细胞生物学内质网

1、内内 质质 网网小组成员：毛克军、龚奇男、陈 杰、罗 南、 杨 祥、刘 磊、龙晶晶、詹兴斌细胞中的内质网与细胞核、高尔基复合体的立体结构细胞中的内质网与细胞核、高尔基复合体的立体结构框架框架内质网的形态结构内质网的类型内质网的化学组成内质网的功能内质网的病理变化12345一、内质网的形态结构一、内质网的形态结构内质网是由一层单位膜所形成的形内质网是由一层单位膜所形成的形状大小不同的小管、小囊或扁平囊状大小不同的小管、小囊或扁平囊构成构成单位结构小管、小囊、扁平囊小管、小囊、扁平囊这是连续的网状膜系统这是连续的网状膜系统由内质网所围成的空腔为由内质网所围成的空腔为内质网腔内质网腔其与细胞质通过内

2、质网膜进行其与细胞质通过内质网膜进行物质交换物质交换与高尔基复合体则是通过运输与高尔基复合体则是通过运输小泡小泡内质网与外层核膜是相连续的内质网与外层核膜是相连续的内质网腔与两层核膜之间的腔也是连内质网腔与两层核膜之间的腔也是连续的续的故有人将内质网、核膜、高故有人将内质网、核膜、高尔基复合体统称为液泡系统尔基复合体统称为液泡系统腔面腔面基质面基质面内质网形态变化大，其形态、数量和分布在各内质网形态变化大，其形态、数量和分布在各个细胞中不同，常与细胞的类型、生理功能状个细胞中不同，常与细胞的类型、生理功能状态、分布程度以及环境条件有关态、分布程度以及环境条件有关特点特点分化程度低、生长快的细胞

3、内质网相对不发达分化程度低、生长快的细胞内质网相对不发达分化程度高、生长缓慢的细胞内质网相对发达分化程度高、生长缓慢的细胞内质网相对发达二、内质网的类型二、内质网的类型粗面内质网滑面内质网121、粗面内质网、粗面内质网表面粗糙，含有大表面粗糙，含有大量核糖体量核糖体粗面内质网是一种动态细胞器粗面内质网是一种动态细胞器细胞分泌旺盛期，粗面内质网增加细胞分泌旺盛期，粗面内质网增加;细胞分泌静止期，粗面内质网减少。细胞分泌静止期，粗面内质网减少。干细胞干细胞未成熟、未分化的细胞粗面内未成熟、未分化的细胞粗面内质网不发达，如干细胞、胚胎质网不发达，如干细胞、胚胎细胞细胞小鼠乳腺癌细胞小鼠乳腺癌细胞分化

4、程度高、生长慢的肿分化程度高、生长慢的肿瘤细胞其粗面内质网发达瘤细胞其粗面内质网发达病理状态下脱粒的内质网病理状态下脱粒的内质网解聚脱粒粗面内质网上粗面内质网上核糖体失去有核糖体失去有规则的排列现规则的排列现象象核糖体从内质核糖体从内质网上脱落游离网上脱落游离到细胞质基质到细胞质基质中中2、滑面内质网、滑面内质网滑面内质网表面无核糖滑面内质网表面无核糖体、光滑平整。很少有体、光滑平整。很少有扁平囊常由分支小管或扁平囊常由分支小管或圆形小泡构成圆形小泡构成在某些特化细胞中滑面内质网十分丰富，在某些特化细胞中滑面内质网十分丰富，如合成类固醇激素的间质细胞、肾上腺皮如合成类固醇激素的间质细胞、肾上腺

5、皮质细胞、以及胃壁细胞、皮脂腺细胞、肌质细胞、以及胃壁细胞、皮脂腺细胞、肌细胞细胞滑面内质网滑面内质网心肌细胞和骨骼肌细胞中的滑面内质网特心肌细胞和骨骼肌细胞中的滑面内质网特化成化成肌质网；肌质网；它能将细胞质基质中的它能将细胞质基质中的ca2+泵入其中储存泵入其中储存起来，接受神经冲动刺激后通过释放和回起来，接受神经冲动刺激后通过释放和回收收ca2+来调节肌肉收缩来调节肌肉收缩三、内质网的化学组成三、内质网的化学组成获取内质网：获取内质网：将组织或细胞匀浆将组织或细胞匀浆后，通过超速离心可得到球形封后，通过超速离心可得到球形封闭的小泡结构，即闭的小泡结构，即微粒体微粒体（对内（对内质网的研究

6、大部分来自微粒体）质网的研究大部分来自微粒体）所谓匀浆就是用匀浆所谓匀浆就是用匀浆机将动植物组织打散机将动植物组织打散并研磨成均匀的糊状并研磨成均匀的糊状物物微粒体分为微粒体分为粗面微粒粗面微粒体体（其外附着有内质（其外附着有内质网）和网）和滑面微粒体滑面微粒体蔗糖梯度离心蔗糖梯度离心两者分离两者分离由微粒体得知由微粒体得知内质网由蛋白质内质网由蛋白质(约约占占1/3）和脂类（约）和脂类（约占占2/3）组成）组成脂类中以磷脂最多：脂类中以磷脂最多：其中又以卵磷脂最多、其中又以卵磷脂最多、鞘磷脂最少鞘磷脂最少所谓匀浆就是用匀浆所谓匀浆就是用匀浆机将动植物组织打散机将动植物组织打散并研磨成均匀的糊

7、状并研磨成均匀的糊状物物内质网中的蛋白质含内质网中的蛋白质含量比质膜多，膜上含量比质膜多，膜上含有大量的酶有大量的酶内质网的酶内质网的酶 标志酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶参与糖代谢参与糖代谢葡萄糖一葡萄糖一6一磷酸酶一磷酸酶(glucose一一6一一phosphatase g-6-pase)是一种水解磷酸化合物的磷酸酶。通过水解葡萄糖是一种水解磷酸化合物的磷酸酶。通过水解葡萄糖一一6一磷酸释放葡萄糖来控制葡萄糖释放入血的量。又可一磷酸释放葡萄糖来控制葡萄糖释放入血的量。又可通过其磷酸转移酶活性来合成葡萄糖一通过其磷酸转移酶活性来合成葡萄糖一6一磷酸，由此可一磷酸，由此可见见该酶是糖代谢的关

8、键酶该酶是糖代谢的关键酶 并且内质网上的核糖体就是这种葡萄糖构成的并且内质网上的核糖体就是这种葡萄糖构成的含量最大的酶含量最大的酶细胞色素细胞色素p450四、内质网的功能四、内质网的功能粗面内质网的功能滑面内质网的功能内质网复杂的膜性结构将细胞质基质分隔成许多不同的区域，使细胞内内质网复杂的膜性结构将细胞质基质分隔成许多不同的区域，使细胞内的代谢反应在特定的环境中进行。同时，它使细胞在有限的空间内建立的代谢反应在特定的环境中进行。同时，它使细胞在有限的空间内建立起庞大的膜表面，非常有利于酶的分布及各种反应高效地进行起庞大的膜表面，非常有利于酶的分布及各种反应高效地进行（一）（一） 粗面内质网的

9、功能粗面内质网的功能蛋白质合成蛋白质修饰蛋白质转运新生肽链折叠与装配1、蛋白质的合成、蛋白质的合成分泌蛋白膜蛋白驻留蛋白溶酶体蛋白信号假说信号假说游离的核糖体如何附着的内质网上？新合成的蛋游离的核糖体如何附着的内质网上？新合成的蛋白质肽链又如何被转移到内质网腔中？白质肽链又如何被转移到内质网腔中？有人提出了有人提出了信号假说信号假说核糖体与粗面内质网的结合、以及多肽链的转移核糖体与粗面内质网的结合、以及多肽链的转移核糖体与内质网的结合：核糖体与内质网的结合：蛋白蛋白质合成时，游离的核糖体由信质合成时，游离的核糖体由信号密码翻译出信号肽，信号肽号密码翻译出信号肽，信号肽与细胞质基质中的信号识别颗

10、与细胞质基质中的信号识别颗粒（粒（srp）结合，并在）结合，并在srp的的介导下与粗面内质网上的介导下与粗面内质网上的srp受体结合受体结合肽链转移：肽链转移：新合成的肽链在通新合成的肽链在通过核糖体大亚基的中央管和转过核糖体大亚基的中央管和转移蛋白共同形成的通道，穿膜移蛋白共同形成的通道，穿膜进入内质网腔进入内质网腔核糖体与粗面内质网的结合、以及多肽链的转移核糖体与粗面内质网的结合、以及多肽链的转移核糖体与内质网的结合：核糖体与内质网的结合：srp占占据核糖体据核糖体a位，蛋白质合成终止，位，蛋白质合成终止，当核糖体附着到内质网上后当核糖体附着到内质网上后srp便于受体分离，重新回到细胞质便

11、于受体分离，重新回到细胞质基质，此时蛋白质合成重新开始，基质，此时蛋白质合成重新开始，srp循环循环肽链转移：肽链转移：肽链进入内质网腔肽链进入内质网腔中信号肽便被腔中信号肽酶切中信号肽便被腔中信号肽酶切除；多肽合成结束后，核糖体除；多肽合成结束后，核糖体便与内质网分离，便与内质网分离，核糖体循环核糖体循环信号假说的主要内容：信号假说的主要内容：1、游核糖体上合成信号肽；、游核糖体上合成信号肽；2、细胞质基质中、细胞质基质中srp识别信号肽，形成识别信号肽，形成srp-核糖体复合体，翻译暂停；核糖体复合体，翻译暂停；3、核糖体与粗面内质网结合，形成、核糖体与粗面内质网结合，形成srp-srp受

12、体受体-核糖体复合物；核糖体复合物；4、srp脱离核糖体，在参加脱离核糖体，在参加srp循环，核糖体的多肽链继续合成，并向内质循环，核糖体的多肽链继续合成，并向内质 网腔转运；网腔转运；5、信号肽被信号肽酶切除，在内质网腔降解；、信号肽被信号肽酶切除，在内质网腔降解；6、蛋白质合成结束，附着核糖体脱离内质网，大小亚基分离，参与核糖体再、蛋白质合成结束，附着核糖体脱离内质网，大小亚基分离，参与核糖体再循坏循坏2、蛋白质的修饰、蛋白质的修饰糖基化羟基化新生肽链的进入内质网腔后，要经过各种不同的修饰新生肽链的进入内质网腔后，要经过各种不同的修饰和正确的折叠之后才和正确的折叠之后才 能运送到其他的部位

13、。能运送到其他的部位。糖基化糖基化糖基化是指单糖或寡糖与蛋白质共糖基化是指单糖或寡糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白的过程，其在内价结合形成糖蛋白的过程，其在内质网中进行，在高尔基复合体中完质网中进行，在高尔基复合体中完成成由于糖基化的酶都在粗面内质网上由于糖基化的酶都在粗面内质网上所以细胞质中游离的核糖体上的可所以细胞质中游离的核糖体上的可溶性蛋白质没有糖基化溶性蛋白质没有糖基化糖基化糖基化的方式的方式n-连接寡糖的糖基化连接寡糖的糖基化o-连接寡糖的糖基化连接寡糖的糖基化内质网腔中内质网腔中进行进行高尔基复合高尔基复合体中进行体中进行 糖基化此种方式中的寡糖由此种方式中的寡糖由n-乙酰葡萄糖胺、

14、甘乙酰葡萄糖胺、甘露糖、葡萄糖组成，含露糖、葡萄糖组成，含14个糖残基。其连个糖残基。其连接到天冬酰胺（接到天冬酰胺（asn）残基上）残基上n-连接寡糖的糖基化连接寡糖的糖基化过程：过程：n-连接寡糖先与内质网膜中的多萜连接寡糖先与内质网膜中的多萜醇分子结合被活化然后活化的寡糖在糖基醇分子结合被活化然后活化的寡糖在糖基转移酶的催化下，转移到转移酶的催化下，转移到asn残基上，天残基上，天冬酰胺作为受体。被转移的寡糖在内质网冬酰胺作为受体。被转移的寡糖在内质网上进一步加工，切除上进一步加工，切除3分子葡萄糖和一分子分子葡萄糖和一分子甘露糖甘露糖糖基化n-连接寡糖的糖基化连接寡糖的糖基化糖基化o-

15、连接寡糖的糖基化连接寡糖的糖基化与与n-连接寡糖的糖基化类似，寡糖连接在蛋白质连接寡糖的糖基化类似，寡糖连接在蛋白质的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基上的羟基基团的的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基上的羟基基团的称为称为o-连接寡糖的糖基化连接寡糖的糖基化主要是在高尔基复合体中进行主要是在高尔基复合体中进行羟基化新生肽的脯氨酸和赖氨酸可进行羟基化，形成羟新生肽的脯氨酸和赖氨酸可进行羟基化，形成羟脯氨酸脯氨酸 和羟赖氨酸。在合成胶原和羟赖氨酸。在合成胶原 的细胞中的细胞中 ，羟，羟基化是一个主要反应基化是一个主要反应 3、新生肽链的折叠与装配、新生肽链的折叠与装配新生肽链的折叠与新生肽链的折叠与装配主要依靠

16、内质装配主要依靠内质网腔内的分子伴侣网腔内的分子伴侣蛋白质二蛋白质二硫键异构硫键异构酶酶结合蛋白结合蛋白葡萄糖调葡萄糖调节蛋白节蛋白钙网素钙网素切断错误的二硫键，生成新的二硫键切断错误的二硫键，生成新的二硫键是蛋白质处于正确的折叠状态是蛋白质处于正确的折叠状态防止蛋白质的不正确的防止蛋白质的不正确的 折叠与聚合；折叠与聚合；防止新生的蛋白质在转运过程中变性或防止新生的蛋白质在转运过程中变性或断裂；断裂；内质网的标志分子伴侣，修饰蛋白质，内质网的标志分子伴侣，修饰蛋白质，并且与癌细胞侵袭和细胞癌变有关并且与癌细胞侵袭和细胞癌变有关参与糖蛋白的折叠，对内质网的参与糖蛋白的折叠，对内质网的ca2+储

17、存库具有调节作用储存库具有调节作用这类分子伴侣这类分子伴侣c端有滞留信号肽，与膜上受体结合，而端有滞留信号肽，与膜上受体结合，而滞留在腔内，被称为驻留蛋白滞留在腔内，被称为驻留蛋白4、蛋白质的转运、蛋白质的转运新生肽链的折叠与新生肽链的折叠与装配主要依靠内质装配主要依靠内质网腔内的分子伴侣网腔内的分子伴侣分泌蛋白的转运跨膜蛋白的膜转移（1） 分泌蛋白的转运分泌蛋白的转运分泌蛋白的转运两种转运途径：两种转运途径：1、经过折叠及糖基化作用以运输小泡的形式进、经过折叠及糖基化作用以运输小泡的形式进入高尔基复合体，在高尔基复合体中修饰、加工入高尔基复合体，在高尔基复合体中修饰、加工后再运输出细胞外后再

18、运输出细胞外2、含有分泌蛋白的膜泡从内质网上脱落下来，、含有分泌蛋白的膜泡从内质网上脱落下来，通过胞吐作用排除通过胞吐作用排除（2）跨膜蛋白的膜转移）跨膜蛋白的膜转移新生肽链的折叠与新生肽链的折叠与装配主要依靠内质装配主要依靠内质网腔内的分子伴侣网腔内的分子伴侣跨膜蛋白的膜转移同样两种方式：单次跨膜和多次跨膜同样两种方式：单次跨膜和多次跨膜（2）跨膜蛋白的膜转移）跨膜蛋白的膜转移新生肽链的折叠与新生肽链的折叠与装配主要依靠内质装配主要依靠内质网腔内的分子伴侣网腔内的分子伴侣跨膜蛋白的膜转移单次跨膜单次跨膜一、协同翻译插入一、协同翻译插入:新生的跨膜蛋白肽链中有新生的跨膜蛋白肽链中有n端的起始转

19、端的起始转移信号，与停止转移信号；移信号，与停止转移信号；起始转移信号引导肽链向内质网转移起始转移信号引导肽链向内质网转移;在整个肽链未完成转移之前，停止信号在整个肽链未完成转移之前，停止信号便停止肽链的转移；便停止肽链的转移；（2）跨膜蛋白的膜转移）跨膜蛋白的膜转移新生肽链的折叠与新生肽链的折叠与装配主要依靠内质装配主要依靠内质网腔内的分子伴侣网腔内的分子伴侣跨膜蛋白的膜转移单次跨膜单次跨膜二、内信号肽转移二、内信号肽转移:内信号肽作为起始信号启动多肽链的转内信号肽作为起始信号启动多肽链的转移，多肽链从转移器释放后会留在内质移，多肽链从转移器释放后会留在内质网的脂质双层中；网的脂质双层中；转

20、移的方式：转移的方式：取决于内信号肽两端的氨基酸节段携带取决于内信号肽两端的氨基酸节段携带的电荷的电荷（2）跨膜蛋白的膜转移）跨膜蛋白的膜转移新生肽链的折叠与新生肽链的折叠与装配主要依靠内质装配主要依靠内质网腔内的分子伴侣网腔内的分子伴侣跨膜蛋白的膜转移多次跨膜多次跨膜原理与单次跨膜基本相同原理与单次跨膜基本相同含有多个起始与停止信号含有多个起始与停止信号（二）（二） 滑面内质网的功能滑面内质网的功能脂质的合成与转运糖原的代谢解毒作用ca2+的储存及调节1、脂质的合成与转运、脂质的合成与转运脂质的合脂质的合成与转运成与转运内质网是脂质合成的重要场所内质网是脂质合成的重要场所以磷脂酰胆碱的合成为

21、例以磷脂酰胆碱的合成为例 三个步骤：三个步骤：1、脂酰基转移酶催化脂酰辅酶、脂酰基转移酶催化脂酰辅酶a和和甘油甘油-3-磷酸反应生成磷脂酸磷酸反应生成磷脂酸2、在磷酸酶的作用下，去磷酸化、在磷酸酶的作用下，去磷酸化生成双酰甘油生成双酰甘油3、由胆碱磷酸转移酶催化，双酰、由胆碱磷酸转移酶催化，双酰甘油和甘油和cdp-胆碱合成磷脂酰胆碱胆碱合成磷脂酰胆碱脂质的合成与转运脂质的合成与转运脂质的合脂质的合成与转运成与转运脂质的合成与转运脂质的合成与转运脂质的合脂质的合成与转运成与转运新合成的脂质最初只嵌在内质网的新合成的脂质最初只嵌在内质网的细胞质基质面需要细胞质基质面需要翻转酶翻转酶使之使之翻转翻转

22、到腔面到腔面脂质的合成与转运脂质的合成与转运脂质的合脂质的合成与转运成与转运磷脂转运的方式：磷脂转运的方式：1、以出芽形成运输小泡转运到高尔基复合体、以出芽形成运输小泡转运到高尔基复合体、溶酶体、细胞膜上溶酶体、细胞膜上2、通过一种水溶性的载体蛋白，磷脂转换蛋白、通过一种水溶性的载体蛋白，磷脂转换蛋白2、糖原的代谢、糖原的代谢糖原的糖原的代谢代谢实验证明滑面内质网参与糖原的分解实验证明滑面内质网参与糖原的分解但糖原分解与内质网的关系仍需要进但糖原分解与内质网的关系仍需要进一步的探讨一步的探讨3、解毒作用、解毒作用解毒作用解毒作用一些脂溶性的代谢产物和外来药物不易被排除，一些脂溶性的代谢产物和外来药物不易被排除，需要在肝细胞中经过氧化、还原、水解和结合需要在肝细胞中经过氧化、还原、水解和结合等方式使之毒性降低，易溶于水而被排出