大学分子细胞学第十章-溶酶体与过氧化物酶体

1、溶酶体与过氧化物酶体溶酶体与过氧化物酶体 溶酶体（溶酶体（lysosome）为）为C. de Duve与与B. Novikoff 1955年首次发现。年首次发现。lysosome and peroxisome 动物细胞结构图动物细胞结构图一、溶酶体的结构类型一、溶酶体的结构类型 是单层膜围绕、内含是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类多种酸性水解酶类的囊泡状的囊泡状细胞器，其主要功能是进行细胞器，其主要功能是进行细胞内消化细胞内消化。 具有具有异质性，异质性，形形态大小及内含的水解酶种类都可态大小及内含的水解酶种类都可能有很大的不同。能有很大的不同。酸性磷酸酶酸性磷酸酶是标志酶。是标志酶。 膜有质

2、子泵，将膜有质子泵，将H+泵入溶酶体，使其泵入溶酶体，使其pH值降低。值降低。 膜蛋白高度糖基化膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜，可能有利于防止自身膜蛋白蛋白降解降解 溶酶体的形态、大小、及所含主要酶类示意图溶酶体的形态、大小、及所含主要酶类示意图1、初级溶酶体（初级溶酶体（primary lysosome）直径约直径约0.20.5um，有多种酸性水解酶，包括蛋白酶，有多种酸性水解酶，包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酶酶等核酸酶、脂酶、磷酶酶等60余种，酶的最适余种，酶的最适pH值为值为5左右。左右。 2、次级溶酶体（、次级溶酶体（secondary lysosome） 3、残余体（、残余体

3、（residual body）是是正在进行或完成消化作用正在进行或完成消化作用的溶酶体，内含水解酶和相应的溶酶体，内含水解酶和相应的底物，可分为自噬溶酶体（的底物，可分为自噬溶酶体（autophagolysosome）和异）和异噬溶酶体噬溶酶体(phagolysosome) 。又又称称后溶酶体后溶酶体（post-lysosome）已）已失去酶活性失去酶活性，仅留未，仅留未消化的残渣，故名。残体可通过胞吐作用排出细胞，也消化的残渣，故名。残体可通过胞吐作用排出细胞，也可能留在细胞内逐年增多，如表皮细胞的老年斑，肝细可能留在细胞内逐年增多，如表皮细胞的老年斑，肝细胞的脂褐质。胞的脂褐质。Secon

4、dary lysosome二、溶酶体的功能二、溶酶体的功能1. 细胞内消化：如高等动物细胞内消化：如高等动物内吞低密脂蛋白获得胆固醇内吞低密脂蛋白获得胆固醇，单，单细胞真核生物利用溶酶体的消化食物。细胞真核生物利用溶酶体的消化食物。2. 自体吞噬：自体吞噬：清除无用的生物大分子，衰老细胞、细胞器、清除无用的生物大分子，衰老细胞、细胞器、个体发育中多余的细胞个体发育中多余的细胞。许多生物大分子的半衰期只有几。许多生物大分子的半衰期只有几小时至几天，肝细胞中线粒体的平均寿命约小时至几天，肝细胞中线粒体的平均寿命约10天左右。天左右。3. 防御作用：如巨噬细胞杀死病原体。防御作用：如巨噬细胞杀死病原

5、体。4. 参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有活性的参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。甲状腺素。5. 形成精子的顶体形成精子的顶体(细胞外消化细胞外消化)。 溶酶体的类型及在细胞消化过程中的作用溶酶体的类型及在细胞消化过程中的作用 吞噬作用吞噬作用 自体吞噬泡形成的机制自体吞噬泡形成的机制 顶体反应顶体反应 三、溶酶体的发生三、溶酶体的发生 初初级溶酶体是在级溶酶体是在高尔基体的高尔基体的trans面面以出芽的形式形成以出芽的形式形成: 内质网上核糖体合成内质网上核糖体合成溶酶体酶溶酶体酶进入内质网腔进行进入内质网腔进行N-连接连接的糖基化修饰的糖基化修饰进入

6、高尔基体进入高尔基体cis面膜囊面膜囊磷酸转移酶识别磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号斑溶酶体水解酶的信号斑将乙酰葡糖胺磷酸转移在将乙酰葡糖胺磷酸转移在12个个甘露糖残基上甘露糖残基上在中间膜囊切去在中间膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成乙酰葡糖胺形成M6P配配体体与与trans膜囊上的受体结合膜囊上的受体结合通过通过clathrin衣被包装成衣被包装成初级溶酶体初级溶酶体 。溶酶体的酶寻靶过程、涉及的细胞器及机理溶酶体的酶寻靶过程、涉及的细胞器及机理 The recognition of a lysosomal hydrolasein Golgi and mannose phosphorylation

7、 溶酶体酶蛋白信号斑与磷酸化酶相互作用溶酶体酶蛋白信号斑与磷酸化酶相互作用 1.矽肺：二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细内吞噬，矽肺：二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细内吞噬，导致导致吞噬细胞溶酶体破裂吞噬细胞溶酶体破裂，水解酶释放，细胞崩解，矽尘，水解酶释放，细胞崩解，矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬，如此反复进行。激活成释出，后又被其他巨噬细内吞噬，如此反复进行。激活成纤维细胞，导致胶原纤维沉积，肺组织纤维化。纤维细胞，导致胶原纤维沉积，肺组织纤维化。2.肺结核：结核杆菌不产生内、外毒素肺结核：结核杆菌不产生内、外毒素, 也无荚膜和侵袭性酶。也无荚膜和侵袭性酶。但是菌体成分但是菌体

8、成分硫酸脑苷脂硫酸脑苷脂能抵抗溶酶体的杀伤作用能抵抗溶酶体的杀伤作用, 使结核使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖杆菌在肺泡内大量生长繁殖, 导致巨噬细胞裂解导致巨噬细胞裂解, 释放出的释放出的结核杆菌再被吞噬而重复上述过程，引起肺组织钙化和纤结核杆菌再被吞噬而重复上述过程，引起肺组织钙化和纤维化。维化。 3.类风湿性关节炎：溶酶体膜很类风湿性关节炎：溶酶体膜很易脆裂易脆裂。四、溶酶体与疾病四、溶酶体与疾病4各类贮积症各类贮积症 台台-萨氏综合征（萨氏综合征（Tay-Sachs diesease）：溶酶体缺少氨基）：溶酶体缺少氨基已糖酯酶已糖酯酶A，导致，导致神经节甘脂神经节甘脂GM2积累积累 。

9、II型糖原累积病（型糖原累积病（Pompe病）：缺乏病）：缺乏-1,4-葡萄糖苷酶，葡萄糖苷酶，糖原在溶酶体中积累。糖原在溶酶体中积累。 Gaucher病：缺乏病：缺乏- 葡萄糖苷酶，葡糖脑苷脂沉积。葡萄糖苷酶，葡糖脑苷脂沉积。 细胞内含物病（细胞内含物病（inclusion-cell disease）：）：N-乙酰葡糖胺磷乙酰葡糖胺磷酸转移酶单基因突变。高尔基体中加工的溶酶体前酶上不酸转移酶单基因突变。高尔基体中加工的溶酶体前酶上不能形成能形成M6P分选信号，病人成纤维细胞的溶酶体中没有水分选信号，病人成纤维细胞的溶酶体中没有水解酶，底物在溶酶体中贮积，形成解酶，底物在溶酶体中贮积，形成 “

10、包涵体包涵体”。台台-萨氏综合症溶酶体的同心圆结构萨氏综合症溶酶体的同心圆结构五、过氧化物酶体五、过氧化物酶体peroxisome Rhodin 1954发现于鼠肾小管上皮细胞。发现于鼠肾小管上皮细胞。 是一种具有异质性的细胞器。直径通常是一种具有异质性的细胞器。直径通常0.5um，呈圆形、，呈圆形、椭圆形或哑呤形不等，由单层膜围绕而成。椭圆形或哑呤形不等，由单层膜围绕而成。 特点：含特点：含过氧化氢酶过氧化氢酶（标志酶）和一至多种依赖黄素（标志酶）和一至多种依赖黄素（flavin）的氧化酶，已发现）的氧化酶，已发现40多种氧化酶，各类氧化酶多种氧化酶，各类氧化酶的共性是将底物氧化后生成过氧化

11、氢。而过氧化氢酶又利的共性是将底物氧化后生成过氧化氢。而过氧化氢酶又利用用H2O2去氧化其它底物。去氧化其它底物。 RH2+O2R+H2O2Peroxisome of hepatocyte烟草叶肉细胞的过氧化物酶体（中央具有尿酸氧化酶形成烟草叶肉细胞的过氧化物酶体（中央具有尿酸氧化酶形成的晶体状核心）的晶体状核心） 1. 在动物中：在动物中： 参与脂肪酸的参与脂肪酸的-氧化；氧化； 具有解毒作用，具有解毒作用，过氧化氢酶利用过氧化氢酶利用H2O2将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精化，饮入的酒精1/4是在乙醇酸氧化酶中氧化为乙醛。是在乙醇酸氧化酶中氧化

12、为乙醛。2. 在植物中：在植物中：参与光呼吸，将光合作用的副产物乙醇酸氧参与光呼吸，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，化为乙醛酸和过氧化氢，在萌发的种子中，进行脂肪的在萌发的种子中，进行脂肪的-氧化，产生乙酰辅酶氧化，产生乙酰辅酶A，经乙醛酸循环，由异柠檬酸裂，经乙醛酸循环，由异柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循环，因涉及乙醛酸循解为乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循环，因涉及乙醛酸循环，又称乙醛酸循环体。环，又称乙醛酸循环体。过氧化物酶体的功能过氧化物酶体的功能 微体中所有的酶都由核基因编码，在微体中所有的酶都由核基因编码，在细胞质基质中合成细胞质基质中合成，在信号肽的在信号肽的引导下，进入过氧化物酶体。引导下，进