第八章 溶酶体和微体 - shandong university · 第一节 溶酶体(lysosome)...
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第八章 溶酶体和微体(Lysosome and Microbody)
本章重点:
溶酶体的结构、组成特点及标志酶
溶酶体的形成过程及类型
溶酶体的功能
过氧化物酶体的结构、组成特点及其标志酶
过氧化物酶体的解毒功能
过氧化物酶体的发生
第一节 溶酶体(lysosome)
1955年,Christian de Duve利用电
子显微镜发现并命名了溶酶体。
与Albert Claude(内质网)、George
E. Palade(核糖体、线粒体结构)共同
获1974年诺贝尔生理医学奖
动物细胞中存在
内膜系统膜围细胞器
所含酶类最适PH值5.0——酸性水解酶
细胞内消化作用
一、溶酶体的基本特性
形态大小(异质性)
球形、卵圆形
直径0.2~0.8um(平均0.5um)
化学组成
溶酶体膜
溶酶体酶
溶酶体膜
嵌有质子泵,形成和维持溶酶体中酸性内环境
具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运
膜蛋白高度糖基化,可能有利于防止自身膜蛋白
的降解
溶酶体酶
酸性磷酸酶:溶酶体的标志酶
蛋白酶、核酸酶、脂酶等
最适PH3.5~5.5
底物 :蛋白质、多糖、脂类等
酸性磷酸酶显示原理(Comori法)
在pH 5条件下,能分解磷酸酯而释放
出磷酸基,PO43-可与铅盐结合形成磷
酸铅沉淀,因其是无色的,须再与黄
色的硫化铵作用,生成棕黑色PbS沉
淀而被显示出来。
β-甘油磷酸钠 → 甘油 + PO43-
PO43- + Pb(NO3)2 → Pb3(PO4)2↓
Pb3(PO4)2+(NH4)2S → PbS↓ (棕黑)
E:Alexa Fluor 647 dextran-labeled lysosomes;
F:Oil Red O–stained lipid droplets;
G, overlaid image showing the colocalization of lysosomes
and lipid droplets.
二、溶酶体水解酶的合成
酶在ER糖基化
cis膜囊有两种酶:
N—乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶
N—乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶
产生甘露糖—6—磷酸 (M6P)残基
Golgi体(TGN)有M6P受体
(酶-M6P)+M6P受体+成笼蛋白 运输小泡
溶酶体酶的合成及N-连接的糖基化修饰(RER)
高尔基体cis膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化
M6P
N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶
与高尔基体trans-膜囊上受体结合(M6P受体)
形成成笼蛋白包被小泡送往晚期内体
转运到初级溶酶体
磷酸葡萄糖苷酶
发生途径
磷酸化识别信号:信号斑
信号斑
高尔基体分泌形成溶酶体
三、 溶酶体消化底物的来源
溶酶体类型:根据溶酶体的功能状态
和底物来源分类
初级溶酶体
次级溶酶体
自噬溶酶体-自噬小体;异噬溶酶体-异噬小体
残余小体(三级溶酶体)
初级溶酶体(Primary lysosome):
直径约0.2~0.5um,膜厚7.5nm,内含物
均一,无明显颗粒。含有多种水解酶,但
没有活性,无反应底物。只有当溶酶体破
裂,或其它物质进入,才有酶活性。
初级溶酶体
次级溶酶体(Secondary lysosome):
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,可分为自噬溶
酶体 (autophagolysosome)和异噬溶酶体
(phagolysosome),前者消化的物质来
自细胞本身的各种组分,后者消化的物
质来自外源。
次级溶酶体
⑴自噬性溶酶体(autophagic lysosome)
初级溶酶体与自噬体融合形成,清除细胞内衰
老和多余的细胞器,或解决细胞急需。
⑵异噬性溶酶体(heterophagic lysosome)
初级溶酶体与吞噬体或胞饮体融合形成,消
化来源于细胞外的物质,分为吞噬性溶酶体
(phago-lysosome)和多泡小体
(multivesicular body)
细菌
吞噬
吞噬体 质膜
溶酶体
早期内体
晚期内体
内质网
自噬
自噬体
线粒体
残余小体
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。
肝细胞脂褐质(残体)
四、内体与膜的再循环
受体介导内吞作用中出现
内体与内吞泡融合——融合内体
葫芦形
管形部:膜来源于初级内吞小泡(受体蛋白)
球形部:膜来源于内体膜 (配体)
内体形态结构和类型
有早期内体和晚期内体之分
介于质膜和溶酶体之间的膜囊结构
内环境呈酸性
内体与溶酶体的关系
五、溶酶体的功能:归纳为6方面
1.细胞内消化
2.消除衰老的细胞器
3.在发育中的作用
4.在受精中的作用
5.防御
6.种子发芽
精子的顶体是一个巨大的溶酶体
六、溶酶体功能异常导致的疾病
(一)先天性溶酶体病(酶缺乏造成)
底物贮积,溶酶体过载。
如黑朦性先天愚型,缺乏α -氨基己糖酯酶,脑
组织中神经节苷脂大量积累,造成患者精神呆滞,
2-6岁死亡。
Ⅱ型肝糖病,缺乏α -糖苷酶,糖原不能降为葡
萄糖,心脏增大,肌无力,2岁前死亡。
(二)溶酶体与矽肺
SiO2 硅酸 破坏溶酶体膜 巨噬细胞
死亡 纤维化因子 肺组织弹性下降
(三)溶酶体与类风湿关节炎
溶酶体膜不稳定导致软骨细胞减少
可的松治疗
(四)肺结核
结核杆菌上硫酸脑苷脂抵御溶酶体的溶菌杀伤作
用链霉素治疗
(五)休克:
缺氧缺血导致溶酶体膜不稳定
肾上腺皮质激素
微体(microbody):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。
过氧化物酶体(peroxisome):动物、植物细胞
乙醛酸循环体(glyoxysome):植物细胞中
微体的发生:来自内质网。
第二节 微体
人肝细胞过氧化物酶体
水仙叶肉细胞微体
一、过氧化物酶体(peroxisome)
1、形态结构:单位膜围成的圆形小体,0.2-
1.5μm, 有的中央含电子密度很高的结晶状核心,
尿酸氧化酶所形成,称类核体。
2、化学组成特点
过氧化物酶体内含多种酶:
氧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶。最适
pH 为7.0
标志酶为过氧化氢酶。
异质性细胞器
过氧化物酶体的膜的通透性高,保证了反应
底物的运进和代谢物的运出
RH2+H2O2 R+2H2O 过氧化氢酶
RH2+O2 R+2H2O2 氧化酶
3、功能
(1)解毒作用
(2)调节细胞氧张力
(3)参与脂肪酸分解
二、微体与溶酶体的区别
微体和初级溶酶体的形态与大小类似,但
微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。
通过离心可分离微体和溶酶体
溶酶体与微体的区别
溶酶体 微体
含有酸性水解酶 不含有酸性水解酶
来自高尔基复合体 来自内质网出芽
酶在RER上合成 酶在游离核糖体上合成
三、微体的发生
微体基质中的酶来自游离核糖体,其分选信
号----导肽,被微体膜上的导肽受体蛋白识
别而被输入到微体内
膜脂是内质网合成后通过磷脂转换蛋白转运
过来的
新的过氧化酶体由原来的过
氧化酶体生长分裂而形成