《细胞生物学》教案(第9次课2学时）第五章真核细胞内膜系统(Endomembrane system,Protein SortingandMembranetrafficking)[教学要求]2.1知识目标1.熟练掌握核糖体与蛋白质合成，信号假说，内质网的功能,高尔基复合体的形态结构与功能溶酶体的功能；2.掌握内质网,溶酶体的形态结构与类型；3.了解过氧化物酶体的形态结构与功能；4.了解细胞结构体系装配的方式及其生物学意义。2.2能力目标1.讲解泛素-蛋白酶体介导的蛋白质讲解系统：2.利用思维导图总结本章知识点。2.3德育目标内质网和高尔基体分别是蛋白质合成和加工的场所，这些亚细胞器体积虽小但是对细胞正常功能的发挥具有重大的作用，这些知识点可以引导学生在新时代如何学习雷锋精神，党的十八大报告中对社会主义核心价值观的公民个人层面的价值准则为爱国、敬业、诚信、友善，这正与雷锋精神中的爱岗敬业、艰苦奋斗、无私奉献、助人为乐等闪光点不谋而合，结合当前疫情期间为战胜新冠病毒无私奉献的医护人员，引导当代大学生要把雷锋精神融入到日常的学习和生活中，比如做好自已的本职工作、帮助需要帮助的人，在新冠肺炎疫情期间主动去当志愿者等，在实际行动中体会到奉献的快乐和自身的社会责任及价值，每个人的力量虽小，但是大家团结起来就能够产生大能量，为社会和国家做出贡献，从而引导当代大学生树立正确的世界观、价值观、人生观和远大的人生目标，培养高水平、高素质的当代大学生[教学重点]1.内质网、高尔基体的结构特点2.溶酶体的发生及功能[教学难点]内膜系统各结构之间的关系[教学时数] 2学时[主要内容]5.1细胞质基质及其功能5.2细胞内膜系统及其功能[参考资料]翟中和．细胞生物学，第五版：北京：高等教育出版社，2020[教学内容]
《细胞生物学》教案 （第 9 次课 2 学时） 第五章 真核细胞内膜系统 （Endomembrane system, Protein Sorting and Membrane trafficking） [教学要求] 2.1 知识目标 1. 熟练掌握核糖体与蛋白质合成,信号假说,，内质网的功能,高尔基复合体的形态结构与功能, 溶酶体的功能； 2. 掌握内质网,溶酶体的形态结构与类型； 3. 了解过氧化物酶体的形态结构与功能； 4. 了解细胞结构体系装配的方式及其生物学意义。 2.2 能力目标 1. 讲解泛素-蛋白酶体介导的蛋白质讲解系统； 2. 利用思维导图总结本章知识点。 2.3 德育目标 内质网和高尔基体分别是蛋白质合成和加工的场所，这些亚细胞器体积虽小但是对细胞正常功 能的发挥具有重大的作用，这些知识点可以引导学生在新时代如何学习雷锋精神，党的十八大报告中 对社会主义核心价值观的公民个人层面的价值准则为爱国、敬业、诚信、友善，这正与雷锋精神中的 爱岗敬业、艰苦奋斗、无私奉献、助人为乐等闪光点不谋而合，结合当前疫情期间为战胜新冠病毒无 私奉献的医护人员，引导当代大学生要把雷锋精神融入到日常的学习和生活中，比如做好自己的本职 工作、帮助需要帮助的人，在新冠肺炎疫情期间主动去当志愿者等，在实际行动中体会到奉献的快乐 和自身的社会责任及价值，每个人的力量虽小，但是大家团结起来就能够产生大能量，为社会和国家 做出贡献，从而引导当代大学生树立正确的世界观、价值观、人生观和远大的人生目标，培养高水平、 高素质的当代大学生 [教学重点] 1. 内质网、高尔基体的结构特点 2. 溶酶体的发生及功能 [教学难点] 内膜系统各结构之间的关系 [教学时数] 2 学时 [主要内容] 5.1 细胞质基质及其功能 5.2 细胞内膜系统及其功能 [参考资料] 翟中和． 细胞生物学， 第五版．北京：高等教育出版社，2020． [教学内容]
三高尔基体的结构与功能（ThestructureandfunctionsofGolgicomplex）高尔基体（Golgibody）/高尔基器（Golgiapparatus）/高尔基复合体（Golgicomplex）：一种由相对排列整齐的弓形扁平膜囊体系和大小不一的形态多变的管泡网结构组成的极性细胞器高尔基体的主要功能：对ER转运来的脂分子及蛋白质进行加工、修饰、分类、包装以及分选。此外，高尔基体也是细胞内糖类合成的工厂高尔基体是高度动态的结构，而且难以分离与纯化，目前积累的资料仍不足以彻底阐明高尔基体的结构与功能。CGN顺面膜囊0门中间膜囊反面膜囊OCTGNA-CGN-顺面膜囊中间膜囊反面膜囊1TGN-CB高尔基体的形态结构A动物分泌细胞高尔基体三维结构的分区B动物细胞冷冻蚀刻扫描电镜观察到的高尔基体C小鼠回肠Paneth细胞电镜超薄切片观察到的高尔基体（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的由一些排列（常常4-8个）较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起，周边有些膨起脱下来的大泡（可能是内质网边缘膨大出芽形成的分泌泡）小泡（可能是内质网转移过来的运输泡））（)）高尔基体的极性（ThepolarityofGolgicomplex）1.高尔基体的形态学极性：高尔基体是一种有极性的细胞器，这不仅表现在它在细胞中往往有比较恒定的位置与方向，而且物质从高尔基体的一侧输入，从另一侧输出，因此每层膜囊也各不相同。在很多细胞中，高尔基体靠近细胞核的一侧，扁囊弯曲成凸面（又称形成面或顺面）：面向细胞质膜的
1 三 高尔基体的结构与功能（The structure and functions of Golgi complex） 高尔基体（Golgi body）/ 高尔基器（Golgi apparatus）/ 高尔基复合体（Golgi complex）：一种由相对 排列整齐的弓形扁平膜囊体系和大小不一的形态多变的管泡网结构组成的极性细胞器 高尔基体的主要功能：对 ER 转运来的脂分子及蛋白质进行加工、修饰、分类、包装以及分选。此外， 高尔基体也是细胞内糖类合成的工厂。 高尔基体是高度动态的结构，而且难以分离与纯化，目前积累的资料仍不足以彻底阐明高尔基体的结 构与功能。 高尔基体的形态结构 A 动物分泌细胞高尔基体三维结构的分区 B 动物细胞冷冻蚀刻扫描电镜观察到的高尔基体 C 小鼠回肠 Paneth 细胞电镜超薄切片观察到的高尔基体 （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的 由一些排列（常常 4-8 个）较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起，周边有些膨起脱下来的大泡（可能是内 质网边缘膨大出芽形成的分泌泡）小泡（可能是内质网转移过来的运输泡）） ㈠高尔基体的极性（The polarity of Golgi complex） 1. 高尔基体的形态学极性：高尔基体是一种有极性的细胞器，这不仅表现在它在细胞中往往有比较恒 定的位置与方向，而且物质从高尔基体的一侧输入，从另一侧输出，因此每层膜囊也各不相同。在很 多细胞中，高尔基体靠近细胞核的一侧，扁囊弯曲成凸面（又称形成面或顺面）；面向细胞质膜的一
侧常呈凹面（又称成熟面或反面）。注意：高尔基体的顺面并非总是在高尔基体的凸面，在细胞发育的某个阶段可能位于高尔基体的凹面。（最大的特点是具有极性的细胞器，有形成面或顺面（从内质网通过转运泡过来的形成的扁平囊）、中间膜囊、成熟面或分泌面或反面：反面还有一个反面-高尔基体管网区）2.高尔基体的生化极性：常用4种细胞化学（染色）反应来表现高尔基体的生化极性：（1）嗜钱反应一→顺面：（2）NADP酶的细胞化学反应→中间几层扁平囊：（3）TPP酶（焦磷酸硫胺素酶）的细胞化学反应→反面的1~2层膜囊：（4）CMP酶（胞嘧啶单核苷酸酶)和酸性磷酸酶的细胞化学反应→靠近反面膜囊状和反面管网结构。9-PON(b)A还原的四氧化钱定位在顺面膜囊B甘露糖苷酶II定位在中间膜囊C二磷酸核苷酶定位在反式膜囊高尔基体至少由互相联系的5个部分组成：（1）高尔基体顺面膜囊或顺面高尔基体网状结构：顺面高尔基体网状结构（CGN）是位于高尔基体顺面最前面的顺面膜囊（薄似内质网），呈中间多孔而连续分支状的网状结构。一般认为，CGN接受来自内质网新合成的物质，并将其分类后大部分转入高尔基体中间膜囊，少部分蛋白质和脂质再返回内质网。CGN也可能负责蛋白质的O-连接糖基化，跨膜蛋白细胞质一侧结构域的酰基化，溶酶体酶上寡糖的磷酸化，日冕病毒的装配也发生于此处（2）高尔基体中间膜囊：由扁平膜囊与管道组成，形成不同间隔，但功能上又是连续而完整的膜囊体系。多数糖基修饰与加工、糖脂的形成以及与高尔基体有关的多糖的合成都发生在中间膜囊。（3）高尔基体反面膜囊以及反面高尔基体网状结构：反面高尔基体网状结构（TGN）处于高尔基体反面最外层的管网状结构，此处pH可能比高尔基体其它部位低，主要功能是负责对蛋白质进行分选（枢纽区），蛋白质包装形成网格蛋白/衔接蛋白包被膜泡，并定向将蛋白质转运到细胞内或细胞外的最终位置。此外，某些晚期"的蛋白质修饰也发生在TGN，如蛋白原的水解加工。“TGN在蛋白质和脂质的转运过程中可能起“瓣膜的作用，以保证这些物质的单向转运。2
2 侧常呈凹面（又称成熟面或反面）。注意：高尔基体的顺面并非总是在高尔基体的凸面，在细胞发育 的某个阶段可能位于高尔基体的凹面。 （最大的特点是具有极性的细胞器，有形成面或顺面（从内质网通过转运泡过来的形成的扁平囊）、 中间膜囊、成熟面或分泌面或反面；反面还有一个反面-高尔基体管网区） 2. 高尔基体的生化极性：常用 4 种细胞化学（染色）反应来表现高尔基体的生化极性： （1）嗜锇反应→顺面； （2）NADP 酶的细胞化学反应→中间几层扁平囊 ； （3）TPP 酶(焦磷酸硫胺素酶）的细胞化学反应→反面的 1~2 层膜囊 ； （4）CMP 酶（胞嘧啶单核苷酸酶)和酸性磷酸酶的细胞化学反应 → 靠近反面膜囊状和反面管网结 构。 A 还原的四氧化锇 定位在顺面膜囊 B 甘露糖苷酶 II 定位在中间膜囊 C 二磷酸核苷酶 定位在反式膜囊 高尔基体至少由互相联系的 5 个部分组成： （1）高尔基体顺面膜囊或顺面高尔基体网状结构：顺面高尔基体网状结构（CGN）是位于高尔基体 顺面最前面的顺面膜囊（薄似内质网），呈中间多孔而连续分支状的网状结构。一般认为，CGN 接受 来自内质网新合成的物质，并将其分类后大部分转入高尔基体中间膜囊，少部分蛋白质和脂质再返回 内质网。 CGN 也可能负责蛋白质的 O-连接糖基化，跨膜蛋白细胞质一侧结构域的酰基化，溶酶体酶 上寡糖的磷酸化，日冕病毒的装配也发生于此处。 （2）高尔基体中间膜囊：由扁平膜囊与管道组成，形成不同间隔，但功能上又是连续而完整的膜囊 体系。多数糖基修饰与加工、糖脂的形成以及与高尔基体有关的多糖的合成都发生在中间膜囊。 （3）高尔基体反面膜囊以及反面高尔基体网状结构：反面高尔基体网状结构（TGN）处于高尔基体 反面最外层的管网状结构，此处 pH 可能比高尔基体其它部位低，主要功能是负责对蛋白质进行分选 （枢纽区），蛋白质包装形成网格蛋白/衔接蛋白包被膜泡，并定向将蛋白质转运到细胞内或细胞外的 最终位置。此外，某些“晚期”的蛋白质修饰也发生在 TGN，如蛋白原的水解加工。 TGN 在蛋白质和 脂质的转运过程中可能起“瓣膜”的作用，以保证这些物质的单向转运
ER-resideKDEoteirpeptidRetresicleofkbearinstOERBoughCGN初级分选站，负责对从ER转运来的蛋白质进行鉴别，决定哪些需要退回，哪些可进入下一站，返回内质网的蛋白质具有KDEL或HDEL信号RER（蛋白质和脂类）一一CGN（蛋白质KDEL或HDEL）解释高尔基体高度动态结构和极性的组织与维持的2种模型：（1）膜泡运输模型：高尔基体的膜囊群主体是相对稳态的结构，膜囊自身的更新和各部膜囊的生化极性（特征性酶和驻留蛋白的变化）是通过不同类型转运膜泡在相邻膜囊间正向（顺面一反面）和反向（反面一→顺面）有序转移实现的。（2）膜囊成熟模型：高尔基体的膜囊群主体是动态的结构，源自ER的泡管结构首先形成高尔基体CGN，随后膜囊自身从顺面到反面逐次成熟并迁移，一些不当转移的膜囊特征性酶或驻留蛋白通过反向COPI转运膜泡再没收回来细胞骨架在维持高尔基体动态的空间结构以及复杂的膜泡运输中起着重要的作用。O?TGN反面中间顺面CGN泡管结构D0内质网BA解释高尔基体结构组织及膜囊间蛋白质转运的膜泡运输模型（A）和膜囊成熟模型（B）（膜泡转运模型：内质网形成转运泡，形成的多泡体就成了顺式面的膜囊，继续给下一个膜囊，即从一
3 CGN: 初级分选站，负责对从 ER 转运来的蛋白质进行鉴别，决定哪些需要退回，哪些可进入下一站，返回 内质网的蛋白质具有 KDEL 或 HDEL 信号 RER（蛋白质和脂类）— —CGN （蛋白质 KDEL 或 HDEL） 解释高尔基体高度动态结构和极性的组织与维持的 2 种模型： （1）膜泡运输模型：高尔基体的膜囊群主体是相对稳态的结构，膜囊自身的更新和各部膜囊的生化 极性（特征性酶和驻留蛋白的变化）是通过不同类型转运膜泡在相邻膜囊间正向（顺面→反面）和反 向（反面→顺面）有序转移实现的。 （2）膜囊成熟模型：高尔基体的膜囊群主体是动态的结构，源自 ER 的泡管结构首先形成高尔基体 CGN，随后膜囊自身从顺面到反面逐次成熟并迁移，一些不当转移的膜囊特征性酶或驻留蛋白通过反 向 COPⅠ转运膜泡再没收回来。 细胞骨架在维持高尔基体动态的空间结构以及复杂的膜泡运输中起着重要的作用。 解释高尔基体结构组织及膜囊间蛋白质转运的膜泡运输模型（A）和膜囊成熟模型（B） (膜泡转运模型：内质网形成转运泡，形成的多泡体就成了顺式面的膜囊，继续给下一个膜囊，即从一
个膜囊形成泡，到下一个膜囊融合，增加下一个膜囊的构成，再形成转运泡，与下一个膜囊融合；完成高尔基体的形态的成熟、更新）（膜囊成熟模型：通过膜囊的成熟向前推进，成为一个动态的结构）（二）、高尔基体的功能高尔基体在蛋白质的加工、分选、包装与转运以及在细胞内的“膜流”中起重要作用。高尔基体是细胞内大分子转运的枢纽或“集散地”。1.高尔基体与细胞的分泌活动糙面内质网是同时合成多种蛋白质（分泌蛋白、质膜蛋白、溶酶体酶以及内质网和高尔基体等的驻留蛋白等）的主要场所。分泌蛋白的分泌过程：RER上合成的蛋白质→进入ER腔→出芽成囊泡一→进入CGN→在中间膜囊中加工→在TGN形成囊泡→囊泡与质膜融合→排出胞外蛋白质的分选及其转运的信息仅存在手编码该蛋白质的基因本身高尔基体TGN区是蛋白质包装与分选的关键枢纽，这里至少涉及3条分选途径：（1）溶酶体酶的包装与分选途径：具有在高尔基体顺面膜囊上形成甘露糖-6-磷酸（M6P）标记的溶酶体酶与高尔基体反面膜囊和TGN膜上相应膜受体结合，以出芽方式形成网格蛋白/衔接蛋白包被膜泡，再转运至晚期胞内体，在此溶酶体酶（M6P残基）与膜受体解离，受体返回再利用，溶酶体酶则被运到溶酶体。（2）可调节型分泌途径：特化型分泌细胞中新合成的可溶性分泌蛋白先在细胞质周边的分泌泡中选择性聚集、储存并浓缩，只在受到适宜的信号刺激后，才与质膜融合将内容物分泌到细胞表面或细胞外。（3）组成型分泌途径：细胞内合成的蛋白质通过分泌泡以连续的不需调节的方式向胞外进行分泌。高尔基体1.溶酶体酶的M6P受体包装和分选2.可调节性分泌.组成型分泌胞外胞内TGN反面中间顺面 CGN发生在高尔基体TGN区的蛋白质分选途径（内质网中不同的颜色代表不同的蛋白，有的是跨膜蛋白，有的是腔内的可溶性蛋白；形成转运泡与高尔基体的顺式膜囊结合，到中间膜囊，反式膜囊，再到反面管网区：有三条途径，一是信号介导的把溶酶体的酶包装在溶酶体里（因为溶酶体的酶是酸性水解酶，如果暴露出来对细胞是有危害的，因此要将其包裹)：二是组成型分泌，即连续不断地形成分泌泡并向外排：三是信号介导的可调节性的分泌途径，细胞产生分泌泡后在细胞有一个储存和加工的过程，储存的过程也是分泌物浓缩的过程，作为膜包被的分泌颗粒储存在细胞里，然后在某种信号刺激下，分泌颗粒运动到质膜融合，将内容物排出）2.蛋白质的糖基化及其修饰：4
4 个膜囊形成泡，到下一个膜囊融合，增加下一个膜囊的构成，再形成转运泡，与下一个膜囊融合；完 成高尔基体的形态的成熟、更新) （膜囊成熟模型：通过膜囊的成熟向前推进，成为一个动态的结构） （二）、高尔基体的功能 高尔基体在蛋白质的加工、分选、包装与转运以及在细胞内的“膜流”中起重要作用。 高尔基体是细胞内大分子转运的枢纽或“集散地”。 1.高尔基体与细胞的分泌活动 糙面内质网是同时合成多种蛋白质（分泌蛋白、质膜蛋白、溶酶体酶以及内质网和高尔基体等的 驻留蛋白等）的主要场所。 分泌蛋白的分泌过程： RER 上合成的蛋白质→ 进入 ER 腔 →出芽成囊泡→ 进入 CGN→ 在中间膜囊中加工→ 在 TGN 形成囊泡 →囊泡与质膜融合→ 排出胞外 蛋白质的分选及其转运的信息仅存在于编码该蛋白质的基因本身 高尔基体 TGN 区是蛋白质包装与分选的关键枢纽，这里至少涉及 3 条分选途径： （1）溶酶体酶的包装与分选途径：具有在高尔基体顺面膜囊上形成甘露糖-6-磷酸（M6P）标记的溶 酶体酶与高尔基体反面膜囊和 TGN 膜上相应膜受体结合，以出芽方式形成网格蛋白/衔接蛋白包被膜 泡，再转运至晚期胞内体，在此溶酶体酶（M6P 残基）与膜受体解离，受体返回再利用，溶酶体酶则 被运到溶酶体。 （2）可调节型分泌途径：特化型分泌细胞中新合成的可溶性分泌蛋白先在细胞质周边的分泌泡中选 择性聚集、储存并浓缩，只在受到适宜的信号刺激后，才与质膜融合将内容物分泌到细胞表面或细胞 外。 （3）组成型分泌途径：细胞内合成的蛋白质通过分泌泡以连续的不需调节的方式向胞外进行分泌。 发生在高尔基体 TGN 区的蛋白质分选途径 （内质网中不同的颜色代表不同的蛋白，有的是跨膜蛋白，有的是腔内的可溶性蛋白；形成转运泡与 高尔基体的顺式膜囊结合，到中间膜囊，反式膜囊，再到反面管网区；有三条途径，一是信号介导的 把溶酶体的酶包装在溶酶体里(因为溶酶体的酶是酸性水解酶，如果暴露出来对细胞是有危害的，因此 要将其包裹)；二是组成型分泌，即连续不断地形成分泌泡并向外排；三是信号介导的可调节性的分泌 途径，细胞产生分泌泡后在细胞有一个储存和加工的过程，储存的过程也是分泌物浓缩的过程，作为 膜包被的分泌颗粒储存在细胞里，然后在某种信号刺激下，分泌颗粒运动到质膜融合，将内容物排出） 2. 蛋白质的糖基化及其修饰：
大多数蛋白质（可溶性分泌蛋白、质膜上大多数膜蛋白和溶酶体酶）或膜脂的糖基化修饰和与高尔基体有关的多糖的合成，主要发生在高尔基体。蛋白质的糖基化的生物学功能有：（1）糖蛋白的糖链具有促进蛋白质折叠和增强蛋白质稳定性的作用；（2）糖蛋白的糖链作为高尔基体对蛋白质进行包装和分选的指导信号：（3）负责糖基化的酶类由管家基因编码：细胞表面和细胞外基质密集存在的寡糖链参与介导细胞间或细胞与细胞外基质间的识别、黏着与双向通讯，或参与分化和发育等多种过程；（4）多羟基糖链还可能影响蛋白质的水溶性和所带电荷的性质蛋白质的糖基化修饰主要有N-连接糖基化和O-连接糖基化2种类型N-连接糖基化：所有的N-连接寡糖链都有一个共同的前体，在糙面内质网和在通过高尔基体各膜囊间隔的转移过程中，寡糖链经过一系列加工、切除和添加特定的单糖，最后形成成熟的糖蛋白。所有成熟的N-连接寡糖链都含有2个N-乙酰葡糖胺和3个甘露糖残基。N-连接寡糖链又可分为高甘露糖N-连接寡糖（只含有N-乙酰葡糖胺和甘露糖）和复杂的N-连接寡糖（除此之外，还含有半乳糖、岩藻糖和睡液酸等）。O-连接糖基化：在高尔基体中进行，由不同的糖基转移酶催化，每次添加一个单糖，内质网和高尔基体中所有与糖基化及寡糖加工有关的酶都是内在膜蛋白，它们固定在细胞的不同间隔中，其活性部位均位于内质网或高尔基体的腔面。另外，植物细胞中的糖基化远比动物细胞复杂得多。（表7-2N-连接与O-连接的寡糖比较）特征N-连接0-连接合成部位高尔基体糙面内质网和高尔基体合成方式一个个单糖加上去来自同一个寡糖前体与之结合的氨基酸残基天冬酰胺丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸最终长度至少5个糖残基一般1-4个糖残基，但ABO血-型抗原较长第一个糖残基N-乙酰葡糖胺N-乙酰半乳糖胺等
5 大多数蛋白质（可溶性分泌蛋白、质膜上大多数膜蛋 白和溶酶体酶）或膜脂的糖基化修饰和与高尔基体有关 的多糖的合成，主要发生在高尔基体。 蛋白质的糖基化的生物学功能有： （1）糖蛋白的糖链具有促进蛋白质折叠和增强蛋白质稳定性的作用； （2）糖蛋白的糖链作为高尔基体对蛋白质进行包装和分选的指导信号； （3）负责糖基化的酶类由管家基因编码；细胞表面和细胞外基质密集存在的寡糖链参与介导细胞间 或细胞与细胞外基质间的识别、黏着与双向通讯，或参与分化和发育等多种过程； （4）多羟基糖链还可能影响蛋白质的水溶性和所带电荷的性质 蛋白质的糖基化修饰主要有 N-连接糖基化和 O-连 接糖基化 2 种类型 N-连接糖基化：所有的 N-连接寡糖链都有一个共同的前体，在糙面内质网和在通过高尔基体各膜囊 间隔的转移过程中，寡糖链经过一系列加工、切除和添加特定的单糖，最后形成成熟的糖蛋白。所有 成熟的 N-连接寡糖链都含有 2 个 N-乙酰葡糖胺和 3 个甘露糖残基。 N-连接寡糖链又可分为高甘露 糖 N-连接寡糖（只含有 N-乙酰葡糖胺和甘露糖）和复杂的 N-连接寡糖（除此之外，还含有半乳糖、 岩藻糖和唾液酸等）。 O-连接糖基化：在高尔基体中进行，由不同的糖基转移酶催化，每次添加一个单糖。 内质网和高尔基体中所有与糖基化及寡糖加工有关的酶都是内在膜蛋白，它们固定在细胞的不同间隔 中，其活性部位均位于内质网或高尔基体的腔面。另外，植物细胞中的糖基化远比动物细胞复杂得多。 (表 7-2 N-连接与 O-连接的寡糖比较) 特征 N-连接 O-连接 合成部位 糙面内质网和高尔基体 高尔基体 合成方式 来自同一个寡糖前体 一个个单糖加上去 与之结合的氨基酸残基 天冬酰胺 丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟 脯氨酸 最终长度 至少 5 个糖残基 一般 1-4 个糖残基，但 ABO 血 型抗原较长 第一个糖残基 N-乙酰葡糖胺 N-乙酰半乳糖胺等
脊椎动物细胞糖蛋白N-连接寡糖在高尔基体各膜囊区间的加工过程1在高尔基顺面膜囊切除3个Man残基2,4,5在中间膜囊，再附加3个GlcNAc残基3移除两个Man残基6在反面膜囊，再加3个半乳糖残基7每个半乳糖残基连上一个N-乙酰神经氨酸残基，完成N-连接寡糖的加工（N-连接寡糖的核心糖基是在内质网装配后转移到高尔基体的。N-连接嘉糖的进一步加工修饰在高尔基体上完成3.蛋白酶的水解和其它加工过程：不同的蛋白质在高尔基体中酶解加工的方式各不相同。（1）没有生物活性的蛋白原（proprotein）→高尔基体后→将蛋白原N端或两端的序列切除形成成熟的多肽。（2）含有多个相同氨基酸序列的蛋白质前体一→高尔基体一水解→形成同种有活性的多肽。（3）含有不同信号序列的蛋白质前体一→高尔基体→加工成不同的产物。(4)同一种蛋白质前体→不同细胞以不同的方式加工→不同的多肽蛋白聚糖的硫酸化也是在高尔基体中进行的。加工方式多样性的可能原因：确保小肽分子的有效合成；弥补缺少包装并转运到分泌泡中的必要信号：有效地防止这些活性物质在合成它的细胞内起作用。三、溶酶体（一）、溶酶体的形态结构与类型溶酶体（lysosome）：溶酶体是单层膜围绕的内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，其主要作用是行使细胞内的消化作用。某些细胞的溶酶体还具有防御功能和其它重要的生理功能。植物细胞内也有与溶酶体功能类似的细胞器，如圆球体、糊粉粒和中央大液泡。溶酶体是一种异质性的细胞器：指不同的溶酶体的形态大小，乃至其中所含水解酶的种类都可能有很大的不同。溶酶体膜在成分上也与其它生物膜不同①嵌有质子泵（溶酶体酶的最适pH为5.0左右）；②具有多种载体蛋白（水解产物外运）：膜蛋白高度糖基化（防止被降解）。溶酶体酶：已发现60余种，多为可溶性酶，少数整合在膜上；具有某些特征性同源序列：与相关的非溶酶体酶是一类结构与功能上相似的酶家族，在进化上同源。类型6
6 脊椎动物细胞糖蛋白 N-连接寡糖在高尔基体各膜囊区间的加工过程 1 在高尔基顺面膜囊切除 3 个 Man 残基 2,4,5 在中间膜囊，再附加 3 个 GlcNAc 残基 3 移除两个 Man 残基 6 在反面膜囊，再加 3 个半乳糖残基 7 每个半乳糖残基连上一个 N-乙酰神经氨酸 残基，完成 N-连接寡糖的加工 （N-连接寡糖的核心糖基是在内质网装配后转移到高尔基体的。 N-连接寡糖的进一步加工修饰在高尔基体上完成） 3. 蛋白酶的水解和其它加工过程： 不同的蛋白质在高尔基体中酶解加工的方式各不 相同。 （1）没有生物活性的蛋白原（proprotein）→ 高尔基体后 → 将蛋白原 N 端或两端的序列切除 形成成熟的多肽。 （2）含有多个相同氨基酸序列的蛋白质前体→ 高尔基体 → 水解 → 形成同种有活性的多 肽。 （3）含有不同信号序列的蛋白质前体→ 高尔基体→ 加工成不同的产物。 (4)同一种蛋白质前体→ 不同细胞以不同的方式加工→ 不同的多肽 蛋白聚糖的硫酸化也是在高尔基体中进行的。 加工方式多样性的可能原因： 确保小肽分子的有效合成； 弥补缺少包装并转运到分泌泡中的必要信号； 有效地防止这些活性物质在合成它的细胞内起作用。 三、溶酶体 （一）、溶酶体的形态结构与类型 溶酶体（lysosome）：溶酶体是单层膜围绕的内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，其主要作用 是行使细胞内的消化作用。某些细胞的溶酶体还具有防御功能和其它重要的生理功能。植物细胞内 也有与溶酶体功能类似的细胞器，如圆球体、糊粉粒和中央大液泡。 溶酶体是一种异质性的细胞器：指不同的溶酶体的形态大小，乃至其中所含水解酶的种类都可 能有很大的不同。 溶酶体膜在成分上也与其它生物膜不同： ①嵌有质子泵（溶酶体酶的最适 pH 为 5.0 左右）； ②具有多种载体蛋白（水解产物外运）； ③膜蛋白高度糖基化（防止被降解）。 溶酶体酶：已发现 60 余种，多为可溶性酶，少数整合在膜上；具有某些特征性同源序列；与相 关的非溶酶体酶是一类结构与功能上相似的酶家族，在进化上同源。 类型
初级溶酶体（primarylysosome）：初级溶酶体呈球形，内容物均一，不含有明显的颗粒物质，外面由一层脂蛋白膜围绕。次级溶酶体（secondarylysosome）：初级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡（吞噬泡或胞饮泡）融合形成的进行消化作用的复合体，分别称之为自噬溶酶体（autophagolysosome）和异噬溶酶体（heterophagiclysosome）。次级溶酶体的特点是外部形态不规则，内部结构复杂多样后溶酶体即残质体（residualbody）：次级溶酶体内经历消化后，小分子物质可通过膜上载体蛋白转运到细胞质基质中，供细胞代谢利用，未被消化的物质残留在溶酶体内形成残质体。残质体可通过类似胞吐的方式将内容物排出细胞。溶酶体的标志酶：酸性磷酸酶（acidphosphatase）初级溶酶体次级溶酶体线粒体小鼠膀胱上皮细胞中的溶酶体（二）、溶酶体的功能溶酶体的基本功能是细胞内的消化作用，这对于维持细胞的正常代谢活动及防御微生物的侵染都有重要的意义。溶酶体的消化作用一般可概括为3条途径1.内吞作用（endocytosis)：可溶性大分子通过质膜包被小窝内化和内吞泡摄入细胞与初级溶酶体结合形成异噬溶酶体被消化2.吞噬作用（phagocytosis)：破损细胞或病原体及不溶性颗粒物质通过异噬泡形成进入细胞与初级溶酶体结合被消化3.自噬作用（autophagy)：细胞内破损细胞器和批量细胞质形成自噬泡与初级溶酶体结合被消化7
7 初级溶酶体（primary lysosome）：初级溶酶体呈球形，内容物均一，不含有明显的颗粒物质，外面 由一层脂蛋白膜围绕。 次级溶酶体（secondary lysosome）：初级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡（吞噬泡或胞饮泡）融 合形成的进行消化作用的复合体，分别称之为自噬溶酶体（autophagolysosome）和异噬溶酶体 （heterophagic lysosome）。 次级溶酶体的特点是外部形态不规则，内部结构复杂多样 后溶酶体即残质体（residual body）：次级溶酶体内经历消化后，小分子物质可通过膜上载体蛋白转 运到细胞质基质中，供细胞代谢利用，未被消化的物质残留在溶酶体内形成残质体。残质体可通过 类似胞吐的方式将内容物排出细胞。 溶酶体的标志酶：酸性磷酸酶（acid phosphatase） 小鼠膀胱上皮细胞中的溶酶体 （二）、溶酶体的功能 溶酶体的基本功能是细胞内的消化作用，这 对于维持细胞的正常代谢活动及防御微生物的 侵染都有重要的意义。 溶酶体的消化作用一般可概括为 3 条途径： 1.内吞作用 (endocytosis):可溶性大分子通过质膜包被小窝内化和内吞泡摄入细胞与初级溶酶体结合 形成异噬溶酶体被消化 2.吞噬作用 (phagocytosis)：破损细胞或病原体及不溶性颗粒物质通过异噬泡形成进入细胞与初级溶 酶体结合被消化 3.自噬作用 (autophagy)：细胞内破损细胞器和批量细胞质形成自噬泡与初级溶酶体结合被消化
胞外胞内1.内吞作用2.春噬作用3.自噬作用线粒体内吞泡吞噬泡早期胞内体.D初级溶酶体内质网晚期胞内体初级溶酶体初级溶酶体S次级溶酶体溶酶体消化作用的3种途径①Phagocytosis吞噬作用（固性物质例如噬中性粒细胞、巨噬细胞）；②autophagy自噬作用（溶酶体膜破掉，造成溶酶体自溶：有的作为一种细胞调亡的辅助形式）；③endocytosis胞吞作用（一些大分子和可溶性分子，受体介导的）溶酶体的功能1.清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞：溶酶体起着“清道夫”的作用。2.防御功能：防御功能是某些细胞（如巨噬细胞）特有的功能，它们可以识别并吞噬入侵的病毒或细菌，在溶酶体作用下将其杀死并进一步降解。3.其它重要的生理功能：（1）作为细胞内的消化器官为细胞提供营养，如降解内吞的血清脂蛋白，获得胆固醇等营养成分等；（2）在分泌腺细胞中，溶酶体常常摄入分泌颗粒，参与分泌过程的调节：（3）春噬细胞溶酶体消化清除调亡细胞：（4）参与受精过程中的顶体反应，因为精子的项体相当于特化的溶酶体。（三）、溶酶体的发生溶酶体酶在糙面内质网合成和初加工，以出芽形式离开内质网形成膜泡到高尔基体，经高尔基体再加工，以出芽形式离开高尔基体形成膜泡到溶酶体。溶酶体酶的构象或三级结构中隐含信号斑（signalpatch），涉及溶酶体酶加工的酶借此识别溶酶体酶：在溶酶体酶的每条寡糖链上形成多个M6P残基：M6P受体通过膜泡穿梭于高尔基体和前溶酶体（脱包被的转运泡或晚期胞内体）之间；在质膜是也存在M6P受体，可与分泌出去的溶酶体酶结合，经受体介8
8 溶酶体消化作用的 3 种途径 ①Phagocytosis 吞噬作用（固性物质例如噬中性粒细胞、巨噬细胞）; ②autophagy 自噬作用（溶酶体 膜破掉，造成溶酶体自溶；有的作为一种细胞凋亡的辅助形式）; ③endocytosis 胞吞作用（一些大分 子和可溶性分子，受体介导的） 溶酶体的功能 1. 清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞：溶酶体起着“清道夫”的作用。 2. 防御功能：防御功能是某些细胞（如巨噬细胞）特有的功能，它们可以识别并吞噬入侵的病毒或 细菌，在溶酶体作用下将其杀死并进一步降解。 3. 其它重要的生理功能： （1）作为细胞内的消化“器官”为细胞提供营养，如降解内吞的血清脂蛋白，获得胆固醇等营养成分 等； （2）在分泌腺细胞中，溶酶体常常摄入分泌颗粒，参与分泌过程的调节； （3）吞噬细胞溶酶体消化清除凋亡细胞； （4）参与受精过程中的顶体反应，因为精子的顶体相当于特化的溶酶体。 （三）、溶酶体的发生 溶酶体酶在糙面内质网合成和初加工，以出芽形式离开内质网形成膜泡 到高尔基体，经高尔基体再加工，以出芽形式离开高尔基体形成膜泡到溶 酶体。 溶酶体酶的构象或三级结构中隐含信号斑（signal patch），涉及溶酶体 酶加工的酶借此识别溶酶体酶； 在溶酶体酶的每条寡糖链上形成多个 M6P 残基； M6P 受体通过膜泡穿梭 于高尔基体和前溶酶体（脱包被的转运泡或晚期胞内体）之间； 在质膜是也存在 M6P 受体，可与分泌出去的溶酶体酶结合，经受体介
导的内吞作用将酶送到前溶酶体中。溶酶体膜蛋白如何同其它蛋白质区分开来而特异地分选到溶酶体膜上，机制仍不明。TGN组成型分泌驱内胞外MPEMGP受体4a晚内味b网格包被小窝AP复合体网格证6受体介导的用4转1珍香胆内体IAP摄良池AP格质良池溶酶体新合成的可溶性溶酶体酶从高尔基TGN和细胞表面转运到溶酶体（四）、溶酶体与疾病溶酶体酶缺失或溶酶体酶的代谢环节故障，影响细胞代谢，引起疾病。如泰-萨二氏（Tay-Sachs）等各种储积症溶酶体吞入了不能消化的成分，从而造成溶酶体膜破裂，释放出其中的水解酶，最终导致细胞死亡。如肺部细胞吞噬二氧化硅所引起的矽肺和石棉肺，某些病原体（麻疯杆菌、利什曼原虫或病毒）被细胞摄入，进入吞噬泡但并未被杀死而繁殖（抑制吞噬泡的酸化或利用胞内体中的酸性环境）表神经鞘脂贮积病疾病缺失酶类主要贮积底物后果GMI神经节苷脂贮神经节苷脂GM1智力迟钝，肝脏肥GM1β一半乳糖苷酶积症大，骨骼受累，2岁前死亡泰一萨二氏病己糖胺酶A神经节苷脂GM2智力迟钝，失明，3岁前死亡法布莱氏病α-半乳糖苷酶A三己糖神经酰胺皮疹，肾功能丧失，下肢疼痛山霍夫氏病己糖胺酶A和B神经节苷脂GM2和与泰一萨氏疾病症状相似，但发展更快红细胞糖苷脂高歇氏病葡糖脑苷酯酶葡糖脑苷脂肝脏和脾脏肿大，长骨腐蚀，只在婴儿期发生智力迟钝尼一皮二氏病鞘磷脂水解酶鞘磷脂肝脏和脾脏肿大，智力迟钝9
9 导的内吞作用将酶送到前溶酶体中。 溶酶体膜蛋白如何同其它蛋白质区分开来而特异地分选到溶 酶体膜上，机制仍不明。 新合成的可溶性溶酶体酶从高尔基 TGN 和细胞表面转运到溶酶体 （四）、溶酶体与疾病 溶酶体酶缺失或溶酶体酶的代谢环节故障，影响细胞代谢，引起疾病。 如泰-萨二氏（Tay-Sachs）等各种储积症 溶酶体吞入了不能消化的成分，从而造成溶酶体膜破裂，释放出其中的水解酶，最终导致细胞死 亡。 如肺部细胞吞噬二氧化硅所引起的矽肺和石棉肺。 某些病原体（麻疯杆菌、利什曼原虫或病毒）被细胞摄入，进入吞噬泡但并未被杀死而繁殖（抑制 吞噬泡的酸化或利用胞内体中的酸性环境） 表 神经鞘脂贮积病 疾病 缺失酶类 主要贮积底物 后果 GM1 神经节苷脂贮 积症 GM1β－半乳糖苷酶 神经节苷脂 GM1 智力迟钝，肝脏肥 大，骨骼受累，2 岁 前死亡 泰－萨二氏病 己糖胺酶 A 神经节苷脂 GM2 智力迟钝，失明，3 岁 前死亡 法布莱氏病 α-半乳糖苷酶 A 三己糖神经酰胺 皮疹，肾功能丧失， 下肢疼痛 山霍夫氏病 己糖胺酶 A 和 B 神经节苷脂 GM2 和 红细胞糖苷脂 与泰－萨氏疾病症 状相似，但发展更快 高歇氏病 葡糖脑苷酯酶 葡糖脑苷脂 肝脏和脾脏肿大，长 骨腐蚀，只在婴儿期 发生智力迟钝 尼－皮二氏病 鞘磷脂水解酶 鞘磷脂 肝脏和脾脏肿大，智 力迟钝