1、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng),第六章,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（cytoplasmic matrix or cytomatrix）是真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中除去可分辨的細(xì)胞器以外的膠狀物質(zhì)。曾被稱為細(xì)胞液（cell sap）、透明質(zhì)（hyaloplasm）、胞質(zhì)溶膠（cytosol）和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)等。主要成分為參與中間代謝的數(shù)千種酶類、細(xì)胞質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)、糖原和脂滴等處于儲(chǔ)藏物以及mRNA等物質(zhì)。,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是細(xì)胞的重要組成成分，其體積約占細(xì)胞質(zhì)的一半,（肝細(xì)胞中細(xì)質(zhì)基質(zhì)及細(xì)胞其他組分的數(shù)目所占體積比）,化學(xué)組成:多種物質(zhì)和酶,含有水、無機(jī)鹽、脂類、糖類、氨基酸、核苷酸和酶等多種物質(zhì)。是細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝的主要場(chǎng)

2、所 含有與中間代謝有關(guān)的數(shù)千種酶類。故認(rèn)為它呈復(fù)雜的膠體性質(zhì)，可隨環(huán)境條件的改變,（二）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)組分的組織狀態(tài),1 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是一個(gè)高度有序的體系，其中胞質(zhì)骨架纖維貫穿其中，多數(shù)蛋白質(zhì)直接或間接地與骨架或生物膜結(jié)合。 2 執(zhí)行某一生物學(xué)過程的酶類，彼此之間可靠弱鍵結(jié)合，形成多酶復(fù)合體，催化一系列反應(yīng)，此體系中前一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物即為下一個(gè)反應(yīng)的底物。 3 蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間，蛋白質(zhì)與其它大分子(如mRNA)之間都可通過弱鍵相互作用，處于動(dòng)態(tài)平衡之中。 4 這種高度有序的結(jié)構(gòu)體系形成可以使細(xì)胞高效地完成復(fù)雜的代謝過程。但此結(jié)構(gòu)體系的維持必須依靠細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中高濃度的蛋白質(zhì)以及其周圍特定的離子環(huán)境。,

3、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的主要特點(diǎn)： 是一個(gè)高度有序的體系 ：細(xì)胞質(zhì)骨架纖維貫穿在粘稠的蛋白質(zhì)膠體中，多數(shù)的蛋白質(zhì)直接或間接的與骨架結(jié)合，或與生物膜結(jié)合，從而完成特定的生物學(xué)功能 通過弱鍵而相互作用處于動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)構(gòu)體系：在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間，蛋白質(zhì)與其它大分子之間都是通過弱鍵相互作用，并常常處于動(dòng)態(tài)平衡之中,胞質(zhì)溶膠,胞質(zhì)溶膠是用差速離心的方法分離細(xì)胞勻漿物中的各種細(xì)胞組分過程中，離心除去細(xì)胞核、線粒體、溶酶體、高爾基體和細(xì)胞質(zhì)膜等細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)后，存留在上清液中的成分。是生物化學(xué)上的概念。,（四）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的概念的兩種新理解,1 一種認(rèn)為，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)主要是由微管、微絲和中間纖維等形成的相

4、互聯(lián)系的結(jié)構(gòu)體系，其中蛋白質(zhì)和其它分子以凝聚狀態(tài)或暫時(shí)的凝聚狀態(tài)存在，與周圍溶液的分子處于動(dòng)態(tài)平衡，即只有直接或間接結(jié)合在細(xì)胞質(zhì)骨架上的成分才是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的成分。 2 另一種認(rèn)為，細(xì)胞質(zhì)骨架是細(xì)胞中獨(dú)立存在的結(jié)構(gòu)體系，而不應(yīng)把其看成是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的組分。,二 功能：,（）完成各種中間代謝過程：如糖酵解過 程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等.,（）與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能 ：維持細(xì)胞形態(tài)、運(yùn)動(dòng)、胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸及能量傳遞等,（）蛋白質(zhì)的修飾、蛋白質(zhì)選擇性的降解,蛋白質(zhì)的修飾,控制蛋白質(zhì)的壽命,降解變性和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì),幫助變性或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊,控制蛋白質(zhì)的壽命 （1）蛋白質(zhì)N端的第一個(gè)aa殘基

5、可決定蛋白質(zhì)壽命，其為Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly或Pro，則蛋白質(zhì)穩(wěn)定；若為其他氨基酸，則不穩(wěn)定。 （2）依賴于泛素(遍在蛋白,ubiquitin) 和蛋白酶體（proteasome）的蛋白降解途徑 泛素為含66個(gè)aa的蛋白，可共價(jià)結(jié)合到含不穩(wěn)定aa殘基的蛋白的N端，給其貼上“標(biāo)簽”，蛋白酶體可特此標(biāo)簽，將其水解。,Chapter 6.2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng),Endoplasmic reticulum ER,類型,功能,與基因表達(dá)調(diào)空,概 述 1945年，著名超微結(jié)構(gòu)學(xué)家K.B.Porter，在電鏡下觀察組織培養(yǎng)的細(xì)胞時(shí)，發(fā)現(xiàn)有各種大小的管道相連成網(wǎng)狀，并多處在細(xì)胞質(zhì)的內(nèi)質(zhì)部位

6、，故定名為內(nèi)質(zhì)網(wǎng),1形態(tài),1）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)存在于真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，由單位膜圍成的小管(tubule)、小泡( vesicle)或扁囊(cisternae)連接而成的連續(xù)網(wǎng)狀膜系統(tǒng)。 2）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和外層核膜是連續(xù)的，ER內(nèi)腔與兩層核膜中間的核周間腔相通連，少數(shù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與質(zhì)膜相連。 3）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成可能由其上結(jié)合的驅(qū)動(dòng)蛋白引導(dǎo)其沿微管延伸排列而成。 4）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和功能的好材料微粒體（microsome） 組織或細(xì)胞勻漿過程中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)被破壞，破碎的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)重新封閉形成直徑約100nm的小囊泡結(jié)構(gòu)，此即微粒體。它包含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與核糖體兩種組分。在體外實(shí)驗(yàn)中，微粒體仍具蛋白質(zhì)合成，蛋白質(zhì)的糖基化和脂類

7、合成等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的基本功能。,它是真核細(xì)胞重要的細(xì)胞器原核細(xì)胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，細(xì)胞膜代行使其類似功能,它增大了膜的面積，供酶、核糖體等附著在上面。 使各種化學(xué)反應(yīng)有序進(jìn)行。,它是生物體內(nèi)重要大分子，如蛋白質(zhì)，脂類和糖類合成的基地也是蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐ǖ?。因此，有人把?nèi)質(zhì)網(wǎng)比喻為有機(jī)物合成的“車間”或者“工廠”,2、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型,根據(jù)外表面是否有顆粒附著，主要分成兩類 ：,（1）糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（rough endoplasmic reticulum，RER）,2）光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smooth endoplasmic reticulum，SER）,糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（rough endoplasmic reticulum，

8、RER ）:電鏡下多為扁囊狀結(jié)構(gòu) ,排列較為整齊排列較為整齊呈同心板層樣排列，膜表面附著有大量的顆粒狀的核糖體 .它是合成蛋白質(zhì)的重要場(chǎng)所,蛋白質(zhì)的合成：,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)主要是分子量較大的分泌蛋白包括酶類、肽類激素和抗體等，此外，也合成一些膜嵌入糖蛋白（整合蛋白）、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔可溶性駐留蛋白（retention protein）和溶酶體蛋白等。,光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：表面光滑，無核糖體附著 在形態(tài)上常呈分枝狀，小管或小泡的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，很少象RER那樣擴(kuò)大成池，其膜也不如RER膜厚。另外，SER的一端常與RER相連，有時(shí)還和高爾基復(fù)合體或核膜相連.光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是脂類合成的重要場(chǎng)所.,細(xì)胞器：核仁 細(xì)胞核

9、核糖體囊泡 糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾機(jī)體 細(xì)胞骨架光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 線粒體 液泡 細(xì)胞質(zhì)溶酶體 中心粒,光面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白質(zhì)的合成無關(guān)，但功能更為復(fù)雜,a、合成膜脂：光面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的脂類除滿足自身需要外，還提供給高爾基體、溶酶體、內(nèi)體、質(zhì)膜、線粒體、葉綠體等膜性細(xì)胞結(jié)構(gòu)。大多數(shù)膜脂是完全在光面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成的 b、解毒作用：光面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的P450酶系屬于單加氧酶，又稱為多功能氧化酶、羥化酶，也有的存在于質(zhì)膜、線粒體、高爾基體、過氧化物酶體、核膜等細(xì)胞器的膜中，具有解毒作用，通?？蓪⒅苄杂卸疚镔|(zhì)代謝為水溶性物質(zhì)，使有毒物質(zhì)排出體外。有時(shí)也會(huì)將致癌物代謝為活性致癌物。 ,c、甾體類激素的合成：在生殖腺和腎

10、上腺的內(nèi)分泌細(xì)胞中，光面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體，可能還有高爾基體上的一些酶共同參與甾體類激素的合成。 d、調(diào)節(jié)血糖濃度：使葡糖6-磷酸水解為磷酸和葡萄糖，釋放糖至血液中。 e、形成特殊結(jié)構(gòu)：如肌細(xì)胞中的光面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特化成的肌質(zhì)網(wǎng)可儲(chǔ)存鈣離子，作為細(xì)胞內(nèi)信號(hào)物質(zhì)。 ,脂質(zhì)的合成：由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中含有與膽固醇合成、激素轉(zhuǎn)化及其他膜脂合成的酶系，是細(xì)胞內(nèi)脂類合成的主要場(chǎng)所,它合成構(gòu)成細(xì)胞所需要的包括磷脂和膽固醇在內(nèi)的幾乎全部的膜脂，其中最主要的磷脂是磷脂酰膽堿（卵磷脂）,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,蛋白質(zhì)的合成,脂質(zhì)的合成,蛋白質(zhì)的修飾與加工,新生多鈦的折疊與裝配,其它功能,蛋白質(zhì)的修飾與加工：,進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的蛋白質(zhì)發(fā)生

11、的主要化學(xué)修飾作用有糖基化，酰基化，羥基化與二硫鍵的形成糖基化的發(fā)生與多肽的合成同時(shí)進(jìn)行，是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中最常見的蛋白質(zhì)修飾,新生多肽的折疊與裝配,不同的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)停留的時(shí)間長(zhǎng)短不一，這在很大程度上取決于合成蛋白正確折疊所需要的時(shí)間,（三） 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與基因表達(dá)的調(diào)控,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通過膜脂成分的變化、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)未折疊蛋白和折疊好蛋白的累積來完成和細(xì)胞核的對(duì)話，實(shí)現(xiàn)二者之間的信號(hào)傳導(dǎo)，調(diào)節(jié)相關(guān)基因表達(dá)。,Chapter 6.3 高爾基復(fù)合體,1898年 C.Golgi 內(nèi)網(wǎng)器后來 高爾基復(fù)合體或高爾基器20世紀(jì)50年代 EM下 證實(shí)其存在,一、高爾基復(fù)合體的結(jié)構(gòu),由數(shù)個(gè)扁平囊泡堆在一起形成的高度有極性的細(xì)胞

12、器。常分布于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞膜之間，呈弓形或半球形,凸出的一面對(duì)著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)稱為形成面（forming face）或順面（cis face）。 凹進(jìn)的一面對(duì)著質(zhì)膜稱為成熟面（mature face）或反面（trans face）。 膜厚66nm，中間形成囊腔，周緣多呈泡狀，48個(gè)扁平囊在一起，某些藻類可達(dá)一二十個(gè)，構(gòu)成高爾基體的主體，稱為高爾基堆（Golgi stack）。,2高爾基體是極性細(xì)胞器,1）排列有方向性：順面(cis face)或稱輸入面靠近細(xì)胞核；反面(trans face)或稱輸出面靠近細(xì)胞膜。 2）物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方向性：物質(zhì)從一側(cè)進(jìn)入，另一側(cè)輸出。 3）生化極性：高爾基體各膜囊中酶及其它結(jié)

13、構(gòu)成分不同，功能也不相同。 高爾基體的順面膜囊、trans面的1-2層膜囊、trans面的一些膜囊狀和管狀結(jié)構(gòu)和中間幾層扁平囊分別表現(xiàn)出嗜鋨反應(yīng)、焦磷酸硫胺素酶(TPP酶)、胞嘧啶單核苷酸酶(CMP酶)和煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP酶)的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)。,高爾基體各部分膜囊具有不同的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)： 嗜鋨反應(yīng)，經(jīng)鋨酸浸染后，高爾基體的cis面膜囊被特異地染色； 焦磷酸硫胺素酶(TPP酶)的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)，可特異地顯示高爾基體的trans面的12層膜囊； 煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP酶)的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)，是高爾基體中間幾層扁平囊的標(biāo)志反應(yīng)； 胞嘧啶單核苷酸酶(CMP酶)的細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)，常?？?/p>

14、顯示靠近trans面上的一些膜囊狀和管狀結(jié)構(gòu)，CMP酶也是溶酶體的標(biāo)志酶，溶酶體就是在此處分泌產(chǎn)生的。,（一）順面高爾基網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（形成面）CGN,靠近內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，順面最外側(cè)，呈連續(xù)分支的管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 主要功能：分選由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)新合成的蛋白質(zhì)和脂類,一般認(rèn)為CGN接受來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的新合成的物質(zhì)并將其分類后大部分轉(zhuǎn)入高爾基體中間膜囊，小部分蛋白質(zhì)與脂類再返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)具有KDEL(或HDEL)這一信號(hào)序列，它是駐留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)蛋白的特有序列。,（二）高爾基中間膜囊,順、反面之間的扁平囊狀結(jié)構(gòu) 主要功能：糖基修飾、糖脂形成、多糖合成,（三）反面高爾基網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（成熟面）TGN,反面最外層，管網(wǎng)狀，與

15、囊泡相連 主要功能：對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分選、修飾,培養(yǎng)的上皮細(xì)胞中高爾基體的分布（高爾基體為紅色，核為綠色）,有極性的分泌型細(xì)胞,二、高爾基復(fù)合體的功能,（一）在細(xì)胞分泌活動(dòng)中的作用 負(fù)責(zé)對(duì)細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工，分類，并運(yùn)出，其過程是SER上合成蛋白質(zhì)進(jìn)入ER腔以出芽形成囊泡進(jìn)入CGN在medial Gdgi中加工在TGN形成囊泡囊泡與質(zhì)膜融合、排出。,（二）對(duì)蛋白質(zhì)的修飾加工,N-連接糖基化 O-連接糖基化,（三）分選蛋白質(zhì),新蛋白質(zhì)經(jīng)修飾溶酶體酶（具分選信號(hào)） 形成分泌蛋白（具分選信號(hào)） 膜蛋白,受體,M6P,（四）對(duì)蛋白質(zhì)的水解加工：水解有活性，如：胰島素, （五）參與膜的轉(zhuǎn)化,膜厚： 2

16、.54nm 6.5nm 膜物質(zhì)：如磷脂、膽固醇、蛋白質(zhì)等成分，Golgi器介于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞膜之間。 分泌物質(zhì)濃度：稀至稠 膜流,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜,Golgi器,細(xì)胞膜,高爾基體不論在向外運(yùn)輸?shù)哪づ蒉D(zhuǎn)移中，還是在內(nèi)吞形成的膜泡轉(zhuǎn)移中都起著重要的作用。 伴隨各種膜泡運(yùn)輸過程，細(xì)胞內(nèi)形成復(fù)雜的“膜流”，高爾基體在“膜流”的調(diào)控中很可能起著重要的樞紐作用。 由高爾基體產(chǎn)生的溶酶體也參與膜流過程，其作用更多的是更新膜蛋白與膜脂以及水解內(nèi)吞的物質(zhì)。,膜流 形成 膜分化,Chapter 6.4 溶酶體 lysosome,40年代末期: 發(fā)現(xiàn)具酸性磷酸酶活性顆粒 1956年:確認(rèn)為細(xì)胞器， 定名為溶酶體 現(xiàn)在: 發(fā)現(xiàn)

17、幾乎所有的真核細(xì)胞都具有 溶酶體，原核細(xì)胞無 細(xì)胞內(nèi)的消化器官,一、溶酶體的結(jié)構(gòu)及酸性水解酶,結(jié)構(gòu)：0.20.8m，單層膜，6nm 內(nèi)容物：含40種以上酸性水解酶，最適 pH=5.0，這些酶能將蛋白質(zhì)、多糖、脂類和核酸等水解為小分子。 水解發(fā)生的部位是在溶酶體內(nèi)。,二、溶酶體的類型,溶酶體是以含有大量酸性水解酶為共同特征、不同形態(tài)大小，執(zhí)行不同生理功能的一類異質(zhì)性 （heterogenous）的細(xì)胞器,初級(jí)溶酶體（primary lysosome） 次級(jí)溶酶體（secondary lysosome） 自噬溶酶體（autophagolysosome） 異噬溶酶體（phagolysosome） 殘

18、余小體（residual body），又稱后溶酶體。,1、初級(jí)溶酶體 直徑約0.20.5um膜厚6.5nm，內(nèi)含物均一，無明顯顆粒，是高爾基體分泌形成的（圖6-26）。含有多種水解酶，但沒有活性，只有當(dāng)溶酶體破裂，或其它物質(zhì)進(jìn)入，才有酶活性。其水解酶包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酸酶、硫酸酯酶、磷脂酶類，,溶酶體膜的特征, 嵌有質(zhì)子泵，形成和維持溶酶體中酸性的內(nèi)環(huán)境； 具有多種載體蛋白用于水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運(yùn)； 膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解,2、次級(jí)溶酶體,由初級(jí)溶酶體同消化物融合形成，形態(tài)不規(guī)則，直徑可達(dá)幾微米。, （二） 吞噬性溶酶體,1、自噬性溶酶體：作用底物是內(nèi)源性的，

19、對(duì)細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的更新起著重要作用。 發(fā)生條件： 細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)衰老、變性； 機(jī)體發(fā)生饑餓； 細(xì)胞本身發(fā)生病變,2、異噬性溶酶體，作用底物是外源性的，常見于單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng) a吞噬性溶酶體（phagolysosome) :吞噬泡和初級(jí)溶酶體結(jié)合形成 b多泡體（multivesicular body):胞飲泡和初級(jí)溶酶體結(jié)合形成,3、殘余小體,又稱后溶酶體（post-lysosome）已失去酶活性，僅留未消化的殘?jiān)拭?，殘?bào)w可通過外排作用排出細(xì)胞，也可能留在細(xì)胞內(nèi)逐年增多，如肝細(xì)胞中的脂褐質(zhì),溶酶體的功能,清除無用的生物大分子、衰老的細(xì)胞器及衰老損傷和死亡的細(xì)胞 防御功能（病原體感染刺激單核細(xì)胞分化成巨

20、噬細(xì)胞而吞噬、消化） 其它重要的生理功能,作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官”為細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)； 分泌腺細(xì)胞中，溶酶體攝入分泌顆粒參與分泌過程的調(diào)節(jié) 參與清除贅生組織或退行性變化的細(xì)胞； 受精過程中的精子的頂體（acrosome）反應(yīng)。 抗原加工。,三、溶酶體的功能,參與激素生成,參與機(jī)體的器官變態(tài)和退化 自溶作用：正常生理狀態(tài)下的細(xì)胞、組織大面積的死亡如：兩棲類蝌蚪變態(tài)的尾部消失；哺乳類動(dòng)物子宮內(nèi)膜的周期性萎縮,協(xié)助精卵受精,頂 體,溶酶體與疾病的關(guān)系,溶酶體與矽肺 ,（巨噬細(xì)胞）,成纖維cell增生巨噬細(xì)胞不斷死亡成纖維細(xì)胞分泌大量膠原膠原纖維結(jié)節(jié)肺彈性下降矽肺,先天性溶酶體病 由缺乏某些酶引起代謝障礙

21、造成溶酶體過載而致病 如：型糖原蓄積病、泰-薩二氏病 溶酶體與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎 關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞內(nèi)溶酶體膜脆性增加溶酶體酶局部釋放侵蝕軟骨細(xì)胞 溶酶體與惡性腫瘤,三 溶酶體的發(fā)生,溶酶體的形成是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程, 涉及的細(xì)胞器有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和內(nèi)體等。 比較清楚的是甘露糖-6-磷酸途徑(mannose 6-phosphate sorting pathway)： 溶酶體的酶類在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上起始合成, 跨膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的腔. 在順面高爾基體帶上甘露糖6-磷酸標(biāo)記后在高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)形成溶酶體分泌小泡. 最后通過脫磷酸才成為成熟的溶酶體.,溶酶體酶蛋白的M6P標(biāo)記 溶酶體酶蛋白在膜旁核糖體上合成，進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)后

22、進(jìn)行N-連接糖基化, 經(jīng)加工后形成帶有8個(gè)甘露糖殘基和2個(gè)N-乙酰葡萄糖胺殘基的糖蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體。 溶酶體的酶上都有一個(gè)特殊的標(biāo)記6-磷酸甘露糖(mannose 6-phosphate, M6P)。這一標(biāo)記是溶酶體酶合成后在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體通過糖基化和磷酸化添加上去的。,信號(hào)斑(signal patch) 信號(hào)斑是溶酶體酶蛋白多肽形成的一個(gè)特殊的三維結(jié)構(gòu), 它是由三段信號(hào)序列構(gòu)成的, 可被磷酸轉(zhuǎn)移酶特異性識(shí)別。,溶酶體酶蛋白信號(hào)斑與磷酸化酶相互作用,M6P受體蛋白,M6P受體蛋白是反面高爾基網(wǎng)絡(luò)上的膜整合蛋白, 能夠識(shí)別溶酶體水解酶上的M6P信號(hào)并與之結(jié)合, 從而將溶酶體的酶蛋白分選出

23、來。 M6P受體蛋白主要存在于高爾基體的反面網(wǎng)絡(luò)，但在一些動(dòng)物細(xì)胞的質(zhì)膜中發(fā)現(xiàn)有很多M6P受體蛋白的存在, 這是細(xì)胞的一種保護(hù)機(jī)制, 可防止溶酶體的酶不正確地分泌到細(xì)胞外。,溶酶體酶前體從粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)移到順面高爾基體, 并進(jìn)行甘露糖殘基的磷酸化。 在反面高爾基網(wǎng)絡(luò),磷酸化的酶同M6P受體結(jié)合,通過該受體將溶酶體的酶包裝到由纖維狀網(wǎng)格蛋白包被的小泡中, 然后網(wǎng)格蛋白外被很快解體。 無包被的運(yùn)輸小泡很快與次級(jí)內(nèi)體融合, 由于次級(jí)內(nèi)體中pH呈酸性, 致使磷酸化的酶與M6P受體脫離, 接著脫磷酸。通過次級(jí)內(nèi)體的分選作用. 溶酶體的酶進(jìn)入從次級(jí)內(nèi)體出芽形成的運(yùn)輸小泡, 接著同溶酶體融合完成溶酶體酶的傳遞

24、過程。而受體重新回到高爾基體再利用。,內(nèi)體(endosome)的重要作用,溶酶體酶運(yùn)輸小泡與次級(jí)內(nèi)體的融合及次級(jí)內(nèi)體的分選作用,內(nèi)體(endosome),內(nèi)體有初級(jí)內(nèi)體(early endosome)和次級(jí)內(nèi)體(late endosome)之分, 內(nèi)體的主要特征是酸性的、不含溶酶體酶的小囊泡。初級(jí)內(nèi)體是由于細(xì)胞的內(nèi)吞作用而形成的含有內(nèi)吞物質(zhì)的膜結(jié)合的細(xì)胞器。 次級(jí)內(nèi)體中的pH呈酸性, 且具有分揀作用。內(nèi)體膜上具有ATPase-H+ 質(zhì)子泵，利用H+ 質(zhì)子的濃度，保證了內(nèi)部pH的酸性。,1954年，在電子顯微鏡下檢查腎小管時(shí)發(fā)現(xiàn)一種膜結(jié)合的顆粒，直徑約為0.51.0m，單層膜。由于不知道這種顆粒

25、的功能，將它稱為微體（microbody）。微體有兩種主要類型過氧化物酶體和乙醛酸循環(huán)體，后者只在植物中發(fā)現(xiàn)。,Chapter 6.5 過氧化物酶體,過氧化物酶體中的酶,1）依賴于黃素(FAD)的氧化酶：將底物氧化，并形成H2O2，其催化反應(yīng)如下式： RH2+O2 R+H2O2 2）過氧化氫酶：占過氧化物酶體總蛋白量的40，為過氧化物酶體的標(biāo)志酶，催化反應(yīng)如下： H2O2+RH2 R+2H2O2,過氧化物酶體的結(jié)構(gòu),0.21.6m，中央含類核體（人和鳥除外） ；肝、腎細(xì)胞中典型 內(nèi)含40多種酶，其中過氧化氫酶普遍存在，謂之標(biāo)志酶,過氧化物酶體與溶酶體的區(qū)別,過氧化物酶體和初級(jí)溶酶體的形態(tài)與大小

26、類似，但過氧化物酶體中的尿酸氧化酶等常形成晶格狀結(jié)構(gòu)，可作為電鏡下識(shí)別的主要特征。 通過離心可分離過氧化物酶體和溶酶體 過氧化物酶體和溶酶體的差別,煙草葉肉細(xì)胞的過氧化物酶體（中央具有尿酸氧化酶形成的晶體狀核心）,人肝細(xì)胞過氧化物酶體（Ps，沒有尿酸氧化酶結(jié)晶）,過氧化物酶體的功能,RH2+O2R+H2O2H2O2+RH2R+H2O H2O2 對(duì)細(xì)胞具有毒害作用，上述反應(yīng)可解毒，如酒精被分解成乙醛,過氧化物酶體的功能,動(dòng)物細(xì)胞（肝細(xì)胞或腎細(xì)胞）中過氧化物酶體可氧化分解血液中的有毒成分，起到解毒作用。 過氧化物酶體分解脂肪酸等高能分子向細(xì)胞直接提供熱能。 在植物細(xì)胞中過氧化物酶體的功能： 在綠色

27、植物葉肉細(xì)胞中，它催化CO2固定反應(yīng)副產(chǎn)物的氧化, 即所謂光呼吸反應(yīng)； 乙醛酸循環(huán)的反應(yīng)，在種子萌發(fā)過程中，過氧化物酶體,降解儲(chǔ)存的脂肪酸乙酰輔酶A琥珀酸葡萄糖。,過氧化物酶體的形成, 過氧化物酶體蛋白分選的信號(hào)序列（Peroxisomal-targeting signal，PTS）： PTS1為Ser-lys-leu，多存在于基質(zhì)蛋白的C端。 PTS2為Arg/Lys-Leu/lle-5X-His/Gln-leu，存在于某些基質(zhì)蛋白N-端。 過氧化物酶體膜上存在幾種可與信號(hào)序列相識(shí)別的可能的受體蛋白。 過氧化物酶體的膜脂可 能在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成后轉(zhuǎn)運(yùn)而來。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)也參與過氧化物酶體的發(fā)生,Chapter 6.6 線粒體與葉綠體,半自主性細(xì)胞器 起源 蛋白質(zhì)分選,半自主性細(xì)胞器,一、線粒體和葉綠體的DNA 均呈雙鏈環(huán)狀分子，不含組蛋白，可以半保留方式自我復(fù)制。一般線粒體DNA較葉綠體DNA少。 mtDNA在S期及G2期復(fù)制而ctDNA在G1期復(fù)制。它們的復(fù)制受核控制，所需DNA聚合酶是由核基因編碼，在細(xì)胞質(zhì)核糖體上合成。 二、線粒體和葉綠體的蛋白質(zhì)合成 絕大多數(shù)蛋白由核DNA編碼，在細(xì)游離核糖體上合成后再運(yùn)送到線粒體或葉綠體中。少量自身特異蛋白由自身DNA編碼，并在自身核糖體上合成。其中葉綠體中某些