大学细胞生物学——第五章__细胞的内膜系统
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细胞生物学第五章(内膜系统)
N-linked glycosylation O-linked glycosylation
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。
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。
细胞生物学复习重点内容 第五章 细胞的内膜系统与囊泡运转 掌握内容
细胞生物学复习重点内容第五章细胞的内膜系统与囊泡运转掌握内容：1、细胞内膜系统的组成、动态结构特征与功能。
2、粗面内质网和光面内质网的形态结构及功能。
3、高尔基体的结构特征及其主要功能。
4、溶酶体的生理功能。
5、过氧化物酶体的组分和功能了解高尔基体的标志反应。
6、网格蛋白有被小泡的结构和功能熟悉内容：1、细胞质基质的组成、特点与主要功能2、分泌蛋白合成的模型：信号假说。
3、溶酶体的组成成分、膜结构特征及发生过程。
4、膜结构特征及发生过程。
5、COPⅡ有被小泡和COPⅠ有被小泡的结构和功能;了解内容：1、过氧化物酶体与疾病发生的关系。
2、比较溶酶体与过氧化物酶体的异同。
3、组成成分膜结构特征生理功能发生过程4、运输小泡靶向靶膜的步骤复习题1、比较粗面内质网和滑面内质网的形态结构与功能。
2、细胞内蛋白质合成部位及其去向如何?3、粗面内质网上合成哪几类蛋白质?它们在内质网上合成的生物学意义是什么?4、指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成需要哪些主要结构或因子?它们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成。
5、何谓蛋白质分选?6、蛋白质糖基化的基本类型、特征及生物学意义是什么?7、结合高尔基体的结构特征，谈谈它是怎样行使其生理功能的。
8、溶酶体是怎样发生的?9、描述溶酶体的三种不同的作用。
10、描述在线粒体自我吞噬降解过程中所发生的事件。
11、过氧化物酶体有哪些主要活性？其中H2O2酶的作用是什么？12、过氧化物酶体在哪些方面与线粒体相似？哪些方面是独特的？13、是什么决定运输小泡和它将要融合的膜组分之间相互作用的特异性？14、描述网格蛋白的分子结构及其与功能之间的关系。
15、对比COPⅠ包被小泡和COPⅡ包被小泡在蛋白质运输中的作用。
16、图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。
重点名词：1、内膜系统（endomembrane system）2、囊泡运输（vesicle transport）3、粗面内质网（rough endoplasmic reticulum RER）4、光面内质网（smooth endoplasmic reticulum SER）5、高尔基复合体（Golgi complex）6、分子伴侣（molecular chaperone）7、信号肽（signal peptide）8、初级溶酶体（primary lysosome）9、次级溶酶体（secondary lysosome）10、自噬性溶酶体（auto lysosome）11、异噬性溶酶体（hetero lysosome）12、自溶作用（autolysis）13、结构性分泌途径（constitutive secretory pathway）14、调节性分泌途径（regulated secretory pathway）15、膜流第六章线粒体与细胞的能量转换掌握内容：1、线粒体的超微结构、化学组成、标志酶。
细胞生物学-第五章-内膜系统
Günter Blobel
2021/4/9
Blobel with members of his laboratory 23
“信号假说”（signal hypothesis）
信号肽(signal peptide)：新合成的蛋白质分子N端含 有一段由15~30个疏水性氨基酸残基组成的特殊序列， 该序列就是蛋白质分选信号，又称信号肽。
15
（二）滑面内质网 SER在细胞中通常多呈分支管状或小泡状。 SER只占内质网的很少的部分，只有在一些
特化的细胞中才具有丰富的SER，同时也承担特 殊的功能。例如，骨骼肌细胞中分布大量的肌 质网，这是特化的SER。
2021/4/9
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SER
2021/4/9
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四、内质网的功能（掌握）
第五章 内膜系统
第一节 内质网 第二节 高尔基体 第三节 溶酶体 第四节 过氧化物酶体
2021/4/9
1
✓概念：内膜系统(internal membrane system) 是指位于细胞内那些在结构、功能乃至发生上 具有一定联系的膜性结构，其中包括细胞组分 中的核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧 化物酶体及液泡。
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2．蛋白质的运输
① 分泌型蛋白或溶酶体蛋白：出芽方式 ② 膜镶嵌蛋白质的运输方式
在合成多肽链的同时，便直接与内质网组合，形成了 膜镶嵌蛋白；
将合成的多肽链注入内质网腔中，然后组合到膜中。
③ 可溶性蛋白质直接转入细胞质中
2021/4/9
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3．蛋白质的修饰
✓特点：内膜系统是真核细胞特有的结构。它 们在结构和功能上是统一的整体，是细胞内蛋 白质、酶类、脂类和糖类合成的场所，也具有 包装和运输合成物与分泌产物的功能。
细胞生物学 第五章 细胞的内膜系统
• 钙连蛋白
Bip是ER的驻留蛋白，能和折叠不正常的肽链结合， 并予以滞留，待折叠成正确的蛋白质后才被转运。
• 蛋白二硫键异构酶（PDI）：
蛋白二硫键异构酶，催化 – Cys – SH 生成 –S-S- ， 完成合成蛋白的修饰
• 内质蛋白
即葡萄糖调节蛋白94
• 钙网蛋白 有钙离子结合位点，协助蛋白质折叠和加工
体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜等
细胞的内膜系统(internal membrane system)
• 内膜系统：
细胞内结构、功能及发生上密切相关的膜性 结构细胞器通称为内膜系统，主要包括内质网、 高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体和核膜等 膜性结构。
• 内膜系统形成的意义：
区室化Compartmentaliztion 分隔式区域，互不干扰地执行特定的功能， 提高细胞的代谢效率
胃底腺壁细胞sER与盐酸分泌、渗透压 肝细胞与胆汁的生成
1.脂类合成的主要部位：合成磷脂与胆固醇
• 原料：来自细胞质基质 • 脂类合成酶：位于脂质双层，活性部位都
朝向细胞质基质面，新合成的磷脂也位于 此 • 磷脂转位蛋白 (转位酶) ：位于ER膜的细胞 质基质面，协助磷脂分子翻转, 使脂双层的 磷脂分子达到平衡
溶酶体蛋白等 • 信号假说 1975年 Blobel & Doberstein
提出
信号假说中的几个名词概念
• 信号密码（signal codon） mRNA5 ’端编码特殊氨基酸序列的密码子
• 信号肽（signal peptide)：
由信号密码翻译的一段多肽链，约由18-30个 疏水氨基酸组成，能引导“游离”的核糖体与ER 膜结合
• 译后转运（post-translational translocation） 多肽链翻译完成后被转运进入内质网腔
Bip是ER的驻留蛋白，能和折叠不正常的肽链结合， 并予以滞留，待折叠成正确的蛋白质后才被转运。
• 蛋白二硫键异构酶（PDI）：
蛋白二硫键异构酶，催化 – Cys – SH 生成 –S-S- ， 完成合成蛋白的修饰
• 内质蛋白
即葡萄糖调节蛋白94
• 钙网蛋白 有钙离子结合位点，协助蛋白质折叠和加工
体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜等
细胞的内膜系统(internal membrane system)
• 内膜系统：
细胞内结构、功能及发生上密切相关的膜性 结构细胞器通称为内膜系统，主要包括内质网、 高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体和核膜等 膜性结构。
• 内膜系统形成的意义：
区室化Compartmentaliztion 分隔式区域，互不干扰地执行特定的功能， 提高细胞的代谢效率
胃底腺壁细胞sER与盐酸分泌、渗透压 肝细胞与胆汁的生成
1.脂类合成的主要部位：合成磷脂与胆固醇
• 原料：来自细胞质基质 • 脂类合成酶：位于脂质双层，活性部位都
朝向细胞质基质面，新合成的磷脂也位于 此 • 磷脂转位蛋白 (转位酶) ：位于ER膜的细胞 质基质面，协助磷脂分子翻转, 使脂双层的 磷脂分子达到平衡
溶酶体蛋白等 • 信号假说 1975年 Blobel & Doberstein
提出
信号假说中的几个名词概念
• 信号密码（signal codon） mRNA5 ’端编码特殊氨基酸序列的密码子
• 信号肽（signal peptide)：
由信号密码翻译的一段多肽链，约由18-30个 疏水氨基酸组成，能引导“游离”的核糖体与ER 膜结合
• 译后转运（post-translational translocation） 多肽链翻译完成后被转运进入内质网腔
细胞生物学课件：第五章 细胞的内膜系统2
膜围成的腔。
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
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
医学细胞生物学细胞的内膜系统
05
线粒体
线粒体的定义与功能
总结词
线粒体是细胞内重要的细胞器，主要负责细 胞能量代谢，是细胞进行有氧呼吸的主要场 所。
详细描述
线粒体是细胞内由双层膜包裹的细胞器，主 要负责合成和储存能量。它们通过氧化磷酸 化过程将有机物氧化，释放能量供细胞使用 。线粒体还参与其他代谢过程，如脂肪酸氧
化和氨基酸代谢。
04
溶酶体
溶酶体的定义与功能
总结词
溶酶体是细胞内具有单层膜包裹的细胞器，主要功能是分解衰老的细胞器和外 来病原体。
详细描述
溶酶体是由单层膜包裹的囊状结构，内部含有多种水解酶，能够分解衰老的细 胞器和进入细胞内的外来病原体。溶酶体的功能对于维持细胞内环境的稳定和 细胞的正常代谢至关重要。
溶酶体的结构与组成
高尔基体的结构与组成
总结词
高尔基体由扁平的囊状结构组成，具有复杂的分化和组装过程。
详细描述
高尔基体的基本结构是由一系列扁平的囊状结构组成的，这些囊状结构被称为高尔基体囊泡。高尔基体囊泡在分 化和组装过程中经历了多个阶段的形态变化，最终形成了成熟的高尔基体。高尔基体的组成还包括一些酶和其他 蛋白质，它们参与蛋白质的合成、加工和转运过程。
细胞内膜系统的组成
内质网
高尔基体
内质网是细胞内膜系统中最重要的组成部 分之一，主要负责蛋白质的合成和加工， 以及脂质的合成和转运。
高尔基体主要负责蛋白质的分类、包装和 分泌，参与形成细胞膜和细胞器膜。
溶酶体
线粒体
溶酶体是细胞内的消化器官，主要负责分 解衰老的细胞器和外来物质。
线粒体是细胞内的能量工厂，主要负责氧 化磷酸化，为细胞提供能量。
医学细胞生物学-细胞的内膜系统
目录 Contents
医学细胞生物学：第五章 细胞内膜系统与囊泡转运
目前，对内质网的化学特征与生理功能的了解和认识， 大多是通过对微粒体的生化、生理分析而获得的。
微粒体的形态及类型
A. 从细胞匀浆中分离出的微粒体电镜观察形态图； B. 运用蔗糖浓度梯度离心分离技术可获得颗粒型和光滑型两种不同的微粒体。
Endomembrane System
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第五章 内膜系统
二、内质网的化学组成
第三节 溶酶体（Lysosome)：
中国仓 鼠细胞 内的溶 酶体 （特异 的红色 染料所 示):
一.溶酶体具有不同的形态
二.溶酶体的结构：
1.包裹溶酶体的膜叫 生物膜
2.基质内含多种酸性 水解酶
3.膜上具有H+质子泵
4.溶酶体膜内存在着 特殊的转运蛋白
5. 溶酶体的膜蛋白高 度糖基化防止自身膜 蛋白降解
• 膜受体 • 溶酶体蛋白 • 分泌小泡
高尔基复合体与膜的转运
• 膜流：细胞内 功能相关的膜 性结构间的联 系和转移的现 象
• 通过小泡是在 膜的特定区域 以出芽的方式 产生
高尔基复合体与细胞的分泌
第五章 内膜系统
三、高尔基复合体的功能
(一)细胞内蛋白质分泌运输的中转站
外输性分泌蛋白两种不同的排放形式：
Endomembrane System
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第五章 内膜系统
二、内质网的化学组成
（三）网质蛋白
目前已知的网质蛋白： 免疫球蛋白重链结合蛋白，内质蛋白 ，钙网蛋白， 钙连蛋白 ，蛋白质二硫键异构酶。
Endomembrane System
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• 二、形态结构：小管、 小泡及扁平囊。可与核 膜外层相连。
高尔基复合体的发现
• 最早发现于1855 年
微粒体的形态及类型
A. 从细胞匀浆中分离出的微粒体电镜观察形态图； B. 运用蔗糖浓度梯度离心分离技术可获得颗粒型和光滑型两种不同的微粒体。
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第五章 内膜系统
二、内质网的化学组成
第三节 溶酶体（Lysosome)：
中国仓 鼠细胞 内的溶 酶体 （特异 的红色 染料所 示):
一.溶酶体具有不同的形态
二.溶酶体的结构：
1.包裹溶酶体的膜叫 生物膜
2.基质内含多种酸性 水解酶
3.膜上具有H+质子泵
4.溶酶体膜内存在着 特殊的转运蛋白
5. 溶酶体的膜蛋白高 度糖基化防止自身膜 蛋白降解
• 膜受体 • 溶酶体蛋白 • 分泌小泡
高尔基复合体与膜的转运
• 膜流：细胞内 功能相关的膜 性结构间的联 系和转移的现 象
• 通过小泡是在 膜的特定区域 以出芽的方式 产生
高尔基复合体与细胞的分泌
第五章 内膜系统
三、高尔基复合体的功能
(一)细胞内蛋白质分泌运输的中转站
外输性分泌蛋白两种不同的排放形式：
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第五章 内膜系统
二、内质网的化学组成
（三）网质蛋白
目前已知的网质蛋白： 免疫球蛋白重链结合蛋白，内质蛋白 ，钙网蛋白， 钙连蛋白 ，蛋白质二硫键异构酶。
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• 二、形态结构：小管、 小泡及扁平囊。可与核 膜外层相连。
高尔基复合体的发现
• 最早发现于1855 年
细胞生物学 第五章 细胞的内膜系统与囊泡转
第五章细胞的内膜系统与囊泡转运内膜系统：是细胞质中那些在结构、功能及其发生上相互密切关联的膜性结构细胞器之总称。
主要包括：内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、各种转运小泡以及核膜等功能结构。
肌质网：心肌和骨骼肌细胞中的一种特殊的内质网，其功能是参与肌肉收缩活动。
肌质网膜上的Ca2+-ATP泵将细胞基质中的钙泵入肌质网中储存起来，使肌质网钙离子的浓度比胞质溶胶高出几千倍。
受到神经冲动刺激或细胞外信号物质作用后，可引起钙离子向细胞质基质释放，参与肌肉收缩的调节。
粗面内质网RER：又称颗粒内质网GER，多呈排列较为整齐的扁平囊状，以其网膜胞质面有核糖体颗粒的附着为主要形态特征，功能主要和外输性蛋白质及多种膜蛋白的合成，加工和转运有关。
滑/光面内质网SER：又称无颗粒内质网AER，呈表面光滑的管、泡样网状形态结构，常可见与RER相通，是作为胞内脂类物质合成主要场所的多功能细胞器。
髓样体：由内质网局部分化、衍生而来的异型结构，见于视网膜色素上皮细胞中。
孔环状片层体：由内质网局部分化、衍生而来的异型结构，出现于生殖细胞、快速增殖细胞、某些哺乳类动物的神经元和松果体细胞以及一些癌细胞中。
微粒体：是细胞匀浆过程中，由破损的内质网碎片所形成的小型密闭囊泡，而非细胞内的固有功能结构组分，包括颗粒型和光滑型两种类型。
网质蛋白：普遍地存在于内质网网腔中的一类蛋白质，它们的共同特点是在其多肽链的羧基端均含有一个被简称为KDEL（Lys-Asp-Glu-Leu）或HDEL （His-Asp-Glu-Leu）的4氨基酸序列驻留信号，可以通过驻留信号与内质网膜上相应受体的识别结合而驻留于内质网腔不被转运。
如钙连蛋白、内质蛋白等。
信号肽：合成肽链N-端的一段特殊氨基酸序列，即指导蛋白多肽链在糙面内质网上进行合成的决定因素。
内信号肽：指位于多肽链中间的信号肽序列，介导的内开始转移肽插入转移机制。
分子伴侣或伴侣蛋白：细胞质中一类能够识别并结合到不完整折叠或装配的蛋白。
第五章 细胞质基质与细胞内膜系统
在ER发生N-连接的糖基化（识别过程与酶的空间结构有关） 在CGN形成M6P 溶酶体蛋白在TGN与膜上的M6P受体结合，出芽向溶酶体中转移 前溶酶体的形成：膜上有质子泵，胞内呈酸性。使受体与酶分离 以上仅为一个特例，并非所有融酶体蛋白都具有M6P信号；很多蛋 白质的分选也不以糖链作为信号
胰腺腺泡细胞中的rER
二、内质网的功能
行使多种重要功能的复杂的结构体系 （1）粗面内质网
蛋白质的合成、加工和转运 脂质的合成； 糖原分解（6-磷酸葡萄糖酶）； 解毒（细胞色素P450家族酶系）； 离子调节（钙库）； 渗透压调节； 胆汁、胃酸、血小板形成等
（2）光滑内质网
蛋白质的糖基化及其修饰
由内质网和高尔基体协同，真核细胞发展了 复杂的蛋白质糖基化加工过程。
糖链仅连接在几种氨基酸残基上，即Asn（N－ 连接）或Ser、Thr、Hly/Hpr（O-连接） 糖基化的确切生物学功能尚不清除
高尔基体还进行蛋白聚糖的装配 糖脂的装配可能与糖蛋白的装配相似 植物细胞的高尔基体合成更加丰富的多糖
•内质网形成一个双膜的杯形结构(a,b),衰老的细胞器(线粒体)从 杯口进入(c), 然后封口(d),形成双膜的小泡。小泡与成熟的溶酶 体融合(e),或与来自溶酶体分泌小泡融合(f), 溶酶体的酶降解融 合泡中的底物(g)。 •
异噬性溶酶体(heterolysosome)
又称异体吞噬泡, 它的作用底物是外源 性的, 即细胞经吞噬、胞饮作用所摄入 的胞外物质。异噬性溶酶体实际上是初 级溶酶体同内吞泡融合后形成的。
植物溶酶体
液泡(vacuoles)
医学细胞生物学 2014年最新最完整的课件 第五章 内膜系统
核糖体受体
蛋白质转 运通道
信号肽与SRP引导核糖体附着于内质网膜上的过程29
六、内质网与医学
（一）脱粒和肿胀
（二）增生和肥大
（三）包含物
30
第二节
高尔基复合体
1898 高尔基（意大利)利用光镜在猫的神经细胞发现 并命名高尔基复合体。 一、高尔基复合体的形态结构 反面
光镜：网状结构
大囊泡
电
扁平囊
胰岛素形成
前胰岛素原（胰岛的B细胞的RER上合成）
胰岛素原（rER腔内切除信号肽，ABC
三个肽链的，无活性）
胰岛素一级结构
（在高尔基体水解去C链，AB链内靠二硫键结合折叠而形成）
42
43
（三）蛋白质的分选与运输
1. 溶酶体蛋白的分选、运输与溶酶体的形成
蛋白质合成
溶酶体寡聚糖磷酸化 （6-磷酸甘露糖）
16
2.蛋白质的运输
穿膜运输：发生在细胞质与细胞器之间蛋 白质直接穿膜转入细胞器中(穿 方式 膜的蛋白质是非折叠的) 转运小泡运输：发生在细胞器之间蛋白质 在细胞器中形成小泡以出 芽方式运输。 如分泌性蛋白、溶酶体蛋白
17
3.蛋白质的修饰
（1）蛋白质的折叠：分子伴侣的调节。
分子伴侣：
热激蛋白家族，在细胞内具有协助其他蛋白质 多肽链进行正确折叠、组装、转运及降解之功能。
51
三、溶酶体的类型 （一）初级溶酶体
初级溶酶体（primary lysosome）：初级溶酶体是 刚从高尔基体出芽形成的内含多种水解酶，但无作用 底物无酶活性的小泡。
含有M-6-P的 溶酶体富集 溶酶体水 磷酸化 加M-6-P 酶蛋白与M-6解酶前体 P受体结合 膜衣 包装 初级 被特 出芽 笼蛋 脱衣被 含酶 白小 运输 溶酶 殊包 泡 泡 体 装 52
细胞生物学第5-8章主要内容
《细胞生物学》第5-8章主要内容第五章细胞的内膜系统内膜系统（endomembrane system）：是位于细胞质内，在结构、功能以及发生上具有一定联系的膜性结构的总称。
包括内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体以及核膜等。
第一节内质网1 内质网的化学组成标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶微粒体(microsome)：内质网经离心分离后破碎形成的小泡。
2 内质网的形态结构由膜构成的小管(ER tubule)、小泡(ER vesicle)或扁囊(ER lamina)连接成的三维网状膜系统3 内质网的基本类型粗面内质网(rough endoplasmic reticulum，rER)：表面分布大量的核糖体，呈扁平囊状滑面内质网(smooth endoplasmic reticulum，sER)：表面没有核糖体的结合，呈分支管状，是粗面内质网的延伸部分核糖体成分：蛋白质与rRNA功能：按照mRNA指令合成多肽链。
4 内质网的功能rER：（1）分泌性蛋白质的合成；（2）蛋白质的修饰（糖基化）；（3）蛋白质的分选与转运；（4）膜脂的合成。
sER：（1）固醇激素和脂类的合成（2）糖原的合成与分解（3）解毒作用（肝细胞）（4）肌质网贮存Ca2+信号密码：位于成熟mRNA5’端起始密码AUG后，能编码信号肽的特殊密码子。
信号肽：信号密码最先翻译出一段由18-30个疏水氨基酸组成的肽链。
第二节高尔基复合体1 高尔基复合体的形态结构高尔基体的结构电镜下由扁平囊泡(cisterna)、小泡(vesicles)和大泡(vacuoles)组成，也称高尔基复合体。
扁平囊泡——主体，一般由4～6个扁平囊泡平行排列成高尔基堆(Golgi stack)。
扁平囊的凸面靠近细胞核或内质网，称生成面(forming face)或未成熟面(immature face)；凹面朝向细胞膜，称分泌面(secreting face)或成熟面(mature face)。
医学细胞生物学5-细胞的内膜系统
内膜系统与细胞代谢
1 蛋白质合成与修改
内质网负责将合成的蛋白质进行修饰和折叠。
2 物质转运与分泌
高尔基体将蛋白质包装成囊泡，向其他细胞器或细胞外转运。
3 垃圾处理与细胞程序性死亡
溶酶体负责降解废物和调控细胞程序性死亡过程。
内膜系统的重要性和应用
1
细胞代谢调控
内膜系统在调控细胞内物质代谢中发挥关键作用，维持细胞的正常功能。
医学细胞生物学5-细胞的 内膜系统
细胞内膜系统是细胞内的一系列膜结构，包括内质网、高尔基体和溶酶体等。 了解细胞内膜系统的结构和功能对于理解细胞代谢和生物学过程至关重要。
内质网 (Endoplasmic Reticulum)
1
结构
呈扁平管状，与核膜相连，贯穿细胞质。分为粗面内质网和滑面内质网。
2
功能
在细胞合成、折叠和修饰蛋白质中起关键作用。粗面内质网与细胞器融合可形成 溶酶体和高尔基体。
3
重要性
内质网是细胞的质量控制中心，维持蛋白质在细胞内的正常运转。
高尔基体 (Golgi Apparatus)
结构
由扁平的膜囊组成，形成堆积状结构，与内质网相邻。
功能进行蛋白质的修饰、分拣和 Nhomakorabea装，然后将其转运到其他细胞器或细胞外。
重要性
高尔基体在细胞内转运和分泌过程中起着至关重要的作用。
溶酶体 (Lysosomes)
结构
功能
是由包裹内部物质的纤维膜组 成的小囊泡，包含多种水解酶。
通过分解和消化膜内物质，参 与废物处理、细胞内膜修复和 细胞程序性死亡等过程。
内膜系统的相互作用
内质网、高尔基体和溶酶体之 间相互协作，完成细胞内物质 的合成、修改、包装和分解等 过程。
医学细胞生物学05 临床细胞的内膜系统与囊泡转运(2)
多
糖基转移酶
萜 醇
p p Ｎ
Ｎ 甘甘甘
甘
甘
4. 蛋白质的胞内运输
2 滑面内质网参与糖原的代谢（肝细胞）
(Golgi complex)
1898 意大利----高尔基（Camillo Golgi)-----光镜-----枭、猫-----神经细胞
一、高尔基体的形态结构
（一）高尔基体由扁平囊泡、小囊泡和大囊泡构成
转运体
信号肽假说 mRNA
AP
A
核糖体
信号肽 tRNA
信号识别颗粒(SRP)
SRP受体 细胞质
转运体 内质网腔
具体过程： 1）新生分泌性蛋白质多肽链在细胞质基质中
的游离核糖体起始合成
2）新生肽链N端的信号肽被翻译后，立即被细 胞质基质中的SRP识别、结合，肽链的延长受 阻
3）与信号肽结合的SRP识别、结合内质网膜上 的SRP-R，并介导核糖体锚泊附着于内质网膜 的转运体易位蛋白上，SRP从信号肽-核糖体复 合体解离，肽链合成继续进行
N-连接糖基化：
寡糖链与天冬酰胺残基 的NH2连接。
N-连接的糖链：2个N-乙酰葡萄糖胺、9个甘露 糖、3个葡萄糖组成的14寡糖。
正在ER中合成蛋白质的N-连接糖基化
多 萜 醇
p p
多萜醇 Ｎ N-乙酰葡萄糖胺 甘 甘露糖
葡 葡萄糖
rER膜
葡
葡
葡
Ａsn
甘
甘
甘
甘
rER腔
Ｎ 甘 甘甘
p p Ｎ
多 萜 醇
滑面内质网的功能
1.脂质的合成与转运（肾上腺细 胞、睾丸间质细胞、黄体细胞）
滑面内质网的功能 （多功能的细胞器）
2.糖原的代谢（肝细胞） 3.解毒作用（肝细胞） 4. Ca2+ 的储存场所，调节肌肉的 收缩（肌细胞的肌质网）
第五章 细胞的内膜系统
This is best seen in this cross section, in which the front half of the ribosome is removed from the model.
第一节
(5) 信号肽跨膜的能量来源
• 信号肽穿过ER膜并引导新生的多肽链进入ER腔中是需要耗能的。 • SRP和SRP受体可结合GTP并具有GTP酶的活性。
SA: signal-anchor sequence
II型：N端位于细胞质侧，C端位于ER腔侧 III型：N端位于ER腔侧，C端位于细胞质侧
第一节
第一节
IV型跨膜蛋白的翻译共转位的信号序列
第一节
2. 对蛋白质进行加工、修饰
• RER合成的可溶性蛋白质和跨膜蛋白质大部分都需 要进行糖基化修饰 。
第一节
2. 滑面内质网的特点
形态上多为分枝的小管组成的网状结构
膜表面无核糖体附着
在一些细胞中滑面内质网非常丰富。
分泌甾类激素的细胞、汗腺细胞、胃壁细胞、肌细胞 中的肌质网
第一节
2. 滑面内质网的特点
睾丸间质细胞的SER
肝脏细胞的RER和SER
第一节
二、内质网的化学组成
ER的化学组成成分鉴定的经典实验
The model derived from an electron microscopic reconstruction, shows a yeast ribosome with the protein translocator of the endoplasmic reticulum attached.
micrograph (TEM)
B: Scanning electron
第一节
(5) 信号肽跨膜的能量来源
• 信号肽穿过ER膜并引导新生的多肽链进入ER腔中是需要耗能的。 • SRP和SRP受体可结合GTP并具有GTP酶的活性。
SA: signal-anchor sequence
II型：N端位于细胞质侧，C端位于ER腔侧 III型：N端位于ER腔侧，C端位于细胞质侧
第一节
第一节
IV型跨膜蛋白的翻译共转位的信号序列
第一节
2. 对蛋白质进行加工、修饰
• RER合成的可溶性蛋白质和跨膜蛋白质大部分都需 要进行糖基化修饰 。
第一节
2. 滑面内质网的特点
形态上多为分枝的小管组成的网状结构
膜表面无核糖体附着
在一些细胞中滑面内质网非常丰富。
分泌甾类激素的细胞、汗腺细胞、胃壁细胞、肌细胞 中的肌质网
第一节
2. 滑面内质网的特点
睾丸间质细胞的SER
肝脏细胞的RER和SER
第一节
二、内质网的化学组成
ER的化学组成成分鉴定的经典实验
The model derived from an electron microscopic reconstruction, shows a yeast ribosome with the protein translocator of the endoplasmic reticulum attached.
micrograph (TEM)
B: Scanning electron
大学细胞生物学——第五章__细胞的内膜系统
磷脂酰胆碱在内质网的合成过程
磷脂酸
二脂酰甘油脂
磷脂酰胆碱
sER与类固醇的合成 • sER膜上有合成胆固醇、转化胆固醇为
激素的 全部酶系
• 过程：脂肪酸→乙酰辅酶A→→类固醇
激素
• 肾上腺皮质细胞, 睾丸间质细胞, 卵巢
黄体细胞中sER丰富
分泌类固醇激素的睾丸组织细胞sER
2.与糖原代谢
• ER膜上有葡萄糖-6-磷酸酶，使基质中糖原 产生的葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖→ER腔→血 液
过程
糖与蛋白的2种连接方式：
• N-连接 主要发生在ER腔，寡糖链与天冬酰胺侧链-NH2 连接 • O-连接 发生在高尔基复合体
蛋白质N-连接寡糖的过程
寡糖与ER膜上的一种脂质分子多萜醇连接而 活化 在糖基转移酶的作用下，转移到天冬酰胺
（Asn）残基上
• 糖基转移酶活性部位只存在于ER膜腔，游离 核糖体合成的蛋白质不能进入ER腔，故不能 糖基化
葡萄糖调节蛋白94（Grp94）
• • • • • 又称内质网素，是内质网的标志分子伴侣 受蛋白激酶激活 参与新生肽链的折叠和转运 与c-myc癌基因相关 在高侵袭力的癌细胞表达增多
（二）rER与蛋白质的糖基化
蛋白质的糖基化 （glycosylation）：
单糖或低聚糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白的
cytosol ）
内含物(inclusions) ：一些有形成分，
如糖原
真核细胞平面结构模式图
细胞器 • 非膜结构细胞器: 核糖体、中心体、细胞骨架 • 膜性结构细胞器:
线粒体/叶绿体、内质网、高尔基
复合体、溶酶体、过氧化物酶体、核
膜等
细胞的内膜系统(internal membrane system)
医学细胞生物学细胞的内膜系统
溶酶体通过胞吞作用白嫩对各种物质进行摄取和消化，同时也是细胞外分泌的终末位点， 将物质经胞吞作用送出细胞。
内膜系统在细胞生物学中的重要性
物质转运和合成
内膜系统承担了物质的合成、转 运、分泌等重要功能。
1. 内质网（rough ER）和高 尔基体负责蛋白质和糖类 的合成和修饰。
2. 平滑内质网（smooth ER） 负责脂质和脂蛋白的代谢。
溶酶体基因和蛋白的异常，如酸性蛋白酶、酸性磷酸酶 和溶酶体膜蛋白等的缺陷，会导致溶酶体病的发生，如 原发性肝硬化、肾病、糖原贮积症等多种多样的疾病。
内膜系统的相互作用
1 内质网与高尔基体的相互作用
二者之间可以通过转运小囊泡、管状结构以及膜蛋白的介导进行物质和信号的互传。
2 溶酶体与细胞膜的相互作用
医学细胞生物学细胞的内 膜系统
细胞内膜系统是指包括内质网、高尔基体、线粒体和溶酶体等在内的一系列 细胞内膜结构，这些内膜结构紧密相连，在细胞形态、分子转运和信号传递 等方面都扮演着重要的角色。
内质网
粗面内质网
负责合成和修饰蛋白质，其中部分蛋白质会被用于外分 泌或细胞膜上。
平滑内质网
与合成和代谢脂类、脂蛋白等有关，还能解毒和代谢一 些异物。
3. 溶酶体负责细胞内物质的 降解、清理和回收。
重要的信号通道
内膜系统还承担了一些信号转导 的重要功能。
1. 通过高尔基体的修饰、成 熟和包装，分泌到细胞外 的分子能够保持其特定的
2. 生平物滑活内性质。网的乙醛化修饰 可以增强细胞外基质的黏 性并改变胞外微环境。
与疾病密切相关
内膜系统通过与细胞质、胞膜、 胞吞作用等越来越多的细胞小器 官发生作用，越来越多地与细胞 生理和疾病发生发展关联。
内膜系统在细胞生物学中的重要性
物质转运和合成
内膜系统承担了物质的合成、转 运、分泌等重要功能。
1. 内质网（rough ER）和高 尔基体负责蛋白质和糖类 的合成和修饰。
2. 平滑内质网（smooth ER） 负责脂质和脂蛋白的代谢。
溶酶体基因和蛋白的异常，如酸性蛋白酶、酸性磷酸酶 和溶酶体膜蛋白等的缺陷，会导致溶酶体病的发生，如 原发性肝硬化、肾病、糖原贮积症等多种多样的疾病。
内膜系统的相互作用
1 内质网与高尔基体的相互作用
二者之间可以通过转运小囊泡、管状结构以及膜蛋白的介导进行物质和信号的互传。
2 溶酶体与细胞膜的相互作用
医学细胞生物学细胞的内 膜系统
细胞内膜系统是指包括内质网、高尔基体、线粒体和溶酶体等在内的一系列 细胞内膜结构，这些内膜结构紧密相连，在细胞形态、分子转运和信号传递 等方面都扮演着重要的角色。
内质网
粗面内质网
负责合成和修饰蛋白质，其中部分蛋白质会被用于外分 泌或细胞膜上。
平滑内质网
与合成和代谢脂类、脂蛋白等有关，还能解毒和代谢一 些异物。
3. 溶酶体负责细胞内物质的 降解、清理和回收。
重要的信号通道
内膜系统还承担了一些信号转导 的重要功能。
1. 通过高尔基体的修饰、成 熟和包装，分泌到细胞外 的分子能够保持其特定的
2. 生平物滑活内性质。网的乙醛化修饰 可以增强细胞外基质的黏 性并改变胞外微环境。
与疾病密切相关
内膜系统通过与细胞质、胞膜、 胞吞作用等越来越多的细胞小器 官发生作用，越来越多地与细胞 生理和疾病发生发展关联。
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4
细胞的内膜系统(internal membrane system)
• 内膜系统：
细胞内结构、功能及发生上密切相关的膜性
结构细胞器通称为内膜系统，主要包括内质网、
高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体和核膜等
膜性结构。
• 内膜系统形成的意义：
区室化Compartmentaliztion
分隔式区域，互不干扰地执行特定的功能，
• 脂类：
占1/3，磷脂、中性脂、缩醛脂、神经节苷 脂。（磷脂含量最多）
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20
内质网膜磷脂含量
• 磷脂酰胆碱 • 磷脂酰乙醇胺 • 磷脂酰丝氨酸 • 磷脂酰肌醇 • 鞘磷脂
55％ 20％～25％ 5％～10％ 5％～10％ 4％～7％
• 磷脂酰胆碱（卵磷脂）丰富 • 鞘磷脂含量很少
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膜的外表光滑，无核糖体附着（肝细胞），具有 脂质合成、糖原代谢、解毒等多种功能
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12Байду номын сангаас
在肝细胞，通过葡萄糖-6-磷酸酶将葡萄 糖-6-磷酸转变为葡萄糖
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13
• 两种类型的内质网在不同组织细胞中的分布状况 各不相同 皆为粗面内质网，或全为滑面内质网，还可 以不同比例共同存在细胞中
• 过渡型内质网(transitional elements) ER膜一半有核糖体附着，另一半没有核糖体附
二、 ER分类
• 粗面内质网（rough endoplasmic reticulum, rER）
膜的外表面附着核糖体（胰腺细胞），与外输性 蛋白和多种膜蛋白的合成有关
（游离核糖体主要合成细胞本身所需的结合蛋白质 和某些特殊蛋白质）
• 滑面内质网（smooth endoplasmic reticulum, sER）
膜流动性大
21
四、 rER功能
主要功能： • 参与蛋白质合成 激素、膜蛋白、驻留蛋白等 • 蛋白质的糖基化 N-连接（天冬酰胺的氨基） • 运输蛋白质和脂类
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22
（一）参与蛋白质合成
• 核糖体如何结合到内质网膜上？ 游离核糖体：主要合成细胞自身所需的蛋白 附着核糖体：主要合成分泌蛋白、膜蛋白、
rER的解聚和脱粒
细胞中毒时， • 膜上的多聚核糖体解聚为单个，并失去正
常而有规律的排列，该现象称为解聚； • 进而脱离内质网膜，称为脱粒。
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19
三、ER的化学组成
• 蛋白质
占2/3，含量比细胞膜丰富，含有大量的酶 （30～40种），细胞色素P450，多种合成酶，各 种网质蛋白（内质蛋白、网钙蛋白等） 标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶
• 核糖体连接蛋白（ribophorin) ：
只位于rER膜上， 有I、II两型，与核糖体大 亚基结合
溶酶体蛋白等 • 信号假说 1975年 Blobel & Doberstein
提出
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23
信号假说中的几个名词概念
• 信号密码（signal codon）
mRNA5 ’端编码特殊氨基酸序列的密码子
• 信号肽（signal peptide)：
由信号密码翻译的一段多肽链，约由18-30个 疏水氨基酸组成，能引导“游离”的核糖体与ER 膜结合
着，常在此形成运输小泡
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14
rER电镜超微结构图
(ER腔)
Free ribosome (游离核糖体)
Attached ribosome
(附编辑着ppt 核糖体)
15
研究ER的材料
微粒体（microsome）： 梯度超速离心， ER断裂形成的封闭
小泡 • Rough microsome • smooth microsome
• 信号识别颗粒（signal recognition particle， SRP)
6条多肽链亚单位和一个7S的RNA分子组成，
能识别并结合信号肽
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24
SRP结构模式图
编辑ppt
25
• SRP受体/停泊蛋白(dorking protein )：
位于rER膜上
• 移位子 内质网移位子蛋白通道与蛋白转运有关
▪ 连接成网状膜系统
▪ 膜厚约5-6nm，围成内质网腔(ER lumen)
▪ 合成蛋白质和脂类 编辑ppt
7
LLaammininaa
vesicles
rER的扁囊、编辑小ppt管、小泡
8
• 鼠肝细胞 扁囊状粗面内质网，叠层排列
• 睾丸间质细胞 众多小管或小泡，呈网状结构
• 横纹肌细胞 连成网状分布于肌原纤维之间，称肌质网
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16
微粒体的形成
编辑ppt
17
rER分布特点
• 可占整个细胞的膜成分一半以上 • 与细胞类型、生理状态、分化程度密切相
关，可作为细胞分化程度和功能状态的指 标，如
胰腺外分泌细胞分泌旺盛时与分泌静止活动期 相应成熟细胞与未分化或未成熟细胞 分化程度高的细胞与分化程度低的细胞
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18
细胞质基质（cytoplasmic matrix /
cytosol ）
内含物(inclusions) ：一些有形成分，
如糖原
编辑ppt
2
真核细胞平面结构模式图
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3
细胞器
• 非膜结构细胞器: 核糖体、中心体、细胞骨架
• 膜性结构细胞器: 线粒体/叶绿体、内质网、高尔基
复合体、溶酶体、过氧化物酶体、核 膜等
提高细胞的代谢效率
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5
Internal membrane system
溶酶体 过氧化物酶体 高尔基体
粗面内质网 细胞核
编辑ppt
6
第一节 内质网 (Endoplasmic Reticulum, ER)
一、内质网的基本形态 • 小管（tubules) Φ50～100nm • 小泡 (vesicles ) • 扁囊 (lamina)
• 卵细胞和胚胎细胞 含量少，随发育与分化内质网增加，结构逐
步复杂化
编辑ppt
9
荧光抗体显示的ER显微图像
A cultured mammalian cell
A living plant cell
编辑ppt
10
rER & sER模式图
编辑ppt
rER sER
附着 核糖体 (attached Riboso1m1 e)
第六章 细胞的内膜系统
Internal membrane system
一、内质网 二、高尔基复合体 三、溶酶体
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1
真核细胞（eucaryotic cells）基本结构
• 细胞膜（plasma membrane）
• 细胞核(nucleus)
• 细胞质 (cytoplasm)
细胞器(organelles)