第四章 細胞內膜系統一、概念：指位於細胞質內，在結構、功能乃至發生上相關的膜圍繞的細胞器或細胞結构的總稱 二、組成：包括核膜、內質網、高爾基體、溶酶體、過氧化物酶體及液泡和其他各種小泡 三、特點：內膜系統是真核細胞特有的結構內膜系統的細胞器在細胞質中有相對固定的毗鄰關係內膜系統第一节 內質網 第二节 高爾基複合體 第三节 溶酶體 第四节 過氧化物酶體內膜系統第一節 內質網一、內質網的形態結構三、內質網的化學組成 四、內質網的功能 五、內質網的病理改變二、內質網的類型1945年K. R.Porter等在培養的小鼠成纖維細胞中發現，因最初看到的是位於細胞質內部的網狀結構，故名內質網（endoplasmic reticulum，ER）內質網一、內質網的形態結構u由一層單位膜所構成的相互連續的小管、小泡和扁囊結構組成的連續的三維網狀膜系統u 約占細胞總膜面積的一半，是封閉的系統，膜厚5~6nmu 內質網形態結構、分佈狀態、數量與細胞類型、生理狀態及分化程度極為相關內質網小管小泡扁囊細胞膜核膜8(一)粗面內質網（RER):膜表面附著核糖體；形態多為板層狀排列的扁囊；網腔內含低電子或中等電子密度的物質；多分佈在分泌活動旺盛或分化較完善的細胞內。
(二)滑面內質網(SER):膜表面無核糖體附著；形態多為分枝小管或小泡；多分佈在一些特化的細胞中核糖體粗面內質網滑面內質網二、內質網的類型1011ER（內質網）RER（粗面內質網）14SER（滑面內質網）u ER膜中含大約60%的蛋白和40%的脂类，脂類主要成分為磷脂，磷脂醯膽鹼含量較高，鞘磷脂含量較少，沒有或很少含膽固醇u ER約有30多種膜結合蛋白，另有30多種位於內質網腔，這些蛋白的分佈具有異質性，如：葡萄糖-6-磷酸酶，普遍存在於內質網，是其標誌酶，核糖體結合糖蛋白（ribophorin）只分佈在RER，細胞色素P-450只分佈在SER，是滑面內質網特有的標記酶 三、內質網的化學組成微粒體（Microsome）：細胞勻漿和超速離心，特別是密度梯度離心過程中，由破碎的內質網等形成的近似球形的封閉小泡 結構，它包括內質網膜與核糖體兩種基本成分n很好的研究材料微粒體仍具有 內質網的基本 特徵；粗面微 粒體仍保留 RER所具備的功能φ100nm17微粒體（微粒體（microsomemicrosome））四、內質網的功能1.蛋白質合成 2.蛋白質折疊 3.蛋白質修飾 4.蛋白質運輸 5.脂類的合成（一）粗面內質網（RER）的功能：附著核糖體合成的蛋白質包括：u 向細胞外分泌的蛋白質、抗體、激素u 跨膜蛋白u 需要與其他細胞組分嚴格隔離的蛋白質u 需要進行修飾的蛋白質1. 蛋白質的合成核糖體n小亞基nmRNA穿通隧道n大亞基n中央通道n正在合成的多肽鏈3’5’22核糖體是合成蛋白質的細胞器 主要成分——蛋白質和rRNA功 能：按照mRNA的指令合成多肽鏈mRNA核糖體nA部位：氨基酸部位或受位，接受氨醯基tRNAnP部位：肽基部位或放位，肽基tRNA移交肽鏈後，tRNA被釋放的部位nT因數：肽基轉移酶催化P位上的氨醯基結合到A位的氨醯tRNA上nG因數：GTP酶，催化tRNA從A位→P位核糖體是蛋白質 合成的場所5’tRNA迴圈3’ mRNA附著的多聚核糖體，主要 合成分泌性蛋白質游離的多聚 核糖體，主 要合成結構 性蛋白質RERmRNAG. Blobel等1975年提出了信號假說(Signal hypothesis)，認为蛋白質N端的信號肽，指導蛋白質轉至內質網上合成，為此獲1999年諾貝爾生理醫學獎。
信號假說蛋白質轉移到內質網合成涉及以下成分：信號密碼信號肽（signal peptide）信號識別顆粒（SRP）SRP受體（SPR receptor）信號肽酶信號假說信號假說n信號密碼：位於起始密碼(AUG)之後，有一組編碼特殊氨基酸序列的密碼子n信號肽：蛋白質合成時，首先在游離核糖体上由信號密碼翻譯出一段肽鏈，這一小段額外的肽鏈為疏水的氨基酸序列，約有15～30個氨基酸組成信號肽是個信號，是附著核糖體的標記n信號識別顆粒(signal recognition particle，SRP)，它是由6條不同的肽鏈結合在1分子的7SrRNA上組成的11S核糖體蛋白，它能特異識別並結合信號肽SRP佔據了核糖體的A位，阻擋了攜帶氨基酸的tRNA進入核糖體，使蛋白質的合成暫時中止nSRP受體(SRP receptor)，它是結合在內質網膜上的鑲嵌蛋白，分子量約72000，它可以識別結合SRPn信號肽酶：水解信號肽的酶信號識別顆粒模式圖內質網腔細胞質SRP受體信號識別顆粒 (SRP) 核糖體結合蛋白tRNAAP核糖體mRNA信號肽A信號假說附著核糖體與蛋白質的合成過程：1.游離核糖體上信號肽合成；2.胞質中SRP識別信號肽，形成SRP-核糖體複合体，從而使多肽鏈合成暫停。
3.核糖體與粗面內質網結合，形成SRP-SRP受體-核糖體複合體；4.SRP脫離並參加再迴圈，核糖體上的多肽鏈合成繼續進行5.信號肽被ER膜上的信號肽酶切掉，合成的多肽鏈落入內質網腔中；6.附著核糖體脫離內質網膜，大小亞基分開，回到胞質基質中參加再迴圈，內質網膜上的受體小管消失 34①附著核糖體：主要合成分泌性蛋白質②游離核糖體：主要合成結構性蛋白質 ③功能狀態都為多聚核糖體，非功能狀態為大、小亞基分開核糖體的存在形式2.蛋白質折疊分子伴侶：蛋白質折疊需要內質網腔內的某些可溶性駐留蛋白參與，這類蛋白能特異性地識別新生肽鏈或部分折疊的多肽並與之結合，幫助這些多肽進行折疊、裝配和轉運，而其本身並不參與最終產物的形成2.蛋白質折疊有些無法完成正確折疊的蛋白質被輸出內質網，轉入溶酶體中降解掉，大約90%的新合成的T細胞受體亞單位和乙醯膽鹼受體都被降解掉，而從未到達靶細胞膜3.蛋白質修飾n包括糖基化、羥基化、醯基化、二硫鍵形成等n其中最主要的是糖基化，幾乎所有內質網上合成的蛋白質最終被糖基化蛋白質的糖基化蛋白質的糖基化：是指單糖或寡糖與蛋白質共價結合形成糖蛋白蛋白質糖基化的意義u使蛋白質能夠抵抗消化酶的作用u賦予蛋白質傳導信號的功能u某些蛋白只有在糖基化之後才能正確折疊u在細胞表面形成糖萼（細胞膜的外表有一層糖蛋白構成的外被 ）蛋白質糖基化作用方式N-連接的糖基化：發生在內質網腔內，是糖蛋白中最普遍的一種O-連接的糖基化：主要或全部在高爾基複合體中進行。
在粗面內質網中，糖鏈被連接在多肽鏈中天冬醯胺殘基(Asn)的氨基上，故稱之為N-連接糖基化在內質網腔中N-乙醯葡萄糖胺(GlcNAc)、甘露糖（Man）和葡萄糖 （Glc）的多個分子按順序先後被連接到內質網膜中叫多萜醇的脂質分子上，成為寡聚糖，並使寡聚糖活化已活化的寡聚糖即由糖基轉移酶催化，轉移到天冬醯胺殘基(Asn)的氨基上N-連接的糖基化44蛋白質糖基化（protein glycosylation） N-連接寡聚糖轉移酶Asn=天冬醯胺O-連接的寡糖的糖基化u O-連接的寡糖是指與蛋白質的絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基側鏈上的羥基基团連接的寡糖u O-連接的寡糖的糖鏈中又增加了半乳糖（Gal）、岩藻糖和唾液酸（NANA）等糖殘基4.蛋白質運輸u 向細胞外分泌的蛋白質：RER合成→糖基化作用→小泡(含分泌蛋白)→經高爾基體→ 濃縮泡→分泌顆粒→ 排出；u 膜嵌入蛋白質，即膜蛋白u 需要與其他細胞組分嚴格隔離的蛋白質u需要進行複雜修飾的蛋白質5.脂類的合成n合成大部分細胞膜和細胞內膜系統的膜脂n合成脂類的酶都位於內質網脂質雙層，活性部位朝向胞質面n翻轉酶：能選擇性地將合成的脂類分子從細胞質基質面的膜層翻轉至內質網腔面的膜層中。
n磷脂醯膽鹼的生物合成過程：醯基轉移酶、磷脂酸酶、膽鹼磷酸轉移酶（二）滑面內質網（SER）的功能1.脂類的合成2.糖原的分解3.解毒作用4.肌肉收縮(肌質網)5.鹽酸的分泌、滲透壓調節1.脂類的合成n腎上腺皮質細胞、睾丸間質細胞、卵巢共黃體細胞等類固醇激素細胞nSER含有合成膽固醇全套酶系和使膽固醇轉化為類固醇激素(腎上腺激素、性激素)的酶類及與脂類合成有關的酶類2.光面內質網在糖原分解中的作用 3. SER的解毒作用n肝細胞的解毒作用------SER通過氧化、甲基化、結合等方式，降低或排除毒性物質n藥物、毒物─→(SER膜上的氧化酶系)→解毒或轉化如：氨基酸代謝→氨→尿素(無毒)；苯巴比妥類藥物+葡萄糖醛酸→水溶性物質4.鹽酸的分泌、滲透壓調節哺乳動物胃底壁細胞的胞質中，SER能將血漿中的Cl-傳遞到細胞內分泌小管的膜上，Cl-可與胞質中由碳酸解離的H+在膜上結合產生HCl，排出細胞外四、內質網的病理改變n病理條件下內質網腫脹(低氧、病毒性肝炎)肥大(B淋巴細胞、巨噬細胞)物質累積(a1-抗胰蛋白酶缺乏病人的血清中缺乏a1-抗胰蛋白酶，而在肝細胞的粗面內質網和滑面內質網中卻儲存著a1-抗胰蛋白酶)n癌變細胞中的內質網變化第二節 高爾基複合體最早發現於1855年。
1889年，Golgi用銀染法在貓頭鷹的神經細胞內觀察到了清晰的網 狀結構，定名为高爾基體20世紀50年代應用電鏡技術證實高爾基體是由幾個部分膜性結構共同構成的，所以現在一般用高爾基複 合體(Golgi complex)高爾基複合體只存在 於真核細胞中,通常在 分泌功能旺盛的細胞 內高爾基複合體數目 很多，如杯狀細胞、 胰腺外分泌細胞、唾 液腺細胞等在未分 化的幹細胞（或母細 胞）中，高爾基複合 體往往較同類成熟細 胞少得多 56一、高爾基複合體的形態結構一、高爾基複合體的形態結構二、高爾基體的化學組成二、高爾基體的化學組成三、高爾基複合體的功能四、高爾基複合體與疾病第二節 高爾基複合體一、高爾基複合體的形態結構光鏡：網狀結構電鏡扁平囊成熟面(反面)小囊泡大囊泡形成面(順面)一、高爾基複合體的形態結構扁 平 囊呈盤狀，3-10層稱————高爾基堆凹面：成熟（反）面 凸 面：形成（順）面；凸面：形成（順）面形成面膜厚：6nm ;成熟面膜厚：8nm小 囊 泡30-80nm球形小泡膜厚：6nm;囊腔內含：中等電子密度的物質泡內含物質：低電子密度物質，較透明來 源：小囊泡融合。
來 源：由rER‘芽生’而來大 囊 泡100-500nm;膜厚：8nm;泡內含物質：高電子密度物質，濃縮泡來 源：扁平囊周邊或局部球狀膨突脫落形成凹 面：成熟（反）面高爾基複合體的化學組成介於細胞膜與內質網之間，如含蛋白質、磷脂醯膽鹼高爾基複 合體是一种過渡性的細胞器高爾基複合體含有多種酶，有糖基轉移酶、甘露糖苷酶、磷脂酶，其中糖基轉移酶為高爾 基體的標誌酶能將寡糖轉移到蛋白質分子上形成糖蛋白 二、高爾基體的化學組成1.參與細胞的分泌活動2.對蛋白質、脂類的糖基化修飾3.對蛋白質的水解加工4.對蛋白質的分選運輸5.參與溶酶體的形成6.參與膜的轉化三、高爾基複合體的功能3H標記亮氨酸3分鐘20分鐘90分鐘高爾基複合體在細胞分泌活動中起著重要的運輸作用；在分泌顆粒的形成過程中起着濃縮、修飾、加工等作用1.參與細胞的分泌活動3分鐘出現在內質網20分鐘出現在高爾基體90分鐘出現在分泌小泡1.參與細胞的分泌活動上述實驗說明：u 分泌蛋白質在粗面內質網合成後運送到高爾基複合體u 在高爾基複合體加以修飾後被轉入分泌小泡u 分泌小泡將分泌蛋白質運送到細胞外2．對蛋白質、脂類的糖基化修飾參與糖蛋白的合成和修飾N-連接的糖蛋白（內質網 ） O-連接的糖蛋白（高爾基體 ）糖蛋白3H標記半乳糖（Gal）和唾液酸（NANA）3H標記甘露糖（Man）3H標記N-乙醯葡萄糖胺(GlcNAc)高爾基複合體是蛋白質糖基化的場所2．對蛋白質、脂類的糖基化修飾上述實驗說明：u 甘露糖、N-乙醯葡萄糖胺存在糖蛋白寡糖鏈的核心在內質網腔內已經完成與蛋白質的結合u 半乳糖、唾液酸存在寡糖鏈的端部區域，在高爾基體複合體內被加到寡糖鏈上蛋白質糖基化類型特徵 。