chapter09内膜系统与蛋白质分选和膜运输.ppt

9.1 内膜系统概述 9.1.1 内膜系统与膜结合细胞器 ◆膜结合细胞器 p340 (membrane-bounded organelles) ◆内膜系统 ● 膜结合细胞器的功能 细胞核 基因组存在场所，DNA和RNA的合成地 内质网 大多数脂的合成场所，蛋白质合成和集散地 高尔基体 蛋白质和脂的修饰、分选和包装 溶酶体 细胞内的降解作用 内体 内吞物质的分选 线粒体 通过氧化磷酸化合成ATP 叶绿体 进行光合作用 过氧化物酶体 毒性分子的氧化 ?内膜结构特点与动态性质 ◆独立性 ●内膜封闭的区室 ●执行独立的功能 ?内膜系统的进化 ◆起因∶ ●遗传信息的扩大 ●体积的增大 ●表面积与体积比值失调 ●物质代谢速度受限 ◆对策:细胞内部结构区域化 ◆途径： ●内共生途径 ●细胞质膜内陷途径。 9.1.2 蛋白质分选 蛋白质是由核糖体合成的，合成之后必须准确无误地运送到细胞的各个部位。在进化过程中每种蛋白形成了一个明确的地址签(address target)， 细胞通过对蛋白质地址签的识别进行运送， 这就是蛋白质的分选(protein sorting)。 ●没有膜障碍的，如胞质溶胶，包括胞质溶胶中的细胞骨架蛋白和各种酶及蛋白分子； ●有完全封闭的膜障碍，如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等； ●有膜障碍，但是膜上有孔，如细胞核。 ● 核孔运输：胞质溶胶中合成的蛋白质穿过细胞核内外膜形成的核孔进入细胞核，被运输的蛋白需要有核定位信号。 ● 跨膜运输： 胞质溶胶中合成的蛋白质进入到内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器，需要膜上运输蛋白的帮助，被运输的蛋白要有信号肽或导肽。 ● 小泡运输： 蛋白质从内质网转运到高尔基体以及从高尔基体转运到溶酶体、分泌泡、细胞质膜、细胞外等则是由小泡介导的，这种小泡称为运输小泡。 ◆信号序列的作用：决定蛋白质的运输方向。 ◆信号序列特性：通常为15-60个氨基酸长度，位于新生肽的N端。对运输的蛋白质没有特异性，但不同的膜结合细胞器具有不同的蛋白质定位信号序列。 ◆信号序列的类型 ●核定位信号(入核信号)：指导核蛋白的运输。 ●引导肽：指导线粒体、叶绿体和过氧化物酶体蛋白的运输。 ●信号肽：指导内膜系统的蛋白质运输。 . 9.1.3 内膜系统的研究方法 胰腺系统中胰泡细胞具有最发达的内膜系统， 主要功能是合成消化酶类。 使用放射自显影技术证明了蛋白质分泌起始于内质网，经高尔基体到达细胞外。 蛋白质分泌的同位素示踪实验示意图 (a)细胞与同位素接触3分钟之后，标记物出现在内质网中; (b)细胞接触同位素3分钟后，置于非同位素的培养基中“跟踪”17分钟，放射性标记出现在高尔基体和部分分泌泡; (c)细胞接触同位素3分钟后，置于无同位素的培养基中“跟踪”117分钟，标记物主要出现在分泌泡中。 ● 微粒体(microsomes)分离 9.2 内质网 9.2.1 形态结构和化学组成 ◆形态结构 ●由一层单位膜所形成的囊状、泡状和管状结构，并形成一个连续的网膜系统; ●由于它靠近细胞质的内侧，故称为内质网 ; ●通常占细胞膜系统的一半。 粗面内质网(rough endoplasmic reticulum， RER) 多呈大的扁平膜囊状， 在电镜下观察排列整齐。 是核糖体和内质网共同构成 主要功能是合成分泌性的蛋白质、多种膜蛋白和酶蛋白 无核糖体附着的内质网， 通常为小的膜管和小的膜囊状， 是脂类合成的重要场所， 往往作为出芽的位点， 将内质网上合成的蛋白质或脂类转运到高尔基体。 ●有两个面 内质网的外表面称为胞质溶胶面(cytosolic space)， 内表面称为潴泡面(cisternal space) ●微粒体(microsome) 在细胞匀浆和差速离心过程中获得的由破碎的内质网自我融合形成的近似球形的膜囊泡状结构， 在体外实验中，具有蛋白质合成、蛋白质糖基化和脂类合成等内质网的基本功能。 ●肌质网(sarcoplasmic reticulum) 心肌和骨骼肌细胞中的一种特殊的内质网，其功能是参与肌肉收缩活动。 ● 蛋白质与脂 磷 脂占50%-60%， 蛋白质约占20% ，与线粒体外膜很相似 。 ● 代谢酶系 存在许多代谢酶系 ● 细胞色素P450在内质网膜中最为丰富 ● 标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶 9.2.2 光面内质网的功能 糖原分解与游离葡萄糖释放 磷脂转运的两种方式 9.2.3 粗面内质网的功能 --信号肽与蛋白质运输 G.Blobel等用离体实验证实了信号肽的存在: ●RER对产物的影响 ●蛋白水解酶实验