1、內膜系統(tǒng)(endomembrane system),細胞生物學及遺傳學教研室 蒲淑萍 2009年3月,細胞內在結構、功能及發(fā)生上相聯(lián)系的膜性細胞結構的總稱。 包括核被膜、內質網(wǎng)、高爾基復合體、溶酶體、過氧化物酶體、液泡、各種轉運小泡等。 細胞內的區(qū)域化 (原核細胞沒有內質網(wǎng), 由細胞質膜代行其功能。),內膜系統(tǒng)概述,Contents 內質網(wǎng) 高爾基復合體 溶酶體 過氧化物酶體,第一節(jié) 內質網(wǎng)(endoplasmic reticulum，ER),一、ER的形態(tài)結構和類型 （一）形態(tài) 電鏡下，由一層單位膜圍成的小管、小泡和扁囊狀結構，相互連接形成一個連續(xù)的內腔相通的三維網(wǎng)狀膜系統(tǒng)。外連細胞膜，內連

2、外層核膜。,小管,小泡,扁囊,細胞膜,核膜,（二）內質網(wǎng)的類型,（rough endoplasmic reticulum，rER) 其內質網(wǎng)膜的胞質面附著有核糖體；形態(tài)多為板層狀排列的扁囊。,（smooth endoplasmic reticulum， sER) 其膜胞質面無核糖體附著；形態(tài)多為分枝的小管或小泡。,粗面內質網(wǎng),滑面內質網(wǎng),特殊類型的內質網(wǎng) 微粒體（microcome）：在細胞勻漿和差速離心過程中分離得到的由破碎的內質網(wǎng)自我融合形成的近似球形的膜囊泡結構。 肌質網(wǎng)（sarcoplasmic reticulum）：在心肌和骨骼肌細胞中由光面內質網(wǎng)特化形成。,二、化學組成 主要含蛋白

3、質（60-70%）、脂類（30-40%） 標志酶葡萄糖-6磷酸酶 三、內質網(wǎng)的功能 使細胞質區(qū)域化，為物質代謝提供特定的內環(huán)境；擴大膜的表面積，有利于酶的分布提高代謝效率；為蛋白質、脂類和糖類的重要合成基地；解毒作用；參與物質運輸、物質交換；對細胞起機械支持作用。,（一）rER的功能,蛋白質的合成 蛋白質的修飾與加工 新生肽鏈的折疊與組裝 蛋白質的轉運 脂類的合成,1.蛋白質的合成,（1）rER合成的蛋白質類型 分泌蛋白（抗體、肽類激素、消化酶、多種細胞因子、細胞外基質蛋白等） 膜整合蛋白（膜上的受體、抗原等） 駐留蛋白（駐留在內質網(wǎng)、高爾基復合體的蛋白質） 溶酶體蛋白,其它的蛋白質是在細胞質

4、基質中游離核糖體上合成的。 包括：細胞質基質中的駐留蛋白；質膜外周蛋白；核輸入蛋白；核基因編碼的線粒體、葉綠體蛋白；過氧化物酶體蛋白。,（2）蛋白質轉移到內質網(wǎng)的移位機制 信號假說（G.Blobel et al，1975） 蛋白質移位的必需組分 信號肽（signal peptide） 在新合成的蛋白質的N末端有一段由信號密碼翻譯出的疏水氨基酸序列，該序列具有引導多肽鏈在合成過程中轉移到內質網(wǎng)膜上并完成蛋白質合成的功能。,信號識別顆粒 （signal recognition partical，SRP） 存在于胞質內，是一核糖核酸蛋白質復合體，由6個多肽亞單位和1個RNA分子組成。SRP上有三個功

5、能部位： 翻譯暫停結構域 信號肽結合位點 SRP受體結合位點 作用：識別信號肽和內質網(wǎng)膜中的SRP受體， 并使核糖體蛋白質合成暫停。,信號識別顆粒(SRP)的組成,信號識別顆粒受體(SRPreceptor)或停泊蛋白(docking protein) 存在于內質網(wǎng)膜中的整合蛋白，為異二聚體。SRP受體能與SRP-核糖體復合體結合，并把它們引導至內質網(wǎng)膜上被稱為移位子的通道蛋白處。 核糖體結合蛋白(ribophorin) 移位子(translocon) 信號肽水解酶 (signalpeptidase),SRP和SRP受體都是G蛋白，它們不僅將合成蛋白質的核糖體引導到內質網(wǎng)，而且通過GTP-GDP

6、的交換，將內質網(wǎng)膜中的易位子通道打開，讓信號序列與之結合。GTP 水解作為信號序列轉運的能量來源。,GTP在蛋白質轉運中的作用,（3）膜蛋白的合成起始轉移序列（包括ER singnal peptide、internal start-transfer sequence 內信號肽） 終止轉移序列(stop-transfer sequence),該蛋白在N-末端信號序列的作用下進行共翻譯轉運，當停止轉移信號進入通道后，與通道內的結合位點相互作用，使通道轉運蛋白失活，從而停止蛋白質的轉運。由于N-末端的信號序列是可切除的，信號序列被切除后形成單次跨膜蛋白。,終止轉移信號與單次跨膜蛋白的形成,內含信號序

7、列首先作為信號序列與SRP一起將核糖體附著到內質網(wǎng)，然后作為起始轉移信號與蛋白質轉運通道結合引導新生肽的轉移。在與轉運通道結合過程中,始終保持具有較多正電荷氨基酸的一端朝向胞質溶膠一側，由于它不能被切除，所以合成的是膜蛋白。(a) 內含信號序列作為起始轉移信號，在保持信號序列中具有較多正電荷氨基酸一端朝向胞質溶膠面的情況下與羧基端的臂形成環(huán)，插入到轉運通道中。(b)作用方式與(a)相同，只是內含信號序列中含較多正電荷一端與氨基端相反，所以要進行調整，在跨膜時保持正電荷一端朝向胞質溶膠面。,內含信號序列與單次跨膜蛋白的整合,二次跨膜蛋白的形成 內含信號序列形成一個跨膜區(qū)，停止轉移序列形成一個跨膜區(qū)，二者相加就成為二次跨膜蛋白。,蛋白質附著到糖基磷脂酰肌醇成為脂錨定蛋白,新合成的ER蛋白被信號肽酶從ER上切割之后，立即通過羧基端與已存在于ER膜上的糖基磷脂酰肌醇共價結合，形成脂錨定蛋白的簡化過程。形成的脂錨定糖蛋白通過進一步