细胞质基质与细胞内膜系统(1)
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• 与细胞质骨架相关的功能，维持细胞形态、 细胞运动、胞内物质运输及能量传递等
• 蛋白质的分选与运输
• 蛋白质的修饰及选择性降解
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5
细胞内部组成的区分
• 细胞核 • 内膜系统 • 线粒体和叶绿体
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6
第二节 细胞内膜系统
• 细胞内膜系统是指细胞内在结构、功能及发生 上相关的由膜包绕形成的细胞器或细胞结构。
第七章 细胞质基质与 细胞内膜系统
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1
主要内容
• 细胞质基质 • 内质网 • 高尔基复合体 • 溶酶体、过氧化物酶体 • 细胞内蛋白质的分选
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2
第一节 细胞质基质
细胞质(cytoplasm)：细胞膜内除去核以 外的所有物质。
细胞质基质(cytomatrix)：在真核细胞的 细胞质中，除去可分辨的细胞器以外 的胶状物质。
• ② 细胞器上具有特定的信号识别装置——分 选受体(sorting receptor)
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21
2.信号假说
• 分泌性蛋白N端序列作为信号肽，指导分泌蛋 白到内质网膜上合成，然后再信号肽指导下蛋 白质边合成边通过易位子蛋白复合体进入内质 网腔。再蛋白质合成结束之前信号肽被切除。
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22
几种典型的蛋白分选信号序列
• 功能：区隔化； 增加细胞的 内表面积
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7
一、内质网
• 由封闭的膜系统 及其围成的腔形 成互相沟通的网 状结构。
• 约占细胞总体积 的10％以上
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8
1 内质网的形态结构
• 粗面内质网(rER)：呈扁平囊状， 有核糖体附 着。合成蛋白质。
• 光面内质网(sER)：分支管状或小泡状，无核 糖体附着。是脂质合成的重要场所。
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26
4 蛋白质分选途径与类型
• 跨膜运输 细胞质基质中合成的蛋 白质转运到内质网、线粒体、质体 (包括叶绿体) 和过氧化物酶体等细 胞器
• 膜泡运输 蛋白质通过转运小泡从 粗面内质网合成部位转运至高尔基 体再分选到细胞的不同部位
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16
2 溶酶体的功能
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。
防御功能（病原体感染刺激单核细胞 分化成巨噬细胞而吞噬、消化）
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17
四、过氧化物酶体
1 结构 • 单层膜围绕的、内含
一种或几种氧化酶类 的细胞器。 ①过氧化物酶体：动植 物细胞中普遍存在；
②乙醛酸循环体 ：仅 存在于植物细胞
叶绿体、过氧化物酶体、细胞核等细胞器中以及细胞
基质的特定部位
内体
溶酶体
内质网
高尔基体
细胞表面
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分泌颗粒
24
共转移途径
• 开始转移序列(start transfer sequence)：引导肽链穿 过内质网膜的信号肽 。
• 停止转移序列(stop transfer sequence)：结合在脂双 层之中而不再转入内质网腔的序列
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23
3.蛋白质分选途径
• 共转移(cotranslocation) ，在信号肽的作用下，新 生肽边合成边转入糙面内质网腔中，随后经高尔基体 运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。
细胞质 基质
线粒体 过氧化物酶体
细胞核
• 后转移(post translocation) ，蛋白质在细胞质基质 中合成以后再在某种信号序列的指导下进入到线粒体、
肌质网膜上的Ca2+-ATP酶
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11
二、高尔基体
1 形态
• 靠细胞核的一面， 呈凸面，称顺面 (cis face)，
• 面向细胞膜的一面， 呈凹面，反面 (trans face)
中间膜囊(medial)
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12
2 功能
sER上合成蛋白质→ 进
入ER腔→以出芽形式
形成囊泡→进入
CGN→在medial Golgi
胞质溶胶(cytosol)
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3
一、主要成分
1 水、无机盐溶液，气体 O2、CO2 2 各种代谢物(糖、脂类、核苷酸、氨基酸) 3 蛋白质、 RNA、 4 脂肪小滴、糖原颗粒 5 与中间代谢有关的各种酶类、 6 细胞质骨架结构
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4
二、功能
• 完成各种中间代谢过程，如糖酵解过程、 磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原合成与 分解、蛋白质合成、脂肪酸合成等
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18
2 功能
动物细胞
①氧化分解血液中的有毒成分，起到解毒作用 (肝细胞或肾细胞) ；
②分解脂肪酸等高能分子向细胞直接提供热能。
植物细胞
①在绿色植物叶肉细胞中，光呼吸反应；
②乙醛酸循环的反应， 脂肪酸→乙酰辅酶A → 琥珀酸→葡萄糖。
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19
第三节 蛋白质分选
1 蛋白质的定向转运(protein targeting) 分选(protein sorting)
中加工→在TGN形成
囊泡→囊泡运送到质膜
→融合、排出
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13
中间膜囊(medial Golgi)
• 糖基化修饰、糖脂的形成、与高尔 基体有关的多糖的合成。
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14
周围囊泡
• 顺面一侧的囊泡可能：是内质网与高 尔基体之间的运输小泡
• 反面一侧： 分泌泡与分泌颗粒
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15
三、溶酶体
1 结构：是由单位膜围成的 囊泡 ①嵌有质子泵，形成和维持 酸性内环境 ②有多种载体蛋白用于水解 的产物向外转运 ③膜蛋白高度糖基化，防止 自身膜蛋白的降解
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9
2 内质网的功能
1）蛋。 白质的合成 ①向细胞外分泌的蛋白，如抗体、激素、酶 等 ②膜蛋白 ③细胞器中的可溶性驻留蛋白，如溶酶体的 各种水解酶
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10
2）脂质的合成
内质网合成构成细胞所需要几乎全部的膜脂 ， 磷脂、固醇类等。
3）蛋白质的装饰和加工
糖基化、羟基化、酰基化等
4）储存钙离子
细胞根据蛋白质是否携有分选信号，以及分选 信号的性质，选择性地将其送到细胞不同的 部位,来自百度文库一过程叫做蛋白质的定向转运(protein
targeting)或分选(protein sorting)
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20
• 蛋白质分选取决于两个方面：
• ① 蛋白质中包含特殊的信号序列(signal sequence or targeting sequence);
• 只有开始序列而没有停止序列，合成后一般进入内 质网腔 - 停止序列位于中部，最终成为跨膜蛋白 - 含有多个开始序列和停止序列，成为多次跨膜蛋白
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25
后转移途径
• 这类信号序列称为导肽或前导肽(leader peptide) • 蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还需
要一些蛋白质的帮助(如热休克蛋白Hsp70)使其能 够正确地折叠成有功能的蛋白
• 蛋白质的分选与运输
• 蛋白质的修饰及选择性降解
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5
细胞内部组成的区分
• 细胞核 • 内膜系统 • 线粒体和叶绿体
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第二节 细胞内膜系统
• 细胞内膜系统是指细胞内在结构、功能及发生 上相关的由膜包绕形成的细胞器或细胞结构。
第七章 细胞质基质与 细胞内膜系统
可编辑版
1
主要内容
• 细胞质基质 • 内质网 • 高尔基复合体 • 溶酶体、过氧化物酶体 • 细胞内蛋白质的分选
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2
第一节 细胞质基质
细胞质(cytoplasm)：细胞膜内除去核以 外的所有物质。
细胞质基质(cytomatrix)：在真核细胞的 细胞质中，除去可分辨的细胞器以外 的胶状物质。
• ② 细胞器上具有特定的信号识别装置——分 选受体(sorting receptor)
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21
2.信号假说
• 分泌性蛋白N端序列作为信号肽，指导分泌蛋 白到内质网膜上合成，然后再信号肽指导下蛋 白质边合成边通过易位子蛋白复合体进入内质 网腔。再蛋白质合成结束之前信号肽被切除。
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22
几种典型的蛋白分选信号序列
• 功能：区隔化； 增加细胞的 内表面积
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7
一、内质网
• 由封闭的膜系统 及其围成的腔形 成互相沟通的网 状结构。
• 约占细胞总体积 的10％以上
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8
1 内质网的形态结构
• 粗面内质网(rER)：呈扁平囊状， 有核糖体附 着。合成蛋白质。
• 光面内质网(sER)：分支管状或小泡状，无核 糖体附着。是脂质合成的重要场所。
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26
4 蛋白质分选途径与类型
• 跨膜运输 细胞质基质中合成的蛋 白质转运到内质网、线粒体、质体 (包括叶绿体) 和过氧化物酶体等细 胞器
• 膜泡运输 蛋白质通过转运小泡从 粗面内质网合成部位转运至高尔基 体再分选到细胞的不同部位
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16
2 溶酶体的功能
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。
防御功能（病原体感染刺激单核细胞 分化成巨噬细胞而吞噬、消化）
可编辑版
17
四、过氧化物酶体
1 结构 • 单层膜围绕的、内含
一种或几种氧化酶类 的细胞器。 ①过氧化物酶体：动植 物细胞中普遍存在；
②乙醛酸循环体 ：仅 存在于植物细胞
叶绿体、过氧化物酶体、细胞核等细胞器中以及细胞
基质的特定部位
内体
溶酶体
内质网
高尔基体
细胞表面
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分泌颗粒
24
共转移途径
• 开始转移序列(start transfer sequence)：引导肽链穿 过内质网膜的信号肽 。
• 停止转移序列(stop transfer sequence)：结合在脂双 层之中而不再转入内质网腔的序列
可编辑版
23
3.蛋白质分选途径
• 共转移(cotranslocation) ，在信号肽的作用下，新 生肽边合成边转入糙面内质网腔中，随后经高尔基体 运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。
细胞质 基质
线粒体 过氧化物酶体
细胞核
• 后转移(post translocation) ，蛋白质在细胞质基质 中合成以后再在某种信号序列的指导下进入到线粒体、
肌质网膜上的Ca2+-ATP酶
可编辑版
11
二、高尔基体
1 形态
• 靠细胞核的一面， 呈凸面，称顺面 (cis face)，
• 面向细胞膜的一面， 呈凹面，反面 (trans face)
中间膜囊(medial)
可编辑版
12
2 功能
sER上合成蛋白质→ 进
入ER腔→以出芽形式
形成囊泡→进入
CGN→在medial Golgi
胞质溶胶(cytosol)
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3
一、主要成分
1 水、无机盐溶液，气体 O2、CO2 2 各种代谢物(糖、脂类、核苷酸、氨基酸) 3 蛋白质、 RNA、 4 脂肪小滴、糖原颗粒 5 与中间代谢有关的各种酶类、 6 细胞质骨架结构
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二、功能
• 完成各种中间代谢过程，如糖酵解过程、 磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原合成与 分解、蛋白质合成、脂肪酸合成等
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2 功能
动物细胞
①氧化分解血液中的有毒成分，起到解毒作用 (肝细胞或肾细胞) ；
②分解脂肪酸等高能分子向细胞直接提供热能。
植物细胞
①在绿色植物叶肉细胞中，光呼吸反应；
②乙醛酸循环的反应， 脂肪酸→乙酰辅酶A → 琥珀酸→葡萄糖。
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第三节 蛋白质分选
1 蛋白质的定向转运(protein targeting) 分选(protein sorting)
中加工→在TGN形成
囊泡→囊泡运送到质膜
→融合、排出
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13
中间膜囊(medial Golgi)
• 糖基化修饰、糖脂的形成、与高尔 基体有关的多糖的合成。
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14
周围囊泡
• 顺面一侧的囊泡可能：是内质网与高 尔基体之间的运输小泡
• 反面一侧： 分泌泡与分泌颗粒
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三、溶酶体
1 结构：是由单位膜围成的 囊泡 ①嵌有质子泵，形成和维持 酸性内环境 ②有多种载体蛋白用于水解 的产物向外转运 ③膜蛋白高度糖基化，防止 自身膜蛋白的降解
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2 内质网的功能
1）蛋。 白质的合成 ①向细胞外分泌的蛋白，如抗体、激素、酶 等 ②膜蛋白 ③细胞器中的可溶性驻留蛋白，如溶酶体的 各种水解酶
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10
2）脂质的合成
内质网合成构成细胞所需要几乎全部的膜脂 ， 磷脂、固醇类等。
3）蛋白质的装饰和加工
糖基化、羟基化、酰基化等
4）储存钙离子
细胞根据蛋白质是否携有分选信号，以及分选 信号的性质，选择性地将其送到细胞不同的 部位,来自百度文库一过程叫做蛋白质的定向转运(protein
targeting)或分选(protein sorting)
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20
• 蛋白质分选取决于两个方面：
• ① 蛋白质中包含特殊的信号序列(signal sequence or targeting sequence);
• 只有开始序列而没有停止序列，合成后一般进入内 质网腔 - 停止序列位于中部，最终成为跨膜蛋白 - 含有多个开始序列和停止序列，成为多次跨膜蛋白
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25
后转移途径
• 这类信号序列称为导肽或前导肽(leader peptide) • 蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还需
要一些蛋白质的帮助(如热休克蛋白Hsp70)使其能 够正确地折叠成有功能的蛋白