第九章-溶酶体与微体

第九章溶酶体和微体？

熟悉溶酶体的存在状态与类型

了解溶酶体的结构及化学组成掌握微体、过氧化物酶体的概念。

了解溶酶体与疾病

掌握溶酶体的来源与功能主要内容一、基本特性溶酶体1949年,C.deDuve等在研究大鼠肝匀浆时，发现用蒸馏水处理时，其酸性磷酸酶的活性要比在蔗糖液中的高；放置久的材料，其酶活性要比新鲜材料的高。随后又发现其他几种水解酶也有类似现象。由此推想：细胞内存在有含酸性水解酶活性的结构实体，其膜很可能非常易碎，碎后可释放出内含物。单层膜包围多种酸性水解酶异质性囊泡状溶酶体1955年,C.deDuve：酸性磷酸酶活性——溶酶体(lysosome)没有典型的溶酶体结构植物细胞：液泡(vacuoles)圆球体(spherosome)糊粉粒(aleurone)蛋白质小体(proteinbody)细菌：溶酶体vacuoles没有典型的溶酶体结构质周隙溶酶体几乎存在于所有动物细胞中溶酶体：Lysosome，由单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的异质性囊泡状细胞器。其主要功能是进行细胞内的消化和保护作用。溶酶体（一）形态和大小溶酶体的电镜形态形态溶酶体大小(最小：0.05

m

最大：数

m

平均：0.5

m)一般：0.2~0.8

m单层单位膜包围异质性囊泡状溶酶体细胞内的分布和移动：培养的成纤维细胞的暗视野显微镜图片示含致密物质的溶酶体(白点)围核(黑色)分布溶酶体为消化作用提供一个密闭空间；控制该空间中的成分和内环境；具有能与其它膜泡融合和内陷的能力.（二）化学组成1.溶酶体膜7~10nm溶酶体几种整合膜蛋白的酸性复合糖链(glycans)，可能参与了晕圈的形成晕圈作用：保护这层膜不被溶酶体水解酶所降解

或可结合正在被消化的物质。晕圈(halo)：糖类的阳性染色反应这层膜对溶酶体本身的水解酶具有抗性晕圈内没有可溶性溶酶体水解酶溶酶体①膜蛋白高度糖基化②含有多种载体蛋白③膜中嵌有质子泵(H+-ATPase)溶酶体膜在成分上与其它生物膜不同:溶酶体绝大多数均为磷脂（在不同膜制品中差异较大）多萜醇(dolichol)的衍生物bis单酰甘油磷酸(bismonoacylglycerylphosphate)溶酶体结合膜蛋白(lysosomal-associatedmembraneprotein,

LAMPs)溶酶体整合膜蛋白(lysosomalintegralmembraneprotein,

LIMPs)(溶酶体膜糖蛋白,

lgp)(2)膜蛋白寡糖成分约占50%(1)

膜脂溶酶体溶酶体膜糖蛋白(LIMPs)的蛋白质核心的一级结构模式图解C-端N-端跨膜区段信号肽胞质区或腔内区连接在Asn上的寡糖链氨基酸序列同源性：胞质尾11aa高度糖基化通用识别信号LIMP高度保守：同一个祖先基因溶酶体2.溶酶体酶溶酶体异质性不同的溶酶体所含溶酶不同。酶的种类已发现有60多种，可分六大类：蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、脂酶、磷酸酶、溶菌酶。其中酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶。pH7.2pH~5.0溶酶体中酸性pH值的维持机制膜上质子泵利用ATP不断把H+抽进溶酶体，使酸度保持在pH~5.0溶酶体含有的主要酶类及其作用底物降解底物酶的种类核酸和核苷酸核酸酶，核苷酸酶，核苷酸硫酸化酶，焦磷酸酶蛋白质多肽链糖蛋白磷蛋白内肽酶，外肽酶，胶原酶，顶体酶糖胺酶，糖基化酶磷蛋白磷酸化酶多糖糖原蛋白聚糖酸性麦芽糖酶内糖苷酶，外糖苷酶，溶菌酶，硫酸酶脂类糖脂神经脂磷脂芳基硫酸酶A，N-脂酰鞘氨醇，糖苷酶三酰甘油酯酶，胆碱酯酶磷脂酶，磷酸二酯酶其它底物芳基酯酶酸性磷酸酶溶酶体酶的种类虽然很多，且含量很高，但每一个溶酶体中所含有酶的种类却是有限的。嗜中性白细胞(neutrophil)：溶菌酶(lysozyme)和髓过氧化物酶(myeloperoxidase)——降解微生物某些特化细胞：特殊代谢酶类

水解酶R1-R2+H2O——

R1-H+R2-OH溶酶体酶催化水解反应的通式:溶酶体三、溶酶体的来源甘露糖-6-磷酸途径(mannose6-phosphatesortingpathway)：溶酶体的酶类在内质网上起始合成,跨膜进入内质网的腔,在顺面高尔基体带上甘露糖6-磷酸标记后在高尔基体反面网络形成溶酶体分泌小泡,最后还要通过脱磷酸才成为成熟的溶酶体。并非溶酶体产生的唯一的途径。CGN区对拥有信号斑的溶酶体蛋白进行磷酸化①溶酶体酶蛋白的M6P标记

糖基化：糙面内质网进行N-连接糖基化,经加工后形成带有8个甘露糖残基和2个N-乙酰葡萄糖胺残基的糖蛋白转运到高尔基体磷酸化：高尔基体溶酶体水解酶的识别机制1.GlcNAc磷酸转移酶的催化UDP-GlcNAc的GlcNAc-P转移到溶酶体水解酶的甘露糖残基上，2.由磷酸二酯酶切除GlcNAc基，形成了具有M-6-P的溶酶体酶顺面高尔基体上GlcNAc磷酸转移酶磷酸二酯酶GlcNAc基GlcNAc-P切除GlcNAc基甘露糖(M)甘露糖(M)甘露糖(M)甘露糖-6-磷酸(M-6-P)TGN区M6P受体特异性的识别并结合M6P，反面膜囊溶酶体酶在聚积处，出芽形成有被小泡最终形成无被运输小泡大纲无被小泡与前溶酶体融合逐渐形成成熟的溶酶体酶的合成N-连接糖基化M6p残基形成酶被分拣、集中酶被运输酶活化附着核糖体内质网腔顺面高尔基网反面高尔基网运输小泡前溶酶体初级溶酶体（受体返回）初级溶酶体和次级溶酶体模式图次级溶酶体初级溶酶体

磷酸化内吞体rER顺面管网反面管网高尔基复合体溶酶体水解酶前体加入磷酸基团M-6-P溶酶体酶前溶酶体ATPADP+PiH+去除磷酸PH=6成熟溶酶体②溶酶体酶的M6P分选途径（一）降解底物的来源：四、溶酶体降解底物来源及溶酶体的类型溶酶体降解底物来源的三条途径内吞吞噬自噬自噬小体线粒体细菌吞噬体初级溶酶体次级溶酶体初级溶酶体早期内体晚期内体初级溶酶体溶酶体溶酶体（二）溶酶体的类型：非活性的水解酶无底物溶酶体(生理状态)有活性的水解酶有底物将要或正在消化含有消化不了的残留物残余小体次级溶酶体初级溶酶体溶酶体酶转运小泡?!初级溶酶体次级溶酶体一、初级溶酶体(primarylysosome)高尔基复合体分选产生的运输小泡和前溶酶体融合形成内含各种酸性水解酶，未与底物结合均质球形初级溶酶体的发生

溶酶体酶的分选含溶酶体酶的无被小泡形成无被小泡与前溶酶体融合初级溶酶体形成二、次级溶酶体(secondarylysosome)

初级溶酶体与不同的作用底物结合后形成电镜下初级溶酶体和次级溶酶体溶酶体细胞中酸性水解酶分布电镜图酸性水解酶是溶酶体的标志酶,含酸性水解酶的膜泡即为溶酶体新生溶酶体酶小泡次级溶酶体(正在进行消化)根据底物来源和消化程度不同，次级溶酶体可分为：异噬性溶酶体(heterophagolysosome)

自噬性溶酶体(autophagolysosome)

残余小体(residualbody)1、异噬性溶酶体作用底物是外源性的，如：细菌、红细胞、血红蛋白、铁蛋白、酶、糖原颗粒，常见于单核-吞噬细胞系统的细胞、白细胞、肝细胞、肾细胞分为：吞噬性溶酶体（phagolysosome)

多泡小体（multivesicularbody)(heterophagolysosome)内体与多泡小体之间的关系多泡小体电镜照片2、自噬性溶酶体作用底物是内源性的：

发生条件：①细胞内结构衰老、变性；②机体发生饥饿；③细胞本身发生病变小鼠肾近曲小管上皮细胞中自噬溶酶体电镜图像LLMM溶酶体自噬性溶酶体和异噬性溶酶体3、残余小体消化不了的残渣物质累积在次级溶酶体中形成残余小体。根据残余物不同分为：脂褐素(lipofusion)

含铁小体(siderosome)

髓样结构(myelinfigure)脂褐素外围以单位膜的不规则小体，内含电子密度较高、色调较深的物质，常含有浅亮脂滴存在于神经细胞、心肌细胞含铁小体外被以单位膜，内含电子密度高的含铁颗粒存在于正常的单核吞噬细胞髓样结构溶酶体内成层的膜性结构存在于正常细胞和病变的肿瘤细胞人肺泡巨噬细胞中髓样小体——残余小体电镜图像老年斑——脂褐质小体溶酶体心肌中的脂褐质残余小体溶酶体的三种存在状态残余小体次级溶酶体异噬性溶酶体消化底物是细胞外源性物质自噬性溶酶体消化底物是细胞内源性物质吞噬溶酶体吞噬泡融合多泡小体胞饮泡融合初级溶酶体底物脂褐素含铁小体髓样结构1.细胞内消化三、溶酶体的功能次级溶酶体溶酶体酶小泡被消化物溶酶体

内源性和外源性结构、物质被降解为可溶性小分子，可溶性的小分子释放到细胞质内被重新利用，以补充细胞内所需营养。LDL

在溶酶体中形成胆固醇低密度脂蛋白细菌巨噬白细胞2.防御功能酵母菌巨噬白细胞溶酶体酶小泡次级溶酶体残余小体可利用成分细胞对外来物的吞噬过程图解溶酶体正在吞噬酵母菌的巨噬白细胞羟氯奎是一种4－氨基喹啉抗疟药，其药效与氯喹类似，但主要用于治疗系统性红斑狼疮和类风湿性关节炎。该药能升高pH值，干扰血红蛋白溶酶体的降解，抑制敏感寄生虫的正常细胞功能。

清除衰老的生物大分子和细胞器清除多余的细胞器清除暂不需要的酶或某些代谢产物3.细胞内衰老和多余细胞器的清除“细胞内清洁工”溶酶体MM溶酶体在蝌蚪变态过程中尾部溶酶体的组织蛋白酶活性与尾长度的关系4.发育过程中细胞的清除功能溶酶体例1.两栖类动物变态：(吴尔夫管退化)(米勒氏管退化)输卵管♀输精管♂人胚胎吴尔夫管米勒氏管哺乳动物胚胎发育过程中生殖管道的变化过程图示发育过程中细胞的清除功能第一节溶酶体两性人吴尔夫管米勒氏管发育发育均不退化例2.哺乳动物生殖管的发育：①溶酶体膜蛋白高度糖基化，可抵御水解酶的降解，不会轻易破裂；溶酶体的活动要受到严格的调控②溶酶体酶活性的最适pH≈5，胞质溶质pH≈7.2，溶酶体酶进入胞质溶质，活性丧失。溶酶体精子头部的顶体在受精过程中的作用图解精子核精子质膜顶体泡释放的顶体酶新组装的微丝卵子胞质卵黄膜卵子质膜融合质膜凝胶层5.在受精中的功能顶体(acrosome)：透明质酸酶、神经氨酸酶、酸性磷酸酶和蛋白酶等多种水解酶溶酶体特化的溶酶体内分泌细胞中含有相当数量的溶酶体，溶酶体在激素分泌的各个环节(包括激素的合成、释放、分泌调节等)都具有不可忽视的作用。6、内分泌细胞中的功能如状腺素的合成：储存在甲状腺腺体内腔中的甲状腺球蛋白(thyroglobin)受到刺激后，经吞噬作用进入甲状腺上皮细胞，与溶酶体融合后被组织蛋白酶D和酪氨酸酸性羟基肽酶水解，变成含碘的游离甲状腺素T3和T4，然后分泌到细胞外的毛细血管中。溶酶体肽类激素的分泌方式为不连续分泌。一些实验证明，溶酶体也参与肽类激素的释放，可能是作用于分泌颗粒膜或细胞膜。但其确切机制，还需要更多实验证据。此外，溶酶体还通过自噬作用清除细胞内过多的激素或与激素合成有关的细胞器，从而实现对激素分泌量的调节。如：当母鼠终止哺乳时，其催乳素细胞进入细胞抑制状态，溶酶体将其不同成熟阶段的分泌颗粒降解。溶酶体1.贮积病：与溶酶体有关的先天性疾病绝大多数为贮积病。四、溶酶体与疾病Ⅱ型肝糖病(glycogenosis)病人的肝细胞缺少

-糖苷酶无法把糖原降解为葡萄糖，造成糖原在溶酶体内大量积累溶酶体粘多糖储积病黑蒙性先天愚型病(Tay-Sachsdisease)患儿神经元中的残余小体溶酶体中缺少

-氨基己糖酯酶，不能降解神经节苷脂，而呈同心圆状被贮积在溶酶体中；如果发生在神经细胞中，便造成精神痴呆,