合體形成后，在SRP的介導(dǎo)下逐漸向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜靠近，與之接觸后便與膜上的SRP受體結(jié)合。與此同時(shí)，核糖體則與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的轉(zhuǎn)移器相結(jié)合，從而加強(qiáng)了核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合的穩(wěn)定性。

SRP受體亦稱停泊蛋白，為膜嵌蛋白，暴露于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的外表面，可與SRP特異結(jié)合，當(dāng)核糖體附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜之后，SRP便與SRP受體分離，又回到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，準(zhǔn)備完成下一次介導(dǎo)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了SRP循環(huán)。轉(zhuǎn)移器也是膜嵌蛋白，它只存在于糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，而不存在于光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和原核細(xì)胞的細(xì)胞膜。

第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)④多肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。一旦核糖體牢固結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，新生肽鏈含信號(hào)肽的一端插入到轉(zhuǎn)移器的通道，信號(hào)肽結(jié)合到轉(zhuǎn)移器內(nèi)的一個(gè)位點(diǎn)，觸發(fā)打開到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的通道，同時(shí)SRP被釋放，先前處于暫停狀態(tài)的肽鏈合成又重新開始，新生肽鏈隨信號(hào)肽繼續(xù)延伸，并通過(guò)轉(zhuǎn)移器的通道進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。新生的多肽鏈邊合成邊向ER腔轉(zhuǎn)移，當(dāng)新合成的蛋白質(zhì)的羧基端通過(guò)ER膜時(shí)，由位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面的信號(hào)肽酶的作用將信號(hào)肽切除，并從轉(zhuǎn)移器孔釋放出來(lái)，進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，很快被其他蛋白酶降解成氨基酸。此時(shí)轉(zhuǎn)移器通道關(guān)閉，核糖體也隨之解離，脫離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，重新加入“核糖體循環(huán)”。

第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)綜上所述，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的過(guò)程可簡(jiǎn)單表示為：信號(hào)肽與SRP結(jié)合→肽鏈延伸終止→SRP與受體結(jié)合→SRP脫離信號(hào)肽→肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成，同時(shí)信號(hào)肽打開轉(zhuǎn)移器的通道→新生肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔→信號(hào)肽被切除→肽鏈延伸至終止→合成體系解散。值得說(shuō)明的是，ER上核糖體所合成的如果是分泌蛋白，多肽鏈則全部穿過(guò)ER膜進(jìn)入ER腔中；若是膜蛋白則存留于ER膜上，形成跨膜蛋白。注定留在膜內(nèi)的跨膜蛋白的轉(zhuǎn)移過(guò)程比可溶性蛋白的轉(zhuǎn)移更為復(fù)雜。第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（2）蛋白質(zhì)的修飾與加工進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)發(fā)生的化學(xué)修飾作用主要有糖基化、羥基化、酰基化與二硫鍵的形成等。糖基化是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中最常見的蛋白質(zhì)修飾，是指一些糖共價(jià)地結(jié)合到蛋白質(zhì)上形成糖蛋白的過(guò)程。在ER合成的多肽鏈進(jìn)入ER腔后，大部分可溶蛋白或結(jié)合膜的蛋白質(zhì)，包括那些注定到高爾基體、溶酶體、質(zhì)膜或細(xì)胞外空間的蛋白質(zhì)都需要進(jìn)行糖基化，形成糖蛋白。而在細(xì)胞質(zhì)中游離核糖體上所合成的可溶性蛋白不進(jìn)行糖基化。

第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，ER腔里連接到蛋白質(zhì)上的糖是一種由N－乙酰葡萄糖胺、甘露糖、葡萄糖組成的寡糖，這種寡糖是與蛋白質(zhì)的天冬酰胺（Asn）殘基側(cè)鏈上的氨基基團(tuán)連接（圖4-5）。在ER腔面，寡糖通過(guò)高能的焦磷酸鍵連接到插入ER膜內(nèi)的多萜醇上，當(dāng)新生肽鏈中與糖基化有關(guān)的氨基酸殘基出現(xiàn)后，通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔側(cè)面上的寡糖轉(zhuǎn)移酶的催化，將寡糖基由磷酸多萜醇轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的天冬酰胺殘基上（圖4-6）。圖4-5N－糖基化的蛋白質(zhì)第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)圖4-6在rER腔內(nèi)蛋白質(zhì)的糖基化作用第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（3）蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)

新合成的分泌蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中經(jīng)過(guò)糖基化等修飾加工之后，由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分離出來(lái)的囊泡所包裹，形成運(yùn)輸小泡，并轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體中。隨后便在高爾基體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)闈饪s泡，再經(jīng)濃縮泡濃縮形成分泌顆粒而被排出細(xì)胞之外。這是分泌蛋白的常見排出途徑。另一種途徑是含有分泌蛋白的小泡由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脫落后，直接形成濃縮泡，再由濃縮泡變?yōu)榉置陬w粒而被排出。第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)2.脂類的合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是脂類合成的重要場(chǎng)所。已經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，大部分膜的脂雙層是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)組裝的。ER膜能合成幾乎所有細(xì)胞需要的脂類，包括磷脂和膽固醇。其中最主要的磷脂是磷脂酰膽堿(又稱卵磷脂)。磷脂酰膽堿是由兩個(gè)脂肪酸、一個(gè)磷酸甘油和一個(gè)膽堿在三種酶的催化下合成的。這些酶位于sER的脂類雙層內(nèi)，它們的活性部位都朝向細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。這樣，新合成的脂類分子最初只嵌入sER脂類雙層的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)面。磷脂酰膽堿的合成過(guò)程如圖4-7所示。首先由酰基轉(zhuǎn)移酶催化細(xì)胞質(zhì)中的脂酰輔酶A和3-磷酸甘油，將2個(gè)脂肪酸加到磷酸甘油上，形成磷脂酸，磷脂酸為非水溶性化合物，合成后便保留在脂類雙層中；然后，在磷酸酶的作用下，將磷脂酸轉(zhuǎn)化為二酰基甘油；最后，再在膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶的催化下，由二酰基甘油和CDP-膽堿合成磷脂酰膽堿。除磷脂酰膽堿外，其它幾種磷脂，如磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸以及磷脂酰肌醇等都以類似的方式合成。第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成的磷脂很快就由細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)側(cè)轉(zhuǎn)向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜腔面，其中有的插入到脂雙分子里，有的向其它膜轉(zhuǎn)運(yùn)。其轉(zhuǎn)運(yùn)主要有兩種方式：一種是以出芽的方式，以運(yùn)輸小泡轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體、溶酶體和細(xì)胞膜上；另一種方式是憑借一種水溶性的載體蛋白，即磷脂轉(zhuǎn)換蛋白（phospholipidexchangeprotein，PEP）在膜之間轉(zhuǎn)移磷脂。其轉(zhuǎn)運(yùn)模式是：PED與磷脂分子結(jié)合形成水溶性的復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，通過(guò)自由擴(kuò)散，直到靶膜時(shí)，PEP將磷脂釋放出來(lái)，并安插在膜上，結(jié)果使磷脂從含量高的膜轉(zhuǎn)移到缺少磷脂的膜上。細(xì)胞中轉(zhuǎn)移到線粒體或過(guò)氧化物酶體膜上的磷脂就是通過(guò)此方式轉(zhuǎn)運(yùn)的。第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)圖4-7磷脂酰膽堿在ER膜上合成的過(guò)程第二節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)3.糖類代謝已有實(shí)驗(yàn)證明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與糖原的分解。在sER膜上含有葡萄糖-6-磷酸酶，它可以催化細(xì)胞基質(zhì)中肝糖原降解所產(chǎn)生的葡萄糖-6-磷酸，使之分解成磷酸和葡萄糖，然后葡萄糖進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔再被釋放到血液中。4.解毒作用肝的解毒作用主要是由肝細(xì)胞的sER來(lái)完成的。生化研究得知，sER膜上集中著重要的氧化酶系，如細(xì)胞色素－、NADPH－細(xì)胞色素c還原酶等。許多對(duì)有機(jī)體有害的物質(zhì)，如藥物和毒物等經(jīng)氧化酶系的氧化、羥化等作用后，或被解除毒性，或轉(zhuǎn)化為易于排泄的物質(zhì)而排出體外。第三節(jié)高爾基體一、高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)

圖4-8高爾基體立體結(jié)構(gòu)第三節(jié)高爾基體1.高爾基體順面膜囊及順面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)這部分是由高爾基體順面最外側(cè)的扁平膜囊和與其相連的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成，是中間多孔而呈連續(xù)分支的管狀結(jié)構(gòu)。其膜厚約6nm，比高爾基體其它部位的膜略薄，但與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜厚接近。在順面可見許多由糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)“芽生”的運(yùn)輸小泡，并可觀察到運(yùn)輸小泡與扁平囊的順面向融合的現(xiàn)象。一般認(rèn)為該結(jié)構(gòu)的主要功能是接受和分選由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)新合成的蛋白質(zhì)和脂類，分選后將其大部分轉(zhuǎn)入高爾基體中間膜囊，小部分蛋白質(zhì)和脂類再返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。順面高爾基體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可被鋨酸特異地染色，此反應(yīng)可作為高爾基體順面的標(biāo)志反應(yīng)。第三節(jié)高爾基體2.高爾基體中間膜囊高爾基體中間膜囊是由扁平膜囊與管道組成，形成不同的間隔，但功能上是連續(xù)的、完整的膜囊體系。該部分主要執(zhí)行糖基化修飾、糖脂形成及多糖的合成等功能。高爾基中間膜囊中的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸酶(NADP酶)是該結(jié)構(gòu)的標(biāo)志酶。3.高爾基體反面膜囊及反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)這部分是由高爾基體反面最外側(cè)的扁平膜囊和與其相連的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成，形態(tài)呈管網(wǎng)狀，并有分泌泡與之相連。該結(jié)構(gòu)的主要功能是對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分類和包裝，之后這些蛋白質(zhì)將由分泌泡輸出或運(yùn)向溶酶體。通常采用焦磷酸硫胺素酶(TPP酶)和胞嘧啶核苷酸酶(CMP酶)的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)顯示該結(jié)構(gòu)。第三節(jié)高爾基體圖4-9高爾基體三維結(jié)構(gòu)模型第三節(jié)高爾基體二、高爾基體的化學(xué)組成對(duì)高爾基體膜的成分分析表明，其蛋白質(zhì)含量約占60%，脂類含量約占40%。其中具有一些和ER共同的蛋白質(zhì)成分，膜脂成分介于ER和質(zhì)膜之間，這說(shuō)明高爾基體是處于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞膜之間的一種過(guò)渡性的細(xì)胞器。高爾基體中的酶主要有催化糖及蛋白質(zhì)生物合成的糖基轉(zhuǎn)移酶；催化糖脂合成的磺基-糖基轉(zhuǎn)移酶；催化磷脂合成的轉(zhuǎn)移酶和磷脂酶以及酪蛋白磷酸激酶、甘露糖苷酶等。高爾基體的標(biāo)志酶是焦磷酸硫胺素酶和胞嘧啶核苷酸酶及煙酰胺腺嘌呤二核苷酸酶。第三節(jié)高爾基體三、高爾基體的功能1.參與細(xì)胞的分泌活動(dòng)應(yīng)用放射自顯影技術(shù)，可觀察到高爾基體在細(xì)胞分泌活動(dòng)中的作用。圖4-10H－亮氨酸追蹤分泌蛋白運(yùn)輸過(guò)程示意圖第三節(jié)高爾基體2.蛋白質(zhì)的修飾與加工（1）蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾

O-連接的主要或全部是在高爾基體內(nèi)進(jìn)行的，這些蛋白質(zhì)的絲氨酸、蘇氨酸殘基側(cè)鏈的－OH基與寡糖共價(jià)結(jié)合，形成0－連接寡糖蛋白。

圖4-11N-連接寡糖在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中的加工過(guò)程（至少有11種以上的酶參與引自Albertetal.，1989）第三節(jié)高爾基體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中，所有與糖基化及寡糖的加工有關(guān)的酶都是整合膜蛋白。它們固定在細(xì)胞的不同間隔中，其活性部位均位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體的腔面。寡糖鏈的合成與加工非常像在一條裝配流水線上，糖蛋白從細(xì)胞器的一個(gè)間隔運(yùn)送到另一個(gè)間隔，固定在間隔內(nèi)壁上的一套排列有序的酶系，依次進(jìn)行一道道加工，前一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物又作為下一個(gè)反應(yīng)的底物，確保只有加工過(guò)的底物才能進(jìn)入下一道工序。要正確修飾加工某種蛋白，必須依次通過(guò)所有的工序。第三節(jié)高爾基體（2）特異蛋白的水解有很多肽激素和神經(jīng)多肽，在轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體的反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及其所生成的小泡中時(shí)，經(jīng)其上的蛋白質(zhì)水解酶的作用，發(fā)生特異地水解，從而成為有生物活性的多肽。蛋白質(zhì)在高爾基體中酶解加工的方式有三種：一是將沒有生物活性的蛋白原端或兩端的序列切除形成有活性的多肽，如胰島素、胰高血糖素及血清蛋白等；二是將含有重復(fù)氨基酸序列的前體切割成有活性的多肽，如神經(jīng)肽等；三是根據(jù)前體中不同的信號(hào)序列或同一前體在不同細(xì)胞中的不同加工方式而加工成不同種的多肽。第三節(jié)高爾基體3.分選蛋白質(zhì)的功能經(jīng)修飾后形成的溶酶體酶、分泌蛋白和膜蛋白，在高爾基體中通過(guò)形成不同的轉(zhuǎn)運(yùn)泡，以不同的途徑被分選、轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞的不同部位，發(fā)揮其特殊功能。下面以溶酶體蛋白的分選為例，說(shuō)明高爾基體分選蛋白質(zhì)的功能。

由上述功能可知高爾基體是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高度組織化的細(xì)胞器。每個(gè)部分都有其獨(dú)持的結(jié)構(gòu)和酶系統(tǒng)，發(fā)揮著不同的作用。最近，有人提出了高爾基體的扁平囊泡具有生化區(qū)室的看法。他們用密度梯度離心的方法，分出三個(gè)不同密度的高爾基體碎片，每種碎片都有它特定的酶。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，－乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶I只在高爾基體疊層中央的兩三個(gè)扁囊里，即中間膜囊；半乳糖轉(zhuǎn)移酶存在于反面膜囊中；磷酸轉(zhuǎn)移酶存在于順面膜囊內(nèi)。可見，蛋白質(zhì)在不同的區(qū)室內(nèi)進(jìn)行不同的修飾。因此，區(qū)室化可能對(duì)分類運(yùn)送蛋白質(zhì)有著重要作用。蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)高爾基體不同部分的連續(xù)修飾，最后形成各種不同去向的物質(zhì)(圖4-12)。

第三節(jié)高爾基體圖4-12高爾基體中的功能區(qū)隔化示意圖（仿B.Albert，等）Man(甘露糖)GlcNAc(N－乙酰葡萄糖胺)Gal(半乳糖)NANA(唾液酸)第四節(jié)溶酶體一、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)及類型1.溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)溶酶體通常為球形，其大小差異較大。直徑一般在0.2～0.8m之間，最小的為0.05m，最大的可達(dá)幾微米。由于溶酶體中含有高濃度的酸性磷酸酶，因此用Gomori的酸性磷酸酶法顯示，在光鏡下成為可見的小顆粒。用電鏡細(xì)胞化學(xué)方法觀察，可見溶酶體是由一層厚約6nm的單位膜包圍、內(nèi)含多種高濃度酸性水解酶的一種球形囊狀結(jié)構(gòu)。在不同的細(xì)胞內(nèi)溶酶體的形態(tài)和數(shù)量有很大差異,即使在同一種細(xì)胞中，溶酶體的大小、形態(tài)也有很大區(qū)別，這主要是由于每個(gè)溶酶體處于其不同生理功能階段的緣故。第四節(jié)溶酶體2.溶酶體的類型溶酶體的酶蛋白是在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體上合成的，溶酶體形成的主要部位是高爾基體。根據(jù)溶酶體的發(fā)育和生理功能狀況，可將溶酶體分為初級(jí)溶酶體、次級(jí)溶酶體和殘余溶酶體。初級(jí)溶酶體呈球形，直徑約0.2～0.5m，膜厚7.5nm，內(nèi)含物均勻，無(wú)明顯顆粒，是高爾基體分泌形成的（圖4-13）。含有多種水解酶，但沒有活性，只有當(dāng)溶酶體破裂，或其它物質(zhì)進(jìn)入，才有酶活性。這時(shí)的溶酶體尚未開始進(jìn)行消化作用。圖4-13初級(jí)(A)和次級(jí)(B)溶酶體第四節(jié)溶酶體次級(jí)溶酶體是初級(jí)溶酶體與細(xì)胞內(nèi)的自噬泡、胞飲泡或吞噬泡融合形成的復(fù)合體（圖4-13）。可分為異噬溶酶體和自噬溶酶體，前者消化的物質(zhì)來(lái)自外源，后者消化的物質(zhì)來(lái)自細(xì)胞本身的各種組分。兩者都是正在進(jìn)行消化作用的溶酶體。圖4-14動(dòng)物細(xì)胞溶酶體系統(tǒng)示意圖

第四節(jié)溶酶體二、溶酶體的功能1.細(xì)胞的消化作用溶酶體內(nèi)含消化各類大分子的酶，主要功能是消化分解各種生物高分子物質(zhì)，它是細(xì)胞內(nèi)一個(gè)極其復(fù)雜而精致的消化系統(tǒng)。溶酶體酶也可外傾至細(xì)胞外發(fā)揮作用。根據(jù)被消化物質(zhì)的來(lái)源不同，細(xì)胞內(nèi)的消化可分為異噬作用和自噬作用。（1）異噬作用

溶酶體對(duì)細(xì)胞外源性異物的消化過(guò)程稱為異噬作用。細(xì)胞經(jīng)常從外界環(huán)境中攝取營(yíng)養(yǎng)或異物(如大分子物質(zhì)或微生物)。

（2）自噬作用

溶酶體消化細(xì)胞自身衰老的細(xì)胞器和生物大分子的過(guò)程稱為自噬作用。

第四節(jié)溶酶體自噬作用主要出現(xiàn)于以下情況：①在細(xì)胞新陳代謝中，一些衰老或變性的細(xì)胞結(jié)構(gòu)通過(guò)自噬作用，逐漸被消化，由此對(duì)細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器、膜性結(jié)構(gòu)和酶進(jìn)行不斷的更新；細(xì)胞在饑餓狀態(tài)下溶酶體消化細(xì)胞自身的部分物質(zhì)，以維持細(xì)胞的生存，提供營(yíng)養(yǎng)，以避免整個(gè)細(xì)胞的死亡；②細(xì)胞在衰老或病理狀態(tài)下，也會(huì)發(fā)生自噬作用，這可能是一種病態(tài)反應(yīng)，開始或許有利于延續(xù)細(xì)胞的生存，但結(jié)果加速了細(xì)胞的破壞與死亡。第四節(jié)溶酶體2.細(xì)胞的自溶作用自溶作用是指在細(xì)胞內(nèi)溶酶體膜破裂，釋放出其中的水解酶,引起細(xì)胞自身的溶解、死亡，使整個(gè)細(xì)胞被釋放的酶所消化的過(guò)程，又稱為細(xì)胞自溶。在正常的個(gè)體發(fā)生過(guò)程中，器官、組織的改建，通常是通過(guò)組織細(xì)胞的破壞和新生實(shí)現(xiàn)的。這涉及到程序性細(xì)胞死亡或細(xì)胞凋亡的問(wèn)題，雖然引起這些過(guò)程的機(jī)制尚不十分清楚，但一般認(rèn)為溶酶體起著重要的作用。溶酶體不僅使細(xì)胞崩解，而且使生物的大分子分解代謝，其中一些物質(zhì)又可供給組織細(xì)胞再利用。

3.溶酶體在細(xì)胞外的作用一般情況下溶酶體在細(xì)胞內(nèi)行使功能，但有時(shí)溶酶體酶釋放到細(xì)胞外去發(fā)揮作用。

第五節(jié)過(guò)氧化物酶體一、過(guò)氧化物酶體的結(jié)構(gòu)過(guò)氧化物酶體是由單層膜包裹、內(nèi)含一種或幾種氧化酶類的圓球形小體。(圖4-15)。圖4-15哺乳動(dòng)物細(xì)胞過(guò)氧化物酶體第五節(jié)過(guò)氧化物酶體過(guò)氧化物酶體在不同的組織細(xì)胞中，其數(shù)目、結(jié)構(gòu)和形狀均不一樣。例如大鼠的每個(gè)肝細(xì)胞中含有多達(dá)70～100個(gè)過(guò)氧化物酶體，形狀多為卵圓形。在肝腫瘤細(xì)胞內(nèi)，過(guò)氧化物酶體數(shù)量減少。Dalton(1964)認(rèn)為過(guò)氧化物酶體數(shù)目的多少與腫瘤生長(zhǎng)速度呈反比。過(guò)氧化物酶體中含有多種氧化酶及過(guò)氧化氫酶。現(xiàn)在己知有50多種酶，可是至今尚未發(fā)現(xiàn)一種過(guò)氧化物酶體中含有全部50多種酶，但是其中的過(guò)氧化氫酶存在于各種細(xì)胞的過(guò)氧化物酶體中，因此過(guò)氧化氫酶是過(guò)氧化物酶體的標(biāo)志酶。過(guò)氧化氫酶常占過(guò)氧化物酶體總蛋白量的40%。

第五節(jié)過(guò)氧化物酶體二、過(guò)氧化物酶體的功能1.解毒作用過(guò)氧化物酶體中的各種氧化酶能氧化多種底物(RH2)。在氧化底物的過(guò)程中，氧化酶能使氧還原成為過(guò)氧化氫(H2O2)，過(guò)氧化氫酶能將H2O2分解形成水和氧氣或利用H2O2通過(guò)氧化反應(yīng)去氧化其他各種底物，包括酚、甲醛、甲酸和醇等。

圖4-16過(guò)氧化物酶體中的呼吸鏈第五節(jié)過(guò)氧化物酶體2.分解脂肪酸過(guò)氧物酶體中，含有氧化酶，在氧化過(guò)程中能分解脂肪酸，使其轉(zhuǎn)化為乙酰CoA，并向細(xì)胞直接提供熱量。分解所得的乙酰CoA被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，以備在生物合成反應(yīng)中再利用。哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的，發(fā)生在線粒體和過(guò)氧化物酶體中；酵母和植物細(xì)胞中，這種反應(yīng)僅存在于過(guò)氧化物酶體。已經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)酵母生長(zhǎng)在脂肪酸培養(yǎng)基中，過(guò)氧化物酶體非常發(fā)達(dá)，并可把脂肪酸分解成乙酰CoA供細(xì)胞利用。此外,高脂肪食物或受涼等因素刺激都能誘導(dǎo)過(guò)氧化物酶體的氧化系統(tǒng)，加快脂肪酸的氧化，確保脂肪的代謝作用。

第五節(jié)過(guò)氧化物酶體3.參與植物細(xì)胞的光呼吸及脂肪酸轉(zhuǎn)化在植物細(xì)胞中，過(guò)氧化物酶體起著重要的作用。①在葉肉細(xì)胞中，將光合作用的副產(chǎn)物——乙醇酸氧化為乙醛酸和過(guò)氧化氫，即所謂光呼吸反應(yīng)。②在萌發(fā)的種子中，進(jìn)行脂肪的-氧化，產(chǎn)生乙酰輔酶A，經(jīng)乙醛酸循環(huán)，由異檸檬酸裂解為乙醛酸和琥珀酸，并離開過(guò)氧化物酶體，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成葡萄糖。因涉及乙醛酸循環(huán)，因此又將這種過(guò)氧化物酶體稱為乙醛酸循環(huán)體。因動(dòng)物細(xì)胞中沒有乙醛酸循環(huán)反應(yīng)，故動(dòng)物細(xì)胞不能將脂肪中的脂肪酸直接轉(zhuǎn)化成糖。第五節(jié)過(guò)氧化物酶體三、過(guò)氧化物酶體與溶酶體的區(qū)別表4－1過(guò)氧化物酶體與初級(jí)溶酶體的特征比較

樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識(shí)。12月-2412月-24Tuesday,December31,2024人生得意須盡歡，莫使金樽空對(duì)月。14:21:2014:21:2014:2112/31/20242:21:20PM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。12月-2414:21:2014:21Dec-2431-Dec-24加強(qiáng)交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。14:21:2014:21:2014:21Tuesday,December31,2024安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。12月-2412月-2414:21:2014:21:20December31,2024踏實(shí)肯干，努力奮斗。2024年12月31日2:21下午12月-2412月-24追求至善憑技術(shù)開拓市場(chǎng)，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹立形象。31十二月