第七章细胞内膜系统
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。
第七章细胞质基质与内膜系统习题及答案
细胞生物学章节习题-第七章一、选择题1、膜蛋白高度糖基化的细胞器是（B ）。
A. 溶酶体B. 高尔基体C. 过氧化物酶体D. 线粒体2、能特异显示液泡系分布的显示剂是（B ）。
A. 希夫试剂B. 中性红试剂C. 詹姆斯绿D. 苏丹黑试剂3、所有膜蛋白都具有方向性，其方向性在什么部位中确定（C ）？A. 细胞质基质B. 高尔基体C. 内质网D. 质膜4、下列哪种细胞所含的粗面内质网比较丰富（E ）？A. 肝细胞B. 脂肪细胞C. 红细胞D. 睾丸间质细胞E. 胰腺细胞5、以下哪种蛋白不属于分子伴侣（D ）。
A. HSP70B. 结合蛋白（Bip）C. 蛋白二硫异构酶D. 泛素6、真核细胞合成膜脂的部位（C ）。
A. 细胞质基质B. 高尔基体C. 光面内质网D. 粗面内质网7、下列有关蛋白质糖基化修饰的叙述，错误的是（C ）A. 内质网和高尔基体中都可以发生蛋白质的糖基化B. O-连接的糖基化发生在高尔基体中C. 糖基化过程中不发生在高尔基体的顺面膜囊中D. 高尔基体糖基化相关酶的活性在其腔面8、糙面内质网上合成的蛋白质不包括（ D ）A. 向细胞外分泌的蛋白B. 膜整合蛋白C. 内膜系统细胞器中的可溶性驻留蛋白D. 核糖体蛋白9、下列细胞器中，对胞吞大分子物质起分选作用的是（A ）A. 胞内体B. 高尔基体C. 光面内质网D. 糙面内质网10、膜蛋白高度糖基化的细胞器是（A ）A. 溶酶体B. 高尔基体C. 过氧化物酶体D. 线粒体11、经常接触粉尘的人容易患肺部疾病，如矽粉引起的矽肺，下列哪种细胞器和矽肺的形成有关（ D ）A. 内质网B. 线粒体C. 高尔基体D. 溶酶体12、植物细胞中类似于动物细胞溶酶体的结构是（A）A. 液泡B. 过氧化物酶体C. 消化泡D. 高尔基体13、在细胞代谢过程中，直接需氧的细胞器是（D ）A. 核糖体B. 叶绿体C. 溶酶体D. 过氧化物酶体二、填空题1、O-连接的糖基化主要发生在高尔基体，N-连接的糖基化主要发生在糙面内质网和高尔基体。
细胞生物学 名词解释 第七章 细胞质基质与内膜系统
1）清除无用的生物大分子、衰老的细胞器、衰老损伤和死亡的细胞；降解不需要的酶或代谢产物；2）防御功能，例如巨噬细胞可以吞噬细菌和病毒，在溶酶体中将其杀死；3)作为细胞内的消化器官为细胞提供营养；4）参与分泌过程调节；
溶酶体的形成过程
溶酶体酶在rER上合成→N-连接的糖基化修饰→转运到高尔基体→形成M6P标志，与TGN上M6P受体结合，浓缩→出芽方式转运到溶酶体中→溶酶体上V型H+泵将H+泵入溶酶体导致内部酸性，引起M6P去磷酸化，与受体分离，M6P受体穿梭于高尔基体和溶酶体之间，重复使用。
高尔基复合体
Golgi complex
一种由管网结构和多个膜囊组成的极性细胞器，主要功能是对ER转运来的脂分子及蛋白质进行加工、修饰以及分选。
过氧化物酶体
peroxisome
真核细胞中单层膜、含一种或多种氧化酶的细胞器。利用分子氧氧化有机物。具有异质性。标志酶：过氧化氢酶。依赖黄素（FAD）的氧化酶将底物氧化并生成过氧化氢，过氧化氢酶将过氧化氢氧化为水和氧气，保护细胞。
易位子
位于rER膜上的蛋白复合物，是新合成的多肽进入内质网的通道。
光面内质网
smooth endoplasmic reticulum，SER
没有附着核糖体的内质网部分。光面内质网呈分支管状，功能包括脂类的合成、Ca2+的储存、出芽的位点，将内质网合成的蛋白质和脂类转运到高尔基体等
肌质网
sarcoplasmic reticulum
内质网
endoplasmic reticulum，ER
由小管、扁平囊和囊泡组成的系统，是合成脂分子、膜结合蛋白以及分泌蛋白的细胞器。分为糙面内质网和光面内质网。
糙面内质网
第七章细胞质基质与内膜系统习题及答案
细胞生物学章节习题-第七章一、选择题1、膜蛋白高度糖基化的细胞器是（B ）。
A. 溶酶体B. 高尔基体C. 过氧化物酶体D. 线粒体2、能特异显示液泡系分布的显示剂是（B ）。
A. 希夫试剂B. 中性红试剂C. 詹姆斯绿D. 苏丹黑试剂3、所有膜蛋白都具有方向性，其方向性在什么部位中确定（C ）？A. 细胞质基质B. 高尔基体C. 内质网D. 质膜4、下列哪种细胞所含的粗面内质网比较丰富（E ）？A. 肝细胞B. 脂肪细胞C. 红细胞D. 睾丸间质细胞E. 胰腺细胞5、以下哪种蛋白不属于分子伴侣（D ）。
A. HSP70B. 结合蛋白（Bip）C. 蛋白二硫异构酶D. 泛素6、真核细胞合成膜脂的部位（C ）。
A. 细胞质基质B. 高尔基体C. 光面内质网D. 粗面内质网7、下列有关蛋白质糖基化修饰的叙述，错误的是（C ）A. 内质网和高尔基体中都可以发生蛋白质的糖基化B. O-连接的糖基化发生在高尔基体中C. 糖基化过程中不发生在高尔基体的顺面膜囊中D. 高尔基体糖基化相关酶的活性在其腔面8、糙面内质网上合成的蛋白质不包括（ D ）A. 向细胞外分泌的蛋白B. 膜整合蛋白C. 内膜系统细胞器中的可溶性驻留蛋白D. 核糖体蛋白9、下列细胞器中，对胞吞大分子物质起分选作用的是（A ）A. 胞内体B. 高尔基体C. 光面内质网D. 糙面内质网10、膜蛋白高度糖基化的细胞器是（A ）A. 溶酶体B. 高尔基体C. 过氧化物酶体D. 线粒体11、经常接触粉尘的人容易患肺部疾病，如矽粉引起的矽肺，下列哪种细胞器和矽肺的形成有关（ D ）A. 内质网B. 线粒体C. 高尔基体D. 溶酶体12、植物细胞中类似于动物细胞溶酶体的结构是（A）A. 液泡B. 过氧化物酶体C. 消化泡D. 高尔基体13、在细胞代谢过程中，直接需氧的细胞器是（D ）A. 核糖体B. 叶绿体C. 溶酶体D. 过氧化物酶体二、填空题1、O-连接的糖基化主要发生在高尔基体，N-连接的糖基化主要发生在糙面内质网和高尔基体。
细胞生物学 第七章 细胞内膜系统及蛋白质分选与泡膜运输
周围大小不等的囊泡——物质运输
高尔基体与细胞骨架关系密切； 高尔基的膜囊上存在微管的马达蛋白（
kinesin）和微丝的马达蛋白（myosin）。最近 还发现特异的血影蛋白（spectrin）网架 。它 们在维持高尔基体动态的空间结构以及复杂的 膜泡运输中起重要的作用。
❖ 残余小体（residual body），次级溶酶体未被消化 的残渣，又称后溶酶体。
用电镜细胞化学技术显示其中含有的酸性磷酸酶， M：线粒体，L：溶酶体（朴英杰）
动物细胞溶酶体系统示意图
溶酶体膜的特征： 嵌有质子泵，形成和维持溶酶体中酸性的内环境； 具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运； 膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的
❖ 二、内膜系统的结构与功能 ❖ （二）高尔基体（ Golgi complex ） ❖ 2、功能
❖ （3）蛋白酶的水解和其他加工过程
蛋白质在高尔基体中酶解加工的几种类型
无生物活性的蛋白原（proprotein）高尔基体切除 N-端或两端的序列成熟的多肽。如胰岛素、胰高血糖 素及血清白蛋白等
蛋白质前体高尔基体水解同种有活性的多肽，如 神经肽等
一种分选途径。
❖ 二、内膜系统的结构与功能
❖ （二）高尔基体（ Golgi complex ） ❖ 2、功能
（1）高尔基体与细胞的分泌活动 ❖ 蛋白质的分选及其转运 ❖ 溶酶体酶的分选 （2）蛋白质糖基化及其修饰
（3）蛋白酶的水解和其他加工过程
蛋白质糖基化类型
特征
N-连接
O-连接
1. 合成部位
2. 合成方式
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》教学课件07内膜系统
《细胞生物学》教学课件07内膜系统目录•内膜系统概述•细胞内膜结构类型•内膜系统运输功能•内膜系统与细胞代谢关系•内膜系统异常与疾病关系•实验技术与方法在内膜系统研究中应用01内膜系统概述定义与功能定义内膜系统是指细胞内部由一系列膜结构组成的复杂网络，包括内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体等。
功能内膜系统在细胞内物质运输、能量转换、信号传导等方面发挥重要作用，是维持细胞正常生理功能的关键组成部分。
01020304内质网高尔基体溶酶体过氧化物酶体内膜系统组成由单层膜构成的管道和囊泡系统，参与蛋白质合成、加工和运输等过程。
由多层膜构成的扁平囊泡结构，负责蛋白质的加工、分选和运输。
含有氧化酶的单层膜结构，参与细胞内氧化反应和代谢过程。
含有多种水解酶的单层膜囊泡，参与细胞内消化和自噬过程。
研究历史与现状研究历史内膜系统的研究始于20世纪初，随着细胞生物学和分子生物学的发展，对内膜系统的结构和功能有了更深入的认识。
研究现状目前，内膜系统的研究已经成为细胞生物学领域的热点之一，涉及内膜系统的结构、功能、调控以及与疾病的关系等方面。
同时，随着新技术的发展和应用，如超分辨显微镜技术、基因编辑技术等，为内膜系统的研究提供了更多的手段和方法。
02细胞内膜结构类型主要由脂质和蛋白质组成，其中脂质以磷脂为主，蛋白质包括外周蛋白和内在蛋白。
质膜组成质膜功能质膜特性作为细胞的边界，维持细胞内外环境的相对稳定；参与物质运输、信息传递和能量转换等过程。
具有流动性、选择透过性和不对称性。
030201核膜组成核膜功能核膜特性由内外两层膜组成，膜间存在核周隙，核膜上有核孔复合体。
将细胞核与细胞质分隔开，形成核内环境；控制物质进出细胞核；参与基因表达和调控。
具有较高的稳定性和选择性，核孔复合体具有物质运输和信息传递的功能。
由单层或双层膜构成，包括内质网膜、高尔基体膜、线粒体膜等。
细胞器膜组成维持细胞器的形态和结构；参与细胞器内部的物质运输、能量转换和信息传递等过程。
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
细胞生物学07细胞内膜系统
Rab蛋白家族
Rab蛋白是膜泡运输的关键调控因子 ，通过结合GTP/GDP循环来调控膜 泡的形成、运输和融合。
SNARE蛋白复合物
SNARE蛋白在膜泡融合过程中发挥 重要作用，通过形成复合物拉近两个 膜的距离并促进融合。
信号转导通路
细胞通过信号转导通路感知内外环境 变化，进而调控膜泡运输过程以满足 细胞需求。
02
细胞内膜系统的结构与功 能
内质网的结构与功能
结构
内质网由单层膜构成的管状、泡状或扁平囊状结构连接而成，分为粗面内质网 和光面内质网两种。
功能
内质网是细胞内蛋白质合成、加工、运输和脂质合成的重要场所。粗面内质网 主要参与蛋白质的合成与加工，光面内质网则与脂质的合成和代谢有关。
高尔基体的结构与功能
03
细胞内膜系统与物质运输
膜泡运输的基本过程
膜泡的形成
在供体膜上，特定的蛋白质识别和结 合要运输的物质，然后膜向内凹陷形 成膜泡。
膜泡的运输ຫໍສະໝຸດ 膜泡的融合与目标卸载膜泡与目标膜融合，释放其内容物到 目标区域。
膜泡沿着细胞骨架（如微管、微丝） 移动，到达目标膜。
各类膜泡运输的实例
内吞作用
01
细胞通过膜内陷将物质摄入细胞内部，如受体介导的内吞作用
蛋白质磷酸化
信号通路中的关键蛋白质发生磷酸 化修饰，从而改变其活性和功能。
基因表达调控
信号通路最终作用于细胞核内的基 因表达调控机制，影响细胞的功能 和命运。
信号转导的终止与调节
信号分子的灭活
信号分子在完成信号传递后被灭活，从而终止信号转导。
受体的脱敏
受体在持续激活状态下会发生脱敏，降低对信号分子的响应。
负反馈调节
第七章 细胞质基质与内膜系统 南开大学细胞生物学课件
物质运输小泡，称之为：ERGIC ； 反面一侧可见到体积较大的分泌泡与分泌颗粒 ，
将经过高尔基体分类与包装的物质运送到细胞特定 的部位。
高尔基体结构的组织与维持
高尔基体分布在MTOC(负端)处
（二）高尔基体的功能
将ER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；
蛋白二硫异构酶（PDI）
结合蛋白（binding protein, Bip）
5. 内质网的其他功能
（1）解毒功能 ( 肝细胞中的SER中含有一些酶，用
于清除脂溶性的废物和代谢产生的有害物质。如细胞 色素P450家族酶系。)
（2）储存Ca2+ ( 肌细胞中含有发达特化的SER，称为
肌质网，膜上有钙泵，将细胞质基质中的Ca2+泵入肌 质网中。）
1. 未折叠蛋白质应答反应（UPR）
2. 内质网超负荷反应（EOR）
3. 固醇调节级联反应
4. 启动凋亡程序
内质网腔内未折叠或错误折叠蛋白质的超量 积累，引发未折叠蛋白质应答反应（UPR）
胆固醇缺乏引发的固醇调控元件结合蛋白 （SREBP）信号通路调节基因转录的反应
高
下降
二、高尔基体
高尔基体（Golgi body）是由大小不一、形态多变的囊 泡体系组成的。在不同的细胞中甚至细胞生长的不同阶段都 有很大的变化。
4. 新生多肽的折叠与组装
不同蛋白质在内质网停留的时间取决于正确折叠 所需时间。不能正确折叠的畸形肽链或未组装成寡聚 体的亚基，一般不能进入高尔基体，而是通过Sec61p 复合体从内质网腔转至细胞质基质，进而通过泛素依 赖性降解途径被蛋白酶体降解。
细胞生物第七章
1）. 脂类的合成
sER的功能
雌性激素）
合成 胆固醇 转化 类固醇激素 (肾上腺激素，雄、 脂肪的合成：在肝，小肠细胞中合成 2）.糖原的合成与分解 如：肝中小鼠尽食后，糖原 减少，sER增多。 3）.其他功能 肝中有解毒酶系；如细胞色素P450通过 羟基化而使脂溶性废物或代谢产物失活并溶解于水， 使一些农药或其它药物失活，排出细胞后送入尿液。 肌质网的作用； 盐酸的分泌和渗透压调节
滨州医学院 细胞生物学教研室
• 内质网上进行N-连接的糖基化。糖的供体为核苷糖，如 CMP-唾液酸、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。
滨州医学院 细胞生物学教研室
三、高尔基复合体的功能 高尔基复合体的功能
• 蛋白质的加工、分选发送；内膜交通。 • （一）分泌蛋白的加工与修饰 • １.糖蛋白的合成和修饰 O-连接寡糖链：酪氨酸、丝氨酸、苏氨酸 残基侧链的OH基 团与寡糖共价结合，糖基化，形成O-连接的寡糖糖蛋白。 加工修饰N-连接寡糖糖蛋白 N-连接与 连接的寡糖比较 连接与O-连接的寡糖比较 连接与 ２.蛋白质的加工改造 酶原 酶 胰岛素原（ABC段） 胰岛素（AB链） 无活性 切除C段 有活性
• • • •
滨州医学院 细胞生物学教研室
三、内质网的类型和功能
1.粗面内质网（rER）：附有核糖体。 • 核糖体有信号肽者，附着到内质网，合成分泌蛋白。 如抗体，酶等。 • 核糖体无信号肽者，游离在胞质中，合成结构蛋白。 • 多者，分泌蛋白旺盛的细胞；如：胰腺细胞，浆细胞。 • 少者，未分化、低分化的细胞。胚胎、干、肿瘤细胞。 rER功能：蛋白质的合成、修饰加工、分选 和转运。
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。
第七章细胞内膜系统
三、化学组成
▪ 关于ER化学组成的多数资料来自微粒体。
现在用蔗糖密度梯度离心法可以得到较纯化的内质网 碎片，甚至能把ｒER和ｓER的微粒体分开，更有利于分 析其化学组成。
▪ 分析表明：蛋白质约占2/3（比质膜多），主要是酶类，
其中葡糖-6-磷酸酶、CytP-450是内质网的标记酶。 脂类1/3（比质膜少），在光面内质网高于粗
的内质网形成的近似球形的囊泡结构，掺 有少量质膜、Golgi体膜或核糖体，不是细 胞内固有结构。
▪ 接近细胞膜的细胞质叫外质，粘滞度较高，在光 学显微镜下，通常透明无颗粒，含有许多微管、 微丝，与维持细胞的表面形状及细胞运动有关。
▪ 外质内粘滞度较低称内质，在光学显微镜下，可 见到有颗粒存在。内质网、高尔基体等许多重要 结构都主要位于内质区。
二、内质网的形态结构
内质网的形态结构：
ER是交织分布在 细胞质中的由膜围成的 扁囊或小管状管道系统 约占细胞总膜面积的一半
二、内质网的形态结构
▪ 基本结构分为三部分 ： 内质网膜：结构与质膜相同，有些部位可与核膜和某些细胞器 膜相连，少数能与质膜相连 内质网腔：内含细小蛋白质颗粒 核糖体（有些有，有些无）：有的类型附在内质网膜的细胞质面
▪ 1945年，著名超微结构学家K.B.Porter，在电镜下观察组织 培养的鸡胚／鼠成纤维细胞时，发现有各种大小的管道相连 成网状，并多处在细胞质的内质部位，故定名为内质网。
▪ 虽然以后发现这种细胞器不尽在内质部位，但仍延用至今。
一、概述
▪ 微粒体（microsomes） 实验名称 在细胞匀浆差速离心过程中由破碎
▪ Cytoplasmic matrix或grownd cytoplasm：指除去能分辩的细胞 器和颗粒以外的细胞质部分，是一复杂的高度有组织的胶体系统。
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
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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。
细胞生物学第七章 细胞质基质与细胞内膜系统
3 内质网(endoplasmic reticulum, ER)
• 内质网是由K.R.Porter和 A.D.Claude等在1945年发现的。 • （1）形态结构和化学组成形态： • 内质网是由一层单位膜所形成的扁 平囊状、泡状和管状结构，并形成 一个连续的网膜系统。由于它靠近 细胞质的内侧，故称为内质网。 • 分类: • 粗面内质网和光面内质网。 • 结构： • 由于内质网是一种封闭的囊状、泡 状和管状结构，它就有两个面，内 质网的外表面称为胞质溶胶面, 内 表面称为潴泡面。
• ● 信号序列的一般特征
• 长度一般为15～35个 氨基酸残基, • N-末端含有1个或多个 带正电荷的氨基酸,其 后是6～12个连续的疏 水残基; • 在蛋白质合成中将核糖 体引导到内质网,进入 内质网后通常被切除。
图 ER跨膜可切除信号的一般结构
• 信号序列的发现与 作用： • (a) 在不含RER小 泡的无细胞体系中 翻译分泌蛋白,其 N-端有信号序列, 故比从细胞中分泌 出来的相同蛋白质 肽链长; • (b)在加有RER小 泡的无细胞体系中 翻译分泌蛋白,信 号序列在RER小泡 中被切除,得到的 产物与从细胞中合 成分泌的相同。
• 3、供给细胞器行使其功能所需要的一切底物。
• 4、细胞骨架参与维持细胞形态，做为细胞器和酶的附 着点，并与细胞运动、物质运输和信号转导有关。 • 5、参与合成蛋白质的加工、运输、选择性降解：
磷酸化与去磷酸化，糖基化，甲基化，酰基化。
依赖泛素标记的蛋白酶体中的蛋白质降解途径。 热休克蛋白HSP帮助变性或畸形蛋白质重新折叠。 •
图 核膜和ER膜进化的可能途径
2.2 内膜系统与蛋白质分选(protein sorting) • 蛋白质是由核糖体合 成的，合成之后必须 准确无误地运送到细 胞的各个部位。 • 细胞中蛋白质的运输 有两种方式:共翻译 运输和翻译后运输, 内膜系统参与共翻译 运输,是分泌蛋白质 分选的主要系统。
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▪ 一种观点认为：是。证据１，骨架的组成成分微管、微丝 蛋白处于动态平衡；证据２，没有骨架则细胞质基质的组 成成分失去锚定为点，不能维持高度有序的结构。
▪ 另一种观点：不是。认为细胞骨架是细胞的结构体系。
第七章细胞内膜系统
二、化学组成
第七章细胞内膜系统
二、内质网的形态结构
内质网的形态结构：
ER是交织分布在 细胞质中的由膜围成的 扁囊或小管状管道系统 约占细胞总膜面积的一半
第七章细胞内膜系统
二、内质网的形态结构
▪ 基本结构分为三部分 ： 内质网膜：结构与质膜相同，有些部位可与核膜和某些细胞器 膜相连，少数能与质膜相连 内质网腔：内含细小蛋白质颗粒 核糖体（有些有，有些无）：有的类型附在内质网膜的细胞质面
▪ 1945年，著名超微结构学家K.B.Porter，在电镜下观察组织 培养的鸡胚／鼠成纤维细胞时，发现有各种大小的管道相连 成网状，并多处在细胞质的内质部位，故定名为内质网。
▪ 虽然以后发现这种细胞器不尽在内质部位，但仍延用至今。
第七章细胞内膜系统
一、概述
▪ 微粒体（microsomes） 实验名称 在细胞匀浆差速离心过程中由破碎
• 细胞质基质是细胞真正的内环境，其组成成分复杂。主要含有与 中间代谢如水 K+、Cl-、Na+、Mg２+、Ca２+等 ▪ 中分子类：脂类、糖类、氨基酸、核苷酸类 ▪ 大分子类：蛋白质、脂蛋白、RNA、多糖等。
▪ 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。
的内质网形成的近似球形的囊泡结构，掺 有少量质膜、Golgi体膜或核糖体，不是细 胞内固有结构。
第七章细胞内膜系统
▪ 接近细胞膜的细胞质叫外质，粘滞度较高，在光 学显微镜下，通常透明无颗粒，含有许多微管、 微丝，与维持细胞的表面形状及细胞运动有关。
▪ 外质内粘滞度较低称内质，在光学显微镜下，可 见到有颗粒存在。内质网、高尔基体等许多重要 结构都主要位于内质区。
▪ 泛素(ubiquitin）是一种由76个氨基酸残基 组成的小分子蛋白，具有蛋白质降解 和细胞周期调控等多种生物学功能。
▪ 在蛋白质降解过程中，多个泛素分子 共价结合到含有不稳定氨基酸残基的 蛋白质的N端，然后由一种蛋白酶体
（26s的蛋白酶复合体）将蛋白质完全水解。
第七章细胞内膜系统
细胞内膜系统
第二节 内 质 网
(endoplasmic reticulum, ER)
概述 内质网的形态结构及化学组成（重点） ER的功能 （重点） 内质网与基因表达的调控
第七章细胞内膜系统
一、概述
▪ 早在1897年，法国人Garnier就发现分泌活动旺盛的胰腺和 唾液腺细胞中有一个呈条形或丝状结构的嗜碱性区域，随细 胞的活动和生理状态而有所变化，细胞处在活动状态时，这 种结构丰富，动物高度饥饿时，这种结构消失，喂食后又重 新出现。故将其称为“动质”或“酿造质”。
第七章细胞内膜系统
要
求
• 掌握四种主要细胞器的结构和功能。
• 掌握细胞内蛋白质合成和分选、运输的途径。
• 掌握一些重要的名词解释如内膜系统、分子 伴侣、半自主性等。
第七章细胞内膜系统
第一节 细胞质基质
▪ 细胞质基质 （cytoplasmic matrix or cytomatrix）： 真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状 物质称为细胞质基质，其体积约占细胞质的一半 。
细胞质基质的涵义 细胞质基质的化学组成 细胞质基质的功能
第七章细胞内膜系统
一、细胞质基质的涵义
概念：
▪ 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，经过超速离心后， 除去所有细胞器和各种颗粒的上清液部分，故又有胞质溶胶（Cytosol） 之称。
▪ 内膜系统:细胞内在结构、功能及发生上相关的由膜 包绕形成的细胞器或细胞结构，主要包括：核膜、 内质网、高尔基体、溶酶体及各种小泡和液泡。
▪内膜系统使真核细胞细胞内区域化：
▪增加了细胞内膜的表面积； ▪为酶特别是多酶体系提供了大面积的结合位点； ▪蛋白质、糖、脂肪的合成、加工、包装、运输；
第七章细胞内膜系统
▪ 内质网有两种基本类型
粗面内质网（ rough endoplasmic reticulum，rER）
光面内质网（smooth endoplasmic reticulum，sER）
▪ Cytoplasmic matrix或grownd cytoplasm：指除去能分辩的细胞器 和颗粒以外的细胞质部分，是一复杂的高度有组织的胶体系统。
透明质（细胞液） → 胞质溶胶 → 细胞质基质
光镜下可见结构以外的部分 离心沉淀物以外部分 可分辩结构以外的胶状物质
第七章细胞内膜系统
一、细胞质基质的涵义
第七章细胞内膜系统
例1：帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠
这一功能由热休克蛋白(heat shock protein ， Hsp)来完成，热休克蛋白能选择性的与畸形蛋白 质结合形成聚合物，利用水解ATP释放的能量使 聚集的蛋白质溶解，并进一步折叠成正确构象。
第七章细胞内膜系统
例2：蛋白质的降解
▪ 蛋白质的降解：蛋白酶体降解，依赖于泛素降解途径
第七章细胞内膜系统
三、细胞质基质的功能
▪ 提供离子环境、底物、物质运输通路等 ▪ 参与各种中间代谢过程 ：如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、
糖醛酸途径、糖原的合成与分解、蛋白质的合成等。
▪ 蛋白质的修饰和选择性的降解
蛋白质的修饰：磷酸化、糖基化、甲基化 帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠 降解变性和错误折叠的蛋白质
第七 章 细胞内膜系统
第七章细胞内膜系统
主要内容
• 细胞质基质 • 内 质 网 （endoplasmic reticulum，ER） • 高尔基体（Ｇｏｌｇｉ ｂｏｄｙ） • 溶酶体与过氧化物酶体 （ｌｙｓｏｓｏｍｅ） • 线粒体（mitochondrion） • 细胞内蛋白质的分选与细胞结构的组装