生物竞赛复习课件:内质网与高尔基体.ppt
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1、内 质 网 一、内质网的化学组成 由脂类和蛋白质构成。内质网膜含丰 富的磷脂酰胆碱,而鞘磷脂含量很 少。内质网膜含的蛋白质含量比细 胞膜高。 内质网膜具有大量的酶,其中葡萄糖 6磷酸酶是内质网的标志酶。 二、内质网的结构 内质网是由单位 膜围成的一些 形状大小不同 的小管、小泡 及扁囊状结构, 相互连接形成 一个连续的网 状膜系统 三、内质网的类型 1、粗面内质网 (rough endoplasmic reticulum,RER) 2、滑面内质网 (smooth endoplasmic reticulum,SER) l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
2、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。 l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。 1、粗面内质网 形态上多为板层状排列的扁囊。 在合成分泌蛋白的细胞中粗面 内质网发达,如胰腺外分泌细胞粗面 内质网在胞质中密集排列,形成同心 层板状结构。 分化较完善的细胞,粗面内质网亦发达 ;而未成熟或未分化好的细胞(如干细 胞、胚胎细胞等)与相应的正常成熟的 细胞相比,则不发达。 粗面内质网的发达程度可作为判 断细胞分化程度和功能状态的一种形 态学指
3、标。 2、滑面内质网 形态上多为彼此连通的分枝小管或小泡 。 在一些特化的细胞中滑面内质网比较丰富, 如胃壁细胞、皮脂腺细胞、横纹肌细胞及分 泌甾类激素的细胞都富含滑面内质网。一般 说来,细胞内粗面内质网丰富者,则滑面内质网 的量就少,反之亦然。 肝细胞例外,两类内质网都丰富,有时两者相 互转化。 四、内质网的功能 内质网是一个非常复杂的网状 膜系统,它将细胞质基质分隔成许多 不同的小区域,使细胞内一些物质代 谢能在特定的环境中进行。同时,它 在细胞极为有限的空间内建立起大 量的膜表面,这非常有利于许多酶的 分布和各种代谢过程高效率地进行 。 1、粗面内质网的功能 参与蛋白质合成后的运输 向细
4、胞外分泌的蛋白质(或称外输蛋白),包括酶类、肽 类激素和抗体及胞外基质蛋白,这类蛋白常以分泌的 形式输送到细胞外。 一些膜嵌蛋白、如细胞膜蛋白、内质网等膜性细胞器 膜上的膜蛋白,还有膜受体和膜抗原等。 需要与其它细胞组分严格隔离的蛋白质,如溶酶体蛋 白等。 一些需要进行复杂修饰的蛋白质。 一些蛋白合成后,需进入内质网腔进行糖基化,形成糖蛋白, 然后转运至相应的部位 信号序列的发现和证实 l微粒体实验 l在George Palade用离心技术分离到有核糖体结合的微 粒体,即发现膜结合核糖体(membrane-bounded ribosome)之后, 科学家推测:膜结合核糖体合成的蛋白 质首先要进
5、入内质网的腔,然后通过选择性的分泌过程 输出到细胞外,而游离核糖体上合成的蛋白质则留在细 胞内使用。 l为了研究内质网上合成的蛋白质是否进入了内质网的 腔, Colvin Redman 和 David Sabatini用分离的RER小 泡(微粒体)进行无细胞系统的蛋白质合成, 证明了膜结 合核糖体上合成的蛋白质进入了微粒体的腔。 为什么有些核糖体合成蛋白质时不同内质网结 合,有些正在合成蛋白质的核糖体要同内质网结 合,并将合成的蛋白质插入内质网?对此,美国洛 克菲勒大学的 Gnter Blobel、David Sabatini 和Bernhard Dobberstein 等于1971年提出两点
6、 建议: 分泌蛋白的N-端含有一段特别的信号序列 (signal sequence),可将多肽和核糖体引导到ER 膜上; 多肽通过ER膜上的水性通道进入ER的腔中, 并推测多肽是在合成的同时转移的。 信号序列存在的直接证据 1972年,Csar Milstein和他的同事用无细胞系统 研究免疫球蛋白(IgG)轻链合成时获得了信号序 列存在的直接证据, 证明Blobel等的建议是正确 的。他们用分离纯化的核糖体在无细胞体系中 用编码免疫球蛋白轻链的mRNA指导合成多肽, 发现合成的多肽比分泌到细胞外的成熟的免疫 球蛋白在N端有一段多出的肽链, 它有20个氨基 酸,他们推测,这段肽具有信号作用,使
7、IgG得以 通过粗面内质网并继而分泌到细胞外。 膜结合核糖体体的蛋白质合成与转运 2、滑面内质网的功能 (1)脂类的合成 食 物 中 的 脂 肪 血 液 磷 脂 和 胆 固 醇 肾上腺皮质细胞、睾丸间质细胞 和卵巢黄体细胞滑面内质网也很 发达,含有合成胆固醇的全套酶 系和使胆固醇转化为皮质激素( 如肾上腺激素、雄性激素和雌性 激素)的酶类。此外,皮脂腺细胞 也分泌脂肪性物质,它亦有发达的 滑面内质网。 催化类型酶作用部位 碳水化合物代谢 葡萄糖6-磷酸酶腔中 -葡糖醛酸酶腔中 葡糖醛酸转移酶腔中 糖基转移酶胞质溶胶 脂代谢 脂肪酸CoA连接酶胞质溶胶 磷脂醛磷酸酶胞质溶胶 胆固醇羟基化酶胞质溶
8、胶 转磷酸胆碱酶胞质溶胶 磷脂转位酶胞质溶胶和腔中 与药物脱毒相关的氧化酶 细胞色素P-450胞质溶胶 NADPH-细胞色素P-450还原酶胞质溶胶 细胞色素 b5胞质溶胶 NADH-细胞色素b5还原酶胞质溶胶 蛋白质的加工信号肽酶蛋白二硫异构酶腔中腔中 微粒体上检测到的光面内质网上存在的酶类 在光面内质网膜中合成磷脂酰胆碱 (2)糖原的合成与分解 (肝细胞 ) 在肝细胞中糖原颗粒的分布常与滑面 内质网紧密伴随。在滑面内质网膜上 含有葡萄糖-6-磷酸酶,在肝细胞,它可 以催化由细胞质基质中肝糖原降解所 产生的葡萄糖-6-磷酸,使之分解为磷 酸与葡萄糖,然后葡萄糖进入内质网腔 再被释放到血液中。
9、 (3)解毒作用 (肝细胞) 由肠道吸收的外源性毒物或药物 以及机体代谢自生的内源性毒物, 均由肝细胞中的滑面内质网通过 氧化、甲基化、结合等方式,使毒 性降低或去毒后排泄。 (4)横纹肌的收缩(骨骼肌和心肌 ) 滑面内质网围绕在每条肌原纤维的周围,形成一 个十分精致的网络状结构系统,称肌质网。当肌 纤维膜的兴奋传到肌质网时,引起肌质网释放Ca2 到肌微丝之间,Ca2+激活ATP酶,使ATP转变为 ADP并释放能量,激发肌丝的滑行,引起肌肉的收 缩。当肌纤维松弛时,肌质网又重新获得Ca2+因 此,滑面内质网在肌纤维中通过摄取和释放Ca2+ 以参与肌肉的收缩活动 。 (5)水和电解质代谢(胃底腺
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