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拓展资料第一单元第二章第一节济南三中邱晨（整理）1.内质网的结构和功能内质网是由Porter等人在1945年发现的。
他们利用电镜在成纤维细胞中观察到一些形态和大小略有不同的网状结构，并集中在内质中，因此将这些结构称为内质网。
内质网是由一层膜形成的囊状、泡状和管状结构，并形成一个连续的网膜系统。
内质网通常占细胞的生物膜系统的一半左右，占细胞体积的10%以上。
根据内质网上是否附有核糖体，将内质网分为粗面内质网和光面内质网两类。
粗面内质网多呈大的扁平膜泡，排列整齐。
它是核糖体和内质网共同组成的复合结构，普遍存在于细胞中，特别是合成分泌蛋白的细胞。
在结构上，粗面内质网与细胞核的外层膜相连。
无核糖体附着的内质网称为光面内质网，通常为小的管状和小的泡状，广泛存在于各种类型的细胞中。
光面内质网是脂质合成的重要场所。
内质网可通过出芽方式，将合成的蛋白质或脂质转运到高尔基体。
2.高尔基体的结构和功能高尔基体是意大利科学家高尔基（C.Golgi）在1898年发现的，是普遍存在于真核细胞中的一种细胞器。
在电镜下观察到，由一些排列较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起，构成了高尔基体的立体结构。
扁平膜囊多呈弓形，也有的呈半球形，均由光滑的膜围绕而成。
在扁平膜囊外还包括一些小的膜泡。
整个高尔基体结构分为形成面和成熟面，来自内质网的蛋白质和脂质从形成面逐渐向成熟面转运。
高尔基体与细胞的分泌功能有关，能够收集和排出内质网所合成的物质，它也是聚集某些酶原的场所，参与糖蛋白和黏多糖的合成。
高尔基体还与溶酶体的形成有关，并参与细胞的胞吞和胞吐作用。
3.溶酶体的结构和功能溶酶体是动物细胞中一种由膜构成的细胞器，呈小球状，外面由一层非渗透性单位膜包被。
溶酶体是一种动态结构，它不仅在不同类型细胞中形态大小不同，而且在同一类细胞的不同发育阶段也不相同。
溶酶体的主要功能是消化作用，其消化底物的来源有三种途径：一是自体吞噬，吞噬的是细胞内原有物质；二是吞噬体吞噬的有害物质；三是内吞作用吞入的营养物质。
研究内质网应激相关蛋白质的结构和功能内质网是细胞内一种重要的膜系统，它负责合成、折叠、修饰和运输蛋白质。
通过完成这些任务，内质网有助于保持细胞的内外环境平衡，并发挥多个细胞生理学功能。
然而，内质网也面临着各种压力和挑战，例如病原体感染、药物毒性和代谢异常等因素，这些因素都可能导致内质网的应激反应，促使内质网产生一系列的结构和功能改变，从而影响细胞和个体的健康状态。
本文将介绍内质网应激相关蛋白质的结构和功能，探讨它们对细胞应激的响应机制及其在多个疾病中的作用。
一、内质网应激反应机制内质网应激反应是一种由多个信号通路和蛋白质调节器所调控的生物学过程。
在正常情况下，内质网中的蛋白质会经过正确的折叠和修饰，并在内质网内被运输到它们要去的地方。
但是，当内质网处于应激状态时，细胞会启动多个应激反应通路，以增强或恢复内质网的正常功能。
其中，IRO1（inhibitor of RNA polymerase I）和PERK（PKR-like ER kinase）通路是比较典型的内质网应激反应通路。
内质网应激反应的信号传导机制包括如下几个步骤：①由IRE1、PERK或ATF6等膜蛋白感受内质网应激信号，②感受到应激信号的膜蛋白自我磷酸化，激活相应的内生性激酶活性，③磷酸化的IRE1和PERK可以分别调节XBP1和ATF4等转录因子，促使它们在核内启动基因表达，并促进细胞存活。
这些通路的成熟度和细胞内信号转导机制，是内质网应激机制的重要组成部分。
二、内质网应激相关蛋白质的结构和功能为了更好地适应压力环境，内质网在多个不同的性质下都会形成一些新的蛋白质，这些蛋白质被称为内质网应激相关蛋白质。
内质网应激相关蛋白质大多是转录因子、分子伴侣、酶和调节蛋白等，这些蛋白质在应激反应机制中具有十分重要的功能。
1. XBP1XBP1是内质网应激反应中最为著名的转录因子之一，它的发现和研究也为内质网应激反应的理解提供了很多的帮助。
XBP1基因编码的蛋白质可以分为XBP1u 和s两种类型，在进行应激反应后，XBP1的切割酶IRE1会切割s和XBP1u两种转录因子中的一个，切割后的XBP1s能够转录大量抗应激蛋白，并在细胞内调节直接参与应激反应的一系列靶基因。
内质网的生物学功能及研究随着人类基因组计划的完成，研究人员对于生物体内各种细胞器的生物学功能日益清晰。
其中内质网 (endoplasmic reticulum, ER) 作为细胞内最大的膜系统之一，担任着许多不可或缺的生理功能。
它可以分为粗面内质网 (rough ER) 和光滑内质网 (smooth ER) 两种类型，我们现在将进一步了解它们的生物学功能和研究。
1.粗面内质网 (rough ER) 的产生和生物学功能粗面内质网的表面布满着许多小的囊泡，称作 "核糖体 " (ribosome)。
这些核糖体负责合成蛋白质，在内质网腔 (lumen) 内折叠成正确的三维结构，并经过进一步的修饰。
这些蛋白质可能在细胞内直接发挥作用，或者通过胞吞作用 (endocytosis) 进入到细胞外部。
除此之外，粗面内质网也是最主要的胆固醇合成和分解的地方。
粗面内质网上产生的类固醇作为合成细胞膜的一部分，同时也起着协调身体代谢和生理功能的调节作用。
一些激素、药物和化学物质也会通过内质网对细胞产生影响。
2.光滑内质网 (smooth ER) 的产生和生物学功能相比于粗面内质网，光滑内质网表面缺少核糖体。
它仍然拥有许多的蛋白质酶和其他化学酶，可以对不同种类的化学物质进行生物学合成、代谢和转化。
比如，一些药物和毒素就通过细胞上的光滑内质网进行化学代谢，最终排出体外。
光滑内质网也起着重要的调节机体内钙离子浓度的作用。
光滑内质网上的钙离子调节蛋白质可以通过释放储存的钙离子在整个细胞内部发挥生理学作用，如肌肉收缩和神经传递等。
除此之外，光滑内质网还是脂质的合成、肝脏毒素代谢、葡萄糖合成和储存的地方。
同时还与许多细胞产生新的膜和蛋白质运输空泡 (transport vesicles) 有关，将其他细胞内的物质从一个细胞地方传输到另外一个地方。
3.内质网的研究方法研究者们长久以来已经发展了各种研究内质网的方法。
内质网的结构和功能
一、结构
内质网膜约占细胞总膜面积的一半，是真核细胞中最多的膜。
内质网（endoplasmic reticulum，ER）是内膜构成的封闭的网状管道系统。
具有高度的多型性。
可分为粗面型内质网（rough endoplasmic reticulum，RER，图6-20）和光面型内质网（smooth endoplasmic reticulum，SER，图6-21）两类。
二、RER的功能
（一）蛋白质合成
蛋白质都是在核糖体上合成的，并且起始于细胞质基质，但是有些蛋白质在合成开始不久后便转在内质网上合成，这些蛋白质主要有：①向细胞外分泌的蛋白、如抗体、激素；
②跨膜蛋白，并且决定膜蛋白在膜中的排列方式；③需要与其它细胞组合严格分开的酶，如溶酶体的各种水解酶；④需要进行修饰的蛋白，如糖蛋白。
（二）蛋白质的修饰与加工
包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，其中最主要的是糖基化，几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。
糖基化的作用是：①使蛋白质能够抵抗消化酶的作用；
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。
（三）新生肽链的折叠、组装和运输
COP II介导由内质网输出的膜泡运输，这种膜泡由内质网的排出位点（exit sites）以出芽的方式排出，内质网的排出位点没有结合核糖体，随机分布在内质网上。
不同的蛋白质在内质网腔中停留的时间不同，主要取决于蛋白质完成正确折叠和组装的时间，这一过程是在属于hsp70家族的ATP酶的作用下完成的，需要消耗能量。
有些无法完成正确折叠的蛋白质被输出内质网，转入溶酶体中降解掉，大约90%的新合成的T细胞受体亚单位和乙酰胆碱受体都被降解掉，而从未到达靶细胞膜。
三、ER的其它功能
合成膜脂：大多数膜只是完全在内质网中合成的，例外的情况包括：①鞘磷脂是在内质网上开始合成的，但完成于高尔基体；②某些线粒体和叶绿体独有的膜脂是驻留在这些细胞器中的酶催化合成的。
ER合成的膜脂以膜跑运输的方式转运至高尔基体，溶酶体和质膜上，或借磷脂转移蛋白（phospholipid transfer protein，PTP）形成水溶性复合物，转至其他膜上。
解毒作用：SER中的P450酶系属于单加氧酶（monooxygenase），又称为多功能氧化酶(mixed function oxidase)、羟化酶(hydroxylase)，因其还原态的吸收峰在450nm处，故名。
主要分布在SER中，但也存在于质膜、线粒体、高尔基体、过氧化物酶体、核膜等细胞器的膜中，具有解毒作用，通常可将脂溶性有毒物质，代谢为水溶性物质，使有毒物质排出体外。
有时也会将致癌物代谢为活性致癌物。
P450种类繁多，但都是与其他辅助成分组成一个呼吸链来实现其功能，呼吸链中的P450还原酶实际就是一种黄素蛋白。
P450催化O2分子中的一个原子加到底物分子上使之羟化，另一个氧原子被NADH或NADPH 提供的氢还原生成水，在此氧化过程中无高能磷酸化合物生成。
甾体类激素的合成：在生殖腺和肾上腺的内分泌细胞中，SER、线粒体，可能还有高尔基体上的一些酶共同参与甾体类激素的合成。
调节血糖浓度：使葡糖6-磷酸水解为磷酸和葡萄糖，释放糖至血液中。
细胞中的糖元可被酶转化为葡糖1-磷酸，再转变为葡糖6-磷酸，但由于膜对磷酸化的糖是高度不通透的，葡糖6-磷酸只有在去磷酸化以后才能通过质膜，进入血液。
形成一些特殊结构：如肌细胞中的SER特化成的肌质网可储存钙离子，作为细胞内信号物质。
支撑作用：内质网是细胞内最丰富的膜，形成了一种网络结构，提供机械支撑作用，并成为细胞质中酶附着的支架。
