医学精品课件：第5章 细胞的内膜系统

内膜系统（1）概念：真核细胞中在结构、功能及发生上具有一定联系的细胞内膜，包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜等，可以看成统一的膜成分在局部区域的特化。（2）功能：提高细胞代谢效率，使特定的功能在特定的区域内完成。(endomembranesystem)胞质溶胶也称细胞质基质，内膜系统分布于其中。是指细胞质中除各种细胞器和内含物以外的较为均质而半透明的液体部分。小分子：水、无机离子中分子：氨基酸、核苷酸及其衍生物等大分子：多糖、蛋白质、RNA等。为各种细胞器的功能活动提供离子环境、反应底物和反应场所。胞质溶胶(cytosol)（1）概念：（2）组成：（3）功能：(ribosome)1955年——Palade——电镜——腺细胞1958年——Roberts——命名——ribosome一.核糖体的基本类型和化学组成1.基本类型原核细胞核糖体(70S)真核细胞核糖体(80S)线粒体核糖体(70S) 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ：各类型核糖体及其亚基的沉降系数类型单体大亚基小亚基原核细胞核糖体70S50S30S真核细胞核糖体80S60S40S线粒体核糖体~70S50S30S★rRNA蛋白质2.化学组成70S核糖体50S30S80S核糖体60S40S23SrRNA16SrRNA5SrRNA28SrRNA5.8SrRNA5SrRNA18SrRNA~31种蛋白质~21种蛋白质~49种蛋白质~33种蛋白质★二.核糖体的形态结构非膜性细胞器；电镜下：高电子密度的圆形或椭圆形致密小颗粒。直径15~30nm★★三.核糖体在细胞内的存在方式与功能分区1.游离核糖体：游离于细胞质中；主要合成细胞本身的结构蛋白。2.附着核糖体：附着在内质网膜上，是核糖体存在的主要方式；主要合成分泌蛋白。存在方式多聚核糖体---无论是游离核糖体还是附着核糖体，在进行蛋白质合成时，通常由mRNA将若干核糖体串联起来成为蛋白质合成的功能团，这种功能团称多聚核糖体(polyribosome)。功能分区5，3，mRNAA部位P部位G因子T因子（P.150）（1）A部位：又称受体部位，是接受氨酰-tRNA的部位。（2）P部位：又称供体部位，是肽酰-tRNA移交肽链后释放tRNA的部位。（3）T因子：又称转肽酶活性部位，在肽链延长时催化氨基酸与氨基酸之间形成肽键。（4）G因子：又称GTP酶活性部位，分解GTP，并将肽酰-tRNA由A部位移到P部位。1945年，K.R.Porter------电子显微镜------小鼠成纤维细胞(Endoplasmicreticulum,ER)11一.内质网的形态结构内质网是细胞质中一种相互连通呈网状分布的膜性结构；★由小管、小泡、扁囊组成，故将这三种结构看成是内质网的单位结构。小管小泡扁囊状细胞膜核膜内质网由一层单位膜构成，厚约5~6nm，常与核膜相连。内质网膜围成的腔——内质网腔。内质网的形态、数量及分布位置在不同细胞中各不相同。常与细胞类型、生理状态以及分化程度有关。内质网胞质面附着大量核糖体，表面粗糙；常由板层状排列的扁囊构成；多分布在分泌功能旺盛或分化较完善的细胞内。胞质面无核糖体附着，表面光滑；常由分支的小管或圆形小泡；多分布在一些特化的细胞中，如肝细胞。核糖体粗面内质网滑面内质网二.内质网的类型粗面内质网(roughendoplasmicreticulum,RER)滑面内质网(smoothendoplasmicreticulum,SER)粗面内质网滑面内质网★微粒体(microsome)——应用蔗糖密度梯度离心法将细胞匀浆离心，使内质网断裂成许多直径约100nm的封闭小泡，称微粒体。★标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶三.内质网的化学组成通过微粒体研究内质网的化学成分。主要成分脂类：蛋白质：卵磷脂含量丰富，鞘磷脂含量很少。含量较细胞膜为多。粗面内质网：蛋白质的合成、加工、分选、转运。滑面内质网：脂质与固醇的合成、代谢以及细胞解毒作用。四.内质网的功能（一）粗面内质网的功能1.粗面内质网与蛋白质的合成A、分泌蛋白：合成后分泌到细胞外的蛋白质。（酶、抗体、肽类激素、胞外基质成分等）B、膜蛋白：合成后嵌在膜内的蛋白质。（膜受体、膜抗原等）D、溶酶体蛋白：合成后通过特定途径成为溶酶体中的酶。（溶酶体中的酸性水解酶类）C、驻留蛋白：合成后留在内质网腔中，对新生肽链进行修饰、转运和折叠。（某些可溶性蛋白质）★①RER上合成的四类蛋白质蛋白质的生物合成DNA前体RNARNA多肽链核糖体1975年Blobel等提出信号假说(signalhypothesis)，用以解释内质网膜对游离核糖体的识别、两者的结合以及所合成的多肽链穿过内质网膜进入内质网腔等一系列事件。★★②关于分泌蛋白合成的信号假说蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分：*信号肽（signalpeptide)：在分泌蛋白mRNA5’端起始密码子AUG之后有一组信号密码,蛋白质合成时先在游离核糖体上由信号密码翻译出信号肽，信号肽由18~30个疏水氨基酸组成。*信号识别颗粒（signalrecognitionparticle，SRP）：由6种多肽和1个RNA组成，既能识别信号肽，又能与核糖体的A位点结合，导致蛋白质合成暂停。*SRP受体（SRPreceptor）：内质网膜的整合蛋白，可与SRP特异结合。*移位子（translocator，translocon）：内质网膜的通道蛋白。内质网腔细胞质SRP受体信号识别颗粒(signalrecognitionparticle,SRP)tRNAAP核糖体mRNA信号肽(signalpeptide)A信号密码（signalcodon)蛋白质转移到内质网的机制★★信号假说的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 1）合成信号肽。2）SRP识别信号肽，形成核糖体-SRP复合体，翻译暂停。3）SRP与ER膜上的SRP受体识别并结合，形成核糖体-SRP-SRP受体复合体，核糖体与ER膜结合。4）信号肽插入ER腔，SRP脱离核糖体，翻译继续。5）信号肽被切除，成熟肽链落入ER腔。6）核糖体脱离ER膜进入细胞质。2.粗面内质网与蛋白质的糖基化（1）在RER上合成的大部分蛋白都需要进行糖基化修饰，形成糖蛋白。★（2）蛋白质的两种糖基化修饰：N-连接糖基化：寡糖与天门冬酰胺(Asn)残基侧链上的氨基基团相连接。★在RER腔中完成。O-连接糖基化：寡糖与丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)残基侧链上的羟基基团相连接。★主要或全部在高尔基复合体中完成。3.粗面内质网与蛋白质的运输（1）分泌蛋白的运输：分泌蛋白ER腔转运小泡高尔基复合体浓缩泡(分泌泡)细胞外（2）膜蛋白的运输：RER上合成的膜蛋白，其肽链中会出现一个或多个终止穿膜信号，从而使其以不同方式整合在ER膜上。（3）驻留蛋白的运输：RER上合成的驻留蛋白，其肽链羧基端带有驻留信号肽，从而使其“驻留”在ER腔中，负责对新生肽链进行修饰、转运和折叠。（4）溶酶体蛋白的运输：溶酶体蛋白ER腔转运小泡高尔基复合体转运小泡溶酶体+内体★（二）滑面内质网的功能1.滑面内质网与脂类的合成在滑面内质网上合成的主要是卵磷脂。2.滑面内质网与糖原的合成与分解实验已证实滑面内质网参与了糖原的分解，但是否参与糖原的合成还有待探讨。3.滑面内质网与细胞解毒由肠道吸收的外源性药物、毒物或机体代谢产生的内源性毒物，均由肝细胞内的滑面内质网通过氧化、甲基化、结合等方式降低或排除毒性。1898年意大利-----高尔基（CamilloGolgi)-----光镜-----枭、猫-----神经细胞(Golgicomplex，GC)光镜下：网状结构电镜高尔基中央扁平囊反面顺面反面高尔基网状结构顺面高尔基网状结构★★一.高尔基复合体的形态结构顺面扁囊中间扁囊反面扁囊（形成面）（成熟面）★高尔基复合体是具有极性的细胞器。二.高尔基复合体的化学组成从膜的各种化学成分来看，高尔基复合体介于内质网膜与细胞膜之间。★其特征性酶为糖基转移酶。★三.高尔基复合体的主要功能（一）GC与细胞的分泌活动3H标记亮氨酸追踪实验证明，分泌蛋白在RER中合成后被运送至GC，在其中经浓缩、修饰、加工后包装于分泌泡中，最终分泌到细胞外。可见，GC在细胞分泌活动中起着主要的运输作用。蛋白质的O-连接糖基化作用主要或全部在高尔基复合体内完成。3H标记甘露糖3H标记半乳糖；3H标记唾液酸3H标记N-乙酰葡萄糖胺高尔基复合体对糖蛋白的合成和修饰过程具有严格的顺序性。（二）GC对蛋白质的加工修饰实验有些蛋白和酶，只有在GC中被特异性水解后才能成熟或具有活性内质网高尔基复合体蛋白质合成溶酶体寡聚糖磷酸化切除甘露糖加N-乙酰葡萄糖胺加半乳糖；加唾液酸分选溶酶体顺面网状结构中间囊反面囊反面网状结构分泌泡RER高尔基复合体顺面囊切除甘露糖高尔基堆（三）GC对蛋白质的分选运输（四）GC与溶酶体的形成溶酶体的酶是由rER上的核糖体合成rER腔内运输小泡高尔基复合体（加工修饰）溶酶体的酶内含有甘露糖-6-磷酸，高尔基复合体反面扁囊膜上有甘露糖-6-磷酸受体，能特异与其结合，诱导溶酶体酶聚集并‘出芽’离开高尔基复合体形成溶酶体。（五）GC与膜的转移GC膜的厚度、化学组成等均介于ER膜与细胞膜之间，说明膜由ER到GC，再到细胞膜存在着逐步转移的过程，而GC则是其中重要的一站。细胞的内吞作用：细胞膜细胞内膜细胞的外吐作用：细胞内膜细胞膜★膜流现象：在细胞的内吞与外吐过程中，细胞膜与细胞内膜之间可发生移位、融合或重组，使得各种膜性结构之间相互联系、相互转移，此现象称为膜流(membraneflow)现象。1955年——C.deDuve——大鼠肝细胞匀浆——细胞化学显示(lysosome)1965年——电镜观察——正式命名溶酶体由一层单位膜包围，内含多种酸性水解酶；多为圆形或卵圆形，直径0.25~0.5um；也有管状溶酶体、线状溶酶体。★一.溶酶体的形态特征与化学组成（一）溶酶体的一般特征（二）溶酶体的酶溶酶体内有多种酸性水解酶，最适pH5.0，能把蛋白质、核酸、多糖、脂类等大分子分解。不同类型细胞及同一类型细胞内不同的溶酶体中酶的种类和比例各不相同。但酸性磷酸酶则普遍存在，所以将其作为溶酶体的标志酶。1、溶酶体膜上有质子泵，将胞质中的H+泵入溶酶体，以形成和维持溶酶体内的酸性环境。2、溶酶体膜内存在多种载体蛋白，用于向外运输消化水解的产物。3、溶酶体膜蛋白高度糖基化，以防止自身被水解消化。（三）溶酶体的膜1、内体性溶酶体★★二.溶酶体的类型——按形成过程和功能状态分类形成过程：内质网高尔基复合体内体性溶酶体功能状态：只含酶，不含底物，未进行消化活动2、吞噬性溶酶体形成过程：内体性溶酶体底物吞噬性溶酶体功能状态：既含酶，又含底物，已进行消化活动分类：①自噬性溶酶体②异噬性溶酶体（内体性溶酶体+内源性底物）（内体性溶酶体+外源性底物）自噬体异噬体含铁小体多泡体髓样结构3、残余小体当吞噬性溶酶体到达其功能的末期阶段时，由于水解酶活性降低或丧失，一些未被消化分解的物质保留在溶酶体中，形成残余小体。定义：特征：电镜下观察，电子密度较高，染色较深。常见类型：脂褐质——常见于神经细胞和心肌细胞中，随着年龄增长而数量增多。内吞体RER顺面网状结构反面网状结构高尔基复合体溶酶体水解酶前体加入磷酸(M-6-P)前溶酶体ATPADP+PiH+去除磷酸pH=6成熟溶酶体（内体性溶酶体）复习——溶酶体的发生三.溶酶体的功能★（一）细胞内的消化作用1、自噬作用细胞对内源性物质，如线粒体、内质网等细胞器碎片的消化作用。意义：①是细胞新陈代谢的重要方式；②是机体和细胞的自我保护功能。（消化掉自体的一小部分，以维持整体的生存）2、异噬作用细胞对外源性物质，如胞外营养成分、细菌、病毒等的消化作用。意义：①为细胞生存提供营养物质；②是机体防御功能的一部分。（二）自溶作用——是指细胞内的溶酶体膜破裂，消化酶释出，使细胞自身被消化的过程。蝌蚪发育过程中尾部的退化、哺乳动物断乳后乳腺的退行性变化等都与细胞自溶作用有关。（三）参与受精作用及骨质更新协助精子与卵细胞受精动物精子的顶体是一种特化的溶酶体，含有多种水解酶。在骨质更新中的作用在骨发生和骨再生过程中，溶酶体对骨质的更新起着重要作用。破骨细胞的溶酶体酶能释放到细胞外，分解和消除陈旧的骨基质，这是骨质更新的一个重要步骤。（四）参与激素的生成——甲状腺素就是在溶酶体的参与下形成的。甲状腺滤泡上皮细胞甲状腺球蛋白蛋白酶将碘化的甲状腺球蛋白水解生成甲状腺素甲状腺素通过细胞基部进入血液合成分泌至滤泡腔内碘化后重吸收滤泡上皮细胞形成大胶滴+溶酶体四.溶酶体与疾病的关系1、先天性溶酶体病由于部分溶酶体酶缺乏，相应底物不能分解而积累于溶酶体内，导致代谢障碍。如糖原贮积病、脂质沉积病、粘多糖沉积病等2、溶酶体膜稳定性异常所致疾病溶酶体膜的稳定性受到破坏可使细胞遭受损伤，出现各种病理现象。如矽肺(silicosis)、痛风(gout)、类风湿性关节炎(rheumatoidarthritis)等3、溶酶体与恶性肿瘤某些致癌物质进入细胞后引起溶酶体膜损伤，使水解酶逸出，进一步引起DNA损伤，导致细胞癌变。1954年——Rhodin——电镜——小鼠肾小管上皮细胞——微体(microbody)电镜：由一层单位膜包围、高电子密度、圆形或卵圆形的细胞器。0.3-0.5um二.过氧化物酶体所含的酶共有40种以上的酶。其中标志酶是过氧化氢酶。(peroxisome)一.过氧化物酶体的形态结构三.过氧化物酶体的功能H2O2+R’H2过氧化氢酶R’+2H2O功能对有毒物质的解毒作用：H2O2+R’H2R’+2H2O对细胞氧张力的调节作用：RH2+O2R+H2O2对氧化型辅酶I(NAD+)的再生作用参与核酸、脂肪和糖的代谢RH2+O2氧化酶R+H2O2四、过氧化物酶体的产生催化蛋白输入的特异蛋白特异的胞液蛋白摄取导致的生长子代的过氧化物酶体分裂内膜系统的功能意义①增大细胞内的表面积，为细胞内各种代谢提供更为广阔的场所②不同催化功能的酶系分隔局限在一定区域，保证了各种生理生化反应互不干扰，有条不紊的进行③形成了一个严密而完善的胞内物质合成、加工、运输和胞内结构、功能转化体系膜流现象思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ：1、以分泌性蛋白为例，阐述其从游离核糖体上的初始合成到粗面内质网中继续合成、加工、修饰的过程。2、试举例说明内膜系统在功能上的相互联系。