1、第七章 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng),醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué),授課教師：許重潔 副教授 E-mail：,2,目 錄,第七章 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng),第三節(jié) 溶酶體,一、溶酶體的結(jié)構(gòu),二、溶酶體的形成,三、溶酶體的功能與疾病,第四節(jié) 過氧化物酶體,3,第三節(jié) 溶酶體,一、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與酶,1955年, de Duve等人, 電鏡-鼠肝細(xì)胞-細(xì)胞化學(xué)顯示，含多種水解酶，分解各種內(nèi)源和外源性物質(zhì)，稱為溶酶體。,溶酶體的形態(tài)特征,溶酶體是由一層單位膜包圍，內(nèi)含多種酸性水解酶的囊泡狀結(jié)構(gòu)。,4,lysosome,5,溶酶體含有60多種水解酶，這些水解酶多為酸性水解酶，具有某些特征的同源序列；pH值4-6。,蛋白酶(肽酶)、核酸酶

2、、磷酸酶、糖苷酶、酯酶硫酸酯酶等。能將蛋白質(zhì)、多糖、脂類和核酸等物質(zhì)水解為小分子物質(zhì)而被重新利用。,標(biāo)志酶：酸性磷酸酶,故有“細(xì)胞內(nèi)消化器官”之稱。,溶酶體的酶,6,溶酶體膜,膜上有H+質(zhì)子泵：保持溶酶體基質(zhì)內(nèi)的酸性環(huán)境。,膜內(nèi)存在特殊的轉(zhuǎn)運蛋白：可運輸消化水解的產(chǎn)物。,蛋白質(zhì)高度糖基化：防止膜自身被水解消化。（兩種跨膜整合蛋白的含量非常豐富，lgpA 和lgpB）,溶酶體膜的特性,7,溶酶體是由Gc反面扁平囊芽生出的運輸小泡與內(nèi)體融合形成。,二、溶酶體的形成,內(nèi)吞體,RER,順面管網(wǎng),反面管網(wǎng),高爾基復(fù)合體,溶酶體水解酶前體,加入磷酸基團(tuán),M-6-P,溶酶體酶,內(nèi)體性溶酶體,ATP,ADP+

3、Pi,H+,去除磷酸,pH=6,M-6-P(甘露糖-6-磷酸是一種分選信號),8,9,溶酶體的發(fā)生過程,10,溶酶體酶的合成及N-連接的糖基化修飾（RER）,高爾基體cis膜囊寡糖鏈上的甘露糖殘基磷酸化,M6P,N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶,高爾基體trans-膜囊和TGN膜（M6P受體）,溶酶體酶分選與局部濃縮,以出芽的方式轉(zhuǎn)運到前溶酶體,磷酸葡萄糖苷酶,磷酸化識別信號：信號斑,高爾基復(fù)合體與溶酶體的形成,11,依賴于M6P的分選途徑的效率不高，部分溶酶體酶通過運輸小泡直接分泌到細(xì)胞外。 在細(xì)胞質(zhì)膜上也存在依賴于鈣離子的M6P受體，同樣可與胞外的溶酶體酶結(jié)合，通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，將酶送至前

4、溶酶體中，M6P受體返回細(xì)胞質(zhì)膜，反復(fù)使用。 還存在不依賴于M6P的分選途徑（如酸性磷酸酶、分泌溶酶體的水溶性蛋白穿孔素perforin 和粒酶granzyme）。,分選途徑多樣化,12,溶酶體 的類型,初級溶酶體,次級溶酶體,自噬性溶酶體 （底物是內(nèi)源性物質(zhì)）,異噬性溶酶體 （底物是外源性物質(zhì)）,后溶酶體（殘余小體）,三、溶酶體的分類,13,溶酶體的分類,初級溶酶體(primary lysosome)：只含酶，不含底物。,次級溶酶體(secondary l.)：吞噬性溶酶體(phago-)初級溶酶體+底物,次級溶酶體,異噬(heterophagic)溶酶體：初級溶酶體+外源物：異噬過程,+吞

5、飲體,+吞噬體,+微吞飲小泡,多泡體,自(噬性)溶酶體(autophagic -)：初級溶酶體+內(nèi)源性物質(zhì)(自噬體)：自體吞噬（autophagy）,后溶酶體(末溶酶體、殘質(zhì)體residual body)：含有溶酶體內(nèi)消化分解后的殘余物質(zhì)的溶酶體。如：脂褐質(zhì)，髓樣小體，含鐵小體等。,后溶酶體(telolysosome)：初級溶酶體消化后殘質(zhì)體,14,15,A summary of the phagocytic pathway,16,Lysosomes,17,Lysosomes,細(xì)胞內(nèi)消化 營養(yǎng)作用 防御作用 臟器的形成發(fā)生 細(xì)胞外消化 參與激素的合成與分泌,四、溶酶體的功能,18,內(nèi)體,初級溶

6、酶體,吞噬體,吞噬溶酶體,吞飲體,吞飲溶酶體,自噬體,自噬溶酶體,次 級 溶 酶 體,殘質(zhì)體,異噬作用,自噬作用,（一）細(xì)胞內(nèi)消化作用,19,（二）清除無用的生物大分子、衰老損傷的細(xì)胞(器),很多生物大分子的半衰期只有幾個小時至幾天，肝細(xì)胞中線粒體的平均壽命約10天左右；紅細(xì)胞120天（衰老紅細(xì)胞特征，每天清除1011個），這些任務(wù)主要由溶酶體和蛋白酶體共同完成?！扒宓婪颉被颉凹?xì)胞內(nèi)消化器官（特殊的黏菌、變形蟲）”,20,（三）溶酶體參與免疫過程,抗原被巨噬細(xì)胞吞噬和處理(溶酶體參與)，使抗原物質(zhì)保留下來，然后再將這免疫信息傳遞(攜帶或釋放抗原)給T/B淋巴細(xì)胞，使他們分泌淋巴素或抗體。,21

7、,兩棲類發(fā)育中蝌蚪尾巴的消失，哺乳動物斷奶后乳腺退行性變化等，都與溶酶體相關(guān)。,（四）在器官發(fā)育中作用（自溶）,22,（五）細(xì)胞外消化作用,23,楊保勝 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)與遺傳學(xué)教研室 ,溶酶體參與受精過程,透明質(zhì)酸酶使精子穿過卵丘的細(xì)胞層； 放射冠穿透酶使精子沖破放射冠抵達(dá)透明帶； 而頂體素使精子突破透明帶抵達(dá)卵黃膜； 最后在一種尚不清楚的酶的作用下使精子入卵（產(chǎn)生抑制頂體素物質(zhì)，封閉透明帶，使其他精子不易進(jìn)入卵）。,當(dāng)精子與卵外層膜接觸后，形成小孔道，頂體內(nèi)的各種酶（頂體酶）便被激發(fā)而釋放到細(xì)胞外稱頂體反應(yīng)（acrosome reaction）。,24,在甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞內(nèi)合成甲狀腺球蛋白

8、； 分泌到濾泡腔中被碘化形成碘化甲狀腺球蛋白； 重新進(jìn)入濾泡上皮細(xì)胞，形成大膠滴； 大膠滴與溶酶體融合，被蛋白酶水解為甲狀腺素。,（六）溶酶體參與激素的合成與分泌,25,如:型糖原累積病(-葡萄糖苷酶缺乏) 黑蒙性癡呆(氨基己糖苷酶A缺乏，神經(jīng)節(jié)苷酯) 黏多糖沉積病(糖苷酶或硫酸酯酶缺乏),五、溶酶體異常與疾病,（一）由溶酶體酶缺乏引起先天性疾病,26,（二）由矽塵引起的溶酶體破裂導(dǎo)致矽肺,巨噬細(xì)胞不斷死亡成纖維細(xì)胞增生成纖維細(xì)胞分泌大量膠原膠原纖維結(jié)節(jié)肺彈性下降矽肺,27,SiO2 肺內(nèi)巨噬細(xì)胞 成纖維化因子 溶酶體 肺組織纖維化 破壞溶酶體膜 肺彈性降低功能受損 水解酶釋放 細(xì)胞自溶,28

9、,關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞內(nèi)溶酶體膜脆性增加溶酶體酶局部釋放侵蝕軟骨細(xì)胞引起炎癥,（三）溶酶體與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎,29,1954年Rhodin,電鏡小鼠腎小管上皮細(xì)胞微體(microbody),第四節(jié) 過氧化物酶體,30,電鏡：由一層單位膜包圍、高電子密度、圓形或卵圓形的細(xì)胞器。亦見半月形或長方形。0.3-0.5um；最小 0.1um（人類與鳥類,微-）；最大 1.5um 。 有些細(xì)胞(如肝細(xì)胞)的peroxisome內(nèi)含有晶狀結(jié)構(gòu),稱類核體(nucleoid)或類晶體。,一、過氧化物酶體(peroxisome)的形態(tài)結(jié)構(gòu),31,鼠肝細(xì)胞超薄切片所顯示的過氧化物酶體（P）和其它細(xì)胞器如線粒體（M）等 （Alb

10、ert et al. ，1989）,32,過氧化物酶體與溶酶體的區(qū)別,過氧化物酶體和初級溶酶體的形態(tài)與大小類似，但過氧化物酶體中的尿酸氧化酶等常形成晶格狀結(jié)構(gòu)，可作為電鏡下識別的主要特征。 通過離心可分離過氧化物酶體和溶酶體 過氧化物酶體和溶酶體的差別,33,過氧化物酶體（微體）與初級溶酶體的特征比較,34,酶,氧化酶：50%，特征：氧化底物的同時將氧還原成過氧化氫。如尿酸氧化酶，D/L-氨基酸氧化酶等。飲進(jìn)的酒精幾乎半數(shù)是在peroxisome中氧化成乙醛的。,過氧化氫酶：40%, 作用：對氧化酶作用底物后形成的過氧化氫還原成水。,過氧化物酶：只有少數(shù)幾種細(xì)胞(如血細(xì)胞)中含有此酶,將過氧化

11、氫還原成水。,標(biāo)志酶：過氧化氫酶。,此外,還含有檸檬酸脫氫酶和蘋果酸脫氫酶等.,二、過氧化物酶體所含的酶,35,2H2O2,過氧化氫酶,2H2O +O2,防止H2O2在細(xì)胞內(nèi)堆積，起保護(hù)細(xì)胞的作用。,功 能,對有毒物質(zhì)的解毒作用： RH2+H2O2 R+ 2H2O,對細(xì)胞氧張力的調(diào)節(jié)作用： RH2+O2R+ H2O2,對氧化型輔酶I(NAD+)的再生作用,參與核酸、脂肪和糖的代謝,植物細(xì)胞中的光呼吸反應(yīng)和乙醛酸循環(huán)體(glyoxysome) 。,三、過氧化物酶體的功能,36,起 源,傳統(tǒng)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽生而來。,與溶酶體相似：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)小泡高爾基復(fù)合體分泌泡過氧化物酶體,近年來：過氧化物酶體的形成不同與

12、溶酶體，其酶和蛋白質(zhì)是由胞質(zhì)中的游離核糖體合成輸送而來，而膜的形成與rER有關(guān)。,四、過氧化物酶體的起源,37,過氧化物酶體的發(fā)生, 過氧化物酶體經(jīng)分裂后形成子代的細(xì)胞器，子代的過氧化物酶體還需要進(jìn)一步裝配形成成熟的細(xì)胞器。 組成過氧化物酶體的蛋白均由核基因編碼，主要在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成，然后轉(zhuǎn)運到過氧化物酶體中。 過氧化物酶體蛋白存在分選的信號序列（Peroxisomal-targeting signal，PTS）： 過氧化物酶體的膜脂可能在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成后轉(zhuǎn)運而來。,38,過氧化物酶體發(fā)生過程的示意圖,39,本節(jié)小結(jié),一、溶酶體的結(jié)構(gòu)和分類 二、溶酶體的功能 三、溶酶體的來源 四、溶酶體和疾病

13、的關(guān)系 五、過氧化物酶體的酶和功能,40,1.名詞解釋：autophagy（自噬作用）; heterophagy（異噬作用） 2.溶酶體分為幾類，各有何特點？ 3.溶酶體具有哪些功能？在發(fā)生上與哪些細(xì)胞器有關(guān)？4.溶酶體和過氧化物酶體內(nèi)的標(biāo)志酶分別是什么？,思考題,41,參 考 文 獻(xiàn),1.翟中和等主編. 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)，第3版,高等教育出版社，2007 2.韓貽仁主編. 分子醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)(第3版),高等教育出版社,2007 3.艾伯茨等著，趙壽元等譯. 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002 4.王金發(fā). 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué),科學(xué)出版社，2004 5.楊 恬.醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)，人民衛(wèi)生出版社，2005 6.Karp G. Cell and Molecular Biology,4th ed(2005), 高等教育出版社,2007 7.Lodish H et al. Molecular Cell Biology. 4th ed. W H Freeman and Company, 2000,42,參 考 網(wǎng) 站,1.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院精品課程 2.醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 0/wjf/index.htm(中山大學(xué)) 3.醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 45/