基质和膜系统

细胞
与其他细胞器的关系： （1）细胞膜有时与ER连，甚至管道相通——发生关系。 （2）ER常与外核膜连接，ER腔与核周隙相沟通，外核膜有 时附着核糖体——核-质物质交换；发生同源性。 （3）合成旺盛的细胞，Rer与线粒体紧密相连——能量关系。 （4）间期，ER分布常常与微管走向一致，并与微管马达蛋白 结合——在驱动蛋白牵引下向外延伸呈复杂网状机构。
Belgium
Rockefeller University New York, NY, USA
第二节 细胞内膜系统
细胞内膜系统是指细胞 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：内质网、高尔 基复合体、溶酶体、以 及细胞核。
一、细胞内膜系统的研究方法
脉冲追踪：脉冲——放射性短 暂温育，使氨基酸掺入蛋白质。 追踪——在非标记中温育的时 间，时间越长，蛋白在细胞内 转移的距离越长。
De Duve, A.Claude and G.Palade,1974 Nobel Prize 放射自显影（Autoradiography ）
匀浆
含有各种 膜泡的匀 浆液
差速离心分离 微粒体
完整细胞
去上清液
完整细胞；nm;mit;过 氧化物酶体
去微粒体 的上清液 微粒体
二 内 质 网(endoplasmic reticulum,ER)
细胞内膜系统（endomembrane system）
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1974
for their discoveries concerning the structural and functional organization of the cell
如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、脂肪酸合成等. 作为细胞器的微环境，为维护细胞器正常结构和生理活动提供 所需要的生理环境；同时也为细胞器的功能活动提供底物。
另：蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解
蛋白质的修饰




磷酸化和去磷酸化 糖基化：N－乙酰葡萄糖胺 N－端甲基化 酰基化
降解变性和错误折叠的蛋白质（泛素 ub ， 2004 年诺贝尔奖） 帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠
由封闭的膜系统及其围成的腔形成互相沟通的网状结构。
基本类型
粗面内质网（ rough endoplasmic reticulum，rER）
光面内质网（smooth endoplasmic reticulum，sER）
比较rER和sER
rER 形态 扁平囊状ER构成腔，排列整 齐，表面有核糖体颗粒 分泌蛋白质旺盛的细胞（腺 细胞和分泌抗体的浆细胞） sER 多由小管、小囊构成不规则 管道状结构，膜表面光滑， 无核糖体颗粒。 类固醇合成旺盛的细胞和肝 细胞
肌肉细胞——肌质网
膜上Ca-ATP酶将Ca泵入肌质网中，神经冲动刺激后，Ca释放，肌肉收缩。
内质网中膜的生物合成
生长；在不同细胞器上修饰；不对称性由内质 网决定；合成细胞所需要的包括磷脂和胆固醇 在内的几乎全部的膜脂（例外：鞘磷脂和糖脂 开始与ER，完成于GB）。 合成磷脂所需要的3种酶都定位在er膜上，其活 性部位在膜的细胞质基质一侧。合成磷脂的底 物来自于细胞质基质，反应的第一步是增大膜 面积；第二三步确定新合成磷脂的种类。合成 后由细胞质基质侧转向内质网腔面，靠磷脂转 位因子（转位酶）的帮助完成。
发现了细胞的结构和各结构的机能
Albert Claude Belgium 建立了细胞破碎 法和离心法，并 利用这些方法发 现了细胞内的各 种微粒子
Christian de Duve
George E. Palade USA Yale University, School of Medicine New Haven, CT, USA
脂肪、磷脂及类固醇合成并且与糖元的合成及分泌密切相关。 性腺和肾上腺皮质——类固醇类激素 ER合成细胞所需绝大多数膜脂（包括磷脂和胆固醇） 肝细胞中葡萄糖-6-磷酸酶可葡萄糖-6-磷酸中释放葡萄糖。胞质中的肝糖元—葡 萄糖-1-磷酸——葡萄糖-6-磷酸——葡萄糖——过质膜。
肝的解毒作用。
含一些酶，如细胞色素P450家族酶系（转移酶（加氧酶）），对不溶于水有 毒物质进行氧化、羟化作用而完全溶于水并转送出细胞进入尿液，从而消除对细 胞毒害。 药物、酒精过量，SER增多，但肉烤焦的苯比可被“解毒”酶转为致癌物。
根据细胞质中各种生物 大分子结构的实际数目 与相对大小所绘制的细 胞质基质结构示意图
核糖体、蛋白质、 tRNA和mRNA
细胞质基质：是细胞的重要的结构成分，其体积 约占细胞质的一半 ，均质半透明的胶体状物质。 含细胞骨架。 胞质溶胶：用差速离心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后，存留在上清 液中的主要是细胞质基质成分。生物化学家称 之为胞质溶胶。常常认为胞质溶胶内不含细胞 骨架，是一些中间代谢有关的酶。 Paine的乳胶小球实验：将小球注入非洲爪蟾的 卵母细胞中，取出后发现其中80%的多肽没有 进入，此外还有mRNA核糖体等，说明多数蛋 白等结合在细胞骨架上。
细胞组分
数
目
体积比
细胞质基质 细胞核 内质网 高尔基体 溶酶体 过氧化物酶体 线粒体
1 1 1 1 300 400 1700
来自百度文库
54 6 12 3 1 1 22
肝细胞中细胞质基质及细胞其它组分的数目及所占的体积比 （引自Albert.1998）
第一节 细胞质基质
（cytoplasmic matrix ）
化学组成
成分：中间代谢有关的酶类、细胞骨架结构。
小分子物质：水、无机粒子（Na+、K+、Ca+、Mg+等）
中等分子：脂类、氨基酸、核苷酸等
大分子物质：蛋白质、RNA、脂蛋白、多糖等
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。
生物学功能
完成各种中间代谢过程
内质网的化学组成和结构
化学成分：脂类、蛋白质及RNA。 葡萄糖-6-磷酸酶及细胞色素P-450是内质网的标志酶（特征酶） 单位膜构成形状大小不同的扁平囊、小囊、小管组成，连 成网状结构。
ER
的
功
能
ER是细胞内蛋白质与脂类合成的基地，几乎全部脂类 和多种重要蛋白都是在内质网合成的。
sER的功能
骨骼肌细胞、肾小管细胞、肝细胞、类固醇类分泌细胞（睾丸间质 细胞） 脂类代谢与糖类代谢