溶酶体与过氧化物酶体课件.ppt

第六章第六章 细胞质基质与内膜系统细胞质基质与内膜系统0912402045陈春玉陈春玉1溶酶体与过氧化物酶体第四节第四节 溶酶体与过氧化物酶体溶酶体与过氧化物酶体一、溶酶体一、溶酶体n溶酶体：溶酶体：Lysosome，由单层膜围绕、内含多种，由单层膜围绕、内含多种酸性酸性水解酶水解酶类的囊泡状细胞器其主要功能是进行细胞内类的囊泡状细胞器其主要功能是进行细胞内的的消化和保护消化和保护作用2溶酶体与过氧化物酶体1、溶酶体的形态结构、溶酶体的形态结构n19491949年，年，Christian de Duve Christian de Duve 和他的同事在研究亚细胞和他的同事在研究亚细胞组分时发现了溶酶体，组分时发现了溶酶体，19551955年，年，de Duvede Duve与与NovikoffNovikoff首次首次用电子显微镜证明了溶酶体的存在用电子显微镜证明了溶酶体的存在n溶酶体是一种异质性溶酶体是一种异质性(heterogeneous)(heterogeneous)的细胞器的细胞器, , 不同来不同来源的溶酶体形态、大小源的溶酶体形态、大小, , 甚至所含有酶的种类都有很大甚至所含有酶的种类都有很大的不同。

溶酶体呈小球状的不同溶酶体呈小球状, , 大小变化很大，直径一般大小变化很大，直径一般0.250.25～～0.8μm0.8μm，最大的可超过，最大的可超过1μm,1μm,最小的直径只有最小的直径只有2525～～50nm50nm n溶酶体存在于所有的原生动物与多细胞动物溶酶体存在于所有的原生动物与多细胞动物，少数细胞，少数细胞如哺乳动物如哺乳动物红细胞红细胞除外，植物有类似的液泡和圆球体除外，植物有类似的液泡和圆球体3溶酶体与过氧化物酶体具吞噬作用的肝具吞噬作用的肝Kupper细胞中不同大小的溶酶体细胞中不同大小的溶酶体 4溶酶体与过氧化物酶体2、溶酶体膜的稳定性、溶酶体膜的稳定性n由于溶酶体中含有各种不同的由于溶酶体中含有各种不同的水解酶类水解酶类, ,所以溶酶体在所以溶酶体在生活细胞中必须是高度稳定的溶酶体的稳定性与其膜生活细胞中必须是高度稳定的溶酶体的稳定性与其膜的结构组成有关：的结构组成有关：n溶酶体膜中嵌有质子运输泵溶酶体膜中嵌有质子运输泵(H(H+ +-ATPase)-ATPase)和和ClCl- -离子通道离子通道蛋白，维持溶酶体内部的酸性环境蛋白，维持溶酶体内部的酸性环境(pH(pH约为约为4.64.6～～4.8)4.8)。

n溶酶体膜含有各种不同酸性的、高度糖基化膜整合蛋白溶酶体膜含有各种不同酸性的、高度糖基化膜整合蛋白, , 防止自身膜蛋白的降解防止自身膜蛋白的降解n溶酶体膜含有较高的胆固醇溶酶体膜含有较高的胆固醇, , 促进了膜结构的稳定促进了膜结构的稳定 5溶酶体与过氧化物酶体3、溶酶体的酶类、溶酶体的酶类n溶酶体内含有溶酶体内含有6060多种酶类，多数为可溶性的酶，少数多种酶类，多数为可溶性的酶，少数整合于膜上，最适整合于膜上，最适pHpH值是值是5.05.0，故均为，故均为酸性水解酶酸性水解酶(acid hydrolases)(acid hydrolases) n酸性磷酸酶酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶是溶酶体的标志酶 n包括包括∶∶蛋白酶、核酸酶、脂酶、糖苷酶等蛋白酶、核酸酶、脂酶、糖苷酶等 6溶酶体与过氧化物酶体溶酶体的形态、大小、溶酶体的形态、大小、V V型质子泵及所含主要酶类示意图型质子泵及所含主要酶类示意图 7溶酶体与过氧化物酶体4、溶酶体的类型、溶酶体的类型n根据溶酶体处于完成其生根据溶酶体处于完成其生理功能的不同阶段理功能的不同阶段分：分：初初级溶酶体、次级溶酶体、级溶酶体、次级溶酶体、残余体残余体8溶酶体与过氧化物酶体初级溶酶体初级溶酶体(primary (primary lysosome)lysosome)n刚刚从反面高尔基体形成的小囊泡刚刚从反面高尔基体形成的小囊泡, , 仅含有水解酶类，仅含有水解酶类，但无作用底物，外面只有一层单位膜，但无作用底物，外面只有一层单位膜，其中的酶处于非其中的酶处于非活性状态。

活性状态9溶酶体与过氧化物酶体次级溶酶体次级溶酶体(secondary (secondary lysosomelysosome) )n初级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡、胞饮泡或吞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，噬泡融合形成的复合体，有有水解酶和相应的底物水解酶和相应的底物，是，是一种将要或正在进行消化作用的溶酶体一种将要或正在进行消化作用的溶酶体n根据所消化的物质来源不同根据所消化的物质来源不同, , 分为自噬性溶酶体、异分为自噬性溶酶体、异噬性溶酶体噬性溶酶体n自噬性溶酶体自噬性溶酶体：作用底物是：作用底物是内源性内源性的的, ,即细胞内的蜕变、即细胞内的蜕变、破损的某些细胞器或局部细胞质破损的某些细胞器或局部细胞质 n异噬性溶酶体异噬性溶酶体：它的作用底物是：它的作用底物是外源性外源性的的, , 即细胞经即细胞经吞噬、胞饮作用所摄入的胞外物质吞噬、胞饮作用所摄入的胞外物质10溶酶体与过氧化物酶体11溶酶体与过氧化物酶体残余体（残余体（residual lysosomeresidual lysosome））n未被消化的物质残余在溶酶体中未被消化的物质残余在溶酶体中形成残余小体或后溶酶体，以胞形成残余小体或后溶酶体，以胞吐外排。

也可吐外排也可能留在细胞内逐年能留在细胞内逐年增多，如表皮细胞的老年斑，肝增多，如表皮细胞的老年斑，肝细胞的脂褐质细胞的脂褐质12溶酶体与过氧化物酶体13溶酶体与过氧化物酶体溶酶体的类型及在细胞消化过程中的作用溶酶体的类型及在细胞消化过程中的作用 14溶酶体与过氧化物酶体5、、溶酶体的发生溶酶体的发生n甘露糖甘露糖-6--6-磷酸途径磷酸途径(mannose 6-(mannose 6-phosphate sorting pathway)phosphate sorting pathway)：溶酶体：溶酶体的酶类在内质网上起始合成的酶类在内质网上起始合成, , 跨膜进入跨膜进入内质网的腔内质网的腔, , 在顺面高尔基体带上甘露在顺面高尔基体带上甘露糖糖6-6-磷酸标记后在高尔基体反面网络形磷酸标记后在高尔基体反面网络形成溶酶体分泌小泡成溶酶体分泌小泡, , 最后还要通过脱磷最后还要通过脱磷酸才成为成熟的溶酶体酸才成为成熟的溶酶体 15溶酶体与过氧化物酶体①①溶酶体酶蛋白的溶酶体酶蛋白的M6PM6P标记标记 n糖基化：粗面内质网糖基化：粗面内质网进行进行N-N-连接糖基化连接糖基化, , 经加工后形经加工后形成带有成带有8 8个甘露糖残基和个甘露糖残基和2 2个个N-N-乙酰葡萄糖胺残基的糖乙酰葡萄糖胺残基的糖蛋白转运到高尔基体蛋白转运到高尔基体 n磷酸化：高尔基体磷酸化：高尔基体16溶酶体与过氧化物酶体磷酸化磷酸化17溶酶体与过氧化物酶体②②溶酶体酶的溶酶体酶的M6P分选途径分选途径18溶酶体与过氧化物酶体6、、溶酶体的功能溶酶体的功能n溶酶体的主要功能是消化作用。

其溶酶体的主要功能是消化作用其消化底物的来源有三种途径消化底物的来源有三种途径: ①: ①自自体吞噬体吞噬(autophagy), (autophagy), 吞噬的是细胞吞噬的是细胞内原有的物质内原有的物质; ② ; ② 通过吞噬形成的通过吞噬形成的吞噬体吞噬体(phagosome)(phagosome)提供的有害物质提供的有害物质; ③; ③通过内吞作用通过内吞作用(endocytosis)(endocytosis)提提供的营养物质供的营养物质 19溶酶体与过氧化物酶体20溶酶体与过氧化物酶体①①消化和防御功能消化和防御功能n吞噬作用：吞噬作用：phagocytosis，，外来的有害物质被吞入细外来的有害物质被吞入细胞后胞后, , 即形成由膜包裹的吞噬小体即形成由膜包裹的吞噬小体(phagosome), (phagosome), 初级初级溶酶体很快同吞噬体融合形成次级溶酶体，为异噬性溶酶体很快同吞噬体融合形成次级溶酶体，为异噬性溶酶体溶酶体 n吞噬细胞：吞噬细胞：巨噬细胞巨噬细胞(macrophages)(macrophages)和中性粒细胞和中性粒细胞(neutrophils)(neutrophils)n保护防御、获取营养及衰老的、进入编程死亡的细胞保护防御、获取营养及衰老的、进入编程死亡的细胞的吞噬的吞噬 21溶酶体与过氧化物酶体吞噬作用吞噬作用 22溶酶体与过氧化物酶体②②在细胞器更新中的作用在细胞器更新中的作用n自噬作用：自噬作用：autophagyautophagy清除降解细胞内受损伤的细胞结清除降解细胞内受损伤的细胞结构、衰老的细胞器、以及不再需要的生物大分子等构、衰老的细胞器、以及不再需要的生物大分子等n吞噬过程：被吞噬的细胞器和生物大分子先要被内质吞噬过程：被吞噬的细胞器和生物大分子先要被内质网的膜包裹起来形成自噬泡网的膜包裹起来形成自噬泡(autophagic vacuole), (autophagic vacuole), 然后与初级溶酶体融合形成次级溶酶体然后与初级溶酶体融合形成次级溶酶体, , 即自噬性的即自噬性的溶酶体溶酶体n饥饿、老化饥饿、老化23溶酶体与过氧化物酶体自体吞噬泡形成的机制自体吞噬泡形成的机制 24溶酶体与过氧化物酶体③③在发育过程中的作用在发育过程中的作用n自溶作用：自溶作用：autolysisautolysis，，细胞的自我毁灭细胞的自我毁灭(cellular (cellular self-destruction), self-destruction), 即溶酶体将酶释放出来将自身细即溶酶体将酶释放出来将自身细胞降解。

胞降解n 昆虫变态、青蛙发育、骨骼形成、乳腺退化昆虫变态、青蛙发育、骨骼形成、乳腺退化25溶酶体与过氧化物酶体④④在受精过程中的作用在受精过程中的作用n细胞外消化：细胞外消化：extracellular digestionextracellular digestion，，将水解酶释将水解酶释放到细胞外消化细胞外物质放到细胞外消化细胞外物质 26溶酶体与过氧化物酶体7、溶酶体与疾病、溶酶体与疾病n储积病：台储积病：台——萨氏病，溶酶体缺氨基己糖酯酶，积神萨氏病，溶酶体缺氨基己糖酯酶，积神经节苷脂，致精神呆滞，死亡经节苷脂，致精神呆滞，死亡n肺结核：结核杆菌不产生内、外毒素肺结核：结核杆菌不产生内、外毒素, , 也无荚膜和侵也无荚膜和侵袭性酶但是菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗溶酶体的杀袭性酶但是菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗溶酶体的杀伤作用伤作用, ,使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖, , 导致巨噬导致巨噬细胞裂解细胞裂解, ,释放出的结核杆菌再被吞噬而重复上述过程，释放出的结核杆菌再被吞噬而重复上述过程，引起肺组织钙化和纤维化引起肺组织钙化和纤维化n矽肺：矽粉末（矽肺：矽粉末（SiOSiO2 2），被吞噬，溶酶体膜破裂，释），被吞噬，溶酶体膜破裂，释放水解酶，细胞死亡，矽粉释放又被其它细胞吞噬。

放水解酶，细胞死亡，矽粉释放又被其它细胞吞噬最后刺激成纤维细胞胶原纤维结的沉积，肺的弹性降最后刺激成纤维细胞胶原纤维结的沉积，肺的弹性降低，功能受损低，功能受损n风湿性关节炎：残余体经胞吐把残渣和残余酶排到细风湿性关节炎：残余体经胞吐把残渣和残余酶排到细胞间，如局部出现适合胞间，如局部出现适合pHpH，就继续发挥酶作用就继续发挥酶作用n致癌与治癌致癌与治癌27溶酶体与过氧化物酶体二、过氧化物酶体二、过氧化物酶体n过氧化氢酶体又称微体过氧化氢酶体又称微体（（microbody，，peroxisome）：由）：由单层膜围绕的、内含一种或几种氧单层膜围绕的、内含一种或几种氧化酶类的细胞器化酶类的细胞器1954年，年，Rhodin首次在鼠肾的肾小管上皮首次在鼠肾的肾小管上皮细胞中观察到细胞中观察到28溶酶体与过氧化物酶体过氧化氢酶体的电镜图过氧化氢酶体的电镜图29溶酶体与过氧化物酶体肝细胞微体图肝细胞微体图30溶酶体与过氧化物酶体过氧化氢酶的三级结构过氧化氢酶的三级结构31溶酶体与过氧化物酶体1.过氧化氢酶体功能过氧化氢酶体功能n在动物中：在动物中： ①①参与脂肪酸的参与脂肪酸的β-氧化；氧化； ②②具有具有解毒作用，过氧化氢酶利用解毒作用，过氧化氢酶利用H2O2将酚、甲醛、将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精1/4是是在微体中氧化为乙醛。

在微体中氧化为乙醛n在植物中：在植物中：①①参与光呼吸，将光合作用的副产参与光呼吸，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，②②在萌发在萌发的种子中，进行脂肪的的种子中，进行脂肪的β-氧化，产生乙酰辅酶氧化，产生乙酰辅酶A，经乙醛酸循环，由异柠檬酸裂解为乙醛酸，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，又称乙醛酸循环体环，又称乙醛酸循环体32溶酶体与过氧化物酶体2·过氧化氢酶在生物体内的作用原理过氧化氢酶在生物体内的作用原理 n过氧化氢酶是微体的识别标示酶，是催化过氧化氢过氧化氢酶是微体的识别标示酶，是催化过氧化氢 分分解成氧和水的酶，存在于细胞的过氧化物体内可以解成氧和水的酶，存在于细胞的过氧化物体内可以将将H2O2催化分解成催化分解成H2O和和 O2，对人体无害过氧化，对人体无害过氧化氢酶存在于所有已知的动物的各个组织中，特别在肝氢酶存在于所有已知的动物的各个组织中，特别在肝 脏中以高浓度存在这是因为肝脏是人体中最大的化脏中以高浓度存在这是因为肝脏是人体中最大的化工厂，要进行大量的分解工厂，要进行大量的分解 合成代谢，产生合成代谢，产生H202的速的速度很快，所以需要高浓度过氧化氢酶工作保护肝细胞。

度很快，所以需要高浓度过氧化氢酶工作保护肝细胞 33溶酶体与过氧化物酶体微体与溶酶体的区别微体与溶酶体的区别特征特征溶酶体溶酶体微体微体形态大小形态大小球形，无酶晶体球形，无酶晶体φ0.2~0.5μm球形，酶晶体球形，酶晶体φ0.15~0.25μm酶种类酶种类酸性水解酶酸性水解酶氧化酶氧化酶pH57O2不不需需功能功能细胞内消化作用细胞内消化作用多种功能多种功能发生发生酶在酶在rER合成，经合成，经Golgi出芽形成出芽形成酶在细胞质基质合成，经分酶在细胞质基质合成，经分裂与装配形成裂与装配形成标志酶标志酶酸性磷酸酶酸性磷酸酶过氧化氢酶过氧化氢酶34溶酶体与过氧化物酶体微体的发生：微体的发生：从已存在的微体通从已存在的微体通过生长与分裂形成过生长与分裂形成35溶酶体与过氧化物酶体36溶酶体与过氧化物酶体。