精讲05 第5章 细胞质基质与内膜系统-【竞赛帮】全国高中生物竞赛之《细胞生物学》名师精讲课件

高中生物竞赛 《细胞生物学》第5版 丁明孝、王喜忠、张传茂、陈建国 5/16，细胞质基质和内膜系统 图5-1 A. 真核细胞内典型区室化特征示意图； B. 小鼠回肠Paneth 细胞超微结构的一部分 细胞内膜系统是指在结构、功能乃至发生上相互关联、由单层膜包被的细胞器或细胞结构。主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。 5/16.细胞质基质和内膜系统 真核细胞内区室化（compartmentalization） 细胞内被膜分隔为 3 类结构：细胞质基质（cytosol）、内膜系统（endomembrane system）和其他由膜所包被的细胞器 2 5/16.细胞质基质和内膜系统 5.1 细胞质基质及其功能 5.1.1 细胞质基质的涵义 1.定义 细胞质基质很可能是一种高度有序的体系。关键在于细胞质骨架纤维贯穿其中，起重要的组织作用 在真核细胞中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质称为细胞质基质(cytoplasmic matrix)，也称为胞质溶胶(cytosol)，透明质或细胞液(细胞膜内、细胞核外，除可分辨的细胞器细胞内空间) 细胞质(cytoplasm)：胞浆(细胞膜内、细胞核外的细胞内空间) 细胞骨架 细胞溶胶 3 真核细胞(a)和大肠杆菌(b)中大分子拥挤状态 大分子拥挤 (Macromolecular crowding) 5/16.细胞质基质和内膜系统 5.1 细胞质基质及其功能 5.1.1 细胞质基质的涵义 2.成分 水, 离子, 可溶性蛋白为主的大分子(中间代谢有关的酶类、细胞骨架结构) 细胞质基质是一个高度有序且动态平衡的结构体系，细胞质骨架纤维贯穿其中，起重要的组织作用 4 黏稠的胶体，多数H2O以水化物的形式结合在蛋白质和大分子表面的极性部位，少数以游离态存在，起溶剂作用； 蛋白质和颗粒性物质扩散速率慢，分泌泡和细胞器固定于细胞质基质的某些部位，或沿细胞骨架定向运动； 蛋白质与脂肪合成的重要场所，半数蛋白分门别类地转移到细胞核和细胞器； 5/16.细胞质基质和内膜系统 5.1 细胞质基质及其功能 5.1.1 细胞质基质的涵义 2.成分 多数蛋白质，包括水溶性蛋白，并不是以溶解状态存在的(P.L.Paine乳胶小球注射非洲爪蟾卵母细胞的实验)→细胞质骨架纤维贯穿其中，起重要的组织作用→蛋白之间直接或间接的相互作用 mRNA定位区域分布→位置信息→胚胎发育早期细胞分化； 多酶复合体的形成（弱键结合）→高效代谢； 细胞质骨架纤维属于细胞质基质的范畴，微管和微丝的装配与周围液相处于动态平衡 1.许多中间代谢过程都发生在细胞质基质中 如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成与部分分解过程 蛋白质合成和脂肪酸合成的场所 2.与细胞质骨架相关的功能 与维持细胞形态、运动、胞内物质运输及能量传递等过程相关 细胞结构体系的组织者，为细胞质基质中其他成分和细胞器提供锚定位点 3.细胞质基质中蛋白质的翻译后修饰、选择性降解等 5/16.细胞质基质和内膜系统 5.1 细胞质基质及其功能 5.1.2 细胞质基质的功能 6 1.完成各种中间代谢过程 糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原合成与分解 问题：细节未知（如何定向转运、信号的网络整合及交叉对话） 2.为某些蛋白质和脂肪酸合成提供场所 蛋白于游离核糖体起始合成，特殊N端信号序列的分泌蛋白合成起始后由核糖体→ER膜→ER腔→高尔基体(修饰和分选) 胞内蛋白在游离核糖体合成，根据所携带信号，转运到线粒体、叶绿体、微体以及细胞核中，或驻留在细胞质基质中，构成本身的结构成分 5/16.细胞质基质和内膜系统 5.1 细胞质基质及其功能 5.1.2 细胞质基质的功能 3.与细胞质骨架相关的功能 维持细胞形态、运动、物质运输及能量传递； 细胞结构体系的组织者，为基质成分和细胞器提供锚定位点 4.与细胞膜相关的功能 细胞质基质产生区室化，通过生物膜结构将蛋白等生物大分子限定在膜的二维平面，促进反应高效有序进行； 依靠细胞膜或细胞器膜上的泵蛋白和离子通道维持细胞内外跨膜的离子梯度，调节细胞质基质的pH稳态(Na+HCO3-/Cl-反向运载体和Na+-H+转运体增加胞质pH) 5/16.细胞质基质和内膜系统 5.1 细胞质基质及其功能 5.1.2 细胞质基质的功能 ①辅酶或辅基与酶的结合 ②磷酸化与去磷酸化：由蛋白激酶和磷酸酶催化，调节多种蛋白质生物活性(如糖原磷酸化酶)；调节信号调控级联反应和基因转录活性，进而影响细胞代谢 Ser Thr Tyr （1）蛋白质的修饰 5.蛋白质的修饰、寿命控制、正确折叠 5/16.细胞质基质和内膜系统 5.1 细胞质基质及其功能 5.1.2 细胞质基质的功能 ③糖基化：哺乳动物中把