医学细胞生物学 第六章 1节,2节,3节-1 part-2

内质网的化学组成 脂类约占1/3 脂类约占 内质网膜 蛋白质约占2/3 蛋白质约占
主要为磷脂 内质网膜中还含有电子传递链的成分 细胞色素P 细胞色素P-450 约含有30~40种酶 约含有 种酶
内质网膜驻留激酶(PKR-like ER-resident kinase, PERK) 内质网膜驻留激酶 信号识别颗粒的受体(signal-recognition particle receptor) 信号识别颗粒的受体 核糖体亲合蛋白(ribophorin) 核糖体亲合蛋白 内质蛋白(endoplasmin) 内质蛋白 贮积Ca 贮积 2+ 钙网蛋白(calreticulin) 钙网蛋白
腔面(luminal face) 腔面 膜向腔的一面
在三维立体结构上，内质网是由膜形成的一些形状大小不同的小管 由膜形成的一些形状大小不同的小管、 在三维立体结构上，内质网是由膜形成的一些形状大小不同的小管、 小囊或潴泡(cisterna)构成的一个连续的网状膜系统, 其内腔是相通的。 构成的一个连续的网状膜系统 小囊或潴泡 构成的一个连续的网状膜系统, 其内腔是相通的。
在不同细胞中，其形态具有多样性，其数量和分布不同； 不同细胞中 其形态具有多样性，其数量和分布不同； 即使是同种细胞，在不同细胞部位 不同发育时期 甚至生 部位、 发育时期， 即使是同种细胞，在不同细胞部位、不同发育时期，甚至生 同种细胞 理状态不同，内质网的形态、数量和分布也有差异； 理状态不同，内质网的形态、数量和分布也有差异； 不同
完整细胞内的内质网在细胞核周围形成了网状的三维 完整细胞内的内质网在细胞核周围形成了 细胞核周围形成了网状的三维 结构，在细胞质内铺展成树枝状，形成了复杂的网络。 结构，在细胞质内铺展成树枝状，形成了复杂的网络。 树枝状 内 质 网 的 分 布
内质网在形态上又分为两个区域： 内质网在形态上又分为两个区域：
G.Blobel因此项创见而荣获 G.Blobel因此项创见而荣获1999年诺贝尔奖！ 因此项创见而荣获1999年诺贝尔奖 年诺贝尔奖！
(一) RER的功能 一 的功能
信号肽学说(signal 信号肽学说(signal theory)
信号识别颗粒
信号肽 核糖体 亲和蛋白 （核糖体受体） 核糖体受体）
核糖体
微粒体 糙面微粒体
微粒体 光面微粒体
根据RER和SER的密度差异 和 的密度差异——差速离心 差速离心——分离开来。 分离开来。 根据 的密度差异 差速离心 分离开来
高盐介质
核糖体
糙面微粒体
糙面微粒体膜
而且在高盐度的介质中, 也可使微粒体上的核糖体脱落下来。 而且在高盐度的介质中, 也可使微粒体上的核糖体脱落下来。
电镜下的光面内质网图象
RER和 SER的形态差异 RER和 SER的形态差异： 差异：
Rough ER
多为扁囊状 多为扁囊状
广泛存在于合成 广泛存在于合成 蛋白质的细胞中 蛋白质的细胞中
Smooth ER
多为小管或小囊状 多为小管或小囊状
广泛存在于合成 广泛存在于合成 类固醇的细胞中 类固醇的细胞中
尽管如此，在同种细胞中，内质网的形态却是相对恒定的。 尽管如此，在同种细胞中，内质网的形态却是相对恒定的。
二、内质网的化学组成
内质网化学组成方面的资料主要来源于对 微粒体(microsome)膜的研究。 膜的研究。 微粒体 膜的研究
微 粒体不 是细 胞内的 一 种固有结构, 种固有结构, 而是细胞匀 浆 在差速 离心 过程中 所 分离出的一种膜泡成分, 分离出的一种膜泡成分 , 它 由内膜 系统 中各组 分 的膜断片自然卷曲而成， 的膜断片自然卷曲而成 ， 如 内质网 和高 尔基复 合 体的膜等。 体的膜等。 微 粒 体 的 电 镜 形 态
Ca2+储备库
Ca2+信号反应
Ca2+ Ca2+ 2+Ca2+ Ca2+Ca Ca2+ Ca2+ 2+ Ca2+ Ca Ca2+ 钙网蛋白
内质网 线粒体
Ca2+
内质网
(二) SER的功能 二 的功能
脂类的合成
除脂肪酸和两种线粒体磷脂外, 所有脂类都是在SER中 除脂肪酸和两种线粒体磷脂外, 所有脂类都是在 中 合成的。 合成的。 SER含有许多与脂类合成有关的酶 含有许多与脂类合成有关的酶 含有许多 有关的 合成的最主要的磷脂为磷脂酰胆碱。 合成的最主要的磷脂为磷脂酰胆碱。 磷脂酰胆碱 此外, 甾体激素的合成也与 的合成也与 有关。 此外 甾体激素的合成也与SER有关。 有关 乙酰转移酶 磷酸酶 胆碱磷酸转移酶等 胆碱磷酸转移酶等
(二) SER的功能 二 的功能
解毒作用
解毒作用(detoxification)：使外源性有害物质(如药物 失活的作用 ： 外源性有害物质 如药物 如药物)失活的作用 解毒作用 SER中含有一些酶： 与外源性物质结合 → 使其氧化 → 失活 ! 中含有一些酶 中含有一些 清除脂溶性废物、代谢产生的有害物质和外源性有害物质 清除脂溶性废物、代谢产生的有害物质和 脂溶性废物 细胞色素P-450：50kDa的末端氧化酶 药物羟基化 失活 尿液 ： 的末端氧化酶→药物羟基化→失活 细胞色素 的末端氧化酶 药物羟基化 失活→尿液 服用大量药物→与解毒有关的酶活性大量增加→SER增生 服用大量药物→与解毒有关的酶活性大量增加→SER增生
信号识别颗粒 受体
(一) RER的功能 一 的功能
糙面内质网上的蛋白质合成过程图解
(一) RER的功能 一 的功能
RER的蛋白质合成 RER的蛋白质合成 膜蛋白的形成
开始转移序列 信号肽及肽链内部一段氨基酸序列， 信号肽及肽链内部一段氨基酸序列，能引导肽链穿过 内质网膜的 终止转移序列 肽链中的某些序列，与内质网膜有很强的亲和力， 肽链中的某些序列，与内质网膜有很强的亲和力， 结合在脂双层中
无核糖体附着， 无核糖体附着，表面光滑 (smooth endoplasmic reticulum, SER) 光面内质网 其胞质面附着有核糖体，表面粗糙 其胞质面附着有核糖体， (rough endoplasmic reticulum, RER) 糙面内质网
糙面内质网的EM图象 图象 糙面内质网的
(一) RER的功能 一 的功能
多肽链的糖基化
1) 预先合成的寡糖链
寡 糖 链 的 预 先 合 成 过 程 图 解
合成 的寡 糖链
(一) RER的功能 一 的功能
N-连接糖基化 连接糖基化
R E R 膜 蛋 白 的 N连 接 糖 基 化 作 用
(一) RER的功能 一 的功能
新生肽的折叠与组装： 新生肽的折叠与组装：
内质网形态结构
电镜下，糙面内质网常呈平行的双层膜状, 电镜下，糙面内质网常呈平行的双层膜状, 两层膜之间的宽距不等
内质网的三维立体结构 内质网的三维立体结构
潴泡(cisterna) 大而扁平的片状结构 潴泡
小管 小囊
Smooth ER
Rough ER
胞质面(cytoplasmic face) 胞质面 膜向胞质的一面
RER功能 RER功能
3. 蛋白质的修饰与加工 4. 物质的运输
1. 脂类的合成
SER功能 SER功能
2. 解毒作用 3. 糖原代谢 4. 贮积钙离子
RER功能 功能
蛋白质的合成
主要为分泌蛋白 糖基化 羟基化 酰基化 二硫键异构酶 结合蛋白 整合蛋白 以使新生多肽 链折叠成正确 的三维结构 Grp78 Grp94 Grp78、Grp94 和PDI等驻留 蛋白可促进新 生多肽链折叠
内质网腔
网质蛋白
(reticulo(reticulo-plasmin)
免疫球蛋白重链结合蛋白(Ig heavy-chain-binding protein, BiP) 免疫球蛋白重链结合蛋白 蛋白质二硫键异构酶(protein disulphide isomerase, PDI) 蛋白质二硫键异构酶 葡萄糖调节蛋白Grp78，Grp94等 分子伴侣 葡萄糖调节蛋白 ， 等
(一) RER的功能 一 的功能
蛋白质的运输： 蛋白质的运输：
溶酶体
运往其它部位的蛋白
ER驻留蛋白 驻留蛋白
胞质端：KDEL序列 胞质端：KDEL序列
ຫໍສະໝຸດ Baidu
(二) SER的功能 二 的功能
贮积钙离子
钙泵
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+ Ca2+ Ca2+ 2+ Ca Ca2+ Ca2+ 2+ Ca Ca2+ 2+Ca2+ Ca Ca2+Ca2+ Ca2+ Ca2+ 内质蛋白 Ca2+
第六章 内质网
Chapter 6 Endoplasmic Reticulum
内膜系统(intracellular membrane)：细胞内那些在结构、 内膜系统 ：细胞内那些在结构、 功能乃至发生上相互关联的所有膜性结构细胞器通称为内 膜系统。 膜系统。 核膜
内膜系统
内质网 高尔基复合体 质膜 内膜系统的产物 溶酶体 分泌泡
蛋白二硫键异构酶（ 蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomerase， ， PDI）切断二硫键， PDI）切断二硫键，帮助新合成的蛋白重新形成 二硫键并处于正确折叠的状态 结合蛋白（ 结合蛋白（Binding protein，Bip，chaperone） ， ， ） 识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位， 识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位， 并促进重新折叠与装配。 并促进重新折叠与装配。 整合蛋白 结合未正确折叠的蛋白， 结合未正确折叠的蛋白，使之滞留于内质网
溶酶体 质膜 核膜 内质网
细胞质溶质 分泌泡
高尔基复合体
真核细胞内膜系统各成分之间的关系
各内膜之间可通过出芽和融合而相互交流, 但线粒体和叶绿体不参与此类交流 各内膜之间可通过出芽和融合而相互交流,
内膜系统具有许多重要的生物学功能： 内膜系统具有许多重要的生物学功能：
►增加了细胞内的表面积 增加了细胞内的表面积 ►使细胞质区域化，提高了细胞的代谢水平和功能效率 使细胞质区域化， 使细胞质区域化 ►酶系统的隔离与连接； 酶系统的隔离与连接； 酶系统的隔离与连接 ► 扩散屏障及膜电位的建立； 扩散屏障及膜电位的建立； ► 离子梯度的维持； 离子梯度的维持； ► 细胞内不同分区内差别 值的形成 细胞内不同分区内差别pH值的形成 值的形成; 等等…… 等等
内质网腔中普遍富含的几种网质蛋白
PDI 内质蛋白 BiP 钙网蛋白
(BiP: 免疫球蛋白重链结合蛋白 PDI: 蛋白质二硫化物异构酶 免疫球蛋白重链结合蛋白; 蛋白质二硫化物异构酶)
RP60 RP60
参与蛋白质的折叠 功能 Ca2+的贮存 维持内质网的结构与功能
三、内质网的功能
1. 蛋白质的合成 2. 新生多肽链的折叠与装配
蛋白质的修饰与加工 多肽链的折叠与装配 蛋白质的运输
内质网无论在结构上 还是 内质网无论在 结构上还是 功能 结构上 还是功能 上 ， 在细胞中均处于 在细胞中均处于中心地位， ， 是内膜系统的发源地！ 是内膜系统的发源地！
RER的蛋白质合成 RER的蛋白质合成
信号肽假说
• 信号密码 信号肽→SRP识别 信号密码→信号肽 识别→SRP-核糖体复合体 蛋 核糖体复合体→蛋 信号肽 识别 核糖体复合体 白质合成暂时终止→SRP-核糖体复合体与内质网膜上 核糖体复合体与内质网膜上 白质合成暂时终止 的 SRP受体结合 核糖体与核糖体结合蛋白 易位子 结 受体结合→核糖体与核糖体结合蛋白 易位子)结 受体结合 核糖体与核糖体结合蛋白(易位子 解离→蛋白质合成重新开始 合→SRP解离 蛋白质合成重新开始 信号肽通过易位 解离 蛋白质合成重新开始→信号肽通过易位 子进入内质网→信号肽切除 肽链合成完成 子进入内质网 信号肽切除→肽链合成完成 蛋白质游 信号肽切除 肽链合成完成→蛋白质游 离于内质网腔中→核糖体脱离内质网。 离于内质网腔中 核糖体脱离内质网。 核糖体脱离内质网
内质网
1897年，Garnier：动质 年 ：动质(ergastoplasm)
1945年, K. R. Porter等：内质网 年 等 内质网(endoplasmic reticulum, ER) ER
讲 授 提 纲
一、内质网的形态结构 二、内质网的化学组成 三、内质网的功能
内质网的形态结构
膜厚约5~6nm，单位膜结构; 总面积很大： 膜厚约5 nm，单位膜结构 总面积很大： 如肝细胞中，内质网总面积——质膜的 质膜的30~40倍 如肝细胞中，内质网总面积 质膜的 倍