功能区隔和蛋白分选翟中和细胞生物学.ppt

第一节 细胞质基质 一、 细胞质基质的基本涵义 第一节 细胞质基质 一、细胞质基质的基本涵义 在细胞质中，除去可辨认细胞器以外的胶状物质。 一、细胞质基质的基本涵义 细胞质基质的组织结构 1、细胞质基质是一个高度有序的凝胶结构体系，形成精细的区域。 细胞骨架纤维形成复杂的三维纤维网络。多数蛋白直接或间接地与骨架结合或与生物膜结合 2、在细胞质基质结构体系中，蛋白质与蛋白质、蛋白质与其他大分子之间都是通过弱键相互作用的。 3、各组分之间的作用常常处于动态平衡之中。 细胞质基质所依赖的特殊环境 高蛋白浓度； 特定的离子环境  中间代谢的过程及其调节（底物与产物的定向转运机制？） 控制细胞增殖、分化、衰老、凋亡所依赖的信号转导途径。 蛋白的分选及定向运输 由于细胞骨架的组织，使细胞中的成分，在结构功能上形成更为精细的区域。实现了细胞质中各功能的区域化。 蛋白质的修饰 1、辅基或辅酶与酶的共价结合 2、磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性。 3、糖基化。多数为O-连接的糖基化。 在哺乳动物细胞中把N-乙酰葡萄糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸的羟基上 。 4、蛋白质N端的甲基化修饰，使蛋白质维持较长的寿命。 例如：组蛋白 中间纤维 5、酰基化。 蛋白质与脂肪酸形成脂蛋白。 跨膜蛋白在内质网、高尔基体的转运过程中，暴露在细胞质基质中的结构域被酰基化。 酶与癌基因的产物特异性的识别，将脂肪酸链共价结合在特异的蛋白质上。例如：Src、Ras中的脂肪酸链。 降解变性与错误折叠的蛋白和短寿命蛋白质 泛素：是一个由76个氨基酸残基构成的小分子蛋白质。 泛素的功能： 帮助清理细胞中短寿命蛋白和错误折叠的蛋白质； 参与细胞周期调控； DNA修复；细胞的程序性死亡。 容易降解蛋白质的特征： 决定蛋白质寿命的信号是N端第一个氨基酸残基。 Met Thr Ser Val Gly Pro Ala Cys，则稳定； 之外，则不稳定 降解机制是依赖泛素降解途径：泛素在一系列酶的作用下与靶蛋白结合，使靶蛋白被泛素标记，从而被蛋白酶体水解。 帮助变形或错误折叠的蛋白重新折叠，形成正确的分子构象 利用热休克蛋白（heat shock protein ）Hsp,在消耗ATP的情况下把变性蛋白重新折叠成正确的构象。 热休克蛋白有三个家族：25KD、75KD、90KD 三、细胞质基质与胞质溶胶 细胞质基质 是由微管、微丝和中间纤维等形成的相互联系的结构体系。其中蛋白质和其他大分子以凝聚状态或暂时以凝聚状态存在与周围的溶液分子处于动态平衡。 是一种由精细区域化的凝胶结构体系，细胞在不同的发育间段和不同的生理状态下，可能有所不同 。 作为一个蛋白质是否属于细胞质基质中的结构成分，主要取决于其在生命活动中是结合在细胞骨架上，还是溶解在周围的溶液中。 胞质溶胶 早期的实验细胞学家和生化学家用差速离心的方法分离细胞匀浆的各组分，获得的上清液称之为胞质溶胶。 乳胶小球实验：将乳胶小球用微注射的方法注入非洲爪蟾的卵母细胞中，经一段时间后，取出乳胶小球，分析渗入小球中的蛋白质。结合在细胞质基质中的蛋白质不容易渗入乳胶小球。 胞质溶胶与细胞质基质的关系 包涵关系 1、初级溶酶体（primary lysosome） 由高尔基体分泌形成，含多种酸性水解酶。 2、次级溶酶体（secondary lysosome） 是正在进行或完成消化作用的溶酶体，分为自噬溶酶体和异噬溶酶体。 3、残体（residual body） 又称后溶酶体（post-lysosome），已失去酶活性，仅留未消化的残渣，故名。可排出细胞，也可能留在细胞内逐年增多，如表皮细胞的老年斑，肝细胞的脂褐质。 Secondary lysosome 肝细胞脂褐质 二、溶酶体的功能 细胞内消化：如从LDL释放胆固醇，单细胞真核生物籍其消化食物。 自体吞噬：清除无用生物大分子，衰老细胞、细胞器、个体发育中多余的细胞。 防御作用：如巨噬细胞。 参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。 形成精子的顶体。 三、溶酶体的发生 在高尔基体的trans面以出芽的方式形成： 前溶酶体蛋白→N-连接的糖基化→高尔基体→磷酸转移酶识别信号斑→将N-乙酰葡糖胺磷酸转移在1~2个甘露糖残基上→在中间膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配体→与trans膜囊上M6P受体结合→通过clathrin衣被包装成运输小泡→与晚期的内体融合，受体解离→切除甘露糖残基上的磷酸 。 The recognition of a lysosomal hydrolase