[细胞生物学]高尔基体

内膜系统、信号肽的概念。 内质网的形态结构和类型。 何为信号假说？试述新生肽链向内质网转移的步骤。 粗面内质网、滑面内质网的功能。Section2Golgicomplex高尔基复合体 高尔基复合体（Golgicomplex）:1898年由意大利科学家Golgi首先发现。 高尔基复合体是由许多扁平囊泡堆在一起形成的高度有极性的以分泌为主要功能的细胞器。内容一、高尔基复合体的形态结构二、高尔基复合体的数量与分布三、高尔基复合体的极性及其鉴别四、高尔基复合体的化学组成五、高尔基复合体的功能六、高尔基复合体的异常与医学的关系 光镜下，大多数细胞的高尔基复合体呈网状，内网器(internalreticulumapparatus)。 电镜下有三种基本形态：小囊泡、扁平囊和大囊泡。 每种成分都由一层单位膜构成，执行不同功能。一、高尔基复合体的形态结构电镜扁平囊成熟面小囊泡大囊泡形成面扁平囊主体，呈盘状，3-8层称———高尔基堆扁平囊间距：20-30nm；囊腔宽：15-20nm凹面：成熟（反）面凸面：形成（顺）面；凸面：形成（顺）面；形成面膜厚：6nm;成熟面膜厚：8nm小囊泡生成面附近，40-80nm球形小泡，膜厚：6nm;囊腔内含：中等电子密度的物质泡内含物质：低电子密度物质，较透明。来源：小囊泡融合。来源：由rER‘芽生’而来。大囊泡分泌面附近，100-500nm;膜厚：8nm;泡内含物质：高电子密度物质，浓缩泡。来源：扁平囊周边或局部球状膨突脱落形成。凹面：成熟（反）面二、高尔基复合体的数量与分布 高尔基体在真核细胞中普遍存在，在不同的细胞中分布位置不同。 胰腺细胞、甲状腺细胞、肠上皮细胞，高尔基复合体分布在细胞核周围。 肝细胞高尔基复合体分布在细胞边缘。 大多数无脊椎动物细胞和植物细胞中的高尔基复合体呈分散状。 在不同的细胞、细胞不同的时期数量不同，一般分泌性强的细胞及分化好的细胞数量较多。三、高尔基复合体的极性及其鉴别 高尔基复合体是一种具有极性的细胞器：根据细胞化学特性可以划分四个不同的功能区域，含有不同的酶系，执行不同的功能，又严格按照程序进行。高尔基体的精细结构trans-tubularnetworktranssacculescissacculescis-tubularnetwork顺面管网具有蛋白质分选站的作用 顺面管网是高尔基体生成面的第一层结构，嗜锇反应阳性。 顺面管网接受来自RER新合成的物质并将其分类，大部分转入中间膜囊，小部分蛋白质再运回RER。 运回RER的蛋白质在C-端都具有一个特殊的四肽序列KDEL/HDEL。 RER腔中的驻留蛋白都具有这四肽序列。RER内的蛋白质(含有KDEL)中间膜囊顺面膜囊COPI包被囊泡COPII包被囊泡KDEL受体(KKXX)RER顺面膜囊 顺面膜囊是由靠近顺面管网结构的2-3层扁平囊构成，标志酶是烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶（NADP酶）。反面膜囊 反面膜囊是由位于顺面膜囊下的2-4层扁平囊构成，标志酶是焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）。 顺反面膜囊共同完成高尔基体中糖蛋白修饰、糖脂形成、多糖合成等主要功能。反面管网主要功能是蛋白质的分类与包装 反面管网是扁平囊反面最后1-2层，标志酶是胞嘧啶单核苷酸酶（CMP酶）。 由小泡和分枝的小管组成的网状结构。 反面管网在蛋白质与脂类的转运过程中起到了分选、包装和运输的作用。四、高尔基复合体的化学组成 高尔基复合体主要由蛋白质和脂类组成。大鼠肝细胞的高尔基复合体约含40%的脂类和60%的蛋白质。 高尔基复合体中酶类很多。如 糖基转移酶：催化糖蛋白合成。 磺基-糖基转移酶：催化糖脂合成。 参与磷脂合成的酶等。 酶类在高尔基体膜上的分布不均一。高尔基体是一种极性细胞器 形态上：扁平囊顺面的膜较薄，厚约6nm，近似ER膜，囊腔小而狭。随着顺面向反面过渡，膜也逐渐加厚，至反面膜厚约8nm，与细胞膜相似。 化学组成：反面膜较顺面膜含有更多的酶。 功能：不同的膜囊还有不同的酶，对蛋白质进行有序的加工、修饰。五、高尔基复合体的功能1、蛋白质的糖基化作用 N-连接糖蛋白的糖基化 O-连接糖蛋白的糖基化2、蛋白质的水解作用3、蛋白质的分选与运输 溶酶体酶蛋白分选、运输和溶酶体形成 分泌性蛋白质的分选与运输3H标记亮氨酸3分钟17分钟117分钟高尔基复合体在细胞分泌活动中起着重要的运输作用；在分泌颗粒的形成过程中起着浓缩、修饰、加工等作用。1、蛋白质的糖基化作用 糖基与蛋白质的连接方式: N连接的糖蛋白：是蛋白质分子中Asn氨基与寡糖链共价相连。这种糖基化过程开始于内质网腔，完成于高尔基体。 O连接的糖蛋白：是蛋白质分子中Ser和Thr羟基与寡糖链共价相连。其糖基化过程全部或主要在高尔基体内完成。N-连接糖蛋白的糖基化 N连接寡糖链前体的组成成分：2个N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)、9个甘露糖(Man)和3个葡萄糖(Glc)。N连接糖蛋白寡糖前体在ER腔侧从多萜醇向多肽链的转移过程AsnAsnER膜ER腔侧细胞质侧寡糖转移后，寡糖链中的3个Glc。内质网葡萄糖苷酶I&II高尔基体中高甘露糖糖蛋白的形成甘露糖苷酶I甘甘N-乙酰葡萄糖胺转移酶甘甘N-乙酰葡萄糖胺甘露糖苷酶II甘甘N-乙酰葡萄糖胺转移酶N-乙酰葡萄糖胺半乳糖转移酶唾液酸转移酶复合寡糖糖蛋白的形成 高尔基体中的糖基化修饰有严格的顺序性和区域性。 甘露糖的去除发生在顺面膜囊； N-乙酰葡萄糖胺的加入部位在中间膜囊； 半乳糖的加入部位在反面膜囊。 生化区室：高尔基体的叠层结构中有不同的生化区室，每个区室由1~多个扁囊构成，含有特异酶类，完成蛋白质的修饰与分选。O-连接糖蛋白的糖基化 O连接的糖蛋白：是蛋白质分子中Ser和Thr羟基与寡糖链共价相连。其糖基化过程全部或主要在高尔基体内完成。 O-连接糖蛋白的糖基化在肽链合成后有专一的糖基转移酶逐个加上，没有糖链载体。2、蛋白质的水解作用无活性的前体物质（某些肽类激素）加工改造有生物活性的物质（激素）内质网高尔基体3、蛋白质的分选与运输 在RER上合成的各种蛋白质，以出芽方式运至高尔基体，被加工修饰后可被添加上不同的分选信号，可以识别反面管网区的分选信号专一性受体，从而将各类蛋白质进行分拣、独立包装、形成各自的分泌颗粒离开高尔基体，运输到靶部位执行功能。 高尔基体对蛋白质分选与运输的特点： 分选过程属于受体介导的过程。 蛋白质上有分选信号，在反面高尔基复合体内有分选信号的受体。 分选信号与分选信号受体(高尔基体膜蛋白)结合，触发包装运输小泡。 运输过程是衣被小泡的运输。 运输小泡从反面高尔基复合体出芽，并由衣被包裹，即成衣被小泡。 衣被小泡在运输过程中逐渐脱被，成无被小泡。脱下的“衣被”返回到高尔基体。 运输小泡到达靶部位(如细胞膜或某些细胞器膜)时，以膜融合的方式将内容物排出。运输小泡与靶部位的结合也是受体介导过程。 分选错误的挽救：在分选发生错误时，特异的挽救受体(specificsalvagereceptor)可识别因错误分选而丢失的蛋白，并将它们运回高尔基复合体。信号斑(Signalpatch)RER合成的主要蛋白质分泌蛋白膜蛋白溶酶体酶2GlcNAc9Man溶酶体的形成分泌蛋白、膜蛋白溶酶体酶为什么溶酶体酶能定向运输到溶酶体中6-磷酸甘露糖（M6P）?内吞体溶酶体的发生rER顺面管网反面管网高尔基复合体溶酶体水解酶前体加入磷酸基团M-6-P溶酶体酶前溶酶体ATPADP+PiH+去除磷酸PH=5内吞体rER顺面管网反面管网高尔基复合体溶酶体水解酶前体M-6-P溶酶体酶前溶酶体ATPADP+PiH+去除磷酸PH=5CGN形成M6PTGN与M6P受体结合诱导TGN出芽衣被小泡运输小泡与内体融合M6P受体返回Golgi为内体性溶酶体成熟溶酶体 溶酶体的酶含有M-6-P，TGN膜上有M-6-P受体，特异结合诱导溶酶体酶聚集并出芽离开Golgi形成溶酶体。溶酶体的形成的过程① 溶酶体酶的分选信号是信号斑，在顺面管网被磷酸化为甘露糖-6-磷酸(M-6-P)② 在反面管网含有识别M-6-P的受体，是跨膜糖蛋白。③ 含有M-6-P的酶与反面管网膜上M-6-P受体特异结合，从反面管网以出芽方式形成有被小泡。④ 有被小泡离开Golgi后立即脱去衣被，成为无被运输小泡。⑤ 运输小泡与内体（PH=5）融合成为内体性溶酶体。M-6-P与受体分离，受体返回Golgi再循环，M-6-P去磷酸化，内体性溶酶体PH值进一步下降成为成熟的溶酶体。分泌性蛋白质的分选与运输六、高尔基体的异常与医学的关系肥大萎缩肿瘤细胞生长迅速、分化程度低的， Golgi不发达分化好的高的细胞，Golgi发达细胞分泌活动障碍致高尔基萎缩。eg:肝中毒时，脂蛋白合成及分泌发生障 碍可见Golgi萎缩、破坏甚至消失。细胞功能亢进时Golgi可代偿性肥大。复习题 高尔基体的形态结构特点。 高尔基体的蛋白质加工修饰。 高尔基体的蛋白质分选运输(以溶酶体为例)。