真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输

（二）ER的功能 的功能
ER是细胞内蛋白质与脂类合成的基地。几乎全部脂 类和多种重要蛋白质都在内质网合成。 1、蛋白质的合成是RER的主要功能 在粗面内质网上合成的蛋白包括分泌蛋白、整合 膜蛋白、构成内膜系统细胞器中的可溶性驻留蛋 白 （需要隔离或修饰）。其它多肽 由 细胞质基质 中“游离”的核糖体合成。 注意：细胞中蛋白质都是在核糖体上合成的，并 都是起始于细胞质基质中“游离”的核糖体。
二、高尔基体的形态结构与功能
高尔基体各部膜囊的４种标志细胞化学反应：
嗜锇反应——cis面膜囊被特异染色； 焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）反应——特异显示trans面的1-2 层膜囊； 胞嘧啶单核苷酸酶（CMP）酶和核苷酸二磷酸酶反应——显 示靠近trans面上的一些膜囊状和管状结构。
GERL结构：60年代初，Novikoff发现CMP和酸性磷酸酶存在于高 尔基体的一侧，称这种结构为GERL，意为与高尔基体（G）密切相 关，但它是内质网（ER）的一部分，参与溶酶体（L）的生成 ；

二、高尔基体的形态结构与功能
结构：由一些（4-8个）排列整齐的扁平膜囊构成主 体结构，膜囊多呈弓形，也有呈半球形或球形。膜囊 周围有大量大小不等的囊泡结构。 高尔基体是有极性的细胞器：位置、方向和物质转运。
形成面或顺面（cis face）—— 靠近细胞核的一面， 膜囊弯曲成凸面； 成熟面或反面（trans face）—— 面向细胞质膜的一面常呈凹面。
二、高尔基体的功能
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 与之结合的氨基 酸残基 最终长度 第一个糖残基
N-连接 连接
粗面内质网 来自同一个 寡糖前体 Asn 至少5个糖残基 N-乙酰葡萄糖胺
O-连接 连接
主要在高尔基体 一个个单糖 加上去 Ser、Thr、羟脯氨 酸、羟赖氨酸 1-4个糖残基 N-乙酰半乳糖胺
细胞质基质很可能是高度有组织的体系。 蛋白质 核糖体 mRNA tRNA
胞质溶胶—— 用差速离心法分离细胞匀浆物组分， 先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和 细胞质膜等细胞器或细胞 结构后，存留在上清液中 的主要是细胞质基质的 成 分。
蛋白质占 20-30%
一、细胞质基质的涵义
细胞质基质——是由微管、微丝和中间丝等形成的相 细胞质基质 互联系的结构体系，其中蛋白质和其他分子以凝聚态 或暂时的凝聚态存在，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，以及呈溶解状态存在的微管蛋白。
（二）ER的功能 的功能
5、内质网的其他功能——SER的其他功能 解毒功能：肝细胞中的SER是合成外输性脂蛋白 颗粒的基地。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。
电镜技术：揭示超微结构； 免疫标记和放射自显影技术：功能定位； 离心技术：组分分离和分析； 遗传突变体分析技术：膜泡运输和功能机制
内膜系统的动态特征： 将细胞中的生化合成、 分泌和内吞作用连接 形成动态的、相互作 用的网络。 在内质网合成的蛋白 和脂通过分泌活动进 入分泌泡运送到工作 部位；细胞通过内吞 途径将细胞外的物质 送到溶酶体降解。
（三）ER与基因表达调控 与基因表达调控
至少有3种不同的从内质网到细胞核的信号转导途径， 其中涉及一系列信号转导分子最终调节细胞核内特 异基因表达。如：
内质网腔内未折叠蛋白的超量积累； 折叠好的膜蛋白的超量积累； 内质网膜上膜脂成分的变化——主要是固醇缺乏。
这些变化将通过不同的信号转导途径诱导不同的基 因活化，最终细胞表现出相应的对策。
微粒体
（一）内质网的两种基本类型
粗面内质网（RER）和光面内质网（SER） RER多呈扁囊状，排列整齐，表面分布大量的核糖 体。功能是合成分泌性的蛋白质和多种膜蛋白。
易位子——是内质网膜上的一种蛋白复合体，中央有一直 —— 径2nm的通道，其功能与新合成的多肽进入内质网有关。
SER呈分支管状，表面无核糖体。是脂质合成的重 要场所。SER只是RER连续结构的一部分。作为出 芽的位点，将内质网上合成的蛋白质或脂质转移到 高尔基体内。
高尔基体周围的囊泡
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。 此外，高尔基体各个膜囊之间均由膜性结构相连； 高尔基体与细胞骨架关系密切，在非极性细胞中， 高尔基体分布在微管的负极端。
二、高尔基体的功能
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部位或 分泌到胞外。 高尔基体还是糖类合成的工厂。
主要成分：中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构 主要成分 主要特点：细胞质基质是一个高度有序的体系，通过弱键的 主要特点 相互作用处于动态平衡的结构体系。
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。
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。
二、高尔基体的功能
1、高尔基体与细胞的分泌活动 参与细胞分泌活动：RER上合成的蛋白质 进入 ER腔 COPⅡ运输泡 进入CGN 在中间膜囊中 加工 在TGN形成分泌泡 运输与质膜融合、排 出； 溶酶体酶的分选：M6P 反面膜囊M6P受体。然而 M6P M6P 糖链在多数蛋白质分选中并不起决定性作用。 肝细胞中溶酶体酶还存在不依赖于M6P的另一种分 选途径。 蛋白质分选及其转运信息仅存在于编码该蛋白质的 基因本身。如水泡性口炎病毒包膜蛋白具有双酸分 选信号（Asp-X-Gln或DXE）。
二、高尔基体的功能
2、蛋白质的糖基化及其修饰 蛋白质糖基化的特点及其生物学意义 溶酶体中的水解酶类、多数细胞膜上的膜蛋白和分 泌蛋白都是糖蛋白，而在细胞质基质和细胞核中绝 大多数蛋白质都没有糖基化修饰。 糖蛋白寡糖链的合成与加工都没有模板，靠不同的 酶在细胞不同间隔中经历复杂的加工过程才能完成
二、高尔基体的功能
内质网的存在大大增加了细胞内膜的表面积，为酶反 应提供了结合位点； 内质网形成的封闭体系，将内质网上合成的物质与细 胞质基质中合成的物质分隔开来，更有利于它们的加 工和运输； 内质网是细胞内除核酸以外 的生物大分子如蛋白质、 脂质和糖类的合成基地。
一、内质网的形态结构与功能
微粒体——在细胞匀浆和超速离心过程中，由破碎 微粒体 的内质网形成的近似球形的囊泡结构，包含内质网 膜和核糖体两种组分。是人工产物。
一、内质网的形态结构与功能
内质网（ ） 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
细胞质基质是细胞的重要组分，其体积约占细胞质 的一半。
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
一、细胞质基质的涵义
2、蛋白质的糖基化及其修饰 蛋白质糖基化的特点及其生物学意义 糖基化的主要作用是蛋白质在成熟过程中折叠成正 确构象和增加蛋白质的稳定性；多羟基糖侧链影响 蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质。对多数 分选的蛋白质来说，糖基化并非作为蛋白质的分选 信号。 进化上的意义：寡糖链具有一定的刚性，从而限制 了其它大分子接近细胞表面的膜蛋白，这就可能使 真核细胞的祖先具有一个保护性的外被，同时又不 象细胞壁那样限制细胞的形状与运动。
（二）ER的功能 的功能
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、酰基化和形成二硫键等。 糖基化：在糖基转移酶的作用下，把连接在磷 酸多萜醇上的寡糖链转移到蛋白质的天冬酰胺 残基上。 糖基化主要有两种方式。
N-连接的糖基化（Asn） O-连接的糖基化（Ser/Thr或Hylys/Hypro）
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，TGN即为GERL区。 主要功能： 参与蛋白质的分类与包装与包装； 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） 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。
1、高尔基体顺面膜囊（CGN）
是中间多孔而呈连续分支 状的管网结构。 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：是多数糖基修饰、糖脂形成以及与高尔基体 有关的多糖的合成场所。
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸酶（NADP酶）或甘露糖酶反应—— 显示中间膜囊。
二、高尔基体的形态结构与功能
高尔基体至少由互相联系的3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。
细胞内区室化是真核细胞结构和功能的基本特征之一。
细胞内被膜： 1. 细胞质基质； 2. 细胞内膜系统； 3. 其他由膜包被的 各类细胞器（如线 粒体）