7 真核细胞内膜系统 (2)
细胞生物学课件：第五章 细胞的内膜系统2
液泡系统： 内质网腔
与两层核膜之间的 腔是连通的，因而 将内质网、核膜和 高尔基复合体统称 为液泡系统。
内质网的形态差异
• 单位结构存在情况 某些细胞，小管、小囊、扁平囊都存在； 而某些只存在其中一种或两种。
• 不同发育阶段 分化低则内质网小、不发达； 分化高则内质网数量增多、结构复杂。
第五章 细胞的内膜系统
endomenbrane system
内膜系统：
endomenbrane system
在真核细胞的膜相结构 中，除了细胞膜和线粒体外， 那些在发生、形态、结构和功 能上相互联系的膜相细胞器称 为内膜系统。
内膜系统的功能
1、提供足够面积的膜，使细胞 完成各种重要的生命活动。
高尔基体 线粒体 细胞膜 ★保存内质网的基本特征
三、内质网的功能
（一）粗面内质网的功能 1、蛋白质的合成
1972年，stein等发现在骨 髓瘤细胞 中提取的免疫球蛋白分子的 N端要比分泌到细胞外的免疫球蛋白分 子的N端的氨基酸多出一截。
1975年，G.Blobel和 D.Sabatini等进一步实验依据，提出 了信号假说，即分泌性蛋白N端序列作 为信号肽，指导分泌性蛋白到内质网 膜上合成，在蛋白质被合成结束之前 信号肽被切除。
(2)脂类分子合成后的转运
向内侧面 转运
• 脂类向其他 细胞器转运
（二）滑面内质网的功能
• 脂类的合成 • 糖原代谢 • 解毒作用 • 参与横纹肌收缩
2、糖原代谢
合成代谢
证明有关： 动物绝食，SER变化
证明无关： SER无尿苷二磷酸葡萄糖-糖 原转移酶
糖原代谢
分解代谢 SER上有葡萄糖-6-磷酸酶
（二）滑面内质网
细胞学第7章复习题
第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输1一．名词解释1.细胞内膜系统：位于细胞质内，在结构、功能及发生上密切相关的内膜包绕形成的细胞器或细胞结构，是真核细胞特有的结构。
主要包括内质网、高尔基体和溶酶体等。
2.初级溶酶体：是指刚从高尔基体的边缘膨大分离出来，还未同消化物融合的潜伏状态，无活性。
3.次级溶酶体：是酶在进行或完全消化作用的溶酶体，内含水解酶和相应的底物。
根据自身消化物质得来源不同，分为自噬溶酶体和异噬溶酶体4. 细胞质基质：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，主要含有与中间代谢有关的酶和维持细胞形态、胞内物质运输有关的细胞质骨架结构等。
二．填空题1.在内质网上合成的蛋白主要包括分泌蛋白、膜整合蛋白、细胞器驻留蛋白等。
2.蛋白质的糖基化修饰主要分为N－连接的糖基化修饰，指的是蛋白质上的天冬酰胺残基与N-乙酰葡萄糖胺直接连接，和O－连接的糖基化修饰，指的是蛋白质上的丝氨酸或苏氨酸残基与N-乙酰半乳糖胺直接连接。
3.肌细胞中的内质网异常发达，被称为肌质网。
4.原核细胞中核糖体一般结合在细胞质膜上，而真核细胞中则结合在粗面内质网上。
5.真核细胞中，光面内质网是合成脂类分子的细胞器。
6.内质网的标志酶是葡萄糖-6－磷酸酶。
7.细胞质中合成的蛋白质如果存在信号肽，将转移到内质网上继续合成。
如果该蛋白质上还存在停止转移序列，则该蛋白被定位到内质网膜上。
8.高尔基体的标志酶是糖基转移酶。
9.具有将蛋白进行修饰、分选并分泌到细胞外的细胞器是高尔基体。
10.被称为细胞内大分子运输交通枢纽的细胞器是高尔基体。
11.蛋白质的糖基化修饰中，N－连接的糖基化反应一般发生在内质网中，而O－连接的糖基化反应则发生在和高尔基体中。
12.蛋白质的水解加工过程一般发生在高尔基体中。
13.从结构上高尔基体主要由顺面膜囊、中间膜囊和反面膜囊和囊泡组成。
14.植物细胞中与溶酶体功能类似的结构是圆球体、中央液泡和糊粉粒。
第7章 内膜系统
（2）膜蛋白的合成
起始转移序列 （start transfer sequence）
信号肽作为开始转移信号启动蛋白质的转移。
内含信号肽不是在蛋白的氨基端，而是在肽链的 内部。内含信号肽不被切除。
停止转移序列 (stop transfer sequence) 有疏水节段，与内质网膜亲和。 其位置决定分子露出膜内外的不同长度。
内质网与其他细胞器的关系:
与细胞核外核膜相连 与微管平行分布，微管解聚，内质网改变其 在细胞内的遍布状态，向细胞周围聚集， 微管重新合成后内质网又恢复原来的结构 和分布状态，说明微管对内质网在细胞内 的分布有定位作用。 与线粒体靠近，线粒体直接向内质网提供完 成其功能所需的能量。
ER structure under TEM
3) 新生肽链经膜穿入内质网腔
信号肽及合成的新肽链通过中央管和转移通道 进入内质网腔 4) 信号肽被切除
信号肽完成使命后即被内质网膜上的信号肽酶 切去并降解。与之相连的合成中的肽链继续进 入内质网腔直到合成完整的多肽。 5) 肽链合成完成
合成的肽链在内质网腔中加工，核糖体也脱离 内质网，大小亚基分离，重新进行“核糖体循 环”
N-连接 粗面内质网 来自同一个 寡糖前体 天冬酰胺
O-连接 高尔基体 一个个单糖加上去 丝氨酸、苏氨酸、 羟脯氨酸 一般1～4个糖残基， 但ABO血型抗原较长 N—乙酰半乳糖胺等
至少5个 糖残基 N—乙酰葡 萄糖胺
N-连接与O-连接的寡糖比较
蛋白质和脂类的糖基化(glycosidation)
蛋白质的糖基化修饰主要在糙面内质网和高尔
位于蛋白质的N端，一般由16-26个氨基酸残基组 成，其中包括疏水核心区、信号肽的C端和N端等 3部分。其中6－12个疏水残基，它是信号肽的重 要功能部位。有的蛋白质末端没有信号肽，但其 N-末端的疏水性片段可以具有信号肽的作用。 没 有蛋白质特异性。
细胞生物学 第7章 真核细胞内膜系统蛋白质分选与膜(共103张PPT)
一，其意义在于：大大增加了细胞内膜的表面积；为多种酶特
别是多酶体系提供了大面积的结合位点；酶系统的隔离与连接；
蛋白质、糖、脂肪的合成、加工和包装；运输分泌物；扩散屏
障及膜电位建立；离子梯度的维持等。
二、内质网的形态结构与功能
(一)、内质网的形态结构及化学组成
②赋予蛋白质传导信号的功能；
③某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。
糖基一般连接在4种氨基酸上，分为2种：
（O-linked glycosylation）：与
Ser、Thr和Hyp的OH连接，连接的糖为半乳糖
或N-乙酰半乳糖胺，在高尔基体上进行。
（N-linked glycosylation）：与
丝氨酸、苏氨酸、
羟赖氨酸、羟脯氨酸
一般1～4个糖残基，
但ABO血型抗原较长
N—乙酰半乳糖胺等
内质网上进行N-连接的糖基化。
糖分子首先被糖基转移酶转移到膜上的磷酸多萜醇
（dolichol phosphate）分子上，装配成寡糖链。
再被寡糖转移酶转到新合成肽链特定序列（Asn-X-Ser
或Asn-X-Thr）的天冬酰胺残基上。
高等细胞区室化
Compartmentalization
质膜
内膜
生物膜
原核细胞 – 质膜构成的单一区室
真核细胞 – 内膜 – 各种细胞器
内膜系统出现的意义：
各自独立，各司其职
相互依存，协调同一
大大提高了细胞代谢反应的效率
细胞核
细
胞
细胞质
过氧化物酶体
线粒体
细胞骨架
翟中和细胞生物学第七章总结2（名词解释）
第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输1.细胞质基质：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，也称胞质溶胶，内含水、无机离子、酶以及可溶性大分子和代谢产物。
21、许多中间代谢过程在细胞质基质中进行。
包括糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原合成与分解以及蛋白质与脂肪酸的合成等。
2、细胞质骨架是细胞质基质的主要结构成分，与维持细胞形态、细胞运动、物质运输及能量传递有关，而且也是细胞质基质结构体系的组织者，为细胞质基质中其他成分和细胞器提供锚定位点。
3、与蛋白质的修饰及选择性降解有关。
①蛋白质的修饰，在细胞质中发生的蛋白质修饰的类型主要有：辅酶或辅基与酶的共价结合；磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性；糖基化作用；对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰；酰基化。
②控制蛋白质的寿命。
③降解变性和错误折叠的蛋白质。
④帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象。
这一功能主要靠热休克蛋白来完成。
3①辅酶或辅基与酶的共价结合。
②磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性。
③糖基化作用：糖基化主要发生在内质网和高尔基体中，在细胞质基质中发现的糖基化是指在哺乳动物的细胞中把N-乙酰葡糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸残基的羟基上。
④对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰：这种修饰的蛋白质，如很多细胞支架蛋白和组蛋白等，不易被细胞内的蛋白质水解酶水解，从而使蛋白质在细胞中维持较长的寿命。
⑤酰基化：最常见的一类酰基化修饰是内质网上合成的跨膜蛋白在通过内质网和高尔基体的转运过程中发生的，它由不同的酶来催化，把软脂酸链共价地连接在某些跨膜蛋白的暴露在细胞质基质中的结构域；另一类酰基化修饰发生在诸如src基因和ras基因这类癌基因的产物上，催化这一反应的酶可识别蛋白中的信号序列，将脂肪酸链共价地结合到蛋白质特定的位点上。
如src基因编码的酪氨酸蛋白激酶与豆蔻酸的共价结合。
酰基化与否并不影响酪氨酸蛋白激酶的活性，但只有酰基化的激酶才能转移并靠豆蔻酸链结合到细胞质膜上。
细胞生物学总结(复习重点)——7.内膜系统、蛋白质分选、膜泡运输
1、细胞质基质：真核细胞的细胞质中除去细胞器和内含物以外的、较为均质半透明的液态胶状物称为细胞质基质或胞质溶胶。
4、内膜系统：细胞内在结构、功能乃至发生上相关的、由膜围绕的细胞器或细胞结构的统称，主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体、分泌泡等。
2、微粒体：为了研究ER的功能，常需要分离ER膜，用离心分离的方法将组织或细胞匀浆，经低速离心去除核及线粒体后，再经超速离心，破碎ER的片段又封合为许多小囊泡（直径约为100nm），这就是微粒体。
3、糙面内质网：细胞质内有一些形状大小略不相同的小管、小囊连接成网状，集中在胞质中，故称为内质网。
内质网膜的外表面附有核糖体颗粒，则为糙面内质网，为蛋白质合成的部位。
核糖体附着的膜系多为扁囊单位成分，普遍存在于分泌蛋白质的细胞中，其数量随细胞而异，越是分泌旺盛的细胞中越多。
5、分子伴侣：细胞中，这类蛋白能识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽，并与多肽的一定部位相结合，帮助这些多肽的转移、折叠或组装，但其本身并不参与最终产物的形成。
6、溶酶体：溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中，是由单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类、形态不一、执行不同生理功能的囊泡状细胞器，主要功能是进行细胞内的消化作用，在维持细胞正常代谢活动及防御方面起重要作用。
7、残余小体：在正常情况下，被吞噬的物质在次级溶酶体内进行消化作用，消化完成，形成的小分子物质可通过膜上的载体蛋白转运至细胞质中，供细胞代谢用，不能消化的残渣仍留在溶酶体内，此时的溶酶体称为残余小体或三级溶酶体或后溶酶体。
残余小体有些可通过外排作用排出细胞，有些则积累在细胞内不被排出，如表皮细胞的老年斑、肝细胞的脂褐质。
8、蛋白质分选：细胞中绝大多数蛋白质均在细胞质基质中的核糖体上开始合成，随后或在细胞质基质中或转至糙面内质网上继续合成，然后，通过不同途径转运到细胞的特定部位并装配成结构与功能的复合体，参与细胞的生命活动的过程。
又称定向转运。
第七章 真核细胞内膜系统
第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输细胞内被膜区：细胞质基质、细胞内膜系统、其他由膜包被的各种细胞器。
细胞内区室之间通过生物合成、蛋白质分选、膜泡运输和质量监控机制维系细胞内膜系统的动态平衡。
第一节细胞质基质的涵义与功能细胞质基质：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。
一、细胞质基质的涵义1.胞质溶胶：细胞质中除去细胞器和内膜系统留下的无一定形态结构的胶状物质。
2.细胞质基质主要是由微丝、微管和中间丝等形成的相互联系的结构体系，其中蛋白质和其他分子以凝集（或暂时凝集）状态存在，与周围溶液的分子处于动态平衡，包括作为细胞质基质主要成分的多种酶和代谢中间产物，以及呈溶解状态的微管蛋白。
3.用差速离心法获得的胞质溶胶的成分与细胞质基质周围的溶液成分有很大的不同。
二、细胞质基质的功能（理解）1.许多中间代谢过程在细胞质基质中进行，如糖酵解、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原合成。
2.细胞质骨架作为细胞质基质的主要结构成分，与维持细胞的形态、运动、细胞内的物质运输、能量传递有关，也是细胞质基质结构体系的组织者，为细胞质基质中其他成分和细胞器提供锚定位点。
3.蛋白质修饰、选择性讲解。
①蛋白质的修饰：发生蛋白质修饰的类型：A辅酶与辅基与酶的供价结合；B磷酸化与去磷酸化，用以调节蛋白质活性；C糖基化：主要在内质网和高尔基体中，细胞质基质是把N-乙酰葡糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸羟基；D对N端甲基化修饰；E酰基化：内质网、高尔基体。
②控制蛋白质的寿命：蛋白质的泛素化是降解的重要标志，分三步，由泛素化多酶复合物（泛素活化酶、泛素结合酶、泛素连接酶）完成，每次添加一个泛素分子。
③讲解变性和错误折叠的蛋白质④帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象。
（热休克蛋白）第二节细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统：内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体、分泌泡一、内质网的形态结构与功能内质网：封闭、管状或扁平囊膜系统及其包被的腔形成的相互沟通的三维网络结构。
《细胞生物学》教学课件：内膜系统2
细胞的内膜系统Endomembrane System 11898 意大利----高尔基（Camillo Golgi)-----光镜-----枭、猫-----神经细胞（Golgi apparatus, Golgi body, Golgi complex, Golgi stack）高尔基复合体的形态结构光镜：网状结构内网器(internal reticulum apparatus)电镜扁平囊成熟面小囊泡大囊泡高尔基复合体的形态特征：扁平膜囊组成。
大小不等的囊泡。
具有极性。
形成面［顺面，cis］中间膜囊成熟面［反面，trans］膜表面光滑。
标志酶：糖基转移酶顺面反面顺面网状结构［CGN］特征：位于顺面最外侧的扁平膜囊。
中间多孔呈连续分枝状。
可被锇酸特异性染色。
功能：分选来自内质网新合成的蛋白质与脂类，将其分类后大部分转入中间膜囊，将其中含有内质网驻留信号的小部分返回内质网。
中间膜囊特征：位于顺面网状结构与反面网状结构之间由扁平囊与管道组成。
功能：糖基修饰糖酯形成多糖的合成反面网状结构［TGN］特征：位于反面的最外层。
形态为管网状，与反面囊泡相连，其周围有一些成熟的分泌囊泡。
功能：参与蛋白的分类与包装，运输。
高尔基体的化学组成蛋白脂类酶：糖基转移酶---参与糖蛋白合成磺基糖基转移酶---参与糖脂合成高尔基体的功能细胞的分泌活动蛋白质的修饰加工1.参与糖蛋白的合成和修饰2.参与蛋白质的改造蛋白质的分拣运输溶酶体的形成膜的转变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。
高尔基复合体与细胞的分泌活动1.参与糖蛋白的合成和修饰糖蛋白：O-连接的寡糖链3H 标记甘露糖3H 标记半乳糖；唾液糖3H 标记N-乙酰葡萄糖胺高尔基复合体对糖蛋白的合成和修饰过程具有严格的顺序性。
高尔基复合体对蛋白质的修饰加工Glycosylation in the Golgi Complex2.参与蛋白质的改造无活性的前体物质（某些肽类激素）加工改造有生物活性的物质（激素）高尔基复合体对蛋白质的修饰加工蛋白质合成溶酶体寡聚糖磷酸化切除甘露糖加N-乙酰葡萄糖胺加半乳糖加唾液酸；分拣溶酶体顺面管网中层囊反面囊反面管网大泡（分泌颗粒）rER 高尔基复合体顺面囊切除甘露糖高尔基堆高尔基复合体对蛋白质的分拣运输高尔基复合体与膜的转变内质网运输小泡高尔基复合体大囊泡细胞膜膜流membrane flow：细胞的各种膜性结构之间相互联系和转移的现象称膜流。
真核细胞内膜系统
糖基化主要有两种方式。
O- 连 接 的 糖 基 化
（
Ser/Thr
或
Hylys/Hypro ） 有 少数 糖
基化是发生在丝氨酸或苏
氨酸残基上，也有可能发
生在羟赖氨酸或羟脯氨酸）
连接，称之为O-连接的糖
基 化 (O-linked
glycosylation)，与之直接
结合的是N-乙酰半乳糖胺。
主要发生在高尔基体。
3、蛋白质的修饰和加工
细胞对蛋白质的修饰加工主要包括： 糖基化 羟基化 酰基化 形成二硫键
糖基化伴随多肽合成同时进行，是内质网中最常见的蛋 白质修饰。
糖基化主要有两种方式。
N-连接的糖基化（Asn） 寡糖基转移到天冬酰胺 残基上称之为N-连接的 糖 基 化 （ N-linked glycosylation ） ， 与 天 冬酰胺直接结合的糖都 是N-乙酰葡萄糖胺。
1.N端初生多聚信号肽
3.当SRP信 号肽结合 后启动新 生肽链的 翻译
4.粗面内质网上 的SRP受体蛋白
5.移位子通道
6.开始翻译与转移
2、SER是脂质合成的重要场所 合成细胞所需绝大多数膜脂（包括磷脂和胆固醇）。
磷脂合成酶（酰基转移酶、磷酸酶、胆碱磷酸转移
酶）是膜整合蛋白。
细胞质基质
活性位点朝向细胞质，底物来自细胞质基质。 在内质网膜上合成的磷脂几分钟后，就由细胞质 基质一侧转向内质网腔面，这种转运借助转位酶完 成。
5、SER的其他功能
糖原代谢：6-磷酸葡萄糖酶。
解毒功能：SER中有一些能清除脂溶性废物和有害 物质的酶，如细胞色素P450家族酶系，可将不溶于 水的有毒物质和代谢产物羟基化为溶于水的物质， 经尿液排出。
细胞生物学 第七章 真核细胞中的内膜系统
第七章真核细胞中的内膜系统一、细胞质基质cytoplasm matrix（一）概念经典细胞学：光镜下，除去可见的细胞器及内含颗粒的透明质部分—称为细胞液细胞生物学：1、电镜下，除去可见的细胞器及亚微结构以外的细胞质部分——称为细胞质基质2、分级离心后，除去所有细胞器和颗粒所剩下的上清液部分—亦称为胞质溶胶学术争议：●有人认为细胞骨架不属于细胞质基质的范畴，是细胞器。
●而也有人认为细胞骨架应是细胞质基质之中的主要结构体系，是其他成份锚定的骨架，同时它们经常处于装配和解聚的动态平衡中，其解聚的亚单位仍保持在液相之内。
（二）化学组成其成分复杂，不易分析。
所反映着细胞的大部分生化组分，是许多细胞器生化反应的底物和产物的运输通道，本身又涉及了几种细胞代谢途径。
离心分离过程中，易发生混杂和丢失。
也就是说，破碎细胞器及液泡的内含物可能混入可溶相；而另有些本属基质的物质，如可溶性酶又可能吸附在细胞器碎片上被分离掉。
（三）细胞质基质的功能1、是进行某些细胞生化活动的场所。
例如糖酵解，脂肪酸合成。
另外，有些供细胞自身结构和代谢所需要的蛋白质，如组蛋白、非组蛋白、肌球蛋白、核糖体蛋白都在游离核糖体上合成；2、为维持细胞器稳定，提供适宜的离子环境；3、供应细胞器内发生反应的底物；4、对蛋白质进行修饰、选择性降解和构象修正；●磷酸化与去磷酸化、糖基化、甲基化、酰基化●依赖泛素标记引导到蛋白酶体中的蛋白质降解途径●热休克蛋白Hsp帮助已变性或畸形蛋白质的重新正确折叠5.物质贮存和运输。
例如内膜系统和细胞骨架系统解聚后的物质均贮存于细胞质基质之中，被称为“分子库”pool，当需重新组装时由此提供元件。
二、内膜系统endomembrane system（一）概念1、内膜和内膜系统内膜——电镜下可见的在细胞质内的膜相结构；内膜系统——由内膜围成泡状、管状、扁囊状的亚微结构和细胞器，构成复杂且精密的胞内系统。
主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体、过氧化物酶体以及衍生的小泡和液泡。
07 真核细胞内膜系统
CELL BIOLOGY
溶酶体的发生
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四 溶酶体与过氧化物酶体
过氧化物酶体(Peroxisome)又称微体 (microbody)，是由单层膜围绕的、内含一种或 几种氧化酶类的细胞器。
鼠肝细胞超薄切片所 显示的过氧化物酶体 （P）和其它细胞器 如线粒体（M）等 （Albert et al. ， 1989）
糙面内质网主要合成分泌性蛋白、膜蛋白及
内质网、高尔基体和溶酶体中的蛋白质。多肽的
糖基化及其折叠与组装也发生在内质网中，肽链
上的信号序列决定多肽在细胞中的合成部位，并
最终决定成熟蛋白的去向。分子伴侣在这些过程
中起重要作用。
CELL BIOLOGY
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糖基化
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• 高尔基体顺面膜囊或顺面高尔基体管网 状结构 • 高尔基体中间膜囊 • 高尔基体反面膜囊以及反面高尔基体管 网状结构
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高尔基体的功能 高尔基体在蛋白质的加工、分选、包装与运输 以及在细胞内的“膜流”中起重要作用。
蛋白的糖基化及其复杂的加工与修饰、多肽的 酶解加工以及多糖的合成等也发生在高尔基体 中。 通过高尔基体的分选功能参与溶酶体发生。
CELL BIOLOGY
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一、内质网的形态结构与功能
内质网（endoplasmic reticulum，ER）是交 织分布在细胞质中的由封闭的管状或扁平囊状膜 系统及其包被的腔形成互相沟通的三维网络结构。 占细胞膜系统的一半左右，体积占细胞总体积 的10%以上。
CELL BIOLOGY
真核细胞内膜系统的结构和功能
mRNA编码的胞 质蛋白质依然在 细胞质内游离
细胞质内游离的 多核糖体
内质网的信号 序列
mRNA编码蛋白 质靶向的内质网 依然是膜结合的
细胞质内总核糖 体亚基库
多核糖体通过多 重新生肽链结合 到内质网膜
Figure A common pool of ribosomes is used to synthesize both the proteins
粗面内质网的主要功能是进行膜结合核 糖体合成的蛋白质的运输，并在运输的同 时对这些蛋白质进行加工修饰和折叠，以 帮助这些蛋白质准确到达目的地。
滑面内质网是脂质合成的重要场所
细胞膜所需要的最重要的磷脂是在光面内 质网上合成的。在光面内质网上合成的磷脂先 作为内质网膜的构成部分，然后再转运给其他 的膜。
高尔基体是有极性的细胞器：位置、方向、物 质转运与生化极性。
靠近细胞核的一面扁囊弯曲成凸面又称形成面或顺面 （cis face），面向细胞膜的一面常成凹面又称成熟面或 反面（trans face）。顺面和反面都有一些或大或小的运 输小泡。
高尔基体的膜囊结构及其排列
功能区室
高尔基体至少由互相联系的3个部分组成，每一部分 可能又分化出更精细的间隔。
的分裂，具有核外遗传的特性。
（一）内质网的形态结构与功能
K. R. Porter和A.D.Claude等于1945年发现于培养的小鼠 成纤维细胞，因最初看到的是位于细胞质内部的网状结 构，故名内质网（endoplasmic reticulum，ER）。
内质网是由封闭的管状或扁平囊状膜系统及其包被的腔 形成互相沟通的三维网络结构。内质网通常占细胞膜系 统的一半左右，体积约占细胞总体积的10％以上。
2. 与细胞质骨架功能相关
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功能： 代谢、氧化磷酸化相关的酶都结合在细胞膜上；
① 扩大膜的总面积，为酶提供附着的支架，如脂肪
② 是将细胞内部分区为不同的功能区域，保证各 种生化反应所需的独特的环境。
一 、内质网（endoplasmic reticulum）
内质网（ ER ） —— 由封闭的管状或扁平囊状膜系统
及其包被的腔形成互相沟通的三维网络结构。 内质网通常占细胞膜系统的一半左右，体积占细胞
4.高尔基体周围大小不等的的囊泡
顺面一侧的囊泡可能是内质网和高尔基体之 间的物质运输小泡——ERGIC或VTCs。
反面一侧是分泌泡与分泌颗粒。
（二）高尔基体的功能
高尔基体的主要功能是将内质网合成的多种蛋白 质进行加工、分类与包装，然后分门别类地运送到细 胞特定的部位或分泌到细胞外。 高尔基体与细胞的分泌活动 蛋白质的糖基化及其修饰 蛋白酶的水解和其它加工过程
3、高尔基体反面膜囊以及反面高尔基体 管网状结构
反面高尔基体管网状结构（TGN）呈管网状，较
低的pH，标志酶CMP酶阳性。 主要功能：
参与蛋白质的分类与包装与运输，在蛋白质与脂
类的转运过程中起“瓣膜”作用，保证这些物质
的单向转运。
某些“晚期”的蛋白质修饰（如唾液酸化、蛋白 质酪氨酸残基的硫酸化及蛋白原的水解加工等）
N-乙酰半乳糖胺
3、蛋白酶的水解和其他加工过程
有效地防止这些活性物质在合成它的细胞内起 作用。
无生物活性的蛋白原高尔基体切除N-端或两 端的序列成熟多肽；如胰岛素、胰高血糖素等。 蛋白质前体高尔基体水解同种有活性的多肽， 如神经肽等。
小鼠脾脏巨噬细胞中的溶酶体 M：线粒体，L：溶酶体（朴英杰）
2、蛋白质的糖基化及其修饰
蛋白质的糖基化类型 特征
合成部位 合成方式
N-连接
粗面内质网和高尔 基体 来自同一个 寡糖前体 天冬酰胺（Asn） 至少5个糖残基 N-乙酰葡萄糖胺
O-连接
主要在高尔基体
与之结合的氨基 酸残基 最终长度 第一个糖残基
一个个单糖 加上去 丝氨酸、苏氨酸、羟 脯氨酸、羟赖氨酸 1-4个糖残基（ABO 血型抗原较长）
CGN 接受来自内质网新 合成的物质并将其分类 后大部分转入中间膜囊， 小部分蛋白质与脂质再 返回内质网。返回的蛋 白质具有KDEL信号序列。
2、高尔基体中间膜囊
形态：由扁平膜囊与管道组成，形成不同间隔，但 功能上是连续的、完整的膜囊体系 —— 使其具有很 大的膜表面。
功能： 多数糖基修饰 糖脂形成 与高尔基体有关的多糖的合成场所
是N-乙酰葡萄糖胺。
糖基化主要有两种方式。
O- 连 接 的 糖 基 化
（
Ser/Thr
或
Hylys/Hypro ） 有 少数 糖 基化是发生在丝氨酸或苏
氨酸残基上，也有可能发
生在羟赖氨酸或羟脯氨酸） 连接，称之为O-连接的糖
基
化
(O-linked
glycosylation)，与之直接 结合的是N-乙酰半乳糖胺。
ERS主要激活三条信号通路：
未折叠蛋白应答反应（unfolded protein response，UPR）、 超负荷反应（endoplasmic reticulum overload response，EOR）
固醇调节级联反应
内质网应激时间过长可诱发细胞凋亡。
二、高尔基体的形态结构与功能
（一）高尔基体的形态结构与极性
（3）膜嵌入蛋白介导的直接接触
3、蛋白质的修饰和加工
细胞对蛋白质的修饰加工主要包括： 糖基化 羟基化 酰基化 形成二硫键
糖基化伴随多肽合成同时进行，是内质网中最常见的蛋 白质修饰。
糖基化主要有两种方式 。
N- 连接的糖基化（ Asn ）
寡糖基转移到天冬酰胺
残基上称之为 N- 连接的 糖 基 化 （ N-linked glycosylation ） ， 与 天 冬酰胺直接结合的糖都
2.依赖于泛素的降解途径
泛素是一个由76个氨基酸残基 组成的小分子蛋白，具有多种生 物学功能。
细胞垃圾桶----26S蛋白酶体
泛素
2004年诺贝尔奖
(2)复合体将泛素转
移给泛素结合酶E2
(1) 泛素活化酶E1 负
责激活泛素分子----E1-泛素复合体
(3)E2通过泛素连接酶 E3将泛素转到靶蛋白 上。
与细胞质骨架相关的功能 维持细胞形态、细胞运动、大分
子定位等。
二、细胞质基质的功能
蛋白质的分选转运、修饰和蛋白质选择性降解
蛋白质的修饰 共价结合、磷酸化去磷酸化、糖基化、甲基化、酰基化
帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠（热休克蛋白） 控制蛋白质寿命（泛素依赖的降解途径）
降解变性和错误折叠的蛋白质（泛素依赖的降解途径）
质膜配体门控的Ca2+通道
（三）ER的应激
肝细胞内有丰富的内质网，是蛋白质合成、折叠、运输 以及储存钙的主要场所，对各种刺激极为敏感，当机体
功能紊乱时出现错误折叠与未折叠蛋白在腔内聚集以及
细胞内钙平衡紊乱的状态，称为内质网应激
（endoplasmic reticulum stress，ERS）。
（三）ER的应激
第七章 细胞质基质与内膜系统
本章内容提要
第一节 细胞质基质的涵义与功能
一、细胞质基质的含义 二、细胞质基质的功能
第二节 细胞内膜系统及其功能
一、内质网的形态结构与功能 二、高尔基体的形态结构与功能
三、溶酶体的形态结构与功能
第一节 细胞质基质的涵义与功能
一、细胞质基质的涵义
定义：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，称细胞质基质。（扩散速率仅为水溶液1/5）
总体积的10%以上。
内质网是典型的异质性 细胞器，在细胞分裂时，
内质网要经历解体和
重建的过程。
(一)内质网的形态结构与功能
（一）内质网的两种基本类型
糙面内质网（RER）和光面内质网（SER） RER多呈扁囊状，排列整齐，表面粗糙，分布大量的核糖体。
功能是合成分泌性的蛋白质和多种膜蛋白，以及对蛋白质进
2.信号识别 颗粒SRP
1.N端初生多聚信号肽
3.当SRP信 号肽结合 后启动新 生肽链的 翻译
6.开始翻译与转移
5.移位子通道 4.粗面内质网上 的SRP受体蛋白
2、SER是脂质合成的重要场所
合成细胞所需绝大多数膜脂（包括磷脂和胆固醇）。
磷脂合成酶（酰基转移酶、磷酸酶、胆碱磷酸转移
酶）是膜整合蛋白。
细胞质基质
活性位点朝向细胞质，底物来自细胞质基质。 在内质网膜上合成的磷脂几分钟后，就由细胞质 基质一侧转向内质网腔面，这种转运借助转位酶 完成。
合成的磷脂由内质网向其它膜转运主要有三种方式：
（1）以出芽的方式转运到高尔基体、溶酶体和细胞膜上；
（2）凭借水溶性的载体蛋白－磷脂交换蛋白（phospholipid exchange proteins，PEP）在膜之间转运磷脂。 特异性 内质网到线粒体、过氧化物酶体
细胞质基质很是一个高度有组织的体系，通过弱键的相互作
用处于动态平衡
弱 键 易 破 坏 故 难 研 究
细胞质骨架纤维贯穿在粘稠的蛋白质胶体中 多数酶结合成多酶复合体与骨架或膜结合
二、细胞质基质的功能
完成各种中间代谢过程
如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。
细胞物质运输、能量交换和信号转导通路
三、溶酶体的形态结构与功能
（一）溶酶体的形态结构与类型
面向细胞质膜的一面常呈凹面。
扁囊
高尔基体至少由互相联系的 4 个部分组成，每一 部分又可能划分出更精细的间隔。
高尔基体顺面膜囊或顺面高尔基体管网状结构 （CGN）； 高尔基体中间膜囊； 高尔基体反面膜囊以及反面高尔基体管网状结 构（TGN）；
周围大小不等的囊泡。
1、高尔基体顺面膜囊（CGN）
5、SER的其他功能
糖原代谢：6-磷酸葡萄糖酶。 解毒功能： SER中有一些能清除脂溶性废物和有害 物质的酶，如细胞色素P450家族酶系，可将不溶于 水的有毒物质和代谢产物羟基化为溶于水的物质， 经尿液排出。 合成固醇类激素：生殖腺内分泌细胞的SER。
储存Ca2+：肌质网（特化的SER）膜上的Ca2+-ATP 酶将细胞质基质中Ca2+ 泵入肌质网腔中。
这一过程不断重复，指定蛋白质上就被绑了一批泛素 分子。被绑的泛素分子达到一定数量后，指定蛋白质就被 运送到细胞内的一种称为蛋白酶体的结构中。
第二节 细胞内膜系统及其功能
定义——细胞内膜系统是指在结构、功能及发生上
相互关联，由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。
细胞质基质是细胞的重要组分，其体积约占细胞质的一半。
主要成分：参与中间代谢的数千种酶、细胞质骨架结构、 RNA、糖原和脂滴等。 肝细胞中细胞质基质及其它组分的数目及所占体积比 细胞组分 细胞质基质 细胞核 内质网 高尔基体 溶酶体 胞内体 过氧化物酶体 线粒体 数目 1 1 1 1 300 200 400 1700 体积比 54 6 12 3 1 1 1 22
二、细胞质基质的功能
如何控制蛋白质的寿命？ 大部分蛋白质寿命较长----几天甚至数月 少数短命-----合成后几分钟降解 催化限速反应步骤的酶
fos等癌基因的产物
1.寿命信号