细胞生物学内质网
细胞生物学第五章(内膜系统)
修饰部位 ER
Golgi complex
1.脂类的合成
SER最主要的功能是合成和运输脂类。
可合成生物膜的磷脂、胆固醇和糖脂。
翻 转 酶
转运方式：
出芽：到高尔基体、 溶酶体和细胞膜。 膜泡转运
磷脂转换蛋白：线
第五章 内膜系统
Endomembrane system
内膜系统
1
内质网
2学时
2 3
4 5
高尔基复合体
溶酶体 过氧化物酶体
2学时
内膜系统与细胞整体性 2学时
教学目的
1.掌握新合成肽链在信号肽指导下穿越 内质网进行转移的过程； 2.区别掌握粗面内质网与滑面内质网的 基本功能； 3.掌握粗面内质网合成蛋白的类型和对 蛋白质的修饰作用； 4.熟悉内质网的形态结构与类型； 5.了解内质网的化学组成。
信号肽在蛋白质分选中的作用
信号肽在蛋白质 向内质网的转运过程中 是必须的.
信号肽 Signal peptide
由信号密码翻译出的，
由15－30个连续的疏水氨基酸序列。
决定蛋白质在细胞内的去向。
The signal sequence of growth hormone. Most signal sequences contain a stretch of hydrophobic amino acids, preceded by basic residues (e.g., arginine).
1972年，stein发现: 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N端多一段氨基 酸序列。
细胞生物学中的内质网和高尔基体
细胞生物学中的内质网和高尔基体细胞是生命的基本单位，其中有许多重要的细胞器，其中内质网和高尔基体是细胞中非常重要的组成部分。
在细胞的生物学学科中，学习内质网和高尔基体对于探索细胞的结构和功能具有至关重要的作用。
本文将探讨它们的结构、功能，以及在疾病治疗中的应用。
1. 内质网内质网是一个很大的细胞内膜系统，位于细胞浆中。
它是一个与细胞核相连着的复杂网状系统，涵盖了整个细胞。
内质网可以分为两种形式：粗面内质网和平滑内质网。
粗面内质网是一种有着突起的平滑内质网，有着空心腔室的结构。
它这种特有的结构被称为样式或核糖体。
核糖体是负责细胞核物质合成的地方，主要包括蛋白质和RNA。
另一类是平滑内质网，它主要缺少样式。
平滑内质网在细胞中存在的时间要比粗面内质网时间长得多。
它们包括多种不同的结构，它们在细胞内的作用也十分重要，具有许多独特的功能。
内质网功能包括：物质调节、蛋白质修饰、储存和释放等功能。
2. 高尔基体高尔基体是一种被薄膜包绕的细胞器，其由许多片类似于饼干的薄膜组成。
高尔基体存在于内质网的附属机构，处于深层细胞中。
高尔基体不同于内质网，它不参与生物分子的合成，但仍然具有许多重要的功能。
高尔基体是负责组装蛋白质的地方，这些蛋白质可以运行到细胞中并参与许多重要的生命过程中。
高尔基体与内质网关系密切。
它们促进分子在细胞中的传送，并确保这些分子能够到达细胞中位于正确位置的重要结构和器官。
这些器官不仅包括其他的细胞质器，还包括细胞表面的受体分子以及像溶酸泡一样的细胞物质。
3. 内质网和高尔基体在疾病治疗中的应用近年来，研究人员已经发现内质网和高尔基体在疾病治疗中的应用潜力。
由于内质网和高尔基体的重要性，这些细胞器正在成为一种有前景的新型治疗手段。
许多疾病，如癌症和神经退化性疾病，都与内质网和高尔基体功能失调有关。
这种功能失调可能会导致细胞发育异常以及其他许多疾病。
疾病治疗中，内质网和高尔基体发现有前途的新型治疗手段。
细胞生物学中的内质网应激反应机制
细胞生物学中的内质网应激反应机制内质网是细胞内最重要的细胞器之一，负责蛋白质的翻译、折叠和修饰。
在细胞内质网发现大量错折不正常的蛋白质时，就会启动内质网应激反应机制。
这个机制可以帮助细胞恢复正常状态并保护其免受损伤。
内质网应激反应的发现，是由两位科学家在1998年发表的一篇论文，引起了科学界的广泛关注。
他们在论文中详细描述了内质网应激反应机制，并证实了它在许多疾病中发挥了重要作用。
自那以后，更多的研究者们一直在探索这一领域。
内质网应激反应机制的原理内质网应激反应主要涉及了三种重要的信号途径：PERK、ATF6和IRE1。
当内质网中的蛋白质无法正常折叠，它会与内质网膜上的蛋白质GRP78（糖调节蛋白）结合，激活这些信号途径。
第一条信号途径是PERK（蛋白质激酶RNA样激活物），它能够针对损伤的细胞合成特定的蛋白质，从而加速细胞的蛋白质合成。
同时，它还能抑制糖类的转运，并转化为葡萄糖源来供能。
第二条信号途径是ATF6（蛋白激酶样转录因子6），它在发现损伤的细胞中产生并转移到细胞核中，并启动细胞的DNA复制，以防止普通凋亡。
第三条信号途径是IRE1（内质网膜上的一种激酶酶），它能够特异性地识别损伤的蛋白质，并激活处于细胞膜的激酶调节蛋白，从而增加糖类的生产，提供更多的能量给细胞。
内质网应激反应机制的研究意义内质网应激反应机制在细胞生物学研究中，有着非常重要的意义。
首先，它激活了一种能够抑制内质网损伤的反应机制，帮助细胞从内外环境的损伤中获得保护。
其次，它的进一步研究，有助于我们理解许多细胞病理学疾病的源头，包括糖尿病、肝病、心脏病、癌症等。
最后，它也可作为很好的药物设计的参考，例如可以通过调节某一信号途径来改变其对细胞的响应，以实现治疗疾病的效果。
结语内质网应激反应机制是一项非常重要的发现，它帮助我们理解了许多疾病的发病机制。
随着研究的不断深入，相信我们对它的认识还会不断地深化，进一步为细胞生物学和疾病治疗做出更多贡献。
细胞生物学件8_内膜系统-内质网
二、核糖体的化学组成
• 主 要 成 分 蛋 白 质 和 RNA ， 蛋 白 质 占 40~50%， RNA占50~60%。
• 组成核糖体的RNA特称为核糖体RNA（r RNA ） ， 占 细 胞 中 RNA 总 量 的 80% 以 上 。
一．内质网的形态结构
• 内质网膜约占细胞总膜面积的一半，是真 核细胞中最多的膜。
• 内质网是内膜构成的封闭的网状管道系统。 具有高度的多型性。
• 可分为粗面型内质网（RER）和光面型内 质网（SER）两类。
• RER呈扁平囊状，排列整齐，有核糖体附着。 肌 肉 细 胞 中 的 肌 质 网 是 一 种 特 化 的 RER ， 可 贮存Ca2+，引起肌肉收缩。
glycosylation）：与Ser和Thr的OH连 接，连接的糖为半乳糖或N乙酰半乳糖胺。 如胶原、血型糖蛋白等 • 2．N-连接的糖基化（N-linked glycosylation）：与天冬酰胺残基的 NH2连接，连接的糖为N-乙酰葡糖胺。
• 内质网上进行的为N-连接的糖基化。图 7-9
• 糖的供体为核苷糖(nucleotide sugar)， 如CMP-唾液酸、GDP-甘露糖、UDPN-乙酰葡糖胺等。糖分子首先被糖基转 移酶转移到膜上的磷酸长醇（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。
然后进行扩增。
第三节 核糖体（Ribosome）
• 核糖体在各类细胞中普遍存在，是一种 无膜包被的颗粒状结构，具有很强的嗜 碱性。
• 功能：蛋白合成
一、核糖体 的基本结 构与类型
细胞生物学内质网【精选】
蛋白质 合成
蛋白质 修饰
新生肽 链折叠 与装配
蛋白质 转运
1、蛋白质的合成
分泌 蛋白
膜蛋 白
驻留 蛋白
溶酶体 蛋白
信号假说
游离的核糖体如何附着的内质网上？新合成的蛋 白质肽链又如何被转移到内质网腔中？
有人提出了信号假说
核糖体与粗面内质网的结合、以及多肽链的转移
核糖体与内质网的结合：蛋白 质合成时，游离的核糖体由信 号密码翻译出信号肽，信号肽 与细胞质基质中的信号识别颗 粒（SRP）结合，并在SRP的 介导下与粗面内质网上的SRP 受体结合
内质网
小组成员：毛克军、龚奇男、陈 杰、罗 南、 杨 祥、刘 磊、龙晶晶、詹兴斌
细胞中的内质网与细胞核、高尔基复合体的立体结构
框架
1 内质网的形态结构 2 内质网的类型 3 内质网的化学组成 4 内质网的功能 5 内质网的病理变化
一、内质网的形态结构
这
内质网是由一层单位膜所形成的形 状大小不同的小管、小囊或扁平囊
蔗糖梯度离心
所谓匀浆就是用匀浆 机将动植物组织打散 并研磨成均匀的糊状 物
由微粒体得知
两者分离
内质网由蛋白质(约 占1/3）和脂类（约 占2/3）组成
脂类中以磷脂最多： 其中又以卵磷脂最多、 鞘磷脂最少
所机并物内量有谓将研质比大匀动磨网质量浆植成中膜的就物均的多酶是组匀蛋，用织的白膜匀打糊质上浆散状含含
参与糖代谢
含量最大的酶
细胞色素P450
四、内质网的功能
粗面内质网的 功能
滑面内质网的功 能
内质网复杂的膜性结构将细胞质基质分隔成许多不同的区域，使细胞内 的代谢反应在特定的环境中进行。同时，它使细胞在有限的空间内建立 起庞大的膜表面，非常有利于酶的分布及各种反应高效地进行
细胞生物学PPT课件 内膜系统 内质网
rER 主要功能-蛋白质的糖基化
✓ 蛋白质的修饰包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，最主要的是糖基化 ✓ 糖基化（Glycosylation）是单糖或者寡糖与蛋白质之间通过共价键结合形成糖蛋白
的过程 ✓ 糖基化的作用：对蛋白质折叠、分选及定位有重要作用；
糖链结构影响糖蛋白的半衰期和降解 ✓ 发生于粗面内质网的糖基化主要为N-连接糖基化（N-linked glycosylation），即
✓ 壁细胞的sER膜上有大量质子泵和Cl-通道
✓ 将壁细胞形成的H+和从血液摄取的Cl-结合 成盐酸后进入腺腔
✓ 葡糖醛酸转移酶定位于肝细胞sER
✓ 使血液中非水溶性的游离胆红素（与清蛋白结 合）转变成水溶性的结合胆红素，分泌入胆汁
ER 主要功能
rER主要功能
sER主要功能
• 核糖体附着的支架 -蛋白质的合成
Günter Blobel (1936- )
信号肽 Signal peptide
信号识别颗粒 SRP
信号识别颗粒受体 SRP-R
易位子 Translocon
信号肽酶 Signal peptidase
一些重要名词
信号肽 Signal peptide
Signal sequence
新合成的蛋白质的N端有一段15-60氨基酸残基组成的疏水序列， 具有引导多肽链在合成过程中移至内质网膜上，完成蛋白质合成的 功能，信号肽在蛋白质合成完成前被内质网内的信号肽酶所切除。
肽链在内质网网腔发生修饰加工，核糖体大 小亚基解聚，并从内质网解离
rER 主要功能-蛋白质合成、定向转运
附着核糖体合成的蛋白质有：
外输性蛋白在rER经修饰加工后，最终被内质网包裹，以“出芽” 方式形成膜性小泡，直接进入大浓缩泡发育成酶原，排出细胞；
细胞生物学中的内质网和高尔基体
细胞生物学中的内质网和高尔基体内质网和高尔基体是细胞中两个非常重要的细胞器，它们对整个生物体的新陈代谢和正常生物学功能起着至关重要的作用。
内质网内质网（endoplasmic reticulum）是生物体内一种预处理和分泌蛋白质的膜结构，也是众多生物体重要的生物反应和代谢活动的场所。
它包括粗面内质网和平滑内质网两种类型。
粗面内质网主要参与蛋白质的合成和加工，在其表面上有许多小的颗粒物，称为核糖体。
核糖体主要通过三联密码子将RNA翻译成一条多肽链，这个过程称为翻译。
随着肽链的增加，出现了一系列复杂的修饰和整合步骤，包括蛋白糖基化、蛋白裂解、蛋白拼接等。
这些修饰不仅能够保持蛋白质结构和稳定性，而且还能影响它们的功能。
这就是为什么人类内质网功能异常可能导致许多疾病的原因。
相比之下，平滑内质网没有颗粒物，而是充满着许多酶，包括肝内杂质净化酶、甘油酰胺磷酰酶和CYP450等。
平滑内质网还能合成脂质和电解质，并提供一系列代谢和调节活动。
高尔基体高尔基体是细胞内另一个重要的膜系统，它是细胞膜的基本组成部分之一，同时也是蛋白质和其他分子转运的关键场所。
高尔基体由几个分泌泡组成，每个泡都有各自的名称和特定的蛋白质配备。
根据这些蛋白质不同的功能和安排方式，可以将高尔基体分成多个不同的区域，如转运区（TGN）、近缘区（Cis）和深度区（Trans）等。
对于每个区域而言，都有特定的膜脂，以及蛋白质和酶的组成，以实现不同的任务，例如蛋白质转运，酶的激活和分解等。
生物体内的高尔基体还有其他一些功能，比如细胞间质的调节和种种细胞信号通路的浸润。
这些功能也是高尔基体在细胞功能和反应环节中不可或缺的一部分。
内质网和高尔基体在细胞中的作用和重要性是显而易见的。
两者都有一系列的生化和细胞学活动，通过它们形成的反应、代谢和地位，生物体得以存活和演化。
其中一些活动，如糖酵解和蛋白质分泌，即使有小小的变化，也会对整个细胞的生理和生化活动产生不可逆转的影响。
细胞生物学内质网、高尔基体
第五章内质网、高尔基体小结内膜系统的概念在结构、功能和发生上密切关联的膜性结构细胞器。
内膜系统的组成内质网、高尔基体、溶酶体、内体、各种转运泡。
内膜系统形成的意义增加细胞内的表面积；使细胞内的不同生理生化反应互不干扰地进行，提高代谢效率。
内质网的组成成分、形态结构基本组成成分为脂类和蛋白质；含有至少30多种以上的酶或酶系，其中葡萄糖-6-磷酸酶为主要标志酶；由管、泡或扁囊彼此相互连通的膜性管网系统；结构上与高尔基体、溶酶体等组分移行转换，功能上密切相关。
根据内质网的形态结构特征和功能特性，分为粗面内质网和滑面内质网。
rER由扁平囊状结构组成，其胞质面有核糖体附着；主要功能是：为核糖体附着提供支架，与分泌蛋白的合成、修饰加工及转运密切相关。
信号肽是指导多肽链在rER合成的决定因素sER呈管、泡状结构，其胞质面没有核糖体附着，常与rER相连通；主要功能是：脂质合成的主要场所、参与糖原的代谢和细胞的解毒作用等。
在不同细胞或同一细胞的不同生理时期，内质网具有不同的发达程度和形态分布，表现不同的功能。
高尔基体是由三种不同类型的囊泡构成的膜性细胞表现出明显的极性。
其分布、数量和发达程度，在不的组织细胞或同一细胞的不同发育时期有明显差异。
组成高尔基体的脂类、蛋白质的含量和复杂程度介于内质网和细胞膜之间，是构成质膜与内质网之间的一种渡性细胞器。
糖基转移酶是高尔基体最具特征性的标志酶。
功能糖蛋白中寡糖的合成、分泌性多糖类的合成；细胞内蛋白质分选和膜泡定向运输的枢纽蛋白质的修饰加工；1.比较粗面内质网和滑面内质网的形态结构与功能。
答：形态结构上，粗面内质网的主要形态特征是表面有核糖体附着而滑面内质网呈表面的管、泡样网状形态结构。
功能上，粗面内质网与外输性蛋白质的分泌合成、加工修饰及转运过程密切相关：1.作为核糖体附着的支架 2.新生多肽链的折叠与装配3.蛋白质的糖基化4.蛋白质的胞内运输。
滑面内质网是作为胞内脂类物质合成主要场所的多功能细胞器：1.滑面内质网参与脂质的合成和转运 2.滑面内质网参与糖原的代谢3.滑面内质网是细胞解毒的主要场所4.滑面内质网是肌细胞Ca2+的储存场所5.滑面内质网与胃酸、胆汁的合成与分泌密切相关。
医学细胞生物学第一章内质网
信号识别颗粒（singnal recognition particle,SRP) ：
识别信号肽并与之结合，引导核糖体与ER结合。 SRP是核糖核蛋白复合体。是由一个7SRNA（300核 苷酸）分子和6条多肽链组成。
SRP三个功能位点： 1.信号肽结合位点； 2.SRP受体结合位点； 3.翻译暂停结构区域。
医学细胞生物学第 一章内质网
内膜系统(endomembrane system)：
位于细胞内，在结构、功能乃至发 生上有一定联系的膜性结构的总称。
内膜系统包括：
核膜 内质网 高尔基复合体 溶酶体 过氧化物酶体 液泡
内体 高尔基体
内质网 过氧化物酶体
核膜 溶酶体
第一节 内 质 网
1945 Porter KR在小鼠成纤维细胞中发现并命 名为内质网。
指在多肽链中特殊的氨基酸残基侧链上，以共价键 连接上单糖和低聚糖形成糖蛋白的过程。
寡糖+蛋白质 糖蛋白连接方式
共价结合
糖蛋白
N-连接寡糖
O-连接糖基化
18
(二）滑面内质网的功能
1.脂类的合成 磷脂、胆固醇、糖脂 2.糖原的代谢 糖原的合成与分解 3.解毒作用 不同的细胞中SER的作用有差异： 肝细胞的SER ：糖原的合成与分解
内质网占整个细胞质量的15%～20% 。
标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶。
三、内质网的类型
滑面内质网
粗面内质网
8
1. 粗面内质网（rough endoplasmic reticulum，RER）
形 态：板层状排列的扁囊; 内含物：低电子或中等电子密度的物质 (新合成的蛋 白质) ; 分 布：分泌旺盛或分化高的细胞内; 膜表面附着核糖体。
粗面内质网的形态
细胞生物学全套资料--第三节内质网
第三节内质网1945年KR. Porter，A. Claude 和EF. Fullam等人，观察培养的小鼠成纤维细胞时，发现细胞质内部具有网状结构，建议叫做内质网。
后来发现内质网，通常与质膜、核膜相连，并且与高尔基体的关系密切，并且常伴有许多线粒体。
一、形态与组成内质网膜：* 约占细胞总膜面积的1/2是真核细胞中最多的膜* 内质网是内膜构成的、封闭的、网状管道系统* 具有高度的多型性* 分为，粗面型内质网、光面型内质网（图6-21）RER呈扁平囊状，排列整齐，膜围成的空间，称为ER腔膜外有核糖体附着SER呈分支管状or 小泡状无核糖体附着细胞中不含纯粹的RER或SER它们分别是ER连续结构的一部分ER主要功能：* 是合成蛋白质、脂类分泌性蛋白、跨膜蛋白，都是在ER中合成的* ER合成的脂类，除满足自身需要外还供给高尔基体、溶酶体、质膜、线粒体、叶绿体等膜性细胞结构ER膜中：* 含大约60%的蛋白、40%的脂类脂类主要成分为磷脂磷脂酰胆碱含量较高鞘磷脂含量较少没有or 很少含胆固醇* ER约有30多种，膜结合蛋白另有30多种，位于内质网腔这些蛋白的分布，具有异质性如：葡糖-6-磷酸酶（G-6-P酶)，普遍存在于内质网被认为是标志酶* 核糖体结合糖蛋白，只分布在RERP450酶系只分布在SER图6-20 RER的形态图6-21 SER的形态引自http://www.uni-mainz.de/二、RER的功能（一）蛋白质合成蛋白质：* 都在核糖体上合成的* 起始于细胞质基质有些蛋白质，在合成开始不久后转到内质网上合成* 合成的蛋白质主要有细胞外分泌的蛋白、如抗体、激素跨膜蛋白需要与其它细胞组分，严格分开的酶如，溶酶体的各种水解酶需要进行修饰的蛋白，如糖蛋白C. Milstein（1972）发现：从骨髓瘤细胞提取的免疫球蛋白分子N端，长一些分泌到细胞外的免疫球蛋白N端，短一些G. Blobel和D. Sabatini等：*根据进一步的实验，提出了信号假说认为蛋白质上的信号肽，指导蛋白质转至内质网上合成* Blobel因此获1999年诺贝尔生理医学奖。
内质网
与内质网有关的疾病
相关疾病
• 研究发现，内质网应激是慢性代谢疾病的 重要标志，也是连接免疫系统与代谢系统 的桥梁。代谢系统的细胞作为合成代谢活 跃的细胞，具有高度发达的内质网。内质 网被视为“代谢感受器”，与内分泌网络 建立了广泛而密切的联系。在营养过剩状 态下，内质网发生应激，成为触发代谢疾 病的重要因素。下面主要从炎症和细胞凋 亡的角度阐述内质网应激的致病机制。
介绍： 内质网是具有重要生理功 能的细胞器，是真核细胞蛋白质 合成、钙离子贮存以及脂质生成 的主要场所。内质网的功能状态 对蛋白质的折叠、成熟及转运至 关重要。细胞稳态改变可以干扰 内质网功能而引起内质网应激 (endoplasmic reticulum stress, ERS)。
内质网应激
• 定义：内质网应激是内质网功能紊乱时， 蛋白质出现错误折叠并与未折叠蛋白在腔 内聚集，以及钙平衡紊乱的状态。 • 信号通路：内质网应激主要包括三条信号 通路：(1)非折叠蛋白反应；(2)内质网超负 荷反应；(3)固醇级联反应。而非折叠蛋白 反应是其中研究较多的信号通路，其最终 目的是通过减少蛋白质合成，促使蛋白质 降解和增加分子伴侣合成帮起细胞凋亡。
相关疾病
• 内质网应激与2型糖尿病 • 2型糖尿病介绍：胰岛素抵抗(insulin resistance, IR)即胰岛素靶组织对胰岛素的敏感性降低，通常 指胰岛素介导的葡萄糖利用率下降，是2型糖尿病 的重要特征之一。在正常情况下，胰岛素能够激 活肌肉、肝脏、脂肪组织中的胰岛素信号通路， 使其摄取葡萄糖并转化为糖原或脂肪进行储存， 从而达到降低血糖的功能。但在2型糖尿病患者中， 胰岛素的这一重要功能受损，外周组织(如肌肉、 肝脏、脂肪组织等) 对胰岛素敏感性下降，从而直 接导致2型糖尿病的发生。
细胞生物学第四章第五章
脂类主要成分为磷脂，磷脂酰胆碱含量较高，鞘
磷脂含量较少，没有或很少含胆固醇。
微粒体:
(microsome) 直径100nm的 封闭囊泡
ER
• 内质网含有以G-6-P为主要标志酶的诸多酶
系
• ER约有30多种膜结合蛋白，另有30多种位于
内质网腔，这些蛋白的分布具有异质性，如：
葡萄糖-6-磷酸酶，普遍存在于内质网，被
2. 高尔基体中间膜囊（medial Golgi），多数糖基修饰， 此处。
3. 高尔基体反面的网络结构（trans Golgi network，
TGN）， 是高尔基体的出口区域，功能是参与蛋
白质的分类与包装，最后输出。
二、高尔基复合体的基本组分和特征
（一）脂类是高尔基复合体结构 的最基本化学组分 • 高尔基体膜含有大约60%的蛋白和40%的脂类，
Protein glycosylation in RER
2个N-乙酰葡萄糖胺 9个甘露糖 3个葡萄糖
第二节 高尔基复合体
• 最早发现于1855年，1889年，Golgi用银染法，在 猫头鹰的脊髓神经节细胞内观察到了清晰的结构， 定名为高尔基体。20世纪50年代以后才正确认识 它的存在和结构。
一、具有极性的膜性细胞器形态与组成
高尔基复合体在 17 分泌颗粒的形成 分 钟 过程中起着浓缩、 修饰、加工等作 3 用。 分 钟
• 2、蛋白质的糖基化
• O-连接的糖基化主要在高尔基复合体中进行，
糖的供体为核苷糖。 ①高甘露糖
②复杂型
糖 蛋 白
N-连接的寡糖链：起始在rER腔，最终完成 在高尔基复合体。 O-连接的寡糖链：在高尔基复合体内合成。
三、高尔基复合体主要功能
• 1、参与细胞分泌活动
细胞生物学中的内质网和线粒体互动机制
细胞生物学中的内质网和线粒体互动机制在细胞生物学中，内质网和线粒体是两个重要的细胞器。
内质网是细胞质中的一组膜结构，包括粗面内质网和平滑内质网。
它们负责蛋白质的合成、折叠、修饰以及运输。
线粒体是细胞中的能量中心，通过细胞呼吸过程产生能量。
尽管内质网和线粒体之间的功能不同，但它们在细胞中的互动机制却是紧密相关的。
内质网和线粒体之间的互动机制最早是在2002年被提出的。
当时有研究表明，内质网和线粒体之间存在特定的互动接触区域，被称为MITO-NEET。
MITO-NEET之间形成的接触区域非常小，只有几个纳米。
但正是这个微小的接触面积，让内质网和线粒体之间的互动变得紧密而高效。
内质网和线粒体之间的互动机制主要有三种类型：膜蛋白运输，钙离子传递和膜融合。
首先是膜蛋白运输。
内质网和线粒体之间存在一组特定的膜蛋白，被称为MFN1和MFN2。
这两种膜蛋白可以跨越内质网和线粒体膜之间的空隙，直接将内质网上合成的蛋白质通过线粒体膜运输到线粒体中。
这种运输方式被称为内质网与线粒体的通道联系。
第二种机制是钙离子传递。
内质网和线粒体均细胞内其需要钙离子来维持正常的生理功能。
内质网的钙离子含量较高，而线粒体则是负责将细胞内钙离子浓度稳定在一定范围内。
内质网和线粒体之间存在一个质量相等的网络，被称为"MAM"。
在MAM中，内质网和线粒体之间有专门的钙离子通道，可以直接将内质网中的过量钙离子传递到线粒体中。
第三种机制是膜融合。
内质网和线粒体之间的膜融合机制有两种：外质膜融合和内质网蚀解。
外质膜融合发生在线粒体抑制内质网蚀解的条件下，内质网蚀解则是由肌醇三磷酸（IP3）介导的。
这种机制将内质网和线粒体上的质膜融为一体，促进了内质网和线粒体之间的特定分子传递。
内质网与线粒体的互动机制不仅仅是一种生理调控机制，也与许多疾病的发生发展有关。
例如，慢性阻塞性肺病可以导致内质网和线粒体功能受损，从而导致细胞能量缺乏。
细胞内质网的生物学功能
细胞内质网的生物学功能细胞内质网是细胞内一个很重要的细胞器，它在细胞内有着很重要的生物学功能。
细胞内质网是由各种各样的蛋白质组成的，这些蛋白质都有自己的功能，其中比较重要的是细胞内质网参与到了细胞的蛋白质合成中，同时还有运输脂质等多种功能。
下面我们将从细胞内质网结构、功能以及相关疾病等方面来详细介绍细胞内质网的生物学功能。
一、细胞内质网的结构细胞内质网具有很复杂的结构，通常被分为粗面内质网（RER）和平滑内质网（SER）两种类型。
粗面内质网（RER）表面有很多的核糖体，参与到了细胞的蛋白质合成过程中，特别是在一些基因转录时，RER会将一些原料合成成为功能性蛋白质，进而对细胞深入的发育具有至关重要的作用。
平滑内质网（SER）则没有表面的核糖体，主要有合成及代谢脂质的作用，同时也可以储存一些离子等物质，对于一些细胞分泌，毒素转化等功能都有一定的作用。
二、细胞内质网的功能细胞内质网有很多的生物学功能，在细胞的代谢通路以及细胞信号传导等方面都有不可或缺的作用。
如下所述：1. 蛋白质合成细胞内质网参与到了细胞蛋白质合成中，特别是在一些基因转录时可以将一些原料合成成为功能性蛋白质，进而对细胞深入的发育具有至关重要的作用。
2. 生物合成反应生物合成反应指的是细胞内合成各种化合物的反应，在这个过程中需要消耗大量的ATP能量，而细胞内的平滑内质网就有着生物合成反应的功能，并且还能储存一些离子等物质，对于一些细胞分泌、毒素转化等功能也有一定的作用，可以说是非常重要的生理作用。
3. 细胞信号传导另外细胞内质网还和一些重要的信号通路有关，其中涉及到内质网上的钙离子信号，钙离子信号通过内质网传递到其他的细胞器或者其他的细胞，并参与到了细胞内的反应过程中，从而激活了一些生理反应。
钙离子的含量变化同样会影响到内质网的储存，进而参与到了一些细胞反应中。
三、与内质网有关的疾病内质网在细胞的正常生理过程以及人体内的代谢活动中都有非常重要的作用，同时一些内质网失调相关的疾病也逐渐的受到关注。
生物学中的内质网与高尔基体研究
生物学中的内质网与高尔基体研究生命科学的发展已经让我们对细胞结构和功能的认识达到了令人惊叹的高度。
其中，细胞质中的内质网和高尔基体起着至关重要的作用，正是对它们的深入了解，才能真正理解细胞，从而解开生命的奥秘。
一、内质网的发现与组成内质网(ER)最初在20世纪初由波兰学者玛丽娅·斯卡佐夫斯卡发现，并被命名为“cytoplasmic reticulum”，即细胞质网。
内质网是一种不断变化的细胞器，可以以吸收或排出的方式改变自己的形态。
内质网由许多膜组成，其中包括平滑内质网和粗面内质网。
平滑内质网通常被认为是合成、代谢和解毒蛋白的主要部位，它没有与核糖体结合的粗糙面。
粗面内质网则负责合成许多蛋白质，它的表面有许多核糖体。
此外，内质网还包含一些其他的重要蛋白质，如卡尔曼症候群中涉及的手指蛋白，它的缺失会导致心肌肥大和其他严重的疾病。
二、内质网在蛋白质合成中的作用内质网不仅在细胞中起到结构支撑的作用，而且还在细胞内合成蛋白质时发挥着重要的作用。
对于大多数人来说，最熟悉的蛋白质可能是酶，它们是生命执行反应的关键，而细胞中大部分酶都由内质网合成。
内质网的纤维形态使得它能够承担蛋白质合成中最复杂的步骤。
在粗面内质网中，核糖体通过与内质网膜表面上的通道结合来形成多肽链。
与此同时，内质网上的酶对多肽链进行修饰，例如添加糖团（糖基化）或氨基酸发生化学修饰。
修饰完成后，成品蛋白质会通过囊泡从内质网中运出并前往其他部位。
这些囊泡被称为高尔基体。
三、高尔基体的功能高尔基体(Golgi apparatus)是细胞中一个独特的、大型的膜系统。
它是由细胞膜膨胀和变形形成的囊泡发展而来，是细胞分泌体系中的重要组成部分。
高尔基体的主要功能是负责将内质网上所合成的物质包装成囊泡（分泌液泡、脂质泡、溶酶体等）并将之运输到细胞的相关部位，或分泌到细胞外界。
此外，高尔基体还具有降解、修饰以及修复受损的多聚蛋白膜的功能。
高尔基体也是一些细胞内信号转导通路的重要组成部分，通过激活或抑制信号转导分子的功能，影响许多细胞过程。
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2、蛋白质的修饰
糖基化
羟基化
新生肽链的进入内质网腔后，要经过各种不同的修饰 和正确的折叠之后才 能运送到其他的部位。
糖基化
糖基化是指单糖或寡糖与蛋白质共 价结合形成糖蛋白的过程，其在内 质网中进行，在高尔基复合体中完 成 由于糖基化的酶都在粗面内质网上 所以细胞质中游离的核糖体上的可 溶性蛋白质没有糖基化 N-连接寡糖的糖基化
并且内质网上的核糖体就是这种葡萄糖构成的
含量最大的酶
参与糖代谢
细胞色素P450
四、内质网的功能
粗面内质网的 功能
滑面内质网的功 能
内质网复杂的膜性结构将细胞质基质分隔成许多不同的区域，使细胞内 的代谢反应在特定的环境中进行。同时，它使细胞在有限的空间内建立 起庞大的膜表面，非常有利于酶的分布及各种反应高效地进行
Ca2+的储 存及调节
1、脂质的合成与转运
内质网是脂质合成的重要场所 以磷脂酰胆碱的合成为例 三个步骤： 1、脂酰基转移酶催化脂酰辅酶A和 甘油-3-磷酸反应生成磷脂酸 2、在磷酸酶的作用下，去磷酸化 生成双酰甘油
脂质的合 成与转运
3、由胆碱磷酸转移酶催化，双酰 甘油和CDP-胆碱合成磷脂酰胆碱
脂质的合成与转运
网腔内的分子伴侣
跨膜蛋白 的膜转移
转移的方式： 取决于内信号肽两端的氨基酸节段携带 的电荷
（2）跨膜蛋白的膜转移
多次跨膜
原理与单次跨膜基本相同 含有多个起始与停止信号
新生肽链的折叠与 装配主要依靠内质 网腔内的分子伴侣
跨膜蛋白 的膜转移
（二） 滑面内质网的功能
脂质的合 成与转运
糖原的 代谢
解毒作用
三、内质网的化学组成
获取内质网：将组织或细胞匀浆 后，通过超速离心可得到球形封 闭的小泡结构，即微粒体（对内 质网的研究大部分来自微粒体）
所谓匀浆就是用匀浆 机将动植物组织打散 并研磨成均匀的糊状 物
由微粒体得知
内质网由蛋白质(约 占1/3）和脂类（约 占2/3）组成 微粒体分为粗面微粒 体（其外附着有内质 网）和滑面微粒体
实验证明滑面内质网参与糖原的分解
但糖原分解与内质网的关系仍需要进 一步的探讨
3、解毒作用
一些脂溶性的代谢产物和外来药物不易被排除， 需要在肝细胞中经过氧化、还原、水解和结合 等方式使之毒性降低，易溶于水而被排出体外， 该过程称肝细胞的解毒作用
解毒作用
解毒作用的原理：在电子传递的氧化还原过程 中，通过催化多种化合物的氧化或羟化，一方 面使药物、毒物的毒性降低或者破坏；另一方 面因为羟化 作用，出现羟基，化合物的极性 增强，使之更容易排泄
糖基化
内质网腔中 进行
糖基化 的方式
O-连接寡糖的糖基化 高尔基复合 体中进行
N-连接寡糖的糖基化
此种方式中的寡糖由N-乙酰葡萄糖胺、甘 露糖、葡萄糖组成，含14个糖残基。其连 接到天冬酰胺（Asn）残基上
糖基化
过程：N-连接寡糖先与内质网膜中的多萜 醇分子结合被活化然后活化的寡糖在糖基 转移酶的催化下，转移到Asn残基上，天 冬酰胺作为受体。被转移的寡糖在内质网 上进一步加工，切除3分子葡萄糖和一分子 甘露糖
N-连接寡糖的糖基化
糖基化
O-连接寡糖的糖基化
糖基化
与N-连接寡糖的糖基化类似，寡糖连接在蛋白质 的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基上的羟基基团的 称为O-连接寡糖的糖基化
主要是在高尔基复合体中进行
新生肽的脯氨酸和赖氨酸可进行羟基化，形成羟 脯氨酸 和羟赖氨酸。在合成胶原 的细胞中 ，羟 基化是一个主要反应
蔗糖梯度离心
两者分离
脂类中以磷脂最多： 其中又以卵磷脂最多、 鞘磷脂最少 所谓匀浆就是用匀浆 内质网中的蛋白质含 机将动植物组织打散 量比质膜多，膜上含 并研磨成均匀的糊状 有大量的酶 物
内质网的酶
标志 酶
葡萄糖-6-磷酸酶
葡萄糖一6一磷酸酶(glucose一6一phosphatase G-6pase)是一种水解磷酸化合物的磷酸酶。通过水解葡萄糖 一6一磷酸释放葡萄糖来控制葡萄糖释放入血的量。又可 通过其磷酸转移酶活性来合成葡萄糖一6一磷酸，由此可 见该酶是糖代谢的关键酶
单位 结构
小管、小囊、扁平囊
这 是 连 续 的 网 状 膜 系 统
由内质网所围成的空腔为 内质网腔
其与细胞质通过内质网膜进行 物质交换 与高尔基复合体则是通过运输 小泡
内质网与外层核膜是相连续的 内质网腔与两层核膜之间的腔也是连 续的
故有人将内质网、核膜、高 尔基复合体统称为液泡系统
腔面
基质面
内质网形态变化大，其形态、数量和分布在各 个细胞中不同，常与细胞的类型、生理功能状 态、分布程度以及环境条件有关
五、内质网的病理变化
肿胀 水分子和纳的流入
病理变化
肥大
某些感染因子（细菌或毒物) 刺激特定的细胞
某些物质 的累积
基因突变造成的某些 遗传病
五、内质网的病理变化
某些物质 的累积 基因突变造成的某些 遗传病
α-1-抗蛋白酶缺失造成肝硬化
谢谢
羟基化
3、新生肽链的折叠与装配
蛋白质二 硫键异构 酶 切断错误的二硫键，生成新的二硫键 是蛋白质处于正确的折叠状态 防止蛋白质的不正确的 折叠与聚合； 新生肽链的折叠与 装配主要依靠内质 网腔内的分子伴侣
结合蛋白
防止新生的蛋白质在转运过程中变性或 断裂；
葡萄糖调 节蛋白
内质网的标志分子伴侣，修饰蛋白质， 并且与癌细胞侵袭和细胞癌变有关
核糖体与粗面内质网的结合、以及多肽链的转移
核糖体与内质网的结合：SRP占 据核糖体A位，蛋白质合成终止， 当核糖体附着到内质网上后SRP 便于受体分离，重新回到细胞质 基质，此时蛋白质合成重新开始， SRP循环 肽链转移：肽链进入内质网腔 中信号肽便被腔中信号肽酶切 除；多肽合成结束后，核糖体 便与内质网分离，核糖体循环
干细胞 分化程度高、生长慢的肿 瘤细胞其粗面内质网发达
小鼠乳腺癌细胞
解聚
病理状态下脱粒的内质网
脱粒
粗面内质网上 核糖体失去有 规则的排列现 象
核糖体从内质 网上脱落游离 到细胞质基质 中
2、滑面内质网
滑面内质网表面无核糖 体、光滑平整。很少有 扁平囊常由分支小管或 圆形小泡构成 滑面内质网
在某些特化细胞中滑面内质网十分丰富， 如合成类固醇激素的间质细胞、肾上腺皮 质细胞、以及胃壁细胞、皮脂腺细胞、肌 细胞 心肌细胞和骨骼肌细胞中的滑面内质网特 化成肌质网； 它能将细胞质基质中的Ca2+泵入其中储存 起来，接受神经冲动刺激后通过释放和回 收Ca2+来调节肌肉收缩
（一） 粗面内质网的功能
蛋白质 合成
蛋白质 修饰
新生肽 链折叠 与装配
蛋白质 转运
1、蛋白质的合成
分泌 蛋白
膜蛋 白
驻留 蛋白
溶酶体 蛋白
信号假说
游离的核糖体如何附着的内质网上？新合成的蛋 白质肽链又如何被转移到内质网腔中？
有人提出了信号假说
核糖体与粗面内质网的结合、以及多肽链的转移
核糖体与内质网的结合：蛋白 质合成时，游离的核糖体由信 号密码翻译出信号肽，信号肽 与细胞质基质中的信号识别颗 粒（SRP）结合，并在SRP的 介导下与粗面内质网上的SRP 受体结合 肽链转移：新合成的肽链在通 过核糖体大亚基的中央管和转 移蛋白共同形成的通道，穿膜 进入内质网腔
钙网素 参与糖蛋白的折叠，对内质网的Ca2+ 储存库具有调节作用
这类分子伴侣C端有滞留信号肽，与膜上受体结合，而 滞留在腔内，被称为驻留蛋白
4、蛋白质的转运
新生肽链的折叠与 装配主要依靠内质 网腔内的分子伴侣
分泌蛋白 的转运
跨膜蛋白 的膜转移
（1） 分泌蛋白的转运
分泌蛋白 的转运
两种转运途径：
1、经过折叠及糖基化作用以运输小泡的形式进 入高尔基复合体，在高尔基复合体中修饰、加工 后再运输出细胞外
内质网
小组成员：毛克军、龚奇男、陈 杰、罗 南、 杨 祥、刘 磊、龙晶晶、詹兴斌
细胞中的内质网与细胞核、高尔基复合体的立体结构
框架
1 2 3 4 5
内质网的形态结构 内质网的类型 内质网的化学组成 内质网的功能 内质网的病理变化
一、内质网的形态结构
内质网是由一层单位膜所形成的形 状大小不同的小管、小囊或扁平囊 构成
信号假说的主要内容：
1、游核糖体上合成信号肽；
2、细胞质基质中SRP识别信号肽，形成SRP-核糖体复合体，翻译暂停；
3、核糖体与粗面内质网结合，形成SRP-SRP受体-核糖体复合物； 4、SRP脱离核糖体，在参加SRP循环，核糖体的多肽链继续合成，并向内质 网腔转运； 5、信号肽被信号肽酶切除，在内质网腔降解； 6、蛋白质合成结束，附着核糖体脱离内质网，大小亚基分离，参与核糖体再 循坏
4、Ca2+的储存及调节
滑面内质网在肌肉细胞中形成一种特化结构——肌质网； 膜上有Ca2+泵能将细胞质基质中的Ca2+泵入到肌质网中储存 起来； 肌细胞受到刺激，Ca2+被释放激活ATP酶，ATP转化为ADP 并放能，肌肉收缩；
Ca2+
肌肉松弛时， Ca2+又回到肌质网中；
肌质网实际上是钙库其中含有钙结合蛋白，每个钙结合蛋白 分子可与30个Ca2+结合
装配主要依靠内质 起始转移信号引导肽链向内质网转移; 网腔内的分子伴侣
跨膜蛋白 的膜转移
在整个肽链未完成转移之前，停止信号 便停止肽链的转移；
（2）跨膜蛋白的膜转移
单次跨膜
二、内信号肽转移: 内信号肽作为起始信号启动多肽链的转 新生肽链的折叠与 移，多肽链从转移器释放后会留在内质 装配主要依靠内质 网的脂质双层中；
分化程度低、生长快的细胞内质网相对不发达