山东大学细胞9第九章课件

第九章

溶酶体和微体

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第九章溶酶体和微体本章重点:1在内膜系统中，除内质网、高尔基复合体和核膜外，还有两种具有重要功能的膜性细胞器，可视为内膜系统的产物，即溶酶体和微体。在内膜系统中，除内质网、高尔基复合体和核膜外，还有两2第一节

溶酶体（lysosome）1955年，ChristiandeDuve利用电子显微镜发现并命名了溶酶体。与AlbertClaude(内质网)、GeorgeE.Palade(核糖体、线粒体结构)共同获1974年诺贝尔生理医学奖溶酶体存在于动物细胞中

第一节溶酶体（lysosome）1955年，Chris31．植物细胞中的溶酶体：功能不专一，名称不同，如圆球体、中央液泡和糊粉粒。2．细菌中无溶酶体，酸性水解酶存在于质周隙（Periplasmicspace），细菌感染宿主时先放出水解酶破坏宿主细胞。1．植物细胞中的溶酶体：功能不专一，名称不同，如圆球体、中央4本节内容：基本特性溶酶体与内吞作用内体与膜的再循环溶酶体的功能溶酶体与疾病溶酶体的发生本节内容：5一、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一、溶酶体的基本特性6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

溶酶体膜7溶酶体酶酸性水解酶: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、脂类等溶酶体是异质性细胞器溶酶体酶溶酶体是异质性细胞器8山东大学细胞9第九章课件9标志酶标志酶10酸性磷酸酶显示原理在pH5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)酸性磷酸酶显示原理11膜脂多萜醇衍生物Bis单酰甘油磷酸膜蛋白溶酶体结合膜蛋白（LAMP）溶酶体整合膜蛋白（LIMP）

膜脂12E,AlexaFluor647dextran-labeledlysosomes;F,OilRedO–stainedlipiddroplets;G,overlaidimageshowingthecolocalizationoflysosomesandlipiddroplets.E,AlexaFluor647dextran-labe13二、

溶酶体与内吞作用溶酶体类型：

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）

二、溶酶体与内吞作用14初级溶酶体（Primarylysosome）：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，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（Primarylysosome）：15次级溶酶体(Secondarylysosome）：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(Secondarylysosome）：16早期内体晚期内体溶酶体吞噬体吞噬细菌内吞线粒体自嗜体自嗜内质网早期内体晚期内体溶酶体吞噬体吞噬细菌内吞线粒体自嗜体自嗜内质17残体又称后溶酶体（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。

残体18肝细胞脂褐质（残体）

肝细胞脂褐质（残体）19山东大学细胞9第九章课件20山东大学细胞9第九章课件21山东大学细胞9第九章课件22山东大学细胞9第九章课件23山东大学细胞9第九章课件24三、内体与膜的再循环受体介导内吞作用中出现与内吞泡融合——融合内体葫芦形管形部：膜来源于初级内吞小泡球形部：膜来源于内体膜三、内体与膜的再循环25内体（Endosome）内体（Endosome）26山东大学细胞9第九章课件27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形态结构和类型有早期内体和晚期内体之分介于28内体的主要特征是酸性的、不含溶酶体酶的小囊泡,

一般认为初级内体是由于细胞的内吞作用而形成的含有内吞物质

的膜结合的细胞器,通常是管状和小泡状的网络结构集合体。次级内体是如何产生的还不太清楚。

内体的主要特征是酸性的、不含溶酶体酶的小囊泡,

一般认29内体与溶酶体的关系内体与溶酶体的关系30山东大学细胞9第九章课件31内体的功能

（一）分选：受体和配体的分离

（二）传递消化底物（三）形成溶酶体内体的功能32四、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．在受精中的作用顶体5．防御：白血球中的颗粒巨噬细胞可吞入病原体，在溶酶体中将病原体杀死和降解。

6．种子发芽四、溶酶体的功能：归纳为6方面33精子的顶体是一个巨大的溶酶体

精子的顶体是一个巨大的溶酶体34五、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，糖原不能降解为葡萄糖，心脏增大，肌无力，2岁前死亡。（二）溶酶体与矽肺（膜受损造成）（三）溶酶体与类风湿关节炎（膜不稳定造成）五、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35

（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（五）休克

（六）溶酶体与肿瘤致癌物进入细胞与染色体整合前，先贮存于溶酶体溶酶体酶的释放可能导致分裂调控紊乱，染色体畸变影响膜通透性的因素可能引发异常分裂

（四）肺结核36六、溶酶体的发生酶在ER已糖基化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甘露糖磷酸化6—磷酸—甘露糖(M6P)M6P为溶酶体酶的标志、信号Golgi体(TGN)有M6P受体(酶-M6P)+M6P受体+笼形蛋白运输小泡

六、溶酶体的发生37

溶酶体的形成⑴溶酶体酶蛋白的合成、糖基化与磷酸化

溶酶体酶蛋白在RER上合成，内质网腔内加工形成末端糖基为甘露糖的N-连接糖蛋白，经由内质网出芽形成运输小泡运输到高尔基体，在顺面高尔基网处识别并标记甘露糖-6-磷酸(mannose-6-phosphate,

M6P)溶酶体的形成38

高尔基体对溶酶体酶蛋白的识别与标记:信号斑被N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶识别，将UDP-N-乙酰葡糖胺转移到甘露糖的第六碳原子上，由糖苷酶切去N-乙酰葡糖胺形成M6P（甘露糖-6-磷酸）高尔基体对溶酶体酶蛋白的识别与标记:39信号斑SignalpatchAsignalpatchcanbeformedbythejuxtapositionofaminoacidsfromregionsthatarephysicallyseparatedbeforetheproteinfolds;alternatively,separatepatchesonthesurfaceofthefoldedproteinthatarespacedafixeddistanceapartcouldformthesignal.信号斑SignalpatchAsignalpatch40

⑵溶酶体酶蛋白的分选在反面高尔基网有受体识别、结合标记有M6P的溶酶体酶，出芽，以有被小泡形式脱离高尔基体⑶溶酶体的形成有被小泡脱衣被成为无被小泡，送入晚内体。内体膜上有质子泵，使腔内pH值低，M6P-蛋白水解酶与受体分离，经磷酸酶去磷酸化，M6P受体则出芽形成小泡的形式重新回到高尔基体反面网膜上,溶酶体形成⑵溶酶体酶蛋白的分选41

42溶酶体的发生过程

溶酶体的发生过程43Themannose6-phosphatepathway:M-6-Preceptorbindsitsspecificoligo.atpH6.5-6.7inTGNandreleasesitatpH6.0inlateendosomes.pH6.0pH6.5-6.7pH5.0Themannose6-phosphatepathwa44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M6PN-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶高尔基体trans-膜囊和TGN膜（M6P受体）溶酶体酶分选与局部浓缩以出芽的方式转运到晚期内体，形成前溶酶体磷酸葡萄糖苷酶磷酸化识别信号：信号斑发生途径

溶酶体酶的合成及N-连接的糖基化修饰（RER）高尔基体ci45

依赖于M6P的分选途径的效率不高，部分溶酶体酶通过运输小泡直接分泌到细胞外。

在细胞质膜上也存在依赖于钙离子的M6P受体，同样可与胞外的溶酶体酶结合，通过受体介导的内吞作用，将酶送至前溶酶体中，M6P受体返回细胞质膜，反复使用。

还存在不依赖于M6P的分选途径（如酸性磷酸酶、分泌溶酶体的perforin和granzyme）

分选途径多样化依赖于M6P的分选途径的效率不高，部分溶酶体酶通过运46TwomajorproteindegradationandrecyclingpathwaysTheubiquitin–proteasomesystem:

short-livedproteinsTheautophagy–lysosomepathway:

long-livedproteinsandorganellesTwomajorproteindegradation47Threedistinctformsofautophagyidentifiedinmammaliancells

MacroautophagyMicroautophagyChaperone-mediatedautophagy(CMA)Threedistinctformsofautoph48山东大学细胞9第九章课件49第二节微体

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

微体：microbody是一种具50人肝细胞过氧化物酶体

人肝细胞过氧化物酶体51水仙叶肉细胞微体

水仙叶肉细胞微体52山东大学细胞9第九章课件53一、形态和特性膜包围的微型小体——微体一、形态和特性膜包围的微型小体——微体54氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶1.所包含的酶2.起源和形成氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶1.所包含的酶2.起源和形成55

二、过氧化物酶体的功能

1）

解毒作用

RH2+H2O2R+2H2O过氧化氢酶2）

调节细胞氧张力

RH2+O2R+2H2O2氧化酶二、过氧化物酶体的功能1）解毒作用RH2+H2563）

参与脂肪酸的分解

3）参与脂肪酸的分解57过氧化物酶体和溶酶体都是细胞中小泡状结构的细胞器，两者都内含多种酶，但两者在形成上被认为截然不同，为什么？过氧化物酶体和溶酶体都是细胞中小泡状结构58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，