1、 授課人：馮衛(wèi)國(guó) sdaqfwg126熟悉：內(nèi)膜系統(tǒng)的概念和意義掌握：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)和類型熟悉：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能、信號(hào)假說(shuō)了解：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與醫(yī)學(xué)content內(nèi)膜系統(tǒng)概述內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum, ER)高爾基復(fù)合體(Golgi complex, GC)溶酶體(lysosome)過(guò)氧化物酶體(peroxisome)第五章 內(nèi)膜系統(tǒng) endomembrane system概念：內(nèi)膜系統(tǒng)指真核細(xì)胞內(nèi)在結(jié)構(gòu)上、功能上及發(fā)生上有一定聯(lián)系的由膜構(gòu)成的細(xì)胞器。包括核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、溶酶體和過(guò)氧化物酶體、液泡等。意義：提高了細(xì)胞的代謝效率。擴(kuò)大了細(xì)胞內(nèi)代謝活動(dòng)的表面積；使細(xì)胞內(nèi)

2、部區(qū)域化：獨(dú)立性、協(xié)作性；主要功能：細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分選；酶類、脂類和糖類的合成。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分類內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能多肽鏈在信號(hào)肽指導(dǎo)下進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與醫(yī)學(xué)一層單位膜構(gòu)成的膜性細(xì)胞器。細(xì)胞膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外核膜。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)最大的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。(50%、10%)單位結(jié)構(gòu)：小管、小泡和扁囊三種結(jié)構(gòu)并存或有其中12種組成的三維網(wǎng)狀膜系統(tǒng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜圍成的腔。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與核外膜相連續(xù)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔與核膜腔相通?？稍黾蛹?xì)胞內(nèi)膜的面積，并將細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)分割成不同區(qū)域。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rough endoplasmic reticulum, rER)：膜上有許多顆粒狀的核糖體附著，由于表面粗

3、糙而得名?；鎯?nèi)質(zhì)網(wǎng)(smooth endoplasmic reticulum, sER)：無(wú)核糖體附著，因而光滑。電鏡下粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)呈囊狀或扁平囊狀。主要功能是合成蛋白質(zhì)，此外還包括蛋白質(zhì)的加工修飾及物質(zhì)的運(yùn)輸。分布廣泛，在蛋白質(zhì)合成旺盛的細(xì)胞中發(fā)達(dá)，如胰腺外分泌細(xì)胞和漿細(xì)胞。電鏡下滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)呈分支管狀或小泡狀。功能眾多：固醇激素的合成和脂類代謝、糖原的合成與分解、解毒作用等。在某些特化細(xì)胞發(fā)達(dá)，如肝細(xì)胞-解毒；在肌細(xì)胞中SER以肌質(zhì)網(wǎng)的形式存在。 主要成分為蛋白質(zhì)和脂類，其中蛋白質(zhì)占20%，標(biāo)志酶：葡萄糖-6-磷酸酶。微粒體（microsome）：為用蔗糖密度梯度離心方法，從細(xì)胞勻漿中分離出

4、的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)碎片。組織 細(xì)胞及細(xì)胞器碎片 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)碎片(微粒體) 分離粗面微粒體和滑面微粒體研究ER的結(jié)構(gòu)和功能。勻漿分離蔗糖密度梯度離心A: 粗面微粒體(來(lái)自RER)ABB: 滑面微粒體(多來(lái)自SER，部分來(lái)自細(xì)胞膜和高爾基體或其他膜性碎片RER主要功能是合成蛋白質(zhì)。SER主要合成脂類、固醇類、解毒等復(fù)雜功能。(一) 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的加工、修飾1、合成蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)的種類主要有：分泌蛋白質(zhì)：消化酶、抗體、肽類激素等；膜鑲嵌蛋白質(zhì)：鑲嵌在ER膜、高爾基體膜、溶酶體膜以及質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)；可溶性蛋白質(zhì)：ER腔內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)、溶酶體酶蛋白等。2、蛋白質(zhì)的運(yùn)輸出芽方式：將加

5、工修飾后的分泌性蛋白質(zhì)包裹形成膜性轉(zhuǎn)運(yùn)小泡從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分離出來(lái)，保證RER上合成蛋白不與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)混合。膜鑲嵌蛋白質(zhì)的運(yùn)輸方式：合成時(shí)直接與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜組合，或注入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)再組合到膜上?？扇苄缘鞍踪|(zhì)的運(yùn)輸方式：蛋白質(zhì)合成后，直接進(jìn)入ER或轉(zhuǎn)入細(xì)胞質(zhì)中。蛋白質(zhì)的折疊進(jìn)入ER腔的新生多肽鏈需要進(jìn)一步的折疊和組裝。肽鏈折疊需分子伴侶攜助。分子伴侶能檢查多肽的折疊情況，并與不正確折疊的多肽結(jié)合，并把它們滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)。3、蛋白質(zhì)的修飾二硫鍵的形成ER腔是一種非還原性環(huán)境，多肽鏈極易形成不正確的二硫鍵，對(duì)其正確折疊帶來(lái)很大困難。蛋白二硫異構(gòu)酶(protein disulfide isomerase, PDI

6、)：可以切斷二硫鍵，以幫助新合成的蛋白重新形成二硫鍵并處于正確的折疊狀態(tài)。蛋白質(zhì)的糖基化：是指單糖或寡糖與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合形成糖蛋白的過(guò)程。糖與蛋白質(zhì)的連接方式N-連接的寡糖蛋白：發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)。（Asn-NH2）O-連接的寡糖蛋白：發(fā)生在高爾基復(fù)合體內(nèi)。（Ser/Thr-OH）(二) 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能不同類型的細(xì)胞SER的形態(tài)相似，但功能不同，為多功能細(xì)胞器。如：胃底腺壁細(xì)胞、肌細(xì)胞、肝細(xì)胞、汗腺細(xì)胞等。脂類的合成糖原的代謝解毒作用1、脂類的合成SER的主要功能是合成脂類，生物膜的膜脂幾乎都是由SER合成和運(yùn)輸?shù)?。卵磷脂的合成為例：原料在胞質(zhì)溶膠中，酶系在ER的脂質(zhì)雙分子層中，所以脂類的合成

7、在SER的胞質(zhì)側(cè)，而后由翻轉(zhuǎn)酶從胞質(zhì)側(cè)翻轉(zhuǎn)到ER腔面，達(dá)到分布平衡。C=OC=OC=OC=OC=OC=OC=OC=OCoACoACH2CHCH2OHOHp2CoACHCH2CH2 p123酰基轉(zhuǎn)移酶脂酰CoACHCH2CH2 OH磷酸酶pCHCH2CH2 膽堿磷酸 轉(zhuǎn)移酶膽堿CDP-膽堿膽堿磷脂酸二?；视吐蚜字?xì)胞質(zhì)側(cè)RER腔側(cè)p卵磷脂的合成過(guò)程外葉內(nèi)葉-磷酸甘油翻轉(zhuǎn)酶2、糖原的代謝在肝與肌肉細(xì)胞中，SER的數(shù)量與糖原的合成呈正相關(guān)。肝細(xì)胞的ER膜上含有葡萄糖-6-磷酸酶，可以分解糖原。3、解毒作用實(shí)驗(yàn)觀察：給動(dòng)物服用大量的苯巴比妥，肝細(xì)胞的sER大量增生。毒物消失，sER被溶酶體消化。肝臟

8、解毒主要是因?yàn)镾ER含有大量的酶系：氧化作用：毒物、藥物 解毒（或轉(zhuǎn)化成排泄物）。轉(zhuǎn)化作用：代謝產(chǎn)生的氨轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的尿素排出 。結(jié)合作用：類固醇(巴比妥)葡萄糖醛酸 水溶性物質(zhì)排出 。氧化酶氧化葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶信號(hào)假說(shuō)的提出:70年代初分泌蛋白質(zhì)的體外合成試驗(yàn)。合成體系中有微粒體，合成的蛋白質(zhì)與體內(nèi)合成相同。合成體系中無(wú)微粒體，合成的蛋白質(zhì)肽鏈比體內(nèi)合成的長(zhǎng)。信號(hào)假說(shuō)(signal hypothesis)：蛋白質(zhì)的合成起始于細(xì)胞質(zhì)溶膠中的核糖體，通過(guò)新生肽鏈上的信號(hào)肽將核糖體引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，并在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中完成蛋白質(zhì)的合成，而信號(hào)肽本身則在蛋白質(zhì)合成完成之前就被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的信號(hào)肽酶切除。 信號(hào)假

9、說(shuō)的組成體系：蛋白質(zhì)分選信號(hào)：信號(hào)肽和信號(hào)斑信號(hào)識(shí)別顆粒SRP信號(hào)識(shí)別顆粒受體蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)通道信號(hào)肽（signal peptide）：是蛋白質(zhì)合成中最先被翻譯的aa序列（N端），由1530個(gè)連續(xù)的aa組成，定向蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。疏水核心區(qū)易形成螺旋，有利于與磷脂雙分子層相互作用。信號(hào)肽在肽鏈成熟過(guò)程中常被信號(hào)肽酶剪切。信號(hào)肽酶作用位點(diǎn)NHC疏水核心區(qū)信號(hào)肽的N端信號(hào)肽的C端1、信號(hào)肽和信號(hào)斑信號(hào)斑（signal patch）：位于蛋白質(zhì)的不同部位的氨基酸順序在多肽鏈折疊后形成的一個(gè)斑塊，為三維結(jié)構(gòu)。2、信號(hào)識(shí)別顆粒信號(hào)識(shí)別顆粒（Signal Recognition Particle, SRP）：存在

10、于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，由1分子7SLRNA與6個(gè)多肽亞單位組成。SRP可識(shí)別信號(hào)肽并與核糖體A位點(diǎn)結(jié)合，此外還可以識(shí)別并結(jié)合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的 SRP受體蛋白。通常SRP與核糖體的親和力很低，但是當(dāng)與信號(hào)肽結(jié)合后增加其與核糖體的親和力，并與核糖體的A位點(diǎn)結(jié)合形成SRP-核糖體復(fù)合體。占據(jù)核糖體的A位點(diǎn)。3、信號(hào)識(shí)別顆粒受體SRP受體：rER膜上的膜整合蛋白，可特異地識(shí)別SRP-核糖體復(fù)合物并與之結(jié)合，使SRP-核糖體復(fù)合體接合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。信號(hào)肽SRP細(xì)胞質(zhì) ER腔SRP 受體(SRP receptor)4、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)通道核糖體結(jié)合蛋白、：為rER膜上結(jié)合蛋白，可與核糖體大亞基結(jié)合，加強(qiáng)核糖體與rER結(jié)合

11、的穩(wěn)定性。信號(hào)肽可穿過(guò)通道引導(dǎo)新合成肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔細(xì)胞質(zhì)SRP受體信號(hào)識(shí)別顆粒 (SRP)核糖體結(jié)合蛋白tRNAAP核糖體mRNA信號(hào)肽A信號(hào)假說(shuō)這種肽鏈邊合成邊向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)移的方式，稱為協(xié)同翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)（co-translation translocation）信號(hào)肽引導(dǎo)核糖體結(jié)合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上新生肽鏈（信號(hào)肽） SRP-核糖體復(fù)合物（肽鏈延伸暫停）SRP與受體結(jié)合，核糖體與ER的結(jié)合蛋白結(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)肽引導(dǎo)新生肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔信號(hào)肽切除肽鏈延伸至終止翻譯體系解散。SRP游離核糖體附著核糖體胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)線粒體蛋白過(guò)氧化物酶體蛋白核蛋白（組蛋白）細(xì)胞骨架蛋白分泌蛋白膜蛋白溶酶體蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)蛋白高爾基內(nèi)蛋白腫脹：在缺氧、輻射、毒物作用和感染等條件下，ER由于水分和鈉的流入，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)變成囊泡，囊泡相互融合形成更大的囊泡，甚至使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脹破。萎縮：在病毒性肝炎，如肝細(xì)胞發(fā)生水分丟失，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體則脫落，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)皺縮，肝細(xì)胞也呈皺縮狀。糖原和脂類在ER中積累：1抗胰蛋白酶(肝細(xì)胞中合成的糖蛋白)缺乏癥病人，其血清中缺乏1抗胰蛋白酶，而肝細(xì)胞的rER、sER中卻累積有1抗胰蛋白酶。原因：酶（1抗胰蛋白酶）分子異常（基因突變?cè)斐桑?，因而不能從肝?xì)胞排出，從而血清中缺乏這種酶。臨床表現(xiàn)：新生兒肝炎，嬰幼