第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输
细胞内被膜区：细胞质基质、细胞内膜系统、其他由膜包被的各种细胞器。细胞内区室之间通过生物合成、蛋白质分选、膜泡运输和质量监控机制维系细胞内膜系统的动态平衡。
第一节细胞质基质的涵义与功能
细胞质基质：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。
一、细胞质基质的涵义
1.胞质溶胶：细胞质中除去细胞器和内膜系统留下的无一定形态结构的胶状物质。
2.细胞质基质主要是由微丝、微管和中间丝等形成的相互联系的结构体系，其中蛋白质和其他分子以凝集（或暂时凝集）状态存在，与周围溶液的分子处于动态平衡，包括作为细胞质基质主要成分的多种酶和代谢中间产物，以及呈溶解状态的微管蛋白。
3.用差速离心法获得的胞质溶胶的成分与细胞质基质周围的溶液成分有很大的不同。
二、细胞质基质的功能（理解）
1.许多中间代谢过程在细胞质基质中进行，如糖酵解、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原合成。
2.细胞质骨架作为细胞质基质的主要结构成分，与维持细胞的形态、运动、细胞内的物质运输、能量传递有关，也是细胞质基质结构体系的组织者，为细胞质基质中其他成分和细胞器提供锚定位点。
3.蛋白质修饰、选择性讲解。
①蛋白质的修饰：发生蛋白质修饰的类型：A辅酶与辅基与酶的供价结合；B磷酸化与去磷酸化，用以调节蛋白质活性；C糖基化：主要在内质网和高尔基体中，细胞质基质是把N-乙酰葡糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸羟基；D对N端甲基化修饰；E酰基化：内质网、高尔基体。
②控制蛋白质的寿命：蛋白质的泛素化是降解的重要标志，分三步，由泛素化多酶复合物（泛素活化酶、泛素结合酶、泛素连接酶）完成，每次添加一个泛素分子。
③讲解变性和错误折叠的蛋白质
④帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象。（热休克蛋白）
第二节细胞内膜系统及其功能
细胞内膜系统：内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体、分泌泡
一、内质网的形态结构与功能
内质网：封闭、管状或扁平囊膜系统及其包被的腔形成的相互沟通的三维网络结构。原核细胞无。
（一）内质网的类型
2种类型：
①糙面内质网RER：扁囊状，表面大量核糖体，功能是合成分泌性的蛋白质和多种膜蛋白。存在易位子（核糖体结合蛋白），功能与新合成的多肽进入内质网有关。
②光面内质网SER：分支管状，表面没有核糖体，立体结构。合成脂质。细胞中几乎不含有纯的SER，它只是作为ER连续结构的一部分。所占区域较小，作为出芽位点，将内质网上合成的蛋白质或脂质转移到高尔基体。
（二）功能
1.糙面：
①蛋白质的合成：在核糖体上合成，起始于细胞质基质。在RER上，多肽链一边延伸一边穿过内质网进入内质网腔：向细胞外分泌的蛋白质、膜的整合蛋白、构成内膜系统细胞器中的可溶性驻留蛋白；需要进行复杂修饰的蛋白。
②蛋白质的修饰与加工：
化学修饰：糖基化、羟基化、酰基化、二硫键的形成。
糖基化：在内质网腔面，寡糖链连接在插入膜内的磷酸多帖醇上，当与糖基化有关的氨基酸残基出现后，在膜上的糖基转移酶的作用下，将寡糖基由磷酸多帖醇转移到相应的天冬酰胺残基上。N-连接的糖基化：寡糖基转移到天冬酰胺残基，与天冬酰胺结合的是N-乙酰葡糖胺。O-连接的糖基化(高尔基体)：发生在丝氨酸或苏氨酸残基上，或羟赖氨酸或羟脯氨酸，结合的糖是N-乙酰半乳糖胺。
酰基化：内质网的胞质侧，软质酸供价结合在跨膜蛋白的半胱氨酸残基上。
③新生肽链的折叠与组装：一、易位子将错误折叠或组装的蛋白质转运至细胞质基质进而被蛋白酶降解；二、蛋白二硫键异构酶（PDI）切断异构酶，帮助新合成的蛋白质重新形成二硫键并处于正确折叠的状态；三、组合蛋白（Bip）识别错误折叠或未装配好的蛋白亚单位，并促进重新折叠与装配。
2.光面：
①脂质合成：合成构成细胞需要的包括磷脂和胆固醇在内的几乎全部的膜脂，最主要的磷脂是磷脂酰胆碱（卵磷脂），合成脂质的酶定位在内质网膜上，活性部位在膜的细胞质基质侧。磷脂由细胞质基质侧转向内质网腔面。转运方式：A 出芽方式转运到高尔基体、溶酶体、细胞质膜上；B 借助磷脂转换蛋白PEP（水溶性载体蛋白）在膜之间转移磷脂。转运模式：PEP 与磷脂分子结合形成水溶性复合物进入细胞质基质，通过自由扩散，直至遇到靶膜，PEP释放磷脂，并安插在膜上，结果磷脂从含量高的膜转移到缺少磷脂的膜上。每种PEP识别一种磷脂。
②解毒、合成固醇类激素、参与糖原分解、肌质网储存钙离子。
解毒：细胞色素P450家族酶系。使聚集在SER上的不溶于水的毒物或代谢物在P450多功能氧化酶作用下羟基化，完全溶于水，转送出细胞进入尿液排出体外。
二、高尔基体的形态结构与功能
（一）高尔基体的形态结构和特性
1.高尔基体：排列整齐、扁平膜囊（弓形、半球形、球形，直径1μm）堆叠，膜囊周围有囊泡。有极性：①有比较恒定的位置和方向；②物质从一侧进入，另一侧输出。顺面cis（形成面）：靠近细胞核的一面，膜囊弯曲成凸面。反面trans（成熟面）：面向细胞质膜，成凹面。
2.4种标志反应：
①嗜锇反应，锇酸浸染，cis面膜囊被特异染色。
②焦磷酸硫胺素酶（TPP），特异显示trans面的1~2层膜囊。
③胞嘧啶单核苷酸酶（CMP）或核苷酸二磷酸酶，显示靠近trans面上的一些膜囊状和管状结构，CMP酶是溶酶体的标志酶
④烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP)或甘露糖酶，中间几层扁平膜囊的标志反应。
3.高尔基体顺面膜囊或顺面高尔基体管网状结构
Cis膜囊：位于高尔基体顺面最外侧的扁平膜囊，中间多孔呈连续分支状的管网结构。CGN（顺面高尔基体管网状结构）：比其他部位略薄，它接受来自内质网新合成的物质并将其分类后大部分转入中间膜囊，小部分蛋白质、脂质返回内质网。含有其他生物活性：蛋白丝氨酸残基发生O-连接的糖基化，跨膜蛋白在细胞质基质一侧结构域的酰基化，日冕病毒的组装。
4.高尔基体中间膜囊：由扁平膜囊和管道组成，形成不同的间隔，功能上是连续的、完整的膜囊体系。功能：多数糖基修饰、糖脂的形成、与高尔基体有关的多糖的合成。
5.高尔基体反面膜囊以及高尔基体管网状结构（TGN）
TGN：位于反面的最外层，与反面的扁平膜囊相连，另一侧伸入反面的细胞质中，形态成管网状，与囊泡相连。pH比其他部位低，经C6-NBP-神经酰胺或C5-DMB-神经酰胺标记可在电镜下观察到。功能：参与蛋白质的分类与包装，最后从高尔基体中输出；某些“晚期”蛋白质的修饰，如半乳糖（α）2，6位的唾液酸化、蛋白质酪氨酸残基的硫酸化、蛋白原的水解加工。
高尔基体各个膜囊之间均由膜性结构连在一起。
（二）功能
1.细胞的分泌活动
除分泌性蛋白质外，很多细胞质膜上的膜蛋白、溶酶体中的酸性水解酶及胶原纤维等胞外基质成分都是通过高尔基体完成定向转运过程。
在内质网上合成时发生N-连接的糖基化修饰，在高尔基体的顺面膜囊中存在N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶和N-乙酰葡糖胺磷酸糖苷酶，在这两种酶的催化下，寡糖链中的甘露糖残基磷酸化形成M6P。在高尔基体反面的膜囊上结合M6P的受体，由于溶酶体酶的许多位点上都可形成M6P，从而大大增加了与受体的亲和力，这种特异的亲和力使溶酶体的酶与其他蛋白质分离并起到局部浓缩的作用。
2.蛋白质的糖基化及其修饰
（1）糙面内质网上合成的大多数蛋白质都在内质网和高尔基体中发生糖基化。糖蛋白中寡糖链的合成与修饰没有模板，靠不同的酶而且在细胞的不同间隔中经历复杂的加工过程才能形成。
（2）对多数由高尔基体分选的蛋白质来说，糖基化并非作为蛋白质的分选信号，主要的作用是有助于蛋白质在成熟过程中折叠成正确的构象和增加蛋白质的稳定性。
（3）真核细胞寡糖链结合在肽链的4种氨基酸残基上，分成2类糖基化修饰：
①N-连接糖基化：天冬酰胺的酰胺氮原子上。反应起始发生在糙面内质网中，一个14个糖残基的寡糖链从供体磷酸多帖醇上转移到新生肽链的特定三肽序列的天冬酰胺残基上（Asn-X-Ser或Asn-X-Thr，X是出Pro以外的任何氨基酸）。因此所有的N-连接的寡糖链都有一个共同的前体，在糙面内质网以及在通过高尔基体各间隔转移过程中寡糖链经一系列酶的加工，切除和添加特定的单糖，形成成熟的糖蛋白。所有成熟的N-连接的寡糖链都含有2个N-乙酰葡糖胺和3个甘露糖残基。
根据结构特征，分为高甘露糖N-连接寡糖（只含N-乙酰葡糖胺和甘露糖）、复杂的N-连接寡糖（N-乙酰葡糖胺、甘露糖、岩藻糖、半乳糖、唾液酸）。
②O-连接糖基化：丝氨酸或苏氨酸或胶原纤维中的羟赖氨酸或羟脯氨酸的羟基上。在高尔基体中进行。由于不同的糖基转移酶催化，每次加上一个单糖，最后一步加上唾液酸残基（发生在反面膜囊和TGN中），完成全部糖基的加工与修饰。
内质网和高尔基体中所有与糖基化及寡糖的加工有关的酶都是整合膜蛋白。
蛋白聚糖在高尔基体中组装。它是由一个或多个糖胺聚糖结合到核心蛋白的丝氨酸残基上，直接与丝氨酸羟基结合的是木糖。
3.蛋白酶的水解和其他加工过程
（1）很多蛋白质经与高尔基体结合的蛋白水解酶的作用，经特异性的水解才成为有生物活性的多肽。
不同的蛋白质在高尔基体中酶解加工方式不同：
①没有生物活性的蛋白原进入高尔基体，将N端或两端的序列切除形成成熟的多肽，如胰岛素、胰高血糖素、血清蛋白。
②在糙面内质网合成时就是含有多个相同氨基酸序列的前体，在高尔基体中水解成同种有活性的多肽。神经肽
③一个蛋白质分子的前体中含有不同的信号序列，加工形成不同的产物；同一种蛋白前体在不同细胞以不同方式加工产生不同的多肽，增加细胞信号分子的多样性。
（2）硫酸化作用：硫酸根供体是3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸(PAPS),它从细胞质基质中转入高尔基体膜囊内，在酶的催化下，将硫酸根转移到肽链中酪氨酸残基的羟基上。硫酸化的蛋白质主要是蛋白聚糖。
三、溶酶体的形态结构与功能
（一）形态结构与类型
1.溶酶体：单层膜、内含多种酸性水解酶、囊泡状；基本功能：进行细胞内的消化作用；维持细胞正常代谢活动；防御。
2.溶酶体：异质性细胞器，指不同的溶酶体形态大小，甚至其中所包含的水解酶类的种类都可能有很大的不同。根据处于完成其生理功能的不同阶段分为：
①初级溶酶体：球形，直径0.2~0.5μm，内容物均一，不含有明显的颗粒物质，外面由一层脂蛋白膜围绕，厚度7.5nm。含有酸性水解酶，最适pH为5左右。
②次级~：是初级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡、胞饮泡或吞噬泡融合形成的复合体，分别称为自噬溶酶体和异噬溶酶体。二者都是进行消化作用的溶酶体。
③残余体：一段时间消化后，小分子物质可通过膜上的载体蛋白转运到细胞质基质中，供细胞代谢使用，未被消化的物质残存在溶酶体中形成残余体或后溶酶体。通过类似胞吞的方式将内容物排出细胞。
3.溶酶体酶与其他生物膜不同：
①嵌有质子泵，借助水解ATP释放的能量将H+泵入溶酶体，使溶酶体中的H+浓度比细胞质中高100倍以上，形成和维持酸性的内环境。
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，可能有利于防止自身膜蛋白的讲解。
4.标志反应：辨认不同形态与大小的溶酶体。标志酶：酸性磷酸酶。
5.少量的溶酶体酶泄漏到细胞质基质中，不会引起细胞损伤，原因：细胞质基质pH为7.0左右，溶酶体酶的最适pH为5左右，在这种环境中溶酶体酶活性降低。
（二）功能
溶酶体消化作用的3种途径:吞噬、胞饮、自噬作用。
1.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
（1）溶酶体病：溶酶体酶缺失或产生溶酶体酶的某个代谢环节出现故障，在发育中和成体中凋亡的细胞不能被水解，积累在溶酶体中，结果细胞成分与结构得不到更新，直接影响细胞的代谢，引起疾病。①台-萨氏病：溶酶体中缺少?-氨基己糖酯酶A；②储积症。（2）溶酶体的酶对水解底物似乎没有选择性，暂不需要的大分子和衰老的细胞器选择性地进入自噬泡，溶酶体识别与之结合，这是一个调控过程。对衰老细胞的清除：巨噬细胞。
2.防御功能
防御功能某些细胞的特有功能，它可以识别并吞噬入侵的病毒细菌，在溶酶体作用下将其杀死并进一步降解。
巨噬细胞的寿命短？机体被感染后，单核细胞移至感染或发炎的部位，分化成巨噬细胞，巨噬细胞中溶酶体非常丰富，含有过氧化氢、超氧物等与溶酶体酶等共同作用杀死细菌，电镜下巨噬细胞常常可以见到较多残余体，这也是寿命短的原因。
3.其他功能：
①作为细胞内的消化“器官”为细胞提供营养，如降解内吞的血清脂蛋白，获得胆固醇等。
②在分泌腺细胞中，溶酶体摄入分泌颗粒，参与分泌过程的调节。甲状腺中，甲状腺球蛋白储存在腺体内腔，通过吞噬作用进入分泌细胞内并与溶酶体融合，甲状腺球蛋白被水解成甲状腺素，然后分泌到细胞外的毛细血管中。免疫应答反应中：抗原呈递过程需要溶酶体的参加。
③细胞的自溶作用，清除动物发育过程中的细胞。如无尾两栖类蝌蚪尾巴的退化，哺乳动物断奶后乳腺的退行性变化。
④在受精过程中，精子的顶体相当与特化的溶酶体，溶解卵细胞的外被及滤泡细胞，产生孔道，使精子进入卵细胞。
(三)溶酶体的发生（了解）
1溶酶体酶是在糙面内质网上合成并经N-连接的糖基化修饰，转至高尔基体，在顺面膜囊中寡糖链上的甘露糖残基被磷酸化形成M6P，在反面膜囊和TGN膜上存在M6P的受体，这样溶酶体的酶与其他蛋白质区分开来，并得以浓缩，最后以出芽的方式转运到溶酶体中。
2.溶酶体酶甘露糖残基的磷酸化先后由两种酶催化：N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶，磷酸葡糖苷酶。
（四）溶酶体与过氧化物酶体（微体）
1.过氧化物酶体：单层膜，内含一种或几种氧化酶类。异质性细胞器。标志酶：过氧化氢酶。
2.过氧化物酶体与溶酶体的区别。
过氧化物酶体中的尿酸氧化酶常形成晶格状结构，可以作为电镜下识别的主要特征。
3.过氧化物酶体的功能
①使毒性物质失活:氧化血液中的有毒成分，例如，饮进的酒精被氧化成乙醛。过氧化物酶体中含有两种酶，依赖于黄素（FAD）的氧化酶，作用是将底物氧化成过氧化氢；过氧化氢酶，作用是将过氧化氢分解，形成水和氧气，这两种酶的耦联，使细胞免受过氧化氢的毒害。
②对氧浓度的调节作用：
③脂肪酸的氧化：向细胞直接提供热能。绿色植物叶肉细胞中，过氧化物酶体催化二氧化碳固定反应副产物的氧化，即光呼吸反应；另外，在种子萌发过程中，过氧化物酶体讲解储存
在种子中的脂肪酸产生乙酰辅酶A，并进一步形成琥珀酸，后者离开过氧化物酶体转变为葡萄糖。（这个过程伴随着乙醛酸循环的反应，因此过氧化物酶体又叫乙醛酸循环体，动物细胞没有乙醛酸循环反应，因此动物细胞不能将脂肪中的脂肪酸转化成糖。）
4.过氧化物酶体的发生
从已有的过氧化物酶体经分裂后形成子代。子代的过氧化物酶体需进一步组装形成成熟的细胞器，过氧化物酶体不含DNA。
第三节细胞内蛋白质的分选与膜泡运输
一、信号假说与蛋白质分选信号
1.信号假说：分泌性N端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白质到内质网膜上合成，然后在信号肽引导下边合成边通过易位子蛋白复合体进入内质网腔，在蛋白质合成结束之前信号肽被切除。
2.指导分泌性蛋白在糙面内质网上合成的决定因素是蛋白质N端的信号肽。信号识别颗粒（SRP）和内质网膜上的信号识别颗粒的受体（DP）协助完成这一过程。
3.信号识别颗粒：是一种核糖核蛋白复合体，由6种不同的蛋白和一个由300个核苷酸组成的7S RNA结合组成，一般存在于细胞质中，当新合成多肽的信号肽从多聚核糖体上延伸暴露出来，SRP既可与新生肽信号序列和核糖体结合，又可与内质网停泊蛋白SRP受体结合。
二、蛋白质粉选的基本途径与类型
1.细胞内的蛋白质分选：细胞内蛋白质按某种指令决定其在哪种细胞内合成部位并最终转至其行使功能的部位成为~，对构成高度有序的细胞结果体系及完成各种生命活动具有决定性作用。
2.蛋白质分选2条途径：
①翻译后转运途径：在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链的合成，然后转运至膜围绕的细胞器或者成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白和支架蛋白。
②共翻译转运途径：蛋白质合成在游离核糖体上起始之后由信号肽引导转移至糙面内质网，然后新生肽边合成边转入糙面内质网中，再经高尔基体加工包装运至溶酶体、细胞质膜或分泌带细胞外。内质网与高尔基体本身的蛋白质分选也是这一途径。
3.从蛋白质分选的转运方式或机制看，分为4类：
（1）蛋白质的跨膜转运：主要是指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，但进入内质网与进入线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的机制又有所不同。
进入叶绿体等细胞器的蛋白质分选过程：多个不同的寻靶序列，定位到叶绿体的前体蛋白N端具有40~50个氨基酸组成的转运肽，用以指引多肽定位到叶绿体并进一步穿过叶绿体被膜进入基质中。线粒体和过氧化物酶体靠的引导序列：线粒体蛋白N端的导肽或过氧化物酶体蛋白C端的内在引导信号。
通过翻译后转运转运途径进入线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的蛋白质，必须在分子伴侣的帮助下解折叠或维持非折叠状态，这有利于通过膜上的输入装置。
（2）膜泡运输：存在与真核细胞中，蛋白质运输的特有方式。
蛋白质通过不同类型的转运小泡从糙面内质网合成部位转运至高尔基体，进而分选转运至细胞的不同部位，其中涉及各种不同部位，其中涉及各种不同的运输小泡的定向转运，以及膜泡出芽与融合的过程。
①COPⅡ有被小泡的组装与转运：COPⅡ有被小泡介导细胞内顺向运输，即负责从内质网到高尔基体的物质运输。COPⅡ有被由5种蛋白亚基组成，包括Sec13p，Sec31p，Sec23p，Sec24p 和Sar1p。
COPⅡ有被小泡通过可溶性包被蛋白COPⅡ复合物在内质网上组装形成。ER腔中的可溶性货物蛋白通过选择性跨膜蛋白腔面一端结合被募集，同时选择性跨膜蛋白胞质面一端的信号序列以及ER膜上的整合蛋白v-SNARE被COPⅡ蛋白识别，形成包含有货物蛋白和v-SNARE 的有被小泡。在Sarl蛋白参与下脱被并定位到cis面，脱被暴露的v-SNARE与cis面膜上的同类蛋白t-SNARE配对，介导膜泡和靶膜融合，内含物释放进入高尔基体。
COPⅡ有被小泡组装模型：小分子GTP结合蛋白Sarl，具有GTPase活性，分子开关的作用。无活性的Sarl-GDP在细胞质中，在ER膜蛋白鸟苷酸交换因子（GEF）作用下GTP置换GDP形成有活性的Sarl-GTP，GTP结合引发Sarl构象改变暴露出脂肪酸链并插入ER膜，膜结合的Sarl对包被蛋白的进一步起包被募集者作用。Sarl蛋白伴随结合的GTP的水解形成Sarl-GDP也会导致构象改变，是Sarl蛋白脱离膜并引发包被去组装。膜结合的
Sarl-GDP募集COPⅡ亚基，促进包被组装和出芽以及包装选择性膜蛋白，最后形成COPⅡ有被小泡。
②COPⅠ有被小泡的组装与运输：COPⅠ有被小泡介导细胞内膜泡逆向运输，负责从顺面高尔基体网状区到内质网膜泡转运，包括再循环的膜脂双层、某些蛋白质和回收错误分选的内质网逃逸蛋白返回内质网。
细胞器中的蛋白质通过2种基质维持:转运泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外；对逃逸蛋白的回收机制。
驻留信号序列的受体位于高尔基体CGN、COPⅠ和COPⅡ的小膜泡。
③网格蛋白有被小泡的组装与运输：网格蛋白有被小泡介导蛋白质从高尔基体TGN向质膜、胞内体、溶酶体或植物液泡的运输。在受体介导的细胞内吞途径也负责将物质从质膜运往细胞质，以及从胞内体到溶酶体的运输。网格蛋白有被小泡的形成：A 募集结合素蛋白到TGN 的胞质面；B 结合素蛋白的存在引发网格蛋白网格的组装，驱动膜出芽。
（3）选择性的门控转运
（4）细胞质基质的蛋白质的转运
三、膜泡运输
四、细胞结构体系的组装
细胞的内膜系统 ◆内膜系统是指细胞质内结构、功能、发生上相关的膜性细胞器，包括内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、各种有膜的转运小泡及核膜等。内膜系统的各细胞器形成相互分隔的封闭性区室，执行专一功能，使各细胞器之间既相互依存，又高度协调，大大提高了细胞的代谢效率。内膜系统中内质网和高尔基体参与蛋白质脂质的合成，加工分选和运输，一方面用于装配细胞自身结构，一方面分泌活性物质到细胞外完成功能活动。溶酶体主要负责细胞内外物质消化。 ◆内质网内质网是由封闭的膜系统围成的腔相互沟通形成的网状结构。 内质网膜与核膜外层相连，与向内折叠的细胞质膜相连，在细胞内形成一个相互沟通的片层网状结构，将细胞基质分隔成许多区域，使不同的代谢反应在特定环境中进行。内质网不仅在蛋白质和脂质合成上起重要作用，也是其他膜性细胞器如高尔基复合体和溶酶体的来源。 高尔基体高尔基体在哺乳动物细胞核附近，紧靠中心粒。高尔基复合体 是蛋白质修饰、分选和水解、加工场所，又是分泌物质的转运站，同时还参与膜的转化过程 溶酶体溶酶体是单层膜包裹多种酸性水解酶的囊泡状细胞器主要功 能是进行细胞内的消化作用。溶酶体的异噬作用参与机体营养、防御等功能活动，自噬作用是细胞代谢的重要方式。初级溶酶体是在高尔基体的反侧以出牙的形式出现，组成溶酶体的各类水解酶都是先由粗面内质网附着核糖体合成，并在内质网腔中经过N-连接糖基化修饰，然后转到高尔基复合体等的一系列过程中形成的。 过氧化物酶体过氧化物酶体是由一层单位膜包裹的含有多种氧化酶、过 氧化物酶及过氧化氢酶，一般认为其主要功能是氧化和解毒作用。过氧化物酶体来自粗面内质网、原有过氧化物酶体或游离核糖体。 ◆内膜系统各系胞器之间不是相互孤立的，而是结构、功能、发生上紧密相关，表现出整体性和相关性。 在化学组成上，内质网膜、高尔基体膜、细胞质膜逐渐加厚。三者包含一 些共同蛋白质，但内质网含的蛋白质种类多而复杂，细胞膜蛋白种类最少，高尔基复合体的蛋白质种类介于前两者之间。同样，对于膜脂类也存在这样的过渡关系。 在结构发生上，它们紧密相关，内质网处于核心地位，是内膜系统发生的 主要场所。内质网形成许多小泡后融合、局部膨大逐渐演变为高尔基体液泡。 溶酶体膜蛋白及所含酶均来自内质网，再经高尔基体出牙形成的运输小泡和内体合并而成。粗面内质网与核膜相连，内质网的腔与内外核膜间的核间隙相通。外核膜附大量核糖体且与内质网膜厚度一致，被认为是内质网的一部分，也具备合成蛋白质的能力。过氧化物酶体的蛋白质可能是由粗面内质网
第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输 一、名词解释 1、细胞质基质 2、内膜系统 3、分子伴侣 4、信号假说 5、共转移 6、后转移 7、信号肽 8、信号斑 9、导肽 二、填空题 1、在糙面内质网上合成的蛋白质主要包括、、等。 2、蛋白质的糖基化修饰主要分为和；其中主要在内质网上进行，指的是蛋白质上的与直接连接，而则是蛋白质上的与直接连接。 3、肌细胞中的内质网异常发达，被称为。 4、原核细胞中核糖体一般结合在，而真核细胞中则结合在。 5、真核细胞中，是合成脂类分子的细胞器。 6、内质网的标志酶是。 7、细胞质中合成的蛋白质如果存在，将转移到内质网上继续合成。如果该蛋白质上还存在 序列，则该蛋白被定位到内质网膜上。 8、高尔基体三个功能区分别是、和。 9、具有将蛋白进行修饰、分选并分泌到细胞外的细胞器是。 10、被称为细胞内大分子运输交通枢纽的细胞器是。 11、蛋白质的糖基化修饰中，N－连接的糖基化反应一般发生在，而O－连接的糖基化反应则发生在和中。 12、蛋白质的水解加工过程一般发生在中。 13、从结构上高尔基体主要由组成。 14、植物细胞中与溶酶体功能类似的结构是、和糊粉粒。 15、根据溶酶体所处的完成其生理功能的不同阶段，大致可将溶酶体分为、 和。 16、溶酶体的标志酶是。 17、被称为细胞内的消化器官的细胞器是。 18、真核细胞中，酸性水解酶多存在于中。 19、溶酶体酶在合成中发生特异性的糖基化修饰，即都产生。 20、电镜下可用于识别过氧化物酶体的主要特征是。 21、过氧化物酶体标志酶是。 22、植物细胞中过氧化物酶体又叫。 23、信号假说中，要完成含信号肽的蛋白质从细胞质中向内质网的转移需要细胞质中的和内质网膜上的的参与协助。 24、在内质网上进行的蛋白合成过程中，肽链边合成边转移到内质网腔中的方式称为。而含导肽的蛋白质在细胞质中合成后再转移到细胞器中的方式称为。 三、选择题 1、属于溶酶体病的是（）。
第七章细胞质基质与内膜系统 细胞内区室化（compartmentalization）是真核细胞结构和功能的基本特征之一。 与原核细胞物不同，真核细胞具有复杂的内膜系统，把细胞质区分成不同的功能区隔。 细胞内被膜区分为3类结构： 细胞质基质 内膜系统（主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等） 其它膜相细胞器（如线粒体，叶绿体，过氧化物酶体，细胞核） 第一节细胞质基质及其功能 细胞质基质：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，占据着细胞膜内、细胞核外的细胞内空间，称细胞质基质。 一、细胞质基质的含义 细胞质基质是一种高度有序的、有精细区域化的、动态的凝胶结构体系。（不是简单、均一的溶液） 二、细胞质基质的功能 1. 进行各种生化代谢活动（糖酵解、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等） 2. 为部分蛋白质合成和脂肪酸合成提供场所 3．和细胞骨架一起，辅助完成物质的运输、细胞的运动、维持细胞形态 4. 维持细胞器的实体完整性，供给细胞器行使功能所需要的底物，提供细胞生命活动所需要的 离子环境 5.修饰或降解蛋白质 （1）蛋白质的修饰 与辅酶或辅基的结合、磷酸化和去磷酸化、糖基化、甲基化、酰基化等 （2）控制蛋白质的寿命 真核细胞的细胞质基质中，有一种识别并降解错误折叠或不稳定蛋白质的机制：泛素化和蛋白酶体介导的蛋白质降解途径。 共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和降解，这是细胞内短寿命蛋白和错误折叠或异常蛋白降解的普遍途径，泛素相当于蛋白质被摧毁的标签。 （3）降解变性和错误折叠的蛋白质 变性和错误折叠的蛋白质的降解作用，可能涉及对畸形蛋白质所暴露出的氨基酸疏水基团的识别，并由此启动对蛋白质N端第1个氨基酸残基的作用，结果形成了N端不稳定信号，被依赖于泛素的蛋白酶体途径彻底降解。 （NOTE：另一条途径是溶酶体消化清除。） （4）帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象 主要靠热休克蛋白(heat shock protein, HSP)来完成。 在正常细胞中，HSP选择性地与畸形蛋白质结合形成聚合物，利用水解ATP释放的能量使聚集的蛋白质溶解，并进一步折叠成正确构象的蛋白质。
细胞内膜系统 定义：结构、功能、发生上相互关联，由膜包被的细胞器或细胞结构。 （由内到外）核膜→内质网→高尔基体→（小泡）→细胞膜，另外还有溶酶体、胞内体等，相互流动、 内质网： 1.光面内质网（SER）——上无核糖体附着仅在某些细胞中很丰富 *由膜构成的扁囊、小管或小泡连接形成的连续的三维网状膜系统 合成胆固醇→类胆固醇激素（分泌细胞中） 将FA、甘油一酯等酯化为甘油三酯（肝细胞、小肠吸收细胞） 储存和调节（横纹肌细胞为例，SER表面有Ca2+泵，钙储存→肌细胞松弛/钙释放→肌细胞收缩）肝细胞的SER：合成外输性脂蛋白颗粒，肝的解毒作用、肝细胞葡萄糖的释放等也需要SER 2.粗面内质网（RER）——有核糖体普遍存在于分泌蛋白质的细胞中 *多成大的扁平膜囊状，排列极为整齐 *RER与细胞核的外层膜相连通 高尔基体： *光面膜，由扁平膜囊、大囊泡、小囊泡三个基本成分组成高度极性 凸出的一面对着内质网，称为形成面或顺面/凹进的一面对着质膜称为成熟面或反面 区隔： 形成蛋白聚糖，有些被分泌到胞外形成胞外基质或黏液层，有些锚定在膜上 合成一些糖类、脂质等化合物——☆蛋白质糖基化 N-连接的糖链合成起始于粗面内质网，完成于高尔基体。与天冬酰胺的自由NH2基连接 14糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的天冬酰胺上，核心寡聚糖由N-乙酰葡萄糖胺（第一个）、甘露糖和葡萄糖组成，同ER膜中的磷酸多萜醇相连。被转移到新生肽上的寡聚糖在ER中会进一步加工，主要是切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖。多萜醇是具有很长的疏水尾部能够紧紧的结合在膜的双脂层上。核心寡聚糖链结合在多萜醇的磷酸基上,当ER膜上有蛋白质合成时，整个糖链一起转移。）
第六章细胞质基质与细胞内膜系统 一、名词解释 1、网格蛋白小泡 2、停泊蛋白 3、内膜系统 4、分子伴侣 5、信号肽 6、信号识别颗粒 7、膜泡运输 8、共转运 二、填空题 1、内质网可分为和两类，具有合成蛋白功能的 是。 2、溶酶体的标志酶为，溶酶体酶大多在合成，加工后，具有 标志。 3、微体中酶大多在合成，标志酶为。 4、高尔基体的超微结构由、和三部分组成，其中 部分具有蛋白质包装的功能。 三、判断题 1、在细胞质基质中发生的蛋白质修饰包括N-端甲基化，糖基化，酰基化和磷酸化等 2、蛋白质C端的氨基酸种类与其寿命的长短密切相关 3、内质网的膜面积占整个生物膜面积的一半左右。 4、滑面内质网和糙面内质网是相互连通的 5、二硫键异构酶在内质网中可以帮助蛋白质正确折叠包装 6、结合蛋白BIP遍布内质网中，帮助蛋白质正确折叠 7、具有停止转移序列的蛋白质，将成为内质网上的跨膜蛋白 8、信号肽一半位于多肽的N端，引导蛋白质进入内质网后被切除。 9、内质网可以合成脂类，然后以膜泡运输或与水溶性载体结合运输的方式运送到目的地 10、光面内质网具有解毒的功能 11、高尔基体是一种极性的细胞器 12、高尔基体的CGN对着内质网，主要接收内质网中合成的蛋白质，并对蛋白质加以分选。 13、高尔基体的TGN可以将不同类型的蛋白质分送到目的地 14、M6P受体主要存在于高尔基体的TGN，主要对溶酶体酶起分选作用。 15、溶酶体的膜蛋白具有高度糖基化的特点 16、溶酶体的膜上具有质子泵，以维持溶酶体腔内的酸性环境 17、酸性水解酶是溶酶体内特有的酶 18、初级溶酶体的酶不具有水解活性 19、COPII小泡负责内质网到高尔基体的物质运输 20、COPI小泡负责高尔基体到内质网的物质运输 21、蛋白质的起始合成都在细胞质基质中。 22、细胞质基质中具有蛋白质加工的各种酶 23、细胞质基质中具有控制蛋白质寿命的机制 24、溶酶体和过氧化物酶体都是异质性的细胞器。
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. HSP70 B. 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。在N-连接糖基化的糖蛋白中，核心寡聚体糖残基与多肽链的天冬酰胺（氨基酸）结合；O-连接糖蛋白中乙酰半乳糖胺糖残基同多肽链的或丝氨酸、苏氨酸（氨基酸）结合。 2、蛋白质的糖基化主要发生在内质网和高尔基体中，在细胞质基质中发生的糖基化是指在哺乳动物的细胞中把N-乙酰葡糖胺分子加到蛋白质的丝氨残基的羟基上。 3、溶酶体的标志酶是酸性水解酶，微体识别标志酶是过氧化氢酶。 4、溶酶体的膜成分具有以下几个特征：有质子泵，有载体蛋白和蛋白质的高度糖基化
第六章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输 第一节细胞质基质的涵义与功能 第二节细胞内膜系统 2.1 内质网 2.2 高尔基体 2.3 溶酶体与过氧化物酶体 第三节细胞内蛋白质的分选与膜泡运输 第六章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输 第三节细胞内蛋白质的分选与膜泡运输 3.1 蛋白质分选概念和类型 3.2 分泌蛋白合成的模型---信号假说 3.3 蛋白质分选信号 3.4 膜泡运输 蛋白质分选的基本概念 蛋白质是由核糖体合成的，合成之后必须准确无误地运送到细胞的各个部位。在进化过程中每种蛋白形成了一个明确的地址签(address target), 细胞通过对蛋白质地址签的识别进行运送, 这就是蛋白质的分选(protein sorting)。 蛋白质分选定位的时空概念 所谓蛋白质分选定位的时空概念包括两种含义: ①合成的蛋白质何时转运? ②合成蛋白质在细胞中定位空间及转运中所要逾越的空间障碍是什么? 从时间上考虑,蛋白质的合成分选有两种情况: 先合成,再分选（翻译后转运） 一边合成一边分选（翻译同步转运） 为了适于蛋白质分选的时间上的需要,核糖体在合成蛋白质时就有两种存在状态:游离的或与内质网结合的。 蛋白质转运的两种机制 翻译后转运：游离核糖体上合成的蛋白质释放到胞质溶胶后被运送到不同的部位，即先合
成，后运输。由于在游离核糖体上合成的蛋白质在合成释放之后需要自己寻找目的地，因此又称为蛋白质寻靶 翻译转运同步机制：膜结合核糖体上合成的蛋白质通过定位信号，一边翻译，一边进入内质网，由于这种转运定位是在蛋白质翻译的同时进行的，故称为共翻译转运 从蛋白质定位的空间看,包括了细胞内各个部分,即使是具有蛋白质合成机器的线粒体和叶绿体也需要从细胞质中获取所需蛋白质 细胞质中蛋白质合成和空间定位路线 蛋白质分选定位的空间障碍及运输方式 从蛋白质定位的细胞内空间部位结构来看,可分为三种类型:①没有膜障碍的,如胞质溶胶,包括胞质溶胶中的细胞骨架蛋白和各种酶及蛋白分子；②有完全封闭的膜障碍,如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等；③有膜障碍,但是膜上有孔,如细胞核。 根据三种不同的空间障碍, 合成的蛋白质通过四种不同方式进行运输定位 1、门控运输（gated transport）：如通过核孔复合体的运输。 2、跨膜运输（transmembrane transport）：蛋白质通过跨膜通道进入目的细胞器。 3、膜泡运输（vesicular transport）：蛋白质在内质网或高尔基体中被包装成衣被小泡，选择性地运输到靶细胞器。 4、细胞质基质中的蛋白质转运： 1、门控运输（gated transport）：即是核孔运输，胞质溶胶中合成的蛋白质穿过细胞核内外膜形成的核孔进入细胞核，被运输的蛋白需要有核定位信号。 2、跨膜运输（transmembrane transport）：蛋白质通过跨膜通道进入目的细胞器。胞质溶胶中合成的蛋白质进入到内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等则是通过跨膜机制进行运输的，需要膜上运输蛋白(protein translocators)的帮助，被运输的蛋白要有信号肽或导肽。 3、膜泡运输（vesicular transport）：蛋白质从内质网转运到高尔基体以及从高尔基体转运到溶酶体、分泌泡、细胞质膜、细胞外等则是由小泡介导的，这种小泡称为运输小泡 蛋白质分选的基本原理 细胞内合成的蛋白质、脂类等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞器取决于两个方面：其一是蛋白质中包含特殊的信号序列（signal sequence）。 其二是细胞器上具特定的信号识别装置（分选受体，sorting receptor）。 蛋白质分选信号
第五章细胞的内膜系统与囊泡转运 一、名词解释 1.内膜系统( endomembrane svstem) 2.糙面内质网(rough endoplasmic reticulum,RER) 3.光面内质网(smooth endoplasmic reticulum,SER) 4.微粒体( microsome) 5.网质蛋白( reticulo- -plasmin) 6.分子伴侣( molecular chaper 7.囊泡( vesicle) 8.囊泡转运( vesicular transport) 9.门控运输(gated transport) 10.穿膜运输(transmembrane transport) 11.网格蛋白( clathrin) 12.衔接蛋白( adaptin) 13.发动蛋白( dynamin) 14.OPI有被小泡(COP I-coated vesicle) 15.COPⅡ有被小泡(COPⅡ- coated vesicle) 二、单项选择题 1.光面内质网的主要功能是 A.合成蛋白质 B.脂类物质合成 C.蛋白质加工 D.蛋白质分泌 E.氧化代谢 2.吞噬溶酶体在完成对大部分底物的消化分解后,不能被消化、分解的部分 成为 A.内体 B.残余体 C.微体 D.脂质体 E.自噬体
3.在高尔基复合体中,溶酶体水解酶形成的分选信号是 A. MTS C. M-6-P D. RGD E. NLS 4.初级溶酶体内的酶是 A.有活性的中性水解酶 B.有活性的碱性水解酶 C.有活性的酸性水解酶 D.无活性的中性水解酶 E.无活性的酸性水解酶 5.光面内质网的功能不包括 A.合成分泌性蛋白 B.参与糖原分解 C.参与脂类代谢 D.合成甾体类激素 E.参与脂类转运 6.高尔基复合体的主要功能是 A.合成蛋白质 B.合成脂类 C.合成糖类 D.合成甾体激素 E.参与蛋白质的修饰与加工 7.可与外核膜相连的细胞器是 A.内质网 B.高尔基复合体 C.溶酶体 D.线粒体 E.过氧化物酶体 8.肌细胞中与Ca2+的摄取和释放以及传导兴奋作用有关的细胞器是 A.微管、微丝
细胞第章习题及答案
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第六章细胞的能量转换——线粒体和叶绿体 本章要点：本章重点阐述了线粒体和叶绿体的结构和功能，要求重点掌握掌握线粒体与氧化磷酸化，线粒体和叶绿体都是半自主性细胞器，了解线粒体和叶绿体的起源与增殖。 一、名词解释 1、氧化磷酸化 2、电子传递链（呼吸链） 3、ATP合成酶 4、半自主性细胞器 5、光合磷酸化 二、填空题 1、能对线粒体进行专一染色的活性染料是。 2、线粒体在超微结构上可分为、、、。 3、线粒体各部位都有其特异的标志酶，内膜是、外膜是、膜间隙是、基质是。 4、线粒体中，氧化和磷酸化密切偶联在一起，但却由两个不同的系统实现的，氧化过程主要由实现，磷酸化主要由完成。 5、细胞内膜上的呼吸链主要可以分为两类，既和。 6、由线粒体异常病变而产生的疾病称为线粒体病，其中典型的是一种心肌线粒体病。 7、植物细胞中具有特异的质体细胞器主要分为、、。 8、叶绿体在显微结构上主要分为、、。 9、在自然界中含量最丰富，并且在光合作用中起重要作用的酶是。 10、光合作用的过程主要可分为三步：、和、。 11、光合作用根据是否需要光可分为和。 12、真核细胞中由双层膜包裹形成的细胞器是。 13、引导蛋白到线粒体中去的具有定向信息的特异氨基酸序列被称为。 14、叶绿体中每个H+穿过叶绿体ATP合成酶，生成1个ATP分子，线粒体中每个H+穿过ATP合成酶，生成1个ATP分子。 15、氧是在植物细胞中部位上所进行的的过程中产生的。 三、选择题 1. 线粒体各部位都有其特异的标志酶，线粒体中内膜的标志酶是（）。 A、细胞色素氧化酶 B、单胺氧酸化酶 C、腺苷酸激酶 D、柠檬合成酶 2.下列哪些可称为细胞器（） A、核 B、线粒体 C、微管 D、内吞小泡 3.下列那些组分与线粒体与叶绿体的半自主性相关（）。 A、环状DNA B、自身转录RNA C、翻译蛋白质的体系 D、以上全是。 4.内共生假说认为叶绿体的祖先为一种（）。 A、革兰氏阴性菌 B、革兰氏阳性菌 C、蓝藻 D、内吞小泡 四、判断题 1、在真核细胞中ATP的形成是在线粒体和叶绿体细胞器中。（） 2、线粒体和叶绿体都具有环状DNA及自身转录RNA与转译蛋白质的体系。（） 3、线粒体是细胞的“能量工厂”，叶绿体是细胞的“动力工厂”。（） 4、ATP合成酶只存在于线粒体、叶绿体中。（） 5、线粒体和叶绿体的DNA均以半保留的方式进行自我复制。（） 五、简答题 1、为什么说线粒体和叶绿体是半自主性细胞器？ 2、简述光合磷酸化的两种类型及其异同。 六、论述题
细胞生物学第五章练习题答案 一、名词解释 1、内膜系统：指细胞内在结构、功能或发生上有一定联系的具膜结构。 2、内质网：由封闭的膜系统及其形成的腔所构成的相互沟通的网状结构。 或者由膜所形成的一些形状大小不同的小管、小囊和扁囊构成的。 4、信号肽：在蛋白质合成过程中，由mRNA上位于起始密码后的信号密码编码翻译出的肽链。 或者存在于分泌性蛋白N端的一段序列，指导分泌性蛋白质在内质网上合成，在蛋白质合成结束之前被切除。 5、高尔基体：是由数个扁平囊泡堆在一起形成的高度有极性的细胞器。 或者有一些单层膜包被的囊、泡状结构构成的，包括扁平囊、小泡和大泡三种结构联合成网状结构。 二、单项选择 1A 2D 3C 4B 5C 6A 7D 8D 9C 10D 11A 12B 14A 17C 19D 21B 23D 26D 三、填空题 1、核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、微体 2、小囊、小管、扁囊 3、粗面内质网、光面内质网 4、顺面高尔基网状结构、中间面、反面高尔基网状结构 12、附着核糖体、游离核糖体、分泌、结构、 四、是非题（-表示错，+表示对） 1、– 2、+ 3、– 4、– 5、+ 6、– 7、+ 8、+ 9、+ 11、–12、- 13、– 15、+ 16、 + 17、+ 18、– 19、– 五、简答题 1、内质网分为几类？在形态和功能上各有何特点？ 内质网分粗面内质网和光面内质网两类。粗面内质 网由附着核糖体附着在内质网膜表面而形成，表面粗糙，常由板层状排列的扁囊构成，腔内为蛋白质样物质，其功能（1）蛋白质的合成和转移:在信号序列作用下完成；（2）转移的蛋白质整合到ER膜:通过新生肽链协同翻译的插入；（3）转移多肽链到ER腔内进行加工修饰；包括进行糖基化、羟基化和酰基化等的加工. 光面内质网表面无附着核糖体，表面光滑，很少有扁囊，常由分支小管或圆形小泡构成，其主要功能（1）合成脂类:ER合成细胞所需绝大多数膜脂（包括磷脂和胆固醇；（2）糖类代谢:参与糖原分解和游离葡萄糖的释放；（3）解毒作用:sER 中的P450酶系属于单加氧酶,(又称为多功能氧化酶或羟化酶)，因其还原态的吸收峰在450nm处得名。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；（4）Ca2+离子浓度的调节作用:是Ca2+储存库,参与信号传导。 2、高尔基复合体由哪些结构组成？各有何特点？
第六章细胞质基质与细胞内膜系统 教学目的： 1 了解细胞质基质的内 2 掌握内膜系统包括的结构及功能 教学重点： 1内质网、高尔基体的结构特点 2 溶酶体的发生及功能 教学难点：内膜系统各结构之间的关系 讲授法 第一节细胞质基质（Cytoplasmicmatrix） 概念：此概念在不同阶段从不同角度有不同叫法，概念包括的内容也随观察工具的发展有所变化和完善。反映出对细胞质的认识不断深入。最早的概念称透明质（hyaloplasm），指细胞质中除线粒体、质体等在光镜下所能看到的所有细胞器以外的部分，又称细胞液（Cell sap）。 透明质（细胞液）—→ 胞质溶胶—→细胞质基质 光镜下可见结构以外的部分离心沉淀物以外部分可分辩结构以外的胶状物质 Cytoplasmicmatrix或grownd cytoplasm：指除去能分辩的细胞器和颗粒以外的细胞质部分，是一复杂的高度有组织的胶体系统。 一、化学组成 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。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。 二、功能 1、参与各种生化活动（中间代谢过程） ○1蛋白质合成○2脂肪酸合成○3糖的酵解○4糖原代谢○5核苷酸代谢 2、提供离子环境以维持各细胞器的实体完整性。 3、提供底物（原料）以供细胞器行使功能（物质库）。 4、提供物质运输的通路细胞与环境、细胞质与细胞核、细胞器之间的物
质运输、能量交换、信息传递等都需通过细胞质基质来完成。 5、影响细胞分化如卵子细胞质对于分化起重要作用。 在细胞质中存有形形色色的细胞器，其中有一些膜围细胞器，它们在结构及功能上彼此相关，甚至连通，共同组成一个庞大而精密复杂的系统——内膜系统。 第二节内膜系统（eudomembrane system） 概念细胞质中由膜围成的、在结构、功能，乃至发生上有密切关系的小管、小泡和扁囊共同组成的膜系统。主要包括核膜、内质网、高尔基体三大结构以及它们的产物——各种小泡和液泡。 意义内膜系统的出现是真核细胞区别于原核细胞的显著特点之一，其意义在于：大大增加了细胞内膜的表面积，为多种酶特别是多酶体系提供了大面积的结合部位。○1酶系统的隔离与连接○2蛋白质、糖、脂肪的合成○3加工包装运输分泌物○4扩散屏障及膜电位建立○5离子梯度的维持等。 一、内质网（endoplasmic reticulum， ER） 概述 1945年，著名超微结构学家K.B.Porter，在电镜下观察组织培养的鸡胚成纤维细胞时，发现有各种大小的管道相连成网状，并多处在细胞质的内质部位，故定名为内质网。虽然以后发现这种细胞器不尽在内质部位，但仍延用至今。这种结构与细胞内物质合成有关，故有细胞的生物合成“工厂”之称。 （一）形态结构特点 ER是交织分布在细胞质中的由膜围成的扁囊或小管状管道系统。基本结构分为三部分： 内质网膜：结构与质膜相同，但比质膜薄（5-6nm），有些部位可与核膜和某些细胞器膜相连，少数能与质膜相连。 （二）类型及分布特点 根据内质网的细胞质面是否附有核糖体将ER分为二类。即： 1 粗面内质网（rough endoplasmic reticulum，RER）又称颗粒内质网（Granular e- r- GER），由于它似与细胞核一样能为碱性染料染色，在历史上曾有过所谓核外染色质的叫法。意指内质网膜及附在其上的核糖体。 2 光（滑）面内质网（smooth endoplasmic reticulum，SER）表面光滑，无核糖体附着，嗜酸性，在形态上常呈分枝状，小管或小泡的网状结构，很少象RER那样扩大成池，其膜也不如RER膜厚。另外，SER的一端常与
第六章细胞内膜系统基本概念题解 学习要求： 掌握细胞质基质和细胞内膜系统各部分的结构与功能。 掌握细胞内膜系统各个部分间的关系和细胞内蛋白分悬于细胞结构的装配及其相关知识。基本概念： 1.细胞质基质（cytoplasmic matrix）：在真核细胞的细胞质中，除可分辨的细胞器以外的胶 状物质，成为细胞质基质。它是一种高度有序且不断变化的结构体系。在确保与协调各种代谢反应、胞内物质运输与信息传递等方面，起重要作用。 2.内膜系统(endomembrane system) :指真核细胞内在结构、功能乃至发生上相关的由膜围 绕的细胞器或细胞结构。或者说是由膜分隔而形成的具有连续功能的系统，主要指核膜、内质网、高尔基体以及细胞质的各种囊泡。而质膜、液泡膜以及溶酶体是这些内膜体系活动的最后产物，一般叶绿体、线粒体的膜也可直接或间接与内膜系统相联系但不包含在内膜系统内。 3.内质网（endoplasmic reticulum,ER）:是分布于细胞质中由膜构成的网状管道系统，管道 以各种形状延伸和扩展，成为各类管、泡、腔交织的状态。内质网有两种：粗面内质网和滑面内质网。前者指膜上附有核糖体颗粒。后者膜外面不附有核糖体，表面光滑，主要是合成和运输类脂和多糖，它也可能是细胞之间通讯与传递系统。 细胞中内质网可以与细胞核的外膜相连，同时也可与细胞表面的质膜相连，而且还可能随同胞间连丝穿过细胞壁，与相邻细胞的内质网发生联系。因此有人认为内质网构成了一个从细胞核到质膜，甚至与相邻细胞相连而直接贯通的管道系统。 4．易位子（translocon）:指内质网膜上的一种蛋白质复合体，8.5nm,2nm的通道，其功能与新合成的多肽进入内质网腔有关。 5.高尔基体（Golgi body）: 是由一些堆叠的扁平囊所组成。主要功能是分泌活动、蛋白 质加工以及合成多糖参与新细胞壁的形成。 6.溶酶体（lysosome）: 是由单层膜围绕、内含多种酸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。根据其所处的完成生理功能的不同阶段，可分为初级溶酶体、次级溶酶体和残余体。 7.热休克蛋白（heat shock protein）:在热作用或其他因素作用下而大量合成的一类蛋白质； 其功能可能是抵御外界的作用而保证细胞存活；在正常条件下，也有少量的热休克蛋白表达，已发现某些热休克蛋白如Hsp70和线粒体中Hsp60在多肽的折叠中起重要作用。 8.前导肽序列（leader sequence）: 指核编码的线粒体蛋白质N-端带有20~80个氨基酸序 列，富含带正电荷的碱性氨基酸，分布在不具电荷的氨基酸序列之间，成为前导肽；它含有导向信息，引导前体蛋白跨膜，可被金属蛋白酶水解。 9.蛋白质分选（protein sorting）：新生肽由其合成部位正确地运转到其行使功能部位的过 程。包括细胞质基质中合成多肽的分选途径和粗面内质网上合成多肽的分选途径。10.分子伴侣（chaperone）:指一组细胞中普遍存在的蛋白质，它们在于细胞中靶蛋白短暂 结合的过程中改变蛋白质的空间构象从而调节它们的功能，这一过程通常需要A TP提供能量。经过活化的蛋白质随即与分子伴侣分离，使之能继续参与其他靶分子调节。目前已知的分子伴侣主要是热休克蛋白家族的成员，其中的HSP70、HSP60参与新合成肽的折叠和亚细胞结构间的转移，HSP90可能参与丝裂原激活通路中Raf-1活性的调节和糖皮质激素受体的活化。 11.膜泡运输（vesicular transport）:细胞通过内吞作用和外派作用完成大分子与颗粒性物质 的跨膜运输方式和胞内蛋白质通过不同的转运小泡从内质网转运到高尔基体进而分选运至细胞的不同部位的运输方式，由于在转运过程中，物质包裹在脂双层膜围绕的囊泡
第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输- 测试题（满分：70） 一、选择题（共25小题，1～20题每题1分，21～25题每题2分） 1、下列关于信号肽，最正确的一项是（） A. 是C端的一段氨基酸序列 C. 具有信号作用，但不被切除 B. 是N端的一段氨基酸序列 D. 跨膜运输后要被切除 2、细胞质基质中合成，到内质网上继续合成的蛋白的定位序列为（） A. 信号肽 C. 转运肽 B. 导肽 D. 信号斑 3、参与蛋白质合成与运输的一组细胞器是（） A. 核糖体、内质网、高尔基体 C. 细胞核、微管、内质网 B. 线粒体、内质网、溶酶体 D. 细胞核、内质网、溶酶体 4、台-萨氏病是一种与溶酶体有关的遗传缺陷病，主要是（）缺乏而不能水解神经节苷脂GM2。 A. 磷酸二酯酶 C. β-氨基己糖酯酶A B. N-乙酰氨基转移酶 D. 腺苷酸环化酶 5、指导蛋白质转运到线粒体上的氨基酸序列被称为（） A. 导肽 C. 转运肽 B. 信号肽 D. 新生肽 6、溶酶体的H+ 浓度比细胞质基质中高（） A. 5倍 C. 50倍 B. 10倍 D. 100倍以上 7、下面（）不是在粗面内质网上合成的 A. 抗体 C. 胶原蛋白 B. 溶酶体膜蛋白 D. 核糖体蛋白 8、下列细胞器中的膜蛋白在粗面内质网上合成的为（） A. 叶绿体 C. 过氧化物酶体 B. 线粒体 D. 溶酶体 9、具运输和分拣内吞物质的细胞器是（） A. 有被小体 C. 胞内体 B. 滑面内质网 D. 溶酶体 10、下列（）是特化的内质网 A. 肌质网 C. 乙醛酸循环体 B. 脂质体 D. 残余小体 11、真核细胞中下列（）细胞器或细胞结构上不可能有核糖体存在 A. 内质网 C. 细胞核膜 B. 细胞质基质 D. 细胞质膜 12、下列细胞器中，有极性的是（） A. 溶酶体 C. 线粒体 B. 微体 D. 高尔基体 13、蛋白质的糖基化及其加工、修饰和寡糖链的合成是发生在高尔基体的（） A. 顺面管网状结构 C. 反面管网状结构 B. 中间膜囊 D. 反面囊泡 14、合成后的磷脂被（）转运至过氧化物酶体的膜上 A. 磷脂转位因子 C. 膜泡
内膜系统概念：是细胞内部在结构、功能及其发生上相互关联的膜性结构细胞器的总称组成 内 质 网 概念细胞质中由小管、小泡和扁囊连接成三维网状的膜系统，由内质网膜围成的腔称为内质网腔； 功能 ★区域化作用 ★扩大表面积 ★合成和分解作用内质网 高尔基体 溶酶体 过氧化氢酶体 囊泡和囊泡运输 核膜 形态和结构 扁囊 小管 小泡 脂类占1/3 蛋白质占2/3 化学成分 卵磷脂占55% 脑磷脂占20-25% 磷脂酰丝氨酸占5-10% 磷脂酰肌醇占 5-10% 鞘磷脂占4-7% 占60-70%，含有30-40种酶，三大酶系： 1、与解毒功能相关的氧化反应电子传递酶系。 2、与脂类代谢功能反应相关的酶类。 3、与碳水化合物代谢功能反应相关的酶类。 由膜构成的小管、小泡或扁平囊连成的网状膜系统，因此把小管、小泡扁平囊看作是 构成内质网膜的结构单位。它们围绕细胞核成同心圆层次，膜可与核膜、质膜相连通。结构特点 类型及其特有功能粗面内质网（rough ER, r ER ） 呈扁囊状，膜上附着有核糖体 其腔常与核周腔相连 滑面内质网（s ER） 内质网表面没有核糖蛋白体附着 请自己查书、笔记填写出方框、下划线、括号处的内容，以便复习。 也请注意出现的错别字。
粗面内质网 真核细胞细胞质内嗜银的网状结构， 是由生物膜包围而成的参与细胞分泌活动的囊泡系统。 概念 功 1）作为核糖体的支架 能 2）新生多肽链的折叠与装配 3）蛋白质的糖基化 4）蛋白质的胞内运输 由片层状排列的扁平囊构成，表面附着有核糖蛋白体。 在分泌Pr 旺盛的细胞中r ER 特别丰富。如 ①胰腺细胞、浆细胞、胃酶细胞中全部为r ER 。 ②在未成熟的细胞或未分化的干细胞和胚胎细胞r ER 不发达， 因此根据r ER 结构的复杂程度来断判细胞的功能状态和分化程度。 ③r ER 上的核糖Pr 体主要合成细胞外的分泌Pr ，如酶、肽类激素和抗体。 信号肽介导的蛋白质合成、加工和运输 1）核糖体与ER 膜结合(四步) ①信号密码和信号肽的产生 ②信号识别颗粒(SRP)及其特点 ③SRP —核糖体复合体形成 ④复合体与ER 膜结合 2）在信号肽的引导下多肽链穿膜进入ER 腔内(蛋白质合成信号假说) 3）多肽链在ER 腔内折叠(分子伴侣折叠) 细胞质中存在一类特殊蛋白质分子能对新合成的多肽进行折叠转运，这种蛋白质称分子伴侣。 滞留信号肽(KDEL)：分子伴侣C 端末尾都具有“滞留信号肽”，它可与ER 膜KDEL 受体结合， 而不被转运出ER ，而长期驻留于ER 腔内，故分子伴侣又被称为驻留蛋白。 4）蛋白质在ER 腔内的糖基化 ER 合成蛋白质(主要指分泌蛋白)在ER 管腔内，进行糖基化，形成糖蛋白。 糖基化 是指单糖或者寡糖与蛋白质之间通过共价键的结构形成糖蛋白的过程。 糖蛋白中最普遍的一种糖基是与天冬酰胺残基连接的N-连接寡糖，这主要是在rER 中完成。 5）蛋白质胞内运输过程： rER 上合成的都是外输性Pr,经修饰、加工后以“出芽”的方式形成膜性小泡被转运。 ①小泡被转运进入高尔基复合体（外输性蛋白的主要途径） ②直接形成酶原颗粒，排出细胞（特指哺乳动物的胰腺外分泌细胞） SRP+核糖体 信号肽存在 SRP-核糖体复合体 在信号肽引导下 复合体与ER 膜上受体结合 信号肽穿膜入腔并被切掉讲解 受体变构 SRP 脱离核糖体进入循环 完整多肽合成，核糖体脱离ER 膜。 粗面内质网上合成的蛋白质包括： （1）外输性或分泌性蛋白质： 包括所有的肽类激素、多种细胞因子、抗体、消化酶、细胞外基质蛋白等。 （2）膜整合蛋白质（内在蛋白）： 例如膜抗原、膜受体等功能性膜蛋白。 （3）细胞器中的驻留蛋白： 包括粗面内质网自身在内的滑面内质网、 高尔基复合体、溶酶体等各种细胞器中的 可溶性驻留蛋白。 这些蛋白质，均须经由粗面内质网进行修饰、加工和转运。 滑面内质网的功能 1）脂类的合成和运输：sER 合成的脂类与rER 合成的蛋白质结合形成脂蛋白， 经高尔基体分泌出胞。如肝细胞中合成的低密度脂蛋白（LDL ）和极低密度脂蛋白。 2）糖原的合成与分解：主要存在于肝细胞中的sER 网膜上。 3 ）解毒作用：存在于肝细胞中。 4 ）参与肌肉的收缩作用：因为肌细胞的肌质网膜是Ca2+储成场所。 5 ）参与胃酸与胆汁的合成与分泌：胃壁腺上皮细胞中滑面内质网可使CI-与H+结合生成HCI ；在肝细胞中，滑面内质网不仅能够合成胆盐，而且，可通过所含葡萄糖醛酸转移酶的作用，使非水溶性的胆红素颗粒形成水溶性的结合胆红素。 病理改变的现象：肿胀、肥大、某些物质的积累。 本质：是由于水分和Na+的流入，使内质网变成囊泡，囊泡融合扩张成大囊泡。 如低氧、辐射和阻塞所造成的压力均可能引起ER 的肿胀和扩张。 例1：病毒性肝炎：肝细胞发生水分丢失，出现脱水时，rER 上的核糖体会脱落， 这时萎陷的ER 和其它细胞成分一起浓缩成团块，肝细胞皱缩。 例 2：在细菌性感染和有毒物进入体内后， 产生抗体的浆细胞和具有解毒作用的肝细胞的ER 会变的肥大， 反应机体抗感染和解毒的作用。 例3：癌细胞中的ER 改变：不同的癌细胞其ER 改变不同： ① 高分化癌细胞ER 丰富，呈网状遍布于细胞。 ② 低分化癌细胞ER 少。 ③ 高侵袭力癌细胞伸出伪足， ER 可伸至其中。 ④ 低侵袭力癌细胞伪足少。
第六章细胞内膜系统与蛋白质分选 与原核细胞物不同的是真核细胞具有复杂的由内膜构成的功能区隔。细胞内膜系统指在结构，功能或发生上相关的细胞内膜形成的细胞结构，包括核被膜、内质网、高尔基体及其形成的溶酶体和分泌泡等，以及其它细胞器如线粒体，质体和过氧化物酶体等膜包围的细胞器（膜性细胞器）。 内膜系统形成了一种胞内网络结构，其功能主要在于两个方面：其一是扩大膜的总面积，为酶提供附着的支架，如脂肪代谢、氧化磷酸化相关的酶都结合在细胞膜上。其二是将细胞内部区分为不同的功能区域，保证各种生化反应所需的独特的环境。 本章主要介绍内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体的功能和蛋白质分选，关于线粒体、叶绿体和细胞核的功能与蛋白质分选将分别在第七章（线粒体与叶绿体）和第十二章（细胞核与染色体）中讲解。 第一节内质网 由KR. Porter、A. Claude 和EF. Fullam等人于1945年发现，他们在观察培养的小鼠成纤维细胞时，发现细胞质内部具有网状结构，建议叫做内质网endoplasmic reticulum，ER，后来发现内质网不仅仅存在于细胞的“内质”部，通常还有质膜和核膜相连，并且与高尔基体关系密切，并且常伴有许多线粒体。 一、形态与组成 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。RER呈扁平囊状，排列整齐，膜围成的空间称为ER腔（lumen），膜外有核糖体附着。SER呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。肌肉细胞中的肌质网是一种特化的SER，称为肌质网，可贮存Ca2+，引起肌肉收缩。细胞不含纯粹的RER或SER，它们分别是ER连续结构的一部分。 ER主要功能是合成蛋白质和脂类，分泌性蛋白和跨膜蛋白都是在ER中合成的。ER合成的脂类除满足自身需要外，还提供给高尔基体、溶酶体、内体、质膜、线粒体、叶绿体等膜性细胞结构。 ER膜中含大约60%的蛋白和40%的脂类，脂类主要成分为磷脂，磷脂酰胆碱含量较高，鞘磷脂含量较少，没有或很少含胆固醇。ER约有30多种膜结合蛋白，另有30多种位于内质网腔，
第六章细胞质基质与细胞内膜系统 主要内容： 第一节细胞质基质 第二节内质网 第三节高尔基体 第四节溶酶体与过氧化物酶体 第五节细胞内蛋白质的分选与细胞结构的组装 第一节细胞质基质（cytoplasmic matrix or cytomatrix） 一、细胞质基质 1、概念：在真核细胞的细胞质中，除去可分辨得细胞器以外的胶状物质，它是细胞的重要结构成分，约占细胞质体积的一半 2、主要成分： 1）中间代谢相关酶类 a 小分子和各种离子：如水K+、Cl-、N a+、Mg++、Ca++等 b 中分子类：脂类、糖类、氨基酸、核苷酸类等 c 大分子类：蛋白质、脂蛋白、RNA、多糖等。 2) 细胞质骨架: 微丝，微管，中间纤维 ?The portion of the cytoplasm that extends from the nuclear envelope to the plasma membrane and surrounds the membrane-bounded organelles is known as the cytoplasmic matrix (or cytomatrix). It contains filamentous elements such as microtubules, microfilaments, and intermediate filaments which constitute the cytoskeleton. This serves to organize the cytoplasm and controls the location and movement of the different organelles, and of the cell itself. The cytomatrix also contains ribosomes that function in protein synthesis, as well as numerous soluble enzymes that carry out a myriad of biochemical reactions. Several ribosomes are usually engaged in the translation of a single mRNA molecule, thus forming a polyribosome or polysome. The term cytosol is sometimes applied to the soluble components of the matrix which during cell fractionation are recovered in high speed supernatants. 3、细胞质基质的功能 1）完成各种中间代谢过程 2）蛋白质的分选与运输 3）细胞质骨架可作为细胞质基质结构体系的组织者，为基质中其它成分或细胞器提供锚定位点；维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等。 4）蛋白质的修饰和选择性的降解 5）提供离子环境、提供底物、物质运输通路、细胞分化等 二、细胞内膜系统 1、概念：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，主要包括：核膜、内质网、高尔基体及各种小泡和液泡。 2、意义：使真核细胞细胞内区域化（compartmentalization）内膜系统的出现是真核细胞区别于原核细胞的显著特点之一，大大增加了细胞内膜的表面积；为多种酶特别是多酶体系提供了大面积的结合位点；酶系统的隔离与连接；蛋白质、糖、脂肪的合成、加工和包装；运输分泌