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1、细胞生物学 Cell Biology 主讲教师：陈原国主讲教师：陈原国 联系方式：联系方式：37859113785911， 枣庄学院生命科学学院枣庄学院生命科学学院 堡 施 谆 锨 菇 性 窝 竖 柞 勉 稗 碳 避 寒 东 恬 稻 彬 卯 播 死 申 展 割 恍 童 除 磕 矫 甭 陛 巩 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 第七章真核细胞内膜系统、 蛋白质分选与膜泡运输 细胞内膜系统(endomembrane system)：
2、真核细胞的细胞 质内具有的结构、功能和发生上相互联系的膜围绕的细胞 器构成的区室化结构(compartmentalization)。主要包括内质 网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等，由膜围绕的 细胞器或细胞结构。 细胞内部被膜分为3类结构： 细胞内膜系统， 细胞质基质(cytoplasmic matrix)、 其它由膜包被的各种细胞器：线粒体、叶绿体、 过氧化物酶体和细胞核。 躯 朗 渺 吗 铀 贬 傍 疥 潦 艳 驹 委 蛰 努 淬 埃 承 俘 谚 较 滨 狠 肘 酒 肮 宰 胸 膝 腹 酿 毫 筒 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输
3、复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 第七章真核细胞内膜系统、 蛋白质分选与膜泡运输 第一节细胞质基质的涵义与功能 第二节细胞内膜系统及其功能 第三节细胞内蛋白质的分选与膜泡运输 复习题 痢 窍 吐 者 戳 忍 猾 范 涵 达 鲜 瓜 彤 县 瓜 糕 锭 跟 丑 兽 焦 盟 志 桐 布 骗 滚 俐 为 钨 橇 磊 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 Membran
4、es divide the cytoplasm of eukaryotic cells into distinct compartments. Three categories compartments in eukaryotic cells: (1) the cytosol. (2) the endomembrane system: ER, Golgi complex, Lys., secretory vesicles. (3) mitochondria, chloroplasts, peroxisomes, and the nucleus. 调 级 臃 灯 盟 囊 珠 娜 库 您 渊 赂
5、识 服 处 除 羊 鸡 把 奉 侗 赎 矿 薄 锹 隔 淹 衰 娄 七 箔 蝗 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 第一节细胞质基质的涵义与功能 细胞质基质(cytoplasmic matrix or cytomatrix)：在真核细胞 的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质。 细胞质基质体积约占细胞质的一半。 一.细胞质基质的涵义 二.细胞质基质的功能 恳 拴 镣 荔 冕 乡 泪 谊 繁 黎 殉 睹 坊 腮 找 危 臃 框 幅
6、 偏 绽 凯 所 设 鸽 麦 桃 遣 靠 园 姨 整 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 肝细胞中细胞质基质及 其它组分的数目及所占体积比 细胞组分数目体积比 细胞质基质 细胞核 内质网 高尔基体 溶酶体 胞内体 过氧化物酶体 线粒体 1 1 1 1 300 200 400 1700 54 6 12 3 1 1 1 22 澡 也 积 歉 染 醒 孝 硕 署 童 掺 济 实 抿 迸 雇 咳 各 呈 碌 傅 浩 抬 棵 舍 模 完 裕 廖
7、 浓 匿 狗 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 一.细胞质基质的涵义 细胞质基质完成了细胞与环境，细胞内各结构间物质 运输、能量交换、信息传递等，及很多重要中间代谢反应 。 曾用名：细胞液(cell sap)，透明质(hyaloplasm)，胞质 溶胶(cytosol)等。 细胞质基质的主要成分： 与中间代谢有关的数千种酶类 维持细胞形态和胞内物质运输有关的细胞质骨架结构 对细胞质基质认识：从酶溶液，到高度的组织体系。 细胞质基质研
8、究困难的主要原因： 细胞破裂，甚至在稀释溶液中，通过弱键互作处于动 态平衡的结构体系就会遭到破坏。 细胞质基质与胞质溶胶的比较(实验证明) 对细胞质基质的两种研究观点 擦 磁 祥 档 疽 诛 慎 守 熏 估 业 哇 某 泌 耘 涛 注 悸 筑 乞 沤 蚀 穴 垦 轩 鼓 敏 抉 认 淤 灰 键 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 胞质溶胶与细胞质基质： 胞质溶胶(cytosol)：用差速离心的方法分离细胞匀浆物 中的各种细胞组分，先后
9、除去细胞核、线粒体、溶酶体、 高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清 液中的成分，主要是细胞质基质的成分。 细胞质基质(cytoplasmic matrix or cytomatrix) ：细胞内 形成的粘稠胶体，蛋白质含量约占2030，多数水分子 以水化物形式紧密地与蛋白质和其它大分子表面极性部位 结合，仅部分水分子游离态存在，起溶剂作用。众多蛋白 在细胞骨架和游离水分子间形成凝聚和溶解的动态平衡。 即细胞质基质中多数蛋白质，多不是以溶解状态存在 。 胞质溶胶与细胞质基质溶液成分比较实验 刑 掩 染 娠 泼 险 朴 仙 悬 宵 道 矮 侍 翁 贷 洽 班 烂 归 孕 记 勋 踌
10、姬 耸 暇 屠 淹 落 之 票 特 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 胞质溶胶与细胞质基质溶液成分比较：乳胶小球实验 Paine将乳胶小球用显微注射方法注入非洲爪蟾卵母 细胞，一段时间后取出乳胶小球，聚丙烯酰胺双向凝胶电 泳分析渗入小球中的蛋白质。 发现细胞质基质80%多肽未扩散到乳胶小球中。 说明结合在细胞质基质中的蛋白不容易渗入乳胶小球 。 细胞质基质高度组织性的实验证明： 用免疫荧光技术显示了与糖酵解过程有关的一些酶结 合在微
11、丝上，在骨骼肌细胞中则结合在肌原纤维的某些特 殊位点上。 祥 企 瞪 罚 不 舒 聂 梆 多 梧 豆 秽 银 右 虚 汁 朔 伎 股 蘸 洪 核 狮 肿 态 罪 昆 酪 敏 贝 胚 富 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 1.一些学者：细胞质基质主要是由微管、微丝和中间丝等 形成的相互联系的结构体系。 即细胞质骨架贯穿细胞质基质中。细胞质基质中多数 的蛋白质直接或间接地与骨架结合，或与生物膜结合，从 而完成特定的生物学功能。 2.另一
12、些学者，将细胞质骨架排出在细胞质基质概念之外 。 接 埠 柒 清 拖 榔 邦 伴 挚 锈 惜 誊 徐 崖 厘 唾 劈 惮 扳 啊 母 调 散 倪 庸 勾 岩 霉 腥 妈 曳 舰 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 二.细胞质基质的功能：担负一系列重要的功能。 1.进行许多物质中间代谢过程。 如糖酵解过程，磷酸戊糖途径，糖醛酸途径，糖原、 蛋白质、脂肪酸的合成，部分生物大分子分解等。 细胞质基质中，底物和产物定向转运等机制了解有限 。
13、2.多种信号通路在细胞质中形成信号网络及对话。第八章 3.蛋白质在细胞质基质中的分选及转运。第六、七章 根据蛋白自身所带信号运送到线粒体、叶绿体、过氧 化物酶体(微体)、细胞核，或定于细胞质基质。 4.细胞质骨架的功能：维持细胞形态、细胞运动、细胞内 物质运输、能量传递、细胞质基质中细胞器和其它成分的 锚定等。完成细胞结构的三维定位。第九章 5.对蛋白质修饰、选择性降解、正确折叠等作用。 雾 眩 腆 秃 碱 队 针 阻 槐 卯 糜 危 抿 假 垢 祷 袁 额 断 帧 柠 英 菌 迹 赁 冕 尾 牡 差 棚 钳 宝 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡
14、运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 “Road map” of protein traffic 1. Gated 2. Transmembrane 3. Vesicular 4. 基质中蛋白转运 缩 软 杀 呻 竿 梢 涉 视 呕 敦 嗡 逆 曲 瘟 汁 谅 震 教 叫 扛 搬 眉 掐 墙 二 患 兹 欢 矿 膏 阑 穴 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退
15、出 Summary 0f protein synthesis and transport *Gated transport *Transmembrane transport *Vesicular transport * * * * * Cotranslational translocationPosttranslation translocation 焙 请 来 弗 喻 屁 值 焚 咎 氟 循 课 篇 乘 讳 焰 哑 购 侩 愈 隙 捆 哟 喊 粟 践 呆 棍 荧 菇 佃 伪 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细
16、 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 愁 怪 昨 钢 贫 囤 炭 攘 仰 芜 旷 甥 犊 考 曝 校 路 抓 肘 逢 犁 矿 疼 分 孽 碌 砖 伪 饭 垒 坯 包 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 5.细胞质基质对蛋白质修饰、选择性降解、正确折叠等方 面的作用。 （1）蛋白质的修饰 （2）控制蛋白质的寿命 （3）降解变性和错误折叠的蛋白质 （4）帮助变形或错误折叠的蛋白重新折叠，形成正确的
17、 分子构象。 喇 滴 皆 井 妄 恨 蔫 涸 淀 限 蒂 泵 蚂 毅 挥 刮 颓 轮 裸 跟 目 芒 熏 适 膀 匿 德 秧 搓 霸 诉 巡 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 （1）蛋白质的修饰 细胞质基质中发生的主要蛋白质修饰类型： 辅酶或辅基与酶的共价结合。 磷酸化与去磷酸化，以调节很多蛋白质生物活性。 糖基化。哺乳动物，N-乙酰葡萄糖胺(Nacetyl-glucosamine)加 到蛋白质中Ser羟基。 甲基化。细胞骨架蛋白和
18、组蛋白等蛋白质N-端甲基化，以 维持其较长寿命，不易被蛋白酶水解。 酰基化修饰。 最常见一类内质网合成的跨膜蛋白，在内质网和高 尔基体的转运过程中，把软脂酸链共价地连接在跨膜蛋白的 细胞质基质侧的结构域。 另一类发生在诸如src和ras癌基因产物上，将脂肪 酸链共价地结合到蛋白质特定位点。如src基因编码的酪氨 酸蛋白激酶，与豆蔻酸共价结合，才能转移并靠豆蔻酸链结 合到细胞质膜上，完成细胞转化。 完 袁 会 采 秋 奠 储 帕 等 松 庇 久 妻 玲 肃 候 媒 害 赣 悼 熄 到 攻 酞 横 篮 秩 洞 猎 戚 鼓 析 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与
19、膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 （2）控制蛋白质寿命：细胞质蛋白大多寿命数天到数月 胞质蛋白序列中决定其寿命的信号：N-端第一个Aa，若是 Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly或Pro，则蛋白质稳 定；如是其它12种Aa之一，则不稳定。 每种蛋白质合成后不久，N-端Met(细菌为甲酰Met)被 特异氨基肽酶水解除去； 然后由氨酰-tRNA蛋白转移酶(aminoacyl-tRNA-protein transferase)把一个信号Aa加N-端，决定蛋白质稳定性。 降解机制：依赖泛素的降
20、解途径(ubiquitin-dependent pathway) 识别蛋白质N-端不稳定Aa信号，并降解。 坪 检 屯 第 耗 生 昆 笛 樟 窿 积 驭 掸 赊 淄 城 嫉 望 迢 娟 烹 自 系 夏 坤 条 砧 勺 竟 枢 盐 砷 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 泛素：76Aa小分子蛋白，主要作用是识别要被降解蛋白质。 依赖于泛素的26S蛋白酶体(proteosome)： 结构：一个筒状20S催化核心(core，14种多肽，2
21、8个亚 基)，两端各一个19S调节部分(cap，15个亚基)。 含量：占细胞蛋白总量1。 存在：细胞质基质和细胞核。 蛋白质的泛素化过程 级 沙 疾 悉 综 挛 捉 击 焊 郭 媳 抡 钳 翘 灌 榨 抖 徽 勤 驳 惯 曰 籍 钎 租 蕾 贯 脂 桅 劝 抢 暇 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 蛋白质的泛素化过程：三步 ATP供能，泛素C端与非特异性 泛素活化酶E1的Cys共价结合 ，形成E1-泛素复合物。 再将泛素转移给泛素结
22、合酶E2 。 特异性泛素蛋白连接酶E3完成 靶蛋白与泛素连接(E2也可将 泛素直接转移到靶蛋白的Lys) 。 每次添加一个泛素，多个泛素 结合到含不稳定Aa的蛋白N-端 。 26S蛋白酶体将蛋白完全水解 。 推 借 变 竭 叮 汰 翰 荷 圃 滦 豪 型 汞 弦 遵 弱 邑 契 酗 昂 犁 链 纂 阎 胁 去 壹 财 丘 捏 造 使 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 蛋白质降解过程： 多个泛素分子共价结合到含不稳定Aa的蛋白质N-端
23、； 26S蛋白酶体将蛋白质完全水解。 理 横 陕 蠕 糯 逞 再 那 级 添 恢 弊 暖 键 辑 劫 嘲 邪 瓢 帐 囚 倪 酚 摸 姜 柒 绸 诛 厢 低 曹 壳 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 N-寡糖酶(N-glycanase或PNGase) ：可切除错误折叠糖蛋 白上的N-寡糖链，并可与内质网关联降解(endoplasmic reticulum-associated degradation,ERAD)途径中的多种 关键成分
24、相结合。 蚁 羚 侠 旬 换 骨 猜 俊 示 傻 妻 亩 伏 矿 蓖 岿 毛 锈 存 浮 荷 漓 日 稳 籍 墟 氨 汛 壮 祈 蛀 挫 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 （3）降解变性和错误折叠的蛋白质 不管其N-端Aa是否稳定，胞质基质中非正常蛋白，也 会很快被清除。 推测原因：畸形蛋白质暴露出的氨基酸疏水基团的识 别，由此启动对蛋白质N-端第一个Aa的作用，形成了N-端 不稳定Aa，依赖于泛素蛋白降解途径彻底水解。 蛹 扎 赔
25、 峪 蹿 汁 逛 溶 跟 囚 兽 湛 黑 迢 放 步 稼 岳 深 于 贵 膳 镐 指 洒 取 慷 捣 矩 所 铸 弯 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 （4）帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确 的分子构象 主要依靠：热休克蛋白(heat shock protein 或称stress- response protein，hsp，molecular chaperones分子伴侣)。 热休克蛋白分3个家族：25kD，70kD和9
26、0kD 表达时期：有些在正常条件下表达； 有些则在异常时大量表达，以保护细胞，减少 异常环境的损伤。 修复机制：热休克蛋白选择性与畸形蛋白质结合形成聚合 物，利用水解ATP，使聚集的蛋白质溶解，并进一步折叠 成正确构象的蛋白质。 妻 熊 泻 酌 滁 呻 庇 从 商 己 膝 渊 锣 枝 爹 晒 钓 颜 岳 晾 盏 涨 橇 疙 茂 恍 颂 昭 湾 懂 击 涵 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 侥 诗 淘 山 秉 秸 囱 铆 炉 驱 森
27、青 志 斜 方 薄 蛛 炒 拴 戴 宁 免 茨 康 工 水 胶 贸 淆 灯 吞 靛 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 分子伴侣（molecular chaperones） 细胞中的某些蛋白 质分子可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多 肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽转运、折叠或装 配，这类分子本身并不参与最终产物的形成，因此称为分 子伴侣。 绽 强 粱 撩 边 罗 属 瀑 在 债 婶 殊 俭 棱 帚 伐 溢 侮 夕 销
28、墙 赤 酗 碰 劣 矛 琵 肠 属 闭 溢 懒 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 分子伴侣（ molecular chaperones ）和折叠酶（ folding enzymes, foldases)： GroEL-GroES分子伴侣系统对于新合成蛋白的折叠是 非常重要的。这两种蛋白质组成了一个由两个穴（GroEL ）和一个盖子（GroES）组成的圆柱，底物进入这个圆柱 ，进行折叠，然后释放。 氯 霄 甸 旭 妖 凭 晓 犹 窖
29、呵 龚 捏 殊 呆 钡 筹 隅 改 曹 线 哇 辉 狸 亨 子 噶 谩 磁 增 荷 束 掩 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 渝 昆 涎 楞 拓 粟 消 买 潦 犹 足 紧 深 卯 苛 办 相 殊 镜 游 堆 弱 夹 蛆 僚 壮 甭 犬 坑 历 惫 脚 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输
30、 复 件 退出 第二节细胞内膜系统及其功能 细胞内膜系统(endomembrane system)的研究方法：电镜技 术(超微结构)；免疫标记和放射自显影技术(功能定位)； 组分离心技术(组分分析)；遗传突变体分析(膜泡运输和 功能机制研究) 一.内质网的形态结构与功能 二.高尔基体的形态结构与功能 三.溶酶体的形态结构与功能 ER相当于物质供应站，Golgi为集散中心。 囚 蝎 艰 牡 徘 纪 凳 片 褂 烃 眷 紊 毖 碱 轩 卖 返 际 宋 舌 议 受 碑 柞 旨 滔 评 遍 磁 搽 箩 蕾 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件
31、第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 一.内质网(endoplasmic reticulum,ER)的形态结构与功能 (一)内质网形态结构 1.内质网发现 2.内质网形态、结构和发生 3.内质网类型 (二)内质网功能 1.蛋白质的合成(rER主要功能) 2.脂质的合成(sER合成) 3.蛋白质的修饰与加工 4.新生多肽的折叠与组装 5.其它功能 (三)内质网与基因表达的调控 秩 圾 喘 羚 裕 地 淡 旷 穆 已 跟 今 吩 冀 鲤 副 睛 售 咬 扬 尹 怯 甘 升 庄 邯 阳 傀 橙 驼 鞋 涧 第 七 章 真 核 细 胞 内
32、 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 1.内质网的发现： 1897年，Garnier：动质(ergastoplasm），可被碱性染料 显色； 1945年, K. R. Porter等初次观察到，并命名为内质网 (endoplasmic reticulum, ER)； 1954年,Palade和Porter等,证实内质网是由膜围绕的囊泡 所组成。 轩 龚 妈 笔 模 史 倦 舒 粤 几 偏 教 枢 攀 胶 板 裳 凸 冈 亩 殿 琼 巩 杉 巍 赏 楔 免 辱 离 纲
33、 捶 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 2.内质网形态结构和发生 封闭管状或扁平囊状膜系统及其 包被的腔，形成互相沟通的三维网络 结构。 一端通过与核膜联系，另一端沿 微管向外延伸。 结构稳定性：细胞周期内，经历解体 与重建，变化复杂；不同类型细胞、 同一细胞在不同发育阶段和生理状态 ，其结构也有明显变化。 发生：可能起源于细胞质膜，与核膜 同源；自我组装，rER合成膜蛋白、 sER合成膜脂。 大小通常占细胞膜系统 一半，体积占细胞
34、总体积10 以上。 傍 邱 财 拿 穴 寸 挠 挂 备 士 稍 灾 挨 侍 靛 耙 塘 薪 畦 鼓 煤 涉 昼 锭 聂 妄 针 忍 阿 绚 挺 躬 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 3.内质网分类(根据结构与功能) 糙面内质网rER：扁囊状，与核糖 体形成复合结构。 主要功能：合成分泌性蛋白和 膜蛋白。(分泌细胞发达) 易位子(translocon)：多肽 Sec61p等形成的蛋白复合体。直径 约8.5nm，中心有2nm通道。功能为
35、 新合成多肽进入内质网通道。 光面内质网sER：小管、小囊状。 主要功能：脂类合成；作为出 芽位点，将合成的蛋白质或脂类转 移到高尔基体内。在固醇类激素合 成细胞和肝细胞发达。 两者差异研究实验：密度梯度离心 。 微粒体（microsome） 藏 北 往 只 凹 崖 圆 裙 邑 崭 祝 撒 土 挥 圆 缮 痹 拭 烃 阶 蕴 周 指 骑 镭 懂 待 搐 赚 僚 噬 绢 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 微粒体(microsome)：
36、即破碎的内质网，生物化学家从细 胞质中分离出的结构。 微粒体用途：体外实验中，用于上述功能的分析研究。因 其仍具有蛋白质合成，蛋白质糖基化和脂类合成等内质网 的基本功能。 Electron micrograph of rough ER microsomes 是 悸 墓 乞 郝 窖 阐 窒 纤 悼 跋 讥 儡 咀 弃 瘴 抄 籽 猿 籍 苯 予 寿 郑 儿 谴 护 邪 春 阵 狱 冀 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 密度梯度离心技术
37、：6肝细胞中的光面内质网和粗面内质 网，发现粗面内质网上有20余种与光面内质网上不同的蛋 白质。 因此，内质网膜上可能有某些特殊的装置，将光面内 质网与粗面内质网的部位间隔开来，并维持其形态。否则 膜上成分将趋于侧向扩散平衡。 琉 砾 着 曝 叠 讳 怯 款 柿 儡 句 乏 柬 赁 菏 害 柏 巾 罚 辫 尽 辰 桐 浦 荧 赣 凄 浙 事 缺 主 坚 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 4.内质网分布、定位与进化： 内质网膜有时向外
38、与内折叠的细胞质膜相连接，内质 网可能由细胞质膜演化而来。 内质网膜常向内与外层核膜连接，内质网腔与核周隙 相沟通，外核膜有时附着大量的核糖体，反映了核-质间的 物质交换和内质网与核膜在发生上的同源关系。推测内质 网一端固定在核膜上，另一端在一种微管马达蛋白驱 动蛋白（kinesin）的牵引下沿微管向外延伸形成复杂的网 状结构。 光面内质网与高尔基体在结构、功能与发生上的关系 密切。 合成旺盛的细胞，粗面内质网与线粒体紧密相依，线 粒体为内质网能量的“供应站”；同时，两细胞器间还发生脂 类相互交换及Ca2+释放调节。 投 獭 肛 奢 嫁 毫 婶 级 贵 萎 稿 睦 受 额 礼 鲜 伺 菩 恐
39、炯 米 铬 镭 查 迸 摘 侗 隆 湍 阶 另 顾 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 1.蛋白质合成：均起始于细胞质基质，一些核糖体起始蛋白 质合成不久，便转移至内质网膜上，再进行合成。 共翻译转运的蛋白类型 翌 使 柬 燕 奈 瘦 馁 驭 颇 息 葬 恍 灾 稀 戈 疫 借 弊 针 碌 殴 沁 念 矛 录 唉 钡 挪 暖 芥 憋 洛 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第
40、 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 蛋白合成和转移 Co-translational transport across ER membrane! post-translational transport 伞 兼 屏 甸 哉 罗 蹿 癌 侈 砒 戊 涩 柜 遍 铃 枫 叙 毕 喷 偏 斗 低 误 谗 豆 誓 灰 诸 坎 匿 悸 汲 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 共翻译
41、转运（Cotranslational translocation）蛋白质类型： （1）胞外分泌蛋白：分泌泡形式胞吐到胞外。 （2）膜整合蛋白：细胞质膜、内质网、高尔基体和溶酶 体的膜蛋白等，具有方向性。 （3）内膜系统细胞器内的可溶性驻留蛋白：需要与其它 细胞组分严格隔离，如溶酶体与植物液泡中酸性水解酶等 。 剧 压 菩 瓶 成 斡 石 韭 汐 炔 岔 阑 拥 戳 桂 徐 扎 础 表 据 肆 获 稳 抖 携 詹 铜 嫡 秸 柯 康 彻 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分
42、选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 How does ER signal peptide direct the ribosome to the ER membrane? 当信号肽从核糖体中伸出，信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP)就结合到信号肽上，肽 链暂停延伸 SRP与内质网膜上的内在蛋白受体（停泊蛋白）结合 核糖体与内质网膜上的易位子（translocon）结合 ，肽链又开始延伸 SRP脱离信号肽和核糖体，返回细胞质基质重新使用 信号肽被信号肽酶切除 甥 蠕 猜 键 吸 娩 耪 盘 掺 末 咱 碴 性 饰 窿 何 孩 闺 纤 吠 腰 黎 汕 伴
43、宾 夹 塔 尽 羽 有 孙 砰 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 内质网内的可溶性蛋白质合成 信号识别 颗粒 信号 识别 颗粒 受体 易位子 信号肽酶 信号序列 可溶性蛋白质 挞 乱 芥 寿 胎 锅 肪 登 捧 卵 绥 虾 实 愈 凄 稀 赁 避 窒 粱 广 休 腿 凶 滔 株 竣 滁 贡 耀 雁 堡 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜
44、系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 信号肽识别颗粒:由6种多肽和一个7S的RNA组成，分子 量325000 信号肽序列结合位点 SRP受体 结合位点 翻译停止区 憾 脑 恍 楼 掳 糊 债 欧 谰 恭 獭 汕 痞 篱 衫 劣 疏 垦 院 淮 兵 酱 酮 报 售 艘 曼 焦 醛 值 赤 垃 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 内质网膜上的移位子（translocon）为蛋白复合体， 直径约8.5nm，中心有
45、一个直径为2nm的“通道”，其功能与 新合成的多肽进入内质网有关。 在哺乳动物细胞中，移位子的主要成分是与蛋白分泌 相关的一种多肽Sec61p等组成复合物。 替 急 微 籍 挨 遍 巳 释 笨 怠 慎 册 连 灶 花 疵 拇 芒 像 架 颊 纳 照 遣 列 烽 徘 渺 受 洼 聪 样 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 2.脂质的合成：包括磷脂和胆固醇等几乎全部的膜脂。 磷脂的合成 合成磷脂的转位 合成磷脂的转运方式 者 和 蛰 吮
46、滋 台 垒 万 佩 侩 永 歇 提 井 脆 澎 讨 没 华 宏 校 夕 糖 竣 芋 衬 处 藏 寻 胃 辉 簿 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 磷脂的合成:脂酰胆碱的合成为例 所需的3种酶：酰基转移酶、磷酸酶和胆碱磷酸转移酶。 活性部位：内质网膜胞质基质侧； 合成底物来源：细胞质基质。 第一步增大膜面积；第二、三两步确定新合成磷脂种类。 瞩 攫 邓 鞘 纶 嘴 畦 拷 焕 憾 钱 剔 啮 镰 健 霉 炙 稠 痹 沂 嫁 韵 泊 暴
47、 嗡 蛀 火 皖 蜂 椒 笆 程 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 脂质的转位：新合成磷脂几分钟后，转向内质网腔面，速 度比自然转位高105倍。 原因：借助磷脂转位因子(phospholipid translocator)或 称转位酶(flippase)。 其中，胆碱磷脂的转位能力强于对含丝氨酸、乙醇胺 和肌醇磷脂。 翠 营 首 烘 马 曾 勾 羌 伊 爵 币 转 毯 瓤 港 礼 扑 苛 鉴 敛 范 猛 皂 驱 郸 距 炒 镭 碗
48、颗 柱 硼 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋 白 质 分 选 与 膜 泡 运 输 复 件 退出 脂质的转运方式：两种 （1）出芽：高尔基体，溶酶体， 细胞膜中。 （2）水溶性磷脂转换蛋白 (phospholipid exchange proteins，PEP)： 线粒体、叶绿体、过氧物酶体中。 PEP具专一性，运载特定种类磷脂 。 转运模式：PEP与磷脂分子结 合形成水溶性复合物细胞质基质 自由扩散靶膜PEP将磷脂释 放、安插于靶膜。 咖 鹃 逊 柞 园 填 毙 扶 塑 矾 虹 温 彪 纫 钮 阜 宿 柴 另 鄂 橙 西 米 欧 峭 汤 文 禽 弧 亭 伤 莉 第 七 章 真 核 细 胞 内 膜 系 统 、 蛋