真核细胞内膜系统蛋白质分选和
细胞生物学 第七章_内膜系统与蛋白质的分选
将细胞内部区分为不同的功能区域，保证各种生化反应所需的独
特的环境。
2
主要内容
内膜系统 内质网 高尔基体 溶酶体
蛋白质分选及其基本原理 膜泡运输
3
第一节 内膜系统 Endomembrane System
Endomembrane System : The structural and functional relationship organelles
混合功能氧化酶将底物羟基化 P354, Fig. 9-16
(1)被氧化的有毒底物（脂溶性）与细胞色素P-450结合; (2)细胞色素P-450中的铁原子被 NADPH还原; (3)氧与细胞色素P-450结合; (4)底物被一个氧原子氧化，另一个氧用于形成 水。被氧化的有毒底物带上羟基，由脂溶性转变为水溶性被排出体外。
sER合成磷脂酰胆碱 P352, Fig. 9-14
★ 内质网膜中脂肪酸与胞质溶胶中的磷酸甘油结合，然后脱磷生成甘油脂肪酸； ★ 在胆碱磷脂转移酶的作用下，将胞质中的CDP-胆碱与甘油脂肪酸结合形成磷脂酰胆碱； ★ 新合成的磷脂酰胆碱在内质网膜中磷脂转位酶的作用下翻转到内质网的腔面。
15
Detoxification of organiccompounds in liver cells. System of oxygenases ---cytochrome p450 family
O-linked: linked to the hydroxyl group serine or threonine via GalNac (in Golgi)
11
Quality control of newly synthesized proteins ---The role of N-linked glycosylationin ER protein folding
细胞生物学 翟中和版 总结笔记第七章
Cell biology细胞生物学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分类：细胞质基质、细胞内膜系统、有膜包被的细胞器第一节细胞质基质的含义和功能一、细胞质基质的含义（1）含义：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主要含有：（1）与代谢有关的许多酶（2）与维持细胞形态和物质运输有关的细胞质骨架结构细胞质基质是一个高度有序的体系，细胞质骨架纤维贯穿在粘稠的蛋白质胶体中，多数的蛋白质直接或间接地与骨架结合，或与生物膜结合，从而完成特定的功能。
细胞质基质主要是由微管、微丝和中间丝等相互联系形成的结构体系，蛋白质和其他分子以凝聚或暂时的凝聚状态存在，与周围溶液的分子处于动态平衡。
差速离心获得的胞质溶胶的组分和细胞质基质溶液成分很大不同。
胞质溶胶中的多数蛋白质可能通过弱键结合在基质的骨架纤维上。
二、细胞质基质的功能（1）蛋白质分选和转运N端有信号序列的蛋白质合成之后转移到内质网上，通过膜泡运输的方式再转运到高尔基体。
其他蛋白质的合成都在细胞质基质完成，并根据自身信号转运到线粒体、叶绿体、细胞核中，也有些蛋白驻留在细胞质基质中。
（2）锚定细胞质骨架（3）蛋白的修饰、选择性降解1 蛋白质的修饰辅基、辅酶与蛋白的结合磷酸化和去磷酸化糖基化N端甲基化（防止水解）酰基化2 控制蛋白质寿命N端第一个氨基酸残基决定寿命细胞质基质能够识别N端不稳定的氨基酸信号将其降解，依赖于泛素降解途径3 降解变性和错误折叠的蛋白质4 修复变性和错误折叠的蛋白热休克蛋白的作用第二节细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统是指在结构、功能乃至发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构。
研究方法：电镜技术免疫标记和放射自显影离心技术和遗传突变体分析一、内质网的形态结构和功能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的互相沟通的三维网络结构。
（一）内质网的两种基本类型糙面内质网和光面内质网。
糙面内质网：扁囊状整齐附着有大量核糖体功能：合成分泌性蛋白和膜蛋白光面内质网：分支管状，小功能：脂质合成，出芽位点部分细胞合成固醇类激素糙面内质网有20多种和光面内质网不同的蛋白，说明有特殊装置隔开两种内质网的组分。
细胞内膜系统
分子伴侣
二、细胞内膜系统 （endomembrane system）
细胞内膜系统概述
细胞内膜系统的研究方法
内膜系统的生物学意义
细胞内膜系统概述
细胞内膜系统定义 内膜系统的起源与意义 内膜系统使真核细胞区域化(compartmentalization) 内膜系统的特点
细胞内膜系统的研究方法
大分子物质：蛋白质（20-30%）、脂蛋白、多糖、RNA 糖原、脂滴: 储存物质 它呈复杂的胶体性质，可随环境条件的改变由 溶胶变为凝胶状态或者相反，这成为某些细胞运动方 式的动力。
在基质中合成的蛋白质命运不同：
a、具N端信号肽的（分泌蛋白）合成后→内质网 → 高尔基体→……等； b、N端具导肽的分别被转送到各种细胞器（线粒体、 叶绿体、微体、细胞核等）中； c、留在胞质中（驻留蛋白）或参与膜建成（膜蛋白）
概念：在不同阶段从不同角度有不同叫法，概念包括的内容也
随观察工具的发展有所变化和完善。反映出对细胞质基质的认识不 断深入。
最早的概念称透明质 ( hyaloplasm ) ，指细胞质中除线粒体、 质体等在光镜下所能看到的所有细胞器以外的部分，又称细胞液 （Cell sap）。 从生化角度讲，细胞液实际上是细胞质的可溶相，经过差速离
提供了大面积的结合位点；
将细胞内部区分为不同的功能区域：保证胞内各种生化反
应所需的独特的环境－－酶系统的隔离与连接；蛋白 质、糖、脂肪的合成、加工和包装；扩散屏障及膜电
位建立；离子梯度的维持；运输分泌物等。
真核细胞膜结合区室的主要功能
保证膜结构的更新和一致性 ：膜泡运输、膜流
放射自显影（Autoradiography）
1 体外环境应激：热、冷、有机物、重金属（砷、 镉等）、缺氧等。 2 体内病理生理应激：基因损伤、组织创伤、微生 物感染等。
第九章 内膜系统与蛋白质分选和膜运输
第九章内膜系统与蛋白质分选和膜运输教学目的1、掌握信号肽假说和蛋白质转运的机制。
2、掌握高尔基体参与细胞分泌活动的作用。
3、掌握细胞内蛋白质的分选。
教学内容本章从以下6个方面讨论了细胞质质基质与内膜系统:1．细胞质膜系统及其研究方法2．内质网3．高尔基复合体4．溶酶体5．细胞的分泌与内吞作用6．小泡运输的分子机理计划学时及安排本章计划6学时。
教学重点和难点真核细胞在进化上一个显著特点就是形成了发达的细胞质膜系统，将细胞内环境分割成许多功能不同的区室。
内膜系统是指内质网、高尔基体、溶酶体和液泡(包括内体和分泌泡)等四类膜结合细胞器，因为它们的膜是相互流动的，处于动态平衡，在功能上也是相互协同的，其中包括膜运输系统。
本章是细胞生物学的重点章，包括六个方面的内容，其中内质网及信号肽假说、小泡运输的分子机理是本章的关键内容。
1．内质网是内膜系统中的重要膜结合细胞器，主要分清光面内质网和粗面内质网在功能上的差异。
对于粗面内质网，重点是信号肽假说和蛋白质转运的机制。
2．高尔基复合体是内膜系统中参与蛋白质加工与分选的细胞器，要求了解和掌握高尔基体参与细胞分泌活动的作用，即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的特定部位或分泌到细胞外。
理解高尔基体在细胞内物质运输中所起的交通枢纽作用。
3．关于溶酶体，要求掌握溶酶体膜的稳定性、溶酶体的类型及特点、溶酶体的功能、溶酶体的生物发生。
4．细胞内蛋白质的分选是本章的核心内容之一，重点学习和掌握运输小泡的类型和分选信号、披网格蛋白小泡形成的机理、COP-被膜小泡形成的机理、小泡的定向运输、停靠和融合机理。
通过本章的学习要充分了解细胞内部结构的动态关系，蛋白质合成和分选的机制和“流水”作业的模式，从中获得启发。
教学方法讲授、讨论教学过程9．内膜系统与蛋白质分选和膜运输9.1 细胞质膜系统及其研究方法9.1.1 膜结合细胞器与内膜系统■ 膜结合细胞器的种类和功能● 膜结合细胞器种类与数量(表)● 膜结合细胞器的功能（表）● 膜结合细胞器在细胞内的分布（图）■ 内膜系统的动态性质内膜系统的最大特点是动态性质(图),这就使内膜系统的结构处于一个动态平衡。
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。
《细胞生物学》名词解释
《细胞生物学》名词解释第二章细胞的统一性和多样性1.原核生物：由原核细胞构成的有机体。
2.细胞体积守恒定律：器官的大小与细胞的数量有关，与细胞的数量成正比，与细胞的大小无关。
3.古细菌：一些长在极端环境中的细菌。
4.光学片层：蓝细菌中位于细胞质部分的同心环样的膜片层结构。
5.真核生物：由真核细胞构成的有机体。
6.细胞表面：细胞膜及其相关结构。
7.细胞骨架系统：由一系列特异的结构蛋白组装而成的网架系统，包括细胞质骨架和细胞核骨架。
第四章细胞质膜1.细胞质膜：围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。
2.生物膜：细胞内膜系统和质膜的统称。
3.脂质体：根据磷脂分子在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的一种人工膜。
4.去垢剂：一段亲水另一端疏水的两性分子，是分离与研究膜蛋白的常用试剂。
5.成斑现象：在某些细胞中，当荧光抗体标记时间继续延长，均匀分布在细胞表面的标记荧光会重新分布，聚集于细胞表面的某些部位。
6.成帽现象：在某些细胞中，当荧光抗体标记时间继续延长，均匀分布在细胞表面的标记荧光会重新分布，聚集于细胞表面的某些部位，进而聚集于细胞的一端。
7•相变温度：膜脂由液态转变为晶态的温度。
8.膜的不对称性：细胞膜中各种成分分布不均匀，包括数量和种类的不均匀。
9•脂筏：一种相对稳定、分子排列紧密、流动性低的膜脂微区结构。
10•膜骨架：一种在细胞膜下与膜蛋白相连的，由纤维蛋白组成的网架结构。
第五章物质的跨膜运输1•载体蛋白：存在于细胞膜上的一种具有特异性传导功能的蛋白质，它能与特定的溶质结合,通过构型的改变介导分子的跨膜运输。
2•通道蛋白：存在于细胞膜上的一种跨膜亲水性离子通道，允许特定的离子顺浓度梯度通过。
3•被动运输:通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度到低浓度方向的跨膜转运。
4•协助扩散：各种极性分子以及金属离子如氨基酸、糖、核苷酸，以及细胞代谢产物等借助协助蛋白顺浓度梯度或电化学梯度，无需细胞提供能量的进行跨膜转运的一种运输方式。
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。
9内膜系统与蛋白质分选和膜运输中山大学研究生入学考试细胞生物学真题各章节专项整理
D. 来自顺面高尔基体的蛋白质比来自反面高尔基体的蛋白质短35. （）转运内吞是一种特殊的内吞作用，受体和配体在内吞过程中并未作任何处理，只是从一个部位转运到另一个部位。
（99年）36. ()膜脂是在内质网上合成的，它的运送也是靠小泡运输的方式完成的.(00年)50. （）所有的细胞都含有糙面和滑面内质网。
（06年）51. （）所有进入早期内体的分子都毫无例外地进入后期内体，在那里与新合成的酸性水解酶会和并最终在溶酶体中被水解。
（09年）52. （）溶酶体的膜含有蛋白质泵，可用ATP水解释放的能量将质子泵出溶酶体，从而维持了溶酶体腔的低pH。
（09年）59. 导肽引导的蛋白质运输没有特异性（99年）60. 核定位信号和分泌蛋白的运输机理是不同的，请设想能否利用分泌蛋白的运输机制来运输核定位蛋白？反之亦然（00年）61. 溶酶体是如何发生的？其基本功能是什么？（01年）62. 胰岛素在胰腺的胰岛细胞合成时，首先得到的是它的前体胰岛素原；然后由一种酶催化水解切除一段短肽形成成熟胰岛素•你的实验室有胰岛素原抗体和胰岛素的抗体•两种抗体都能与电子密度大的金粒子形成复合物，可以在电子显微镜下看到它们作为一些黑点，你可以用两种抗体分别处理一个胰组织样品的薄切片，然后在电子显微镜下观察•下表的+号表示有黑点出现的地方：（01年）请问：①胰岛素原的水解反应在哪里进行？②如果你用抗网格蛋白的抗体处理第三个样品。
如果会发生的话，表中的哪种小泡对网格蛋白会出现阳性结果？63. 请设计一个离体实验证明SRP和SRP受体的功能。
（02年）68. 如果用碱性物质（如氨或氯喹）处理细胞，将会使细胞器中pH升高接近中性。
请预测此时M6P受体蛋白位于何种细胞器质膜中，原因是什么？（09年）69. 假定您已经获得多个工程基因，每一个都能编码一个蛋白质，但具有相互冲突的两种定位信号。
如果将这些基因在细胞中表达，请推测各种蛋白质在细胞中最终去向。
第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输
◆扁平囊泡(sacuules)
◆小囊泡(vesicle) ◆大囊泡(vacuoles)
The Golgi Apparatus
培养的上皮细胞中高尔基体的分布 （高尔基体为红色，核为绿色）
高尔基体的形态结构
高尔基体的极性
◆高尔基内侧网络 (cis-Golgi network, CGN) 顺面、形成面 ◆中间潴泡 (medial cisternae) ◆高尔基外侧网络 (trans Golji network,TGN) 外侧面、成熟面
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。
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，普遍存
在于内质网，被认为是标志酶，核糖体结合糖蛋白
（ribophorin）只分布在RER，P450酶系只分布在SER。
内质网的模式图
解毒作用
2+ Ca 离子浓度的调节作用
磷脂的合成
磷脂交换蛋白的作用
解毒作用
◆光面内质网含有丰富的氧化酶系统(如细 胞色素P450、NADH细胞色素C还原酶等)能 使许多有害物质解毒 ,转化为易于排出的 物质。
粗面内质网的功能 --信号肽与蛋白质运输
核糖体循环
?
二、ER的功能（RER）
第二节
细胞内膜系统及其功能
定义：指在结构、功能乃至发生上相互关联、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。
功能：区隔化；增加内表面积，提高代谢和调节能力。 从系统发生来看内膜系统起源于质膜的内陷和内共生。 从个体发生来看新细胞的内膜系统来源于原有内膜系统的 分裂，具有核外遗传的特性。
细胞生物学判断题
第三章 细胞生物学研究方法四、判断题错1、亚显微结构就是超微结构。
（）错 2、多莉的培育成功说明动物的体细胞都是全能的。
（）对 3、荧光显微镜技术是在光镜水平，对特异性蛋白质等大分子定性定位的最有力的工具。
广泛用于测定细胞和细胞器中的核酸、氨基酸、蛋白质等。
（）错 4、生物样品的电子显微镜分辨率通常是超薄切片厚度的十分之一，因而切得越薄，照片中的反差越强，分辨率也越高。
（）错 5、光镜和电镜的切片均可用载玻片支持。
（）对 6、透射或扫描电子显微镜不能用于观察活细胞，而相差或倒置显微镜可以用于观察活细胞。
（）错 7、光学显微镜和电子显微镜的差别在于后者的放大倍数远远大于前者，所以能看到更小的细胞结构。
（）错 8、体外培养的细胞，一般仍保持机体内原有的细胞形态。
（）错 9、细胞株是指在体外培养的条件下，细胞发生遗传突变且带有癌细胞特点，有可能无限制地传下去的传代细胞。
（）第四章 细胞质膜四、判断题对 1、脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。
（）错 2、外在(外周)膜蛋白为水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离。
（）对 3、哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和内膜体系，所以红细胞的质膜是最简单最易操作的生物膜。
（）对4、血影是红细胞经低渗处理后，质膜破裂，释放出血红蛋白和其他胞内可溶性蛋白后剩下的结构，是研究质膜的结构及其与膜骨架的关系的理想材料。
对 5、所有生物膜中的蛋白质和脂的相对含量都相同。
（）第五章 物质的跨膜运输四、判断题错 1、协助扩散是一种不需要消耗能量、不需要载体参与的被动运输方式。
（）错 2、胞吞作用和胞吞作用都是通过膜泡运输的方式进行的，不需要消耗能量。
（）对 3、胞吞作用与胞吐作用是大分子物质与颗粒性物质的跨膜运输方式，也是一种主动运输，需要消耗能量。
（）错 4、Na+—K+泵既存在于动物细胞质膜上，也存在于植物细胞质膜上。
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。
细胞生物学名词解释
细胞生物学名词解释细胞生物学研究方法1.冰冻蚀刻技术：将样品快速低温冷冻，在低温下进行断裂，然后用金属和碳喷镀，再用消化液把样品本身消化掉，收集复型膜于载网上进行电镜观察，常用于研究生物膜。
2.荧光漂白恢复技术：用高能激光束照射，使特定区域的荧光发生不可逆的淬灭，经过一段时间后，光漂白区域的荧光逐渐恢复到初始状态。
3.负染色：用重金属盐对电镜样品进行染色的技术，使得重金属盐沉积在样品周围，而样品不被染色，从而衬托出样品的精细结构。
细胞质膜1.血影（blood ghost）：红细胞经低渗处理后质膜破裂，释放出血红蛋白和胞内其他可溶性蛋白，这时红细胞仍保持原来的形状和大小，这样的结构成为红细胞影，简称血影。
2.“成斑”“成帽”现象：是监测细胞膜流动性的一种技术。
当荧光抗体标记细胞的时间达到一定长度，已均匀分布在细胞表面的标记荧光会重新分布，聚集在细胞表面的某些部位，称为“成斑”现象，进而聚集在细胞的一端，称为“成帽”现象3.脂质体：是根据磷脂分子在水相中形成稳定的双层脂分子球的趋势而制备的人工膜。
4.流动镶嵌模型：细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。
磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜骨架；蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个双脂层，表现出分布的不对称性。
物质的跨膜运输1.主动运输：一种需要消耗能量的物质跨膜运输过程。
被运输的物质与跨膜载体蛋白结合，通过载体蛋白构象改变，从而将底物逆着电化学梯度转运到膜的另一侧。
2.钙泵：在肌细胞的肌质网膜上含量丰富的跨膜转运蛋白，属于P型离子泵，利用A TP水解释放的能量将Ca2+从细胞质基质泵到肌质网内。
每消耗1个A TP，从细胞质基质泵出2个Ca2+。
3.Na+-K+泵：即Na+-K+A TPase，是镶嵌在细胞膜中具有A TP酶活性的主动转运Na＋、K＋的蛋白质。
由2个α亚基和2个γ亚基组成，β亚基不能直接参与离子跨膜运动，但帮助新合成的α亚基进行折叠。
细胞生物学(8章真核细胞内的区域化)
Quality control of newly synthesized proteins---The role of N-linked glycosylation in ER protein folding
Functions of cytoplasmic matrix:
➢The Cytosol performs most of the cell’s intermediary metabolism. ➢The Cytosol is the site of protein synthesis and degradation or modification.
糖为N-乙酰葡糖胺。 • O-连接的糖基化：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。
Protein glycosylation in RER
• 内质网上进行N-连接的糖基化。糖的供体为核苷 糖，如GDP-甘露糖、UDP-N-乙酰葡糖胺。
• 糖分子首先被糖基转移酶转移到膜上的磷酸多萜 醇分子上，装配成寡糖链。
蛋白质转入内质网合成的过程：
• 信号肽与SRP结合→肽链延伸终止→SRP与受体结 合→SRP脱离信号肽→肽链在内质网上继续合成 →信号肽切除→肽链延伸至终止。
• 这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为 co-translation。
Insertion of Transmembrane protein into the ER membrane
(1) the cytosol (2) the endomembrane system:
细胞生物学自测题及解答(1)
第四章细胞质膜二、填空题1．生物膜的基本特征是流动性、不对称性。
2．跨膜结构域含较多氨基酸残基的内在膜蛋白的二级结构为α螺旋，它也可能是多数跨膜蛋白的共同特征。
3．膜蛋白的功能有运输、识别、酶活性、细胞连接、信号转导，以及骨架和胞外基质的连接。
4．常用来分离研究膜蛋白、使细胞膜崩解的试剂是去垢剂。
5．与人红细胞表面ABO血型相关的膜脂是糖脂。
6．影响膜脂流动性的因素有脂肪酸链的长度、脂肪酸的饱和度、温度、胆固醇含量。
7．膜脂的不对称性指同一种膜脂分子在膜的脂双层呈不均匀分布，膜蛋白的不对称性指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性。
8．在荧光标记的细胞中，随着时间的延长，已经均匀分布的荧光会重新排布，聚集在细胞的某一个部位称为成斑现象，聚集在细胞的一端称为成帽现象。
9．与细胞外环境接触的膜面称为细胞外表面，与细胞基质接触的面称为原生质表面，冷冻蚀刻技术制样中产生的面称为细胞外小页断裂面和原生质小页断裂面。
10．细胞表面的特化结构包括膜骨架、鞭毛、纤毛、微绒毛和细胞的变形足。
第五章 物质的跨膜运输二、填空题1．被动运输分为简单扩散和协助扩散两种形式。
2．根据主动运输过程所需要能量来源的不同，主动运输可分为三种基本类型： ATP直接提供能量、 ATP间接提供能量、光能驱动。
3．物质通过细胞质膜的转运主要有三种途径：被动运输、主动运输、胞吞与胞吐作用。
4．离子通道分为电压门通道、配体门通道、压力激活通道。
5．胞吞作用的两种类型：胞饮作用、吞噬作用。
6．胞饮作用形成的小泡称为胞饮泡，吞噬作用形成的小泡称为吞噬泡。
7．胞饮泡的形成需要网格蛋白的帮助，吞噬泡的形成需要微丝及结合蛋白的帮助。
8．根据胞吞的物质是否有专一性，可将胞吞作用分为受体介导的胞吞作用、非特异性的胞吞作用。
9．受体介导的胞吞作用是一种选择性浓缩机制。
10．胞内体的作用是传输胞吞作用新摄入的物质到溶酶体被降解。
11．胞内体被认为是膜泡运输的主要分选站之一，其中的酸性环境在分选过程中起关键作用。
细胞生物学_10真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输结果
在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与 P、DP和微粒体的关系
细胞类至少存在两类蛋白质分选的信号：
①信号序列：存在于蛋白质一级结上的线性序列，通常1560个氨基酸残基，有些信号序列在完成蛋白质的定向转移 后被信号肽酶切除。 ②信号斑：存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号 序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。 ③每一种信号序列决定特殊的蛋白质转运方向。
由内质网到高尔基体的蛋白转运中，大多数跨膜蛋白是直 接结合在COP II衣被上，但是少数跨膜蛋白和多数可溶性蛋 白通过受体与COP II衣被结合，这些受体在完成转运后，通 过COP I衣被小泡返回内质网。
COP II衣被所识别的分选信号位于跨膜蛋白胞质面的结构 域，形式多样。
COPⅡ小泡的装配需要一种称为Sar1的G蛋白的参与。 当Sar1中GDP与GTP进行了交换，诱导Sec23和Sec24蛋 白的结合，接着是Sec13和Sec31蛋白的结合，最后由一 种结合在ER表面的大蛋白质，Sec16与Sec23/Sec24复 合物、Sec13/Sec31复合物相互作用，装配成一个完整的 小泡。
四、细胞结构体系的组装
目前机理尚不清楚。 组装方式：自我组装、协助组装、直接组装。 组装具有重要的生物学意义： ⒈减少和校正蛋白质合成中出现的错误。 ⒉可大大减少所需的遗传物质信息量。 ⒊通过组装与去组装更容易调节与控制多种生物学过程。
分子伴侣：细胞中的某些蛋白质分子可以识别正在合成 的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部位结合，从 而帮助这些多肽转运、折叠或组装，这一类分子本身并 不参与最终产物的形成。
每种转运小泡都有特异的v-SNARE，能识 别并与靶膜上t-SNARE相互作用。通过vSNARE与t-SNARE两类蛋白间的互补性和相 互作用，决定供体膜泡在靶膜上的锚定与融合。
05-5-内膜系统完整性与蛋白质分选
6.4 内膜系统完整性与蛋白质分选同学们好！前面我们分别阐述了内膜系统主要的细胞器是如何进行生物合成、加工、分选、包装、运输和消化分解等过程。
下面我们以蛋白质分选和交通运输为例，来谈谈细胞内膜系统结构和功能的整体性及蛋白质分选转运机制。
一、内膜系统整体性内膜系统的区域化、囊泡运输及膜流动等体现了内膜系统结构与功能的整体性。
1.区域化是内膜系统整体性的结构基础。
细胞内所有物质的合成与代谢活动都有各自的定位，细胞内膜系统的区域化为此构筑了结构基础。
真核细胞内部空间是由内膜分隔成无数相对独立的小房间，即细胞器，相应的蛋白质或酶便被局限在这些特定的细胞器中，起到对细胞的区域化作用。
这种区域化作用不仅增加了细胞内有限空间的表面积，同时使复杂的生理生化反应过程和特定的生物学功能分别在特定的空间、彼此独立地有序进行，减少相互干扰，提高了细胞的整体代谢水平、功能效率和可调控性。
这些区域化的结构在功能和发生上紧密联系，在细胞内物质代谢过程中分工协作，为细胞整体生命功能提供结构保障。
这就像一栋建筑，只有合理配置每个房间的效用，才能凸显其整体性。
2.囊泡运输是内膜系统功能整体性的运行方式。
细胞生命活动依赖于胞内运输系统，细胞内的定向物流是由囊泡运输方式来实现的，囊泡运输是生物物质在细胞膜性结构之间按时空进行分拣、装卸、运送、加工与拆分等事件的运行方式。
囊泡是真核细胞中十分常见的膜泡结构，是细胞中专门负责蛋白质运输的各种膜性小泡的总称。
囊泡运输是一个受精密调控而高度有序的物质转运过程，是真核细胞特有的一套完整的物质转动形式。
归纳起来，囊泡运输有如下功能特点：1）它是生物物质在细胞质中定向运输的基本途径；2）它是一个高度有序并受到严格选择和控制的物质转运过程；3）它是实现细胞膜及内膜系统功能结构转换和代谢更新的桥梁；4）它是生物物质特异性卸载和回收再利用的基本保证。
如此，在细胞整个生命活动中，囊泡往返穿梭于各细胞器之间，实现生物物质的定时、定点、定量配置。
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粗面内质网
内质网的类型
粗面内质网（RER):①膜表面附着核糖体；②形态多为板层状排列的扁囊；③多 分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。
光面内质网
光面内质网（SER):①膜表面无核糖体附着；②形态多为分枝小管或小泡；③ 多分布在一些特化的细胞中。
粗面白质分选和
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
细胞质基质的涵义
基本概念： 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，存留在上清液中的主要是细胞 质基质的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
细胞质基质的组成
主要成分: 1.中间代谢有关的数千种酶类 2.细胞质骨架结构
第七章 真核细胞内膜系统、蛋白质分选 与膜泡运输
• 细胞质基质 • 内质网
• 溶酶体与过氧化物酶体 • 细胞内蛋白质的分选
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
第一节：细胞质基质 （cytoplasmic matrix or cytomatrix）
• 细胞质基质的涵义 • 细胞质基质的组成 • 细胞质基质的功能 • 细胞质基质与胞质溶胶
主要特点： 细胞质基质是一个高度有序的体系；
通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系。
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
细胞质基质的功能
➢ 完成各种中间代谢过程 ➢ 蛋白质的分选与运输 ➢ 与细胞质骨架相关的功能 ➢ 蛋白质的修饰
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
细胞质基质的功能
蛋白质的修饰
（1）辅基或辅基与酶的共价结合 （2）磷酸化与去磷酸化，调节很多蛋白质的生物活性 （3）糖基化。糖基化主要发生在内质网和高尔基体中 （4）对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰 （5）酰基化
热休克蛋白（heat shock protein, HSP）
• 按照蛋白的大小，热休克蛋白共分为五类，分别为HSP100，HSP90， HSP70，HSP60 以及小分子热休克蛋白 (sHSPs)( Kyeong et al., 1998)。
• 功能: • 分子伴侣:是细胞内一类能介导其它蛋白正确装配,其本身却不具最终装配
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
第二节 内质网
（endoplasmic reticulum,ER）
• 1945年Porter K.R和Claude A.D在电镜下观察组织培养 的小鼠成纤维细胞时发现。
• 40-60年代，形态学研究 • 70年代后，生理功能研究
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
内质网的形态结构与类型
细胞质基质的功能
降解变性和错误折叠的蛋白质
细胞质基质中的变性蛋白，错误折叠的蛋白，含有被氧化 或其他非正常修饰氨基酸的蛋白质，不管其N端氨基酸残基是 否稳定，也常常被很快清除。
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
这一功能主要依靠热休克蛋白来完成。
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
向细胞外分泌的蛋白质：如抗体，激素 膜的整合蛋白：如细胞膜，内质网及高尔基体膜上的蛋白。 构成细胞器的可溶性驻留蛋白：如溶酶体酶。 需要进行修饰的蛋白质：如糖蛋白。
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
目前普遍用★信号假说来解释分泌蛋白质的合成过程。
信号假说----------1975年----------Bloble提出 蛋白质转入内质网合成至少涉及5种成分：
– 高尔基复合体：由光面膜包围的扁平囊、腔、潴泡组成的小体堆积而 成。
– 溶酶体：胞饮泡、消化泡、分泌泡等。
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
第二节 内质网
（endoplasmic reticulum,ER）
• 内质网的形态结构 • 内质网的类型 • 内质网的功能 • 内质网与其他细胞器的关系 • 内质网与疾病
一、形态
1. 扁平囊排列： 2. 小泡状排列 3. 小管状排列
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
内质网的形态
内质网(end真o核p细l胞as内m膜系ic统蛋re白t质ic分u选l和um)模式图
内质网的结构
• 1、内质网膜： 厚约5-6nm .
• 2、内质网腔： 由内质网膜围成的空腔。
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
细胞质基质的功能
控制蛋白质的寿命
蛋白质的氨基酸序列中存在决定其寿命的信号。这种信号存
在于蛋白质N端的第一个氨基酸残基，若N端的第一个氨基
酸残基是Met，Ser，Thr，Ala，Val，Cys，Gly或Pro，则蛋
白质是稳定的，如是其他12种氨基酸之一，则是不稳定的。
蛋白质降解是依赖于泛素的降解途径。
真核细胞蛋白质降解主要有两种途径：
• 溶酶体途径：主要降解经胞吞进入细胞的细胞外蛋白
• 非溶酶体途径：主要经细胞颗粒中的蛋白酶体降解泛素化的
细胞内蛋白。
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
泛素(ubiquitin ,Ub)
2004年诺贝尔化学奖授予科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫 什科和欧文·罗斯，以表彰真他核细们胞发内膜现系了统蛋泛白素质调分选节和的蛋白质降解。
微粒体：细胞匀浆等人工过程，破碎的内质 网形成的近似球形的囊泡
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
内质网的功能
• 1.粗面内质网与蛋白质的合成 • 2.粗面内质网蛋白质的修饰与加工 • 3.新生肽链的折叠、组装和运输 • 4.脂类的合成
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
内质网的功能
1.粗面内质网与蛋白质的合成
产物的组成成分。 HSP70是主要的伴侣蛋白之一，作用： • 与新生的\未折叠\错折叠或聚集的蛋白质结合 • 加速正确的肽链折叠和重折叠 • 促使某些变性蛋白的降解和清除 • 增强机体对多种应激原的耐受性
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
内膜系统：指位于细胞质内，在结构，功能乃至发生上有
一定联系的膜性结构的总称。
内质网 高尔基复合体 溶酶体 胞内体
真核细胞内膜系统蛋白质分选和
内膜系统的基本结构
• 与细胞膜相同，区别在于膜脂组成及蛋白质种类不同且较薄。 内膜系统浮在胞质溶胶中，由立体网络支撑，溶胶中含有高浓 度蛋白质。
• 内膜系统的主要成员：
– 内质网：细胞内部封闭的腔管系统，存在囊、泡、池等形态；分为粗 面内质网和光面内质网。