细胞生物学溶酶体

– 完成消化过程后，一部分膜又可通过出芽、 形成小泡，小泡定向转运与质膜融合，返回 至细胞表面
– 还有一部分可返回至高尔基体
三、溶酶体的形成☆
溶酶体膜 形成
吞噬体 吞饮体
异溶酶体 次 级
异溶酶体
溶
初级溶酶体 异噬作用
内体 胞外消化
自噬作用
酶
体
自噬体
分泌颗粒
自溶酶体
残体
三、溶酶体的形成☆
• 溶酶体酶的形成和转运
第三节 溶酶体 (Lysome)
一、溶酶体的一般特征 二、溶酶体的种类 三、溶酶体的形成 四、溶酶体的功能 五、溶酶体与疾病
二、溶酶体的种类☆
• 根据溶酶体是否与底物结合分为两种：
初级溶酶体（primary lysosome） 次级溶酶体（secondary lysosome）
在高尔基体成熟面上形成的新生溶 酶体，形态与高尔基体的小泡相似
甘露糖-6-磷酸 (mannose 6-phosphate, M6P)
溶酶体的酶是由rER上的核糖体合成 rER腔内
运输小泡 高尔基复合体 （加工修饰）
溶酶体的酶内含有甘露糖-6-磷酸，高尔基复合体反面囊膜上有甘露糖-6-磷酸 受体，能特异与其结合，诱导溶酶体酶聚集并‘出芽’离开高尔基复合体形成溶 酶体。
• 治疗时，一般在改善病人微循环的同时，常应用 大剂量糖皮质激素来稳定溶酶体膜，避免细胞发 生不可逆损伤。
五、溶酶体与疾病☆
3. 酶的转运异常产生的溶酶体病
– 典型的例子是I-细胞病(inclusion-cell disease) ，它 是由于溶酶体酶缺失M6P，而使其无法聚集到溶 酶体中。
– 属于单基因隐性遗传病。是由于基因缺欠导致N乙酰氨基磷酸转移酶异常，使得溶酶体酶不能在 高尔基体进行分选和包装；溶酶体的水解酶几乎 全部丢失，造成消化的底物蓄积在溶酶体中，最 终在病人的细胞中形成大的包涵体。
直径为25～50nm
形态大小随作用物的性质和其所处 的消化阶段而异
形态不规则，体积较大
含水解酶
含水解酶
不含作用物
含有相应的作用物以及消化后的产 物
人肾细胞的初级溶酶体 65,000
狗肝细胞的次级溶酶体 Th:钍颗粒 60,000
二、溶酶体的种类☆
• 根据溶酶体酶作用的来源以及消化程度，次级溶酶 体又分为：
– 自体吞噬作用 (autophagocytosis) 清除无用 的生物大分子、衰老的细胞 器及损伤和死 亡的细胞
• 细胞新陈代谢自我更新 • 机体和细胞自我保护
• 自溶作用 (autocytolysis)
– 溶酶体膜破裂，酶释放出来， 导致细胞自身溶解、死亡。
– 蝌蚪发育过程中尾巴消失 – 精子受精过程
第四节 微体(Microbody) 过氧化物酶体(Peroxisome)
一、过氧化物酶体的形态、大小和数量 二、过氧化物酶体的酶 三、过氧化物酶体的功能 四、过氧化物酶体的发生
一、过氧化物酶体的形态、大小和数量
• 过氧化物酶体：
– 是一种特殊的细胞器，由单层膜包裹 – 内含多种氧化酶和过氧化氢酶 – 广泛存在于动、植物细胞中
☆
溶
溶酶体膜上有H+质子泵：依赖于ATP，
酶
保持溶酶体基质内酸性
膜
酶体消化水解的产物运出溶酶体
溶酶体膜上糖蛋白高度糖基化，防止自
身被水解消化。
• 溶酶
溶酶体含有60多种水解酶，这些水解酶多为酸性水解酶；pH值3.0~6.0， 最佳pH值为5.0。
蛋白酶（肽酶） 核酸酶 磷酸酶 酶 糖苷酶 酯酶
• 异噬性溶酶体（heterolysosome）： • 残体（residual body）：次级溶酶
其作用物为外源性物质，即外来异
体在消化作用的最后阶段，由于酶
物、坏死组织、细菌等。
的活力降低或消失，残留一些不再
• 自噬性溶酶体（autolysosome）： 其作用底物为内源性，即来源于细 胞本身衰老或破损的细胞器（如线 粒体、内质网等）和其它内含物 （如糖原、脂类等）。
人肺毛细血管内皮细胞 髓样结构×60,000
第三节 溶酶体 (Lysosome)
一、溶酶体的一般特征 二、溶酶体的种类 三、溶酶体的形成 四、溶酶体的功能 五、溶酶体与疾病
三、溶酶体的形成☆
• 溶酶体膜的形成☆
– 高尔基体成熟面，通过出芽方式形成内含溶 酶体酶的小泡，即初级溶酶体
– 与吞噬泡、晚期胞内体或自噬泡融合形成次 级溶酶体
第三节 溶酶体 (Lysosome)
一、溶酶体的一般特征 二、溶酶体的种类 三、溶酶体的形成 四、溶酶体的功能 五、溶酶体与疾病
四、溶酶体的功能☆
• 溶酶体的细胞内消化作用
– 异体吞噬作用 (heterophagocytosis)
• 营养作用 (nutrition)
• 将摄入细胞内的大分子物质 分解成可溶性小分子物质， 被细胞质所利用。
– Signal peptides and Signal patches：每个溶酶体水解酶分子上 含特异的信号斑
– 信号斑被顺面高尔基网 (CGN)的磷酸转移酶识别，分两步形 成M6P。
• 在N-乙酰氨基葡萄糖磷酸转移酶的催化下，将磷酸化的N-乙酰葡萄糖 连接在溶酶体酶前体糖链甘露糖基上
• 经磷酸二酯酶（phosphoglycosidase）的作用，将乙酰氨基葡萄糖 剪切并将磷酸基团留在甘露糖基上，形成带有M6P标志的酸性水解酶
C-terminal
N-terminal
要求提纲
1.简述溶酶体膜的特性 2.溶酶体的标志酶和pH 3.简述溶酶体的种类 4.溶酶体酶的形成和转运 5.溶酶体的功能
1.过氧化物酶体的标志酶
2.过氧化物酶体膜和腔内蛋白的 合成
一、过氧化物酶体的形态、大小和数量
大鼠肝细胞过氧化物酶 体的电镜照片
第四节 微体(Microbody) 过氧化物酶体(Peroxisome)
一、过氧化物酶体的形态、大小和数量 二、过氧化物酶体的酶 三、过氧化物酶体的功能 四、过氧化物酶体的发生
二、过氧化物酶体的酶
• 现在已知过氧物酶体含有40多种酶，不同 的细胞所含酶的种类不同，根据酶的作用 方式把酶分为以下两种类型：
肽序列，SKL(-Ser-Lys-Leu-)
– 带有 SKL信号的蛋白质都能转运到过氧化物酶体中。
SKL
有些过氧化体蛋白 含 有 C-terminus 信 号序列，与细胞质 受 体 PTS1R 结 合 ， 再结合到膜受体 Pex14p 上 ， 然 后 进 入过氧化体。
PTS1R
过氧化体的膜 蛋 白 不 含 SKL 序列，其转运 过程未知。
– 氧化酶 – 过氧化氢酶
氧化酶
催化底物产生过氧化氢
RH2+O2 → R+H2O2
各种氧化酶约占总酶量的60%
过氧化氢
将过氧化氢还原生成水。
2H2O2 → O2+2H2O
约占总酶量的40%。 过氧化氢酶是其标志酶。
在形态学上，常用DAB法(3,3-二氨基联苯胺)显示过氧化氢酶， 在光镜和电镜下变呈棕色颗粒。
– 软骨被消化后的代谢产物，如硫酸软骨素又能导致激 肽的产生，激肽可参与关节的炎症反应。
• 临床上应用膜稳定因素如消炎痛和肾上腺皮质激 素来治疗此病。
五、溶酶体与疾病☆
2. 溶酶体膜异常产生的疾病
– 举例：休克
• 组织缺血、缺氧，导致溶酶体膜的稳定性降低， 溶酶体酶外漏，引起组织、细胞自溶，造成细胞 与机体不可逆的损伤。
– 是一种常染色体隐性遗传病。
Tay-Sachs disease
五、溶酶体与疾病☆
2. 溶酶体膜异常产生的疾病
– 举例：矽肺
巨唑细
五、溶酶体与疾病☆
2. 溶酶体膜异常产生的疾病
– 举例：类风湿性关节炎
• 可能是由于细胞内溶酶体膜脆性增加，溶酶体局 部释放所致。
– 释放出来的酶有胶原酶，可侵袭软骨细胞，导致关节 的局部损伤。
被消化、具有一定电子密度的剩余 物质为残体。
– 脂褐素（lipofusin） – 髓样结构（myeline figure） – 含铁小体（siderosome）
• 多泡体（multivesicular body）
人肺泡吞噬细胞的多泡体 ×38,000
人心肌细胞的残 ×40,000
人肝细胞的脂褐 ×39,000
硫酸酯酶（分解氨基多糖的酶）
酸性磷酸
标志酶☆ ：酸性磷酸酶 甘露糖-6-磷酸, M6P (标志物)
影响溶酶体膜稳定性的因素
• 增加溶酶体膜稳定性因素：糖皮质固醇类的药 物，如氢化可的松、氯嗪、乙酰水杨酸、消炎 痛等；
• 降低溶酶体膜稳定性的因素：缺氧或氧过多、 X射线、紫外线、白喉毒素、多种抗生素、肝 素、胆碱能药物、维生素A过多、维生素E缺 乏等。
内膜系统 溶酶体 & 微体
北京大学医学部 细胞生物学系
第三节 溶酶体 (Lysosome)
一、溶酶体的一般特征 二、溶酶体的种类 三、溶酶体的形成 四、溶酶体的功能 五、溶酶体与疾病
一、溶酶体的一般特征
• 形态结构：
– 是由一层单位膜包裹 – 内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器 – 能分解各种内源性和外源性物质 – 0.25-0.5µm
• 粒溶作用 (granulolysis)
– 溶酶体分解细胞内剩余营养颗 粒的作用。
• 防御作用 (defence)
– 将外源性的有害因子 (如细菌、 病毒等) 消化分解。
EGFR trafficking
Autophagy
CMA: Chaperone-mediated autophagy
第三节 溶酶体 (Lysosome)
一、过氧化物酶体的形态、大小和数量 二、过氧化物酶体的酶 三、过氧化物酶体的功能 四、过氧化物酶体的发生