细胞生物学第五章总结

第五章 细胞内膜系统与囊泡转运（一二三节） 第一节 内质网 一，内质网的化学组成

占全部膜相结构的50%，占细胞体积的10%以上，占细胞质量的15-20%

应用超速离心法分离

微粒体：细胞匀浆过程中破损了的内质网形成的直径100纳米左右的球囊状封闭小泡。

内质网中 脂类：蛋白质=1：2

类脂双分子层：磷脂、中性脂、缩醛脂、神经节苷脂等

不同磷脂含量：卵磷脂（55%）磷脂酰乙醇胺（20-25%）磷脂酰肌醇（5-10%）磷脂酰丝氨酸（5-10%）鞘磷脂（4-7%） 内质网的类型（根据它30种以上的蛋白酶的特性划分） 1）氧化反应电子传递酶系（解毒） 2）脂类物质代谢功能相关的酶系 3）与碳水化合物代谢相关的酶系 4）参与蛋白质加工转运的多种酶类 二，内质网的形态结构

基本“结构单位”：厚度5-6纳米小管、小泡、扁囊

这些大小不同、形态各异的膜性管、泡和扁囊，在细胞质中彼此相互连通，构成一个连续的模型三维管网结构系统。可与高尔基复合体、溶酶体等内膜系统的其他组分移行转换，它们在功能上则密切相关。

有人认为：核膜是间期细胞中包裹核物质的内质网的一部分 在不同组织细胞中，或同一种细胞的不同发育阶段以及不同的生理功能状态下，内质网的形态结构、数量分布、发达程度有差别。 不同生物的同类组织细胞中的内质网是基本相似的;在同一组织细胞中内质网的数量及结构的复杂程度与细胞的发育进程成正相关。 三，内质网的基本类型

（一）粗面内质网：表面有核糖体附着（颗粒内质网） 结构形态：多成排列较为整齐的扁平囊状

功能：与外输性蛋白质及多种膜蛋白的合成、加工及转运有关 （二）滑面内质网（无颗粒内质网）

结构形态：表面光滑的管、泡网状，常与粗面内质网相互连通 功能：多功能细胞器，不同时期差异甚大 （三）特殊组织细胞中内质网的衍生结构

视网膜色素上皮细胞（髓样体）。生殖细胞、快速增值细胞、某些哺乳动物的神经元和松果体细胞及一些癌细胞（孔环状片层）。横纹肌细胞（肌质网）。 四，内质网的功能

（一）粗面内质网与外输性蛋白质的分泌合成、加工修饰及转运过程密切相关

1、作为核糖体附着的支架

细胞中所有蛋白质的合成，皆起始与细胞质基质中游离的核糖 由附着型核糖体合成的蛋白质有：

（1）外输性或内分泌性蛋白质（几乎所有的多肽类激素、多种细胞因子、抗体、消化酶、细胞外基质蛋白等）

（2）膜整合蛋白（膜抗原、膜受体等功能性膜蛋白）

（3）构成细胞器中的驻留蛋白（粗面内质网、滑面内质网、高尔基复合体、溶酶体等各种细胞器中的可溶性驻留蛋白） 2、新生多肽链的折叠和装配

网腔中的氧化型谷胱甘肽：有利于多肽链上半光氨基酸残基之间二硫键的形成的必要条件

附着于网膜腔面的蛋白二硫键异构酶：使二硫键的形成及多肽链的折叠速度大大加快。

重链结合蛋白：与折叠错误的多肽和尚未完成装配的蛋白亚基单位识别结合，滞留。同时促使重新折叠装配及运输。

“分子伴侣”：热休克蛋白70的家族成员，帮助转运折叠和组装的结合蛋白。（钙网素、葡萄糖调节蛋白94即内质网素）。分子伴侣的共同特点是有KDEL序列四氨基酸滞留信号肽，他们能够和内质网膜上的相应受体结合而滞留于网腔不被转运。因此，也被称作驻留蛋白。 3、蛋白质的糖基化

概念：指单糖或者寡糖与蛋白质之间通过共价键结合形成糖蛋白的过程。

发生在粗面内质网中的糖基化主要是寡糖和蛋白质天冬酰胺残基侧链上氨基基团结合，所以也叫做N-连接糖基化。催化这一过程的糖基转移酶是存在于粗面内质网网膜腔面的一种膜整合蛋白质。

4、蛋白质的胞内运输

附着型核糖体合成各种外输性蛋白质→粗面内质网修饰加工→被内质网膜包裹→“出芽”形成小泡转运

两个途径①糖基化作用以转运小泡的形式进入高尔基复合体，加工浓缩一分泌颗粒的形式被排吐到细胞外（最常见的方法）②来自粗面内质网的分泌蛋白以膜泡形式直接进入一种大浓缩炮，进而发育成酶原颗粒，然后被排除细胞。

共同特点：以膜泡形式完全隔离细胞质基质进行的转运。 （二）信号肽介导分泌性蛋白在粗面内质网合成 1、信号肽与信号肽假说

信号肽：合成肽链N端的一段特殊氨基酸序列，普遍存在于所有分泌蛋白肽链的氨基端，是一段由不同数目、不同种类的氨基酸组成的输水氨基酸序列

步骤：新生分泌性蛋白质多肽链N端信号肽被翻译→信号识别颗粒（SRP）识别结合→识别结合内质网膜上的信号识别颗粒受体（SRP-R，也称作锚泊蛋白）并介导核糖体锚泊在内质网的通道蛋白移位子上，同时SPR解离返回细胞质基质重复上述过程→合成中的肽链通过核糖体大亚基的管和移位子蛋白共同形成的通道穿膜进入内质网网腔→信号肽序列被内质网模腔面的信号肽酶切除，新生肽链继续延伸直至完成而终止→完成肽链合成的核糖体大小亚基解聚。并从内质网上解离。

移位子：转换器，是内质网上的一种亲水通道，外径8、5纳米左右，孔径平均2纳米。核糖体的结合是移位子孔开放所必须的条件。 2、跨膜驻留蛋白的插入与转移 （1）单次跨膜蛋白插入内质网 ①新生肽链协同翻译插入机制

②由内信号肽介导的内开始转移肽插入转移机制 （2）多次跨膜蛋白质的转移插入

常常有两个或两个以上的疏水性起始转移肽结构序列和停止转移肽结构序列。一般认为，多次跨膜蛋白是以内信号肽作为其开始转移信号的。

（三）滑面内质网是作为胞内脂类物质合成制造场所的多功能细胞器

1、滑面内质网参与脂质的合成和转运

过程：脂酰基转移酶催化脂酰辅酶A与甘油-3-磷酸反应，把2个脂肪酸链转移、结合到甘油-3-磷酸分子上形成磷脂酸→在磷酸酶的催化下是磷脂酸去磷酸化生成双酰甘油→胆碱磷酸转移酶催化，在双酰甘油上添加结合一个极性基团，最终形成一个极性头部基团和两条脂肪酸链疏水尾部构成的双亲媒性脂分子→借助转位酶的作用，转移到内质网腔面，最终被送到其他的膜上。 脂质由内质网转移到其他膜结构的形式： ①出芽小泡，转移到高尔基复合体、溶酶体、质膜

②以水溶性的磷脂转换蛋白作为载体，进入细胞基质，自由扩散到线

粒体和过氧化物酶体膜上。 滑面内质网参与糖原的代谢

滑面内质网膜上的葡萄糖-6-磷酸酶催化糖原在细胞基质中的降解产物葡萄糖-6-磷酸的去磷酸化→易于透过脂质双分子层，经由内质网被释放到血液中。

2、滑面内质网是细胞解毒的重要场所

机制：在电子传递的氧化还原过程中，通过催化多种化合物的氧化或羟化，一方面，使得毒、药物的毒性被钝化或者破坏；另一方面则由于羟化作用而增强了化合物的极性，使之更易于排泄。

内质网电子传递链与线粒体中的不同：①链较短②它所催化的反应实质上都是在作用物分子中加入一个氧原子 3、滑面内质网是肌细胞Ca2+的储存场所

滑面内质网的特化结构：肌质网。Ca2+ATP酶把基质中的Ca2+泵入网腔中储存起来，当收到刺激时引起Ca2+向细胞质基质释放 原理：肌质网中存在钙结合蛋白（30-100mg/ml）每个钙结合蛋白可与30个左右的Ca2+结合。好浓度钙离子和钙结合蛋白可以组织内质网运输小泡的形成

4、滑面内质网与胃酸、胆汁的合成密切相关

滑面内质网可使氯离子和氢离子结合生成氯化氢（胃壁腺上皮细胞）、合成胆盐及形成胆红素（肝细胞） 第二节 高尔基复合体 一．高尔基复合体的形态结构

（一） 高尔基复合体是一种膜性的囊、泡结构复合体，有三种不

同类型的膜性囊泡组成——扁平囊泡、小囊泡、大囊泡。 1、

扁平囊泡是主体结构部分，多个层叠成高尔基体堆，凸面朝向

细胞核称为顺面（形成面），与内质网膜厚度相近；凹面侧向细胞膜称为反面（成熟面），与细胞膜厚度相近。 2、

小囊泡聚集于高尔基复合体形成面，也被称为运输小泡，有两

种类型：多为表面光滑的小泡，少数为表面有绒毛状结构的衣被小泡。它们可相互融合成扁平囊泡。 3、

大囊泡也称分泌泡，见于扁平囊泡成熟面。

（二） 高尔基复合体具有显著的极性，高尔基复合体膜囊层可被

划分成顺面高尔基网状结构、反面高尔基网状结构、高尔基中间膜囊。 1、

顺面高尔基网状结构（顺面膜囊）——靠近内质网，功能为：

分选来自内质网的蛋白质和脂类、对蛋白进行糖基化的修饰。 2、 3、

高尔基中间膜囊——进行糖基化修饰和多糖及糖脂的合成。 反面高尔基网状结构——朝向细胞膜一侧，功能为：对蛋白质

进行分类、对某些蛋白质进行修饰。

（三） 高尔基体在不同组织细胞中数量以及发达程度、分布位置

均不同。一般而言，在分化发育成熟且具有旺盛分泌功能的细胞中，高尔基复合体较为发达。 二、高尔基复合体的化学组成

（一）高尔基复合体膜的组成成分——脂类是其最基本的化学成分，

含量介于质膜与内质网膜之间。

（二）高尔基复合体含有以糖基转移酶为标志的多种酶蛋白体系 1、糖基转移酶是高尔基复合体的标志性酶，参与糖蛋白与糖脂的合成。

2、高尔基复合体中含有极为丰富的蛋白质和多样的酶类，其蛋白质的组成含量与复杂程度也介于质膜和内质网膜之间。

3、由以上两条可以推断——高尔基复合体是构成内质网和质膜之间相互联系的一种过渡性细胞器。 三、高尔基复合体的功能

（一）高尔基复合体是细胞内蛋白质运输分泌的中转站 （二）高尔基复合体是胞内物质化工合成的重要场所

1、糖蛋白的加工合成：N—连接糖基化始于内质网，完成于高尔基复合体；O—连接糖基化完全在高尔基复合体中进行和完成。 2、蛋白质的水解加工：某些蛋白质或酶，只有在高尔基复合体中被特异性地水解后，才能够发挥活性。

（三）高尔基复合体是胞内蛋白质的分选和膜泡定向运输的枢纽 1、以有被小泡的形式被运输到溶酶体

2、以有被小泡的形式被运输到细胞膜或被分泌到细胞外 3、以有被小泡的形式暂时储存于细胞质中

第三节溶酶体

一、 溶酶体的形态结构和化学组成

（一） 溶酶体是一种具有高度异质性的膜性结构细胞器，在其形

态大小、数量分布生理生化性质等各方面都表现出了高度的异质性。

（二） 溶酶体的共同特征 1、 2、

均由一层单位膜包裹而成

均含有丰富的酸性水解酶，其中，酸性磷酸酶是溶酶体的标志

性酶 3、

溶酶体中含有两种高度糖基化的跨膜蛋白lgpA和lgpB，有利

于防止溶酶体所含的酸性水解酶破坏自身的结构 4、

溶酶体膜上含有质子泵——可依赖水解ATP释放出的能量把

氢离子逆浓度泵入溶酶体内，以形成和维持溶酶体囊腔中酸性的内环境

（三） 溶酶体膜蛋白家族有高度同源性 二、 溶酶体的类型

（一） 以其功能状态的不同分为初级溶酶体、次级溶酶体和三级

溶酶体 1、

初级溶酶体（原溶酶体、前溶酶体、无活性溶酶体）——指通

过其形成途径刚刚产生的溶酶体，囊腔中的酶处于非活性状态。 2、

次级溶酶体（消化泡）——是溶酶体的一种功能作用状态。依

据次级溶酶体中所含作用底物的形式和来源不同分为吞噬溶酶体和多泡小体或自噬溶酶体和异噬溶酶体。 3、

三级溶酶体（后溶酶体、残留小体、终末溶酶体）——随着酶

活性的降低直至消失，进入了溶酶体胜利功能作用的终末状态。

4、 其实，不同的溶酶体类型，只是一种功能结构不同功能状态的

转换形式。

（二） 以其形成过程的不同分为内体性溶酶体和吞噬性溶酶体 三、 溶酶体形成于成熟过程

（一） 内体性溶酶体是由运输小泡和内体合并形成的，阶段分为： 1、 2、 3、

酶蛋白的N—糖基化与内质网转运 酶蛋白在高尔基复合体内的加工和转移

酶蛋白的分选和转运——以M—6—P为标志的溶酶体酶分选

机制是目前比较了解的一条途径，并非唯一。 4、 5、

前溶酶体的形成——无被运输小泡与晚期内吞体融合 溶酶体的成熟

（二） 吞噬性溶酶体是由内体性溶酶体与来自于胞内外的作用底

物融合形成的

四、 溶酶体的功能——含60多种酸性水解酶，具有对几乎所有生物分子的消化能力

（一） 溶酶体能够分解胞内的外来物质及清除衰老、残损的细胞

器——有效保证了内环境的相对稳定，有利于细胞器的更新换代。

（二） 溶酶体具有物质消化与细胞营养功能——分解细胞内一些

对于细胞生存并非必需的生物大分子为细胞的生命活动提供能量和营养。

（三） 溶酶体是机体防御保护功能的组成部分——溶酶体强大的

物质消化分解能力是防御细胞实现其免疫防御功能的基本保证和基本机制。

（四） 溶酶体参与某些腺体组织细胞分泌过程的调节 （五） 溶酶体在生物个体发生与发育过程中起重要作用

细胞生物学第五章4-6节总结

一：过氧化物酶体（peroxisome）

19年J. Rhodin 首次在鼠肾小管上皮细胞中发现。 过氧化物酶体又称微体（microbody）

(一)、过氧化物酶体的基本形态结构特征 一层单位膜包裹而成的膜性结构小体 多呈圆形或卵圆形

直径变化于200～1700nm之间

具有电子致密度较高、排列规则的晶格结构——类核体（nucleoid）或类晶体（crystalloid）

界膜内表面可见一条高电子致密度的条带状结构——边缘板（marginal plate）<边缘板在一侧，过氧化酶体呈半月形，边缘板分布在两侧，过氧化酶体为长方形> (二)、过氧化物酶体的化学特征 内含40多种酶，可划分为三种类型：

１.氧化酶类：对作用底物的氧化过程中，能够把氧还原成 过氧化氢

RH2+O2 R+H2O2 ２.过氧化氢酶类：为过氧化物酶体的标志性酶 其作用是将过氧化氢分解成水和氧气：

2H2O2 2H2O +O2

３.过氧化物酶类：仅存在于如血细胞等少数几种细胞类型的过氧化物酶体之中，其作用与过氧化氢酶相同 （三）、过氧化物酶体的主要生理功能

１.消除细胞代谢过程中产生的过氧化氢及其他毒性物质。氧化酶与过氧化氢酶催化作用的偶联，形成一个由过氧化氢协调的简单的呼吸链： 9

2.细胞氧张力的调节（过氧化物酶体只占细胞内耗氧量的20%，但氧化能力随氧浓度的增加而增强，因此，高浓度氧状态时，会通过过氧化物酶体的强氧化作用，得以调节，从而避免细胞遭受高浓度氧的损害）

３.参与细胞内脂肪酸等高能分子物质的分解转化 （四）、过氧化酶体的发生

过氧化物酶体的发生于线粒体相类似，是由原有的过氧化物酶体而来。

过氧化物酶体基质蛋白合成于胞质中游离的核糖体上，在其肽链的某一端特定的过氧化物酶体蛋白分选序列或导肽的引导下进入到过氧化酶体中。

过氧化物酶体膜整合蛋白也是在游离的核糖体上合成的。 二，囊泡与囊泡转运

囊泡（vesicle）是真核细胞中常见的膜泡结构。各种囊泡，均由细胞器膜外凸或内凹芽生而成。囊泡的产生形成过程，是一个主动的自我装配过程，并总是伴随着物质的转运。

囊泡转运（ vesiclar transport）是指囊泡以出芽的形式，从一种细胞器膜产生、断离后又定向地与另一种细胞器膜融合的过程。由囊泡转运所承载和介导的双向物质运输，不仅是细胞内外物质交换和信号传递的重要途径，也是细胞物质定向运输的基本形式 囊泡的种类

承担细胞内物质定向运输的囊泡类型至少有10种以上。目前了解较多的主要有以下三种类型： 1.

网格蛋白有被囊泡（clathrin-coated vesicle) 产生于高尔基复合体、细胞膜

功能：介导从高尔基复合体向溶酶体、胞内体或质膜外的物质转运，将外来物质转送到细胞质或溶酶体

特征：（1）直径在50～100nm之间， 外被以由网格蛋白纤维构成的网架结构

（2）在网格蛋白结构外框与囊膜之间填充、覆盖有大量的衔接蛋白（adaptor）

2. 产生于内质网的COPII有被囊泡

功能：介导从内质网到高尔基复合体的物质转运 COPII有被囊泡的物质转运具有选择性

特征：由粗面内质网产生，属于非网格蛋白有被囊泡类型 3. 发现于高尔基复合体的COPⅠ有被囊泡

特征：属于非网格蛋白有被囊泡类型

功能：主要负责内质网逃逸蛋白的捕捉、回收转运及高尔基复合体膜内蛋白的逆向运输，行使从内质网到高尔基复合体的顺向转移。

二、囊泡转运及其运行的分子基础

１.囊泡转运是细胞内物质定向运输的重要途径和基本形式 ２.囊泡转运是一个高度有序、受到严格选择和精密控制的物质运输过程

３.特异性识别融合是囊泡物质定向转运和准确卸载的基本保证机制

４.囊泡转运是实现细胞膜及内膜系统功能结构转换和代谢更新的桥梁

囊泡的转运：囊泡以出芽的方式，从一种细胞器膜产生、脱离后

又定向地与另一种细胞器膜相互融合的过程

三：细胞内膜系统与医学关系

内 质 网 的 病 理 性 改 变

1. 最常见的病理改变是肿胀、肥大或囊池塌陷

内质网的肿胀主要是由于钠离子和水分的渗入、内流所造成的一种水解变性

膜的过氧化损伤所致的合成障碍造成的内质网改变往往表现为内质网囊池的塌陷

2. 内质网囊腔中包含物的形成和出现时某些疾病或病理过程的表现 3. 内质网在不同肿瘤细胞中呈现多样式的变化 内质网与阿尔茨海默病

• 大脑皮层β-淀粉样蛋白聚集

内质网Ca2+信号调节紊乱，将改变β-淀粉样前体蛋白在内质网的加工 ，过量生成β-淀粉样蛋白，沉积于内质网、胞质和分泌到细胞外，形成AD病变。 高尔基复合体的病理性变化

药物中毒 肿瘤细胞

高尔基复合体囊泡解体或塌陷 高尔基复合体囊泡肿胀

1. 功能亢进导致高尔基体的代偿性肥大

2. 毒性物质作用导致高尔基体的萎缩与损坏 3. 肿瘤细胞分化状态影响高尔基复合体形态 溶酶体与人类疾病溶

1. 溶酶体缺乏或缺陷疾病多为先天性疾病

已经发现有40多种先天性溶酶体病是由溶酶体中某些酶的缺乏或缺陷所引起

溶酶体贮积症（Lysosome Storage Diseases 简称：LSDs）是由于遗传缺陷引起的，由于溶酶体的酶发生变异，功能丧失，导致底物在溶酶体中大量贮积，进而影响细胞功能。

台-萨氏综合征（Tay-Sachs diesease）：溶酶体缺少氨基已糖酯酶A（β-N-hexosaminidase），导致神经节甘脂GM2积累（图6-30）

II型糖原累积病（Pompe病或称庞贝氏病）：溶酶体缺乏α-1，4-葡萄糖苷酶，糖原在溶酶体中积累，导致心、肝、舌肿大和骨骼肌无力。

戈谢病（Gaucher病）：又称脑苷脂沉积病，是巨噬细胞和脑神经细胞的溶酶体缺乏β- 葡萄糖苷酶造成的。

细胞内含物病（inclusion-cell disease，I-cell disease）：是N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶单基因突变引起的。高尔基体中加工的溶酶体前酶上不能形成M6P分选信号，酶被运出细胞。这类病人成纤维细胞的溶酶体中没有水解酶，导致底物在溶酶体中大量贮积，形成所谓的“包涵体（inclusion）”。

2. 溶酶体酶的异常释放或外泄造成的组织伤性疾病（矽肺、肺结核、

痛风）

过氧化物酶体与疾病

1. 原发性过氧化物酶体缺陷所致的遗传性疾病 遗传性无过氧化氢酶血症、Zellweger脑干甚综合征 2．疾病过程中的过氧化氢的病理改变

过氧化物酶体的病理改变可表现为数量、体积、形态等多种病理改变

基质溶解是过氧化物酶体最为常见的异常形态学变化，主要形式：在过氧化物酶体内形成，出现片状、小管状结晶包涵物。往往发生于缺血性组织损伤