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细胞质基质
细胞质
细
胞
器
细胞整体结构和功 能的重要组成部分。
第一节 细胞质基质
（cytoplasmic matrix or cytomatrix）

定义：指细胞质中除有形结构 (细胞器) 之外的无定 形胶状物质体系（P119）。
存在于细胞质基质中，具有 功能：六方面功能（自学，P120 ） 一定化学组成、一定形态结 构、执行特定生理功能，并 且为细胞所固有的有形结构 小体，统称为~~~。(P119)
3、防御保护功能
巨噬细胞具有发达的溶酶体，被吞噬的细菌和病毒，最 终在溶酶体的作用下杀灭，并分解消化。
4、参与某些腺体组织细胞分泌过程的调节 ——甲状腺素就是在溶酶体参与下形成的。
甲状腺滤泡 合成 甲状腺 分泌至 滤泡 碘化后 滤泡上 上皮细胞 球蛋白 腔内 重吸收 皮细胞
形 成
甲状腺素通 过细胞基部 进入血液
mRNA
二、核糖体的类型和理化特性
（一）类型
真核细胞质核糖体 真核细胞器核糖体 原核细胞核糖体
（二）理化特性
rRNA：60%，核糖体内部
蛋白质：40%，核糖体表面
23S rRNA
5S rRNA
~31种蛋白质
50S 70S核糖体 30S 16S rRNA ~21种蛋白质
28S rRNA 60S
5.8S rRNA
(四)新生肽链穿越内质网的转移机制 1975年，Blobel等提出信号（肽）假说 (signal hypothesis)，用以解释两个问题：
①游离核糖体如何附着到内质网膜上？②新
生肽链如何落入到内质网腔？
获1999年诺贝尔生理医学奖。
信号（肽）假说的主要内容——
信号识别颗粒 mRNA AP 核糖体

高尔基体功能
的研究实验
细胞与同位素接触
3min后，标记物出
现在内质网中。
20min，标记物出
现在高尔基体和部
分分泌泡。
120min后，标记物
主要出现在分泌泡。
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1
蛋白质的分泌
(1) 蛋白质的运输
◆ER向高尔基体顺面的运输
◆ER蛋白的逆向运输
◆高尔基体顺面到高尔基体反面运输以及向
溶酶体和细胞膜的运输
主要合成分泌蛋白、膜蛋白、细胞器中可溶性驻
留蛋白。其它部位所需蛋白质都是由游离核糖体
合成。
注意：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。
核糖体类型： 游离核糖体
附着核糖体
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真核细胞中附着核糖体和游离核糖体合成的某些蛋白质
附着核糖体
游离核糖体
分泌蛋白
可溶性胞质溶胶蛋白
粗面内质网上N-连接寡糖的合成过程
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蛋白质的N-连接糖基化
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（3）新生肽的折叠与组装：
内质网内为非还原性的内腔，易于二硫键形成；
• 正确折叠涉及驻留蛋白：二硫键异构酶
（proteindisulfide isomerase，PDI）可切
断二硫键，帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并
上清液部分
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细胞质基质
（cytoplasmic matrix or cytomatrix）
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
细胞质基质的涵义
细胞质基质的功能
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细胞组分

细胞质基质

植物细胞特有
动植物细胞
动物 细胞
膜结构
双层膜
单层膜
无膜
功能
与能量代谢有关
有氧呼吸
的主要场 光合作用
所
的场所
蛋白质的
运输← 加工← 调节
合成
细胞
内环 境， 与蛋白质、 与渗 脂类、糖 透作 类合成有 用有 关，蛋白
关 质等的运 输通道
细胞质结构
与动物细 胞分泌物 形成，植 物细胞壁 形成有关
将氨 基酸 合成 蛋白 质的 场所
细胞质结构
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能量，所以飞翔鸟类的胸肌细胞中、运动员的肌细胞中
线粒体多。同样道理，新生细胞的生命活动比衰老(shuāilǎo)细胞、 病变细胞旺盛，所以线粒体多。
细胞质结构
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叶绿体
分布(fēnbù叶茎) 肉秆细的胞皮层及幼细嫩胞里 外膜、内膜、
结构(jiég基òu)粒、基质
功能 光合作用的场所
，与植物细胞壁
的形内成质有网 关的细胞器是
。
高尔基体
细胞质结构
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再见，谢谢 大家！ (xiè xie)
细胞质结构
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细胞质结构
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细胞质结构
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内容(nèiróng)总结
概念：在细胞以内，细胞核以外的全部原。主要功能：活细胞进行新陈代谢(xīn chén dàixiè)的主要场所，。美国科学家克劳德摸索出一种定性定量分离细胞组分的经典 方法，这种方法一直沿用至今，称为差速离心法。差速离心法：将细胞膜破坏后，形成 由各种细胞器和细胞中的其他物质组成的匀浆。线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所， 能够提供细胞。同样道理，新生细胞的生命活动比衰老细胞、。注意点：双层膜结构、 含少量DNA、光合作用的酶。功 能。再见，谢谢大家

第六章 细胞质基质与细胞内膜系统
赖晓芳
细胞质

细胞质： 细胞质基质：用差速离心法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的成分。生物化学家多称之为胞质溶
胶。

细胞器：内膜系统：有界膜的细胞器，也称之房室，如ER、Golgi、

3. 高尔基体反面的网络结构（ trans Golgi network ，
TGN）， 是高尔基体的出口区域，功能是参与蛋白质的分类与
包装，最后输出。
3、数量和分布

数量：生物体中高尔基复合体的数量不等,平均为每细胞
20个。在低等真核细胞中, 高尔基复合体有时只有1～2个， 有的可达一万多个。在分泌功能旺盛的细胞中很多，如胰 腺外分泌细胞、唾液腺细胞和上皮细胞等。而肌细胞和淋 巴细胞较少见。

多呈大的扁平膜囊
状, 是核糖体和内 质网共同构成，普 遍存在于分泌蛋白 质的细胞中,

其主要功能是合
成分泌性的蛋白质、 多种膜蛋白和酶蛋 白。
五、内质网的功能

1、光面内质网的功能 光面内质网具有很多重要的功能，如类固醇激素的合成、肝 细胞的脱毒作用、糖原分解释放葡萄糖、肌肉收缩的调节等。

⑤ 钙离子的调节作用

肌质网是细胞内特化的光面内质网, 是贮存Ca2+的细胞器。 肌质网膜上重要的膜蛋白是Ca2+-ATP酶, 光面内质网可构 成心肌和骨胳肌肌原纤维周围的肌质网。当肌细胞膜的兴 奋信号传递到肌质网时则引起肌质网释放Ca2+, 从而导致 肌细胞的收缩活动。
2、粗面内质网的功能


功能上的极性:高尔基体执行功能时是“流水式”操作,上

细胞 器 存在 膜结 构 功能 线粒体 动植物 细胞 双层膜 与能量代谢有关 叶绿体 液泡 内质网 高尔基 体 核糖体 中心体 动物细 胞 无膜 蛋白质的 加工 合成 与动物 细胞分 泌物形 成，植 物细胞 壁的形 成有关 将氨基 酸合成 蛋白质 的场所 与动物 细胞有 丝分裂 有关
植物细胞
动、植物细胞 单层膜
3）能产生ATP的结构
线粒体 （有氧呼吸的第二、第三阶段） 叶绿体 （光合作用的光反应阶段） 细胞质基质 （无氧呼吸以及有氧呼吸的第一阶段）
注：在此还可引导学生回忆动物肌肉细胞的磷酸肌酸能水解产生ATP：
CP+ADP 酶 ATP+C
4）具有半自主性复制的结构 线粒体、叶绿体（都含有少量DNA和RNA） 注：在此可引导学生认识线粒体和叶绿体的核外基因及其表达体 系，即：线粒体和叶绿体中除有DNA外，还有RNA（mRNA、 tRNA、rRNA）、核糖体、氨基酸活化酶等，都具有独立进行 转录和翻译的功能，具有“自主性”。但线粒体和叶绿体中自 身编码合成的蛋白质并不多，它们中的绝大多数蛋白质是由核
肝细胞
肾皮质细 平滑肌细 心肌细 胞 胞 胞 400个 260个
动物冬眠 状态下的 肝细胞
950个
12500个 1350个
(1)心肌细胞的数量最多,这是因为? 心肌细胞运动量大,因不停的收缩舒张,需能量多。 (2)动物冬眠状态下肝细胞中的线粒体比常态下多的原因是 冬眠时动物维持生命活动的能量主要靠肝脏,肝脏代谢加强,需能 量多. (3)从表中所示数据可以看出线粒体的多少与什么有关 细胞新陈代谢的强弱。
高尔基体
高尔基体
结构：单层膜细胞器
分布：普遍存在于动物、植物细胞中
功能：（动植物功能不同）

三羧酸循环
在线粒体中，丙酮酸经过三羧酸 循环被彻底氧化分解，释放大量 能量并生成ATP。
03
内膜系统
内膜系统的组成
01
内质网
由扁平的膜囊和泡状的小管组成，分为粗面内质网和 光面内质网，是细胞内表面积最大的膜系统。
02 高尔基体 由扁平的囊和小泡组成，主要参与蛋白质的加工、分 类和运输。
03 溶酶体 含有多种水解酶，能够分解衰老的细胞器和外来微生 物等。
胞器的过程。这种转运方式在细胞内广泛存在，对于维持细胞的正常功
能至关重要。
03
跨膜运输
跨膜运输是指物质通过细胞膜的脂质双分子层进行运输的过程。细胞质
基质中的物质可以通过内膜系统中的膜蛋白进行跨膜运输，从而实现物
质在细胞内的定向流动。
信号转导
信号转导
细胞质基质和内膜系统中的各种分子和细胞器参与了信号转导过程。当细胞受到外界刺激 时，信号分子会与细胞表面的受体结合，引发一系列的生化反应，最终导致细胞反应的发 生。
氧化磷酸化
氧化磷酸化是能量代谢中的另一个重要过程，它涉及到线粒体中的电子传递和ATP合成。这个过程需要内 膜系统中各种酶和分子的参与和调控，以确保能量的正常产生和利用。
05
总结
本章重点回顾
细胞质基质的组成和功能
细胞质基质是由水、无机盐、 脂质、糖类、氨基酸、核苷酸 和多种酶等组成的复杂溶液， 具有维持细胞形态、提供能量 、参与物质合成和分解等作用 。
有机小分子
如氨基酸、核苷酸、糖类、脂 类等，参与细胞代谢和能量转 换。
酶类
参与细胞代谢和调节的酶类， 如蛋白质合成酶、分解酶等。
细胞质基质的功能
维持细胞的形态结构
细胞质基质提供了细胞骨架和膜结构的支撑，维 持细胞的形态和完整性。

在高尔基体的周围常有大小不等的囊泡： 顺面一侧囊泡可能是内质网与高尔基体之间的
物质运输小泡，称之为：ERGIC ； 反面一侧可见到体积较大的分泌泡与分泌颗粒 ，
将经过高尔基体分类与包装的物质运送到细胞特定 的部位。
高尔基体结构的组织与维持
高尔基体分布在MTOC(负端)处
（二）高尔基体的功能
将ER合成的多种蛋白质进行加工、分 类与包装，然后分门别类地运送到细胞特定 的部位或分泌到细胞外；
蛋白二硫异构酶（PDI）
结合蛋白（binding protein, Bip）
5. 内质网的其他功能
（1）解毒功能 ( 肝细胞中的SER中含有一些酶，用
于清除脂溶性的废物和代谢产生的有害物质。如细胞 色素P450家族酶系。)
（2）储存Ca2+ ( 肌细胞中含有发达特化的SER，称为
肌质网，膜上有钙泵，将细胞质基质中的Ca2+泵入肌 质网中。）
1. 未折叠蛋白质应答反应（UPR）
2. 内质网超负荷反应（EOR）
3. 固醇调节级联反应
4. 启动凋亡程序
内质网腔内未折叠或错误折叠蛋白质的超量 积累，引发未折叠蛋白质应答反应（UPR）
胆固醇缺乏引发的固醇调控元件结合蛋白 （SREBP）信号通路调节基因转录的反应
高
下降
二、高尔基体
高尔基体（Golgi body）是由大小不一、形态多变的囊 泡体系组成的。在不同的细胞中甚至细胞生长的不同阶段都 有很大的变化。
4. 新生多肽的折叠与组装
不同蛋白质在内质网停留的时间取决于正确折叠 所需时间。不能正确折叠的畸形肽链或未组装成寡聚 体的亚基，一般不能进入高尔基体，而是通过Sec61p 复合体从内质网腔转至细胞质基质，进而通过泛素依 赖性降解途径被蛋白酶体降解。

原核与真核细胞区别
原核细胞：无核膜包被的细胞 核，遗传物质裸露，细胞器简 单，只有核糖体一种细胞器。
真核细胞：有核膜包被的细胞 核，遗传物质被核膜包裹，细 胞器复杂多样，包括线粒体、 叶绿体、内质网等。
原核与真核细胞的主要区别： 有无以核膜为界限的细胞核。
细胞大小、形态与功能关系
细胞大小
01
不同生物和同一生物不同部位的细胞大小差异很大，细胞大小Biblioteka 03细胞质基质与细胞器
细胞质基质组成及作用
组成：水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核 苷酸和多种酶等。
01
为细胞内的生化反应提供场所；
03
02
作用
04
维持细胞形态；
参与细胞内物质运输；
05
06
与能量转换有关。
线粒体结构和功能
01
结构：线粒体由外膜、内膜和 基质组成，内膜向内折叠形成
嵴，嵴上有基粒。
膜受体介导信号传导途径
G蛋白偶联受体介导的信号传导途径
当配体与G蛋白偶联受体结合后，激活G蛋白，进而激活或抑制下游效应器，产 生生物学效应。如肾上腺素与β受体结合后，激活腺苷酸环化酶，产生cAMP， 进而激活PKA等激酶产生生物学效应。
酶联型受体介导的信号传导途径
当配体与酶联型受体结合后，激活受体本身具有的酶活性，催化下游底物产生生 物学效应。如胰岛素与胰岛素受体结合后，激活受体酪氨酸激酶活性，催化下游 底物产生生物学效应。
细胞核
真核细胞的重要结构，包 含遗传物质DNA和RNA， 控制细胞的代谢和遗传。
02
细胞膜及其功能
膜组成与结构特点
膜组成
主要由脂质、蛋白质和糖类组成，其中脂质双层是膜的基本骨架，蛋白质镶嵌 或贯穿于脂质双层中，糖类与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂。

细胞质基质是一个高度有序的体系： 蛋白质直接或间接地与细胞骨架或生 物膜结合； 蛋白之间或与其他大分子之间可形成 复合体。
蛋白质 核糖体 mRNA
tRNA
骨架蛋白
二、 细胞质基质的功能
1.完成中间代谢：糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖
醛酸途径、糖原的合成与部分分解，蛋白质的分选 及转运。
2. 维持细胞形态和运动、胞内物质运输及大分 子定位：通过细胞质骨架实现，把蛋白质、
脂类合成旺盛细胞：
肝、骨骼肌及肾上腺皮质细胞
特化细胞：
肌肉细胞中的肌质网(sarcoplasmic reticulum)
二、 内质网的化学组成
1 脂类 膜脂主要是磷脂，卵磷脂多，鞘磷脂少，少或不含 胆固醇。 2 蛋白 膜结合及内质网腔蛋白各~30多种，呈异质性分布： 葡糖-6-磷酸酶(内质网标志酶): RER & SER; 核糖体结合糖蛋白(ribophorin): RER；
（二）蛋白质的修饰与加工
糖基化 羟基化 酰基化 形成二硫键
蛋白糖基化

N-连接糖基化： 寡糖基与多肽链中的Asn共价连接， 同Asn直接连接的是N-乙酰葡萄糖胺。
O-连接糖基化 寡糖基与多肽链中的Ser、Thr、Hyp共价连接， 与aa残基相连的是N-乙酰半乳糖胺。 发生在高尔基体中。

N连接糖基化: 糖基化和多肽合成同时进行 糖前体：寡糖多萜醇中间产物。 催化酶：ER膜内侧面的糖基转移酶。
（五）内质网的其他功能（滑面内质网）
1）外输性脂类的合成
SER包含一整套合成脂类的酶系，合成 几乎所有脂类（除了合成膜脂以外，还合成包 括脂肪、磷脂、胆固醇滑面内质 网胞质面附着的糖原颗 粒，可被6-磷酸葡萄糖 酶催化降解，生成葡萄 糖。

2. Zhang H, et al. (2021). Cytoplasmic matrix-related diseases and therapeutic approaches. Journal of Cellular Medicine, 28(4), 256-269.
《细胞质基质》PPT课件
细胞质基质是细胞的重要组成部分，包含多种细胞器和溶质。它在维持细胞 形态、代谢作用和疾病发生中起着关键作用。Leabharlann 细胞质基质的结构1
分布
细胞质基质存在于细胞质的整个体积内，填充了细胞器之间的空间。
2
细胞器分布
细胞器在细胞质基质中有规律地分布，协同完成细胞的各种功能。
细胞质基质的功能
细胞质基质在细胞的正常功能和稳态维持中起着重要作用。进一步的研究有 助于揭示细胞生命活动的奥秘。
未来的研究方向
未来的研究应聚焦于细胞质基质中的分子调控机制、与疾病相关的新颖治疗方法，以及进一步认识其在细胞内 环境调节中的作用。
参考文献
1. Smith A, et al. (2020). The role of cytoplasmic matrix in cellular physiology. Cell Science Today, 15(2), 112-125.
质膜的功能
质膜是细胞质基质与外界环境之间的界面，参与 物质的交换和细胞的通信。
细胞质基质与疾病关系
1
相关疾病
细胞质基质与多种疾病相关，如癌症、代谢病等，对疾病的研究有助于发现预防 和治疗的新方法。
2
治疗药物机理
对细胞质基质的理解可以揭示治疗药物的作用机理，推动药物研发和临床治疗的 进步。
细胞质基质的重要性
代谢作用

• 参与蛋白质的合成、加工、运输、选择性
降解。
•细胞质基质ห้องสมุดไป่ตู้
•7
构成细胞的三大要素
•细胞质基质
•1
第一节
细胞质基质
Cytomatrix
•细胞质基质
•2
一、概念
细胞质基质（cytoplasmic matrix）又
称胞质溶胶（cytosol)，是细胞质中均
质而半透明的胶体部分，充填于其它有
形结构之间。其体积约占细胞质的一半。
最早称透明质 （hyaloplasm）或细胞
•细胞质基质
•5
• 具有较大的缓冲容量，为细胞内各类生 化反应的正常进行提供了相对稳定的离 子环境。
• 许多代谢过程是在细胞基质中完成的，
如蛋白质的合成、核酸的合成、脂肪酸
合成、糖酵解、磷酸戊糖途径、糖原代
谢、信号转导。
•细胞质基质
•6
• 供给细胞器行使其功能所需要的一切底物。
• 控制基因的表达，与细胞核一起参与细胞 的分化，如卵母细胞中不同的mRNA定位 于细胞质不同部位，卵裂时不均等分布。
液（cell sap）。
•细胞质基质
•3
二、细胞质基质的化学组成
按其分子量大小分为三类：
• 小分子：水、无机离子
• 中等分子：脂类、糖类、氨基酸、核苷 酸及其衍生物等
• 大分子：多糖、蛋白质、脂蛋白和
RNA等
•细胞质基质
•4
三、细胞质基质的功能
细胞质基质为各种细胞器维持其正 常结构提供所需要的离子环境，并为各 类细胞器完成其功能活动供给所需的一 切底物，同时也是进行某些生化活动的 场所。其主要功能有：

细胞质基质是细胞质中除去可分辨细胞器外的胶状物质，由水、无机盐、脂质、糖类、核苷酸、氨基酸和酶等组成。它是细胞代谢的重要场所，其中含有与中间代谢相关的数千种酶类，这些酶参与糖酵解、糖原异生、糖、脂肪酸、核苷酸和氨基酸的合成等过程。此外，细胞质基质还通过其中的细胞质骨架结构维持细胞形态，并与细胞内物质运输密切相关。细胞质基质实维构成，分布在整个细胞中，与水状网络空间交织，共同支持细胞内的复杂结构秩序。因此，细胞质基质不仅为细胞代谢提供了必要的环境和酶类，还在维持细胞形态和物质运输方面发挥着关键作用。

Coat assembly
COPII包被小泡的装配： Sar-GTP与内质网膜的结合起始COPII亚基的装配，形成小泡的包被 并出芽，跨膜受体在腔面捕获并富集被转运的可溶性蛋白
vCOPII-coated vesicles move materials from the ER to the Golgi.
proteins and carries
them in COPI-coated
膜高泡尔运 基输体的在定细向胞机的制膜泡运输及其随之而形成的膜流中起枢纽作用，因此高尔基体聚集在微管组织中心（traMnTsOpCo）rt附v近e并si在cl高es尔b基a体ck膜
囊上结合有类似动力蛋白的蛋白质，从而使高尔基体维持其极性。
Antibodies is able to block the budding of vesicle from ER but have no effect on vesicle transport from one Golgi compartment to another in mammalian cell.
GTP酶激活蛋白（GTPase activating protein, GAP）。
ER→ER-Golgic → Golgi。
Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）
内质网驻留蛋白 的回收图解
Cop I Vesicles
A model for the
retrieval of ER resident
proteins.The KDEL
receptor captures the
soluble ER resident
负责回收、转运内质网逃逸蛋白（escaped proteins） 返回内质网。 细胞器中保留及回收蛋白质的两种机制：