分子生物學(xué)課件：第九章-溶酶體和微體

第九章

溶酶體和微體（LysosomeandMicrobody）在內(nèi)膜系統(tǒng)中，除內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體和細(xì)胞核外，還有兩種具有重要功能的膜性細(xì)胞器，可視為內(nèi)膜系統(tǒng)的產(chǎn)物，即溶酶體和微體。

本章重點(diǎn):溶酶體的結(jié)構(gòu)、組成特點(diǎn)及標(biāo)志酶溶酶體的形成過程及類型溶酶體的功能

過氧化物酶體的結(jié)構(gòu)、組成特點(diǎn)及其標(biāo)志酶過氧化物酶體的解毒功能過氧化物酶體的發(fā)生第一節(jié)

溶酶體（lysosome）1955年，ChristiandeDuve利用電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)并命名了溶酶體。與AlbertClaude(內(nèi)質(zhì)網(wǎng))、GeorgeE.Palade(核糖體、線粒體結(jié)構(gòu))共同獲1974年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)動(dòng)物細(xì)胞中存在內(nèi)膜系統(tǒng)膜圍細(xì)胞器所含酶類最適PH值5.0——酸性水解酶細(xì)胞內(nèi)消化作用植物細(xì)胞中的溶酶體：功能不專一，名稱不同，如圓球體、中央液泡和糊粉粒。細(xì)菌中無溶酶體，酸性水解酶存在于質(zhì)周隙（Periplasmicspace），細(xì)菌感染宿主時(shí)先放出水解酶破壞宿主細(xì)胞。本節(jié)內(nèi)容：基本特性溶酶體與內(nèi)吞作用內(nèi)體與膜的再循環(huán)溶酶體的功能溶酶體與疾病溶酶體的發(fā)生一、溶酶體的基本特性形態(tài)大小(異質(zhì)性)球形、卵圓形直徑0.2~0.8um（平均0.5um）化學(xué)組成溶酶體膜溶酶體酶溶酶體膜嵌有質(zhì)子泵，形成和維持溶酶體中酸性內(nèi)環(huán)境

具有多種載體蛋白用于水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運(yùn)膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解

膜脂多萜醇衍生物Bis單酰甘油磷酸膜蛋白

溶酶體結(jié)合膜蛋白（LAMP）溶酶體整合膜蛋白（LIMP）

溶酶體膜糖蛋白C端具有高度保守性，可能是該蛋白向溶酶體運(yùn)輸?shù)淖R(shí)別信號(hào)。溶酶體酶酸性磷酸酶：溶酶體的標(biāo)志酶蛋白酶、核酸酶、脂酶等最適PH3.5~5.5底物：蛋白質(zhì)、多糖、脂類等酸性磷酸酶顯示原理（Comori法）在pH5條件下，能分解磷酸酯而釋放出磷酸基，PO43-可與鉛鹽結(jié)合形成磷酸鉛沉淀，因其是無色的，須再與黃色的硫化銨作用，生成棕黑色PbS沉淀而被顯示出來。β-甘油磷酸鈉→甘油+PO43-PO43-+Pb(NO3)2

→Pb3(PO4)2↓Pb3(PO4)2+(NH4)2S→PbS↓(棕黑)E：AlexaFluor647dextran-labeledlysosomes;F：OilRedO–stainedlipiddroplets;G,overlaidimageshowingthecolocalizationoflysosomesandlipiddroplets.二、

溶酶體與內(nèi)吞作用溶酶體類型：根據(jù)溶酶體的功能狀態(tài)和底物來源分類初級(jí)溶酶體次級(jí)溶酶體自噬溶酶體-自噬小體；異噬溶酶體-異噬小體殘余小體（三級(jí)溶酶體）

初級(jí)溶酶體（Primarylysosome）：直徑約0.2~0.5um，膜厚7.5nm，內(nèi)含物均一，無明顯顆粒。含有多種水解酶，但沒有活性，無反應(yīng)底物。只有當(dāng)溶酶體破裂，或其它物質(zhì)進(jìn)入，才有酶活性。初級(jí)溶酶體

次級(jí)溶酶體（Secondarylysosome）：正在進(jìn)行或完成消化作用的溶酶體，內(nèi)含水解酶和相應(yīng)的底物，可分為自噬溶酶體(autophagolysosome)和異噬溶酶體（phagolysosome），前者消化的物質(zhì)來自細(xì)胞本身的各種組分，后者消化的物質(zhì)來自外源。次級(jí)溶酶體

⑴自噬性溶酶體(autophagic

lysosome)初級(jí)溶酶體與自噬體融合形成，清除細(xì)胞內(nèi)衰老和多余的細(xì)胞器，或解決細(xì)胞急需。⑵異噬性溶酶體(heterophagic

lysosome)初級(jí)溶酶體與吞噬體或吞飲體融合形成，消化來源于細(xì)胞外的物質(zhì)，分為吞噬性溶酶體（phago-lysosome）和多泡小體（multivesicular

body）細(xì)菌吞噬吞噬體質(zhì)膜溶酶體內(nèi)吞早期內(nèi)體晚期內(nèi)體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬自噬體線粒體殘余小體又稱后溶酶體（post-lysosome），已失去酶活性，僅留未消化的殘?jiān)拭?，殘?bào)w可通過外排作用排出細(xì)胞，也可能留在細(xì)胞內(nèi)逐年增多。

肝細(xì)胞脂褐質(zhì)（殘?bào)w）

三、內(nèi)體與膜的再循環(huán)受體介導(dǎo)內(nèi)吞作用中出現(xiàn)內(nèi)體與內(nèi)吞泡融合——融合內(nèi)體葫蘆形管形部：膜來源于初級(jí)內(nèi)吞小泡(受體蛋白)球形部：膜來源于內(nèi)體膜（配體）內(nèi)體形態(tài)結(jié)構(gòu)和類型

有早期內(nèi)體和晚期內(nèi)體之分介于質(zhì)膜和溶酶體之間的膜囊結(jié)構(gòu)內(nèi)環(huán)境呈酸性內(nèi)體與溶酶體的關(guān)系內(nèi)體的功能

（一）分選：受體和配體的分離

（二）傳遞消化底物（三）形成溶酶體四、溶酶體的功能：歸納為6方面1．細(xì)胞內(nèi)消化2．消除衰老的細(xì)胞器3．在發(fā)育中的作用4．在受精中的作用5．防御6．種子發(fā)芽精子的頂體是一個(gè)巨大的溶酶體

TwomajorproteindegradationandrecyclingpathwaysTheubiquitin–proteasomesystem:

short-livedproteinsTheautophagy–lysosomepathway:

long-livedproteinsandorganellesThreedistinctformsofautophagyidentifiedinmammaliancells

MacroautophagyMicroautophagyChaperone-mediatedautophagy(CMA)五、溶酶體功能異常導(dǎo)致的疾?。ㄒ唬┫忍煨匀苊阁w?。溉狈υ斐桑┑孜镔A積，溶酶體過載。如黑朦性先天愚型，缺乏α-氨基己糖酯酶，腦組織中神經(jīng)節(jié)苷脂大量積累，造成患者精神呆滯，2-6歲死亡。Ⅱ型肝糖病，缺乏α-糖苷酶，糖原不能降為葡萄糖，心臟增大，肌無力，2歲前死亡。（二）溶酶體與矽肺（巨噬細(xì)胞死亡纖維化因子）（三）溶酶體與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（膜不穩(wěn)定造成）：

可的松治療

（四）肺結(jié)核結(jié)核桿菌上硫酸腦苷脂抵御溶酶體的溶菌殺傷作用：鏈霉素治療（五）休克：腎上腺皮質(zhì)激素（六）溶酶體與腫瘤致癌物進(jìn)入細(xì)胞與染色體整合前，先貯存于溶酶體，溶酶體酶的釋放可能導(dǎo)致異常分裂，染色體畸變影響膜通透性的因素可能引發(fā)異常分裂。

六、溶酶體的發(fā)生（來自高爾基復(fù)合體）酶在ER糖基化cis膜囊有兩種酶：

N—乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶N—乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶

產(chǎn)生甘露糖—6—磷酸(M6P)殘基Golgi體(TGN)有M6P受體(酶-M6P)+M6P受體+成籠蛋白運(yùn)輸小泡溶酶體酶的合成及N-連接的糖基化修飾（RER）

高爾基體cis膜囊寡糖鏈上的甘露糖殘基磷酸化M6PN-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶與高爾基體trans-膜囊上受體結(jié)合（M6P受體）形成成籠蛋白包被小泡送往晚期內(nèi)體轉(zhuǎn)運(yùn)到初級(jí)溶酶體磷酸葡萄糖苷酶磷酸化識(shí)別信號(hào)：信號(hào)斑發(fā)生途徑信號(hào)斑高爾基體分泌形成溶酶體

依賴于M6P的分選途徑的效率不高，部分溶酶體酶通過運(yùn)輸小泡直接分泌到細(xì)胞外。在細(xì)胞質(zhì)膜上也存在依賴于鈣離子的M6P受體，同樣可與胞外的溶酶體酶結(jié)合，通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，將酶送至溶酶體中，M6P受體返回細(xì)胞質(zhì)膜，反復(fù)使用。還存在不依賴于M6P的分選途徑（如酸性磷酸酶、分泌溶酶體的perforin和granzyme）分選途徑多樣化

微體（microbody）：是一種具有異質(zhì)性的細(xì)胞器，在不同生物及不同發(fā)育階段有所不同。直徑約0.2-1.5um，通常為0.5um，呈圓形，橢圓形或啞呤形不等，由單層膜圍繞而成。

過氧化物酶體（peroxisome）：動(dòng)物、植物細(xì)胞

乙醛酸循環(huán)體（glyoxysome）：植物細(xì)胞中

微體的發(fā)生：來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。第二節(jié)微體人肝細(xì)胞過氧化物酶體

水仙葉肉細(xì)胞微體

一、過氧化物酶體(peroxisome)

1、形態(tài)結(jié)構(gòu)：?jiǎn)挝荒傻膱A形小體，0.2-1.5μm,有的中央含電子密度很高的結(jié)晶狀核心，尿酸氧化酶所形成，稱類核體。

2、化學(xué)組成特點(diǎn)過氧化物酶體內(nèi)含多種酶：氧化酶、過氧化氫酶和過氧化物酶。最適pH為7.0

標(biāo)志酶為過氧化氫酶。異質(zhì)性細(xì)胞器過氧化物酶體的膜的通透性高，保證了反應(yīng)底物的運(yùn)進(jìn)和代謝物的運(yùn)出RH2+H2O2R+2H2O過氧化氫酶RH2+O2R+2H2O2氧化酶3、功能

（1）解毒作用（2）調(diào)節(jié)細(xì)胞氧張力（3）參與脂肪酸分解二、微體與溶酶體的區(qū)別微體和初級(jí)溶酶體的形態(tài)與大小類似，但微體中的尿酸氧化酶等常形成晶格狀結(jié)構(gòu)，可作為電鏡下識(shí)別的主要特征。通過離心可分離微體和溶酶體溶酶體與微體的區(qū)別

溶酶體微體含有酸性水解酶不含有酸性水解酶來自高爾基復(fù)合體來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出芽酶在RER上合成酶在游離核糖體上合成

三、微體的發(fā)生微體基質(zhì)中的酶來自游離核糖體，其分選信號(hào)----導(dǎo)肽，被微體膜上的導(dǎo)肽受體蛋白識(shí)別而被輸入到微體內(nèi)膜脂是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成后通過磷脂轉(zhuǎn)