细胞基质与内膜系统
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第六章 细胞基质与内膜系统
第一节 细胞质基质 第二节 内质网 第三节 高尔基复合体 第四节 溶酶体 第五节 过氧化物体 第六节 蛋白质分选与膜泡运输
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本章学习的目的
• 1、了解真核细胞区室化 (compartmentation)
• 2、掌握内质网、高尔基复合体、溶酶体、过 氧化酶体的结构和功能及相互关系
• ER约有30多种膜结合蛋白，30多种位于内质 网腔。标志酶是葡糖-6-磷酸酶。
• 核糖体结合糖蛋白只分布在RER. • P450酶系只分布在SER。
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11
• RER膜上有易位子(translocon)，直径约 8.5nm，有2nm通道，与新合成多肽转运有关。
• 细胞匀浆时，由破碎ER形成的近球型的囊泡结 构,称为微粒体(microsome)，含ER膜与核糖 体。研究中将其与ER等同对待。
可编辑版
19
5、钙离子的调节作用
• 肌细胞有发达的肌质网,是肌细胞钙库,含钙结合 蛋白,1个钙结合蛋白结合30个左右Ca2+ 。
• 细胞受刺激时，肌质网中Ca2+释放进入胞质，参 与信号传递；信号消除时， Ca2+又被肌质网上 的Ca2+-ATPase泵回腔中。
• 多数真核细胞中，ER是主要Ca2+库之一。且ER
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1、糖原分解释放游离的葡萄糖
• ER中，G-6-Pase能催化G-6-P水解生成葡萄糖 和磷酸。
• 肝细胞功能之一是维持血液Glu的衡定：肝细胞 SER表面附有糖原颗粒，肌体需Glu时，糖原被 转化为G-1-P，变为G-6-磷酸。膜对磷酸化糖不 通透，G-6-P去磷酸化后才穿过质膜，进入血液。
• 3、蛋白质合成后的修饰途径及部位
• 4、蛋白质分选的类型
• 5、膜泡运输的途径及可编辑机版 制
2
第一节 细胞质基质(cytosol)
• 1.溶胶:除去可辩识细胞器后的胶态物
• 2.组成:各种酶,胞质骨架
• 3.胶体是蛋白质同水分子形成的水合 物
• 4.高度有序
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3
• 5.细胞质基质的基本功能
SER呈分支管状或小可泡编辑状版 ，无核糖体附着。 8
• RER功能是合成各种蛋白，分泌旺盛细胞中 较多，未分化细胞和肿瘤细胞中较少。
• SER是脂类合成场所，常为出芽位点，将合 成的proteins和lipids运到高尔基体
• SER是ER管道网络的一部分
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9
肌质网 (sacroplasmic reticulum)
2. 以出芽方式将磷脂转运到高尔基体、溶酶体 和细胞膜。
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4、解毒作用
• SER独特功能是对农药、污染物、毒素等有毒物 进行解毒。反应在肝细胞SER进行，故称肝细胞 的解毒作用。
• Cyt P450是肝细胞SER的膜蛋白，属单加氧酶， 或羟化酶。它催化O2中的1个氧原子加到不溶于 水的废物上使之羟化，溶于水并被转出细胞；另 一氧原子被NADH还原成水。
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2、类固醇激素的合成
• 分泌类固醇激素的肾上腺细胞、黄体细胞等 都有丰富SER。SER上分布有合成胆固醇和 转化胆固醇为激素的全套酶系，合成胆固醇， 并将其氧化、还原、水解成各种类固醇激素。
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16
3、脂的合成与转运
• SER是脂类合成主要场所。甘油三酯是 由SER合成并贮存ER腔中。
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12
三、ER的功能
• 合成蛋白质和脂类。分泌蛋白和跨膜蛋白 都在ER合成。
• 合成的脂类除满足自身需要，还供给高尔 基体、溶酶体、内体、质膜、线粒体、叶 绿体等膜性细胞结构。
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(一)SER的功能
• SER具许多功能，如糖原分解，类固醇激 素合成，脂肪合成与转运，肝细胞解毒， 肌肉收缩等 。
膜上有三磷酸肌醇(IP3)的受体。
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（二）RER的功能-蛋白质转运
• 蛋白质都在核糖体合成，但都起始于cytosol， 有些在合成不久转到ER合成，这些蛋白主要有： ①分泌蛋白、如激素； ②跨膜蛋白，并决定膜蛋白在膜中排列方式; ③需严格分开的酶，如溶酶体的水解酶； ④需进行修饰的蛋白，如糖蛋白。
• 有些核糖体在合成蛋白质时一直保持游离状态,
主要合成可溶性胞浆蛋白,膜外周蛋白和锚定蛋
白,过氧化物酶体蛋白,核蛋白等.
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21
• 在ER核糖体上合成的蛋白质与在游离核糖体 上合成的蛋白质的种类和去向不同
• 为什么会有这种不同?或为什么有些核糖体要 附着在ER上合成蛋白质?是什么原因决定了核 糖体在合成蛋白质时是游离还是附着到ER？
• 肌细胞中特化SER。膜上的Ca2+-ATP酶将 胞质中的Ca2+泵入腔中储存，使肌质网中 Ca2+浓度比胞质中高出千倍。受神经冲动 的刺激时，Ca2+释放入胞质中，引起肌肉 收缩。
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10
二、 ER的组成
• ER膜含约60%蛋白和40%脂类，脂中磷脂酰 胆碱含量高，鞘磷脂含量低，胆固醇少。
• ER常和质膜及核膜相连，并与高尔基体关系 密切，并常伴有许多线粒体。
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5
一、ER的形态
• ER膜是细胞中最多的膜，占总膜面积一半。 • ER是内膜封闭成的网状管道系统，具多型性。 • 膜围成的ER腔是连通的。 • 分糙面型内质网(RER)和光面型内质网(SER)。
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6Fra Baidu bibliotek
RER呈扁平囊状，排列可编整辑版齐， 有核糖体附着 7
• 细胞膜所需的膜脂全都在SER合成， SER上有合成磷脂所需的酶。
• SER合成的磷脂由胞质面转向ER腔面， 转位由ER膜中翻转酶帮助完成。
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SER合成磷脂向其它膜结构转运 的2种方式：
1. 通过水溶性载体蛋白-磷脂交换蛋白(PEP)， 在膜结构间转移磷脂：PEP与磷脂结合形成水 溶性复合物进入cytosol，扩散遇上其它膜后， PEP释放磷脂，将它插在膜上。
• 1)中间代谢的场所。糖酵解、磷酸戊糖途径、糖 醛酸途径、糖原合成
• 2)为细胞器提供所需离子环境
• 3)为细胞器行使功能提供底物。
• 4)细胞质骨架：提供锚定位点，各种组分区域化.
• 5)参与蛋白质修饰、选择性降解等
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4
第二节 内质网
• Porter等1945年观察小鼠成纤维细胞时，发 现细胞质内部具网状结构，称内质网 endoplasmic reticulum，ER.
第一节 细胞质基质 第二节 内质网 第三节 高尔基复合体 第四节 溶酶体 第五节 过氧化物体 第六节 蛋白质分选与膜泡运输
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1
本章学习的目的
• 1、了解真核细胞区室化 (compartmentation)
• 2、掌握内质网、高尔基复合体、溶酶体、过 氧化酶体的结构和功能及相互关系
• ER约有30多种膜结合蛋白，30多种位于内质 网腔。标志酶是葡糖-6-磷酸酶。
• 核糖体结合糖蛋白只分布在RER. • P450酶系只分布在SER。
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11
• RER膜上有易位子(translocon)，直径约 8.5nm，有2nm通道，与新合成多肽转运有关。
• 细胞匀浆时，由破碎ER形成的近球型的囊泡结 构,称为微粒体(microsome)，含ER膜与核糖 体。研究中将其与ER等同对待。
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19
5、钙离子的调节作用
• 肌细胞有发达的肌质网,是肌细胞钙库,含钙结合 蛋白,1个钙结合蛋白结合30个左右Ca2+ 。
• 细胞受刺激时，肌质网中Ca2+释放进入胞质，参 与信号传递；信号消除时， Ca2+又被肌质网上 的Ca2+-ATPase泵回腔中。
• 多数真核细胞中，ER是主要Ca2+库之一。且ER
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1、糖原分解释放游离的葡萄糖
• ER中，G-6-Pase能催化G-6-P水解生成葡萄糖 和磷酸。
• 肝细胞功能之一是维持血液Glu的衡定：肝细胞 SER表面附有糖原颗粒，肌体需Glu时，糖原被 转化为G-1-P，变为G-6-磷酸。膜对磷酸化糖不 通透，G-6-P去磷酸化后才穿过质膜，进入血液。
• 3、蛋白质合成后的修饰途径及部位
• 4、蛋白质分选的类型
• 5、膜泡运输的途径及可编辑机版 制
2
第一节 细胞质基质(cytosol)
• 1.溶胶:除去可辩识细胞器后的胶态物
• 2.组成:各种酶,胞质骨架
• 3.胶体是蛋白质同水分子形成的水合 物
• 4.高度有序
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• 5.细胞质基质的基本功能
SER呈分支管状或小可泡编辑状版 ，无核糖体附着。 8
• RER功能是合成各种蛋白，分泌旺盛细胞中 较多，未分化细胞和肿瘤细胞中较少。
• SER是脂类合成场所，常为出芽位点，将合 成的proteins和lipids运到高尔基体
• SER是ER管道网络的一部分
可编辑版
9
肌质网 (sacroplasmic reticulum)
2. 以出芽方式将磷脂转运到高尔基体、溶酶体 和细胞膜。
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4、解毒作用
• SER独特功能是对农药、污染物、毒素等有毒物 进行解毒。反应在肝细胞SER进行，故称肝细胞 的解毒作用。
• Cyt P450是肝细胞SER的膜蛋白，属单加氧酶， 或羟化酶。它催化O2中的1个氧原子加到不溶于 水的废物上使之羟化，溶于水并被转出细胞；另 一氧原子被NADH还原成水。
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2、类固醇激素的合成
• 分泌类固醇激素的肾上腺细胞、黄体细胞等 都有丰富SER。SER上分布有合成胆固醇和 转化胆固醇为激素的全套酶系，合成胆固醇， 并将其氧化、还原、水解成各种类固醇激素。
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3、脂的合成与转运
• SER是脂类合成主要场所。甘油三酯是 由SER合成并贮存ER腔中。
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三、ER的功能
• 合成蛋白质和脂类。分泌蛋白和跨膜蛋白 都在ER合成。
• 合成的脂类除满足自身需要，还供给高尔 基体、溶酶体、内体、质膜、线粒体、叶 绿体等膜性细胞结构。
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13
(一)SER的功能
• SER具许多功能，如糖原分解，类固醇激 素合成，脂肪合成与转运，肝细胞解毒， 肌肉收缩等 。
膜上有三磷酸肌醇(IP3)的受体。
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20
（二）RER的功能-蛋白质转运
• 蛋白质都在核糖体合成，但都起始于cytosol， 有些在合成不久转到ER合成，这些蛋白主要有： ①分泌蛋白、如激素； ②跨膜蛋白，并决定膜蛋白在膜中排列方式; ③需严格分开的酶，如溶酶体的水解酶； ④需进行修饰的蛋白，如糖蛋白。
• 有些核糖体在合成蛋白质时一直保持游离状态,
主要合成可溶性胞浆蛋白,膜外周蛋白和锚定蛋
白,过氧化物酶体蛋白,核蛋白等.
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21
• 在ER核糖体上合成的蛋白质与在游离核糖体 上合成的蛋白质的种类和去向不同
• 为什么会有这种不同?或为什么有些核糖体要 附着在ER上合成蛋白质?是什么原因决定了核 糖体在合成蛋白质时是游离还是附着到ER？
• 肌细胞中特化SER。膜上的Ca2+-ATP酶将 胞质中的Ca2+泵入腔中储存，使肌质网中 Ca2+浓度比胞质中高出千倍。受神经冲动 的刺激时，Ca2+释放入胞质中，引起肌肉 收缩。
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10
二、 ER的组成
• ER膜含约60%蛋白和40%脂类，脂中磷脂酰 胆碱含量高，鞘磷脂含量低，胆固醇少。
• ER常和质膜及核膜相连，并与高尔基体关系 密切，并常伴有许多线粒体。
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5
一、ER的形态
• ER膜是细胞中最多的膜，占总膜面积一半。 • ER是内膜封闭成的网状管道系统，具多型性。 • 膜围成的ER腔是连通的。 • 分糙面型内质网(RER)和光面型内质网(SER)。
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6Fra Baidu bibliotek
RER呈扁平囊状，排列可编整辑版齐， 有核糖体附着 7
• 细胞膜所需的膜脂全都在SER合成， SER上有合成磷脂所需的酶。
• SER合成的磷脂由胞质面转向ER腔面， 转位由ER膜中翻转酶帮助完成。
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SER合成磷脂向其它膜结构转运 的2种方式：
1. 通过水溶性载体蛋白-磷脂交换蛋白(PEP)， 在膜结构间转移磷脂：PEP与磷脂结合形成水 溶性复合物进入cytosol，扩散遇上其它膜后， PEP释放磷脂，将它插在膜上。
• 1)中间代谢的场所。糖酵解、磷酸戊糖途径、糖 醛酸途径、糖原合成
• 2)为细胞器提供所需离子环境
• 3)为细胞器行使功能提供底物。
• 4)细胞质骨架：提供锚定位点，各种组分区域化.
• 5)参与蛋白质修饰、选择性降解等
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第二节 内质网
• Porter等1945年观察小鼠成纤维细胞时，发 现细胞质内部具网状结构，称内质网 endoplasmic reticulum，ER.