细胞质基质与内膜系统ppt课件
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细胞质基质和细胞内膜系统学时(共72张PPT)
高尔基体的形态结构 高尔基体的功能 高尔基体与细胞内的膜泡运输
高尔基复合体的发现
高尔基复合体是普遍存在于真核细胞中的重要细胞器，最初由意 大利医生Camillo Golgi于1898年用硝酸银染色，在猫头鹰的小脑蒲 肯野氏细胞中发现，为纪念Golgi本人，称这种结构为高尔基体（ Golgi body ）或高尔基器（Golgi apparatus）。
高尔基体是内膜系统的一部分，结构复杂，由许多扁囊、小 泡、大泡组成，现在称这种复杂的结构为高尔基复合体（Golgi complex）。
一、高尔基体的形态结构
电镜下高尔基体结构
高尔基体是有极性的细胞器
扁囊弯曲成凸面
又称形成面（forming face）或顺面（cis face）
面向质膜的凹面（concave） 又称成熟面（mature face）或反面（trans face）
微粒体：细胞匀浆和超速离心的过程中由破碎的内质网形成的近似
球形的囊泡状结构，而不是细胞内固有结构。
分析表明：蛋白质约占2/3（比质膜多），主要是酶类。
脂类1/3（比质膜少）在滑面内质网高于粗面 内质网，主要为磷脂和胆固醇。
二、ER的功能
ER是细胞内蛋白质与脂类合成的基地，几乎全部脂类和
多种重要蛋白都是在内质网合成的。
第四节 溶酶体与过氧化物酶体
溶酶体（lysosome）几乎存在于所有的动物细胞中。溶酶 体是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。其 主要功能是进行细胞内的消化作用。
溶酶体的结构、 溶酶体的功能 溶酶体的发生
一、结构及化学组成
电镜下观察，溶酶体是外包一层单位膜的圆泡状结构，大小介于 线粒体和微粒体之间。
膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解。
高尔基复合体的发现
高尔基复合体是普遍存在于真核细胞中的重要细胞器，最初由意 大利医生Camillo Golgi于1898年用硝酸银染色，在猫头鹰的小脑蒲 肯野氏细胞中发现，为纪念Golgi本人，称这种结构为高尔基体（ Golgi body ）或高尔基器（Golgi apparatus）。
高尔基体是内膜系统的一部分，结构复杂，由许多扁囊、小 泡、大泡组成，现在称这种复杂的结构为高尔基复合体（Golgi complex）。
一、高尔基体的形态结构
电镜下高尔基体结构
高尔基体是有极性的细胞器
扁囊弯曲成凸面
又称形成面（forming face）或顺面（cis face）
面向质膜的凹面（concave） 又称成熟面（mature face）或反面（trans face）
微粒体：细胞匀浆和超速离心的过程中由破碎的内质网形成的近似
球形的囊泡状结构，而不是细胞内固有结构。
分析表明：蛋白质约占2/3（比质膜多），主要是酶类。
脂类1/3（比质膜少）在滑面内质网高于粗面 内质网，主要为磷脂和胆固醇。
二、ER的功能
ER是细胞内蛋白质与脂类合成的基地，几乎全部脂类和
多种重要蛋白都是在内质网合成的。
第四节 溶酶体与过氧化物酶体
溶酶体（lysosome）几乎存在于所有的动物细胞中。溶酶 体是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。其 主要功能是进行细胞内的消化作用。
溶酶体的结构、 溶酶体的功能 溶酶体的发生
一、结构及化学组成
电镜下观察，溶酶体是外包一层单位膜的圆泡状结构，大小介于 线粒体和微粒体之间。
膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解。
细胞质基质与内膜系统PPT课件
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
细胞基质与细胞内膜系统优秀课件
反面膜囊上结合有特殊受体 → 与特殊配体识别亲和 → 分泌蛋白与其他蛋白分离
⑵ 蛋白质的糖基化修饰 Ⅰ过程 ■ rER合成的大多数蛋白在高尔基体中发生糖基化 ■ 在从rER向高尔基体及其各膜囊转运中，对寡糖基加工与
修饰 Ⅱ 糖基化的意义 ■ 为各种蛋白质打上不同标志，以利于高尔基体的分类与
包装 ■ 保证糖蛋白从rER到高尔基体膜囊方向的转移 ■ 增强糖蛋白的稳定性
骨架蛋白）； 质膜外周蛋白；核输入蛋白；转运到线粒体、叶绿体和过氧化
物酶体的蛋白
⑵ 蛋白质的修饰与加工 Ⅰ 主要的修饰加工作用：糖基化、羟基化、酰基化 Ⅱ 糖基化的发生在ER腔面，酰基化发生在ER的细胞质基质侧 Ⅲ 新生肽段的折叠与组装 2、脂类的合成 Ⅰ合成场所：光面内质网 Ⅱ 重要性：合成包括磷脂和胆固醇在内的几乎全部膜脂 Ⅲ 合成的磷脂向其他膜部分转运的方式： ■ 以出芽方式转运到高尔基体、溶酶体和细胞膜 ■ 凭借PEP在膜之间转移
细胞基质与细胞内 膜系统
第五章 细胞基质与细胞内膜系统
第一节 细胞质基质与内膜系统概述 一、细胞质基质 （cytoplasmic matrix or cytomatrix） (一） 细胞质基质的涵义 １、 基本概念：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。
２、主要成分：中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构。
３、主要特点：细胞质基质是一个高度有序的体系；通过弱 键而相互作用处于动态平衡的结构体系
4、化学本质：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，存留在上清液中的就是细胞质基质 的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。
（二）
１、是完成各种中间代谢过程的场所 如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等
⑵ 蛋白质的糖基化修饰 Ⅰ过程 ■ rER合成的大多数蛋白在高尔基体中发生糖基化 ■ 在从rER向高尔基体及其各膜囊转运中，对寡糖基加工与
修饰 Ⅱ 糖基化的意义 ■ 为各种蛋白质打上不同标志，以利于高尔基体的分类与
包装 ■ 保证糖蛋白从rER到高尔基体膜囊方向的转移 ■ 增强糖蛋白的稳定性
骨架蛋白）； 质膜外周蛋白；核输入蛋白；转运到线粒体、叶绿体和过氧化
物酶体的蛋白
⑵ 蛋白质的修饰与加工 Ⅰ 主要的修饰加工作用：糖基化、羟基化、酰基化 Ⅱ 糖基化的发生在ER腔面，酰基化发生在ER的细胞质基质侧 Ⅲ 新生肽段的折叠与组装 2、脂类的合成 Ⅰ合成场所：光面内质网 Ⅱ 重要性：合成包括磷脂和胆固醇在内的几乎全部膜脂 Ⅲ 合成的磷脂向其他膜部分转运的方式： ■ 以出芽方式转运到高尔基体、溶酶体和细胞膜 ■ 凭借PEP在膜之间转移
细胞基质与细胞内 膜系统
第五章 细胞基质与细胞内膜系统
第一节 细胞质基质与内膜系统概述 一、细胞质基质 （cytoplasmic matrix or cytomatrix） (一） 细胞质基质的涵义 １、 基本概念：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。
２、主要成分：中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构。
３、主要特点：细胞质基质是一个高度有序的体系；通过弱 键而相互作用处于动态平衡的结构体系
4、化学本质：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，存留在上清液中的就是细胞质基质 的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。
（二）
１、是完成各种中间代谢过程的场所 如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等
第六章细胞基质与内膜系统
第一节 细胞质基质(cytosol)
• 1.溶胶:除去可辩识细胞器后的胶态物 • 2.组成:各种酶,胞质骨架 • 3.胶体是蛋白质同水分子形成的水合
物 • 4.高度有序
• 5.细胞质基质的基本功能
• 1)中间代谢的场所。糖酵解、磷酸戊糖途径、糖 醛酸途径、糖原合成
• 2)为细胞器提供所需离子环境 • 3)为细胞器行使功能提供底物。 • 4)细胞质骨架：提供锚定位点，各种组分区域化. • 5)参与蛋白质修饰、选择性降解等
RER呈扁平囊状，排列整齐， 有核糖体附着
SER呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。
• RER功能是合成各种蛋白，分泌旺盛细胞中 较多，未分化细胞和肿瘤细胞中较少。
• SER是脂类合成场所，常为出芽位点，将合 成的proteins和lipids运到高尔基体
• SER是ER管道网络的一部分
肌质网 (sacroplasmic reticulum)
• 将分泌蛋白的mRNA在无细胞体系中翻译时， 如不加RER小泡，获得的翻译产物的长度比从 细胞中分泌出的蛋白质长。如在这种无细胞体 系中添加RER小泡，翻译产物与从细胞中分泌 出来的蛋白质长度相同。因此推测信号序列在 引导蛋白质进入内质网后被切除了。
(2)蛋白水解酶实验证明多肽在合成的同时就开 始向ER转运：
3、脂的合成与转运
• SER是脂类合成主要场所。甘油三酯是 由SER合成并贮存ER腔中。
• 细胞膜所需的膜脂全都在SER合成， SER上有合成磷脂所需的酶。
• SER合成的磷脂由胞质面转向ER腔面， 转位由ER膜中翻转酶帮助完成。
SER合成磷脂向其它膜结构转运 的2种方式：
1. 通过水溶性载体蛋白-磷脂交换蛋白(PEP)， 在膜结构间转移磷脂：PEP与磷脂结合形成水 溶性复合物进入cytosol，扩散遇上其它膜后， PEP释放磷脂，将它插在膜上。
• 1.溶胶:除去可辩识细胞器后的胶态物 • 2.组成:各种酶,胞质骨架 • 3.胶体是蛋白质同水分子形成的水合
物 • 4.高度有序
• 5.细胞质基质的基本功能
• 1)中间代谢的场所。糖酵解、磷酸戊糖途径、糖 醛酸途径、糖原合成
• 2)为细胞器提供所需离子环境 • 3)为细胞器行使功能提供底物。 • 4)细胞质骨架：提供锚定位点，各种组分区域化. • 5)参与蛋白质修饰、选择性降解等
RER呈扁平囊状，排列整齐， 有核糖体附着
SER呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。
• RER功能是合成各种蛋白，分泌旺盛细胞中 较多，未分化细胞和肿瘤细胞中较少。
• SER是脂类合成场所，常为出芽位点，将合 成的proteins和lipids运到高尔基体
• SER是ER管道网络的一部分
肌质网 (sacroplasmic reticulum)
• 将分泌蛋白的mRNA在无细胞体系中翻译时， 如不加RER小泡，获得的翻译产物的长度比从 细胞中分泌出的蛋白质长。如在这种无细胞体 系中添加RER小泡，翻译产物与从细胞中分泌 出来的蛋白质长度相同。因此推测信号序列在 引导蛋白质进入内质网后被切除了。
(2)蛋白水解酶实验证明多肽在合成的同时就开 始向ER转运：
3、脂的合成与转运
• SER是脂类合成主要场所。甘油三酯是 由SER合成并贮存ER腔中。
• 细胞膜所需的膜脂全都在SER合成， SER上有合成磷脂所需的酶。
• SER合成的磷脂由胞质面转向ER腔面， 转位由ER膜中翻转酶帮助完成。
SER合成磷脂向其它膜结构转运 的2种方式：
1. 通过水溶性载体蛋白-磷脂交换蛋白(PEP)， 在膜结构间转移磷脂：PEP与磷脂结合形成水 溶性复合物进入cytosol，扩散遇上其它膜后， PEP释放磷脂，将它插在膜上。
第五章 细胞质基质与细胞内膜系统
在ER发生N-连接的糖基化（识别过程与酶的空间结构有关） 在CGN形成M6P 溶酶体蛋白在TGN与膜上的M6P受体结合，出芽向溶酶体中转移 前溶酶体的形成：膜上有质子泵，胞内呈酸性。使受体与酶分离 以上仅为一个特例，并非所有融酶体蛋白都具有M6P信号；很多蛋 白质的分选也不以糖链作为信号
胰腺腺泡细胞中的rER
二、内质网的功能
行使多种重要功能的复杂的结构体系 （1）粗面内质网
蛋白质的合成、加工和转运 脂质的合成； 糖原分解（6-磷酸葡萄糖酶）； 解毒（细胞色素P450家族酶系）； 离子调节（钙库）； 渗透压调节； 胆汁、胃酸、血小板形成等
（2）光滑内质网
蛋白质的糖基化及其修饰
由内质网和高尔基体协同，真核细胞发展了 复杂的蛋白质糖基化加工过程。
糖链仅连接在几种氨基酸残基上，即Asn（N－ 连接）或Ser、Thr、Hly/Hpr（O-连接） 糖基化的确切生物学功能尚不清除
高尔基体还进行蛋白聚糖的装配 糖脂的装配可能与糖蛋白的装配相似 植物细胞的高尔基体合成更加丰富的多糖
•内质网形成一个双膜的杯形结构(a,b),衰老的细胞器(线粒体)从 杯口进入(c), 然后封口(d),形成双膜的小泡。小泡与成熟的溶酶 体融合(e),或与来自溶酶体分泌小泡融合(f), 溶酶体的酶降解融 合泡中的底物(g)。 •
异噬性溶酶体(heterolysosome)
又称异体吞噬泡, 它的作用底物是外源 性的, 即细胞经吞噬、胞饮作用所摄入 的胞外物质。异噬性溶酶体实际上是初 级溶酶体同内吞泡融合后形成的。
植物溶酶体
液泡(vacuoles)
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。
第三节细胞质基质与细胞内膜系统ppt课件
菌细胞中的液泡起着溶酶体的作用。细菌细胞中也没有溶酶体，但
有的细菌细胞在其细胞壁与质膜之间的质周隙中含有水解酶，因而
质周隙起 着类似于溶酶体的作用。
4、类型（生理状态不同划分）
初级溶酶体，它是由高尔基囊的边缘膨大而出来的泡状结构，因此它 本质上是分泌泡的一种，所含的酶由核糖体合成转运到高
尔基体的，其中的水解酶没有活性，处于潜伏状态。 次级溶酶体，是吞噬泡和初级溶酶体融合的产物，是正在进行消化的溶酶体。
多聚核糖体的生物学意义 细胞内各种多肽的合成，不论其分子量的大小或是mRNA的 长短如何，单位时间内所合成的多肽分子数目都大体相等。 以多聚核糖体的形式进行多肽合成，对mRNA的利用及对其浓 度的调控更为经济和有效。
（四） 高尔基体
高尔基体的形态结构 高尔基体的功能
1、高尔基体复合体的形态结构
N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶
磷酸葡萄糖苷酶
M6P 磷酸化识别信号：信号斑
高尔基体trHale Waihona Puke ns-膜囊和TGN膜（M6P受体）
溶酶体酶分选与局部浓缩
以出芽的方式转运到前溶酶体
M6P （6磷酸甘露糖）
分选途径多样化
依赖于M6P 的分选途径的效率不高，部分溶酶体酶通过 运输小泡直接分泌到细胞外；在细胞质膜上也存在依赖 于钙离子的M6P受体，同样可与胞外的溶酶体酶结合， 通过受体介导的内吞作用，将酶送至前溶酶体中，M6P 受体返回细胞质膜，反复使用。
2、内质网的功能： ＊蛋白质的合成与转运（粗面内质网）； ＊蛋白质的加工（如糖基化）； ＊脂类代谢与糖类代谢（滑面内质网）； ＊解毒作用（滑面内质网上有分解毒物的酶）。
分泌蛋白；整合膜蛋白；内膜系统各 种细胞器内的可溶性蛋白（需要隔离 或修饰）。
有的细菌细胞在其细胞壁与质膜之间的质周隙中含有水解酶，因而
质周隙起 着类似于溶酶体的作用。
4、类型（生理状态不同划分）
初级溶酶体，它是由高尔基囊的边缘膨大而出来的泡状结构，因此它 本质上是分泌泡的一种，所含的酶由核糖体合成转运到高
尔基体的，其中的水解酶没有活性，处于潜伏状态。 次级溶酶体，是吞噬泡和初级溶酶体融合的产物，是正在进行消化的溶酶体。
多聚核糖体的生物学意义 细胞内各种多肽的合成，不论其分子量的大小或是mRNA的 长短如何，单位时间内所合成的多肽分子数目都大体相等。 以多聚核糖体的形式进行多肽合成，对mRNA的利用及对其浓 度的调控更为经济和有效。
（四） 高尔基体
高尔基体的形态结构 高尔基体的功能
1、高尔基体复合体的形态结构
N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶
磷酸葡萄糖苷酶
M6P 磷酸化识别信号：信号斑
高尔基体trHale Waihona Puke ns-膜囊和TGN膜（M6P受体）
溶酶体酶分选与局部浓缩
以出芽的方式转运到前溶酶体
M6P （6磷酸甘露糖）
分选途径多样化
依赖于M6P 的分选途径的效率不高，部分溶酶体酶通过 运输小泡直接分泌到细胞外；在细胞质膜上也存在依赖 于钙离子的M6P受体，同样可与胞外的溶酶体酶结合， 通过受体介导的内吞作用，将酶送至前溶酶体中，M6P 受体返回细胞质膜，反复使用。
2、内质网的功能： ＊蛋白质的合成与转运（粗面内质网）； ＊蛋白质的加工（如糖基化）； ＊脂类代谢与糖类代谢（滑面内质网）； ＊解毒作用（滑面内质网上有分解毒物的酶）。
分泌蛋白；整合膜蛋白；内膜系统各 种细胞器内的可溶性蛋白（需要隔离 或修饰）。
细胞生物学课件：第四章-内膜系统
控制蛋白质的寿命（稳定性）：蛋白质N端第 一个氨基酸残基决定蛋白质的寿命。甲硫氨基酸、 丝氨酸、苏氨酸、丙氨酸、缬氨酸、半胱氨酸、 甘氨酸或脯氨酸——稳定；其它12种——不稳定。
降解或纠正变性和错误折叠的蛋白质
核糖体（ribosome）
无被膜。主要 成分是蛋白质 （40%，表面） 和rRNA(60%， 内部). 唯一功能就是 按mRNA指令 合成多肽链。
以及肽链延伸时与mRNA结合
核糖体蛋白的作用：
1、对 rRNA折叠成有功能的三维结构十分必要。
2、蛋白质合成中核糖体空间构像发生一系列变 化，r蛋白对此起一定微调作用。
3、在核糖体的结合位点上，r蛋白与rRNA共同 行使功能。
内质网
Endoplasmic reticulum
是由封闭的膜系统及其围成 腔形成互相沟通的网状结构 占膜系统的一半。 占细胞总体积的10%以上。
70S——原核细胞、真核细胞线粒体 和叶绿体内。50S + 30S。
通常情况下。大小两个亚基游离于细胞质基质中。 当小亚基与mRNA结合后，大小亚基才结合成完整 的核糖体（自我装配），进行肽链合成。合成终止 后，大小亚基解离，又分别游离于细胞质基质中。
核糖体中，rRNA起主要作用：
1、具有肽酰转移酶活性。 2、为 tRNA提供结合位点（A、P、E）。 3、为多种蛋白合成因子提供结合位点。 4、蛋白合成起始时参与同mRNA选择性地结合，
与其它细胞器关系
形态结构
内质网膜上可能有某种特殊的 装置，将rER和sER间隔开。 Rough endoplasmic reticulum 扁囊。是内质网与 核糖体的复合体。合成分泌性蛋白和多种膜蛋白。 Smooth endoplasmic reticulum 分支管道。占很少 区域。出芽位点。合成脂类 。
降解或纠正变性和错误折叠的蛋白质
核糖体（ribosome）
无被膜。主要 成分是蛋白质 （40%，表面） 和rRNA(60%， 内部). 唯一功能就是 按mRNA指令 合成多肽链。
以及肽链延伸时与mRNA结合
核糖体蛋白的作用：
1、对 rRNA折叠成有功能的三维结构十分必要。
2、蛋白质合成中核糖体空间构像发生一系列变 化，r蛋白对此起一定微调作用。
3、在核糖体的结合位点上，r蛋白与rRNA共同 行使功能。
内质网
Endoplasmic reticulum
是由封闭的膜系统及其围成 腔形成互相沟通的网状结构 占膜系统的一半。 占细胞总体积的10%以上。
70S——原核细胞、真核细胞线粒体 和叶绿体内。50S + 30S。
通常情况下。大小两个亚基游离于细胞质基质中。 当小亚基与mRNA结合后，大小亚基才结合成完整 的核糖体（自我装配），进行肽链合成。合成终止 后，大小亚基解离，又分别游离于细胞质基质中。
核糖体中，rRNA起主要作用：
1、具有肽酰转移酶活性。 2、为 tRNA提供结合位点（A、P、E）。 3、为多种蛋白合成因子提供结合位点。 4、蛋白合成起始时参与同mRNA选择性地结合，
与其它细胞器关系
形态结构
内质网膜上可能有某种特殊的 装置，将rER和sER间隔开。 Rough endoplasmic reticulum 扁囊。是内质网与 核糖体的复合体。合成分泌性蛋白和多种膜蛋白。 Smooth endoplasmic reticulum 分支管道。占很少 区域。出芽位点。合成脂类 。
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体积比
54 6 12 3 1 1 1 22
肝细胞中细胞质基质及细胞其它组分的数目及所占的体积比 （引自Albert.1998）
.
5
3.膜结合细胞器在细胞内的分布 膜结合细胞器在细胞内是按功能、分层次分布的。
动物细胞中膜结合的细胞器及分布
.
6
第一节 细胞质基质及其功能
.
7
一、细胞质基质的含义
1、经典细胞学:电镜下，在真核细胞的细胞质中，除去可分
系，是其他成分锚定的骨架，同时它们经常处于装配和解聚
的动态平衡中，其解聚的亚单位仍保持在液相中.
.
8
• 细胞质基质很可能是一种高度 有序的体系关键在于细胞质骨 架纤维贯穿其中，起重要的组 织作用
• 主要特点：细胞质基质是一个 高度有序的体系；通过弱键而 相互作用处于动态平衡的结构 体系
• 主要成分：中间代谢有关的数 千种酶类、细胞质骨架结构。
.
10
大分子拥挤 (Macromolecular crowding)
The crowded state of the cytoplasm in (a) eukaryotic and (b) E. coli cells
.
11
二、细胞质基质的功能
完成各种中间代谢过程
如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等
调节和则识别蛋作白用 质往往是稳定的；如是其他氨基酸，则 往往是不稳定的。在真核细胞每种蛋 白质起始合成时， N 端的第一个氨基酸都是甲硫氨酸（细菌中为甲酰甲 硫氨酸）， 但合成后不久便被特异的氨基肽酶水解除 去，然后由氨酰-tRNA 蛋白转移酶把一个 信号氨基酸加到某些蛋白质 的N 端，最终在蛋白质的N 端留下一个稳定或不稳定 的 氨基酸残基。
驱动泛素移除、靶蛋白解折叠转入蛋白酶体. 核心内被降解
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3. 降解变性和错误折叠的蛋白质
细胞质基质中的变 性蛋白质、错误折 叠的蛋白质、 含有 被氧化或其他非正 常修饰氨基酸的蛋 白质，不管其 N 端 氨基酸残基是否稳 定，常常很快被降 解清除
.
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2004 年诺贝尔化学奖
• 发现泛素调节的蛋白质降解
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Central Dogma of Biology
transcription
translation
DNA
RNA
PROTEIN
replication
folding, assembly, targeting
amino acids, degradation FUNCTIONAL
peptides
PROTEIN
为某些蛋白质合成和脂肪酸合成提供场所
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； 细胞质基质结构体系的组织者
与细胞膜相关的功能
细胞质基质产生区室化；依靠细胞膜或细胞器膜上的泵 蛋白和离子通道维持细胞 内外跨膜的离子梯度
蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解
.
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1. 蛋白质的修饰
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9
细胞质基质是细胞真正的内环境，其组成成分复杂。主要含 有与中间代谢有关的数千种酶类，依分子大小大致划分为下列几 种。
小分子和各种离子：如水 K+、Cl-、Na+、Mg++、Ca++等。
中分子类：脂类、糖类、氨基酸、核苷酸类等。
大分子类：蛋白质、脂蛋白、RNA、多糖等。
故认为它呈复杂的胶体性质，可随环境条件的改变 由溶胶变为凝胶状态或者相反，这成为某些细胞运动方 式的动力。
regulation of
conformation/
function
.
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4. 帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠
热休克蛋白（heat shock protein， HSP）：一类进化上高度
保细守胞中的的蛋某白些蛋质白家质族分，子作可以为识分别子正伴在侣合成（的m多o肽le或cu部la分r 折ch叠a的p多er肽on并e与）多 发肽身挥的 并某不多些参种部与作位最用相终，结产合物协，的助从形细而成胞帮 ，内助 因这 此蛋些 称白多 为质肽分合转子成运“、伴、折侣分叠”选或。、装折配，叠这与一装类配分等子本
催化核心
调节和识别作用
泛素化和蛋白酶体所介导的蛋白质降解途径
A. 经负染色的蛋白酶体结构电镜照片。B. 靶蛋白泛素化及其降解示意图1.泛素活化酶
E1 活化泛素分子；2. 泛素分子转移至泛素结合酶（泛素载体蛋白） E2 ；3. 泛素连接
酶E3 催化形成异肽 键4. 靶蛋白被泛素化；5. 蛋白酶体识别泛素化靶蛋白、ATP 水解
.
1
第7章 细胞质基质与内膜系统
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2
本章主要内容
细胞质基质及其功能 细胞内膜系统及其功能
内质网 高尔基体 溶酶体 过氧化物酶体
.
3
真核细胞内区室化
.
4
细胞组分
细胞质基质 细胞核 内质网 高尔基体 溶酶体 胞内体
过氧化物酶体 线粒体
数目
1 1 1 1 300 200 400 1700
辅酶或辅基与酶的共 价结合
磷酸化与去磷酸化 蛋白质糖基化作用 甲基化修饰 酰基化
.
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2. 控制蛋白质的寿命
N 端第一个氨基酸残基是决定蛋白质寿命的信号
若泛N素端是的一第种一由个氨76基个酸氨是基M酸et残（甲基硫组氨成酸的）小、分S子er（蛋丝白氨，酸具）有、蛋Th白r（质苏降氨解酸和）细、Ala （胞丙周氨期酸调）控或Pro（脯 氨酸），
生物膜的基本特征是什么？这些特征与它的生理功能有什么联系？
答案要点：生物膜的基本结构特征：①磷脂双分子层组成生物膜的基本骨 架，具有极性的头部和非极性的尾部的脂分子在水相中具有自发形成封闭 膜系统的性质，以非极性尾部相对，以极性头部朝向水相。这一结构特点 为细胞和细胞器的生理活动提供了一个相对稳定的环境，使细胞与外界、 细胞器与细胞器之间有了一个界面；②蛋白质分子以不同的方式镶嵌其中 或结合于表面，蛋白质的类型、数量的多少、蛋白质分布的不对称性及其 与脂分子的协同作用赋予生物膜不同的特性与功能；这些结构特征有利于 物质的选择运输，提供细胞识别位点，为多种酶提供了结合位点，同时参 与形成不同功能的细胞表面结构特征。
辨的细胞器及其亚微结构以外的细胞质部分称为细胞质基质.
2、生物化学:用差速离心的方法分级离心细胞匀浆物中的各
种细胞组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体
和细胞膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的部分称
为胞质溶胶.
3、学术争议:有人认为细胞骨架不属于细胞质基质的范畴，
是细胞器，也有人认为细胞骨架是细胞质基质的主要结构体