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内膜系统：位于细胞质内，在结构，功能乃至发生上有一定联系的膜性结构的总称。内膜系统内质网高尔基复合体溶酶体过氧化物酶体大学医学细胞生物学内膜系统上1⚫内膜系统形成的意义内膜系统是真核细胞区别于原核细胞的重要标志，内膜系统的产生是细胞在漫

长的历史进化过程中，内部结构不断分化完善，各种生理功能逐渐提高的结果。内膜系统形成了不同的分隔区域，既有效增加了细胞内有限的空间表面积，而且使不同区域各司其职，从而使细胞整体代谢水平和功能效率大大提高。大学医学细胞生物学内膜系统上2核膜外层一、内质网的形态结构内质网由一层单位膜围成的形状大小不同的

小管，小泡，扁囊状结构，相互连接形成一个连续的网状膜系统。小管小泡扁囊状细胞膜核膜内质网细胞膜内质网的内腔相互连通。大学医学细胞生物学内膜系统上3二、内质网的类型及其结构特点粗面内质网:膜表面附着核糖体；形态多为板层状排列的扁囊；网腔内含低电子或

中等电子密度的物质；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。滑面内质网:膜表面无核糖体附着；形态多为分枝小管或小泡；多分布在一些分泌类固醇激素的细胞和一些特化的细胞中。核糖体粗面内质网滑面内质网大学医学细胞生物学内

膜系统上4⚫参与蛋白质的合成⚫参与蛋白质的糖基化⚫参与蛋白质的折叠⚫参与蛋白质的运输三、粗面内质网的功能大学医学细胞生物学内膜系统上5（一）作为核糖体附着的支架参与蛋白质合成附着核糖体合成的蛋白有：分泌性蛋白（外输性蛋白）膜整合蛋白细胞器中的驻留蛋白大学医学细胞生物学内膜系统上6思

考：细胞质中的游离核糖体是如何附着于内质网上的？•1975年美国分子细胞生物学家GBlobel提出了信号假说这一学说阐述了机制。•蛋白质转入内质网合成需要以下四种必需成分的参与：大学医学细胞生物学内膜系统上7•信号肽它是蛋白质的分选信号，带有这一标记多肽链的游离核糖体，就

会向内质网靠拢，并附着于其上。大学医学细胞生物学内膜系统上8•编码分泌蛋白的mRNA起始密码之后，有一组编码特殊氨基酸序列的密码子，即信号密码。游离核糖体通过信号密码翻译出一小段肽链，大约15-30个疏水

性氨基酸组成，称为“信号肽”。大学医学细胞生物学内膜系统上9➢信号识别颗粒（SRP）：存在于细胞质中，本身是一种“媒介分子”。一方面，可识别信号肽并与合成完信号肽的游离核糖体结合，形成SRP-核糖体复合物；另一方面，可与内质网膜

上的其相应的受体结合。由它介导核糖体附着到内质网膜上。大学医学细胞生物学内膜系统上10➢SRP受体：是一种存在于内质网膜上的跨膜蛋白，可与特异性地识别和结合信号识别颗粒，从而使核糖体附着在内质网上。➢移位子（转位因子）：是一种存在

于内质网膜上的跨膜蛋白，其本质就是通道蛋白，可以形成转位因子通道，有利于多肽链进入内质网腔内。大学医学细胞生物学内膜系统上11内质网腔细胞质SRP受体信号识别颗粒(SRP)移位子tRNAAP核糖体mRNA信号肽A信号假说大学医学细胞生物学内膜系统上12大学医学细胞生物学内膜系统

上13信号假说的主要内容⚫所有蛋白质多肽链的合成均起始于细胞质中的游离核糖体上。⚫在游离核糖体上首先合成信号肽，信号肽被信号识别颗粒（SRP)识别并结合,SRP占据了核糖体的A位，阻挡了新氨基酸上位，多肽链合成暂时终止。⚫SRP被内质网膜上的SRP-R特异性地识别和结合，在SRP介

导下核糖体附于内质网膜上。大学医学细胞生物学内膜系统上14⚫SRP从复合体上解离下来，回到细胞质基质中。多肽链的合成恢复,信号肽引导多肽链通过核糖体大亚基的中央管与转位子通道蛋白形成的通道进入内质网腔内继续合成。⚫信号肽被内质网腔面的

信号肽酶切除，肽链继续延伸直至合成终止。⚫完成肽链合成的核糖体大小亚基解聚并从内质网上解离下来，回到细胞质中重新利用。大学医学细胞生物学内膜系统上15蛋白质的糖基化：是指寡糖链与蛋白质共价结合形成糖蛋白的过程。粗面内质网发生的是N-连接糖基化。根据糖链和肽链的结合方式不同，蛋白质的糖基化可分为

两种N-连接糖基化O-连接糖基化（二）参与蛋白质的糖基化大学医学细胞生物学内膜系统上16⚫N-连接糖基化：主要是指寡糖链还原端的N-乙酰葡萄糖胺与蛋白质的天冬酰胺侧链氨基上的N相连接，所以称为N-连接糖基化。⚫寡糖链指的是含有2个N

-乙酰葡萄糖胺、9个甘露糖、3个葡萄糖的14寡糖。⚫由于催化蛋白质糖基化的酶（糖基转移酶）位于内质网膜腔面，所以，此种糖基化发生在粗面内质网腔内。N-连接糖基化大学医学细胞生物学内膜系统上17N-糖基化的过程磷酸多萜醇：是一种被牢固嵌人内质网膜中的脂

质分子，可以与寡糖分子连接，并使后者活化。大学医学细胞生物学内膜系统上18O-连接糖基化主要指的是寡糖链第一个糖基（N-乙酰半乳糖胺）与丝氨酸或苏氨酸-OH的氧原子连接。➢主要发生并完成于高尔基复合体内。➢O-连接糖基化一般糖链比N

-连接糖基化短，但是种类比后者多很多。O-连接糖基化大学医学细胞生物学内膜系统上19糖基化的生物学意义⚫给不同蛋白质打上不同的标记，起到运输信号的作用，引导蛋白质进行靶向运输。⚫可以增加蛋白质的稳定性，对蛋白质有保护作用，

使它们免遭水解酶的降解。⚫糖基化有利于形成细胞膜表面的糖被，在细胞识别和信号转导中发挥作用。大学医学细胞生物学内膜系统上20（三）参与蛋白质的折叠⚫多肽链功能的实现需要依靠其在一级结构的基础上进行特定的盘旋、折叠形成三维立体构象，内质网可以为新生

多肽链的正确折叠和装配提供有利环境。➢内质网网腔中丰富的氧化型谷胱甘肽是多肽链上半胱氨酸残基之间的二硫键形成的必要条件。➢附着于内质网腔面上的二硫键异构酶切断不正确的二硫键，帮助新合成的蛋白重新形成二硫键，并处于正确的折叠。➢

内质网中的“分子伴侣”可以与错误折叠的多肽链结合，并激活蛋白水解酶，降解错误折叠的多肽，从而阻止错误折叠，促使它们重新折叠。“分子伴侣”还可以与未完成装配的亚单位结合，促使其装配并协助运输。大学医学细胞生物学内膜系统

上21（四）参与蛋白质的运输蛋白质在内质网腔上折叠、组装后，形成含分泌蛋白的运输小泡，运输小泡与内质网膜脱离，运至高尔基体内被进一步修饰而后经细胞膜排出。大学医学细胞生物学内膜系统上22滑面内质网的功能1.脂类的合成2.糖原的分解3.解毒作用4.横纹肌的收缩5.水和电解质代谢6.胆汁

的生成滑面内质网大学医学细胞生物学内膜系统上23⚫脂类的合成脂类合成是滑面内质网最为重要的功能之一。细胞所需的全部膜脂都在此合成。放射自显影显示：被标记的脂类前体物质能很快进入内质网。后来的研究发现：滑面内质网上存在丰富的合成脂类的各种酶。如：卵磷脂的合成需要内质网膜上的磷酸酶、胆碱

磷酸转移酶依次发挥作用而实现。新合成的脂类分子位于内质网膜上，内质网以“出芽”方式形成运输小泡，把它们运送到高尔基体、溶酶体和质膜等膜性细胞器。大学医学细胞生物学内膜系统上24大学医学细胞生物学内膜系统上25➢在类

固醇激素分泌旺盛的细胞中存在发达的滑面内质网，其网中存在全套胆固醇合成所需的酶类和使胆固醇转变为类固醇激素的酶。➢滑面内质网是一种多功能细胞器。不同种类的细胞中因其组成成分的差异，表现出的功能完全不同。大学医学细胞生物学内膜系统上26⚫糖原

的分解在肝细胞的滑面内质网膜上含有葡萄糖-6-磷酸酶，可以催化葡萄糖-6-磷酸去磷酸化生成葡萄糖，葡萄糖比6-磷酸-葡萄糖更易透过质膜。肝细胞的一个重要功能是维持血糖水平的恒定,这一功能与葡萄糖-6-磷酸酶的作用密切相关。大学医学细胞生物学内膜系统上27大学医学细胞生物学内膜系统上28⚫解

毒作用肝脏是机体外源性和内源性毒物、药物的主要解毒器官，它的解毒作用主要在由滑面内质网来完成，在此含有丰富的氧化电子传递酶系。大学医学细胞生物学内膜系统上29⚫横纹肌的收缩⚫水和电解质代谢⚫胆汁的生成大学医学细胞生物学内膜系统上30

一、高尔基复合体的形态结构光镜：网状结构电镜扁平囊成熟面小囊泡大囊泡形成面大学医学细胞生物学内膜系统上31扁平囊呈盘状，4-6层称——————高尔基堆凹面：成熟（反）面凸面：形成（顺）面凸面：形成（顺）面；小囊泡30-80

nm球形小泡膜厚：6nm;中间膜囊囊腔内含：中等电子密度的物质泡内含物质：低电子密度物质，较透明。大囊泡100-500nm;膜厚：8nm;泡内含物质：高电子密度物质，浓缩泡。凹面：成熟（反）面大学医学细胞生物学内膜系统上32蛋白质合成溶酶体寡聚糖

磷酸化切除甘露糖加N-乙酰葡萄糖胺加半乳糖加唾液酸；分选溶酶体顺面管网中间膜囊反面膜囊反面管网rER顺面膜囊切除甘露糖二、高尔基体各分隔区域功能的差异大学医学细胞生物学内膜系统上33三、高尔基复合体的功能参与细胞的分泌活动早在20世纪60年代中期，Jamies

on和Palade等人运用放射性自显影追踪技术，将3H标记亮氨酸注入豚鼠的胰腺细胞中，观察到右图的结果。3分钟20分钟120分钟大学医学细胞生物学内膜系统上341.参与糖蛋白的合成和修饰N-连接的糖基化：主要要在rER腔内合成，完成于高尔基复合体。O-连接的糖基化

：在高尔基复合体内完成。糖蛋白3H标记甘露糖3H标记半乳糖；唾液糖3H标记N-乙酰葡萄糖胺2.参与蛋白质的改造无活性的前体物质加工改造有生物活性的物质高尔基复合体对糖蛋白的合成和修饰过程具有严格的顺序性

。（二）参与蛋白质的加工修饰大学医学细胞生物学内膜系统上35蛋白质合成溶酶体寡聚糖磷酸化切除甘露糖加N-乙酰葡萄糖胺加半乳糖加唾液酸；分拣溶酶体顺面管网中层囊反面囊反面管网大泡（分泌颗粒）rER顺面囊切除甘露糖高尔基体各分隔区

域在蛋白质糖基化过程中功能的差异大学医学细胞生物学内膜系统上36蛋白质合成溶酶体寡聚糖磷酸化切除甘露糖加N-乙酰葡萄糖胺加半乳糖加唾液酸；分拣溶酶体顺面管网中层囊反面囊反面管网大泡（分泌颗粒）rER顺面

囊切除甘露糖（三）蛋白质的分选运输大学医学细胞生物学内膜系统上37细胞内合成的蛋白质之所以能够定向转运取决于两个方面：•蛋白质中包含特殊的分选信号•细胞器上具特定的信号识别装置（受体）蛋白经过修饰后就被戴上了不同分选信号，才会被高尔基体扁平囊反面的受体识别，从而向不同部位运

输。大学医学细胞生物学内膜系统上38内吞体rER顺面管网反面管网高尔基复合体溶酶体的酶前体加入磷酸基团M-6-P溶酶体酶ATPADP+PiH+去除磷酸PH=6初级溶酶体（四）参与溶酶体的形成大学医学细胞生物学内膜系统上39（五）参与膜的转变内

质网运输小泡高尔基复合体大囊泡细胞膜膜流：细胞内以内膜系统为主的各种膜性结构之间相互联系和转移的现象称膜流。大学医学细胞生物学内膜系统上40蛋白质的空间结构•蛋白质的空间结构是指以氨基酸排列顺序为基础，构成蛋白质独特的三维空间构象，这种构象体现了蛋白质的个性，是不同蛋白质具有独特生理功能的

结构基础。•1952年丹麦科学家Linderstrom-lang建议将蛋白质复杂的分子结构分成4个层次进行研究，即由低到高分为一级结构、二级结构、三级结构、四级结构。大学医学细胞生物学内膜系统上41蛋白质的一级结构：一级结构是指多肽链中氨基酸的种类、数目和排列顺

序。它是蛋白质空间构象的基础，也是蛋白质特异的生物学功能的基础。大学医学细胞生物学内膜系统上42蛋白质的二级结构：在一级结构的基础上，借助氢键在氨基酸对应点连接，使多肽链进一步螺旋或折叠形成蛋白质的二级结构。它指的是主链骨架原子

的相对空间位置，而不涉及侧链的位置。二级结构主要有ɑ螺旋、Beta折叠、Beta转角、无规卷曲。大学医学细胞生物学内膜系统上43ɑ螺旋：肽链以右手螺旋盘绕而成的空心筒构象大学医学细胞生物学内膜系统上44蛋白质的三级结构：在二级结构的基础

上进一步折叠形成三级结构。此结构的形成与不同侧链间的相互作用有密切关系，由一条多肽链组成的蛋白质只有在三级结构才能表现出生物活性。如：肌红蛋白大学医学细胞生物学内膜系统上45蛋白质的四级结构：有些蛋白质由两条或几条多肽链组成，每条多

肽链有完整的三级结构（亚基），各亚基间的相对构象、空间排布，称为蛋白质的四级结构。如：大学医学细胞生物学内膜系统上46Acetylcholinereceptor大学医学细胞生物学内膜系统上47大学医学细胞生物学内膜系统上48第二信使（一）环磷酸腺苷（cAMP）及其介导的信号转导途径大学医

学细胞生物学内膜系统上49腺苷酸环化酶水解ATP生成cAMP大学医学细胞生物学内膜系统上50PKA是cAMP的靶蛋白•cAMP作用于cAMP依赖性蛋白激酶(PKA)，PKA活化后，可使多种蛋白质底物的丝氨酸或苏氨酸残基发

生磷酸化，改变后者活性状态。大学医学细胞生物学内膜系统上51cAMP激活PKA影响糖代谢示意图大学医学细胞生物学内膜系统上52底物(酶或蛋白质)名称受调节的通路糖原合酶糖原合成磷酸化酶b激酶糖原分解丙酮酸脱氢酶丙酮酸→乙酰辅酶A激素敏感脂酶甘油三

脂分解和脂肪酸氧化酪氨酸羟化酶多巴胺、肾上腺素和去甲肾上腺素合成组蛋白H1、组蛋白H2BDNA聚集蛋白磷酸酶1抑制因子1蛋白去磷酸化转录因子CREB转录调控PKA底物举例大学医学细胞生物学内膜系统上53（二）磷脂酶C催化DAG和IP3的生成•

磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C（简称PLC）可将PIP2分解成为甘油二酯（DAG）和三磷酸肌醇（IP3）。PIP2甘油二酯（DAG）+肌醇三磷酸（IP3）PLC大学医学细胞生物学内膜系统上54IP3的靶分子是钙离子通道•IP3为水溶性，生成后从

细胞质膜扩散至细胞质中，与内质网(肌质网膜)上的IP3受体结合。IP3＋IP3受体钙离子通道开放，细胞内钙释放细胞内钙离子浓度迅速增加大学医学细胞生物学内膜系统上55DAG的靶分子是蛋白激酶C•蛋白激酶C（PKC），属于丝/苏氨酸蛋白激酶，广泛参与细胞的各项生理活动。PKC作用的底物包括质膜

受体、膜蛋白、多种酶和转录因子等，参与多种生理功能的调节。•大学医学细胞生物学内膜系统上56（三）钙离子可以激活信号转导有关的酶类1．钙离子在细胞中的分布具有明显的区域特征•细胞外液游离钙浓度高（1.12~1

.23mmol/L）；•细胞内液的钙离子含量很低，且90%以上储存于细胞内钙库（内质网和线粒体内）；胞液中游离Ca2+的含量极少（基础浓度只有0.01~0.1mol/L）。大学医学细胞生物学内膜系统上57•导致胞液游离Ca2+

浓度升高的反应有两种：一是细胞质膜钙通道开放，引起钙内流；二是细胞内钙库膜上的钙通道开放，引起钙释放。胞液Ca2+可以再经由细胞质膜及钙库膜上的钙泵（Ca2+-ATP酶）返回细胞外或胞内钙库，以消耗能量的方

式维持细胞质内的低钙状态。大学医学细胞生物学内膜系统上58钙离子的信号功能主要是通过钙调蛋白实现•钙调蛋白（calmodulin，CaM）可看作是细胞内Ca2+的受体。乙酰胆碱、儿茶酚胺、加压素、血管紧张素和胰高血糖素等胞液Ca2+浓度升高CaMCa

MCa2+Ca2+Ca2+Ca2+大学医学细胞生物学内膜系统上59•CaM发生构象变化后，作用于Ca2+/CaM-依赖性激酶（CaM-K）。专一功能CaM-K多功能CaM-K肌球蛋白轻链激酶:调节肌肉收缩磷酸化酶激酶:调节糖原分解延长因子2激酶:调节蛋白合成Ca2+/CaM-依赖

性激酶ICa2+/CaM-依赖性激酶II大学医学细胞生物学内膜系统上60•钙调蛋白是NOS的主要调节分子，3种NOS均含有钙调节蛋白结合位点。•凡是引起细胞内Ca2+升高的信号均有可能作用于NOS。大学医学细胞生物学内膜系统上61NO在细胞内外可产生多种生理、病理效应•NO在很多组织、系

统发挥生理或病理作用。NO作用酶和蛋白质激活抑制激活或抑制ADP-核糖转移酶，可溶性鸟苷酸环化酶,环氧化酶细胞色素，顺乌头酸酶，质子ATP酶，运铁蛋白，核糖核苷酸还原酶，脂加氧酶氨基的亚硝基化，巯基的亚硝基化受NO激活和抑制的酶和蛋白质大学医学细胞生物学内膜系统上62