细胞生物学第二章细胞质基质与细胞内膜系统.ppt
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1、第二章第二章 细胞质基质与细胞内膜系统细胞质基质与细胞内膜系统细细胞胞质质基基质质:是是细细胞胞内内除除细细胞胞器器和和内内含含物物以以外外的的,较较为为均均质质半半透透明明的的液液态态胶胶状状物物质质;主主要要含含有有与与物物质质中中间间代谢有关的酶类、细胞骨架结构及糖原和脂滴。代谢有关的酶类、细胞骨架结构及糖原和脂滴。细细胞胞内内膜膜系系统统:是是在在结结构构、功功能能或或发发生生上上相相关关的的膜膜围围绕绕的的细细胞胞器器或或细细胞胞结结构构,主主要要指指内内质质网网、高高尔尔基基器器、溶酶体、胞内体、过氧化物酶体等。溶酶体、胞内体、过氧化物酶体等。内膜系统形成了一种胞内网络结构,其功能
2、:内膜系统形成了一种胞内网络结构,其功能:其其一一是是扩扩大大膜膜的的总总面面积积,为为酶酶提提供供附附着着的的支支架架,如如脂脂肪肪代代谢谢、氧氧化化磷磷酸酸化化相相关关的的酶都结合在细胞膜上。酶都结合在细胞膜上。其二是将细胞内部区分为不同的功能区域,保证各种生化反应所需的独特的环境。其二是将细胞内部区分为不同的功能区域,保证各种生化反应所需的独特的环境。1主要成分:主要成分:v (1 1)小分子:水、无机离子()小分子:水、无机离子(K K+、NaNa+、MgMg2+2+、CaCa2+2+、ClCl-)v (2 2)中等分子中等分子:脂类、糖类、氨基酸、核苷酸脂类、糖类、氨基酸、核苷酸v
3、(3 3)大分子:蛋白质、脂蛋白、多糖、大分子:蛋白质、脂蛋白、多糖、RNARNA2.12.1细胞质基质细胞质基质功能:功能:(1 1)在细胞物质代谢中起重要作用。)在细胞物质代谢中起重要作用。(2 2)与细胞骨架的形成及存在有关。)与细胞骨架的形成及存在有关。(3 3)胞胞液液在在蛋蛋白白的的修修饰饰,蛋蛋白白选选择择性性降降解解,控控制制蛋蛋白白寿寿命命及及帮帮助助变变性性或或错错误误折折叠叠的的PrPr重重新新折折叠叠形形成成正正常的分子构象等方面起着重要作用。常的分子构象等方面起着重要作用。2从从系系统统发发生生来来看看内内膜膜系系统统起起源源于于质质膜膜的的内内陷陷和和内内共共生生(
4、线线粒粒体体、叶叶绿绿体体),从从个个体体发发生生来来看看新新细细胞胞的的内内膜膜系系统统来来源源于于原原有有内内膜膜系系统统的的分分裂裂。当当细细胞胞进进行行分分裂裂时时,不不仅仅要要进进行行染染色色体体和和细细胞胞核核的的复复制制,同同时时各各种种细细胞胞器器通通过过吸吸收收新新合合成成的的成成分分长长大大,然然后后随随着着细细胞胞的的分分裂裂分分配配到到子子细细胞胞中中去去。细细胞胞不不能能从从无无到到有有产产生生所所有有膜膜性性细细胞胞器器,新新的的膜膜性性细细胞胞器器来来源源于于已已存存在在细细胞胞器器的的分分裂裂。如如果果彻彻底底移移除除细细胞胞内内所所有有的的过过氧氧化化物物酶酶
5、体体,细细胞胞根根本本不不能能重重建建新新的的过过氧氧化化物物酶酶体体,因因为为过过氧氧化化物物酶酶体体中中具具有有选选择择性性地地接接受受细细胞胞质质内内合合成成的的蛋蛋白白质质的的转转位位因因子子(translocator)。细细胞胞内内合合成成的的蛋蛋白白质质、脂脂类类等等物物质质之之所所以以能能够够定定向向的的转转运运到到特特定定的的细细胞胞器器取取决决于于两两个个方方面面:其其一一是是蛋蛋白白质质中中包包含含特特殊殊的的信信号号序序列列(signal sequence or targeting sequence),其其二二是是细细胞胞器器上上具具特特定定的的信信号号识识别别装装置置(
6、分分选选受受体体,sorting receptor),因因此此内内膜膜系系统统的发生具有核外遗传(的发生具有核外遗传(epigenetic)的特性)的特性。456一、蛋白质分选信号一、蛋白质分选信号细胞类至少存在两类蛋白质分选的信号细胞类至少存在两类蛋白质分选的信号信号序列(信号序列(signal sequence):存在于蛋白质一级结构上的线性序列,通常):存在于蛋白质一级结构上的线性序列,通常15-60个氨基酸残基个氨基酸残基.信号斑(信号斑(signal patch):存在于完成折叠的蛋白质中,构成信号斑的信号序列):存在于完成折叠的蛋白质中,构成信号斑的信号序列之间可以不相邻,折叠在一
7、起构成蛋白质分选的信号。之间可以不相邻,折叠在一起构成蛋白质分选的信号。2.12.1 蛋白质分选的基本原理蛋白质分选的基本原理78二、蛋白质分选运输的途径二、蛋白质分选运输的途径蛋白质的分选运输途径主要有三类:蛋白质的分选运输途径主要有三类:1、门控运输(、门控运输(gated transport):如核孔可以选择性的主动运输大分子物质和):如核孔可以选择性的主动运输大分子物质和RNP复合体,并且允许小分子物质自由进出细胞核。复合体,并且允许小分子物质自由进出细胞核。2、跨膜运输(、跨膜运输(transmembrane transport):蛋白质通过跨膜通道进入目的地。如):蛋白质通过跨膜通
8、道进入目的地。如细胞质中合成的蛋白质在信号序列的引导下,通过线粒体上的转位因子,以解折叠的细胞质中合成的蛋白质在信号序列的引导下,通过线粒体上的转位因子,以解折叠的线性分子进入线粒体。线性分子进入线粒体。3、膜泡运输(、膜泡运输(vesicular transport):蛋白质被选择性地包装成运输小泡,定向转):蛋白质被选择性地包装成运输小泡,定向转运到靶细胞器。如内质网向高尔基体的物质运输、高尔基体分泌形成溶酶体、细胞摄运到靶细胞器。如内质网向高尔基体的物质运输、高尔基体分泌形成溶酶体、细胞摄入某些营养物质或激素,都属于这种运输方式。入某些营养物质或激素,都属于这种运输方式。这几种运输机制都
9、涉及信号序列的引导和靶细胞器上受体蛋白的识别。这几种运输机制都涉及信号序列的引导和靶细胞器上受体蛋白的识别。910一、衣被类型一、衣被类型已知三类具有代表性的衣被蛋白,即:笼形蛋白(已知三类具有代表性的衣被蛋白,即:笼形蛋白(clathrin)、COPI和COPII,个介导不同的运输途径(表2)。表表2 衣被小泡的类型与功能衣被小泡的类型与功能112.2 2.2 内质网内质网 1945年年,KR.Porter、A.Claude 和和 EF.Fullam等等观观察察培培养养的的小小鼠鼠成成纤纤维维细细胞胞人人于于发现,建议叫做内质网发现,建议叫做内质网endoplasmic reticulum,
10、ER.内质网膜约占细胞总膜面积的一半,是真核细胞中最多的膜。内质网膜约占细胞总膜面积的一半,是真核细胞中最多的膜。122.2 2.2 内质网内质网由由单单位位膜膜围围成成的的膜膜管管状状结结构构;是是一一系系列列重重要要生生物物大大分分子如蛋白质、酯类和糖类合成的基地。子如蛋白质、酯类和糖类合成的基地。131.1.内质网的类型内质网的类型粗粗面面内内质质网网:呈呈扁扁囊囊状状,排排列列较较为为整整齐齐,其其膜膜表表面面分分布布着着大大量量的的核核糖糖体体。参参与与合合成成分分泌泌蛋蛋白质和多种膜蛋白。白质和多种膜蛋白。滑滑面面内内质质网网:多多呈呈分分支支管管道道状状,是是脂脂类类合合成成的重
11、要场所。的重要场所。髓样体和环状片层:髓样体和环状片层:141516171819202.2.内质网的化学组成内质网的化学组成qERER膜含有丰富的磷脂酰胆碱而鞘磷脂含量很少膜含有丰富的磷脂酰胆碱而鞘磷脂含量很少qERER膜蛋白质含量比质膜的多膜蛋白质含量比质膜的多qERER具具有有大大量量的的酶酶,其其中中G-6-PG-6-P酸酸酶酶视视为为ERER膜膜的的标标志志酶,还有重要的标志酶是电子传递体系。酶,还有重要的标志酶是电子传递体系。qERER包包含含参参与与甘甘油油三三脂脂、磷磷脂脂、糖糖脂脂、脂脂肪肪酸酸、胆胆固固醇、类固醇激素、胆汁酸等生物合成酶系醇、类固醇激素、胆汁酸等生物合成酶系。
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