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卓 巍. 联系方式： 18858261209 ； 88208257 zhuow06@gmail.com 办公地点：医学院科研 B705. 细胞内膜系统 (Endomembrane system). 内 容. 第一节　内质网 第二节 高尔基复合体 第三节　溶酶体 第四节　过氧化物酶体. 细胞内膜系统. ★ 内膜系统 （ endomembrane system ） 相对于质膜而言，位于细胞内，在结构、功能乃至发生上 密切关联 其他膜性结构的总称。 ★内膜系统包括： 内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、各种转运小泡及 核膜 等功能结构。.

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Presentation Transcript

  1. 卓 巍 联系方式：18858261209 ；88208257 zhuow06@gmail.com 办公地点：医学院科研B705

  2. 细胞内膜系统(Endomembrane system)

  3. 内 容 第一节　内质网 第二节 高尔基复合体 第三节　溶酶体 第四节　过氧化物酶体

  4. 细胞内膜系统 ★内膜系统（endomembrane system） 相对于质膜而言，位于细胞内，在结构、功能乃至发生上密切关联其他膜性结构的总称。 ★内膜系统包括： 内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、各种转运小泡及核膜等功能结构。

  5. 生物学意义 房室性区域化效应 （compartmentalization）

  6. 有序稳定、密切关联：内膜转运系统

  7. 第一节 内质网（Endoplasmic Reticulum, ER）) • 1945年 Porter 和Claude 用电子显微镜观察培养的小鼠成纤维细胞发现细胞质中有一些形状大小略有不同的小管、小囊连接成网状的结构称内质网。

  8. 一、内质网的形态 • 一、形态 • 扁平囊排列 (laminal arrangement) • 小泡状排列 （vesicular arrangement) • 小管状排列 （tubular arrangement)

  9. 内质网的形态变异很大，其形态、数量和分布在不同细胞中不同，常与细胞的类型、生理功能状态、分化程度以及环境条件有关。内质网的形态变异很大，其形态、数量和分布在不同细胞中不同，常与细胞的类型、生理功能状态、分化程度以及环境条件有关。 • 同一细胞不同区域的内质网其形态也会随发育时期、生理状态不同而不同。

  10. A B A 鼠肝细胞内质网形态结构示意图 B 睾丸间质细胞内质网透射电镜图

  11. 猴肾细胞（ Cos-7 ）的共聚焦显微镜照片

  12. 横纹肌细胞中肌质网形态结构模式图

  13. 图A 荧光标记培养的哺乳动物细胞内质网透射电镜图 图B 荧光标记生活的植物细胞内质网透射电镜图

  14. 二、内质网的结构 • 1、内质网膜： 内质网是交织分布在细胞质中高度分化、十分复杂的内膜管道系统，厚约5-6nm。 • 2、内质网腔： 由内质网膜围成的空腔。其大小随细胞种类和生理状态而不同。

  15. 三、内质网的化学组成 • （一）脂类和蛋白质是内质网的主要成分 • 二者比例大约为1:2（质量比） • 内质网膜类脂双分子层以磷酯含量最多 • 质网中可分辨出30多种不同的多肽带纹 Peptide Mass Fingerprint

  16. （二）含有以葡萄糖-6-磷酸酶（G-6-Ｐ酶）为标志酶的诸多酶系（二）含有以葡萄糖-6-磷酸酶（G-6-Ｐ酶）为标志酶的诸多酶系 • 与解毒功能相关的氧化反应电子传递酶系 • 与脂类物质代谢功能反应相关的酶类 • 与碳水化合物代谢功能反应相关的酶类 • 参与蛋白质加工转运的多种酶类

  17. 内质网酶及其分布

  18. （三）网质蛋白是内质网腔中普遍存在的一类蛋白质（三）网质蛋白是内质网腔中普遍存在的一类蛋白质 • 特点：多肽链的C端含有KDLE（或 HDLE）4氨基酸序列驻留信号（retention signal） • 功能：驻留信号与内质网膜上相应受体的识别结合而不被转运

  19. 网质蛋白主要有： 1、免疫球蛋白重链结合蛋白 分子伴侣（Chaperonin），协助蛋白质折叠 2、内质蛋白 标志性分子伴侣，可与钙离子结合 3、钙网蛋白 钙平衡调节；蛋白质折叠加工；抗原呈递；血管发生；细胞凋亡等 4、钙连蛋白 阻止折叠不完全的蛋白离开内质，并促使其完全折叠

  20. 四、内质网的种类

  21. 粗面内质网 （rough ER, rER） 呈扁囊状，膜上附着有核糖体，其腔常与核周腔相连

  22. 呈分支管状，内质网上无核糖体颗粒 光面内质网 (smooth ER)

  23. 五、粗面内质网功能 • 与外输性蛋白质的相应过程有关 • 作为核糖体附着的支架 • 新生多肽链的折叠与装配 • 蛋白质的糖基化　 • 蛋白质的胞内运输

  24. 内源性蛋白 • 特点：自始至终都是在游离多核糖体上进行的。 • 种类及去向： • 非定位和定位性分布的胞质溶质驻留蛋白 • 合成后通过核孔复合体转运并定位于核的核蛋白 • 线粒体、质体等半自主性细胞器所必需的核基因 组编码蛋白

  25. 外输性蛋白 • 特点：随核糖体一起附着于糙面内质网 • 种类及去向： • 膜整合蛋白： 插入到内质网膜，随着功能结构 的转换进入内膜系统各个区域以及细胞膜中； • 可溶性驻留蛋白：最终定位于RER、SER、高 尔基复合体、溶酶体等细胞器中； • 分泌蛋白：通过出胞作用转运到细胞外 。

  26. 新合成肽链是如何转移至粗面内质网？ How the growing polypeptide in ribosome is directed to the ER membrane? The signal hypothesis -- ER signal sequence

  27. Structure of SRP (signal-recognition particle )

  28. The signal-recognition particle (SRP) combining with ER signal sequence

  29. 翻译暂时停止 ER signal sequences and SRP direct ribosomes to the ER membrane

  30. 新合成肽链是如何进入粗面内质网网腔？ How the growing polypeptide in ribosome passes through the ER membrane?

  31. Structure of the Sec61 complex – protein translocator

  32. Peptide enter ER through a tunnel formed by large ribosomal subunit and translocator

  33. 粗面内质网穿膜驻留蛋白的膜插入可能机制是什么？粗面内质网穿膜驻留蛋白的膜插入可能机制是什么？ What is the insertion mechanism of the ER transmembrane protein?

  34. 内信号肽（internal signal peptide） 该信号肽不在多肽的N端，而是位于多肽链中，随着合成肽链的延长，内信号肽被合成并到达转运体时，即被保留在类脂双分子层中，成为单次穿膜的α螺旋结构。

  35. A single-pass transmembrane protein with one internal signal peptide

  36. G蛋白偶联受体 The insertion of the multipass membrane protein rhodopsin into the ER membrane multiple internal signal peptide

  37. 信号肽含有决定蛋白质胞内定向定位转运的全部信息信号肽含有决定蛋白质胞内定向定位转运的全部信息 Signal peptide determines the destination of the synthesized protein

  38. 信号肽序列类型： • 内质网信号序列（ER signal sequence） • 驻留信号（retention signal） • 内质网驻留信号（ER retention signal） • 内质网回收信号（ER retrieval signal） • 核输入信号（nuclear import signal） • 核输出信号（nuclear export signal） • 过氧化物酶体引导信号 （peroxisomal targeting signal，PTS） • 转运肽（transit peptide/ transit sequence）

  39. 新生多肽链的折叠与装配 • 蛋白二硫键异构酶催化二硫键形成，促进多肽链折叠 • 结合蛋白、内质蛋白、钙网蛋白和钙连蛋白等分子伴侣滞留折叠错误的多肽和尚未完成装配的蛋白亚单位，并促使它们的重新折叠、装配与运输 • 分子伴侣蛋白也是细胞内蛋白质质量监控的重要因子

  40. 蛋白质的糖基化 • 定义： 糖基化(glycosylation)即单糖或者寡糖与蛋 • 白质之间通过共价键的结合形成糖蛋白的过程。 • 形式：发生在糙面内质网中的糖基化主要是寡糖与蛋 • 白质天冬酰胺残基侧链上氨基基团的结合，故 • 亦称之为N-连接糖基化（N-linked glycosylation）。

  41. Protein glycosylation in rough ER

  42. 蛋白质的胞内运输 • 两条主要途径： • （1）经过在内质网腔的糖基化等作用，以转运小泡的形式进入高尔基复合体，进一步加工浓缩并最终以分泌颗粒的形式被排吐到细胞之外。 • （2）分泌蛋白以膜泡形式直接进入一种大浓缩泡，进而发育成酶原颗粒，并被排出细胞，仅见于胰腺外分泌细胞。 • 共性：以膜泡形式完全隔离于细胞质溶质进行转运 。

  43. 六、滑面内质网的功能 • 脂类合成是光面内质网最为重要的功能之一 • 光面内质网与糖原的降解代谢（肝细胞） • 光面内质网与细胞解毒作用（肝细胞） • 光面内质网与Ca2+的储存及Ca2+浓度的调节（肌肉细胞） • 光面内质网与胃酸、胆汁的合成与分泌密切相关

  44. 1、内质网的肿胀 2、粗面内质网解聚和脱粒 3、内质网内的物质堆积

  45. 七、内质网与疾病 内质网是细胞内重要的细胞器，也是重要的钙离子贮存库。它调节细胞内蛋白质的合成后折叠与聚集、细胞对应激的反应以及细胞内钙离子的水平。 钙离子稳态的改变和未折叠或错误折叠蛋白质在内质网内的蓄积可以引发内质网应激 （ER stress），最终导致细胞凋亡。 1、内质网的肿胀 2、粗面内质网解聚和脱粒 3、内质网内的物质堆积

  46. 阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease, AD) 是一种常见的神经系统变性疾病，病理特征是β 淀粉样蛋白质的沉积、神经原纤维变性和神经元死亡； • 早老因子 （PS1）是主要存在于内质网的跨膜蛋白质，PS1基因的突变使细胞对各种损害诱导的细胞损伤的易感性增加。

  47. 第二节 高尔基复合体(Golgi apparatus) • 1898年Camillo golgi银染猫头鹰脊髓神经节时发现。由一层单位膜包围而成的复杂的囊泡系统，电镜下由小囊泡、扁平囊和大囊泡组成。

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