第八章 高尔基复合体Golgi Complex

熟悉高尔基复合体的结构、化学组成、标志化学反应、标志酶和功能 1898 Golgi 内网器 (internal reticular apparatus)

1924 马文昭 细胞分泌

1929 Bowen 精子发育

高尔基器 Golgi apparatus

高尔基体 Golgi body

高尔基复合体 Golgi complex

形态结构和分布

哺乳动物附睾管上皮细胞中的大高尔基复合体

高尔基复合体与微管分布的对应关系。

★高尔基体的极性

◆高尔基内侧网络(cis-Golgi network, CGN)

顺面、形成面

◆中间潴泡 (medial cisternae)

◆高尔基外侧网络(trans Golji network,TGN)

外侧面、成熟面

高尔基复合体的极性

凸面 convex 凹面concave

生成面forming face 分泌面secreting face

近端面proximal face 远端面distal face

未成熟面immature face 成熟面 mature face

进面 entry face 出面 exit face

顺面 cisface 反面trans face

二.化学组成

蛋白质 60%

脂类 40%

少量糖类

标志酶 糖基转移酶(glycosyltransferase)

标志细胞化学反应

嗜锇反应

烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸(NADP)酶细胞 化学反应

胞嘧啶单核苷酸(CMP)酶细胞化学反应

硫胺素焦磷酸 (TPP)酶细胞化学反应

三.功能

1.形成和包装分泌物

2.糖基化修饰

3.高尔基复合体对蛋白质的分拣作用

4.蛋白质的水解和其它加工过程

5.膜泡运输及膜的转化 Mechanism of vesicular transport

★小泡运输的三个关键问题∶

◆小泡是如何形成的?为什么有些膜整合蛋白能够被选择性地包入小泡?



◆不同类型的运输小泡具有什么样的信号标记，这些标记如何帮助它们同特定类型细胞器的膜结合?

◆运输小泡的膜同靶膜相互融合的机理是什么?

运输小泡的类型与分选信号

★被膜小泡(coated vesicles)类型

◆披网格蛋白小泡(clathrin-coated vesicle)

◆COPII被膜小泡(COPII coated vesicles)

◆COPI被膜小泡(COPI coated vesicles)

◆Caveolin(小窝蛋白)

6.高尔基复合体与溶酶体的形成

7.植物细胞壁的沉积

8.与植物细胞的渗透压有关

思考题

高尔基复合体的形态结构如何？有哪几个标志细胞化学反应？其功能如何？

第九章 溶酶体和微体

熟悉溶酶体和微体的区别；掌握溶酶体酶的合成过程。

一.溶酶体

溶酶体的发现

(一)基本特性

球形结构 直径0.2-0.8um 一层单位膜包围

嵌有质子泵、载体蛋白、膜蛋白高度糖基化

60多种水解酶 pH5.0 酸性磷酸酶(acid phosphatase)

高等动物、原生动物中有

植物细胞:液泡(vacuoles) 、圆球体(spherosome)、糊粉粒(aleurone)、蛋白质小体(protein body) 细菌中 质周隙

★溶酶体膜特性

◆溶酶体的膜上嵌有质子泵 ?

◆溶酶体的膜上具有多种载体蛋白用于水解产物向外转运

◆溶酶体的膜蛋白高度糖基化

◆溶酶体的膜含有能促进膜稳定性的胆固醇

溶酶体及其酶类

（二）溶酶体的类型

◆初级溶酶体(primary lysosome)

◆次级溶酶体(secondary lysosome)

▲自噬性溶酶体(aotolysosome)

▲异噬性溶酶体(heterolysosome)

▲混合性溶酶体(ambilysosome)

◆三级溶酶体（残余小体）

(三)功能

1.细胞内消化 2.防御作用

3.清除无用的生物大分子、衰老的细胞器和死亡的细胞

4.发育过程中细胞的清除 5.在受精中的作用

6.内分泌细胞中的功能

（四）溶酶体与疾病

1.肺结核(tuberculosis)

2.矽肺(silicosis)

3.贮积病

4.类风湿关节炎（rheumatoid arthritis）

5. 溶酶体与休克

6. 溶酶体与肿瘤

(五)溶酶体的生物发生 ◆甘露糖-6-磷酸途径 ◆非甘露糖-6-磷酸途径

★溶酶体酶的结构特征

◆溶酶体的酶上都有一个特殊的标记∶6-磷酸甘露糖(mannose 6-phosphate, M6P)。 ◆高尔基体外侧网络通过对M6P的识别将溶酶体的酶分选出来。

◆这一标记是溶酶体在粗面内质网合成后通过糖基化和磷酸化添加上去的。

★溶酶体酶的加工

◆粗面内质网中进行N-连接糖基化，然后转运到高尔基体中进一步加工

◆甘露糖-6-磷酸化

●N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶(N-acetyglucosamine phosphotransferase)

●N-乙酰葡萄糖苷酶。

★内体(endosome)

◆初级内体(early endosome)

●初级内体的分拣作用

◆次级内体(late endosome)

●CURL(compartment of uncoupling of receptor and ligand):受体与配体非偶联的区室。 ★溶酶体酶的分选

◆M6P受体蛋白(M6P receptor protein)

●M6P受体蛋白在pH为6.5～7的条件下与M6P结合

●在酸性条件下(pH=6)脱落

●M6P受体蛋白主要存在于高尔基体外侧网络

●在某些细胞中M6P受体蛋白也存在于细胞质膜上。

溶酶体酶的合成和成熟过程

部 位

发生的变化

(1) 核糖体

合成前体蛋白

(2) 内质网

输入内质网腔；切除信号肽；N-连接糖基化修饰

(3) 高尔基体

修饰；形成M6P配体；同M6P受体结合

(4) 初级溶酶体

与M6P受体分离；前酶初步水解；去磷酸化；开始与其它小泡融合

(5) 次级溶酶体

水解酶成熟；催化；降解

二. 微体(microbody)

微体与溶酶体的区别

溶酶体 微体

形态大小 多呈球形, 球形,哺乳动物细胞中

直径0.2～0.5μm, 直径多在0.15～0.25μm,

无酶晶体 内常有酶晶体

酶种类 酸性水解酶 氧化酶类

pH值 5左右 7左右

是否需氧 不需要 需要

功能 细胞内消化 与糖异生有关

发生 酶在粗面内质网合成, 酶在细胞质基质中合成,

经高尔基体出芽形成 经分裂与组装形成

识别标志酶 酸性磷酸酶 过氧化氢酶

过氧化物酶体的酶类

◆氧化酶(oxidases) ●约占过氧化物酶体酶总量的一半 ●各种氧化酶作用于不同的底物 ●将氧还原成过氧化氢。RH2 + O2 → R + H2O2

◆过氧化氢酶(catalase) ●是过氧化物酶体的标志酶 ●约占过氧化物酶体酶总量的40% ●作用是将过氧化氢还原成水 RH2 +H2O2 → R + 2H2O

基本功能

◆Peroxisomes are the site of synthesis and degradation of hydrogen peroxide (H202) ◆对氧浓度的调节作用

◆与衰老相关 ?

氧浓度对过氧化物酶体和线粒体呼吸作用的影响

过氧化物酶体(peroxisome)

1969年， de Duve在大鼠肝细胞中发现 存在于动物细胞和高等植物的叶肉细胞中 形态大小因生物体和细胞类型不同而有差异

黄素氧化酶

RH2+O2 → R + H2O2

过氧化氢酶

H2O2 → H2O + 1/2 O2

是细胞内糖、脂和氮的重要代谢部位

（二）乙醛酸循环体(glyoxysome)

形态大小与过氧化物酶体极为相似

膜外表面颗粒较少，内表面有许多颗粒，对ATP具有运输功能。

含有多种酶类

在富含脂肪的种子开始萌发时诱导产生

脂肪→糖

微体生物发生

◆过氧化物酶体通过二裂法进行增殖;

◆所有的酶和蛋白都是由核基因编码并在细胞质中的游离核糖体上合成,通过导肽运送而来； ◆过氧化物酶体的脂类都是由内质网合成并通过胞质溶胶中的磷脂交换蛋白输送的； ◆在过氧化物酶体酶蛋白的羧基端有一个三肽序列∶Ser-Lys-Leu 起引导作用。

思考题

溶酶体可分为哪几类？有何功能？ 它是如何发生的？为什么说它是异质性的细胞器？ 溶酶体和过氧化物酶体有哪些区别？

内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体的标志酶分别是什么？

内膜系统有哪几种组成成分？其在结构和功能上是如何相互联系的？