细胞生物学 第二章 细胞质基质与细胞内膜系统

第二章 细胞质基质与细胞内膜系统细胞质基质： 是细胞内除细胞器和内含物以外的， 细胞质基质 ： 是细胞内除细胞器和内含物以外的 ， 较为均质半透明的液态胶状物质； 较为均质半透明的液态胶状物质 ； 主要含有与物质 中间代谢有关的酶类、 细胞骨架结构及糖原和脂滴。 中间代谢有关的酶类 、 细胞骨架结构及糖原和脂滴 。

细胞内膜系统： 是在结构 、 功能或发生上相关的膜 细胞内膜系统 ： 是在结构、 围绕的细胞器或细胞结构， 主要指内质网、 围绕的细胞器或细胞结构 ， 主要指内质网 、 高尔基 溶酶体、胞内体、过氧化物酶体等。 器、溶酶体、胞内体、过氧化物酶体等。内膜系统形成了一种胞内网络结构，其功能： 内膜系统形成了一种胞内网络结构，其功能： 其一是扩大膜的总面积，为酶提供附着的支架，如脂肪代谢、 其一是扩大膜的总面积 ， 为酶提供附着的支架 ， 如脂肪代谢 、 氧化磷酸化相关 的酶都结合在细胞膜上。 的酶都结合在细胞膜上。 其二是将细胞内部区分为不同的功能区域， 其二是将细胞内部区分为不同的功能区域， 保证各种生化反应所需的独特的环 境。1

2.1细胞质基质 2.1细胞质基质 主要成分： 主要成分：(1)小分子：水、无机离子(K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Cl- ) 小分子： 无机离子( 中等分子:脂类、糖类、氨基酸、 (2)中等分子:脂类、糖类、氨基酸、核苷酸 大分子：蛋白质、脂蛋白、多糖、 (3)大分子：蛋白质、脂蛋白、多糖、RNA

功能： 功能：(1)在细胞物质代谢中起重要作用。 在细胞物质代谢中起重要作用。 (2)与细胞骨架的形成及存在有关。 与细胞骨架的形成及存在有关。 胞液在蛋白的修饰， 蛋白选择性降解， ( 3 ) 胞液在蛋白的修饰 ， 蛋白选择性降解 ， 控制 蛋白寿命及帮助变性或错误折叠的Pr Pr重新折叠形成 蛋白寿命及帮助变性或错误折叠的 Pr 重新折叠形成 正常的分子构象等方面起着重要作用。 正常的分子构象等方面起着重要作用。2

从系统发生来看内膜系统起源于质膜的内陷和内共生(线粒体、叶绿体) 从系统发生来看内膜系统起源于质膜的内陷和内共生(线粒体、叶绿体),从个 体发生来看新细胞的内膜系统来源于原有内膜系统的分裂。当细胞进行分裂时， 体发生来看新细胞的内膜系统来源于原有内膜系统的分裂。当细胞进行分裂时， 不仅要进行染色体和细胞核的复制，同时各种细胞器通过吸收新合成的成分长大， 不仅要进行染色体和细胞核的复制，同时各种细胞器通过吸收新合成的成分长大， 然后随着细胞的分裂分配到子细胞中去。细胞不能从

无到有产生所有膜性细胞器， 然后随着细胞的分裂分配到子细胞中去。细胞不能从无到有产生所有膜性细胞器， 新的膜性细胞器来源于已存在细胞器的分裂。 新的膜性细胞器来源于已存在细胞器的分裂。如果彻底移除细胞内所有的过氧化 物酶体，细胞根本不能重建新的过氧化物酶体， 物酶体，细胞根本不能重建新的过氧化物酶体，因为过氧化物酶体中具有选择性 地接受细胞质内合成的蛋白质的转位因子( 地接受细胞质内合成的蛋白质的转位因子 (translocator)。 细胞内合成的蛋白 ) 脂类等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞器取决于两个方面： 质、脂类等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞器取决于两个方面：其一是 蛋白质中包含特殊的信号序列( 蛋白质中包含特殊的信号序列(signal sequence or targeting sequence ), 其二是细胞器上具特定的信号识别装置(分选受体，sorting receptor),因此内 其二是细胞器上具特定的信号识别装置(分选受体， ) 膜系统的发生具有核外遗传( 膜系统的发生具有核外遗传(epigenetic)的特性。 )

2.1 蛋白质分选的基本原理一、蛋白质分选信号 细胞类至少存在两类蛋白质分选的信号 信号序列( ):存在于蛋白质一级结构上的线性序列 ①信号序列(signal sequence):存在于蛋白质一级结构上的线性序列，通常 ):存在于蛋白质一级结构上的线性序列， 15-60个氨基酸残基 个氨基酸残基. 个氨基酸残基 信号斑( ):存在于完成折叠的蛋白质中 ②信号斑(signal patch):存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号序 ):存在于完成折叠的蛋白质中， 列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。 列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。

功能

信号序列

输入细胞核 输出细胞核 输入线粒体+H

-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-Asp-Ile3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-

Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-CysSer-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu+H 3N-Met-Val-Ala-Met-Ala-Met-Ala-Ser-Leu-

输入质体

Gln-Ser-Ser-Met-Ser-Ser-Leu-Ser-Leu-SerSer-Asn-Ser-Phe-Leu- Gly-Gln-Pro-Leu-SerPro-Ile-Thr-Leu-Ser-Pro-Phe-Leu- Gln-Gly-Ser-Lys-Leu-COO+H 3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-

输入过氧化 物酶体 输入内质网

Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-GluGln-Leu-Thr-Lys-Cys- Glu-Val-Phe-Gln-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL) ) Tyr-X-X-Φ8

返回内质网 由质膜到内 体

二、蛋白质分选运输的途径 蛋白质的分选运输途径主要有三类： 蛋白质的分选运输途径主要有三类： 1、门控运输(gated transport):如核孔可以选择性的主动运输大分子物质和 ):如核孔可以选择性的

主动运输大分子物质和 、门控运输( ):如核孔可以选择性的主动运输大分子物质和RNP 复合体，并且允许小分子物质自由进出细胞核。 复合体，并且允许小分子物质自由进出细胞核。 2、跨膜运输(transmembrane transport):蛋白质通过跨膜通道进入目的地。如 ):蛋白质通过跨膜通道进入目的地 、跨膜运输( ):蛋白质通过跨膜通道进入目的地。 细胞质中合成的蛋白质在信号序列的引导下，通过线粒体上的转位因子， 细胞质中合成的蛋白质在信号序列的引导下，通过线粒体上的转位因子，以解折叠的 线性分子进入线粒体。 线性分子进入线粒体。 3、膜泡运输(vesicular transport):蛋白质被选择性地包装成运输小泡，定向转 ):蛋白质被选择性地包装成运输小泡 、膜泡运输( ):蛋白质被选择性地包装成运输小泡， 运到靶细胞器。如内质网向高尔基体的物质运输、高尔基体分泌形成溶酶体、 运到靶细胞器。如内质网向高尔基体的物质运输、高尔基体分泌形成溶酶体、细胞摄 入某些营养物质或激素，都属于这种运输方式。 入某些营养物质或激素，都属于这种运输方式。 这几种运输机制都涉及信号序列的引导和靶细胞器上受体蛋白的识别。 这几种运输机制都涉及信号序列的引导和靶细胞器上受体蛋白的识别。

一、衣被类型 已知三类具有代表性的衣被蛋白， 笼形蛋白( 已知三类具有代表性的衣被蛋白，即：笼形蛋白(clathrin) 、COPI和COPII,个介导不同的运输途径(表2)。 表2 衣被小泡的类型与功能

GTP酶 衣被类型 clathrin Arf

组成与衔接蛋白 Clathrin重链与轻 链，AP2 Clathrin重链与轻 链，AP1 Clathrin重链与轻 链，AP3 COPαββ’γδεζ

运输方向 质膜→内体 高尔基体→内体 高尔基体→溶酶体 高尔基体→植物液泡 高尔基体→内质网 内质网→高尔基体11

COP I COP II

Arf Sar 1

Sec23/Sec24复 合体，Sec 13/31 复合体， Sec 16, Sec 12

2.2 内质网1945年,KR. Porter、A. Claude 和 EF. Fullam等观察培养的小鼠成纤维细胞人 年 、 等观察培养的小鼠成纤维细胞人 于发现，建议叫做内质网en …… 此处隐藏：2560字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……