细胞生物学 第五章 细胞的内膜系统
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细胞生物学第五章(内膜系统)
N-linked glycosylation O-linked glycosylation
修饰部位 ER
Golgi complex
1.脂类的合成
SER最主要的功能是合成和运输脂类。
可合成生物膜的磷脂、胆固醇和糖脂。
翻 转 酶
转运方式：
出芽：到高尔基体、 溶酶体和细胞膜。 膜泡转运
磷脂转换蛋白：线
第五章 内膜系统
Endomembrane system
内膜系统
1
内质网
2学时
2 3
4 5
高尔基复合体
溶酶体 过氧化物酶体
2学时
内膜系统与细胞整体性 2学时
教学目的
1.掌握新合成肽链在信号肽指导下穿越 内质网进行转移的过程； 2.区别掌握粗面内质网与滑面内质网的 基本功能； 3.掌握粗面内质网合成蛋白的类型和对 蛋白质的修饰作用； 4.熟悉内质网的形态结构与类型； 5.了解内质网的化学组成。
信号肽在蛋白质分选中的作用
信号肽在蛋白质 向内质网的转运过程中 是必须的.
信号肽 Signal peptide
由信号密码翻译出的，
由15－30个连续的疏水氨基酸序列。
决定蛋白质在细胞内的去向。
The signal sequence of growth hormone. Most signal sequences contain a stretch of hydrophobic amino acids, preceded by basic residues (e.g., arginine).
1972年，stein发现: 骨髓瘤细胞中提取的免疫球蛋白
分子的N端要比分泌到细胞外的
免疫球蛋白分子N端多一段氨基 酸序列。
修饰部位 ER
Golgi complex
1.脂类的合成
SER最主要的功能是合成和运输脂类。
可合成生物膜的磷脂、胆固醇和糖脂。
翻 转 酶
转运方式：
出芽：到高尔基体、 溶酶体和细胞膜。 膜泡转运
磷脂转换蛋白：线
第五章 内膜系统
Endomembrane system
内膜系统
1
内质网
2学时
2 3
4 5
高尔基复合体
溶酶体 过氧化物酶体
2学时
内膜系统与细胞整体性 2学时
教学目的
1.掌握新合成肽链在信号肽指导下穿越 内质网进行转移的过程； 2.区别掌握粗面内质网与滑面内质网的 基本功能； 3.掌握粗面内质网合成蛋白的类型和对 蛋白质的修饰作用； 4.熟悉内质网的形态结构与类型； 5.了解内质网的化学组成。
信号肽在蛋白质分选中的作用
信号肽在蛋白质 向内质网的转运过程中 是必须的.
信号肽 Signal peptide
由信号密码翻译出的，
由15－30个连续的疏水氨基酸序列。
决定蛋白质在细胞内的去向。
The signal sequence of growth hormone. Most signal sequences contain a stretch of hydrophobic amino acids, preceded by basic residues (e.g., arginine).
1972年，stein发现: 骨髓瘤细胞中提取的免疫球蛋白
分子的N端要比分泌到细胞外的
免疫球蛋白分子N端多一段氨基 酸序列。
《医学细胞生物学》第05章 内膜系统与膜泡运输
1、细胞质基质的涵义：真核细胞的细胞质中除去细胞器和内含物以外的、较为均质半透明的液态胶状物称为细胞质基质或胞质溶胶。
2、微粒体：为了研究ER的功能，常需要分离ER膜，用离心分离的方法将组织或细胞匀浆，经低速离心去除核及线粒体后，再经超速离心，破碎ER的片段又封合为许多小囊泡（直径约为100nm），这就是微粒体。
一、名词解释
1、细胞质基质 2、微粒体 3、糙面内质网 4、内膜系统 5、分子伴侣 6、溶酶体 7、三级（残余小体） 8、次级溶酶体 9、信号假说 10、信号肽 11、自噬作用 12、 异噬作用 13、膜流
二、填空题
四、判断题
1、×；2、√；3、×；4、√；5、×；6、×；7、×；8、×。
五、简答题
1、信号假说的主要内容是什么？
答：分泌蛋白在N端含有一信号序列，称信号肽，由它指导在细胞质基质开始合成的多肽和核糖体转移到ER膜；多肽边合成边通过ER膜上的水通道进入ER腔，在蛋白合成结束前信号肽被切除。指导分泌性蛋白到糙面内质网上合成的决定因素是N端的信号肽，信号识别颗粒（SRP）和内质网膜上的信号识别颗粒受体（又称停泊蛋白docking protein， DP）等因子协助完成这一过程。
7、三级溶酶体（残余小体）：在正常情况下，被吞噬的物质在次级溶酶体内进行消化作用，消化完成，形成的小分子物质可通过膜上的载体蛋白转运至细胞质中，供细胞代谢用，不能消化的残渣仍留在溶酶体内，此时的溶酶体称为残余小体或三级溶酶体或后溶酶体。残余小体有些可通过外排作用排出细胞，有些则积累在细胞内不被排出，如表皮细胞的老年斑、肝细胞的脂褐质。
21、过氧化物酶体标志酶是 。
22、内质网蛋白的分选信号为 信号。
23、信号假说中，要完成含信号肽的蛋白质从细胞质中向内质网的转移需要细胞质中的 和内质网膜上的 的参与协助。
2、微粒体：为了研究ER的功能，常需要分离ER膜，用离心分离的方法将组织或细胞匀浆，经低速离心去除核及线粒体后，再经超速离心，破碎ER的片段又封合为许多小囊泡（直径约为100nm），这就是微粒体。
一、名词解释
1、细胞质基质 2、微粒体 3、糙面内质网 4、内膜系统 5、分子伴侣 6、溶酶体 7、三级（残余小体） 8、次级溶酶体 9、信号假说 10、信号肽 11、自噬作用 12、 异噬作用 13、膜流
二、填空题
四、判断题
1、×；2、√；3、×；4、√；5、×；6、×；7、×；8、×。
五、简答题
1、信号假说的主要内容是什么？
答：分泌蛋白在N端含有一信号序列，称信号肽，由它指导在细胞质基质开始合成的多肽和核糖体转移到ER膜；多肽边合成边通过ER膜上的水通道进入ER腔，在蛋白合成结束前信号肽被切除。指导分泌性蛋白到糙面内质网上合成的决定因素是N端的信号肽，信号识别颗粒（SRP）和内质网膜上的信号识别颗粒受体（又称停泊蛋白docking protein， DP）等因子协助完成这一过程。
7、三级溶酶体（残余小体）：在正常情况下，被吞噬的物质在次级溶酶体内进行消化作用，消化完成，形成的小分子物质可通过膜上的载体蛋白转运至细胞质中，供细胞代谢用，不能消化的残渣仍留在溶酶体内，此时的溶酶体称为残余小体或三级溶酶体或后溶酶体。残余小体有些可通过外排作用排出细胞，有些则积累在细胞内不被排出，如表皮细胞的老年斑、肝细胞的脂褐质。
21、过氧化物酶体标志酶是 。
22、内质网蛋白的分选信号为 信号。
23、信号假说中，要完成含信号肽的蛋白质从细胞质中向内质网的转移需要细胞质中的 和内质网膜上的 的参与协助。
细胞生物学复习重点内容 第五章 细胞的内膜系统与囊泡运转 掌握内容
细胞生物学复习重点内容第五章细胞的内膜系统与囊泡运转掌握内容：1、细胞内膜系统的组成、动态结构特征与功能。
2、粗面内质网和光面内质网的形态结构及功能。
3、高尔基体的结构特征及其主要功能。
4、溶酶体的生理功能。
5、过氧化物酶体的组分和功能了解高尔基体的标志反应。
6、网格蛋白有被小泡的结构和功能熟悉内容：1、细胞质基质的组成、特点与主要功能2、分泌蛋白合成的模型：信号假说。
3、溶酶体的组成成分、膜结构特征及发生过程。
4、膜结构特征及发生过程。
5、COPⅡ有被小泡和COPⅠ有被小泡的结构和功能;了解内容：1、过氧化物酶体与疾病发生的关系。
2、比较溶酶体与过氧化物酶体的异同。
3、组成成分膜结构特征生理功能发生过程4、运输小泡靶向靶膜的步骤复习题1、比较粗面内质网和滑面内质网的形态结构与功能。
2、细胞内蛋白质合成部位及其去向如何?3、粗面内质网上合成哪几类蛋白质?它们在内质网上合成的生物学意义是什么?4、指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成需要哪些主要结构或因子?它们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成。
5、何谓蛋白质分选?6、蛋白质糖基化的基本类型、特征及生物学意义是什么?7、结合高尔基体的结构特征，谈谈它是怎样行使其生理功能的。
8、溶酶体是怎样发生的?9、描述溶酶体的三种不同的作用。
10、描述在线粒体自我吞噬降解过程中所发生的事件。
11、过氧化物酶体有哪些主要活性？其中H2O2酶的作用是什么？12、过氧化物酶体在哪些方面与线粒体相似？哪些方面是独特的？13、是什么决定运输小泡和它将要融合的膜组分之间相互作用的特异性？14、描述网格蛋白的分子结构及其与功能之间的关系。
15、对比COPⅠ包被小泡和COPⅡ包被小泡在蛋白质运输中的作用。
16、图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。
重点名词：1、内膜系统（endomembrane system）2、囊泡运输（vesicle transport）3、粗面内质网（rough endoplasmic reticulum RER）4、光面内质网（smooth endoplasmic reticulum SER）5、高尔基复合体（Golgi complex）6、分子伴侣（molecular chaperone）7、信号肽（signal peptide）8、初级溶酶体（primary lysosome）9、次级溶酶体（secondary lysosome）10、自噬性溶酶体（auto lysosome）11、异噬性溶酶体（hetero lysosome）12、自溶作用（autolysis）13、结构性分泌途径（constitutive secretory pathway）14、调节性分泌途径（regulated secretory pathway）15、膜流第六章线粒体与细胞的能量转换掌握内容：1、线粒体的超微结构、化学组成、标志酶。
细胞生物学第五章 细胞内膜系统与囊泡转运
COPI
COPI有被囊泡的主要功能
Bidirectional transport between the ER and the Golgi
网格蛋白有被囊泡（CCV）
Initially a clathrin The cargo coated pit forms. receptors extend
产生于高尔基复合体、细胞膜的网格蛋白有被囊泡
特征：
直径在50～100nm之间，外被以由网格蛋白纤维构成的网架结构 在网格蛋白结构外框与囊膜之间填充、覆盖有大量的衔接蛋白
功能：
介导从高尔基复合体向溶酶体、胞内体或质膜外的物质转运 将外来物质转送到细胞质或溶酶体
网格蛋白
网格蛋白有被小泡形态结构
三、囊 泡 转 运 的 分 子机 制
As the process continues, the vesicles rounds up and pinches off.
网格蛋白有被囊泡（CCV）的分子基础 CCV有被囊泡
Clathrin网格蛋白
Clathrin网格蛋白
Clathrin “heavy chain”
“Light chain”
Addition of M6P to lysosomal enzymes in cis-Golgi M6P receptor in TGN directs transport of enzymes to lysosome via clathrin-coated vesicles
How do cells take up specific macromolecules? “Receptor-mediated endocytosis”
Summary of “receptor-mediated” endocytosis of LDL
细胞生物学课件：第五章 细胞的内膜系统2
膜围成的腔。
液泡系统： 内质网腔
与两层核膜之间的 腔是连通的，因而 将内质网、核膜和 高尔基复合体统称 为液泡系统。
内质网的形态差异
• 单位结构存在情况 某些细胞，小管、小囊、扁平囊都存在； 而某些只存在其中一种或两种。
• 不同发育阶段 分化低则内质网小、不发达； 分化高则内质网数量增多、结构复杂。
第五章 细胞的内膜系统
endomenbrane system
内膜系统：
endomenbrane system
在真核细胞的膜相结构 中，除了细胞膜和线粒体外， 那些在发生、形态、结构和功 能上相互联系的膜相细胞器称 为内膜系统。
内膜系统的功能
1、提供足够面积的膜，使细胞 完成各种重要的生命活动。
高尔基体 线粒体 细胞膜 ★保存内质网的基本特征
三、内质网的功能
（一）粗面内质网的功能 1、蛋白质的合成
1972年，stein等发现在骨 髓瘤细胞 中提取的免疫球蛋白分子的 N端要比分泌到细胞外的免疫球蛋白分 子的N端的氨基酸多出一截。
1975年，G.Blobel和 D.Sabatini等进一步实验依据，提出 了信号假说，即分泌性蛋白N端序列作 为信号肽，指导分泌性蛋白到内质网 膜上合成，在蛋白质被合成结束之前 信号肽被切除。
(2)脂类分子合成后的转运
向内侧面 转运
• 脂类向其他 细胞器转运
（二）滑面内质网的功能
• 脂类的合成 • 糖原代谢 • 解毒作用 • 参与横纹肌收缩
2、糖原代谢
合成代谢
证明有关： 动物绝食，SER变化
证明无关： SER无尿苷二磷酸葡萄糖-糖 原转移酶
糖原代谢
分解代谢 SER上有葡萄糖-6-磷酸酶
（二）滑面内质网
液泡系统： 内质网腔
与两层核膜之间的 腔是连通的，因而 将内质网、核膜和 高尔基复合体统称 为液泡系统。
内质网的形态差异
• 单位结构存在情况 某些细胞，小管、小囊、扁平囊都存在； 而某些只存在其中一种或两种。
• 不同发育阶段 分化低则内质网小、不发达； 分化高则内质网数量增多、结构复杂。
第五章 细胞的内膜系统
endomenbrane system
内膜系统：
endomenbrane system
在真核细胞的膜相结构 中，除了细胞膜和线粒体外， 那些在发生、形态、结构和功 能上相互联系的膜相细胞器称 为内膜系统。
内膜系统的功能
1、提供足够面积的膜，使细胞 完成各种重要的生命活动。
高尔基体 线粒体 细胞膜 ★保存内质网的基本特征
三、内质网的功能
（一）粗面内质网的功能 1、蛋白质的合成
1972年，stein等发现在骨 髓瘤细胞 中提取的免疫球蛋白分子的 N端要比分泌到细胞外的免疫球蛋白分 子的N端的氨基酸多出一截。
1975年，G.Blobel和 D.Sabatini等进一步实验依据，提出 了信号假说，即分泌性蛋白N端序列作 为信号肽，指导分泌性蛋白到内质网 膜上合成，在蛋白质被合成结束之前 信号肽被切除。
(2)脂类分子合成后的转运
向内侧面 转运
• 脂类向其他 细胞器转运
（二）滑面内质网的功能
• 脂类的合成 • 糖原代谢 • 解毒作用 • 参与横纹肌收缩
2、糖原代谢
合成代谢
证明有关： 动物绝食，SER变化
证明无关： SER无尿苷二磷酸葡萄糖-糖 原转移酶
糖原代谢
分解代谢 SER上有葡萄糖-6-磷酸酶
（二）滑面内质网
医学细胞生物学细胞的内膜系统
05
线粒体
线粒体的定义与功能
总结词
线粒体是细胞内重要的细胞器，主要负责细 胞能量代谢，是细胞进行有氧呼吸的主要场 所。
详细描述
线粒体是细胞内由双层膜包裹的细胞器，主 要负责合成和储存能量。它们通过氧化磷酸 化过程将有机物氧化，释放能量供细胞使用 。线粒体还参与其他代谢过程，如脂肪酸氧
化和氨基酸代谢。
04
溶酶体
溶酶体的定义与功能
总结词
溶酶体是细胞内具有单层膜包裹的细胞器，主要功能是分解衰老的细胞器和外 来病原体。
详细描述
溶酶体是由单层膜包裹的囊状结构，内部含有多种水解酶，能够分解衰老的细 胞器和进入细胞内的外来病原体。溶酶体的功能对于维持细胞内环境的稳定和 细胞的正常代谢至关重要。
溶酶体的结构与组成
高尔基体的结构与组成
总结词
高尔基体由扁平的囊状结构组成，具有复杂的分化和组装过程。
详细描述
高尔基体的基本结构是由一系列扁平的囊状结构组成的，这些囊状结构被称为高尔基体囊泡。高尔基体囊泡在分 化和组装过程中经历了多个阶段的形态变化，最终形成了成熟的高尔基体。高尔基体的组成还包括一些酶和其他 蛋白质，它们参与蛋白质的合成、加工和转运过程。
细胞内膜系统的组成
内质网
高尔基体
内质网是细胞内膜系统中最重要的组成部 分之一，主要负责蛋白质的合成和加工， 以及脂质的合成和转运。
高尔基体主要负责蛋白质的分类、包装和 分泌，参与形成细胞膜和细胞器膜。
溶酶体
线粒体
溶酶体是细胞内的消化器官，主要负责分 解衰老的细胞器和外来物质。
线粒体是细胞内的能量工厂，主要负责氧 化磷酸化，为细胞提供能量。
医学细胞生物学-细胞的内膜系统
目录 Contents
细胞生物学之笔记--第5章讲解
第五章细胞的内膜系统与囊泡转运第一节内质网#内质网膜的蛋白分析，表明膜中含有酶至少30多种，分三种类型①与解毒相关的酶系氧化反应电子传递酶系②与脂类物质代谢功能相关eg 脂肪酸CoA连接酶③与碳水化合物代谢功能相关葡萄糖-6磷酸酶（内质网的主要标志酶）内质蛋白（reticulo-plasmin）#内质网的形态结构①膜性三维管网结构系统，基本“结构单位”-小管（ER tubular）、小泡（ER vesicle）扁囊（ER lamina）平均厚度5~6nm②内质网向内与核膜沟通，向外与高尔基体、溶酶体等转换成分③同一组织细胞中，内质网的数量和结构的复杂程度往往与细胞的发育程度成正相关#内质网的基本类型根据电镜观察，内质网分为粗面内质网(rough endoplasmic reticulum, RER) 和滑面内质网(smooth endoplasmic reticulum, SER)①糙面内质网表面有核糖体附着多呈扁平囊状，参与分泌型蛋白质和多种膜蛋白的合成、加工和转运分泌肽类激素和蛋白的细胞中，RER高度发达；肿瘤细胞、未分化细胞则很少②光面内质网是呈表面光滑的管泡样网状形态结构滑面内质网与粗面内质网相通，是多功能细胞器；在不同细胞或不同生理期，结构分布和发达程度差别很大※有的细胞以RER为主，有的以SER为主，随着生理状态改变，两者可以互相转换③某些特殊的组织细胞中存在内质网的衍生结构髓样体（myeloid body）见于视网膜色素上皮细胞孔环状片层体（annulate lamellae）出现于生殖细胞、快速增值细胞、某些哺乳动物的神经元和松果体细胞及一些癌细胞内质网的功能（一）糙面内质网的主要功能是进行蛋白质的合成、加工修饰、分选及转运1.信号肽指导的分泌性蛋白在糙面内质网中合成①信号肽是指导蛋白多肽链在糙面内质网上合成与穿膜转移的决定因素。
核糖体与内质网的结合以及肽链穿越内质网膜的转移，还有赖于细胞质基质中信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP）的介导和内质网膜上信号识别颗粒受体（SRP-receptor，SRP-R）以及被称之为转运体（translocon）的易位蛋白质（易位子）的协助。
医学细胞生物学：第五章 细胞内膜系统与囊泡转运
目前，对内质网的化学特征与生理功能的了解和认识， 大多是通过对微粒体的生化、生理分析而获得的。
微粒体的形态及类型
A. 从细胞匀浆中分离出的微粒体电镜观察形态图； B. 运用蔗糖浓度梯度离心分离技术可获得颗粒型和光滑型两种不同的微粒体。
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第五章 内膜系统
二、内质网的化学组成
第三节 溶酶体（Lysosome)：
中国仓 鼠细胞 内的溶 酶体 （特异 的红色 染料所 示):
一.溶酶体具有不同的形态
二.溶酶体的结构：
1.包裹溶酶体的膜叫 生物膜
2.基质内含多种酸性 水解酶
3.膜上具有H+质子泵
4.溶酶体膜内存在着 特殊的转运蛋白
5. 溶酶体的膜蛋白高 度糖基化防止自身膜 蛋白降解
• 膜受体 • 溶酶体蛋白 • 分泌小泡
高尔基复合体与膜的转运
• 膜流：细胞内 功能相关的膜 性结构间的联 系和转移的现 象
• 通过小泡是在 膜的特定区域 以出芽的方式 产生
高尔基复合体与细胞的分泌
第五章 内膜系统
三、高尔基复合体的功能
(一)细胞内蛋白质分泌运输的中转站
外输性分泌蛋白两种不同的排放形式：
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第五章 内膜系统
二、内质网的化学组成
（三）网质蛋白
目前已知的网质蛋白： 免疫球蛋白重链结合蛋白，内质蛋白 ，钙网蛋白， 钙连蛋白 ，蛋白质二硫键异构酶。
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• 二、形态结构：小管、 小泡及扁平囊。可与核 膜外层相连。
高尔基复合体的发现
• 最早发现于1855 年
微粒体的形态及类型
A. 从细胞匀浆中分离出的微粒体电镜观察形态图； B. 运用蔗糖浓度梯度离心分离技术可获得颗粒型和光滑型两种不同的微粒体。
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第五章 内膜系统
二、内质网的化学组成
第三节 溶酶体（Lysosome)：
中国仓 鼠细胞 内的溶 酶体 （特异 的红色 染料所 示):
一.溶酶体具有不同的形态
二.溶酶体的结构：
1.包裹溶酶体的膜叫 生物膜
2.基质内含多种酸性 水解酶
3.膜上具有H+质子泵
4.溶酶体膜内存在着 特殊的转运蛋白
5. 溶酶体的膜蛋白高 度糖基化防止自身膜 蛋白降解
• 膜受体 • 溶酶体蛋白 • 分泌小泡
高尔基复合体与膜的转运
• 膜流：细胞内 功能相关的膜 性结构间的联 系和转移的现 象
• 通过小泡是在 膜的特定区域 以出芽的方式 产生
高尔基复合体与细胞的分泌
第五章 内膜系统
三、高尔基复合体的功能
(一)细胞内蛋白质分泌运输的中转站
外输性分泌蛋白两种不同的排放形式：
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第五章 内膜系统
二、内质网的化学组成
（三）网质蛋白
目前已知的网质蛋白： 免疫球蛋白重链结合蛋白，内质蛋白 ，钙网蛋白， 钙连蛋白 ，蛋白质二硫键异构酶。
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• 二、形态结构：小管、 小泡及扁平囊。可与核 膜外层相连。
高尔基复合体的发现
• 最早发现于1855 年
细胞生物学 第五章 细胞的内膜系统与囊泡转
第五章细胞的内膜系统与囊泡转运内膜系统：是细胞质中那些在结构、功能及其发生上相互密切关联的膜性结构细胞器之总称。
主要包括：内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、各种转运小泡以及核膜等功能结构。
肌质网：心肌和骨骼肌细胞中的一种特殊的内质网，其功能是参与肌肉收缩活动。
肌质网膜上的Ca2+-ATP泵将细胞基质中的钙泵入肌质网中储存起来，使肌质网钙离子的浓度比胞质溶胶高出几千倍。
受到神经冲动刺激或细胞外信号物质作用后，可引起钙离子向细胞质基质释放，参与肌肉收缩的调节。
粗面内质网RER：又称颗粒内质网GER，多呈排列较为整齐的扁平囊状，以其网膜胞质面有核糖体颗粒的附着为主要形态特征，功能主要和外输性蛋白质及多种膜蛋白的合成，加工和转运有关。
滑/光面内质网SER：又称无颗粒内质网AER，呈表面光滑的管、泡样网状形态结构，常可见与RER相通，是作为胞内脂类物质合成主要场所的多功能细胞器。
髓样体：由内质网局部分化、衍生而来的异型结构，见于视网膜色素上皮细胞中。
孔环状片层体：由内质网局部分化、衍生而来的异型结构，出现于生殖细胞、快速增殖细胞、某些哺乳类动物的神经元和松果体细胞以及一些癌细胞中。
微粒体：是细胞匀浆过程中，由破损的内质网碎片所形成的小型密闭囊泡，而非细胞内的固有功能结构组分，包括颗粒型和光滑型两种类型。
网质蛋白：普遍地存在于内质网网腔中的一类蛋白质，它们的共同特点是在其多肽链的羧基端均含有一个被简称为KDEL（Lys-Asp-Glu-Leu）或HDEL （His-Asp-Glu-Leu）的4氨基酸序列驻留信号，可以通过驻留信号与内质网膜上相应受体的识别结合而驻留于内质网腔不被转运。
如钙连蛋白、内质蛋白等。
信号肽：合成肽链N-端的一段特殊氨基酸序列，即指导蛋白多肽链在糙面内质网上进行合成的决定因素。
内信号肽：指位于多肽链中间的信号肽序列，介导的内开始转移肽插入转移机制。
分子伴侣或伴侣蛋白：细胞质中一类能够识别并结合到不完整折叠或装配的蛋白。
医学细胞生物学 2014年最新最完整的课件 第五章 内膜系统
核糖体受体
蛋白质转 运通道
信号肽与SRP引导核糖体附着于内质网膜上的过程29
六、内质网与医学
（一）脱粒和肿胀
（二）增生和肥大
（三）包含物
30
第二节
高尔基复合体
1898 高尔基（意大利)利用光镜在猫的神经细胞发现 并命名高尔基复合体。 一、高尔基复合体的形态结构 反面
光镜：网状结构
大囊泡
电
扁平囊
胰岛素形成
前胰岛素原（胰岛的B细胞的RER上合成）
胰岛素原（rER腔内切除信号肽，ABC
三个肽链的，无活性）
胰岛素一级结构
（在高尔基体水解去C链，AB链内靠二硫键结合折叠而形成）
42
43
（三）蛋白质的分选与运输
1. 溶酶体蛋白的分选、运输与溶酶体的形成
蛋白质合成
溶酶体寡聚糖磷酸化 （6-磷酸甘露糖）
16
2.蛋白质的运输
穿膜运输：发生在细胞质与细胞器之间蛋 白质直接穿膜转入细胞器中(穿 方式 膜的蛋白质是非折叠的) 转运小泡运输：发生在细胞器之间蛋白质 在细胞器中形成小泡以出 芽方式运输。 如分泌性蛋白、溶酶体蛋白
17
3.蛋白质的修饰
（1）蛋白质的折叠：分子伴侣的调节。
分子伴侣：
热激蛋白家族，在细胞内具有协助其他蛋白质 多肽链进行正确折叠、组装、转运及降解之功能。
51
三、溶酶体的类型 （一）初级溶酶体
初级溶酶体（primary lysosome）：初级溶酶体是 刚从高尔基体出芽形成的内含多种水解酶，但无作用 底物无酶活性的小泡。
含有M-6-P的 溶酶体富集 溶酶体水 磷酸化 加M-6-P 酶蛋白与M-6解酶前体 P受体结合 膜衣 包装 初级 被特 出芽 笼蛋 脱衣被 含酶 白小 运输 溶酶 殊包 泡 泡 体 装 52
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• 钙连蛋白
Bip是ER的驻留蛋白，能和折叠不正常的肽链结合， 并予以滞留，待折叠成正确的蛋白质后才被转运。
• 蛋白二硫键异构酶（PDI）：
蛋白二硫键异构酶，催化 – Cys – SH 生成 –S-S- ， 完成合成蛋白的修饰
• 内质蛋白
即葡萄糖调节蛋白94
• 钙网蛋白 有钙离子结合位点，协助蛋白质折叠和加工
体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜等
细胞的内膜系统(internal membrane system)
• 内膜系统：
细胞内结构、功能及发生上密切相关的膜性 结构细胞器通称为内膜系统，主要包括内质网、 高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体和核膜等 膜性结构。
• 内膜系统形成的意义：
区室化Compartmentaliztion 分隔式区域，互不干扰地执行特定的功能， 提高细胞的代谢效率
胃底腺壁细胞sER与盐酸分泌、渗透压 肝细胞与胆汁的生成
1.脂类合成的主要部位：合成磷脂与胆固醇
• 原料：来自细胞质基质 • 脂类合成酶：位于脂质双层，活性部位都
朝向细胞质基质面，新合成的磷脂也位于 此 • 磷脂转位蛋白 (转位酶) ：位于ER膜的细胞 质基质面，协助磷脂分子翻转, 使脂双层的 磷脂分子达到平衡
溶酶体蛋白等 • 信号假说 1975年 Blobel & Doberstein
提出
信号假说中的几个名词概念
• 信号密码（signal codon） mRNA5 ’端编码特殊氨基酸序列的密码子
• 信号肽（signal peptide)：
由信号密码翻译的一段多肽链，约由18-30个 疏水氨基酸组成，能引导“游离”的核糖体与ER 膜结合
• 译后转运（post-translational translocation） 多肽链翻译完成后被转运进入内质网腔
新生肽进入ER腔
ER中与新生肽进入以及折叠有关的蛋白
网质蛋白：
在内质网内对蛋白质进行折叠和转运的蛋白质。 如结合蛋白、葡萄糖调节蛋白94、蛋白二硫键异 构酶、钙网蛋白和钙连蛋白等。
• 蛋白质
占2/3，含量比细胞膜丰富，含有大量的酶 （30～40种），细胞色素P450，多种合成酶，各 种网质蛋白（内质蛋白、网钙蛋白等） 标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶
• 脂类：
占1/3，磷脂、中性脂、缩醛脂、神经节苷 脂。（磷脂含量最多）
内质网膜磷脂含量
• 磷脂酰胆碱 • 磷脂酰乙醇胺 • 磷脂酰丝氨酸 • 磷脂酰肌醇 • 鞘磷脂
大部分在rER合成的蛋白通过N-连接寡糖糖基化
• ER的主要功能之一就是将糖共价连接到蛋白
• 寡糖前体 (由 N-乙酰葡萄糖胺，甘露糖, 和葡萄糖 组成，共含有 14个糖) ，转移到蛋白的天冬酰胺侧 链-NH2基团，即N-连接或者是天冬酰胺连接
• 催化该反应的酶：寡糖基转移酶，是一种膜结合酶， 其活性位点暴露在内质网的腔面。
ER驻留蛋白（resident proteins）
在C-端有4个aa（Lys-Asp-Glu-Leu，即赖-天冬谷-亮）的ER滞留信号肽（KDEL），使该蛋白质 最终留在ER内。作为催化剂，帮助许多进入ER的 蛋白质正确的折叠和装配。
• 免疫球蛋白重链结合蛋白（Bip）：
阻止蛋白质聚集或发生不可逆变形，协助蛋白质折叠
网上而得以为继并最终完成 种类及去向： ①膜整合蛋白： 插入到内质网膜，随着功能结构 的转换进入内膜系统各个区域以及细胞膜中 ②可溶性驻留蛋白：最终定位于RER、SER、高 尔基复合体、溶酶体等细胞器中 ③分泌蛋白：通过出胞作用转运到细胞外
（二）rER与蛋白质的糖基化
蛋白质的糖基化 （glycosylation）： 单糖或低聚糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白的
膜的外表面附着核糖体（胰腺细胞），与外输性 蛋白和多种膜蛋白的合成有关
（游离核糖体主要合成细胞本身所需的结合蛋白质 和某些特殊蛋白质）
• 滑面内质网（smooth endoplasmic reticulum, sER）
膜的外表光滑，无核糖体附着（肝细胞），具有 脂质合成、糖原代谢、解毒等多种功能
在肝细胞，通过葡萄糖-6-磷酸酶（标志 酶）将葡萄糖-6-磷酸转变为葡萄糖
直接形成 （情况很少）
浓缩泡
与膜融合
排到细胞外
线粒体和过氧化物酶体的蛋白质和脂类补充
• 蛋白质由细胞质基质直接输入； • 膜脂通过磷脂交换蛋白（一种可溶性载体
蛋白）来实现输入
滑面内质网：一种多功能的细胞器
• 与脂类的代谢 • 与类固醇激素的生成 • 与糖原代谢 • 与横纹肌的收缩 • 解毒作用 • 其它
（三）rER与脂类及蛋白的运输
• 参与脂类代谢 参与脂类合成，合成的量与sER可能有差异
• 过渡型内质网无核糖体的一面以芽生方式生出 运输小泡，将ER合成的分泌蛋白、可溶性蛋
白、膜蛋白、膜脂运送到靶部位
新生的膜脂和膜蛋白
芽生小泡 与靶膜融合
靶细胞器 或分泌到细胞外
芽生小泡
与ER分离
运输小泡
经G
细胞器(organelles) 细胞质基质（cytoplasmic matrix / cytosol ） 内含物(inclusions) ：一些有形成分， 如糖原
真 核 细 胞 结 构 模 式 图
细胞器
• 非膜结构细胞器: 核糖体、中心体、细胞骨架
• 膜性结构细胞器: 线粒体/叶绿体、内质网、高尔基复合
关，可作为细胞分化程度和功能状态的指 标，如
胰腺外分泌细胞分泌旺盛时与分泌静止活动期 相应成熟细胞与未分化或未成熟细胞 分化程度高的细胞与分化程度低的细胞
rER的解聚和脱粒
细胞中毒时， • 膜上的多聚核糖体解聚为单个，并失去正
常而有规律的排列，该现象称为解聚； • 进而脱离内质网膜，称为脱粒。
三、ER的化学组成
• 大多数蛋白的转入内质网腔与蛋白的翻译同步，所 以，N-连接的寡糖总是在蛋白质合成过程中加入
• 寡糖前体先由一种特殊的脂类分子：多萜醇 dolichol连接
• 当新生肽转移进内质网腔过程中一旦出现天冬酰 胺，寡糖通过一个酶促反应转移到天冬酰胺上
O-连接寡糖
• 发生在高尔基体内
• 发生在丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基侧链上的OH上
特点：自始至终都是在游离核糖体上进行的。 种类及去向： ①非定位分布的胞质溶质驻留蛋白 ②定位性分布的胞质溶质蛋白 ③合成后通过核孔复合体输送转运并定位于细 胞核中的核蛋白 ④ 线粒体、质体等半自主性细胞器所必需的 核基因组编码蛋白
（2）外输性蛋白
特点： 合成起始后，随同核糖体一起转移附着于糙面内质
• 信号识别颗粒（signal recognition particle， SRP)
6条多肽链亚单位和一个7S的RNA分子组成， 能识别并结合信号肽
SRP结构模式图
• SRP受体/停泊蛋白(dorking protein )：
位于rER膜上
• 移位子 内质网移位子蛋白通道与蛋白转运有关
• 核糖体连接蛋白（ribophorin) ：
• 1945年，K.R.Porter用电镜观察动质发现是些小 管、小泡相互吻合的网状结构，易名为内质网
• 1954年，内质网被证实是膜性囊泡构成的细胞器 • 20世纪60年代以后，对内质网的形态结构和功能
有了全面的了解
一、内质网的基本形态 • 小管（tubules) Φ50～100nm • 小泡 (vesicles ) • 扁囊 (lamina)
Free ribosome (游离核糖体)
Attached ribosome (附着核糖体)
研究ER的材料
微粒体（microsome）： 梯度超速离心， ER断裂形成的封闭小泡
• Rough microsome • smooth microsome
微粒体的形成
rER分布特点
• 可占整个细胞的膜成分一半以上 • 与细胞类型、生理状态、分化程度密切相
▪ 连接成网状膜系统 ▪ 膜厚约5-6nm，围成内质网腔(ER lumen) ▪ 合成蛋白质和脂类
LLaammininaa
vesicles
rER的扁囊、小管、小泡
• 鼠肝细胞 扁囊状粗面内质网，叠层排列
• 睾丸间质细胞 众多小管或小泡，呈网状结构
• 横纹肌细胞 连成网状分布于肌原纤维之间，称肌质网
55％ 20％～25％ 5％～10％ 5％～10％ 4％～7％
• 磷脂酰胆碱（卵磷脂）丰富 • 鞘磷脂含量很少
膜流动性大
四、 rER功能
主要功能： • 参与蛋白质合成 激素、膜蛋白、驻留蛋白等 • 蛋白质的糖基化 N-连接（天冬酰胺的氨基） • 运输蛋白质和脂类
（一）参与蛋白质合成
• 核糖体如何结合到内质网膜上？ 游离核糖体：主要合成细胞自身所需的蛋白 附着核糖体：主要合成分泌蛋白、膜蛋白、
• 卵细胞和胚胎细胞 含量少，随发育与分化内质网增加，结构逐
步复杂化
荧光抗体显示的ER显微图像
A cultured mammalian cell
A living plant cell
横纹肌上的肌质网
rER & sER模式图
rER sER
附着 核糖体 (attached Ribosome)
二、 ER分类 • 粗面内质网（rough endoplasmic reticulum, rER）
脂类代谢
• 如小肠中， 脂肪酸、草酸甘油等 →甘油三酯 →与
磷脂、固醇、蛋白质结合 →乳糜颗粒 → 高 尔基复合体 →细胞侧面进入淋巴管
磷脂酰胆碱的合成 • 乙酰转移酶催化2分子脂肪酸连续加到磷酸
甘油，产生 磷脂酸 (非水溶性)
• 磷脂酶去除磷脂酸上的1分子磷酸基团生成 二脂酰甘油脂
蛋白二硫键异构酶 (PDI ) 催化胱氨酸游离巯基 （ –SH）的氧化，形成二硫键(S-S)
Bip是ER的驻留蛋白，能和折叠不正常的肽链结合， 并予以滞留，待折叠成正确的蛋白质后才被转运。
• 蛋白二硫键异构酶（PDI）：
蛋白二硫键异构酶，催化 – Cys – SH 生成 –S-S- ， 完成合成蛋白的修饰
• 内质蛋白
即葡萄糖调节蛋白94
• 钙网蛋白 有钙离子结合位点，协助蛋白质折叠和加工
体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜等
细胞的内膜系统(internal membrane system)
• 内膜系统：
细胞内结构、功能及发生上密切相关的膜性 结构细胞器通称为内膜系统，主要包括内质网、 高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体和核膜等 膜性结构。
• 内膜系统形成的意义：
区室化Compartmentaliztion 分隔式区域，互不干扰地执行特定的功能， 提高细胞的代谢效率
胃底腺壁细胞sER与盐酸分泌、渗透压 肝细胞与胆汁的生成
1.脂类合成的主要部位：合成磷脂与胆固醇
• 原料：来自细胞质基质 • 脂类合成酶：位于脂质双层，活性部位都
朝向细胞质基质面，新合成的磷脂也位于 此 • 磷脂转位蛋白 (转位酶) ：位于ER膜的细胞 质基质面，协助磷脂分子翻转, 使脂双层的 磷脂分子达到平衡
溶酶体蛋白等 • 信号假说 1975年 Blobel & Doberstein
提出
信号假说中的几个名词概念
• 信号密码（signal codon） mRNA5 ’端编码特殊氨基酸序列的密码子
• 信号肽（signal peptide)：
由信号密码翻译的一段多肽链，约由18-30个 疏水氨基酸组成，能引导“游离”的核糖体与ER 膜结合
• 译后转运（post-translational translocation） 多肽链翻译完成后被转运进入内质网腔
新生肽进入ER腔
ER中与新生肽进入以及折叠有关的蛋白
网质蛋白：
在内质网内对蛋白质进行折叠和转运的蛋白质。 如结合蛋白、葡萄糖调节蛋白94、蛋白二硫键异 构酶、钙网蛋白和钙连蛋白等。
• 蛋白质
占2/3，含量比细胞膜丰富，含有大量的酶 （30～40种），细胞色素P450，多种合成酶，各 种网质蛋白（内质蛋白、网钙蛋白等） 标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶
• 脂类：
占1/3，磷脂、中性脂、缩醛脂、神经节苷 脂。（磷脂含量最多）
内质网膜磷脂含量
• 磷脂酰胆碱 • 磷脂酰乙醇胺 • 磷脂酰丝氨酸 • 磷脂酰肌醇 • 鞘磷脂
大部分在rER合成的蛋白通过N-连接寡糖糖基化
• ER的主要功能之一就是将糖共价连接到蛋白
• 寡糖前体 (由 N-乙酰葡萄糖胺，甘露糖, 和葡萄糖 组成，共含有 14个糖) ，转移到蛋白的天冬酰胺侧 链-NH2基团，即N-连接或者是天冬酰胺连接
• 催化该反应的酶：寡糖基转移酶，是一种膜结合酶， 其活性位点暴露在内质网的腔面。
ER驻留蛋白（resident proteins）
在C-端有4个aa（Lys-Asp-Glu-Leu，即赖-天冬谷-亮）的ER滞留信号肽（KDEL），使该蛋白质 最终留在ER内。作为催化剂，帮助许多进入ER的 蛋白质正确的折叠和装配。
• 免疫球蛋白重链结合蛋白（Bip）：
阻止蛋白质聚集或发生不可逆变形，协助蛋白质折叠
网上而得以为继并最终完成 种类及去向： ①膜整合蛋白： 插入到内质网膜，随着功能结构 的转换进入内膜系统各个区域以及细胞膜中 ②可溶性驻留蛋白：最终定位于RER、SER、高 尔基复合体、溶酶体等细胞器中 ③分泌蛋白：通过出胞作用转运到细胞外
（二）rER与蛋白质的糖基化
蛋白质的糖基化 （glycosylation）： 单糖或低聚糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白的
膜的外表面附着核糖体（胰腺细胞），与外输性 蛋白和多种膜蛋白的合成有关
（游离核糖体主要合成细胞本身所需的结合蛋白质 和某些特殊蛋白质）
• 滑面内质网（smooth endoplasmic reticulum, sER）
膜的外表光滑，无核糖体附着（肝细胞），具有 脂质合成、糖原代谢、解毒等多种功能
在肝细胞，通过葡萄糖-6-磷酸酶（标志 酶）将葡萄糖-6-磷酸转变为葡萄糖
直接形成 （情况很少）
浓缩泡
与膜融合
排到细胞外
线粒体和过氧化物酶体的蛋白质和脂类补充
• 蛋白质由细胞质基质直接输入； • 膜脂通过磷脂交换蛋白（一种可溶性载体
蛋白）来实现输入
滑面内质网：一种多功能的细胞器
• 与脂类的代谢 • 与类固醇激素的生成 • 与糖原代谢 • 与横纹肌的收缩 • 解毒作用 • 其它
（三）rER与脂类及蛋白的运输
• 参与脂类代谢 参与脂类合成，合成的量与sER可能有差异
• 过渡型内质网无核糖体的一面以芽生方式生出 运输小泡，将ER合成的分泌蛋白、可溶性蛋
白、膜蛋白、膜脂运送到靶部位
新生的膜脂和膜蛋白
芽生小泡 与靶膜融合
靶细胞器 或分泌到细胞外
芽生小泡
与ER分离
运输小泡
经G
细胞器(organelles) 细胞质基质（cytoplasmic matrix / cytosol ） 内含物(inclusions) ：一些有形成分， 如糖原
真 核 细 胞 结 构 模 式 图
细胞器
• 非膜结构细胞器: 核糖体、中心体、细胞骨架
• 膜性结构细胞器: 线粒体/叶绿体、内质网、高尔基复合
关，可作为细胞分化程度和功能状态的指 标，如
胰腺外分泌细胞分泌旺盛时与分泌静止活动期 相应成熟细胞与未分化或未成熟细胞 分化程度高的细胞与分化程度低的细胞
rER的解聚和脱粒
细胞中毒时， • 膜上的多聚核糖体解聚为单个，并失去正
常而有规律的排列，该现象称为解聚； • 进而脱离内质网膜，称为脱粒。
三、ER的化学组成
• 大多数蛋白的转入内质网腔与蛋白的翻译同步，所 以，N-连接的寡糖总是在蛋白质合成过程中加入
• 寡糖前体先由一种特殊的脂类分子：多萜醇 dolichol连接
• 当新生肽转移进内质网腔过程中一旦出现天冬酰 胺，寡糖通过一个酶促反应转移到天冬酰胺上
O-连接寡糖
• 发生在高尔基体内
• 发生在丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基侧链上的OH上
特点：自始至终都是在游离核糖体上进行的。 种类及去向： ①非定位分布的胞质溶质驻留蛋白 ②定位性分布的胞质溶质蛋白 ③合成后通过核孔复合体输送转运并定位于细 胞核中的核蛋白 ④ 线粒体、质体等半自主性细胞器所必需的 核基因组编码蛋白
（2）外输性蛋白
特点： 合成起始后，随同核糖体一起转移附着于糙面内质
• 信号识别颗粒（signal recognition particle， SRP)
6条多肽链亚单位和一个7S的RNA分子组成， 能识别并结合信号肽
SRP结构模式图
• SRP受体/停泊蛋白(dorking protein )：
位于rER膜上
• 移位子 内质网移位子蛋白通道与蛋白转运有关
• 核糖体连接蛋白（ribophorin) ：
• 1945年，K.R.Porter用电镜观察动质发现是些小 管、小泡相互吻合的网状结构，易名为内质网
• 1954年，内质网被证实是膜性囊泡构成的细胞器 • 20世纪60年代以后，对内质网的形态结构和功能
有了全面的了解
一、内质网的基本形态 • 小管（tubules) Φ50～100nm • 小泡 (vesicles ) • 扁囊 (lamina)
Free ribosome (游离核糖体)
Attached ribosome (附着核糖体)
研究ER的材料
微粒体（microsome）： 梯度超速离心， ER断裂形成的封闭小泡
• Rough microsome • smooth microsome
微粒体的形成
rER分布特点
• 可占整个细胞的膜成分一半以上 • 与细胞类型、生理状态、分化程度密切相
▪ 连接成网状膜系统 ▪ 膜厚约5-6nm，围成内质网腔(ER lumen) ▪ 合成蛋白质和脂类
LLaammininaa
vesicles
rER的扁囊、小管、小泡
• 鼠肝细胞 扁囊状粗面内质网，叠层排列
• 睾丸间质细胞 众多小管或小泡，呈网状结构
• 横纹肌细胞 连成网状分布于肌原纤维之间，称肌质网
55％ 20％～25％ 5％～10％ 5％～10％ 4％～7％
• 磷脂酰胆碱（卵磷脂）丰富 • 鞘磷脂含量很少
膜流动性大
四、 rER功能
主要功能： • 参与蛋白质合成 激素、膜蛋白、驻留蛋白等 • 蛋白质的糖基化 N-连接（天冬酰胺的氨基） • 运输蛋白质和脂类
（一）参与蛋白质合成
• 核糖体如何结合到内质网膜上？ 游离核糖体：主要合成细胞自身所需的蛋白 附着核糖体：主要合成分泌蛋白、膜蛋白、
• 卵细胞和胚胎细胞 含量少，随发育与分化内质网增加，结构逐
步复杂化
荧光抗体显示的ER显微图像
A cultured mammalian cell
A living plant cell
横纹肌上的肌质网
rER & sER模式图
rER sER
附着 核糖体 (attached Ribosome)
二、 ER分类 • 粗面内质网（rough endoplasmic reticulum, rER）
脂类代谢
• 如小肠中， 脂肪酸、草酸甘油等 →甘油三酯 →与
磷脂、固醇、蛋白质结合 →乳糜颗粒 → 高 尔基复合体 →细胞侧面进入淋巴管
磷脂酰胆碱的合成 • 乙酰转移酶催化2分子脂肪酸连续加到磷酸
甘油，产生 磷脂酸 (非水溶性)
• 磷脂酶去除磷脂酸上的1分子磷酸基团生成 二脂酰甘油脂
蛋白二硫键异构酶 (PDI ) 催化胱氨酸游离巯基 （ –SH）的氧化，形成二硫键(S-S)