内质网（ER）是真核生物细胞内由膜包围的细胞器，由相互连通的扁平囊和分支管道构成。内质网膜围成的内部空间称为内质网腔，与周围的细胞质溶胶相隔。内质网参与蛋白质的合成与加工、脂质合成、钙储存，以及细胞内各区室之间的信息交流。粗面内质网和光面内质网是这一连续系统中具有不同功能的特化区域，而非独立的细胞器。(ncbi.nlm.nih.gov)
结构与组织
内质网膜与包围细胞核的外核膜相连，内质网腔则与两层核膜之间的空间相通。周边内质网以片层和管道的形式延伸于细胞质中，其中片层结构常称为扁囊。片层与管道的相对数量和排列方式因细胞类型及生理活动而异。(ncbi.nlm.nih.gov)
粗面内质网朝向细胞质溶胶的一面附有核糖体，因此在电子显微镜下呈现颗粒状外观。光面内质网没有附着的核糖体，常形成管状网络。粗面区域通常富含参与蛋白质转位和修饰的分子装置，而专门进行脂质代谢的细胞往往具有发达的光面区域。不过，在整个膜网络中，这些区域之间并没有绝对的界限。(ncbi.nlm.nih.gov)
内质网的形态取决于塑造膜形态的蛋白质，以及内质网与细胞骨架的相互作用。网状蛋白（reticulon）及相关蛋白可稳定曲率较高的膜区域，包括管道和片层边缘。超分辨率成像揭示，片层内存在动态变化的纳米尺度孔洞，也发现了密集排列的管道；这说明内质网的几何形态比简单划分为扁平片层和圆柱形管道所呈现的更为多样。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
蛋白质合成与进入内质网
许多将被分泌、运往细胞膜，或进入其他内膜区室内部及其膜上的蛋白质，都以粗面内质网作为进入分泌途径的起点。核糖体通过翻译（生物学）合成这些蛋白质；内质网则提供相应的分子装置，使正在形成的肽链穿过内质网膜或嵌入其中。并非所有细胞蛋白质都会进入内质网。(ncbi.nlm.nih.gov)
在一种常见的靶向途径中，疏水性信号序列从不断延长的多肽链中露出，并被信号识别颗粒（SRP）识别。SRP 将核糖体—多肽复合物引导至内质网膜上的受体。随后，肽链在继续合成的同时进入蛋白质转运通道，这一通道主要由 Sec61 复合物构成。该过程称为共翻译转位。另一些蛋白质则可通过翻译后途径进入内质网。(ncbi.nlm.nih.gov)
可溶性蛋白质进入内质网腔，而膜蛋白的疏水片段则保留在脂质双层中。信号序列和停止转移序列有助于决定膜蛋白在膜中的朝向。游离核糖体与内质网结合核糖体并不是本质不同的两类核糖体：它们是否与内质网结合，取决于正在合成的蛋白质。(ncbi.nlm.nih.gov)
折叠、修饰与质量控制
在内质网中，分子伴侣辅助蛋白质折叠，并防止不当聚集。内质网腔内的环境有利于二硫键形成，蛋白质二硫键异构酶则帮助这些键形成和重排。许多新合成的蛋白质还会发生糖基化，尤其是将预先组装好的糖链连接到特定的天冬酰胺残基上。随后的加工有助于引导折叠并进行质量控制。(ncbi.nlm.nih.gov)
质量控制机制通常会将尚未完全组装或折叠错误的蛋白质保留在内质网中，而不让它们立即输出。持续存在的折叠缺陷可能引发内质网相关降解（ERAD）：有缺陷的蛋白质被移出内质网，并送往降解途径，通常由细胞质溶胶中的蛋白酶体降解。这使内质网的加工能力与细胞内蛋白质的周转相联系。(ncbi.nlm.nih.gov)
脂质合成与特化代谢
内质网是脂质合成的主要场所，可合成多种膜磷脂、胆固醇和神经酰胺。大多数甘油磷脂的合成发生在内质网膜朝向细胞质溶胶的一侧；脂质在膜的两个单分子层之间重新分布，有助于脂质双层生长。新合成的脂质通过膜运输和非囊泡转运到达其他区室。(ncbi.nlm.nih.gov)
光面内质网参与特化的代谢活动。在产生类固醇的细胞中，光面内质网含有参与合成类固醇激素的分子装置，不过线粒体也参与这些途径。在肝细胞中，与内质网相关的酶，包括细胞色素 P450 家族的成员，可代谢多种脂溶性化合物。这类反应常被称为解毒，但其生物学效应取决于所处理的化合物及所形成的产物。(ncbi.nlm.nih.gov)
钙储存与信号传导
内质网中的钙浓度维持在远高于细胞质溶胶的水平。钙泵将钙转运至内质网腔，而受调控的离子通道则响应细胞信号，将钙释放出来。因此，钙的储存与释放有助于维持钙稳态，并参与细胞内信号传导。(ncbi.nlm.nih.gov)
在肌细胞中，肌质网是一种特化的内质网系统，适于快速摄取和释放钙。钙释放启动肌肉收缩，而钙回到肌质网腔内则有助于肌肉舒张。这种特化说明，内质网的组织方式反映了特定组织的需求。(ncbi.nlm.nih.gov)
运输与应激反应
离开内质网的蛋白质在出口位点被筛选，并装入带有 COPII 包被的运输载体，运往高尔基体。逆向运输则回收逸出的内质网驻留蛋白，并使运输装置得以循环利用。许多可溶性驻留蛋白的末端带有 KDEL 回收信号。输出与回收在维持区室间物质交换的同时，保持了各区室的特性。(ncbi.nlm.nih.gov)
当蛋白质折叠需求超过加工能力时，细胞会启动未折叠蛋白反应（UPR）。在哺乳动物中，其主要信号分支涉及 IRE1、PERK 和 ATF6。这些分支协调作用，减少蛋白质合成、提高分子伴侣的表达，并增强降解能力。实验研究还表明，在应激恢复过程中，这些分支会相互调控，因此这一反应是一个协调运作的系统，而不是三个独立的开关。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)