大学分子细胞学第十章-溶酶体与过氧化物酶体.ppt

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1、溶酶体与过氧化物酶体溶酶体与过氧化物酶体 溶溶酶酶体体（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是单单层层膜膜围围绕绕、内内含含多多种种酸酸性性水水解解酶酶类类的的囊囊泡泡状状细胞器，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。具具有有异异质质性性，形形态态大大小小及及内内含含的的水水解解酶酶种种类类都都可可能有很大的不同。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。膜有质子泵，将膜有质子泵

2、，将H+泵入溶酶体，使其泵入溶酶体，使其pH值降低。值降低。膜膜蛋蛋白白高高度度糖糖基基化化，可可能能有有利利于于防防止止自自身身膜膜蛋蛋白白降解降解 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（residual bod

3、y）是是正正在在进进行行或或完完成成消消化化作作用用的的溶溶酶酶体体，内内含含水水解解酶酶和和相相应应的的底底物物，可可分分为为自自噬噬溶溶酶酶体体（autophagolysosome）和和异异噬噬溶酶体溶酶体(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。Secondary lysosome二、溶酶体

4、的功能二、溶酶体的功能1.细细胞胞内内消消化化：如如高高等等动动物物内内吞吞低低密密脂脂蛋蛋白白获获得得胆胆固固醇醇，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.自自体体吞吞噬噬：清清除除无无用用的的生生物物大大分分子子，衰衰老老细细胞胞、细细胞胞器器、个个体体发发育育中中多多余余的的细细胞胞。许许多多生生物物大大分分子子的的半半衰衰期期只只有有几几小时至几天，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体。4.参参与与分分泌泌过过程程的的调调节节：如如将将甲

5、甲状状腺腺球球蛋蛋白白降降解解成成有有活活性性的的甲状腺素。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:内内质质网网上上核核糖糖体体合合成成溶溶酶酶体体酶酶进进入入内内质质网网腔腔进进行行N-连连接接的的糖糖基基化化修修饰饰进进入入高高尔尔基基体体cis面面膜膜囊囊磷磷酸酸转转移移酶酶识识别别溶

6、溶酶酶体体水水解解酶酶的的信信号号斑斑将将乙乙酰酰葡葡糖糖胺胺磷磷酸酸转转移移在在12个个甘甘露露糖糖残残基基上上在在中中间间膜膜囊囊切切去去N-乙乙酰酰葡葡糖糖胺胺形形成成M6P配配体体与与trans膜膜囊囊上上的的受受体体结结合合通通过过clathrin衣衣被被包包装装成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 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

7、作用 1.矽矽肺肺：二二氧氧化化硅硅尘尘粒粒（矽矽尘尘）吸吸入入肺肺泡泡后后被被巨巨噬噬细细内内吞吞噬噬，导导致致吞吞噬噬细细胞胞溶溶酶酶体体破破裂裂，水水解解酶酶释释放放，细细胞胞崩崩解解，矽矽尘尘释释出出，后后又又被被其其他他巨巨噬噬细细内内吞吞噬噬，如如此此反反复复进进行行。激激活活成成纤维细胞，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.肺肺结结核核：结结核核杆杆菌菌不不产产生生内内、外外毒毒素素,也也无无荚荚膜膜和和侵侵袭袭性性酶酶。但但是是菌菌体体成成分分硫硫酸酸脑脑苷苷脂脂能能抵抵抗抗溶溶酶酶体体的的杀杀伤伤作作用用,使使结结核核杆杆菌菌在在肺肺

8、泡泡内内大大量量生生长长繁繁殖殖,导导致致巨巨噬噬细细胞胞裂裂解解,释释放放出出的的结结核核杆杆菌菌再再被被吞吞噬噬而而重重复复上上述述过过程程，引引起起肺肺组组织织钙钙化和纤维化。化和纤维化。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。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，糖葡萄糖苷酶，糖原在溶酶体中积

9、累。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“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peroxi

10、someRhodin 1954发现于鼠肾小管上皮细胞。发现于鼠肾小管上皮细胞。是是一一种种具具有有异异质质性性的的细细胞胞器器。直直径径通通常常0.5um，呈呈圆圆形形、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。特特点点：含含过过氧氧化化氢氢酶酶（标标志志酶酶）和和一一至至多多种种依依赖赖黄黄素素（flavin）的的氧氧化化酶酶，已已发发现现40多多种种氧氧化化酶酶，各各类类氧氧化化酶酶的的共共性性是是将将底底物物氧氧化化后后生生成成过过氧氧化化氢氢。而而过过氧氧化化氢氢酶酶又又利利用用H2O2去氧化其它底物。去氧化其它底物。RH2+O2R+H2O2Perox

11、isome 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的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）晶体状核心）1.在在动动物物中中：参参与与脂脂肪肪酸酸的的-氧氧化化；具具有有解解毒毒作作用用，过过氧氧化化氢氢酶酶利利用用H2O2将将酚酚、甲甲醛醛、甲甲酸酸和和醇醇等等有有害害物物质质氧氧化，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为乙醛。2.在在植植物物中中：参参与与光光呼呼吸吸，将将光光合合作作用用的的副副产产物物乙乙醇醇酸酸氧氧化化为为乙乙醛醛酸酸和和过过氧氧化化氢氢，在在萌萌发发的的种种子

12、子中中，进进行行脂脂肪肪的的-氧氧化化，产产生生乙乙酰酰辅辅酶酶A，经经乙乙醛醛酸酸循循环环，由由异异柠柠檬檬酸酸裂裂解解为为乙乙醛醛酸酸和和琥琥珀珀酸酸，加加入入三三羧羧酸酸循循环环，因因涉涉及及乙乙醛醛酸酸循循环，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微体体中中所所有有的的酶酶都都由由核核基基因因编编码码，在在细细胞胞质质基基质质中中合合成成，在信号肽的在信号肽的引导下，进入过氧化物酶体。引导下，进入过氧化物酶体。引引导导蛋蛋白白质质进进入入微微体体的的信信号号序序列列是是-Ser-Lys-Leu-COO-。膜脂在内质网上合成后，通过膜脂在内质网上合成后，通过磷脂转移蛋白磷脂转移蛋白转移而来。转移而来。已已有有的的微微体体在在细细胞胞分分裂裂时时，以以分分裂裂方方式式传传给给子子代代细细胞胞。再再进行进一步的装配后形成成熟的微体。进行进一步的装配后形成成熟的微体。