细胞质基质与细胞内膜系统(1)
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细胞生物学第七章第一节
（三）内质网的功能
（1）蛋白质的合成
1核糖体与内质网的结合 2肽链的跨膜转运
糙面内质网合成的蛋白质
分泌蛋白 膜蛋白 可溶性驻 留蛋白
（2）脂质的合成与转运
1.合成磷脂、胆固醇2、磷脂转移到内质网腔 中 3、内质网腔中的磷脂的 运出：
（1）出芽 （2）磷脂转换蛋白（PEP）
N-linked: 天冬酰胺Asn——N-乙酰葡糖胺—— (ER) O-linked: 丝氨酸Ser、苏氨酸Thr——N-半乳糖胺—— (in Golgi)
（4）新生多肽的折叠与装配
1、蛋白二硫键异构酶 2、结合蛋白（binding protein, Bip ） 四肽信号（KDEL或HDEL）
（5）其他功能
（3）蛋白质的修饰与加工
糖基化 羟基化 酰基化 二硫键的形成
rER的糖基化
磷酸 多萜 醇
The precursor of 14 residues is the same in plants, animals, and single-celled eukaryotes
糖基转移酶
细胞质
线粒体叶绿体 微体和细胞核 细胞质基质
第一节
细胞质基质
一、细胞质基质的涵义
1、概念：又称胞质溶胶 2、组成：数千种酶类、细胞质骨架、核酸等（蛋白质）
高度有序
3、细胞质基质
弱键连接 分布不均一 细胞骨架 细胞特定的环境
二、细胞质基质的功能
（一）中间代谢反应的进行 （二）细胞骨架 （三）蛋白质的修饰 （四）控制蛋白质的寿命 （五）降解变性和错误折叠的蛋白质或重新折叠 （六）维持细胞内环境的稳定性
蛋白质的修饰
细胞质基质与内膜系统
02
CHAPTER
细胞质基质的组成与功能
细胞质基质的组成
01
细胞质基质由水、无机盐、脂类 、糖类、氨基酸、核苷酸和多种 酶等组成，是细胞内除核糖体以 外的胶状物质。
02
细胞质基质中还含有细胞骨架蛋 白，如微管、微丝和中间纤维， 它们在维持细胞形态、运动和分 裂等方面发挥重要作用。
细胞质基质的功能
量。
内膜系统的功能
物质运输
内膜系统通过囊泡转运的方式，将物质从一处运输到另一处，维持细 胞内环境的稳定。
蛋白质合成与加工
内膜系统中的核糖体和内质网参与蛋白质的合成，高尔基体则对蛋白 质进行加工和修饰。
细胞信号转导
内膜系统中的受体和信号蛋白参与细胞信号转导，调节细胞的生长、 分化和凋亡。
细胞器的自我消化
细胞质基质与内膜系统
汇报人：可编辑 2024-01-11
目录
CONTENTS
• 引言 • 细胞质基质的组成与功能 • 内膜系统的组成与功能 • 细胞质基质与内膜系统的相互关系 • 细胞质基质与内膜系统的研究意义与应用
01
CHAPTER
引言
细胞质基质与内膜系统的定义
细胞质基质
细胞质基质是指细胞质中除了细胞器和细胞骨架之外的均匀胶体物质，主要由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸 、核苷酸和多种酶等组成。它为细胞提供了一个生存和活动的介质，并承担着细胞内的物质运输和代谢调节等重 要功能。
内膜系统
内膜系统是指细胞内的一组相互关联的膜结构，包括内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体和叶绿体等。这些膜结 构通过出芽、融合等方式相互联系，形成一个连续的、封闭的膜网络，对细胞内的物质运输、信息传递和代谢调 控等具有重要作用。
细胞质基质与内膜系统的重要性
第6章之(1)～(3)细胞质基质、核糖体、内膜系统资料
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
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
细胞生物学 名词解释 第七章 细胞质基质与内膜系统
溶酶体功能
1）清除无用的生物大分子、衰老的细胞器、衰老损伤和死亡的细胞；降解不需要的酶或代谢产物；2）防御功能，例如巨噬细胞可以吞噬细菌和病毒，在溶酶体中将其杀死；3)作为细胞内的消化器官为细胞提供营养；4）参与分泌过程调节；
溶酶体的形成过程
溶酶体酶在rER上合成→N-连接的糖基化修饰→转运到高尔基体→形成M6P标志，与TGN上M6P受体结合，浓缩→出芽方式转运到溶酶体中→溶酶体上V型H+泵将H+泵入溶酶体导致内部酸性，引起M6P去磷酸化，与受体分离，M6P受体穿梭于高尔基体和溶酶体之间，重复使用。
高尔基复合体
Golgi complex
一种由管网结构和多个膜囊组成的极性细胞器，主要功能是对ER转运来的脂分子及蛋白质进行加工、修饰以及分选。
过氧化物酶体
peroxisome
真核细胞中单层膜、含一种或多种氧化酶的细胞器。利用分子氧氧化有机物。具有异质性。标志酶：过氧化氢酶。依赖黄素（FAD）的氧化酶将底物氧化并生成过氧化氢，过氧化氢酶将过氧化氢氧化为水和氧气，保护细胞。
易位子
位于rER膜上的蛋白复合物，是新合成的多肽进入内质网的通道。
光面内质网
smooth endoplasmic reticulum，SER
没有附着核糖体的内质网部分。光面内质网呈分支管状，功能包括脂类的合成、Ca2+的储存、出芽的位点，将内质网合成的蛋白质和脂类转运到高尔基体等
肌质网
sarcoplasmic reticulum
内质网
endoplasmic reticulum，ER
由小管、扁平囊和囊泡组成的系统，是合成脂分子、膜结合蛋白以及分泌蛋白的细胞器。分为糙面内质网和光面内质网。
糙面内质网
1）清除无用的生物大分子、衰老的细胞器、衰老损伤和死亡的细胞；降解不需要的酶或代谢产物；2）防御功能，例如巨噬细胞可以吞噬细菌和病毒，在溶酶体中将其杀死；3)作为细胞内的消化器官为细胞提供营养；4）参与分泌过程调节；
溶酶体的形成过程
溶酶体酶在rER上合成→N-连接的糖基化修饰→转运到高尔基体→形成M6P标志，与TGN上M6P受体结合，浓缩→出芽方式转运到溶酶体中→溶酶体上V型H+泵将H+泵入溶酶体导致内部酸性，引起M6P去磷酸化，与受体分离，M6P受体穿梭于高尔基体和溶酶体之间，重复使用。
高尔基复合体
Golgi complex
一种由管网结构和多个膜囊组成的极性细胞器，主要功能是对ER转运来的脂分子及蛋白质进行加工、修饰以及分选。
过氧化物酶体
peroxisome
真核细胞中单层膜、含一种或多种氧化酶的细胞器。利用分子氧氧化有机物。具有异质性。标志酶：过氧化氢酶。依赖黄素（FAD）的氧化酶将底物氧化并生成过氧化氢，过氧化氢酶将过氧化氢氧化为水和氧气，保护细胞。
易位子
位于rER膜上的蛋白复合物，是新合成的多肽进入内质网的通道。
光面内质网
smooth endoplasmic reticulum，SER
没有附着核糖体的内质网部分。光面内质网呈分支管状，功能包括脂类的合成、Ca2+的储存、出芽的位点，将内质网合成的蛋白质和脂类转运到高尔基体等
肌质网
sarcoplasmic reticulum
内质网
endoplasmic reticulum，ER
由小管、扁平囊和囊泡组成的系统，是合成脂分子、膜结合蛋白以及分泌蛋白的细胞器。分为糙面内质网和光面内质网。
糙面内质网
第七章细胞质基质与内膜系统习题及答案
细胞生物学章节习题-第七章一、选择题1、膜蛋白高度糖基化的细胞器是（B ）。
A. 溶酶体B. 高尔基体C. 过氧化物酶体D. 线粒体2、能特异显示液泡系分布的显示剂是（B ）。
A. 希夫试剂B. 中性红试剂C. 詹姆斯绿D. 苏丹黑试剂3、所有膜蛋白都具有方向性，其方向性在什么部位中确定（C ）？A. 细胞质基质B. 高尔基体C. 内质网D. 质膜4、下列哪种细胞所含的粗面内质网比较丰富（E ）？A. 肝细胞B. 脂肪细胞C. 红细胞D. 睾丸间质细胞E. 胰腺细胞5、以下哪种蛋白不属于分子伴侣（D ）。
A. HSP70B. 结合蛋白（Bip）C. 蛋白二硫异构酶D. 泛素6、真核细胞合成膜脂的部位（C ）。
A. 细胞质基质B. 高尔基体C. 光面内质网D. 粗面内质网7、下列有关蛋白质糖基化修饰的叙述，错误的是（C ）A. 内质网和高尔基体中都可以发生蛋白质的糖基化B. O-连接的糖基化发生在高尔基体中C. 糖基化过程中不发生在高尔基体的顺面膜囊中D. 高尔基体糖基化相关酶的活性在其腔面8、糙面内质网上合成的蛋白质不包括（ D ）A. 向细胞外分泌的蛋白B. 膜整合蛋白C. 内膜系统细胞器中的可溶性驻留蛋白D. 核糖体蛋白9、下列细胞器中，对胞吞大分子物质起分选作用的是（A ）A. 胞内体B. 高尔基体C. 光面内质网D. 糙面内质网10、膜蛋白高度糖基化的细胞器是（A ）A. 溶酶体B. 高尔基体C. 过氧化物酶体D. 线粒体11、经常接触粉尘的人容易患肺部疾病，如矽粉引起的矽肺，下列哪种细胞器和矽肺的形成有关（ D ）A. 内质网B. 线粒体C. 高尔基体D. 溶酶体12、植物细胞中类似于动物细胞溶酶体的结构是（A）A. 液泡B. 过氧化物酶体C. 消化泡D. 高尔基体13、在细胞代谢过程中，直接需氧的细胞器是（D ）A. 核糖体B. 叶绿体C. 溶酶体D. 过氧化物酶体二、填空题1、O-连接的糖基化主要发生在高尔基体，N-连接的糖基化主要发生在糙面内质网和高尔基体。
第六章 细胞质基质与内膜系统
• 在分泌腺细胞中，溶酶 体常常摄入分泌颗粒， 参与分泌过程的调节
• 程序性死亡后的细胞被 周围吞噬细胞溶酶体消 化清除
• 受精过程中的顶体反应
植物细胞液泡
细菌的哪部分结构 类似溶酶体？
（三）溶酶体的发生
溶酶体酶的合成及N-连接的糖基化修饰（rER）
高尔基体cis膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化
N-乙酰葡萄糖胺 磷酸转移酶
连成一个连续的网状膜系统，其内腔是通连的。 膜厚约5～6 nm。 内质网膜和外层核膜是连续的，内腔与两层核膜腔相通
连； 与质膜是不连续的。
（一）内质网的两种基本类型
• 糙面内质网（rER）
膜的外表面附有颗粒-----核糖体 (ribosome)，为蛋白 质合成的主要部位。
• 光面内质网（sER）
胰岛素原的加工
三、溶酶体
图 溶酶体的发现过程（酸性磷酸酶存在于膜结合小泡中） 左：造成膜泡破裂及酸性磷酸酶释放的条件
右：鼠肝线粒体分离组分置于低渗条件下检测的酸性磷酸酶活性曲线
（一）溶酶体的形态结构与类型
异质性细胞器 • 初级溶酶体 • 次级溶酶体 • 残质体
（一）溶酶体的形态结构与类型
• 溶酶体含有多种酸性水解酶类， 酶的最适pH 为5.0 左右
5. 内质网的其他功能 • 肝细胞的解毒作用
细胞色素P-450
5. 内质网的其他功能 • 肌质网储存和释放Ca2+
5. 内质网的其他功能
• 内质网上糖原的合成与 分解
• 固醇类激素的合成
（三）内质网应激及其信号调控
• 在各种应激因素（错误折 叠或未折叠蛋白质在ER 腔内聚集、Ca2+ 平衡紊乱、 缺氧、异常糖基化和病毒 感染等）作用下，主要通 过3 条途径引发内质网应 激（ERS）反应，影响特 定基因表达。如果内质网 功 能持续紊乱，细胞将 最终启动凋亡程序
• 程序性死亡后的细胞被 周围吞噬细胞溶酶体消 化清除
• 受精过程中的顶体反应
植物细胞液泡
细菌的哪部分结构 类似溶酶体？
（三）溶酶体的发生
溶酶体酶的合成及N-连接的糖基化修饰（rER）
高尔基体cis膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化
N-乙酰葡萄糖胺 磷酸转移酶
连成一个连续的网状膜系统，其内腔是通连的。 膜厚约5～6 nm。 内质网膜和外层核膜是连续的，内腔与两层核膜腔相通
连； 与质膜是不连续的。
（一）内质网的两种基本类型
• 糙面内质网（rER）
膜的外表面附有颗粒-----核糖体 (ribosome)，为蛋白 质合成的主要部位。
• 光面内质网（sER）
胰岛素原的加工
三、溶酶体
图 溶酶体的发现过程（酸性磷酸酶存在于膜结合小泡中） 左：造成膜泡破裂及酸性磷酸酶释放的条件
右：鼠肝线粒体分离组分置于低渗条件下检测的酸性磷酸酶活性曲线
（一）溶酶体的形态结构与类型
异质性细胞器 • 初级溶酶体 • 次级溶酶体 • 残质体
（一）溶酶体的形态结构与类型
• 溶酶体含有多种酸性水解酶类， 酶的最适pH 为5.0 左右
5. 内质网的其他功能 • 肝细胞的解毒作用
细胞色素P-450
5. 内质网的其他功能 • 肌质网储存和释放Ca2+
5. 内质网的其他功能
• 内质网上糖原的合成与 分解
• 固醇类激素的合成
（三）内质网应激及其信号调控
• 在各种应激因素（错误折 叠或未折叠蛋白质在ER 腔内聚集、Ca2+ 平衡紊乱、 缺氧、异常糖基化和病毒 感染等）作用下，主要通 过3 条途径引发内质网应 激（ERS）反应，影响特 定基因表达。如果内质网 功 能持续紊乱，细胞将 最终启动凋亡程序
(细胞生物学基础)第四章细胞质基质与细胞内膜系统
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。
第七章 细胞质基质与内膜系统 南开大学细胞生物学课件
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。
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。
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胞质溶胶(cytosol)
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3
一、主要成分
1 水、无机盐溶液，气体 O2、CO2 2 各种代谢物(糖、脂类、核苷酸、氨基酸) 3 蛋白质、 RNA、 4 脂肪小滴、糖原颗粒 5 与中间代谢有关的各种酶类、 6 细胞质骨架结构
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4
二、功能
• 完成各种中间代谢过程，如糖酵解过程、 磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原合成与 分解、蛋白质合成、脂肪酸合成等
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9
2 内质网的功能
1）蛋。 白质的合成 ①向细胞外分泌的蛋白，如抗体、激素、酶 等 ②膜蛋白 ③细胞器中的可溶性驻留蛋白，如溶酶体的 各种水解酶
可编辑版
10
2）脂质的合成
内质网合成构成细胞所需要几乎全部的膜脂 ， 磷脂、固醇类等。
3）蛋白质的装饰和加工
糖基化、羟基化、酰基化等
4）储存钙离子
• 功能：区隔化； 增加细胞的 内表面积
可编辑版
7
一、内质网
• 由封闭的膜系统 及其围成的腔形 成互相沟通的网 状结构。
• 约占细胞总体积 的10％以上
可编辑版
8
1 内质网的形态结构
• 粗面内质网(rER)：呈扁平囊状， 有核糖体附 着。合成蛋白质。
• 光面内质网(sER)：分支管状或小泡状，无核 糖体附着。是脂质合成的重要场所。
可编辑版
23
3.蛋白质分选途径
• 共转移(cotranslocation) ，在信号肽的作用下，新 生肽边合成边转入糙面内质网腔中，随后经高尔基体 运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。
细胞质 基质
线粒体 过氧化物酶体
细胞核
• 后转移(post translocation) ，蛋白质在细胞质基质 中合成以后再在某种信号序列的指导下进入到线粒体、
肌质网膜上的Ca2+-ATP酶
可编辑版
11
二、高尔基体
1 形态
• 靠细胞核的一面， 呈凸面，称顺面 (cis face)，
• 面向细胞膜的一面， 呈凹面，反面 (trans face)
中间膜囊(medial)
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12
2 功能
sER上合成蛋白质→ 进
入ER腔→以出芽形式
形成囊泡→进入
CGN→在medial Golgi
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18
2 功能
动物细胞
①氧化分解血液中的有毒成分，起到解毒作用 (肝细胞或肾细胞) ；
②分解脂肪酸等高能分子向细胞直接提供热能。
植物细胞
①在绿色植物叶肉细胞中，光呼吸反应；
②乙醛酸循环的反应， 脂肪酸→乙酰辅酶A → 琥珀酸→葡萄糖。
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19
第三节 蛋白质分选
1 蛋白质的定向转运(protein targeting) 分选(protein sorting)
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26
4 蛋白质分选途径与类型
• 跨膜运输 细胞质基质中合成的蛋 白质转运到内质网、线粒体、质体 (包括叶绿体) 和过氧化物酶体等细 胞器
• 膜泡运输 蛋白质通过转运小泡从 粗面内质网合成部位转运至高尔基 体再分选到细胞的不同部位
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16
2 溶酶体的功能
清除无用的生物大分子、衰老的细胞 器及衰老损伤和死亡的细胞。
防御功能（病原体感染刺激单核细胞 分化成巨噬细胞而吞噬、消化）
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17
四、过氧化物酶体
1 结构 • 单层膜围绕的、内含
一种或几种氧化酶类 的细胞器。 ①过氧化物酶体：动植 物细胞中普遍存在；
②乙醛酸循环体 ：仅 存在于植物细胞
• ② 细胞器上具有特定的信号识别装置——分 选受体(sorting receptor)
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21
2.信号假说
• 分泌性蛋白N端序列作为信号肽，指导分泌蛋 白到内质网膜上合成，然后再信号肽指导下蛋 白质边合成边通过易位子蛋白复合体进入内质 网腔。再蛋白质合成结束之前信号肽被切除。
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22
几种典型的蛋白分选信号序列
细胞根据蛋白质是否携有分选信号，以及分选 信号的性质，选择性地将其送到细胞不同的 部位,这一过程叫做蛋白质的定向转运(protein
targeting)或分选(protein sorting)
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20
• 蛋白质分选取决于两个方面：
• ① 蛋白质中包含特殊的信号序列(signal sequence or targeting sequence);
• 与细胞质骨架相关的功能，维持细胞形态、 细胞运动、胞内物质运输及能量传递等
• 蛋白质的分选与运输
• 蛋白质的修饰及选择性降解
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5
细胞内部组成的区分
• 细胞核 • 内膜系统 • 线粒体和叶绿体
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6
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。
叶绿体、过氧化物酶体、细胞核等细胞器中以及细胞
基质的特定部位
内体
溶酶体
内质网
高尔基体
细胞表面
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分泌颗粒
24
共转移途径
• 开始转移序列(start transfer sequence)：引导肽链穿 过内质网膜的信号肽 。
• 停止转移序列(stop transfer sequence)：结合在脂双 层之中而不再转入内质网腔的序列
第七章 细胞质基质与 细胞内膜系统
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1
主要内容
• 细胞质基质 • 内质网 • 高尔基复合体 • 溶酶体、过氧化物酶体 • 细胞内蛋白质的分选
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2
第一节 细胞质基质
细胞质(cytoplasm)：细胞膜内除去核以 外的所有物质。
细胞质基质(cytomatrix)：在真核细胞的 细胞质中，除去可分辨的细胞器以外 的胶状物质。
• 只有开始序列而没有停止序列，合成后一般进入内 质网腔 - 停止序列位于中部，最终成为跨膜蛋白 - 含有多个开始序列和停止序列，成为多次跨膜蛋白
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25
后转移途径
• 这类信号序列称为导肽或前导肽(leader peptide) • 蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还需
要一些蛋白质的帮助(如热休克蛋白Hsp70)使其能 够正确地折叠成有功能的蛋白
中加工→在TGN形成
囊泡→囊泡运送到质膜
→融合、排出
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13
中间膜囊(medial Golgi)
• 糖基化修饰、糖脂的形成、与高尔 基体有关的多糖的合成。
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14
周围囊泡
• 顺面一侧的囊泡可能：是内质网与高 尔基体之间的运输小泡
• 反面一侧： 分泌泡与分泌颗粒
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15
三、溶酶体
1 结构：是由单位膜围成的 囊泡 ①嵌有质子泵，形成和维持 酸性内环境 ②有多种载体蛋白用于水解 的产物向外转运 ③膜蛋白高度糖基化，防止 自身膜蛋白的降解
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3
一、主要成分
1 水、无机盐溶液，气体 O2、CO2 2 各种代谢物(糖、脂类、核苷酸、氨基酸) 3 蛋白质、 RNA、 4 脂肪小滴、糖原颗粒 5 与中间代谢有关的各种酶类、 6 细胞质骨架结构
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4
二、功能
• 完成各种中间代谢过程，如糖酵解过程、 磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原合成与 分解、蛋白质合成、脂肪酸合成等
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9
2 内质网的功能
1）蛋。 白质的合成 ①向细胞外分泌的蛋白，如抗体、激素、酶 等 ②膜蛋白 ③细胞器中的可溶性驻留蛋白，如溶酶体的 各种水解酶
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10
2）脂质的合成
内质网合成构成细胞所需要几乎全部的膜脂 ， 磷脂、固醇类等。
3）蛋白质的装饰和加工
糖基化、羟基化、酰基化等
4）储存钙离子
• 功能：区隔化； 增加细胞的 内表面积
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7
一、内质网
• 由封闭的膜系统 及其围成的腔形 成互相沟通的网 状结构。
• 约占细胞总体积 的10％以上
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8
1 内质网的形态结构
• 粗面内质网(rER)：呈扁平囊状， 有核糖体附 着。合成蛋白质。
• 光面内质网(sER)：分支管状或小泡状，无核 糖体附着。是脂质合成的重要场所。
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23
3.蛋白质分选途径
• 共转移(cotranslocation) ，在信号肽的作用下，新 生肽边合成边转入糙面内质网腔中，随后经高尔基体 运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。
细胞质 基质
线粒体 过氧化物酶体
细胞核
• 后转移(post translocation) ，蛋白质在细胞质基质 中合成以后再在某种信号序列的指导下进入到线粒体、
肌质网膜上的Ca2+-ATP酶
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11
二、高尔基体
1 形态
• 靠细胞核的一面， 呈凸面，称顺面 (cis face)，
• 面向细胞膜的一面， 呈凹面，反面 (trans face)
中间膜囊(medial)
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12
2 功能
sER上合成蛋白质→ 进
入ER腔→以出芽形式
形成囊泡→进入
CGN→在medial Golgi
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18
2 功能
动物细胞
①氧化分解血液中的有毒成分，起到解毒作用 (肝细胞或肾细胞) ；
②分解脂肪酸等高能分子向细胞直接提供热能。
植物细胞
①在绿色植物叶肉细胞中，光呼吸反应；
②乙醛酸循环的反应， 脂肪酸→乙酰辅酶A → 琥珀酸→葡萄糖。
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第三节 蛋白质分选
1 蛋白质的定向转运(protein targeting) 分选(protein sorting)
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4 蛋白质分选途径与类型
• 跨膜运输 细胞质基质中合成的蛋 白质转运到内质网、线粒体、质体 (包括叶绿体) 和过氧化物酶体等细 胞器
• 膜泡运输 蛋白质通过转运小泡从 粗面内质网合成部位转运至高尔基 体再分选到细胞的不同部位
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16
2 溶酶体的功能
清除无用的生物大分子、衰老的细胞 器及衰老损伤和死亡的细胞。
防御功能（病原体感染刺激单核细胞 分化成巨噬细胞而吞噬、消化）
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17
四、过氧化物酶体
1 结构 • 单层膜围绕的、内含
一种或几种氧化酶类 的细胞器。 ①过氧化物酶体：动植 物细胞中普遍存在；
②乙醛酸循环体 ：仅 存在于植物细胞
• ② 细胞器上具有特定的信号识别装置——分 选受体(sorting receptor)
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21
2.信号假说
• 分泌性蛋白N端序列作为信号肽，指导分泌蛋 白到内质网膜上合成，然后再信号肽指导下蛋 白质边合成边通过易位子蛋白复合体进入内质 网腔。再蛋白质合成结束之前信号肽被切除。
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22
几种典型的蛋白分选信号序列
细胞根据蛋白质是否携有分选信号，以及分选 信号的性质，选择性地将其送到细胞不同的 部位,这一过程叫做蛋白质的定向转运(protein
targeting)或分选(protein sorting)
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20
• 蛋白质分选取决于两个方面：
• ① 蛋白质中包含特殊的信号序列(signal sequence or targeting sequence);
• 与细胞质骨架相关的功能，维持细胞形态、 细胞运动、胞内物质运输及能量传递等
• 蛋白质的分选与运输
• 蛋白质的修饰及选择性降解
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5
细胞内部组成的区分
• 细胞核 • 内膜系统 • 线粒体和叶绿体
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6
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。
叶绿体、过氧化物酶体、细胞核等细胞器中以及细胞
基质的特定部位
内体
溶酶体
内质网
高尔基体
细胞表面
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分泌颗粒
24
共转移途径
• 开始转移序列(start transfer sequence)：引导肽链穿 过内质网膜的信号肽 。
• 停止转移序列(stop transfer sequence)：结合在脂双 层之中而不再转入内质网腔的序列
第七章 细胞质基质与 细胞内膜系统
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1
主要内容
• 细胞质基质 • 内质网 • 高尔基复合体 • 溶酶体、过氧化物酶体 • 细胞内蛋白质的分选
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2
第一节 细胞质基质
细胞质(cytoplasm)：细胞膜内除去核以 外的所有物质。
细胞质基质(cytomatrix)：在真核细胞的 细胞质中，除去可分辨的细胞器以外 的胶状物质。
• 只有开始序列而没有停止序列，合成后一般进入内 质网腔 - 停止序列位于中部，最终成为跨膜蛋白 - 含有多个开始序列和停止序列，成为多次跨膜蛋白
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25
后转移途径
• 这类信号序列称为导肽或前导肽(leader peptide) • 蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还需
要一些蛋白质的帮助(如热休克蛋白Hsp70)使其能 够正确地折叠成有功能的蛋白
中加工→在TGN形成
囊泡→囊泡运送到质膜
→融合、排出
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13
中间膜囊(medial Golgi)
• 糖基化修饰、糖脂的形成、与高尔 基体有关的多糖的合成。
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14
周围囊泡
• 顺面一侧的囊泡可能：是内质网与高 尔基体之间的运输小泡
• 反面一侧： 分泌泡与分泌颗粒
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15
三、溶酶体
1 结构：是由单位膜围成的 囊泡 ①嵌有质子泵，形成和维持 酸性内环境 ②有多种载体蛋白用于水解 的产物向外转运 ③膜蛋白高度糖基化，防止 自身膜蛋白的降解