第九章 内膜系统（完结）

自己整理的，不喜勿喷，㊗️大家在期末取得理想的成绩💯💯💯细胞内膜系统是指细胞质中在结构与功能上相互联系的一系列膜性细胞器的总称，广义上内膜系统包括：内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体、分泌泡等。

细胞内膜系统

• I. 内质网（ER）
  • I.1. 是聚集、分布于细胞核附近胞质区的一些由小泡、小管彼此连接形成的网状结构。
  • I.2. 形态结构特点
    • I.2.1. 内质网的形态变异很大，在不同细胞中，形态、数量和分布不同。在同种细胞不同发育时期，随着生理机能的不同，ER也不一样
    • I.2.2. 是由膜所形成的一些形状大小不同的小管、小囊或扁囊连成一个连续的网状膜系统，其内腔是联通的
    • I.2.3. 内质网和核膜相连续
  • I.3. 滑面内质网（SER）
    • I.3.1. 脂质合成
    • I.3.2. 类固醇激素（甾体激素）的合成（生殖腺内分泌细胞和肾上腺皮质）
      • 肾上腺皮质激素
      • 性激素
    • I.3.3. 储存钙离子
      • 肌质网上的Ca2＋—ATP酶泵将细胞质基质中Ca2＋泵入肌质网腔中。
    • I.3.4. 肝的解毒作用
      • 肝细胞中的SER起解毒作用
    • I.3.5. 糖原代谢
      • SER中含有葡萄糖—6—磷酸酶，是糖原分解成葡糖糖的场所
  • I.4.
  • I.5. 粗面内质网（RER）
    • I.5.1. 蛋白质的修饰与加工
      • 包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键的形成等，其中最主要的是糖基化，几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。
      • 糖基化
        • 发生在ER的腔面，糖基一般连接在4种氨基酸上，分为2种
          • O—连接的糖基化
            • 在高尔基复合体中进行
          • N—连接的糖基化
    • I.5.2. 新生肽的折叠与组装
      • ATP酶的作用下完成，需要消耗能量
    • I.5.3. 蛋白质的合成
  • I.6. 内质网的研究模型：微粒体
    • I.6.1. 用蔗糖密度梯度离心的方法可以将RER和SER分离开来。离心后，内质网断裂成许多小泡，称为微粒体。
      • 表面附有核糖体的为粗面微粒体，来源于RER。
      • 表面光滑，没有附着核糖体的为滑面微粒体，多数来自SER，也有部分来源细胞膜、高尔基复合体及线粒体等膜性结构。
      • 尽管ER在离心过程中受到了一定程度的破坏，但作为ER的基本特征并未消失。因此，微粒体（尤其是粗面微粒体）是研究ER化学组成和功能的极好的材料。
    • I.6.2.
• II. 高尔基体
  • II.1. 电镜下高尔基体结构是由扁平膜囊和大小不等的囊泡构成
  • II.2. 结构
    • II.2.1. 高尔基体顺面网状结构（CGN）
    • II.2.2. 高尔基体反面网状结构（TGN）
    • II.2.3. 高尔基体中间膜囊
    • II.2.4. 大小囊泡
    • 高尔基体在结构和生化成分上具有极性，和内质网临近的近核一侧，扁囊弯曲呈凸面，称为形成面（forming face）或顺面（cis face）；在远核的一侧，面向细胞膜的一面呈凹面，称为成熟面（mature face）或反面（trans face）。
    • II.2.5. 高尔基体的特征性酶是：糖基转移酶
  • II.3. 功能（加工、物流中心）
    • II.3.1. 参与细胞分泌活动
      • 负责对细胞合成的蛋白质进行加工，分类，并运出，其过程是RER上合成蛋白质→进入ER腔→以出芽的形式形成囊泡→进入CGN→在medial Gdgi中加工→在TGN中形成囊泡→囊泡与质膜融合、排出
    • II.3.2. 蛋白质和脂类的糖基化
      • O—连接的糖基化主要在高尔基复合体中进行，通过逐次将糖基转移到Ser、Thr、和Hyr上形成寡糖链，糖的供体同样为核苷糖。糖基化的结果使不同的蛋白质打上不同的标记，改变多肽的构象和增强蛋白质的稳定性。
    • II.3.3. 进行膜的转化功能
      • 高尔基体的膜无论是厚度还是在化学组成上都处于内质网和细胞膜之间，因此高尔基体在进行着膜转化的功能，在内质网上合成的新膜转移至高尔基体后，经过修饰和加工，形成高尔基体大囊泡与质膜融合，使新形成的膜整合到质膜上。
    • II.3.4. 将蛋白水解为活性物质
      • 如将蛋白质N端或C端切除，成为有活性的的物质（胰岛素C端）或将含有多个相同的氨基序列的前体水解为有活性的多肽，如神经肽。
    • II.3.5. 参与形成溶酶体
    • II.3.6.
  • II.4. 高尔基体与疾病
    • II.4.1. 泛发性色素异常症
    • II.4.2. 肝豆状核变性
    • 蛋白质可以合成，运输出故障
• III. 溶酶体
  • III.1. 溶酶体
    • III.1.1. 溶酶体膜的特征
      • 膜蛋白高度糖基化，糖链暴露在膜内表面，保护溶酶体膜不受水解酶作用（类似于细胞外被，但细胞外被是在细胞膜的外表面，如小肠上皮细胞的细胞外被能够保护黏膜上皮不被消化酶消化）
      • 嵌有质子泵，形成和维持溶酶体中酸性的内环境
      • 具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运
    • III.1.2. 溶酶体的形成过程及类型
      • 初级溶酶体
        • 含有多种水解酶，但无活性，只有当溶酶体破裂，或其它物质进入，才有酶活性。这些酶都是酸性水解酶，反应的最适PH为5左右。
      • 次级溶酶体
        • 自噬溶酶体
        • 异噬溶酶体
      • 后溶酶体（残余小体）
    • III.1.3. 几乎存在于所有的动物细胞。溶酶体是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。
      • 自体吞噬
        • 消化细胞自身的局部细胞质或细胞器
      • 异体吞噬
        • 分解从外界进入到细胞内的物质，如细菌。
      • 当细胞衰老时，其溶酶体破裂，释放出水解酶，消化整个细胞而使其死亡
    • III.1.4. 溶酶体与疾病
      • 溶酶体贮积症
        • 由于遗传缺陷引起的，由于溶酶体的酶发生变异，功能丧失，导致底物在溶酶体内大量贮积，进而影响细胞功能。
      • 肺纤维化
      • 肺结核
      • 矽肺
    • III.1.5. 溶酶体的标志酶：酸性磷酸酶
    • III.1.6. 功能
      • 自体吞噬（自噬）
      • 异体吞噬
      • 自噬
• IV. 线粒体（细胞动力工厂）
  • IV.1. 是一种存在于大多数细胞中的由两层膜包被的细胞器，大多数真核细胞或多或少都拥有线粒体，但它们各自拥有的线粒体在大小、数量及外观上各有不同
    • IV.1.1.
  • IV.2. 结构模型
    • IV.2.1. 双层膜外膜光滑，内膜向内凸起形成一个个嵴，线粒体嵴上有很多颗粒，为ATP酶
    • IV.2.2. 转位接触点：蛋白质等物质进出线粒体的通道
    • IV.2.3.
    • IV.2.4. 外膜通透性很大，内膜具有很强的选择通透性
    • IV.2.5. 具备一定的自主性，由DNA、RNA
  • IV.3. 半自主性细胞器
    • IV.3.1. 概念
      • 自身含有遗传表达系统
  • IV.4. 线粒体核编码蛋白的转运
    • IV.4.1. 大多数参与电子传递链的蛋白都是核编码的线粒体蛋白。
    • IV.4.2. 输入到线粒体的蛋白质都在其N-端具有一段基质导入顺序（matrix-targeting sequence，MTS），线粒体外膜和内膜上的受体能识别并结合各种不同的但相关的 MTS。
    • IV.4.3. 绝大多数线粒体蛋白定位到基质，少数输入到膜间隙以及插入到内膜和外膜上。
    • IV.4.4. 核编码蛋白在进入线粒体的过程中，需要分子伴侣蛋白的协助。
    • IV.4.5. 绝大多数的前体蛋白都要和一种称为热休克蛋白70（constitutive heat shock protein70，hsc70）的分子伴侣结合。 　
    • IV.4.6. 紧密折叠的蛋白不可能穿越线粒体膜，分子伴侣可以防止前体蛋白形成不可解开的构象，也可以防止已松弛的前体蛋白聚集。
    • IV.4.7.
  • IV.5. 线粒体的起源
    • IV.5.1. 内共生学说：线粒体起源于与古老厌氧真核细胞共生的早期细菌。在之后的长期进化过程中，细菌的大部分遗传信息转移到细胞核上，这样留在线粒体上的遗传信息大大减少。
    • IV.5.2. 非共生假说：原始的真核细胞是一种进化程度较高的需氧细菌，参与能量代谢的电子传递系统、氧化磷酸化系统位于细胞膜上。随着不断进化，细胞需要增加其呼吸功能，因此不断地增加其细胞膜的表面积，增加的膜不断地内陷、折叠、融合，并被其它膜结构包裹（形成的双层膜将部分基因组包围在其中），形成功能上特殊（有呼吸功能）的双层膜性囊泡，最后演变为线粒体。
  • IV.6. 线粒体的分裂和融合
    • IV.6.1. 分裂方式
      • 出芽分裂
      • 收缩分裂
      • 间壁分裂
    • IV.6.2. 融合
      • 线粒体融合（ mitochondrial fusion）是由一系列蛋白分子精确调控和介导的，可以使不同线粒体之间的信息和物质得到相互交换，有利于促进线粒体的相互协作，保证线粒体正常的功能。
  • IV.7. 线粒体与疾病
  • IV.8.
• V. 过氧化物酶体（微体）
  • V.1. 功能
    • V.1.1. 过氧化氢酶能利用H2O2将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精1/4是在过氧化酶体中氧化为乙醛
    • V.1.2. 参与脂肪酸的β氧化
  • V.2. 也叫微体，共同特点是内涵一种至多种依赖黄素的氧化酶和过氧化氢酶（标志酶），一发现40多种氧化酶，其中尿酸氧化酶的含量极高
• VI. 囊泡
  • VI.1. 真核细胞中常见的膜泡结构，由细胞器膜外凸或内凹芽生而成
  • VI.2. 膜泡结构将待运输分子包裹起来，通过出芽的方式脱离转运起点，送到目的地后通过膜融合的方式释放
  • VI.3.
• VII. 思考题
  • VII.1. 内膜系统、残质体、微粒体
  • VII.2. 溶酶体膜结构特点
  • VII.3. 内膜系统间如何相互联系
  • VII.4. 分子伴侣、 MTS
  • VII.5. 线粒体的动态平衡
  • VII.6. 为什么说线粒体是一个半自主细胞器
  • VII.7.
• VIII. 细胞内在结构、功能、发生上相关的，由膜包绕形成的细胞器或细胞结构，包括核被膜、内质网、高尔基体及其形成的溶酶体和分泌泡，以及其他细胞器，如线粒体、质体和微体等膜包围的细胞器（膜性细胞器或称房室）
  • VIII.1.