第六章 细胞质基质与细胞内膜系统

第六章细胞质基质与细胞内膜系统

主要内容：

第一节细胞质基质

第二节内质网

第三节高尔基体

第四节溶酶体与过氧化物酶体

第五节细胞内蛋白质的分选与细胞结构的组装

第一节细胞质基质（cytoplasmic matrix or cytomatrix）

一、细胞质基质

1、概念：在真核细胞的细胞质中，除去可分辨得细胞器以外的胶状物质，它是细胞的重要结构成分，约占细胞质体积的一半

2、主要成分：

1）中间代谢相关酶类

a 小分子和各种离子：如水K+、Cl-、N a+、Mg++、Ca++等

b 中分子类：脂类、糖类、氨基酸、核苷酸类等

c 大分子类：蛋白质、脂蛋白、RNA、多糖等。

2) 细胞质骨架: 微丝，微管，中间纤维

•The portion of the cytoplasm that extends from the nuclear envelope to the plasma membrane and surrounds the membrane-bounded organelles is known as the cytoplasmic matrix (or cytomatrix). It contains filamentous elements such as microtubules, microfilaments, and intermediate filaments which constitute the cytoskeleton. This serves to organize the cytoplasm and controls the location and movement of the different organelles, and of the cell itself. The cytomatrix also contains ribosomes that function in protein synthesis, as well as numerous soluble enzymes that carry out a myriad of biochemical reactions. Several ribosomes are usually engaged in the translation of a single mRNA molecule, thus forming a polyribosome or polysome. The term cytosol is sometimes applied to the soluble components of the matrix which during cell fractionation are recovered in high speed supernatants.

3、细胞质基质的功能

1）完成各种中间代谢过程

2）蛋白质的分选与运输

3）细胞质骨架可作为细胞质基质结构体系的组织者，为基质中其它成分或细胞器提供锚定位点；维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等。

4）蛋白质的修饰和选择性的降解

5）提供离子环境、提供底物、物质运输通路、细胞分化等

二、细胞内膜系统

1、概念：是指细胞内在结构、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、高尔基体及各种小泡和液泡。

2、意义：使真核细胞细胞内区域化（compartmentalization）内膜系统的出现是真核细胞区别于原核细胞的显著特点之一，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。

3、细胞内膜系统的研究方法

1）放射自显影（Autoradiography）;

2）生化分析（Biochemical analysis）;

3）遗传突变分析（Genetic mutants）

第二节内质网（Endoplastic Reticulum）

一、内质网的形态结构

1、形态结构：是由封闭的膜系统及其围成的腔形成的互相沟通的网状结构。

2、类型：

1）粗面内质网（rough endoplasmic reticulum，rER）：多呈扁囊状，排列较为整齐，并附着有大量核糖体；

2）光面内质网（smooth endoplasmic reticulum，sER）：多为分支管状，是复杂的立体结构；

3）微粒体（microsome）：是在细胞匀浆和超速离心过程中，由破碎的内质网形成的近似球形的囊泡结构，它包含内质网膜和核糖体两种成分。

The endoplasmic reticulum is a series of double membranes that loop back and forth between the cell membrane and the nucleus. These membranes fill the cytoplasm but you cannot see them because they are very transparent. There are two distinct types of E.R.: The rough E.R. has ribosomes and is the site of protein synthesis; the smooth E.R. has no ribosomes.

二、内质网的功能

1、蛋白质的合成

细胞中蛋白质都是在核糖体上合成的，并都是起始于细胞质基质中“游离”核糖体，有些蛋白在刚起始合成不久便转移到糙面型内质网上继续进行蛋白的合成，这类蛋白一边合成一边进入内质网腔内，以这种方式合成的蛋白主要有：

1）向细胞外分泌蛋的白；

2）膜的整合蛋白；

3）构成细胞器中的可溶性驻留蛋白蛋白（需要隔离或修饰）。

其它的多肽是在细胞质基质中“游离”核糖体上合成的，包括：

细胞质基质中的驻留蛋白、质膜外周蛋白、核输入蛋白、转运到线粒体、叶绿体和过氧物酶体的蛋白。

2、脂质的合成

主要发生在光面内质网上。

ER合成细胞所需绝大多数膜脂（包括磷脂和胆固醇）。

两种例外（1）鞘磷脂和糖脂（ER开始→Golgi complex完成）；

（2）某些单一脂类是在Mit/Chl的膜上合成的。

磷脂合成酶是ER膜整合蛋白，活性位点朝向cytosol；

3、蛋白质的修饰与加工

修饰加工：糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等

糖基化在glycosyltransferase作用下发生在ER腔面

酰基化发生在ER的细胞质基质侧

4、新生肽的折叠组装：

1）非还原性的内腔，易于二硫键形成；

2）正确折叠涉及驻留蛋白：具有KDEL or HDEL信号