细胞生物学全套资料第三节内质网.docx

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细胞生物学全套资料第三节内质网

第三节内质网

1945年KR.Porter，A.Claude和EF.Fullam等人，观察培养的小鼠成纤维细胞时，发现细胞质内部具有网状结构，建议叫做内质网。

后来发现内质网，通常与质膜、核膜相连，并且与高尔基体的关系密切，并且常伴有许多线粒体。

一、形态与组成

内质网膜：

*约占细胞总膜面积的1/2

是真核细胞中最多的膜

*内质网是内膜构成的、封闭的、网状管道系统

*具有高度的多型性

*分为，粗面型内质网、光面型内质网（图6-21）

RER呈扁平囊状，排列整齐，

膜围成的空间，称为ER腔

膜外有核糖体附着

SER呈分支管状or小泡状

无核糖体附着

细胞中不含纯粹的RER或SER

它们分别是ER连续结构的一部分

ER主要功能：

*是合成蛋白质、脂类

分泌性蛋白、跨膜蛋白，都是在ER中合成的

*ER合成的脂类，除满足自身需要外

还供给高尔基体、溶酶体、质膜、线粒体、叶绿体等膜性细胞结构

ER膜中：

*含大约60%的蛋白、40%的脂类

脂类主要成分为磷脂

磷脂酰胆碱含量较高

鞘磷脂含量较少

没有or很少含胆固醇

*ER约有30多种，膜结合蛋白

另有30多种，位于内质网腔

这些蛋白的分布，具有异质性

如：

葡糖-6-磷酸酶（G-6-P酶），普遍存在于内质网

被认为是标志酶

*核糖体结合糖蛋白，只分布在RER

P450酶系只分布在SER

图6-20RER的形态

图6-21SER的形态

引自http:

//www.uni-mainz.de/

二、RER的功能

（一）蛋白质合成

蛋白质：

*都在核糖体上合成的

*起始于细胞质基质

有些蛋白质，在合成开始不久后

转到内质网上合成

*合成的蛋白质主要有

细胞外分泌的蛋白、如抗体、激素

跨膜蛋白

需要与其它细胞组分，严格分开的酶

如，溶酶体的各种水解酶

需要进行修饰的蛋白，如糖蛋白

C.Milstein（1972）发现：

从骨髓瘤细胞提取的免疫球蛋白分子N端，长一些

分泌到细胞外的免疫球蛋白N端，短一些

G.Blobel和D.Sabatini等：

*根据进一步的实验，提出了信号假说

认为蛋白质上的信号肽，指导蛋白质转至内质网上合成

*Blobel因此获1999年诺贝尔生理医学奖。

蛋白质由细胞质→内质网合成，至少涉及5种成分：

①信号肽

是引导在细胞质中

新合成肽链（含信号肽序列）→内质网上的一段多肽

位于新合成肽链的N端

一般16~30个氨基酸残基

含有6-15个带正电荷的非极性氨基酸

信号肽，还是引导肽链→进入内质网腔

又称为开始转移序列

②信号识别颗粒（SRP）

由6种结构不同的多肽组成

结合1个7SRNA，分子量325KD

属于一种核糖核蛋白

SRP与信号肽结合，导致蛋白质合成暂停

③SRP受体

膜整合蛋白，为异二聚体蛋白

存在于内质网上，可与SRP特异结合

④停止转移序列

肽链上的一段特殊序列

与内质网膜的亲合力很高

能阻止肽链，继续进入内质网腔

使其成为跨膜蛋白质

⑤转位因子

由3-4个Sec61蛋白复合体构成的

一个类似炸面圈的结构

每个Sec61蛋白，由3条肽链组成

蛋白质转入内质网合成的过程：

*信号肽与SRP结合，细胞质中肽链延伸终止

*SRP与内质网膜上SRP受体结合，SRP脱离信号肽

肽链在内质网上继续合成

*信号肽，引导新生肽链进入内质网腔

信号肽切除，肽链延伸至终止

翻译体系解散

这种肽链边合成、边向内质网腔转移的方式，称为co-translation（图6-22）。

图6-22蛋白质转移到内质网上合成的过程

表3一些信号肽序列

蛋白质

信号序列

Preproalbumin

Met-Lys-Trp-Val-Thr-Phe-Leu-Leu-Leu-Leu-

Phe-Ile-Ser-Gly-Ser-Ala-Phe-Ser↓Arg．．．

Pre-IgG

lightchain

Met-Asp-Met-Arg-Ala-Pro-Ala-Gln-Ile-Phe-

Gly-Phe-Leu-Leu-Leu-Leu-Phe-Pro-Gly-Thr-Arg-Cys↓Asp．．．

Prelysozyme

Met-Arg-Ser-Leu-Leu-Ile-Leu-Val-Leu-Cys-

Phe-Leu-Pro-Leu-Ala-Ala-Leu-Gly↓Lys．．．

（二）蛋白质的修饰与加工

蛋白质的修饰与加工：

*包括，糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等

*最主要的是糖基化

几乎所有内质网上合成的蛋白质，最终都被糖基化

糖基化的作用是：

①使蛋白质能够抵抗消化酶的作用

②赋予蛋白质传导信号的功能

③某些蛋白只有在糖基化之后，才能正确折叠

糖基一般连接在4种氨基酸上，连接方式分为2类：

*O-连接的糖基化

与Ser、Thr和Tyr的OH连接

连接的糖，为半乳糖orN-乙酰半乳糖胺

在高尔基体上进行O-连接的糖基化

*N-连接的糖基化：

与天冬酰胺（Asn）残基的NH2连接，糖为N-乙酰葡糖胺（图6-23）。

图4-6糖脂的结构

内质网上进行，蛋白质N-连接的糖基化：

*糖的供体为核苷糖

如，CMP-唾液酸、GDP-甘露糖、UDP-N-乙酰葡糖胺等

*糖分子首先被糖基转移酶

转移到膜上，装配成寡糖链

再被寡糖转移酶转到

新合成肽链的特定序列（Asn-X-Ser或Asn-X-Thr）的天冬酰胺残基上。

图6-23N-连接的糖基化

引自MolecularBiologyoftheCell.4thed.2002

（三）新生肽链的折叠、组装和运输

COPII介导，由内质网输出的膜泡运输：

*膜泡由内质网的排出位点，以出芽的方式排出

内质网的排出位点，没有结合核糖体

随机分布在内质网上

*不同的蛋白质在内质网腔中，停留的时间不同

主要取决于蛋白质完成正确折叠和组装的时间

这一过程是在属于hsp70家族的ATP酶的作用下完成的，需要消耗能量

有些无法完成正确折叠的蛋白质

被输出内质网，转入溶酶体中降解掉

大约90%的新合成的T细胞受体亚单位＆乙酰胆碱受体都被降解掉，未到达靶细胞膜

三、ER的其它功能

1、合成膜脂

大多数膜脂的合成，是完全在内质网中完成

例外的情况包括：

①鞘磷脂，在内质网上开始合成

但完成于高尔基体

②某些线粒体、叶绿体，独有的膜脂

是驻留在这些细胞器中的酶催化合成的

ER合成的膜脂，以膜泡运输的方式

转运至高尔基体、溶酶体、质膜上

借磷脂转移蛋白（PTP），形成水溶性复合物

转至其他膜上

2、解毒作用：

*SER中的P450酶，系属于单加氧酶

又称为多功能氧化酶

P450酶还原态的吸收峰，在450nm处

*主要分布在SER中

也存在于质膜、线粒体、高尔基体、过氧化物酶体、

核膜等，细胞器的膜中

*具有解毒作用

通常可将脂溶性有毒物质，代谢为水溶性物质

使有毒物质排出体外

有时也会将致癌物代谢为活性致癌物

*P450种类繁多

与辅助成分一起，组成一个呼吸链来实现其功能

呼吸链中的P450还原酶，实际就是一种黄素蛋白

P450催化，O2分子中的一个原子→加到底物分子上

使底物羟化

另一个氧原子，被NADH或NADPH还原生成水

3、甾体类激素的合成：

在生殖腺、肾上腺的内分泌细胞中

SER、线粒体、可能还有高尔基体上的一些酶

共同参与甾体类激素的合成。

4、形成一些特殊结构：

如，肌细胞中的SER，特化成的肌质网

可储存钙离子

作为细胞内信号物质

5、支撑作用：

内质网是细胞内最丰富的膜

形成了一种网络结构

提供机械支撑作用

为细胞质中酶附着的支架。