溶酶体与过氧化物酶体

溶酶体与过氧化物酶体第1页/共37页第四节溶酶体与过氧化物酶体

一、溶酶体溶酶体：Lysosome，由单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。其主要功能是进行细胞内的消化和保护作用。第2页/共37页1、溶酶体的形态结构1949年，ChristiandeDuve和他的同事在研究亚细胞组分时发现了溶酶体，1955年，deDuve与Novikoff首次用电子显微镜证明了溶酶体的存在。溶酶体是一种异质性(heterogeneous)的细胞器,不同来源的溶酶体形态、大小,甚至所含有酶的种类都有很大的不同。溶酶体呈小球状,大小变化很大，直径一般0.25～0.8μm，最大的可超过1μm,最小的直径只有25～50nm。

溶酶体存在于所有的原生动物与多细胞动物，少数细胞如哺乳动物红细胞除外，植物有类似的液泡和圆球体。第3页/共37页具吞噬作用的肝Kupper细胞中不同大小的溶酶体

第4页/共37页2、溶酶体膜的稳定性由于溶酶体中含有各种不同的水解酶类,所以溶酶体在生活细胞中必须是高度稳定的。溶酶体的稳定性与其膜的结构组成有关：溶酶体膜中嵌有质子运输泵(H+-ATPase)和Cl-离子通道蛋白，维持溶酶体内部的酸性环境(pH约为4.6～4.8)。溶酶体膜含有各种不同酸性的、高度糖基化膜整合蛋白,防止自身膜蛋白的降解。溶酶体膜含有较高的胆固醇,促进了膜结构的稳定。

第5页/共37页3、溶酶体的酶类溶酶体内含有60多种酶类，多数为可溶性的酶，少数整合于膜上，最适pH值是5.0，故均为酸性水解酶(acidhydrolases)。

酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶

包括∶蛋白酶、核酸酶、脂酶、糖苷酶等

第6页/共37页溶酶体的形态、大小、V型质子泵及所含主要酶类示意图第7页/共37页4、溶酶体的类型根据溶酶体处于完成其生理功能的不同阶段分：初级溶酶体、次级溶酶体、残余体第8页/共37页初级溶酶体(primarylysosome)刚刚从反面高尔基体形成的小囊泡,仅含有水解酶类，但无作用底物，外面只有一层单位膜，其中的酶处于非活性状态。第9页/共37页次级溶酶体(secondarylysosome)初级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡、胞饮泡或吞噬泡融合形成的复合体，有水解酶和相应的底物，是一种将要或正在进行消化作用的溶酶体。根据所消化的物质来源不同,分为自噬性溶酶体、异噬性溶酶体。自噬性溶酶体：作用底物是内源性的,即细胞内的蜕变、破损的某些细胞器或局部细胞质异噬性溶酶体：它的作用底物是外源性的,即细胞经吞噬、胞饮作用所摄入的胞外物质第10页/共37页第11页/共37页残余体（residuallysosome）未被消化的物质残余在溶酶体中形成残余小体或后溶酶体，以胞吐外排。也可能留在细胞内逐年增多，如表皮细胞的老年斑，肝细胞的脂褐质第12页/共37页第13页/共37页溶酶体的类型及在细胞消化过程中的作用

第14页/共37页5、溶酶体的发生甘露糖-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。第15页/共37页①溶酶体酶蛋白的M6P标记糖基化：粗面内质网进行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：高尔基体第16页/共37页磷酸化第17页/共37页②溶酶体酶的M6P分选途径第18页/共37页6、溶酶体的功能溶酶体的主要功能是消化作用。其消化底物的来源有三种途径:①自体吞噬(autophagy),吞噬的是细胞内原有的物质;②通过吞噬形成的吞噬体(phagosome)提供的有害物质;③通过内吞作用(endocytosis)提供的营养物质。

第19页/共37页第20页/共37页①消化和防御功能吞噬作用：phagocytosis，外来的有害物质被吞入细胞后,即形成由膜包裹的吞噬小体(phagosome),初级溶酶体很快同吞噬体融合形成次级溶酶体，为异噬性溶酶体

吞噬细胞：巨噬细胞(macrophages)和中性粒细胞(neutrophils)保护防御、获取营养及衰老的、进入编程死亡的细胞的吞噬

第21页/共37页吞噬作用第22页/共37页②在细胞器更新中的作用自噬作用：autophagy清除降解细胞内受损伤的细胞结构、衰老的细胞器、以及不再需要的生物大分子等吞噬过程：被吞噬的细胞器和生物大分子先要被内质网的膜包裹起来形成自噬泡(autophagicvacuole),然后与初级溶酶体融合形成次级溶酶体,即自噬性的溶酶体饥饿、老化第23页/共37页自体吞噬泡形成的机制第24页/共37页③在发育过程中的作用自溶作用：autolysis，细胞的自我毁灭(cellularself-destruction),即溶酶体将酶释放出来将自身细胞降解。昆虫变态、青蛙发育、骨骼形成、乳腺退化第25页/共37页④在受精过程中的作用细胞外消化：extracellulardigestion，将水解酶释放到细胞外消化细胞外物质。第26页/共37页7、溶酶体与疾病储积病：台—萨氏病，溶酶体缺氨基己糖酯酶，积神经节苷脂，致精神呆滞，死亡。肺结核：结核杆菌不产生内、外毒素,也无荚膜和侵袭性酶。但是菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗溶酶体的杀伤作用,使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖,导致巨噬细胞裂解,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维化。矽肺：矽粉末（SiO2），被吞噬，溶酶体膜破裂，释放水解酶，细胞死亡，矽粉释放又被其它细胞吞噬。最后刺激成纤维细胞胶原纤维结的沉积，肺的弹性降低，功能受损。风湿性关节炎：残余体经胞吐把残渣和残余酶排到细胞间，如局部出现适合pH，就继续发挥酶作用。致癌与治癌第27页/共37页二、过氧化物酶体过氧化氢酶体又称微体（microbody，peroxisome）：由单层膜围绕的、内含一种或几种氧化酶类的细胞器。1954年，Rhodin首次在鼠肾的肾小管上皮细胞中观察到。第28页/共37页过氧化氢酶体的电镜图第29页/共37页肝细胞微体图第30页/共37页过氧化氢酶的三级结构第31页/共37页1.过氧化氢酶体功能在动物中：①参与脂肪酸的β-氧化；②具有解毒作用，过氧化氢酶利用H2O2将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精1/4是在微体中氧化为乙醛。在植物中：①参与光呼吸，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，②在萌发的种子中，进行脂肪的β-氧化，产生乙酰辅酶A，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，因涉及乙醛酸循环，又称乙醛酸循环体。第32页/共37页2·过氧化氢酶在生物体内的作用原理过氧化氢酶是微体的识别标示酶，是催化过氧化氢分解成氧和水的酶，存在于细胞的过氧化物体内。可以将H2O2催化分解成H2O和O2，对人体无害。过氧化氢酶存在于所有已知的动物的各个组织中，特别在肝脏中以高浓度存在。这是因为肝脏是人体中最大的化工厂，要进行大量的分解合成代谢，产生H202的速度很快，所以需要高浓度过氧化氢酶工作保护肝细胞。第33页/共37页微体与溶酶体的区别特征溶酶体微体形态大小球形，无酶晶体φ0.2~0.5μm球形，酶晶体φ0.15~0.25μm酶种类酸性水解酶氧化酶