医学细胞生物学细胞质和细胞器第五讲-赵崴.ppt

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1、高尔基体,最早发现于1889年，Golgi用银染法，在猫头鹰的神经细胞内观察到了清晰的结构，因此定名为高尔基体。20世纪50年代以后才正确认识它的存在和结构。,一、形态结构：由一层单位膜包围形成的囊泡系统。由排列较整齐的扁平囊和囊泡构成。,高尔基复合体有极性,顺面高尔基网(cis Golgi network，CGN),中间高尔基网(medial Golgi network，MGN),反面高尔基网(trans Golgi network，TGN),1.顺面高尔基网(cis-Golgi network,CGN)：膜厚6nm，呈连续分支管网状结构。2.扁平囊区(cisterna):由扁平囊和管道组成

2、的连续、完整的膜囊体系标志酶：NADP酶,3.反面高尔基网(trans-Golgi network,TGN)：靠近质膜，呈管网状，有囊泡与之相连，膜厚7.5nm。有浓缩泡或分泌泡。,运输小泡：直径4080nm，膜厚6nm。由内质网芽生而来，分布于高尔基体的形成面，载有粗面内质网合成的蛋白质、脂类并运送到高尔基体的扁平囊中。,分泌泡：直径100500nm，膜厚8nm。内含浓缩分泌物，由扁平囊的成熟面的膜局部膨大而成，亦称浓缩泡。在分泌功能旺盛的细胞内多，如肝细胞、胰腺细胞。,Regional differences in membrane composition across the Golgi

3、 stack,二、化学组成,1.蛋白质60%；脂类40%。介于细胞膜和内质网之间,2.高尔基体的酶：糖基转移酶；磺基糖基转移酶；氧化还原酶；磷酸酶；激酶；甘露糖苷酶；磷脂酰转移酶；磷脂酶。,1.胞内物质的转送运输和分泌活动2.糖蛋白的加工合成3.蛋白质的水解4.蛋白质的分选与胞内膜泡运输,三.高尔基体的功能,3分钟,17分钟,117分钟,3H标记亮氨酸,（一）与细胞的分泌活动有关,2.糖蛋白的加工合成：O-连接的糖基化：蛋白质上的酪氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基侧链的-OH基团与寡糖共价结合。主要或全部在高尔基体进行。,N-乙酰葡萄糖胺,甘露糖,葡萄糖,岩藻糖,半乳糖,唾液酸,粗面内质网,高尔基体,

4、寡糖链经一系列酶的加工切除和添加特定的单糖（半乳糖、唾液酸），形成成熟糖蛋白并在结构上呈现多样化差异。,糖基化有关的酶固定在内质网及高尔基体不同的区室内，为整合膜蛋白。O-连接糖基化：由不同的糖基转移酶催化，每次加上一个单糖，最后加唾液酸残基。,3.蛋白的水解和加工：有些蛋白质在rER合成后，须经高尔基体水解加工才具有活性。,4.蛋白的分选和运输：1）溶酶体酶：带有分选信号，高尔基体生成的运输小泡膜上 有分选信号的受体。2）分泌蛋白：在成熟面，通过分选信号与相应受体结合，选择性地将分泌蛋白送到分泌泡中。3）膜蛋白：由运输小泡送至不同部位,蛋白质分选信号及运输途径,碱性氨基酸；酸性氨基酸,核定位

5、信号,螺旋信号,过氧化物酶体,C端3肽信号肽,N端信号肽,结构性 分泌小泡,浓缩信号,调节性 分泌小泡,信号,M-6-P,驻留内质网的蛋白质带有(-Lys-Asp-Glu-Leu-COO)信号。,驻留高尔基复合体的蛋白质带有跨膜螺旋信号。,蛋白质的分选,Cop I and II Vesicles,不同运输途径的衣被类型,四、高尔基体的病理变化,肥大、萎缩、内容物及形态结构的改变等。中毒细胞：萎缩、结构破坏消失。癌细胞：低分化不发达、高分化发达。损伤：扩张、崩解。,溶酶体lysosome,20世纪40年代末应用大鼠肝组织匀浆研究糖代谢有关的酶时发现了含有酸性磷酸酶活性的颗粒。1955 de Du

6、ve等人在对鼠肝细胞进行细胞化学鉴定和电镜观察，明确这种颗粒为细胞器，并命名为溶酶体。,溶酶体(lysosome)是由一层单位膜包围而成，内含多种酸性水解酶的囊泡状结构。能分解各种内源性和外源性物质，是细胞内的消化器官。,一、形态、结构1.形态：球形或卵圆形，直径0.20.8m，膜6nm。2.成分：60种以上酸性水解酶，水解蛋白、多糖、脂类、核酸等为小分子。3.特性：异形性细胞器 膜上存在质子泵 pH 5.0 高度糖基化,溶酶体膜的特性,糖基化,质子泵,动物溶酶体中的各种酶,正常情况下溶酶体膜稳定,小分子物质(如单糖、氨基酸)可以自由通过，使酶与其它部分分开，细胞免受自身溶酶体的消化。,磷酸酶

7、核酸酶核苷酶蛋白酶脂肪酶硫酸酯酶,pH36,0.05 0.8m,溶酶体,ATP,H+,ADP,pH7.2,二.溶酶体的类型,初级溶酶体(primary lysosome)次级溶酶体(secondary lysosome)自噬性溶酶体异噬性溶酶体三级溶酶体脂褐质；含铁小体多泡体；髓样小体,1.初级溶酶体：是高尔基体成熟面上形成的新生溶酶体，含水解酶不含底物。2.次级溶酶体：初级溶酶体与底物融合形成的，含水解酶和底物。3.三级溶酶体：残余体,残余小体：由于酶活性下降，未消化的残余物质保留在溶酶体内，形成电子密度高、色调较深的残余小体。类型：脂褐质、含铁小体、多泡体、髓样结构,溶酶体的形成由内质网和

8、高尔基体共同参与,集胞内物质合成、加工、包装、运输及结构转化为一体的复杂而有序的过程1.酶蛋白的糖基化与磷酸化2.酶蛋白的分选3.内体性溶酶体的形成4.溶酶体的成熟,三.溶酶体的形成与成熟,溶酶体形成,溶酶体水解酶前体,来自内质网,6-磷酸甘露糖(M6P),高尔基体,顺面,反面,ATP,ADP,脱磷酸,成熟溶酶体水解酶,溶酶体,依赖M6P受体的输送,输送小泡,受体再循环,笼蛋白外被,出芽泡中的M6P受体,四、溶酶体的功能,1.消化：对内源性和外源性物质的消化，为细胞提供营养、防御。2.参与激素生成：甲状腺素的生成。3.参与组织器官的变态和退化：两栖类尾部的吸收、子宫内膜。的周期性萎缩。4.协助

9、受精：顶体含多种水解酶。5.骨代谢：分解、清除旧的骨基质。6.防御作用,顶体,细胞核,参与组织器官的变态和退化：哺乳动物指(趾)的形成、两栖类尾部的吸收。,五、溶酶体与人类疾病,1.矽肺：职业病,吸入SiO2,巨噬细胞吞入,与溶酶体融合,SiO2形成矽酸,溶酶体膜破裂,巨噬细胞死亡,SiO2释放,诱导成纤维细胞增生,胶原结节,肺弹性降低,形成矽肺,第四节 过氧化物酶体 peroxisome,1954年Rhodin首先于鼠肾小管上皮细胞发现过氧化酶体，该结构主要含有氧化酶和过氧化物酶。,一、形态结构：过氧化物酶体(peroxisome)是圆形或卵圆形，直径0.60.7m，由一层单位膜包裹，内含多

10、种氧化酶，中央常有类核体。标志酶：过氧化氢酶,大鼠肝细胞,鼠肝细胞超薄切片所显示的过氧化物酶体（P）和其它细胞器如线粒体（M）等（Albert et al.，1989）,二.过氧化物酶体所含的酶,氧化酶：占过氧化物酶体酶含量的50%作用：氧化底物的同时，将氧还原成过氧化氢。过氧化氢酶：占过氧化物酶体酶含量的40%作用：对氧化酶作用底物后形成的过氧化氢还原成水。标志酶过氧化物酶：将过氧化氢还原成水,三.过氧化物酶体的功能,2H2O2,过氧化氢酶,2H2O+O2,防止H2O2在细胞内堆积，起保护细胞的作用。,功 能,对有毒物质的解毒作用：RH2+H2O2 R+2H2O,对细胞氧张力的调节作用：RH

11、2+O2R+H2O2,参与核酸、脂肪和糖的代谢,四.过氧化物酶体的起源,起 源,传统：内质网芽生而来。,与溶酶体相似：内质网小泡高尔基复合体分泌泡过氧化物酶体,近年来：与线粒体发生相似过氧化物酶体的形成不同与溶酶体，其酶和蛋白质是由胞质中的游离核糖体合成输送而来，而膜的形成与rER有关。,新的过氧化物酶体的产生,催化蛋白输入的特异蛋白,特异的胞液蛋白摄取导致的生长,子代的过氧化物酶体,过氧化物酶体与初级溶酶体的特征比较,特 征 溶酶体 过氧化物酶体 形态大小 多呈球形，直径0.20.5微米，球形，直径多在0.150.25微米，无酶晶体 常有酶晶体 酶种类 酸性水解酶 含有氧化酶类 pH 5左右

12、 7左右 是否需O2 不需要 需要 功能 细胞内的消化作用 多种功能 发生 酶在糙面内质网合成经高尔基 酶在细胞质基质中合成，体出芽形成 经分裂与装配形成识别的标志酶 酸性水解酶等 过氧化氢酶,细胞的区室化(compartmentation),内膜系统在细胞内形成相互分隔的膜性区室，这些区室将各种酶系统局限在细胞内特定的区域，使细胞内特定的生化反应过程在特定的区域内互不干扰地进行，提高了细胞新陈代谢的效率。,膜流(membrane flow),指细胞的膜成分在质膜与内膜系统之间、以及在内膜系统各结构之间流动的现象。,膜流是指细胞的膜成分在内膜系统各结构之间，以及在内膜系统与细胞膜之间的穿梭、转移、转换和重组的过程。通过膜性小泡出芽和融合实现，又称为小泡流(vesicle flow)。,本章节重点,内膜系统的定义,内质网的分类及功能,信号假说,高尔基复合体的结构及功能,溶酶体的形成、类型及功能,蛋白质的分选及运输方式,膜流,