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细胞生物学内膜系统医学知识

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细胞生物学第五章(内膜系统)

细胞生物学第五章(内膜系统)
N-linked glycosylation O-linked glycosylation
修饰部位 ER
Golgi complex
1.脂类的合成
SER最主要的功能是合成和运输脂类。
可合成生物膜的磷脂、胆固醇和糖脂。
翻 转 酶
转运方式：
出芽：到高尔基体、 溶酶体和细胞膜。 膜泡转运
磷脂转换蛋白：线
第五章 内膜系统
Endomembrane system
内膜系统
1
内质网
2学时
2 3
4 5
高尔基复合体
溶酶体 过氧化物酶体
2学时
内膜系统与细胞整体性 2学时
教学目的
1.掌握新合成肽链在信号肽指导下穿越 内质网进行转移的过程； 2.区别掌握粗面内质网与滑面内质网的 基本功能； 3.掌握粗面内质网合成蛋白的类型和对 蛋白质的修饰作用； 4.熟悉内质网的形态结构与类型； 5.了解内质网的化学组成。
信号肽在蛋白质分选中的作用
信号肽在蛋白质 向内质网的转运过程中 是必须的.
信号肽 Signal peptide
由信号密码翻译出的，
由15－30个连续的疏水氨基酸序列。
决定蛋白质在细胞内的去向。
The signal sequence of growth hormone. Most signal sequences contain a stretch of hydrophobic amino acids, preceded by basic residues (e.g., arginine).
1972年，stein发现: 骨髓瘤细胞中提取的免疫球蛋白
分子的N端要比分泌到细胞外的
免疫球蛋白分子N端多一段氨基 酸序列。

医学细胞生物学3四章内膜系统

医学细胞生物学3四章内膜系统
医学细胞生物学3四章内 膜系统
细胞内膜系统是细胞的重要组成部分。了解内质网的结构和功能，高尔基体 的形成和运输，溶酶体的结构和功能，以及内质网和高尔基体在蛋白质合成 和修饰中的作用。
内质网的结构和பைடு நூலகம்能
内质网是由膜囊泡和蛋白质复合物组成的复杂网络系统，它参与蛋白质合成、 修饰和折叠，同时还参与细胞内物质的质量控制。
高尔基体的形成和运输
高尔基体是细胞内负责处理和包装蛋白质的重要器官。它通过涉及蛋白质囊 泡的形成和运输，帮助蛋白质在细胞内进行正确的分布和定位。
溶酶体的结构和功能
溶酶体是一种被膜包裹的细胞器，拥有酸性环境和多种酶。它在细胞内参与 废物降解、消化和细胞自噬等重要功能。
内质网和高尔基体的通讯和调 控
高尔基体和溶酶体通过运输囊泡和途径参与物质的运输和分泌。它们在细胞内的精准定位和分布对维持细胞正常功 能至关重要。
内膜系统在细胞内物质转运中 的重要性和影响
细胞内膜系统的结构和功能直接影响细胞内物质的合成、修饰、导向和分泌。 了解内膜系统的重要性和影响，对于深入理解细胞生物学以及研究疾病的发 生和治疗具有重要意义。
内质网和高尔基体之间通过运输囊泡和信号分子进行信息交流和调控。这种 通讯和调控机制是细胞内物质运输和分泌的关键。
内质网和高尔基体在蛋白质合成和修饰中的作 用
内质网参与蛋白质的合成和修饰过程，包括翻译、修饰、蛋白质折叠和质量控制等。高尔基体则负责进一步修饰和 包装蛋白质。
高尔基体和溶酶体的运输和分泌

医学细胞生物学细胞的内膜系统

医学细胞生物学细胞的内膜系统

05
线粒体
线粒体的定义与功能
总结词
线粒体是细胞内重要的细胞器，主要负责细 胞能量代谢，是细胞进行有氧呼吸的主要场 所。
详细描述
线粒体是细胞内由双层膜包裹的细胞器，主 要负责合成和储存能量。它们通过氧化磷酸 化过程将有机物氧化，释放能量供细胞使用 。线粒体还参与其他代谢过程，如脂肪酸氧
化和氨基酸代谢。
04
溶酶体
溶酶体的定义与功能
总结词
溶酶体是细胞内具有单层膜包裹的细胞器，主要功能是分解衰老的细胞器和外 来病原体。
详细描述
溶酶体是由单层膜包裹的囊状结构，内部含有多种水解酶，能够分解衰老的细 胞器和进入细胞内的外来病原体。溶酶体的功能对于维持细胞内环境的稳定和 细胞的正常代谢至关重要。
溶酶体的结构与组成
高尔基体的结构与组成
总结词
高尔基体由扁平的囊状结构组成，具有复杂的分化和组装过程。
详细描述
高尔基体的基本结构是由一系列扁平的囊状结构组成的，这些囊状结构被称为高尔基体囊泡。高尔基体囊泡在分 化和组装过程中经历了多个阶段的形态变化，最终形成了成熟的高尔基体。高尔基体的组成还包括一些酶和其他 蛋白质，它们参与蛋白质的合成、加工和转运过程。
细胞内膜系统的组成
内质网
高尔基体
内质网是细胞内膜系统中最重要的组成部 分之一，主要负责蛋白质的合成和加工， 以及脂质的合成和转运。
高尔基体主要负责蛋白质的分类、包装和 分泌，参与形成细胞膜和细胞器膜。
溶酶体
线粒体
溶酶体是细胞内的消化器官，主要负责分 解衰老的细胞器和外来物质。
线粒体是细胞内的能量工厂，主要负责氧 化磷酸化，为细胞提供能量。
医学细胞生物学-细胞的内膜系统
目录 Contents

细胞生物学 第六章细胞内膜系统(一)

细胞生物学 第六章细胞内膜系统(一)

1.信号肽假说:1975年 G.Blobel 和 D.Sabatini 提出
移 位 子
这些蛋白如何在RER上合成？ 如何到达细胞指定的部位？
RER上核糖体蛋白合成的主要过程
信号肽与SRP结合，使肽链 合成暂停 SRP与SRP受体结合 SRP脱离信号肽 肽链在内质网上继续合成 ，同时信号肽引导新生肽 链进入内质网腔 信号肽切除 肽链延伸至终止 翻译体系解散
SER的功能:
脂类的合成 糖原的合成和分解 解毒作用 Ca2+ 的释放和重吸收 水和电解质代谢 胆汁的分泌
第二节高尔基复合体
最早发现于1855年 1889年意大利学者 Gamlio Golgi ，Golgi 用银染法在猫头鹰的 神经细胞内观察到了 清晰的结构
第二节高尔基复合体
一.高尔基复合体的形态结构 光镜：网状结构
网状结构 A：鼠肾细胞 （特异的红色 荧光染料所示 ） B：培养的上 皮细胞中高尔 基体的分布（ 红色）
电镜观察：
1、扁平囊： 顺面、反面: 2、小囊泡 3、大囊泡
高尔基复合体的顺面（cis-face)和反面（ trans-face）
高尔基复合体与其它细胞结构
Hale Waihona Puke （一）RER蛋白质合成类型： 细胞外分泌的蛋白、如抗体 、激素 跨膜蛋白 溶酶体的各种水解酶
微粒体 (microsome )：用蔗糖 密度梯度离 心分离得到 的内质网碎 片
微粒体的研究和信号肽(signal peptide)
1971年，C. Milstein等发现在骨髓瘤细胞中提取的免疫球蛋 白分子的N端要比分泌到细胞外的免疫球蛋白分子N端的氨基酸序 列多出一截。
信号序列的作用

细胞生物学07细胞内膜系统

细胞生物学07细胞内膜系统

Rab蛋白家族
Rab蛋白是膜泡运输的关键调控因子 ，通过结合GTP/GDP循环来调控膜 泡的形成、运输和融合。
SNARE蛋白复合物
SNARE蛋白在膜泡融合过程中发挥 重要作用，通过形成复合物拉近两个 膜的距离并促进融合。
信号转导通路
细胞通过信号转导通路感知内外环境 变化，进而调控膜泡运输过程以满足 细胞需求。
02
细胞内膜系统的结构与功 能
内质网的结构与功能
结构
内质网由单层膜构成的管状、泡状或扁平囊状结构连接而成，分为粗面内质网 和光面内质网两种。
功能
内质网是细胞内蛋白质合成、加工、运输和脂质合成的重要场所。粗面内质网 主要参与蛋白质的合成与加工，光面内质网则与脂质的合成和代谢有关。
高尔基体的结构与功能
03
细胞内膜系统与物质运输
膜泡运输的基本过程
膜泡的形成
在供体膜上，特定的蛋白质识别和结 合要运输的物质，然后膜向内凹陷形 成膜泡。
膜泡的运输ຫໍສະໝຸດ 膜泡的融合与目标卸载膜泡与目标膜融合，释放其内容物到 目标区域。
膜泡沿着细胞骨架（如微管、微丝） 移动，到达目标膜。
各类膜泡运输的实例
内吞作用
01
细胞通过膜内陷将物质摄入细胞内部，如受体介导的内吞作用
蛋白质磷酸化
信号通路中的关键蛋白质发生磷酸 化修饰，从而改变其活性和功能。
基因表达调控
信号通路最终作用于细胞核内的基 因表达调控机制，影响细胞的功能 和命运。
信号转导的终止与调节
信号分子的灭活
信号分子在完成信号传递后被灭活，从而终止信号转导。
受体的脱敏
受体在持续激活状态下会发生脱敏，降低对信号分子的响应。
负反馈调节

细胞生物学第6章内膜系统

细胞生物学第6章内膜系统
➢膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自 身膜蛋白的降解。
溶酶体类型
(１)初级溶酶体（primary lysosome） (２)次级溶酶体（secondary lysosome）
是初级溶酶体和细胞内的吞噬泡、胞饮泡融合 形成的复合体，是进行消化作用的溶酶体，分为：
自噬溶酶体（autophagolysosome） 异噬溶酶体（phagolysosome）
内质网膜和细胞膜上的钙泵和钙通道对胞质中 游离Ca2+ 水平的调节非常重要。
内质网腔储存有大量的Ca2+ ，在接受上游信号 后，通过钙通道可迅速将Ca2+ 释放到胞质中，引 发细胞对信号的应答。
（6）其他功能：
❖ 具有解毒的功能，含有清除脂溶性的废物和代谢产生的 有害物质的酶。
❖ 含合成制造胆固醇并进一步产生固醇类激素的一系列酶。
（３）其它重要的生理功能
✓作为细胞内的消化“器官”为细胞提供营养 ；
➢ 分泌腺细胞中，溶酶体摄入分泌颗粒参与分 泌过程的调节；
参与清除赘生组织或退行性变化的细胞；
受精过程中的精子的顶体反应。
4.过氧化物酶体
又称微体(microbody) ， 是由单层膜围绕 的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞 器。
2. 高尔基体
电镜下，由扁平膜囊和大小不等的囊泡构成， 不同细胞中扁囊的数目差异很大。
高尔基体是有极性的细胞器，表现于细胞中 的位置和方向、物质转运与生化极性。
冷冻蚀刻扫描电镜观察到 的高尔基体
电镜超薄切片观察到的高尔基体
高尔基体的组成
(1)高尔基体顺面网状结构（cis-Golgi network,CGN） 又称cis膜囊
蛋白质的氨基酸序列中，有决定其胞内定位和修 饰作用的有关信号，而且有决定寿命的信号。

医学细胞生物学5-细胞的内膜系统

医学细胞生物学5-细胞的内膜系统

内膜系统与细胞代谢
1 蛋白质合成与修改
内质网负责将合成的蛋白质进行修饰和折叠。
2 物质转运与分泌
高尔基体将蛋白质包装成囊泡，向其他细胞器或细胞外转运。
3 垃圾处理与细胞程序性死亡
溶酶体负责降解废物和调控细胞程序性死亡过程。
内膜系统的重要性和应用
1
细胞代谢调控
内膜系统在调控细胞内物质代谢中发挥关键作用，维持细胞的正常功能。
医学细胞生物学5-细胞的 内膜系统
细胞内膜系统是细胞内的一系列膜结构，包括内质网、高尔基体和溶酶体等。 了解细胞内膜系统的结构和功能对于理解细胞代谢和生物学过程至关重要。
内质网 (Endoplasmic Reticulum)
1
结构
呈扁平管状，与核膜相连，贯穿细胞质。分为粗面内质网和滑面内质网。
2
功能
在细胞合成、折叠和修饰蛋白质中起关键作用。粗面内质网与细胞器融合可形成 溶酶体和高尔基体。
3
重要性
内质网是细胞的质量控制中心，维持蛋白质在细胞内的正常运转。
高尔基体 (Golgi Apparatus)
结构
由扁平的膜囊组成，形成堆积状结构，与内质网相邻。
功能进行蛋白质的修饰、分拣和 Nhomakorabea装，然后将其转运到其他细胞器或细胞外。
重要性
高尔基体在细胞内转运和分泌过程中起着至关重要的作用。
溶酶体 (Lysosomes)
结构
功能
是由包裹内部物质的纤维膜组 成的小囊泡，包含多种水解酶。
通过分解和消化膜内物质，参 与废物处理、细胞内膜修复和 细胞程序性死亡等过程。
内膜系统的相互作用
内质网、高尔基体和溶酶体之 间相互协作，完成细胞内物质 的合成、修改、包装和分解等 过程。

细胞生物学 3.内膜系统

细胞生物学 3.内膜系统
胰腺外分泌细胞、浆细胞、甲状腺滤泡上皮细胞
• 在分化完善的细胞， RER 发达，而未成熟或未分化好 的细胞，RER则不发达
因此RER的发达程度，可作为判断细胞分化和功能状态的 形态指标。
第一节 内质网
• 内质网的形态结构和类型
– 粗面内质网的结构特点
• 一般而言，细胞内粗面内质网丰富，则滑面内质网 的量少，反之亦然。 • 胰腺细胞，内质网占整个细胞体积的3/4，其中大部 分是粗面内质网。 • 睾丸间质细胞，主要是滑面内质网。 • 肝细胞例外，两种类型的内质网都很丰富，且分区 存在，有时可以相互转化。
• 疏水核心区易形成-螺旋，有利于与磷脂双分子层相互作用；
– 信号肽在肽链成熟过程中常被信号肽酶剪切。 – 作用：引导核糖体结合于ER膜，并使新生的多肽链插入ER 膜进入ER腔。
粗面内质网的功能 ——1. 蛋白质合成
• 信 号 识 别 颗 粒 (signal recognition particle, SRP)
粗面内质网的功能 ——1. 蛋白质合成
• 信号肽跨膜的能量来源
粗面内质网的功能 ——1. 蛋白质合成
• 可溶性蛋白翻译共转位过程：
– 多肽链是一边合成一边从胞质转运到ER 腔，把这种边 翻 译 边 转 运 的 过 程 称 为 翻 译 共 转 位 (cotranslational translocation)。 – 蛋白质在RER合成后，再以囊泡的形式，经高尔基体加 工、修饰成熟后再分泌到细胞外。
The model derived from an electron microscopic reconstruction, shows a yeast ribosome with the protein translocator of the endoplasmic reticulum attached. The hole in the center of the translocator lines up precisely with the end of the tunnel in the large ribosomal subunit through which the newly synthesized polypeptide chain, shown as the string of beads, exits the ribosome. This is best seen in this cross section, in which the front half of the ribosome is removed from the model.

医学细胞生物学细胞的内膜系统

医学细胞生物学细胞的内膜系统
溶酶体通过胞吞作用白嫩对各种物质进行摄取和消化，同时也是细胞外分泌的终末位点， 将物质经胞吞作用送出细胞。
内膜系统在细胞生物学中的重要性
物质转运和合成
内膜系统承担了物质的合成、转 运、分泌等重要功能。
1. 内质网（rough ER）和高 尔基体负责蛋白质和糖类 的合成和修饰。
2. 平滑内质网（smooth ER） 负责脂质和脂蛋白的代谢。
溶酶体基因和蛋白的异常，如酸性蛋白酶、酸性磷酸酶 和溶酶体膜蛋白等的缺陷，会导致溶酶体病的发生，如 原发性肝硬化、肾病、糖原贮积症等多种多样的疾病。
内膜系统的相互作用
1 内质网与高尔基体的相互作用
二者之间可以通过转运小囊泡、管状结构以及膜蛋白的介导进行物质和信号的互传。
2 溶酶体与细胞膜的相互作用
医学细胞生物学细胞的内 膜系统
细胞内膜系统是指包括内质网、高尔基体、线粒体和溶酶体等在内的一系列 细胞内膜结构，这些内膜结构紧密相连，在细胞形态、分子转运和信号传递 等方面都扮演着重要的角色。
内质网
粗面内质网
负责合成和修饰蛋白质，其中部分蛋白质会被用于外分 泌或细胞膜上。
平滑内质网
与合成和代谢脂类、脂蛋白等有关，还能解毒和代谢一 些异物。
3. 溶酶体负责细胞内物质的 降解、清理和回收。
重要的信号通道
内膜系统还承担了一些信号转导 的重要功能。
1. 通过高尔基体的修饰、成 熟和包装，分泌到细胞外 的分子能够保持其特定的
2. 生平物滑活内性质。网的乙醛化修饰 可以增强细胞外基质的黏 性并改变胞外微环境。
与疾病密切相关
内膜系统通过与细胞质、胞膜、 胞吞作用等越来越多的细胞小器 官发生作用，越来越多地与细胞 生理和疾病发生发展关联。
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资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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二、化学组成
磷脂 50%~60% 蛋白质 20% 种类比细胞膜多
葡萄糖-6-磷酸酶（标志酶） 大量的酶类 电子传递体系
脂类合成有关的酶 内质网膜蛋白 蛋白质的转运 驻留蛋白（伴侣蛋白）参与蛋白质的折叠
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“信号假说”（signal hypothesis）
信号肽(signal peptide)：新合成的蛋白质分子N端含 有一段由15~30个疏水性氨基酸残基组成的特殊序列， 该序列就是蛋白质分选信号，又称信号肽。
信号识别颗粒（signal recognition particle， SRP）： 信号肽可被细胞质中的SRP识别并结合，导致蛋白质 合成暂停。
一、形态结构
➢形态：由一层厚约5～6nm的单位膜包围形成的管状、 扁囊状或小泡状结构。它们相互连通，形成了连续的 网状膜性系统，内腔相互连通。 ➢结构：是一种封闭结构，因此，内质网存在两个面： 即内质网的外表面称为胞质溶胶面（cytosol surface）， 内表面为腔面。其内表面之间的间隙为内质网腔或池。
三、内质网的类型（掌握）
根据内质网膜上是否附着核糖体，将内质网分成 两种类型：
粗面内质网(rough endoplasmic reticulum, RER) 滑面内质网(smooth endoplasmic reticulum, SER)
RER：胞质溶胶面有核糖体附着，表面粗糙 SER：胞质溶胶面无核糖体附着，表面光滑
关闭蛋白质 转运通道
开启蛋白质 转运通道
信号肽被水解的 成熟的蛋白质
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Translocation of proteins across ER
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蛋白质转入内质网合成的过程：
信号肽与SRP结合→肽链延伸终止→SRP与受体 结合→SRP脱离信号肽→肽链在内质网上继续合 成→信号肽切除→肽链进入内质网腔中。
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（一）粗面内质网
RER多呈大的囊状，少数为小管和小泡。在电镜下观 察RER排列整齐，是由核糖体和ER构成的复合体，附着 在RER上的核糖体称为附着核糖体。
除哺乳动物的红细胞外，几乎所有的真核细胞均含有 RER。
（一）粗面内质网的功能
RER的主要功能是进行蛋白质的合成、运输、加工修 饰，以指导这些蛋白质到达目的地。
1．蛋白质的合成
在核糖体上合成的，并且起始于细胞质基质，但是有 些蛋白质在合成开始不久后便转在内质网上合成，这些蛋 白主要有:
①分泌性蛋白: 抗体蛋白、激素、消化酶等; ②膜镶嵌蛋白: 例如膜抗原、膜受体等； ③溶酶体蛋白:系改正。
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第一节 内质网 (endoplasmic reticulum, ER)
一、形态结构（了解） 二、化学组成（了解） 三、类型（掌握） 四、功能（掌握）
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SER
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四、内质网的功能（掌握）
（一）粗面内质网的功能
l. 蛋白质的合成 2. 蛋白质的运输 3. 蛋白质的修饰
（二）滑面内质网的功能
l. 脂类的合成 2. 糖原的代谢 3. 解毒作用
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RER
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（二）滑面内质网 SER在细胞中通常多呈分支管状或小泡状。 SER只占内质网的很少的部分，只有在一些
特化的细胞中才具有丰富的SER，同时也承担特 殊的功能。例如，骨骼肌细胞中分布大量的肌 质网，这是特化的SER。
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Blobel等（1975）提出信号假说，认为蛋白质 N端的信号肽，指导蛋白质转至内质网上合成， 获1999年诺贝尔生理学或医学奖。
Günter Blobel
Blobel with members of his laboratory
这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为 共翻译易位机制。
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Insertion of Transmembrane protein into the ER membrane
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2．蛋白质的运输
① 分泌型蛋白或溶酶体蛋白：出芽方式 ② 膜镶嵌蛋白质的运输方式
在合成多肽链的同时，便直接与内质网组合，形成了 膜镶嵌蛋白；
将合成的多肽链注入内质网腔中，然后组合到膜中。
③ 可溶性蛋白质直接转入细胞质中
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SRP受体：内质网膜的整合蛋白，异二聚体，可与 SRP特异结合，从而使核糖体形成附着核糖体。
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SRP分子组成及功能位点
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通过信号肽的疏水性引导新生肽跨脂双分子层进入ER腔
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✓概念：内膜系统(internal membrane system) 是指位于细胞内那些在结构、功能乃至发生上 具有一定联系的膜性结构，其中包括细胞组分 中的核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧 化物酶体及液泡。
✓特点：内膜系统是真核细胞特有的结构。它 们在结构和功能上是统一的整体，是细胞内蛋 白质、酶类、脂类和糖类合成的场所，也具有 包装和运输合成物与分泌产物的功能。

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