1內(nèi)膜系統(tǒng)與蛋白質(zhì)分選張文舉上海大學(xué)生命學(xué)院2014.92功能不同的區(qū)室；膜結(jié)構(gòu)是相互轉(zhuǎn)換的蛋白質(zhì)分選(proteinsorting)膜運(yùn)輸(membranetraffic)真核細(xì)胞發(fā)達(dá)的膜系統(tǒng)3膜結(jié)合細(xì)胞器的種類與功能4膜結(jié)合細(xì)胞器的分布細(xì)胞核外膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜聯(lián)系在一起；高爾基體在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的外側(cè)，接受來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)和脂肪；溶酶體由高爾基體分泌而來；內(nèi)體是由內(nèi)吞作用形成的具分選作用的細(xì)胞器，能向溶酶體傳遞從胞外攝取的物質(zhì)5內(nèi)膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是不斷變化的，動(dòng)態(tài)的；膜的這種流動(dòng)狀態(tài)，將細(xì)胞的合成活動(dòng)、分泌活動(dòng)和內(nèi)吞活動(dòng)練成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在各內(nèi)膜系統(tǒng)之間常常看到一些小泡來回穿梭，這些小泡是從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和細(xì)胞質(zhì)膜上產(chǎn)生的，這使的內(nèi)膜系統(tǒng)處于一種動(dòng)態(tài)平衡中。內(nèi)膜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)流動(dòng)6生化合成途徑：分泌性蛋白質(zhì)的分選合成與脂的合成與加工。脂的合成在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，而分泌性的蛋白質(zhì)合成始于糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，完成于高爾基體；分泌途徑：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)和脂經(jīng)過出芽形成小泡向外運(yùn)輸；內(nèi)吞途徑：將細(xì)胞外的物質(zhì)吞進(jìn)內(nèi)體和溶酶體動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的3種方式7膜細(xì)胞器的進(jìn)化進(jìn)化過程中，質(zhì)膜可能會(huì)內(nèi)陷，質(zhì)膜上的DNA也可能內(nèi)陷，逐漸形成核膜；某些質(zhì)膜逐漸形成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，并有核糖體附著意義：形成了特定的功能域和微環(huán)境，細(xì)胞的功能實(shí)現(xiàn)更加的專業(yè)化8內(nèi)膜系統(tǒng)與蛋白質(zhì)分選蛋白質(zhì)的合成以及運(yùn)輸（定位）依賴于膜系統(tǒng)；9蛋白質(zhì)的分選與定位蛋白質(zhì)的“地址簽”使得蛋白質(zhì)可以被運(yùn)送進(jìn)細(xì)胞的各個(gè)部位；蛋白質(zhì)合成分選的重要性，是細(xì)胞中最重要的生命活動(dòng)之一。小泡運(yùn)輸核孔運(yùn)輸10核孔運(yùn)輸：進(jìn)入核，門運(yùn)輸，選擇性的運(yùn)輸生物大分子跨膜運(yùn)輸：進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，線粒體，葉綠體等，需要運(yùn)輸?shù)鞍仔∨葸\(yùn)輸：從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體，到溶酶體、細(xì)胞質(zhì)膜等，通過出芽形成小泡的方式蛋白質(zhì)定位的機(jī)制11信號(hào)序列指導(dǎo)蛋白運(yùn)輸信號(hào)序列決定了蛋白質(zhì)的正確運(yùn)輸方向15-60氨基酸長(zhǎng)度，N端；信號(hào)肽完成了指導(dǎo)蛋白運(yùn)輸時(shí)常常要切除，并非全部如此；三種類型入核信號(hào)：核蛋白運(yùn)輸引導(dǎo)肽：線粒體，葉綠體和過氧化物酶體蛋白運(yùn)輸信號(hào)肽：內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白運(yùn)輸12突變體揭示酵母的分泌運(yùn)輸過程突變體方法原理：缺失了某個(gè)基因?qū)е履臣?xì)胞功能的變化，則表明該基因參與細(xì)胞中該功能。13內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一層單位膜形成的囊狀、泡狀和管狀的結(jié)構(gòu)，形成連續(xù)的網(wǎng)膜系統(tǒng)，內(nèi)腔聯(lián)通；有時(shí)呈連續(xù)的網(wǎng)狀，有時(shí)可能不連續(xù)的管泡狀，受細(xì)胞生理狀況調(diào)節(jié)；糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：附有核糖體，通常是排列整齊，大的潴泡，合成各種蛋白的場(chǎng)所，與核膜聯(lián)通光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：無核糖體，通常是管泡狀，合成脂類的場(chǎng)所，出芽的位點(diǎn)，將脂類轉(zhuǎn)到高爾基體14ER的化學(xué)組成與酶類主要化學(xué)組成蛋白質(zhì)和脂類，外膜組成與線粒體類似；多種多樣參與糖代謝、脂代謝、蛋白質(zhì)加工、脫毒相關(guān)的酶類標(biāo)志酶：葡萄糖-6-磷酸酶15光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(SER)功能類固醇激素的合成肝細(xì)胞脫毒作用糖原分解與釋放葡萄糖脂的合成與轉(zhuǎn)運(yùn)肌肉的收縮調(diào)節(jié)16葡萄糖-6-磷酸酶：水解生成葡萄糖；肝細(xì)胞中儲(chǔ)存的糖原顆粒，在腎上腺素，胰高血糖素作用下，分解光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能

—糖原分解17光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能——類固醇激素的合成分泌類固醇激素的細(xì)胞：腎上腺細(xì)胞，睪丸間質(zhì)細(xì)胞，黃體細(xì)胞等光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上包含轉(zhuǎn)化類固醇激素的全套酶系起始物質(zhì)：甲羥戊酸，由HMG-CoA還原酶催化合成18光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能——脂類的合成轉(zhuǎn)運(yùn)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是脂類合成的主要場(chǎng)所之一；動(dòng)物的脂肪細(xì)胞甘油三酯在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中被合成；以脂肪滴形式儲(chǔ)存在脂肪細(xì)胞中；甘油三酯可被裂解成甘油和脂肪酸，脂肪酸進(jìn)一步氧化可生成大量ATP；為寒冷地區(qū)動(dòng)物提供能源。組成細(xì)胞膜的磷脂的合成也在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上19磷脂酰膽堿的合成磷脂也在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成；先在ER胞質(zhì)面合成；翻轉(zhuǎn)酶運(yùn)到ER腔；保證膜脂的不對(duì)稱分布隨著磷脂的合成，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜面積逐漸擴(kuò)大，需要進(jìn)行磷脂的轉(zhuǎn)運(yùn)20磷脂的轉(zhuǎn)運(yùn)通過水溶性的磷脂轉(zhuǎn)移蛋白（PLTP）；PLTP先與磷脂分子結(jié)合，形成水溶性復(fù)合物進(jìn)入胞質(zhì)，自由擴(kuò)散，遇到其他膜時(shí)，磷脂釋放并插在膜上；使磷脂從含量高的膜轉(zhuǎn)移到含量少的膜，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體，過氧化物酶體上出芽方式運(yùn)送到高爾基體，溶酶體，細(xì)胞質(zhì)膜等磷脂轉(zhuǎn)移蛋白21光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能——解毒作用肝臟的解毒作用，在肝細(xì)胞的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行；對(duì)外來的有毒物質(zhì)，如農(nóng)藥、毒素和污染物等進(jìn)行解毒作用，多數(shù)是氧化（少數(shù)還原，水解等），將脂溶性有毒轉(zhuǎn)變成水溶性排除體外；一般都是在氧和NADPH存在情況下的氧化作用，稱為混合功能氧化酶22細(xì)胞色素P450（含鐵的膜整合蛋白，在450nm有最高光吸收值）；肝細(xì)胞光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的主要蛋白，參與有毒物質(zhì)和內(nèi)固醇及脂肪酸的羥基化；被氧化的物質(zhì)與P450結(jié)合；Fe3+被P450還原；O同P450結(jié)合；底物結(jié)合1個(gè)O原子而被氧化，增強(qiáng)水溶性，容易被排出23光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)儲(chǔ)存Ca2+肌質(zhì)網(wǎng)是特化的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，是儲(chǔ)存Ca2+的細(xì)胞器；肌肉的收縮與松弛的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；當(dāng)神經(jīng)遞質(zhì)與肌細(xì)胞表面受體結(jié)合時(shí)，觸發(fā)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，引起肌質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+，導(dǎo)致肌細(xì)胞收縮；肌肉松弛時(shí)，鈣離子重新泵回肌質(zhì)網(wǎng)；高濃度的鈣結(jié)合蛋白，作為“鈣庫”24糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(RER)表面結(jié)合有核糖體（膜結(jié)合核糖體和游離核糖體）RER上合成蛋白的去向：內(nèi)膜系統(tǒng)、細(xì)胞質(zhì)膜以及細(xì)胞外其他所需的蛋白由游離核糖體合成RER功能:進(jìn)行膜結(jié)合核糖體合成的蛋白質(zhì)運(yùn)輸，并在運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)加工蛋白（修飾、折疊等），使其能到達(dá)正確的目的地。25蛋白的合成由游離/膜結(jié)合核糖體合成26膜結(jié)合核糖體合成的蛋白質(zhì)的去向——進(jìn)入RER信號(hào)序列的發(fā)現(xiàn)什么原因決定游離核糖體合成蛋白質(zhì)是游離存在還是附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上？信號(hào)序列的特點(diǎn)分泌蛋白在N端有一段特別的氨基酸序列將多肽和核糖體引導(dǎo)到膜上；多肽通過ER膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入ER腔，邊合成邊運(yùn)輸；進(jìn)入ER后很多時(shí)候信號(hào)序列被切除了信號(hào)序列27信號(hào)序列的一般特征15-35個(gè)氨基酸殘基；N端有一個(gè)或多個(gè)帶正電荷的氨基酸，其后是6-12個(gè)連續(xù)的疏水殘基；進(jìn)入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)后通常被切除028信號(hào)假說的提出分泌蛋白的合成始于細(xì)胞質(zhì)中游離的核糖體；合成的N端信號(hào)序列與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)接觸后，依靠N端疏水性的信號(hào)序列插入ER；蛋白質(zhì)繼續(xù)合成，穿越ER膜；如是分泌蛋白，信號(hào)序列被切除，進(jìn)入ER腔；如是膜蛋白，蛋白則被錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。1975年提出，1999年獲得NobelPrize有何重大意義？？29（1）ER轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白合成起始；蛋白質(zhì)的去向由mRNA決定；（2）信號(hào)序列與SRP（信號(hào)識(shí)別顆粒）結(jié)合；同時(shí)翻譯暫停結(jié)構(gòu)域與核糖體上的A位點(diǎn)結(jié)合，暫停肽段的合成；（3）核糖體附著在ER上；SRP與ER膜上的?？康鞍祝⊿RP受體，是一種G蛋白）結(jié)合；并將核糖體附著到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)通道；（4）SRP的釋放與蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)通道的打開；當(dāng)SRP-信號(hào)序列-核糖體-mRNA復(fù)合物錨定后，SRP被釋放出來循環(huán)使用。信號(hào)假說——蛋白質(zhì)共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)制30可溶性蛋白的共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)（5）SRP釋放后，蛋白質(zhì)重新合成，并向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)；不需要能量驅(qū)動(dòng)；（6）信號(hào)肽被信號(hào)肽酶切除，釋放出成熟的可溶蛋白；（7）蛋白質(zhì)合成結(jié)束，蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)通道關(guān)閉，核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脫離，重新進(jìn)入胞質(zhì)溶膠31膜蛋白的共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理糙面ER中合成的兩種蛋白:分泌蛋白和膜蛋白分泌蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，切除信號(hào)序列后，釋放到RER腔中成為可溶性蛋白質(zhì)，進(jìn)行下游途徑運(yùn)輸；膜蛋白較為復(fù)雜，兩個(gè)問題：輸水區(qū)滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上；跨膜問題，單次跨膜和多次跨膜32起始轉(zhuǎn)移信號(hào)蛋白質(zhì)N端的信號(hào)序列除了被SRP識(shí)別之外，還具有起始穿膜轉(zhuǎn)移的作用；在共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，信號(hào)序列的N端始終朝向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的外側(cè)；插入蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)通道后與通道內(nèi)部的受體結(jié)合，其后的肽序列以袢環(huán)的形式通過運(yùn)輸通道；33單次跨膜蛋白的共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)如何跨膜？方向（N，C端的定向）？膜蛋白通過內(nèi)部信號(hào)序列起作用信號(hào)序列始終保持正電荷多的氨基酸朝向胞質(zhì)溶膠，保證了N端，C端的方向性+-+-34轉(zhuǎn)移終止肽與單次跨膜蛋白的形成也叫終止轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)在N端信號(hào)肽的作用下進(jìn)行共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)；轉(zhuǎn)移終止信號(hào)進(jìn)入通道后，與通道內(nèi)的結(jié)合位點(diǎn)相互作用，使通道轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白失活，停止轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)；隨后N端信號(hào)肽被切除，形成單次跨膜蛋白35二次和多次跨膜蛋白跨膜次數(shù)與內(nèi)部信號(hào)序列和終止信號(hào)序列數(shù)目有關(guān)；兩次跨膜的例子含有一個(gè)內(nèi)部信號(hào)序列和一個(gè)終止信號(hào)序列36跨膜蛋白形成的一些法則N端的信號(hào)序列和內(nèi)部信號(hào)序列都可作為起始轉(zhuǎn)移信號(hào)，N端信號(hào)序列可切除，內(nèi)部信號(hào)序列不可切除；跨膜次數(shù)由內(nèi)部信號(hào)序列和終止信號(hào)序列的數(shù)目決定的，多是氨基酸的疏水區(qū)；因此可根據(jù)氨基酸順序中的疏水氨基酸的數(shù)目初步判斷蛋白質(zhì)跨膜的次數(shù)；膜蛋白總是從胞質(zhì)穿入ER膜，而且總是信號(hào)序列中含正電荷多的氨基酸一段朝向胞質(zhì)溶膠面，決定了該蛋白在膜結(jié)構(gòu)中的方向。37防止蛋白錯(cuò)誤折疊的一種蛋白質(zhì)

——Bip蛋白一種分子伴侶，屬于Hsp70家族（熱激蛋白70）；作用：與未折疊的輸水區(qū)氨基酸結(jié)合防止其錯(cuò)誤折疊；通過水解ATP釋放目標(biāo)蛋白；防止在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中變性或斷裂；酵母中Bip突變成溫度敏感性后，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)受阻38蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的修飾蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)除了進(jìn)行折疊，還必須進(jìn)行修飾N-糖基化；羥基化；新生肽的脯氨酸和賴氨酸進(jìn)行羥基化在少數(shù)蛋白中發(fā)生（膠原中）脂錨定蛋白。39高爾基體大多數(shù)經(jīng)過共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)進(jìn)入ER后運(yùn)輸?shù)摹暗谝粋€(gè)停靠站”；高爾基體的功能分泌功能；收集和排出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的物質(zhì)；聚集某些酶類；參與蛋白和黏多糖的合成；與溶酶體形成有關(guān)；參與胞吞和胞飲40形態(tài)結(jié)構(gòu)與極性扁平膜囊運(yùn)輸泡極性內(nèi)側(cè)面（cis-）：初級(jí)分選站，緊貼ER的一面中間潴泡：糖基修飾外側(cè)面（trans-）：分揀、形成小泡41數(shù)量與化學(xué)組成分泌越旺盛的細(xì)胞，數(shù)量越多；只存在真核細(xì)胞中，原核細(xì)胞無；組成膜的蛋白質(zhì)含量高（60%），高于質(zhì)膜（40%）和ER（20%）富含各種酶類，但分布不均勻；標(biāo)志酶：糖基轉(zhuǎn)移酶42高爾基體的功能參與細(xì)胞的分泌活動(dòng)；將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的多種蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類、包裝，運(yùn)送到指定的部位；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的脂類一部分也通過高爾基體運(yùn)輸。43蛋白質(zhì)和脂類的運(yùn)輸

—ER與高爾基體cis面的運(yùn)輸除了ER的結(jié)構(gòu)和功能蛋白外，其他ER合成蛋白都通過小泡轉(zhuǎn)運(yùn)至golgi體內(nèi)側(cè)面；偶爾也有回流，原因有二包裝錯(cuò)誤，將ER相關(guān)蛋白運(yùn)至golgi體；不良環(huán)境下的應(yīng)激反應(yīng)沿著微管回流（膜的互相轉(zhuǎn)化）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白滯留ER的機(jī)制ER滯留信號(hào)（KDEL信號(hào)序列），如Bip帶有此信號(hào)；如果用基因工程手段將某些ER蛋白的KDEL序列去除，則這些蛋白將被運(yùn)輸出來。44保護(hù)ER滯留蛋白外流的機(jī)制高爾基體膜上游KDEL的受體，如果ER滯留蛋白在出芽時(shí)被錯(cuò)誤地包進(jìn)分泌泡，高爾基體上的KDEL受體就會(huì)與逃逸出的ER蛋白結(jié)合，形成小泡返回ER；ER運(yùn)送出來的蛋白必然是正確折疊的；如不正確折疊，則被Bip蛋白結(jié)合，重新折疊或者水解掉；45蛋白從golgi體內(nèi)側(cè)往外側(cè)的運(yùn)輸ER分泌出來的小泡與golgi體融合；中間潴泡出芽形成穿梭小泡，出芽和融合均發(fā)生在兩側(cè)；伴隨蛋白質(zhì)的加工46驗(yàn)證高爾基體各區(qū)室的運(yùn)輸由小泡介導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)野生型倉鼠卵巢細(xì)胞N-乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶突變體N-乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶水泡性口炎病毒（VSV）感染VSV-G分離高爾基體中間潴泡添加小泡形成轉(zhuǎn)移必需因子，溫育發(fā)現(xiàn)在高爾基體中存在修飾后的VSV-G蛋白，表明蛋白質(zhì)是經(jīng)過中間潴泡傳遞運(yùn)輸?shù)?，且在其中?jīng)過修飾。放射性N-乙酰葡糖胺+N-乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶VSV-G47蛋白質(zhì)糖基化在ER中大部分蛋白進(jìn)行了初始的糖基化，但需要進(jìn)一步加工；Golgi體中的糖基化：N-糖基化：將ER來源的糖基進(jìn)行一些必要的切除，再進(jìn)行修飾；O-糖基化：糖鏈轉(zhuǎn)移到絲氨酸、蘇氨酸或羥賴氨酸的羥基的氧原子上；糖基轉(zhuǎn)移酶均為整合蛋白，位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和ER的內(nèi)腔面反應(yīng)所需要的核糖通過載體蛋白介導(dǎo)的反向協(xié)同運(yùn)輸運(yùn)進(jìn)golgi體腔。48高爾基體的其他功能蛋白聚糖的合成；動(dòng)物中透明質(zhì)酸，植物細(xì)胞壁中的多糖，均在golgi體中合成后被轉(zhuǎn)運(yùn)。蛋白原的水解；前體蛋白經(jīng)過切割后形成成熟蛋白，如：胰島素蛋白質(zhì)的分選；蛋白質(zhì)到達(dá)golgi體的外側(cè)面，決定蛋白質(zhì)的去向；蛋白質(zhì)的去向由信號(hào)序列和受體之間的相互作用決定沒特定信號(hào)的進(jìn)入非特異的分泌小泡49溶酶體膜結(jié)合細(xì)胞器，小球狀，被單位膜包被含多種水解酶，起消化和保護(hù)作用有利于細(xì)胞器的重組裝、成分的更新及廢物的消除；細(xì)胞損傷時(shí)，可以使細(xì)胞自溶；其中的酶有特異性受體，被golgi體分揀出來植物中類似的細(xì)胞器，圓球體、糊粉粒及液泡等細(xì)胞的“清道夫”50巨噬細(xì)胞與溶酶體的共同作用51溶酶體膜的穩(wěn)定性由于溶酶體內(nèi)部的不同水解酶，要求具有穩(wěn)定的外膜；膜的結(jié)構(gòu)保證了膜的穩(wěn)定性：膜上含有高度糖基化的膜整合蛋白；含有較多的穩(wěn)定膜的膽固醇；52溶酶體中的酶類50多種酸性酶類，均為水解酶最適pH4.6V型質(zhì)子泵保證酸性（泵入H+）53溶酶體的發(fā)現(xiàn)

——實(shí)驗(yàn)的“偶然性”1950s，deDuve在研究葡萄糖-6-磷酸酶的過程中用到了酸性磷酸酶作為對(duì)照；在將樣品“不小心”凍融后發(fā)現(xiàn)，酸性磷酸酶的活性提高了多種方式可以促進(jìn)酸性磷酸酶活性提高，這些方式都可以破壞膜結(jié)構(gòu)酸性水解酶可能存在于膜細(xì)胞器中酸性磷酸酶定位實(shí)驗(yàn)高速離心線粒體，酶活性低低速離心未知細(xì)胞器，酶活性高溶酶體的發(fā)現(xiàn)54植物中的溶酶體圓球體內(nèi)含酸性水解酶；相當(dāng)于動(dòng)物溶酶體；含大量脂類，可能參與脂的儲(chǔ)存；液泡富含各種溶質(zhì)與大分子，也含有多種水解酶類，呈酸性；膜上含有H+-ATPase和運(yùn)輸?shù)鞍?，也能行駛類似溶酶體的功能。55溶酶體的類型初級(jí)溶酶體剛剛從golgi體外側(cè)形成的小囊泡；含水解酶類（非活性）、無作用底物次級(jí)溶酶體含有水解酶與相應(yīng)底物，正在進(jìn)行消化作用的成熟溶酶體；自噬性溶酶體：內(nèi)源性的底物；細(xì)胞內(nèi)的某些代謝廢物異噬性溶酶體：外源性底物；細(xì)胞經(jīng)吞噬，胞飲作用攝入的外源物質(zhì)；初級(jí)溶酶體和內(nèi)吞泡融合而成56吞噬作用通過溶酶體的吞噬作用保護(hù)細(xì)胞免受細(xì)菌與病毒的侵染；外來有害物質(zhì)進(jìn)入后，細(xì)胞質(zhì)膜上的受體與細(xì)菌結(jié)合，首先形成膜包裹的吞噬體；初級(jí)溶酶體很快同吞噬體融合形成次級(jí)溶酶體；水解后，可溶性小分子進(jìn)入胞質(zhì)，為再利用或者當(dāng)做廢物排出多細(xì)胞生物中專門的吞噬細(xì)胞：巨噬細(xì)胞，嗜中性粒細(xì)胞；吞噬作用也包括對(duì)自身衰老、進(jìn)入程序性死亡的細(xì)胞的吞噬，如衰老紅細(xì)胞57自噬作用細(xì)胞內(nèi)的“再循環(huán)系統(tǒng)”；溶酶體對(duì)自身細(xì)胞結(jié)構(gòu)的吞噬降解；清除的對(duì)象：受損傷的細(xì)胞結(jié)構(gòu)；衰老的細(xì)胞器，衰老線粒體不再需要的生物大分子，如酶類等；待清除的生物大分子先形成自噬泡（被ER膜包裹），再形成次級(jí)溶酶體；58自溶作用溶酶體釋放出來的酶將自身降解；正常情況下，溶酶體的膜穩(wěn)定，酶類不會(huì)大量泄露；在一些情況下，會(huì)釋放這些酶類，導(dǎo)致自溶；受到嚴(yán)重傷害時(shí)，溶酶體被迫破裂；發(fā)育過程中，受到程序調(diào)控的自溶作用（程序性細(xì)胞死亡，PCD）；蝌蚪尾巴的消失，手指的形態(tài)建成等59其他作用調(diào)節(jié)激素分泌；自體吞噬作用將一部分合成類固醇的細(xì)胞器包裹起來，降低激素的分泌細(xì)胞外消化受精過程：精子頭部的頂體釋放溶酶體消化卵子的外膜，進(jìn)而受精60溶酶體的生物發(fā)生過程復(fù)雜，涉及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、內(nèi)體等甘露糖-6-磷酸途徑溶酶體酶合成及糖基化（含甘露糖）甘露糖的磷酸化磷酸化后與受體結(jié)合H+泵降低pH，使酶與受體脫離初級(jí)溶酶體脫磷酸61甘露糖-6-磷酸化標(biāo)記溶酶體酶由于溶酶體中的酶都是水解酶類，必須有獨(dú)特的機(jī)制加以保護(hù)；溶酶體上的酶都含有甘露糖-6-p（M6P）修飾，在golgi體內(nèi)側(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行磷酸化修飾；

N-乙酰氨基葡萄糖磷酸轉(zhuǎn)移酶

62溶酶體酶的甘露糖-6-P分選途徑甘露糖磷酸化后，運(yùn)到golgi體外側(cè)分選；這種分選由M6P受體蛋白完成；M6P受體蛋白；Golgi體外側(cè)的膜整合蛋白；與M6P信號(hào)結(jié)合；結(jié)合力受pH調(diào)節(jié)；酸性條件下（pH6）脫落，pH6.5-7結(jié)合；分選溶酶體蛋白；通過出芽方式將其裝載入分泌小泡63溶酶體形成過程（M6P途徑）磷酸化，受體結(jié)合——網(wǎng)格蛋白包被小泡——受體分離并脫磷酸化；形成的溶酶體酶都是無活性的，活化需要進(jìn)一步的酶切，構(gòu)型變化等（1）（2）與內(nèi)體的融合64M6P分選途徑的特點(diǎn)M6P作為分選信號(hào)；網(wǎng)格蛋白形成包被小泡；與酸性的次級(jí)內(nèi)體融合；通過次級(jí)內(nèi)體的再循環(huán)作用使受體重復(fù)利用。65M6P分選途徑的發(fā)現(xiàn)一類遺傳病，稱為溶酶體貯積?。↖-celldisease），也即一些原本該被消化的物質(zhì)，如糖脂等，累積在溶酶體中；原因?yàn)槿苊阁w中缺少了相應(yīng)的水解酶；這些水解酶由于缺少分選信號(hào)，而被分泌到胞外；“回復(fù)實(shí)驗(yàn)”：將病人的細(xì)胞培養(yǎng)在含有M6P溶酶體酶的培養(yǎng)基中，發(fā)現(xiàn)溶酶體中的酶量回復(fù)到正常水平；表明M6P確實(shí)是分選信號(hào)66溶酶體形成的非M6P途徑I細(xì)胞病的病人由于成纖維細(xì)胞中缺少甘露糖的磷酸化，導(dǎo)致溶酶體缺少一些水解酶類；但在病人的肝細(xì)胞中雖然沒有M6P標(biāo)記，但是一些酶能夠順利地進(jìn)入溶酶體，表明了一些非M6P途徑的存在。67細(xì)胞的分泌和內(nèi)吞將ER中合成的物質(zhì)運(yùn)送到細(xì)胞質(zhì)膜或細(xì)胞外，稱為細(xì)胞的分泌活動(dòng)（胞吐作用）；相反的活動(dòng)稱為內(nèi)吞作用；過程：嚴(yán)格的加工、挑選、運(yùn)輸完成的；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：生產(chǎn)基地高爾基體：產(chǎn)品精加工和質(zhì)量檢測(cè)部門細(xì)胞質(zhì)膜：海關(guān)68組成型與調(diào)節(jié)型的分泌組成型分泌將物質(zhì)運(yùn)送到細(xì)胞質(zhì)膜膜融合酶，生長(zhǎng)因子，細(xì)胞外基質(zhì)成分等調(diào)節(jié)型分泌：選擇性；濃縮作用激素，粘液，消化酶等69如何觀察蛋白質(zhì)的運(yùn)輸？

——蛋白標(biāo)記技術(shù)GFP標(biāo)記蛋白-綠色熒光，直接在顯微鏡下觀察；不同的熒光蛋白70胞吞作用將胞外的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等攝取到細(xì)胞內(nèi)；分為兩種情況：吞噬細(xì)胞完成對(duì)有害物質(zhì)的吞噬；通過細(xì)胞質(zhì)膜受體介導(dǎo)的對(duì)細(xì)胞外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的內(nèi)吞。71受體介導(dǎo)的胞吞作用用于攝取特殊類型的大分子，激素、生長(zhǎng)因子、淋巴因子和一些營(yíng)養(yǎng)物都是通過這種方式進(jìn)入細(xì)胞；分類：營(yíng)養(yǎng)物：轉(zhuǎn)鐵蛋白，LDL；有害物質(zhì)：病原菌免疫物質(zhì)：免疫球蛋白，抗原等信號(hào)物質(zhì)：胰島素等肽類激素72受體介導(dǎo)內(nèi)吞的過程配體與受體結(jié)合形成小窩；小窩內(nèi)陷形成被膜小泡；被膜小泡的外被解聚，形成無被小泡，即初級(jí)內(nèi)體；初級(jí)內(nèi)體與溶酶體融合，吞噬的物質(zhì)被水解73膽固醇通過脂蛋白的胞吞作用膽固醇是疏水性分子，因此在血液中以大的脂蛋白顆粒被運(yùn)輸——膽固醇運(yùn)輸劑；球型的脂顆粒，核心是1500個(gè)膽固醇酯，外被800個(gè)磷脂和500個(gè)未酯化的脂蛋白包裹根據(jù)密度分類VLDL：極低密度脂蛋白LDL：低密度。。。IDL：中密度。。。HDL：高密度。。。74LDL介導(dǎo)的內(nèi)吞過程LDL與受體結(jié)合；形成被膜小泡；網(wǎng)格蛋白去聚合形成無被小泡（初級(jí)內(nèi)體）；內(nèi)體調(diào)整至pH酸性，受體脫離；受體返回質(zhì)膜；與初級(jí)溶酶體融合成次級(jí)溶酶體；溶酶體水解75轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合Fe離子的運(yùn)輸轉(zhuǎn)鐵蛋白是血液中主要的一種糖蛋白，負(fù)責(zé)將肝中和腸中的Fe3+往其他組織運(yùn)輸；特點(diǎn)：轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，受體與配體不解離，回到質(zhì)膜時(shí)再利用。76小泡運(yùn)輸?shù)姆肿訖C(jī)制小泡運(yùn)輸?shù)膸讉€(gè)關(guān)鍵問題：運(yùn)輸小泡如何形成不同類型的小泡如何區(qū)分？運(yùn)輸小泡的膜如何與靶標(biāo)的膜結(jié)構(gòu)融合？本質(zhì)上是信號(hào)的識(shí)別與傳遞（受體-配體相互作用）77小泡的類型與

分選信號(hào)被膜小泡：膜上形成的小泡通常由不同的蛋白包被；披網(wǎng)格蛋白小泡：質(zhì)膜-內(nèi)體，golgi體-內(nèi)體，溶酶體COPII（coatedproteinII）被膜小泡：ER-golgi體COPI被膜小泡：golgi體-ER78小泡運(yùn)輸?shù)姆诌x信號(hào)不同類型的運(yùn)輸小泡的形成和定向運(yùn)輸都是由信號(hào)指揮的；79披網(wǎng)格小泡形成的機(jī)制網(wǎng)格蛋白小窩的形成:需要網(wǎng)格蛋白和其他一些接合器蛋白（銜接蛋白），發(fā)動(dòng)蛋白等80披網(wǎng)格蛋白小泡的形成和運(yùn)輸先形成網(wǎng)格蛋白小窩；披網(wǎng)格蛋白的形成（有被小泡），需要發(fā)動(dòng)蛋白；脫去網(wǎng)格蛋白包被，稱為無被小泡；分子伴侶催化去聚合；Ca2+調(diào)控，Ca2+可和網(wǎng)格蛋白結(jié)合，使之不穩(wěn)定而脫去81COP被膜小泡的形成COP被膜小泡介導(dǎo)的是非選擇性的小泡運(yùn)輸（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)——高爾基體外側(cè)）小GTP結(jié)合蛋白：?jiǎn)误w，常含有一個(gè)脂尾巴，幫助與膜的結(jié)合，與GTP結(jié)合時(shí)具活性；ARF（裝配反應(yīng)因子），單體GTPase，和GTP結(jié)合ARF-GTP與受體結(jié)合后，誘導(dǎo)出芽形成小泡，待運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)，包括一些導(dǎo)航蛋白（V-SNARE）也包被進(jìn)去。GTPGDPGDPGTP82小泡的定向運(yùn)輸、停靠和融合運(yùn)輸小泡必須具有高度的方向性和選擇性，必須定向運(yùn)輸和停泊；運(yùn)輸小泡尋靶：SNARE假說：每一種運(yùn)輸小泡都有一種V-SNARE，能夠同適當(dāng)?shù)陌心ど系腡-SNARE識(shí)別83小泡的融合模型842013年諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)2013年10月7日下午，美國(guó)、德國(guó)3位科學(xué)JamesE.Rothman,RandyW.Schekman和ThomasC.Südhof獲得NobelPrize。獲獎(jiǎng)理由是“發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)的主要運(yùn)輸系統(tǒng)——囊泡運(yùn)輸?shù)恼{(diào)節(jié)機(jī)制”。JamesE.RothmanRandyW.SchekmanThomasC.Südhof85物質(zhì)是如何傳遞到細(xì)胞內(nèi)對(duì)于一個(gè)龐大且繁忙的港口，需要一套運(yùn)行體制保證正確的貨物在正確的時(shí)間運(yùn)送到正確的地點(diǎn)。細(xì)胞，有著被稱為細(xì)胞器的不同“隔間”，也面臨著類似問題：細(xì)胞產(chǎn)生分子物質(zhì)如荷爾蒙、神經(jīng)傳遞素、細(xì)胞因子、酶等，然后將這些物質(zhì)在正確的時(shí)間里傳送到細(xì)胞中其他地方或者細(xì)胞外。時(shí)間和地點(diǎn)決定一切。囊泡體積微小、呈泡狀，外面包裹著膜，或在細(xì)胞器之間來回運(yùn)輸物質(zhì)、或與細(xì)胞外膜融合將物質(zhì)釋放在外。這一過程十分重要，因?yàn)樵撨^程可在有遞質(zhì)的條件下觸發(fā)神經(jīng)活動(dòng)，或在有荷爾蒙的條件下控制代謝。囊泡又如何知道何時(shí)何地“發(fā)貨”呢？“交通堵塞”揭示遺傳控制RandySchekman醉心于研究細(xì)胞如何組織其運(yùn)輸系統(tǒng)，他在上個(gè)世紀(jì)70年代決定利用酵母菌作為模型系統(tǒng)來從遺傳原理上研究該系統(tǒng)。通過遺傳篩查，他發(fā)現(xiàn)酵母菌的運(yùn)輸機(jī)制有缺陷，其運(yùn)輸系統(tǒng)很差勁，囊泡在細(xì)胞的特定區(qū)域堆積。他發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致這種“堵塞”的原因是遺傳的，便繼續(xù)研究，試圖找到變異的基因。Schekman發(fā)現(xiàn)三類基因能夠控制細(xì)胞運(yùn)輸系統(tǒng)的不同方面，從而為了解細(xì)胞囊泡運(yùn)輸?shù)木苷{(diào)控機(jī)制提供一種新認(rèn)識(shí)。精確“?？俊盝amesRothman同樣著迷于研究細(xì)胞運(yùn)輸系統(tǒng)的本質(zhì)。當(dāng)Rothman在上個(gè)世紀(jì)80至90年代研究哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的囊泡運(yùn)輸時(shí)，他發(fā)現(xiàn)一種蛋白復(fù)合物能讓囊泡進(jìn)入并融合目標(biāo)膜。在融合過程中，囊泡上的蛋白質(zhì)與目標(biāo)膜如同拉鏈一般相互結(jié)合。這樣的蛋白質(zhì)數(shù)量很多且只以特定方式結(jié)合，如此使得運(yùn)輸物質(zhì)能夠投遞到精確位置。同樣的原理也在細(xì)胞內(nèi)運(yùn)行著，當(dāng)囊泡與細(xì)胞外膜結(jié)合