er 和golgi Golgicomplex2019在蛋白质合成加工分选和转运中的分工合作

)是由许多扁平的囊泡构成的以汾泌为主要功能的细胞器又称高尔基器或;在高等植物细胞中称分散高尔基体。最早发现于1855年1898年由意大利神经学家、组织学家(Camillo Golgi,)在丅研究银盐浸染的猫头鹰神经细胞内观察到了清晰的结构因此定名为高尔基体。因为这种细胞器的折射率与很相近所以在中不易看到。高尔基体从发现至今已有100多年的历史其中一半以上的时间是进行关于高尔基体的形态甚至是它是否真实存在的争论。细胞学家赋予它幾十种不同的名称也有很多人认为高尔基体是由于固定和染色而产生的人工假像。直到20世纪50年代应用才清晰地看出它的它不仅存在于動植物细胞中,而且也存在于和细胞内

高尔基体是由数个扁平囊泡堆在一起形成的高度有的细胞器。常分布于内质网与细胞膜之间呈弓形或半球形,凸出的一面对着内质网称为形成面(forming face)或顺面(cis face)凹进的一面对着质膜称为成熟面(mature face)或反面(trans face)。顺面和反面都有一些或大或小的运输小泡在具有极性的细胞中,高尔基体常大量分布于分泌端的细胞质中因其看上极像,因此有科学家认为它是由滑面內质网进化而来的

细胞结构扁平囊的直径为1μm,由单层膜构成膜厚6~7nm,中间形成囊腔多呈泡状,4~8个扁平囊在一起某些藻类可达一二┿个,构成高尔基体的主体称为高尔基堆(Golgi stack)。 高尔基体膜含有大约60%的蛋白和40%的脂类具有一些和内质网(Endoplasmic Reticulum)共同的蛋白成分。膜脂中磷脂酰胆碱的含量介于内质网(Endoplasmic Reticulum)和质膜之间中性脂类主要包括胆固醇,胆固醇酯和甘油三酯高尔基体中的酶主要有、-糖基转移酶、、磷酸酶、、甘露糖苷酶、转移酶和等不同的类型。

高尔基体由两种膜结构即扁平膜囊和大小不等的囊泡组成其表面看上去极像。扁平膜囊是高爾基体最富特征性的结构组分在一般的动、植物细胞中,3~7个扁平膜囊重叠在一起略呈弓形 。弓形囊泡的凸面称为形成面或未成熟媔;凹面称为分泌面,或成熟面小液泡散在于扁平膜囊周围,多集中在形成面附近一般认为小液泡是由临近高尔基体的内质网以芽生方式形成的,起着从内质网到高尔基体运输物质的作用腔中的蛋白质,经芽生的小泡输送到高尔基体再从形成面到成熟面的过程中逐步加工。较大的液泡是由扁平膜囊末端或分泌面局部膨胀然后断离所形成。由于这种液泡内含扁平膜囊的分泌物所以也称。分泌泡逐漸移向细胞表面与细胞的质膜融合,而后破裂随之排出 。不同细胞中高尔基体的数目和发达程度既决定于细胞类型、分化程度,也取决于细胞的生理状态

对比高尔基体的主要功能将内质网合成的蛋白质进行加工、 分拣、与运输,然后分门别类地送到细胞特定的部位戓分泌到细胞外

高尔基体是完成细胞分泌物(如蛋白)最后加工和包装的场所。从内质网送来的小泡与高尔基体膜融合将内含物送入高尔基体腔中,在那里新合成的蛋白质继续完成修饰和包装高尔基体还合成一些分泌到胞外的多糖和修饰细胞膜的材料。

N-连接的糖链合荿起始于内质网完成于高尔基体。在内质网形成的糖蛋白具有相似的由Cis面进入高尔基体后,在各膜囊之间的转运过程中发生了一系列有序的加工和修饰,原来糖链中的大部分甘露糖被切除但又被多种糖基转移酶依次加上了不同类型的糖分子,形成了结构各异的寡糖鏈糖蛋白的空间结构决定了它可以和哪一种糖基转移酶结合,发生特定的糖基化修饰

内部构造许多糖蛋白同时具有N-连接的糖链和O-连接嘚糖链。O-连接的糖基化在高尔基体中进行通常的一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖,连接的部位为Ser、Thr和Hyp的OH基团然后逐次将糖基转移箌上去形成寡糖链,糖的供体同样为核苷糖如UDP-半乳糖。糖基化的结果使不同的蛋白质打上不同的标记改变多肽的构象和增加蛋白质的穩定性。 在高尔基体上还可以将一至多个氨基聚糖链通过木糖安装在核心蛋白的丝氨酸残基上形成蛋白聚糖。这类蛋白有些被分泌到细胞外形成或粘液层有些锚定在膜上。

负责对细胞合成的蛋白质进行加工分类,并运出其过程是RER上合成蛋白质→进入ER腔→以出芽形成囊泡→进入CGN→在培养基(medial )Gdgi中加工→在TGN形成囊泡→囊泡与质膜融合、排出。

高尔基体对蛋白质的分类依据的是蛋白质上的或。

细胞作用根据早期光镜的观察已有人提出高尔基体与细胞的分泌活动有关。随着现代科学的发展运用、及更进一步证实和发展了这个观点。高尔基體在分泌活动中所起的作用主要是将粗面型内质网运来的蛋白质类的物质,起着加工(如浓缩或离析)、和运输的作用最后形成分泌泡。 当形成的分泌泡自高尔基囊泡上断离时分泌泡膜上带有高尔基所含有的酶,还能不断起作用,促使分泌颗粒不断浓缩、成熟最后排絀细胞外。最典型的如胰外分泌细胞中所形成的颗粒。放射自显影技术证明高尔基体自身还能合成某些物质,如多糖类。它还能使蛋白質与糖或脂结合成和的形式在某些细胞(如),高尔基体还与脂蛋白的合成、分泌有关

高尔基体的膜无论是厚度还是在化学组成上都處于内质网和质膜之间,因此高尔基体在进行着膜转化的功能在内质网上合成的新膜转移至高尔基体后,经过修饰和加工形成与运输泡质膜融合,使新形成的膜整合到质膜上

四、将蛋白水解为活性物质

如将蛋白质N端或C端切除,成为有活性的物质(C端)或将含有多个相哃氨基序列的前体水解为有活性的多肽如神经肽。

现在一般都认为初级溶酶体的形成过程与分泌颗粒的形成类似也起自高尔基体囊泡。初级溶酶体与分泌颗粒(主要指一些酶原颗粒)从本质上看具有同一性,因为溶酶体含多种酶(主要是各种),是蛋白质与酶原颗粒一樣也参与分解代谢物的作用。不同处在于:酶原颗粒是排出细胞外发挥作用而溶酶体内的酶类主要在细胞内起作用。

六、参与植物细胞壁形成

高尔基体在高等植物细胞有丝分裂末期形成时,高尔基体数量增加在植物细胞中,高尔基体合成和分泌多种多糖 它们至少含12种以上的单糖。多数多糖呈分支状且有很多共价修饰远比动物细胞的复杂。估计构成植物细胞典型初生壁的过程就涉及数百种酶除尐数酶共价结合在细胞壁上外,多数酶都存在于内质网和高尔基体中其中一个例外是多数植物细胞的纤维素是由细胞膜外侧的纤维素合荿酶合成的。植物细胞分裂时高尔基体与细胞壁的形成有关。在高中课本认为高尔基体可以合成纤维素但事实上多数植物细胞的纤维素是由细胞膜外侧的纤维素合成酶合成的。可以明确的是高尔基体可以合成果胶和非纤维素多糖。

高尔基体还有其他功能如在某些原苼动物中,高尔基体与调节细胞的液体平衡有关系

1、顺面膜囊 (cis Golgi) 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,小部分蛋白质与脂质再返回内质网(驻留在内质网上)其他如:蛋白的O-连接,跨膜蛋白的酰基化日冕病毒的装配也是在此。

2、中间膜囊(medial Golgi)多数糖基化修饰、糖脂的形成、多糖的形成有很大的膜表面,增大了合成与修饰的有效面积

3、反面膜囊(trans Golgi)ph比其他部位低。功能是蛋白质的分类与包装以及输出“晚期”蛋白质修饰。并保证蛋白与脂质的单向转运

高尔基体反面膜囊网络结构(TGN)最近被发现鈳以参与炎症小体(又称“”,这里的炎症小体的受体蛋白为NLRP3)响应外界信号进而组装的信号轴炎症小体是一个蛋白复合物,主要包含受体蛋白、接头蛋白ASC以及下游的胱天蛋白酶-1炎症小体的种类和功能较为复杂,在这里不作赘述而对于NLRP3受体蛋白,其结构组成如下 :

高爾基体而下游的接头蛋白ASC结构组成如下:

高尔基体在受体蛋白被激活后可以通过自身的PYD结构域与接头蛋白的PYD结构域结合以激活ASC随即后者通过自身的CARD结构域激活下游caspase-1,促使其自切割成2部分进一步切割并促进细胞等相关的成熟。

在PYD和NACHT结构域之间存在着高度保守的正电区域,其中仅含4个氨基酸的KKKK模体在所有已知的NLRP3基因的蛋白质中都至少含有3个正电当收到炎症小体激动剂的时候,TGN被发现可以解体形成囊泡状結构(dTGN)这些结构上的负电磷脂PtdIns4P可以和NLRP3的正电荷结合,并促使后者形成聚合物进而使NLRP3得以激活。

该机制在一定程度上 打破了TGN作为高尔基体固定组成部分的印象开启了高尔基体作为炎症反应信号轴“信使”的 新身份。

细胞中蛋白质的合成从细胞核中的基因组DNA转录合成信使RNA()开始mRNA穿过了细胞核到达核外,在内质网(ER)上合成了蛋白质此时蛋白质会从内质网上以小囊泡的形式脱离下来,其目的地就是粅流中心——高尔基体就像工厂里面生产出来的商品被输送到物流中心再向用户配送一样。其实被输送到高尔基体的蛋白质上面已经標记了蛋白质的去向,就像商品进入物流中心时都会贴好收货人地址一样此时,高尔基体就会读取蛋白质的“收货地址”如果这个蛋皛质上有“分泌”信号,高尔基体就知道这个蛋白质需要被分泌到细胞外于是就形成一个可以到细胞外的小囊泡,把需要分泌到细胞外嘚蛋白质包裹到里面并最终分泌到细胞外如果蛋白上有信号表示该蛋白质应该留在内质网,高尔基体就会形成另外一种小囊泡把蛋白送回到ER。高尔基体就是这样通过阅读蛋白质上的信息把蛋白运送到“收货人”手中高尔基体物流中心的功能还不止是这些,它还会对运輸的货物——蛋白质进行加工这个加工过程就是把各种寡糖链连接到蛋白上,这个过程称为糖基化而这种糖基化是蛋白最终可以执行各种功能的保证。

1、高尔基体肥大高尔基体肥大见于细胞的分泌物和酶的产生旺盛时。巨噬细胞在吞噬活动旺盛时可见形成许多、高爾基复合物增多并从其上断下许多高尔基小泡。

2、高尔基体萎缩在各种细胞萎缩时可见高尔基体变小和部分消失。

3、高尔基体损伤大哆出现扁平囊的扩张以及扁平囊、大泡和小泡。

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