细胞生物学第七章 细胞内膜系统（二）.ppt

1、第七章 细胞内膜系统,医学医学细胞生物学,授课教师：许重洁 副教授 E-mail：,2,目 录,第七章 细胞内膜系统,第三节 溶酶体,一、溶酶体的结构,二、溶酶体的形成,三、溶酶体的功能与疾病,第四节 过氧化物酶体,3,第三节 溶酶体,一、溶酶体的形态结构与酶,1955年, de Duve等人, 电镜-鼠肝细胞-细胞化学显示，含多种水解酶，分解各种内源和外源性物质，称为溶酶体。,溶酶体的形态特征,溶酶体是由一层单位膜包围，内含多种酸性水解酶的囊泡状结构。,4,lysosome,5,溶酶体含有60多种水解酶，这些水解酶多为酸性水解酶，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。能将蛋白质、多糖、脂类和核酸等物质水解为小分子物质而被重新利用。,标志酶：酸性磷酸酶,故有“细胞内消化器官”之称。,溶酶体的酶,6,溶酶体膜,膜上有H+质子泵：保持溶酶体基质内的酸性环境。,膜内存在特殊的转运蛋白：可运输消化水解的产物。,蛋白质高度糖基化：防止膜自身被水解消化。（两种跨膜整合蛋白的含量非常丰富，lgpA 和lgpB）,溶酶体膜的特性,7,溶酶体是由Gc反面扁平囊芽生出的运输小泡与内体融合形成。,二、溶酶体的形成,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,内体性溶酶体,ATP,ADP+

3、Pi,H+,去除磷酸,pH=6,M-6-P(甘露糖-6-磷酸是一种分选信号),8,9,溶酶体的发生过程,10,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,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前溶酶体,磷酸葡萄糖苷酶,磷酸化识别信号：信号斑,高尔基复合体与溶酶体的形成,11,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

4、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、分泌溶酶体的水溶性蛋白穿孔素perforin 和粒酶granzyme）。,分选途径多样化,12,溶酶体 的类型,初级溶酶体,次级溶酶体,自噬性溶酶体 （底物是内源性物质）,异噬性溶酶体 （底物是外源性物质）,后溶酶体（残余小体）,三、溶酶体的分类,13,溶酶体的分类,初级溶酶体(primary lysosome)：只含酶，不含底物。,次级溶酶体(secondary l.)：吞噬性溶酶体(phago-)初级溶酶体+底物,次级溶酶体,异噬(heterophagic)溶酶体：初级溶酶体+外源物：异噬过程,+吞

5、饮体,+吞噬体,+微吞饮小泡,多泡体,自(噬性)溶酶体(autophagic -)：初级溶酶体+内源性物质(自噬体)：自体吞噬（autophagy）,后溶酶体(末溶酶体、残质体residual body)：含有溶酶体内消化分解后的残余物质的溶酶体。如：脂褐质，髓样小体，含铁小体等。,后溶酶体(telolysosome)：初级溶酶体消化后残质体,14,15,A summary of the phagocytic pathway,16,Lysosomes,17,Lysosomes,细胞内消化 营养作用 防御作用 脏器的形成发生 细胞外消化 参与激素的合成与分泌,四、溶酶体的功能,18,内体,初级溶

6、酶体,吞噬体,吞噬溶酶体,吞饮体,吞饮溶酶体,自噬体,自噬溶酶体,次 级 溶 酶 体,残质体,异噬作用,自噬作用,（一）细胞内消化作用,19,（二）清除无用的生物大分子、衰老损伤的细胞(器),很多生物大分子的半衰期只有几个小时至几天，肝细胞中线粒体的平均寿命约10天左右；红细胞120天（衰老红细胞特征，每天清除1011个），这些任务主要由溶酶体和蛋白酶体共同完成。“清道夫”或“细胞内消化器官（特殊的黏菌、变形虫）”,20,（三）溶酶体参与免疫过程,抗原被巨噬细胞吞噬和处理(溶酶体参与)，使抗原物质保留下来，然后再将这免疫信息传递(携带或释放抗原)给T/B淋巴细胞，使他们分泌淋巴素或抗体。,21

7、,两栖类发育中蝌蚪尾巴的消失，哺乳动物断奶后乳腺退行性变化等，都与溶酶体相关。,（四）在器官发育中作用（自溶）,22,（五）细胞外消化作用,23,杨保胜 医学细胞生物学与遗传学教研室 ,溶酶体参与受精过程,透明质酸酶使精子穿过卵丘的细胞层； 放射冠穿透酶使精子冲破放射冠抵达透明带； 而顶体素使精子突破透明带抵达卵黄膜； 最后在一种尚不清楚的酶的作用下使精子入卵（产生抑制顶体素物质，封闭透明带，使其他精子不易进入卵）。,当精子与卵外层膜接触后，形成小孔道，顶体内的各种酶（顶体酶）便被激发而释放到细胞外称顶体反应（acrosome reaction）。,24,在甲状腺滤泡上皮细胞内合成甲状腺球蛋白

8、； 分泌到滤泡腔中被碘化形成碘化甲状腺球蛋白； 重新进入滤泡上皮细胞，形成大胶滴； 大胶滴与溶酶体融合，被蛋白酶水解为甲状腺素。,（六）溶酶体参与激素的合成与分泌,25,如:型糖原累积病(-葡萄糖苷酶缺乏) 黑蒙性痴呆(氨基己糖苷酶A缺乏，神经节苷酯) 黏多糖沉积病(糖苷酶或硫酸酯酶缺乏),五、溶酶体异常与疾病,（一）由溶酶体酶缺乏引起先天性疾病,26,（二）由矽尘引起的溶酶体破裂导致矽肺,巨噬细胞不断死亡成纤维细胞增生成纤维细胞分泌大量胶原胶原纤维结节肺弹性下降矽肺,27,SiO2 肺内巨噬细胞 成纤维化因子 溶酶体 肺组织纤维化 破坏溶酶体膜 肺弹性降低功能受损 水解酶释放 细胞自溶,28

9、,关节软骨细胞内溶酶体膜脆性增加溶酶体酶局部释放侵蚀软骨细胞引起炎症,（三）溶酶体与类风湿关节炎,29,1954年Rhodin,电镜小鼠肾小管上皮细胞微体(microbody),第四节 过氧化物酶体,30,电镜：由一层单位膜包围、高电子密度、圆形或卵圆形的细胞器。亦见半月形或长方形。0.3-0.5um；最小 0.1um（人类与鸟类,微-）；最大 1.5um 。 有些细胞(如肝细胞)的peroxisome内含有晶状结构,称类核体(nucleoid)或类晶体。,一、过氧化物酶体(peroxisome)的形态结构,31,鼠肝细胞超薄切片所显示的过氧化物酶体（P）和其它细胞器如线粒体（M）等 （Alb

10、ert et al. ，1989）,32,过氧化物酶体与溶酶体的区别,过氧化物酶体和初级溶酶体的形态与大小类似，但过氧化物酶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。 通过离心可分离过氧化物酶体和溶酶体 过氧化物酶体和溶酶体的差别,33,过氧化物酶体（微体）与初级溶酶体的特征比较,34,酶,氧化酶：50%，特征：氧化底物的同时将氧还原成过氧化氢。如尿酸氧化酶，D/L-氨基酸氧化酶等。饮进的酒精几乎半数是在peroxisome中氧化成乙醛的。,过氧化氢酶：40%, 作用：对氧化酶作用底物后形成的过氧化氢还原成水。,过氧化物酶：只有少数几种细胞(如血细胞)中含有此酶,将过氧化

11、氢还原成水。,标志酶：过氧化氢酶。,此外,还含有柠檬酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶等.,二、过氧化物酶体所含的酶,35,2H2O2,过氧化氢酶,2H2O +O2,防止H2O2在细胞内堆积，起保护细胞的作用。,功 能,对有毒物质的解毒作用： RH2+H2O2 R+ 2H2O,对细胞氧张力的调节作用： RH2+O2R+ H2O2,对氧化型辅酶I(NAD+)的再生作用,参与核酸、脂肪和糖的代谢,植物细胞中的光呼吸反应和乙醛酸循环体(glyoxysome) 。,三、过氧化物酶体的功能,36,起 源,传统：内质网芽生而来。,与溶酶体相似：内质网小泡高尔基复合体分泌泡过氧化物酶体,近年来：过氧化物酶体的形成不同与

12、溶酶体，其酶和蛋白质是由胞质中的游离核糖体合成输送而来，而膜的形成与rER有关。,四、过氧化物酶体的起源,37,过氧化物酶体的发生, 过氧化物酶体经分裂后形成子代的细胞器，子代的过氧化物酶体还需要进一步装配形成成熟的细胞器。 组成过氧化物酶体的蛋白均由核基因编码，主要在细胞质基质中合成，然后转运到过氧化物酶体中。 过氧化物酶体蛋白存在分选的信号序列（Peroxisomal-targeting signal，PTS）： 过氧化物酶体的膜脂可能在内质网上合成后转运而来。,38,过氧化物酶体发生过程的示意图,39,本节小结,一、溶酶体的结构和分类 二、溶酶体的功能 三、溶酶体的来源 四、溶酶体和疾病

13、的关系 五、过氧化物酶体的酶和功能,40,1.名词解释：autophagy（自噬作用）; heterophagy（异噬作用） 2.溶酶体分为几类，各有何特点？ 3.溶酶体具有哪些功能？在发生上与哪些细胞器有关？4.溶酶体和过氧化物酶体内的标志酶分别是什么？,思考题,41,参 考 文 献,1.翟中和等主编. 医学细胞生物学，第3版,高等教育出版社，2007 2.韩贻仁主编. 分子医学细胞生物学(第3版),高等教育出版社,2007 3.艾伯茨等著，赵寿元等译. 基础医学细胞生物学，上海科学技术出版社，2002 4.王金发. 医学细胞生物学,科学出版社，2004 5.杨 恬.医学细胞生物学，人民卫生出版社，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, 2000,42,参 考 网 站,1.新乡医学院精品课程 2.医学细胞生物学 0/wjf/index.htm(中山大学) 3.医学细胞生物学 45/