内质网的结构和功能
内质网
（4） 蛋白质在粗面内质网上继续合成:
1. 处于暂停状态的蛋白质合成重新开始。 2. 信号肽反向贴附转移器，通过疏水节段插入内质网膜。 3. 肽链以袢环形式进入内质网腔，直至合成完整多肽链。 4. 内质网膜上的信号肽，被腔面的信号肽酶切掉降解。 5. 核糖体脱离内质网，重新加入新的蛋白质合成。
脂类去向： 一、嵌入到内质网脂类双层中，补充自身膜损失。 二、输送到其它膜性细胞器，补充其他膜相损失。
（六）贮存钙离子
细胞膜和ER膜上有Ca 2+ -泵，能将胞质中的Ca2+泵出胞外或 贮存在内质网（Ca2+-库）中，使细胞质中的Ca2+和细胞外及Ca2+ -库的Ca2+保持极大的浓度差。
内质网在细胞中的分布图
鸡 输 卵 管 细 胞 粗 面 内 质 网
小鼠睾丸间质细胞滑面内质网
Endoplasmic reticulum of living CHO cells displayed by green fluorescent protein(GFP)
二）内质网的分类
粗面内质网（rER） 滑面内质网（sER）
（3） 信号肽被引导到内质网膜上：
SRP受体也称停靠蛋白(docking protein)： 膜整合蛋白，暴露于内质网膜表面。
过程： 1. SRP与膜上受体结合,SRP-核糖体复合体被引导到ER 膜上，与ER膜接触，核糖体结合核糖体受体。 2. 核糖体与ER膜结合成为附着核糖体，SRP从核糖体上 解离，参加下次循环。
SRP receptor binding site
Three functional binding sites
第十一章内质网
（四）膜脂的合成
大部分膜脂在糙面内质网膜组装。膜脂的合成与蛋 白质的合成、运输过程密切相关。是细胞内唯一合成膜 脂的细胞器，作为细胞膜成分的“源泉”。
脂类去向：
一、嵌入到内质网脂类双层中，补充自身膜损失。
二、输送到其它膜性细胞器，补充其他膜相损失。
①胞液面磷脂合成：
新合成的脂类分子最初只嵌入内质网脂双层的细胞质 基质面。
分类： ①粗面内质网（rough endoplasimic reticulum，rER） ②光面内质网（smooth endoplasimic reticulum，sER）
粗面内质网（rER） 滑面内质网（sER）
RER has ribosomes on the cytosolic side of continuous, flattened sacs(cisternae); SER is an interconnecting network of tubular membrane elements.
真核细胞膜结合区室的主要功能
细胞器
胞质溶胶 细胞核 内质网 高尔基 溶酶体 内体 过氧化物酶体 线粒体
主要功能
代谢的主要场所，蛋白质合成部位 基因组存在场所，DNA,RNA的合成地 脂的合成场所，蛋白质合成和集散地 蛋白质和脂的修饰，分选和包装 细胞内的降解作用 内吞物质的分选 毒性分子的氧化 通过氧化磷酸化合成ATP
②一个位于内部的内信号肽疏水序列
（2）多次跨膜蛋白整合到ER膜的方式：
具有两个以上起始转移序列和停止转移序列，多 肽链前后来回重复的通过脂双层。
（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。 糖基化的作用： 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。
1内质网的结构和功能
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
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
3、参与糖原代谢：在肝细胞中，糖原颗粒常 与光面内质网伴存。当糖原丰富时光面内质 网常被遮盖而不易分辨，当饥饿使糖原减少 时光面内质网就明显可见。对肝细胞光面微 粒体分析表明，其膜上有葡萄糖-6-磷酸酶， 这种酶与糖原代谢有关。
4、参与药物代谢和细胞解毒：一些脂溶性代 谢产物和药物，有一定毒性，不易直接被排 出，需在肝细胞中经过氧化、还原、水解和 结合等生物转化过程，降低其毒性，且成为 易溶于水的物质利于排出体外。光面内质网 上有混合功能氧化酶系统，如NADPH细胞色 素C还原酶、细胞色素P450等。当给大鼠大 量注射脂溶性苯巴比妥时，可见肝细胞的光 面内质网显著增生，其内参与药物代谢的酶 活性也增强，表明肝细胞的光面内质网与药 物代谢有密切关系。
2、蛋白质的修饰与加工：包括糖基化、酰基化、 氨基酸羟基化以及肽链间的二硫键形成等。糖基化 是内质网中最主要的蛋白修饰。糖基化在糖基转移 酶作用下发生，包括：（1）N-连接的糖基化（ Nlinked glycosylation）。即N-乙酰葡萄糖胺与天冬 酰胺残基的—NH2连接，在粗面内质网中进行。（2） O-连接的糖基化（ O- linked glycosylation）。即半 乳糖或N-乙酰半乳糖胺与丝氨酸、苏氨酸、羟脯氨 酸、羟赖氨酸残基—OH连接，主要在高尔基体内进 行。酰基化主要指软脂酸与半胱氨酸共价结合，发 生在内质网的细胞质基质侧。
内质网的形态结构 内质网的主要功能 内质网与基因表达的调控
内质网
1945年Porter首先在电子显微镜下观察成纤维细胞 时发现一种网状结构位于细胞质内，故名为内质网 （endoplasmic reticulum,ER）。后来发现内质网 可存在于细胞质的任何部位，内质网广泛分布于各 种细胞中，它是一个由单位膜包围的封闭结构，这 些互相连续的封闭结构在形态上呈现为囊状、管状 和泡状，在细胞质内形成一个三维网状结构。内质 网膜所包围的空间称内质网腔，内质网腔与胞质溶 胶之间物质交换必须通过内质网膜进行。内质网与 高尔基体之间的物质交换是通过运输小泡进行的。
医学细胞生物学第一章内质网
信号识别颗粒（singnal recognition particle,SRP) ：
识别信号肽并与之结合，引导核糖体与ER结合。 SRP是核糖核蛋白复合体。是由一个7SRNA（300核 苷酸）分子和6条多肽链组成。
SRP三个功能位点： 1.信号肽结合位点； 2.SRP受体结合位点； 3.翻译暂停结构区域。
医学细胞生物学第 一章内质网
内膜系统(endomembrane system)：
位于细胞内，在结构、功能乃至发 生上有一定联系的膜性结构的总称。
内膜系统包括：
核膜 内质网 高尔基复合体 溶酶体 过氧化物酶体 液泡
内体 高尔基体
内质网 过氧化物酶体
核膜 溶酶体
第一节 内 质 网
1945 Porter KR在小鼠成纤维细胞中发现并命 名为内质网。
指在多肽链中特殊的氨基酸残基侧链上，以共价键 连接上单糖和低聚糖形成糖蛋白的过程。
寡糖+蛋白质 糖蛋白连接方式
共价结合
糖蛋白
N-连接寡糖
O-连接糖基化
18
(二）滑面内质网的功能
1.脂类的合成 磷脂、胆固醇、糖脂 2.糖原的代谢 糖原的合成与分解 3.解毒作用 不同的细胞中SER的作用有差异： 肝细胞的SER ：糖原的合成与分解
内质网占整个细胞质量的15%～20% 。
标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶。
三、内质网的类型
滑面内质网
粗面内质网
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1. 粗面内质网（rough endoplasmic reticulum，RER）
形 态：板层状排列的扁囊; 内含物：低电子或中等电子密度的物质 (新合成的蛋 白质) ; 分 布：分泌旺盛或分化高的细胞内; 膜表面附着核糖体。
粗面内质网的形态
内质网
蛋白质转入内质网合成涉及的4种成分：
• 信号肽：被合成肽链N端的一段特殊氨基酸 序列，是引导肽链进入内质网腔的一段序 列，又称开始转移序列。
• 信号识别颗粒（SRP)：由6种结构不同的 多肽组成，SRP与信号肽结合，导致蛋白 质合成暂停。
• 信号识别颗粒受体(SRP-R)：内质网上的膜 整合蛋白，可与SRP特异结合。
网，完成于高尔基体。
不一定完成于高尔基体
3.细胞内蛋白质质量监控的重要因子为
。
4.在多次跨膜蛋白肽链上，常常有 个或者 个
以上的疏水性起始转移肽和停止转移肽。
5.滑面内质网合成脂质通常在 侧
6论述内质网和线粒体电子传递链的不同。
见书P106页
3.下列蛋白质合成后的加工、修饰的叙述，下
列哪项不正确（ ）
A正确的折叠
B二硫键的修饰
C糖基化
D蛋白原的水解
E分泌
4.由信号肽介导进入内质网的蛋白有（ ）
A溶酶体酶
B核蛋白 C分泌性蛋白
D内质网膜蛋白
E过氧化物酶体酶
1.由内质网合成并运输到高尔基体、溶酶体、
细胞膜以外的蛋白质大多是糖蛋白
2.N-连接和O-连接的寡糖修饰都是起始于内质
滑面内质网的功能
参与脂质的合成和转运
ER合成的膜脂以出芽小泡的方式转运至高尔基体 ，溶酶体和质膜上，或以水溶性磷脂转换蛋白为载 体，与之结合成复合体进入细胞质，通过自由扩散 转至其他膜上。
参与糖原的代谢：糖元的分解
是否参与糖元的合成，目前还不确定。
细胞解毒的主要场所
基本机制：催化多种化合物的氧化或羟化
糖基化：单糖或者寡糖与蛋白质之间通过共 价键的结合形成糖蛋白的过程。
催化以上过程的糖基转移酶，是存在于粗面 内质网网膜腔面的一种膜整合蛋白。
内质网的生物学功能及研究
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。
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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。