19世纪末，C.加尼尔等人发现动物体内的唾液腺和胰腺等组织细胞中存在一个丝条状嗜碱性区域，该区域随细胞的生理活动状态不同而呈现动态变化，故将此结构称为动质（ergastoplasm），并推测其可能与消化液的合成及分泌有关。1945年，美国学者K.R.波特^[注]等在应用电镜对小鼠成纤维细胞进行观察时发现：丝条状的动质实际上是由细胞核附近的小泡、小管相互连接而成的网状结构，因此将动质更名为内质网。随后的研究，特别是20世纪70年代以后对内质网的功能研究结果显示，内质网在蛋白质和脂类合成中起重要作用，并通过运输小泡将蛋白质运送到细胞内其他细胞器（如高尔基体、溶酶体等），同时也将膜蛋白和膜脂运送到细胞膜和细胞器膜中，因此被认为是细胞内重要的细胞器。

内质网是由小管、小泡或扁平囊连接成的三维网状结构，遍布细胞质中，在细胞核附近较密集，膜结构与外核膜连续。膜内区室与核间隙连通。按照结构及功能特点，可以将内质网分为糙面内质网和光面内质网两种类型。糙面内质网多呈扁囊状，膜表面分布有大量核糖体；光面内质网多呈小泡或分支管状，膜表面无核糖体附着（见图）。内质网的主要成分为脂类（如磷脂、胆固醇等）、蛋白质及丰富的酶类（如葡萄糖-6-磷酸酶、细胞色素P₄₅₀等），其中，葡萄糖-6-磷酸酶为内质网的标志酶。内质网的形态结构、分布状态和数量，常与细胞表型、生理状态和分化程度等有关。

内质网结构示意图

内质网是真核细胞中的生物合成中心，细胞生长、繁殖所需要的许多重要的蛋白质、脂类等成分均是在内质网参与下合成的。

糙面内质网的主要功能是蛋白质的合成、转运及修饰。①蛋白质的合成。由糙面内质网合成的蛋白质主要有跨膜蛋白和可溶性蛋白。跨膜蛋白包括质膜和细胞器膜上的蛋白质。它们由糙面内质网膜上的附着核糖体合成。一些蛋白质插入到内质网膜上成为膜蛋白，另一些蛋白质穿膜进入内质网腔成为分泌蛋白及可溶性蛋白。可溶性蛋白包括多肽类激素、抗体、细胞外基质等分泌蛋白和分子伴侣等细胞器内驻留蛋白。②多肽链的折叠与装配。由核糖体合成的多肽链需要经过进一步折叠成为三维立体结构才具有生物学活性，内质网腔中的分子伴侣成分，如结合蛋白、钙网蛋白、蛋白二硫键异构酶等可帮助多肽链完成正确的折叠和转运。内质网腔内未折叠蛋白的积累，可引发内质网应激反应（ER stress; ERS）。细胞为应对ERS会激活多种具有保护作用的信号通路，未折叠蛋白响应（unfolded protein response; UPR）途径就是其中的一条通路，该通路通过增加内质网分子伴侣、蛋白质降解相关蛋白、逆转位蛋白等的基因转录，促进蛋白质的正确折叠。③蛋白质的糖基化修饰。在内质网合成的膜蛋白和可溶性蛋白大约有50%被进行糖基化修饰，即在寡糖转移酶的作用下，将多萜醇活化的寡糖链结合到蛋白质的天冬酰胺的氨基侧链上形成糖蛋白。糖基化可以起到保护蛋白质的作用，并可作为蛋白质折叠、转运及分类输出的信号等。④蛋白质的转运。糙面内质网合成的蛋白质大多以囊泡的形式运输到高尔基体，并最终分别转运至溶酶体、细胞膜及细胞外等部位。

光面内质网的功能主要包括：①脂质的合成和转运。细胞所需要的膜脂成分，如磷脂、胆固醇、糖脂等几乎都是在内质网上合成的。新合成的脂类分子可通过囊泡运输或结合于磷脂转换蛋白转运至特定细胞器。此外，光面内质网也参与脂肪的合成、类固醇的代谢等。②解毒功能。肝细胞中光面内质网的膜上分布有丰富的氧化酶系，通过氧化、还原、水解、结合等反应可使有毒物质和药物转变为无毒物质或易于排泄的产物。③钙离子的释放与摄取。光面内质网还具有存储细胞内钙离子的功能，是细胞内重要的钙库。在内质网膜上具有钙离子泵，可将钙离子从胞质溶胶吸收到内质网腔中，通过与内质网腔中高浓度的钙离子结合蛋白结合进行储存，介导细胞对细胞外信号的快速反应。肌肉组织中的肌质网是一种特化的光面内质网结构，不含核糖体，储存有大量的钙离子。肌质网中钙离子的释放与泵入调节着肌纤维的收缩与舒张。④糖原代谢。肝细胞光面内质网中朝向细胞质基质的膜面附着有糖原颗粒，经过磷酸化酶和葡萄糖-6-磷酸酶降解和脱磷酸根后，产生葡萄糖并被转移到内质网腔内，再释放到血液中，向细胞提供化学能。

在细胞质中，内质网与高尔基体、线粒体、溶酶体、过氧化物酶体、脂滴等细胞器存在接触和联系，有利于它与这些细胞器的功能协作，以完成一些特定的细胞生理过程。