生物竞赛复习内质网和高尔基体公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

内内 质质 网网 第1页第1页一、内质网化学构成一、内质网化学构成 由由脂类脂类和和蛋白质蛋白质构成。内质网膜含丰构成。内质网膜含丰富磷脂酰胆碱，而鞘磷脂含量很少。富磷脂酰胆碱，而鞘磷脂含量很少。内质网膜含蛋白质含量比细胞膜高。内质网膜含蛋白质含量比细胞膜高。内质网膜含有大量酶，其中内质网膜含有大量酶，其中葡萄糖葡萄糖6磷酸酶是内质网标志酶磷酸酶是内质网标志酶。第2页第2页二、内质网结构二、内质网结构 l内质网是由单位膜围成一些形状大小不同小管、小泡及扁囊状结构,相互连接形成一个连续网状膜系统第3页第3页三、内质网类型三、内质网类型1、粗面内质网(roughendoplasmicreticulum,RER)2、滑面内质网（smoothendoplasmicreticulum,SER)l微粒体微粒体(microsome)在细胞匀浆和差速离心过程中取得在细胞匀浆和差速离心过程中取得由破碎内质网自我融合形成近似球形膜囊泡状结构由破碎内质网自我融合形成近似球形膜囊泡状结构,在在体外试验中体外试验中,含有蛋白质合成、蛋白质糖基化和脂类合含有蛋白质合成、蛋白质糖基化和脂类合成等内质网基本功效。成等内质网基本功效。l肌质网肌质网(sarcoplasmic reticulum)心肌和骨骼肌细胞中心肌和骨骼肌细胞中一个特殊内质网一个特殊内质网,其功效是参与肌肉收缩活动。其功效是参与肌肉收缩活动。第4页第4页1、粗面内质网、粗面内质网 形态上多为板层状排列扁囊。形态上多为板层状排列扁囊。在合成份泌蛋白细胞中粗面内在合成份泌蛋白细胞中粗面内质网发达质网发达,如胰腺外分泌细胞粗面内如胰腺外分泌细胞粗面内质网在胞质中密集排列质网在胞质中密集排列,形成同心层形成同心层板状结构。板状结构。第5页第5页分化较完善细胞分化较完善细胞,粗面内质网亦发达；粗面内质网亦发达；而未成熟或未分化好细胞而未成熟或未分化好细胞(如干细胞、如干细胞、胚胎细胞等胚胎细胞等)与相应正常成熟细胞相比与相应正常成熟细胞相比,则不发达。则不发达。粗面内质网发达程度可作为判断粗面内质网发达程度可作为判断细胞分化程度和功效状态一个形态学细胞分化程度和功效状态一个形态学指标。指标。第6页第6页2、滑面内质网、滑面内质网 形态上多为彼此连通分枝小管或小泡。形态上多为彼此连通分枝小管或小泡。在一些特化细胞中滑面内质网比较丰富在一些特化细胞中滑面内质网比较丰富,如如胃壁细胞、皮脂腺细胞、横纹肌细胞及分泌胃壁细胞、皮脂腺细胞、横纹肌细胞及分泌甾类激素细胞都富含滑面内质网。普通说来甾类激素细胞都富含滑面内质网。普通说来,细胞内粗面内质网丰富者细胞内粗面内质网丰富者,则滑面内质网量就则滑面内质网量就少少,反之亦然。反之亦然。肝细胞例外肝细胞例外,两类内质网都丰富两类内质网都丰富,有时两者有时两者互相转化。互相转化。第7页第7页四、内质网功效四、内质网功效 l内质网是一个非常复杂网状膜系统,它将细胞质基质分隔成许多不同小区域,使细胞内一些物质代谢能在特定环境中进行。同时,它在细胞极为有限空间内建立起大量膜表面,这非常有利于许多酶分布和各种代谢过程高效率地进行。第8页第8页1、粗面内质网功效、粗面内质网功效 参与蛋白质合成后运送参与蛋白质合成后运送向细胞外分泌蛋白质向细胞外分泌蛋白质(或称外输蛋白或称外输蛋白),包括酶类、肽类包括酶类、肽类激素和抗体及胞外基质蛋白，这类蛋白常以分泌形式激素和抗体及胞外基质蛋白，这类蛋白常以分泌形式输送到细胞外。输送到细胞外。一些膜嵌蛋白、如细胞膜蛋白、内质网等膜性细胞器一些膜嵌蛋白、如细胞膜蛋白、内质网等膜性细胞器膜上膜蛋白，尚有膜受体和膜抗原等。膜上膜蛋白，尚有膜受体和膜抗原等。需要与其它细胞组分严格隔离蛋白质，如溶酶体蛋白需要与其它细胞组分严格隔离蛋白质，如溶酶体蛋白等。等。一些需要进行复杂修饰蛋白质。一些需要进行复杂修饰蛋白质。一些蛋白合成后一些蛋白合成后,需进入内质网腔进行糖基化需进入内质网腔进行糖基化,形成糖蛋形成糖蛋白白,然后转运至相应部位然后转运至相应部位第9页第9页信号序列发觉和证实信号序列发觉和证实 l微粒体试验微粒体试验l在在George Palade用离心技术分离到有核糖体结合微粒用离心技术分离到有核糖体结合微粒体体,即发觉膜结合核糖体即发觉膜结合核糖体(membrane-bounded ribosome)之后之后,科学家推测科学家推测:膜结合核糖体合成蛋白质首先要进膜结合核糖体合成蛋白质首先要进入内质网腔入内质网腔,然后通过选择性分泌过程输出到细胞外然后通过选择性分泌过程输出到细胞外,而游离核糖体上合成蛋白质则留在细胞内使用。而游离核糖体上合成蛋白质则留在细胞内使用。l为了研究内质网上合成蛋白质是否进入了内质网腔为了研究内质网上合成蛋白质是否进入了内质网腔,Colvin Redman 和和 David Sabatini用分离用分离RER小泡小泡(微微粒体粒体)进行无细胞系统蛋白质合成进行无细胞系统蛋白质合成,证实了膜结合核糖证实了膜结合核糖体上合成蛋白质进入了微粒体腔。体上合成蛋白质进入了微粒体腔。第10页第10页为何有些核糖体合成蛋白质时不同内质网结合,有些正在合成蛋白质核糖体要同内质网结合,并将合成蛋白质插入内质网?对此,美国洛克菲勒大学GnterBlobel、DavidSabatini和BernhardDobberstein等于1971年提出两点提议:分泌蛋白N-端含有一段尤其信号序列(signalsequence),可将多肽和核糖体引导到ER膜上;多肽经过ER膜上水性通道进入ER腔中,并推测多肽是在合成同时转移。第11页第11页信号序列存在直接证据信号序列存在直接证据 1972年年,Csar Milstein和他同事用无细胞系统研和他同事用无细胞系统研究免疫球蛋白究免疫球蛋白(IgG)轻链合成时取得了信号序轻链合成时取得了信号序列存在直接证据列存在直接证据,证实证实Blobel等提议是正确。等提议是正确。他们用分离纯化核糖体在无细胞体系中用编码他们用分离纯化核糖体在无细胞体系中用编码免疫球蛋白轻链免疫球蛋白轻链mRNA指导合成多肽指导合成多肽,发觉合发觉合成多肽比分泌到细胞外成熟免疫球蛋白在成多肽比分泌到细胞外成熟免疫球蛋白在N端端有一段多出肽链有一段多出肽链,它有它有20个氨基酸个氨基酸,他们推测他们推测,这段肽含有信号作用这段肽含有信号作用,使使IgG得以通过粗面内质得以通过粗面内质网并继而分泌到细胞外。网并继而分泌到细胞外。第12页第12页膜结合核糖体体蛋白质合成与转运膜结合核糖体体蛋白质合成与转运 第13页第13页2、滑面内质网功效、滑面内质网功效（1）脂类合成）脂类合成食物中脂肪血液磷脂和胆固醇第14页第14页肾上腺皮质细胞、睾丸间质细胞肾上腺皮质细胞、睾丸间质细胞和卵巢黄体细胞滑面内质网也很和卵巢黄体细胞滑面内质网也很发达，含有合成胆固醇全套酶系发达，含有合成胆固醇全套酶系和使胆固醇转化为皮质激素（如和使胆固醇转化为皮质激素（如肾上腺激素、雄性激素和雌性激肾上腺激素、雄性激素和雌性激素）酶类。另外素）酶类。另外,皮脂腺细胞也分皮脂腺细胞也分泌脂肪性物质泌脂肪性物质,它亦有发达滑面内它亦有发达滑面内质网。质网。第15页第15页催化类型酶作用部位碳水化合物代谢葡萄糖6-磷酸酶腔中-葡糖醛酸酶腔中葡糖醛酸转移酶腔中糖基转移酶胞质溶胶脂代谢脂肪酸CoA连接酶胞质溶胶磷脂醛磷酸酶胞质溶胶胆固醇羟基化酶胞质溶胶转磷酸胆碱酶胞质溶胶磷脂转位酶胞质溶胶和腔中l与药物脱毒相关氧化酶细胞色素P-450胞质溶胶NADPH-细胞色素P-450还原酶胞质溶胶细胞色素b5胞质溶胶NADH-细胞色素b5还原酶胞质溶胶l蛋白质加工信号肽酶蛋白二硫异构酶腔中腔中微粒体上检测到光面内质网上存在酶类微粒体上检测到光面内质网上存在酶类第16页第16页在光面内质网膜中合成磷脂酰胆碱在光面内质网膜中合成磷脂酰胆碱第17页第17页（2）糖原合成与分解）糖原合成与分解（肝细胞）（肝细胞）在肝细胞中糖原颗粒分布常与滑面内在肝细胞中糖原颗粒分布常与滑面内质网紧密伴随。在滑面内质网膜上含质网紧密伴随。在滑面内质网膜上含有葡萄糖有葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶,在肝细胞在肝细胞,它能它能够催化由细胞质基质中肝糖原降解所够催化由细胞质基质中肝糖原降解所产生葡萄糖产生葡萄糖-6-磷酸磷酸,使之分解为磷酸使之分解为磷酸与葡萄糖与葡萄糖,然后葡萄糖进入内质网腔然后葡萄糖进入内质网腔再被释放到血液中。再被释放到血液中。第18页第18页第19页第19页（3）解毒作用）解毒作用（肝细胞）（肝细胞）由肠道吸取外源性毒物或药物以由肠道吸取外源性毒物或药物以及机体代谢自生内源性毒物及机体代谢自生内源性毒物,均由均由肝细胞中滑面内质网通过氧化、肝细胞中滑面内质网通过氧化、甲基化、结合等方式甲基化、结合等方式,使毒性减少使毒性减少或去毒后排泄。或去毒后排泄。第20页第20页（4）横纹肌收缩）横纹肌收缩（骨骼肌和心肌（骨骼肌和心肌）滑面内质网围绕在每条肌原纤维周围滑面内质网围绕在每条肌原纤维周围,形成一个形成一个十分精致网络状结构系统十分精致网络状结构系统,称肌质网。当肌纤维称肌质网。当肌纤维膜兴奋传到肌质网时膜兴奋传到肌质网时,引起肌质网释放引起肌质网释放Ca2到肌到肌微丝之间微丝之间,Ca2+激活激活ATP酶酶,使使ATP转变为转变为ADP并并释放能量释放能量,激发肌丝滑行激发肌丝滑行,引起肌肉收缩。当肌引起肌肉收缩。当肌纤维松弛时纤维松弛时,肌质网又重新取得肌质网又重新取得Ca2+因此因此,滑面滑面内质网在肌纤维中通过摄取和释放内质网在肌纤维中通过摄取和释放Ca2+以参与以参与肌肉收缩活动肌肉收缩活动。第21页第21页（5）水和电解质代谢）水和电解质代谢（胃底腺（胃底腺壁细胞壁细胞）细胞膜内陷而形成细胞分泌小管。在细胞膜内陷而形成细胞分泌小管。在分泌小管周围可见诸多管泡状滑面内分泌小管周围可见诸多管泡状滑面内质网。这些滑面内质网能将血浆中质网。这些滑面内质网能将血浆中CL传递到细胞内分泌小管膜上传递到细胞内分泌小管膜上,CL可可与胞质中由碳酸解离与胞质中由碳酸解离H+在膜上结合而在膜上结合而产生产生HCL,排出细胞外。排出细胞外。第22页第22页（6）胆汁生成）胆汁生成（肝细胞）（肝细胞）胆红素原系非溶性颗粒胆红素原系非溶性颗粒,它们自血液入肝它们自血液入肝细胞内细胞内,经滑面内质网上葡萄糖醛酸转移经滑面内质网上葡萄糖醛酸转移酶作用酶作用,成为水溶性结合胆红素成为水溶性结合胆红素,而利于排而利于排出细胞外出细胞外,进入毛细胆管形成胆汁。进入毛细胆管形成胆汁。第23页第23页高尔基复合体高尔基复合体(Golgi apparatus)一、形态结构：一、形态结构：1、普通由、普通由48个扁平膜囊堆叠成（直径个扁平膜囊堆叠成（直径1um，中间窄，中间窄，周缘呈泡状），扁囊间距周缘呈泡状），扁囊间距1530nm。2、有极性有极性：形成面：形成面(forming face)或顺面或顺面(cis face)成熟面成熟面(mature face)或反面或反面(trans face)顺面膜囊；中间膜囊；反面膜囊；泡囊顺面膜囊；中间膜囊；反面膜囊；泡囊第24页第24页高尔基体高尔基体第25页第25页3，化学反应：，化学反应：嗜锇反应（形成面）嗜锇反应（形成面）焦磷酸硫胺素酶反应（成熟面焦磷酸硫胺素酶反应（成熟面1 12 2层膜）层膜）胞嘧啶单核苷酸酶反应（膜囊状，管状结构）胞嘧啶单核苷酸酶反应（膜囊状，管状结构）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸酶（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸酶（NADPNADP酶）反应酶）反应 （中间几层）（中间几层）第26页第26页顺面膜囊顺面膜囊（forming face,cis Golgi）接受内质网新合成物质，分类后转入中间膜囊，接受内质网新合成物质，分类后转入中间膜囊，小部分返回（驻留蛋白）；丝氨酸小部分返回（驻留蛋白）；丝氨酸O-连接糖基化，连接糖基化，跨膜蛋白胞质侧酰基化跨膜蛋白胞质侧酰基化中间膜囊中间膜囊（medial Golgi）多数糖基化修饰，膜质形成，多糖合成多数糖基化修饰，膜质形成，多糖合成反面膜囊反面膜囊（trans Golgi，网状结构），网状结构）管网状，连接囊泡；参与蛋白质分类与包装，管网状，连接囊泡；参与蛋白质分类与包装，最后输出；囊泡运送最后输出；囊泡运送 第27页第27页4、化学组成：高尔基体膜含有大约60%蛋白和40%脂类，含有一些和ER共同蛋白成份。膜脂中磷脂酰胆碱含量介于ER和质膜之间，中性脂类主要包含胆固醇，胆固醇酯和甘油三酯。高尔基体中酶主要有糖基转移酶、磺基-糖基转移酶、氧化还原酶、磷酸酶、蛋白激酶、甘露糖苷酶、转移酶和磷脂酶等不同类型。第28页第28页二、高尔基体功效二、高尔基体功效高尔基体主要功效是将内质网合成蛋白质进行加工、分类、与包装，然后分门别类地送到细胞特定部位或分泌到细胞外。1、蛋白质糖基化及其修饰N-连接糖链合成起始于内质网，完成于高尔基体。许多糖蛋白同时含有N-连接糖链和O-连接糖链。O-连接糖基化在高尔基体中进行，通常第一个连接上去糖单元是N-乙酰半乳糖，连接部位为Ser、Thr和HypOH基团，然后逐次将糖基转移上去形成寡糖链。糖基化结果使不同蛋白质打上不同标识，改变多肽构象和增加蛋白质稳定性。在高尔基体上还能够将一至多个氨基聚糖链经过木糖安装在关键蛋白丝氨酸残基上，形成蛋白聚糖。这类蛋白有些被分泌到细胞外形成细胞外基质或粘液层，有些锚定在膜上。内质网和高尔基体中与糖基化和寡糖加工相关酶都是整合膜蛋白。第29页第29页第30页第30页第31页第31页寡糖在内质网和高尔基体上合成寡糖在内质网和高尔基体上合成第32页第32页第33页第33页2、参与细胞分泌活动、参与细胞分泌活动 负责对细胞合成蛋白质进行加工，分类，并运出，其过程是负责对细胞合成蛋白质进行加工，分类，并运出，其过程是SER上上合成蛋白质合成蛋白质，进入进入ER腔腔，出芽形成囊泡出芽形成囊泡，进入进入CGN，在在medial Gdgi中加工中加工，在在TGN形成囊泡形成囊泡，囊泡与质膜融合、排出。囊泡与质膜融合、排出。高尔基体对蛋白质分类，依据是蛋白质上高尔基体对蛋白质分类，依据是蛋白质上信号肽或信号斑信号肽或信号斑。分选：分选：每一类蛋白质都有特异标识每一类蛋白质都有特异标识（溶酶体中酶带有（溶酶体中酶带有M6P,6-磷酸甘露磷酸甘露醇）；分选主要与蛋白质相关，分选和转运信息存在于基因本身。醇）；分选主要与蛋白质相关，分选和转运信息存在于基因本身。第34页第34页3、进行膜转化功效、进行膜转化功效 高尔基体膜无论是厚度还是在化学构成上都处于内质网和质膜之间，高尔基体膜无论是厚度还是在化学构成上都处于内质网和质膜之间，因此高尔基体在进行着膜转化功效，在内质网上合成新膜转移至高尔基因此高尔基体在进行着膜转化功效，在内质网上合成新膜转移至高尔基体后，通过修饰和加工，形成运送泡与质膜融合，使新形成膜整合到质体后，通过修饰和加工，形成运送泡与质膜融合，使新形成膜整合到质膜上。膜上。4、将蛋白水解为活性物质、将蛋白水解为活性物质 如将蛋白质如将蛋白质N端或端或C端切除，成为有活性物质（胰岛素端切除，成为有活性物质（胰岛素C端）或将含端）或将含有多个相同氨基序列前体水解为有活性多肽，如神经肽。有多个相同氨基序列前体水解为有活性多肽，如神经肽。5、参与形成溶酶体。、参与形成溶酶体。6、参与植物细胞壁形成，合成纤维素和果胶质。、参与植物细胞壁形成，合成纤维素和果胶质。第35页第35页三、高尔基体与细胞内膜泡运送三、高尔基体与细胞内膜泡运送第36页第36页导肽引导蛋白进入组织及其特点组织l信号位置类型l信号顺序长度线粒体N-端氨基酸1230aa叶绿体N-端氨基酸25aa核中部碱性氨基酸7-9aa过氧化物酶体C-端SKL(SerLysLeu)3aa第37页第37页导肽(leadingpeptide)又称转运肽(transitpeptide)或导向序列(targetingsequence)，它是游离核糖体上合成蛋白质N-端信号。导肽是新生蛋白N-端一段大约2080个氨基酸肽链,通常带正电荷碱性氨基酸(尤其是精氨酸和赖氨酸)含量较为丰富,假如它们被不带电荷氨基酸取代就不起引导作用，说明这些氨基酸对于蛋白质定位含有重要作用。这些氨基酸分散于不带电荷氨基酸序列之间。转运肽序列中不含有或基本不含有带负电荷酸性氨基酸，而且有形成两性螺旋倾向。转运肽这种特性性结构有利于穿过线粒体双层膜。不同转运肽之间没有同源性，说明导肽序列与识别特异性相关，而与二级或高级结构无太大关系。导肽运输蛋白质时含有以下特点:需要受体;消耗ATP;需要分子伴侣;要电化学梯度驱动;要信号肽酶切除信号肽;经过接触点进入;非折叠形式运输。第38页第38页信号肽signal peptide：l常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移（定位）N-末端氨基酸序列（有时不一定在N端），至少含有一个带正电荷氨基酸，中部有一高度疏水区以通过细胞膜。l信号肽假说认为，编码分泌蛋白mRNA在翻译是首先合成是N末端带有疏水氨基酸残基信号肽，它被内质网膜上受体辨认并与之相结合。信号肽经由膜中蛋白质形成孔道到达内质网内腔，随机被位于腔表面信号肽酶水解，由于它引导，新生多肽就能够通过内质网膜进入腔内，最后被分泌到胞外。第39页第39页核定位信号(nuclearlocalizationsignal,NLS)l定位信号是另一个形式信号肽,可位于多肽序列任何部分。普通含有48个氨基酸,且没有专一性,作用是帮助亲核蛋白进入细胞核。入核信号与导肽区别在于:由含水核孔通道来判别;入核信号是蛋白质永久性部分,在引导入核过程中,并不被切除,能够重复使用,有助于细胞分裂后核蛋白重新入核。l有各种类型核定位信号，这些信号都含有一个带正电荷肽关键。第一个被拟定NLS序列蛋白质是SV40T抗原(MW=92kDa),它在细胞质中合成后不久积累在细胞核中,是病毒DNA在核内复制所必需蛋白质。其野生型氨基酸序列为Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val,即使单个氨基酸突变所产生突变型NLS(Pro-Lys-Tyr-Lys-Arg-Lys-Val)也能制止这种蛋白质进入细胞核而停留在细胞质中。假如将这种信号接到非核蛋白随机Lys侧链上,则非核蛋白也能转变成核蛋白。第40页第40页