溶酶體與過氧化物酶體

第六章 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng),0912402045陳春玉,第四節(jié) 溶酶體與過氧化物酶體一、溶酶體,溶酶體：Lysosome，由單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類的囊泡狀細(xì)胞器。其主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化和保護(hù)作用。,1、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu),1949年，Christian de Duve 和他的同事在研究亞細(xì)胞組分時發(fā)現(xiàn)了溶酶體，1955年，de Duve與Novikoff首次用電子顯微鏡證明了溶酶體的存在。 溶酶體是一種異質(zhì)性(heterogeneous)的細(xì)胞器, 不同來源的溶酶體形態(tài)、大小, 甚至所含有酶的種類都有很大的不同。溶酶體呈小球狀, 大小變化很大，直徑一般0.250.8m，最大的可超過1m,最小的直徑只有2550nm。 溶酶體存在于所有的原生動物與多細(xì)胞動物，少數(shù)細(xì)胞如哺乳動物紅細(xì)胞除外，植物有類似的液泡和圓球體。,具吞噬作用的肝Kupper細(xì)胞中不同大小的溶酶體,2、溶酶體膜的穩(wěn)定性,由于溶酶體中含有各種不同的水解酶類,所以溶酶體在生活細(xì)胞中必須是高度穩(wěn)定的。溶酶體的穩(wěn)定性與其膜的結(jié)構(gòu)組成有關(guān)： 溶酶體膜中嵌有質(zhì)子運輸泵(H+-ATPase)和Cl-離子通道蛋白，維持溶酶體內(nèi)部的酸性環(huán)境(pH約為4.64.8)。 溶酶體膜含有各種不同酸性的、高度糖基化膜整合蛋白, 防止自身膜蛋白的降解。 溶酶體膜含有較高的膽固醇, 促進(jìn)了膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。,3、溶酶體的酶類,溶酶體內(nèi)含有60多種酶類，多數(shù)為可溶性的酶，少數(shù)整合于膜上，最適pH值是5.0，故均為酸性水解酶(acid hydrolases)。 酸性磷酸酶是溶酶體的標(biāo)志酶 包括蛋白酶、核酸酶、脂酶、糖苷酶等,溶酶體的形態(tài)、大小、V型質(zhì)子泵及所含主要酶類示意圖,4、溶酶體的類型,根據(jù)溶酶體處于完成其生理功能的不同階段分：初級溶酶體、次級溶酶體、殘余體,初級溶酶體(primary lysosome),剛剛從反面高爾基體形成的小囊泡, 僅含有水解酶類，但無作用底物，外面只有一層單位膜，其中的酶處于非活性狀態(tài)。,次級溶酶體(secondary lysosome),初級溶酶體與細(xì)胞內(nèi)的自噬泡或異噬泡、胞飲泡或吞噬泡融合形成的復(fù)合體，有水解酶和相應(yīng)的底物，是一種將要或正在進(jìn)行消化作用的溶酶體。 根據(jù)所消化的物質(zhì)來源不同, 分為自噬性溶酶體、異噬性溶酶體。 自噬性溶酶體：作用底物是內(nèi)源性的,即細(xì)胞內(nèi)的蛻變、破損的某些細(xì)胞器或局部細(xì)胞質(zhì) 異噬性溶酶體：它的作用底物是外源性的, 即細(xì)胞經(jīng)吞噬、胞飲作用所攝入的胞外物質(zhì),殘余體（residual lysosome）,未被消化的物質(zhì)殘余在溶酶體中形成殘余小體或后溶酶體，以胞吐外排。也可能留在細(xì)胞內(nèi)逐年增多，如表皮細(xì)胞的老年斑，肝細(xì)胞的脂褐質(zhì),溶酶體的類型及在細(xì)胞消化過程中的作用,5、溶酶體的發(fā)生,甘露糖-6-磷酸途徑(mannose 6-phosphate sorting pathway)：溶酶體的酶類在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上起始合成, 跨膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的腔, 在順面高爾基體帶上甘露糖6-磷酸標(biāo)記后在高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)形成溶酶體分泌小泡, 最后還要通過脫磷酸才成為成熟的溶酶體 。,溶酶體酶蛋白的M6P標(biāo)記,糖基化：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行N-連接糖基化, 經(jīng)加工后形成帶有8個甘露糖殘基和2個N-乙酰葡萄糖胺殘基的糖蛋白轉(zhuǎn)運到高爾基體 磷酸化：高爾基體,磷酸化,溶酶體酶的M6P分選途徑,6、溶酶體的功能,溶酶體的主要功能是消化作用。其消化底物的來源有三種途徑: 自體吞噬(autophagy), 吞噬的是細(xì)胞內(nèi)原有的物質(zhì); 通過吞噬形成的吞噬體(phagosome)提供的有害物質(zhì); 通過內(nèi)吞作用(endocytosis)提供的營養(yǎng)物質(zhì)。,消化和防御功能,吞噬作用：phagocytosis，外來的有害物質(zhì)被吞入細(xì)胞后, 即形成由膜包裹的吞噬小體(phagosome), 初級溶酶體很快同吞噬體融合形成次級溶酶體，為異噬性溶酶體 吞噬細(xì)胞：巨噬細(xì)胞(macrophages)和中性粒細(xì)胞(neutrophils) 保護(hù)防御、獲取營養(yǎng)及衰老的、進(jìn)入編程死亡的細(xì)胞的吞噬,吞噬作用,在細(xì)胞器更新中的作用,自噬作用：autophagy清除降解細(xì)胞內(nèi)受損傷的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、衰老的細(xì)胞器、以及不再需要的生物大分子等 吞噬過程：被吞噬的細(xì)胞器和生物大分子先要被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜包裹起來形成自噬泡(autophagic vacuole), 然后與初級溶酶體融合形成次級溶酶體, 即自噬性的溶酶體 饑餓、老化,自體吞噬泡形成的機(jī)制,在發(fā)育過程中的作用,自溶作用：autolysis，細(xì)胞的自我毀滅(cellular self-destruction), 即溶酶體將酶釋放出來將自身細(xì)胞降解。 昆蟲變態(tài)、青蛙發(fā)育、骨骼形成、乳腺退化,在受精過程中的作用,細(xì)胞外消化：extracellular digestion，將水解酶釋放到細(xì)胞外消化細(xì)胞外物質(zhì) 。,7、溶酶體與疾病,儲積病：臺薩氏病，溶酶體缺氨基己糖酯酶，積神經(jīng)節(jié)苷脂，致精神呆滯，死亡。 肺結(jié)核：結(jié)核桿菌不產(chǎn)生內(nèi)、外毒素, 也無莢膜和侵襲性酶。但是菌體成分硫酸腦苷脂能抵抗溶酶體的殺傷作用,使結(jié)核桿菌在肺泡內(nèi)大量生長繁殖, 導(dǎo)致巨噬細(xì)胞裂解,釋放出的結(jié)核桿菌再被吞噬而重復(fù)上述過程，引起肺組織鈣化和纖維化。 矽肺：矽粉末（SiO2），被吞噬，溶酶體膜破裂，釋放水解酶，細(xì)胞死亡，矽粉釋放又被其它細(xì)胞吞噬。最后刺激成纖維細(xì)胞膠原纖維結(jié)的沉積，肺的彈性降低，功能受損。 風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎：殘余體經(jīng)胞吐把殘渣和殘余酶排到細(xì)胞間，如局部出現(xiàn)適合pH，就繼續(xù)發(fā)揮酶作用。 致癌與治癌,二、過氧化物酶體,過氧化氫酶體又稱微體（microbody，peroxisome）：由單層膜圍繞的、內(nèi)含一種或幾種氧化酶類的細(xì)胞器。1954年，Rhodin首次在鼠腎的腎小管上皮細(xì)胞中觀察到。,過氧化氫酶體的電鏡圖,肝細(xì)胞微體圖,過氧化氫酶的三級結(jié)構(gòu),1.過氧化氫酶體功能,在動物中： 參與脂肪酸的-氧化； 具有解毒作用，過氧化氫酶利用H2O2將酚、甲醛、甲酸和醇等有害物質(zhì)氧化，飲入的酒精1/4是在微體中氧化為乙醛。 在植物中：參與光呼吸，將光合作用的副產(chǎn)物乙醇酸氧化為乙醛酸和過氧化氫，在萌發(fā)的種子中，進(jìn)行脂肪的-氧化，產(chǎn)生乙酰輔酶A，經(jīng)乙醛酸循環(huán)，由異檸檬酸裂解為乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循環(huán)，因涉及乙醛酸循環(huán)，又稱乙醛酸循環(huán)體。,2過氧化氫酶在生物體內(nèi)的作用原理,過氧化氫酶是微體的識別標(biāo)示酶，是催化過氧化氫 分解成氧和水的酶，存在于細(xì)胞的過氧化物體內(nèi)?？梢詫2O2催化分解成H2O和 O2，對人體無害。過氧化氫酶存在于所有已知的動物的各個組織中，特別在肝 臟中以高濃度存在。這是因為肝臟是人體中最大的化工廠，要進(jìn)行大量的分解 合成代謝，產(chǎn)生H202的速度很快，所以需要高濃度過氧化氫酶工作保護(hù)肝細(xì)胞。,微體與溶酶體的區(qū)別,微體的發(fā)生：從已存在的微體通過生長與分裂形成,謝謝觀看,