细胞生物学_08真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输进阶.ppt

三、溶酶体的形态结构与功能,㈠溶酶体的形态结构与类型1955年de Duve（德迪夫，比利时细胞学家，1974年获诺贝尔奖）首次发现溶酶体（lysosome）它是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，其主要功能是进行细胞内消化具有异质性，形态大小及内含的水解酶种类都可能有很大的不同，标志酶为酸性磷酸酶根据完成其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后溶酶体（溶酶体残体）,⒈初级溶酶体直径约0.2～0.5um，膜厚7.5nm，内含物均一，无明显颗粒，是高尔基体分泌形成的含有多种水解酶，但没有活性，只有当溶酶体破裂，或其它物质进入，才有酶活性其水解酶包括蛋白酶、核酸酶、脂酶、磷酸酶、硫酸酯酶、磷脂酶类，已知60余种，均属于酸性水解酶溶酶体膜虽然与质膜厚度相近，但成分不同，主要区别是：①膜上有质子泵，将H+泵入溶酶体，使其PH值降低，②膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解，③具有多种载体蛋白用于将水解的产物向外转运⒉次级溶酶体又称消化泡，是正在进行或完成消化作用的溶酶体，内含水解酶和相应的底物，可分为异噬溶酶体和自噬溶酶体，前者消化的物质来自外源，后者消化的物质来自细胞本身的各种组分。

⒊残余体又称后溶酶体（post-lysosome）已失去酶活性，仅留未消化的残渣故名，残体可通过外排作用排出细胞，也可能留在细胞内逐年增多，如肝细胞中的脂褐质㈡溶酶体的功能溶酶体的主要作用是消化，是细胞内的消化器官，细胞自溶，防御以及对某些物质的利用均与溶酶体的消化作用有关细胞内消化：对高等动物而言细胞的营养物质主要来源于血液中的水分子物质，而一些大分子物质通过内吞作用进入细胞，如内吞低密度脂蛋白获得胆固醇，对一些单细胞真核生物，溶酶体的消化作用就更为重要细胞凋亡：个体发生过程中往往涉及组织或器官的改造或重建，如昆虫和蛙类的变态发育等等这一过程是在基因控制下实现的，称为程序性细胞死亡，注定要消除的细胞以出芽的形式形成凋亡小体，被巨噬细胞吞噬并消化自体吞噬：清除细胞中无用的生物大分子，衰老的细胞器等，如许多生物大分子的半衰期只有几小时至几天，肝细胞中线粒体的平均寿命约10天左右 防御作用：如巨噬细胞可吞入病原体，在溶酶体中将病原体杀死和降解 参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有活性甲状腺素 形成精子的顶体：顶体相当于一个化学钻，可溶穿卵子的皮层，使精子进入卵子动物细胞溶酶体系统示意图,㈢溶酶体的发生初级溶酶体是在高尔基体的trans面以出芽的形式形成的，其形成过程如下：内质网上核糖体合成溶酶体蛋白，进入内质网腔进行N-连接的糖基化修饰，进入高尔基体Cis面膜囊，N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号斑，将N-乙酰葡糖胺磷酸转移在1-2个甘露糖残基上，在中间膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配体，与trans膜囊上的受体结合，选择性地包装成初级溶酶体。

溶酶体的发生,,,内吞体,溶酶体酶的磷酸化,rER,顺面管网,反面管网,,高尔基复合体,溶酶体水解酶前体,,,加入磷酸基团,M-6-P,溶酶体酶,前 溶 酶 体,ATP,,,ADP+Pi,,H+,去除磷酸,,pH=6,成熟溶酶体,,溶酶体与疾病 ⒈矽肺二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细胞吞噬，含有矽尘的吞噬小体与溶酶体合并成为次级溶酶体二氧化硅的羟基与溶酶体膜的磷脂或蛋白形成氢键，导致吞噬细胞溶酶体崩解，细胞本身也被破坏，矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬，反复进行受损或已破坏巨噬细胞释放“致纤维化因子”，并激活成纤维细胞，导致胶原纤维沉积，肺组织纤维化 ⒉肺结核结核杆菌不产生内、外毒素，也无荚膜和侵袭性酶但是菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗胞内的溶菌杀伤作用，使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖，导致巨噬细胞裂解，释放出的结核杆菌再被吞噬而重复上述过程，最终引起肺组织钙化和纤维化 ⒊类风湿性关节炎溶酶体膜很易脆裂，其释放的酶导致关节组织损伤和发炎 ㈣过氧化物酶体,过氧化物酶体，又称微体，由J. Rhodin（1954年）首次在鼠肾小管上皮细胞中发现是一种具有异质性的细胞器，在不同生物及不同发育阶段有所不同。

直径约0.2-1.5um，通常为0.5um，呈圆形，椭圆形或哑呤形不等，由单层膜围绕而成除了成熟的红细胞外,过氧化物酶体几乎存在于人体的所有细胞之中，肝、 肾脏等器官的细胞比较多过氧化物酶体包含有两大类蛋白质分子,一类是镶嵌在膜上的蛋白质分子，另一类是内部的酶分子过氧化物酶体的功能是由这两类蛋白质分子来完成的:膜上承担转运功能的蛋白将底物从细胞质中运进过氧化物酶体,在内部酶分子的作用下,将底物分解或合成其它物质,然后又被转运回细胞质中,参与其它生化反应因此,过氧化物酶体是一种 “来料加工”型的细胞器烟草叶肉细胞的过氧化物酶体（中央具有尿酸氧化酶形成的晶体状核心）,,晶体,,过氧化物酶体和初级溶酶体的形态与大小类似，但过氧化物酶体中的尿酸氧化酶等常形成晶格状结构，可作为电镜下识别的主要特征⒈微体与初级溶酶体的特征比较,在动物中，过氧化物酶体参与脂肪酸的β氧化（另一细胞器是线粒体），大鼠肝细胞过氧化物酶体在服用降脂灵后，酶浓度升高10倍过氧化物酶体还具有解毒作用，因为过氧化氢酶能利用H2O2将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精1/4是在过氧化物酶体中氧化为乙醛肝细胞、肾细胞）分解脂肪酸等高能分子向细胞直接热能。

在植物中，过氧化物酶体主要有：①参与光呼吸作用，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，②在萌发的种子中，进行脂肪的β-氧化，产生乙酰辅酶A，经乙醛酸循环，由异柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循环，因涉及乙醛酸循环，又称乙醛酸循环体⒊过氧化物酶体的发生从系统发生的角度来看，过氧化物酶体可能是一种古老细胞器，在光合生物出现后，大气中的氧含量逐渐提高，而细胞内的氧对早期的生物具有毒害作用，过氧化物酶体的功能就是消除细胞内的氧，并产生细胞所需要的某些代谢物虽然在过氧化物酶体中黄素蛋白、氧化酶和过氧化氢酶之间可以形成一个简单的呼吸链，但不起能量转换的作用后来线粒体产生后就取代了过氧化物酶体的这种功能，并且其电子传递与ATP合成相偶联从个体发生的角度来看，过氧化物酶体来源于已存在过氧化物酶体的分裂过氧化物酶体中所有的酶都由核基因编码，在细胞质基质中合成，在信号肽的引导下，进入过氧化物酶体，引导蛋白质进入过氧化物酶体的信号序列是-Ser-Lys-Leu-COO-但对于过氧化物酶体膜上与蛋白输入有关的受体和转位因子了解甚少，至少和23种被称为peroxin的蛋白有关，其机理显著不同于线粒体和叶绿体的蛋白转运，如受体Pex5（一种peroxin）是伴随着货物进入过氧化物酶体的，然后再返回细胞质。

过氧化物酶体发生示意图,过氧化物酶体与疾病Zellweger 综合症是一类与过氧化物酶体有关的遗传病，也叫脑肝肾综合症，患者细胞的过氧化物酶体中，酶蛋白输入有关的蛋白质变异，过氧化物酶体是“空的”脑、肝、肾异常，出生3-6个月内后死亡。