内膜系统3作用机理.ppt

4.4 溶 酶 体 溶 酶 体 (1ysosome)的 发 现 较 晚 ， 首 先 是 由Christian de Duve(1955)发 现 的 。 线 粒 体 分 离出 后 ， 再 进 行 离 心 分 离 ， 得 到 一 层 重 的 (M层 )和 一 层 轻 的 (L层 )。 他 在 L层 发 现 有 高 浓 度 的酸 性 磷 酸 酶 ， 并 含 有 高 浓 度 的 组 织 蛋 白 酶 、酸 性 核 糖 核 酸 酶 、 酸 性 脱 氧 核 糖 核 酸 酶 以 及 -葡 糖 醛 酸 苷 酶 等 ， 因 此 他 将 集 中 在 该 层 的颗 粒 称 为 溶 酶 体 。 目 录 返 回 前 进 首 页 退出 溶 酶 体 的 形 态 大 小 差 异 较 大 ， 其 直径 一 般 在 0.20.8m 。 利 用 G omori酸 性磷 酸 酶 法 显 示 ， 在 光 学 显 微 镜 下 溶 酶 体成 为 可 见 的 小 颗 粒 。 用 电 镜 细 胞 化 学 方法 观 察 ， 可 见 溶 酶 体 有 一 个 单 位 膜 包 围着 ， 一 般 为 球 形 。 目 录 返 回 前 进 4.4 .1. 溶 酶 体 的 形 态 结 构 退出 在 溶 酶 体 内 包 含 有 多 种 水 解 酶 ， 到 目 前 为 止 ， 已 发现 约 有 60余 种 酸 性 水 解 酶 ， 这 些 酶 的 最 适 pH 为 5.0。 概括 起 来 包 括 ： 蛋 白 酶 、 核 酸 酶 、 糖 苷 酶 、 脂 酶 、 磷 酸 酶 、硫 酸 酯 酶 和 磷 脂 酶 等 。 目 录 返 回 前 进 4.4 .1. 溶 酶 体 的 形 态 结 构 退出 酸 性 水 解 酶 是 指 在 酸 性 条 件 下具 有 活 性 的 水 解 酶 类 。 这 些 酶 在 酸性 溶 液 内 都 能 分 解 重 要 的 生 物 化 合物 -蛋 白 质 、 核 酸 、 多 糖 及 脂类 等 ， 但 在 正 常 细 胞 内 这 些 重 要 的活 性 物 质 并 不 被 这 些 酶 所 消 化 ， 而且 溶 酶 体 自 身 的 膜 也 不 被 消 化 ， 又能 保 持 溶 酶 体 内 的 酸 性 环 境 ， 这 与溶 酶 体 膜 的 结 构 和 功 能 特 征 密 切 相关 。 在 溶 酶 体 膜 上 具 有 质 子 泵(proton pump)， 依 赖 ATP水 解 放 出能 量 将 H +泵 入 溶 酶 体 内 维 持 其 内腔 的 酸 性 pH 。 构 成 溶 酶 体 膜 的 蛋白 质 是 异 乎 寻 常 的 高 度 糖 基 化 。 一般 认 为 这 可 保 护 膜 免 受 溶 酶 体 内 蛋白 酶 的 消 化 。 目 录 返 回 前 进 4.4 .1. 溶 酶 体 的 形 态 结 构 退出 从 高 尔 基 器 扁 囊 端 部 膨 大 脱 离 下 来 所 形 成 的 溶 酶 体 称 为 初 级 溶酶 体 或 原 溶 酶 体 或 前 溶 酶 体 (primary lysosome或 proto-lysosome或prelysosome)， 也 曾 称 致 密 体 (dense body)或 无 活 性 的 溶 酶 体(inactive lysosome)。 当 初 级 溶 酶 体 与 来 自 细 胞 外 部 或 细 胞 内 部 的 物 质 相 互 作 用 时 ，就 称 为 次 级 溶 酶 体 (secondary lysosome)。 在 这 种 溶 酶 体 内 剩 下 消 化 不 了 的 残 渣 物 质 ， 这 时 的 溶 酶 体 称 为残 留 小 体 (residual body)或 称 三 级 溶 酶 体 (tertiary lysosome)或 后 溶 酶体 (postlysosome)或 末 期 溶 酶 体 (telolysosome)。自 噬 溶 酶 体 (autophagic lysosome)吞 噬 溶 酶 体 (phago-lysosome) 目 录 返 回 前 进 4.4 .2.溶 酶 体 的 形 成 退出 初 级 溶 酶 体 主 要 是 从 高 尔 基 器 扁 囊 出 芽 生 成 的 。溶 酶 体 内 的 酸 性 水 解 酶 与 高 尔 基 器 包 装 的 其 他 分 泌 颗粒 具 有 十 分 不 同 的 内 容 ， 通 过 什 么 途 径 使 溶 酶 体 的 水解 酶 集 中 在 高 尔 基 器 膜 的 某 一 区 域 形 成 溶 酶 体 呢 ? 溶 酶 体 水 解 酶 如 何 被 精 确 地 识 别 和 分 选 ?回 答 是 已知 的 ， 因 为 在 水 解 酶 的 分 子 上 带 有 独 特 的 识 别 标 记 :甘露 糖 -6-磷 酸 (mannose-6-phosphate， M6P)。 目 录 返 回 前 进 4.4 .2.溶 酶 体 的 形 成 退出 PH酸 性 的 时 候 ， 受 体 和 水解 酶 分 离 ， 形 成 分 拣 泡 ， 最后 形 成 可 以 再 循 环 利 用 的 受体 和 溶 酶 体 两 部 分M6P受 体溶 酶 体 的 水 解 酶 PH中 性 条 件 下形 成 膜 泡 运 输 4.4.3. 溶 酶 体 的 功 能 目 录 返 回 前 进 退出 溶 酶 体 的 功 能 是 多 方 面 的 ， 主 要 是 溶 酶 体 内 水 解酶 的 消 化 作 用 。4.4.3.1. 通 过 内 吞 作 用 进 行 消 化4.4.3.2.自 体 吞 噬 (autophagy)4.4.3.3.自 溶 作 用 (autolysis)4.4.3.4.溶 酶 体 与 疾 病 目 录 返 回 前 进 退出 4.4.3.1. 通 过 内 吞 作 用 进 行 消 化 吞 噬 作 用 (phagocytosis)是 内 吞 作 用 的 一 种 特 殊 形 式 ，如 微 小 生 物 、 细 菌 等 经 过 大 的 内 吞 囊 泡 (吞 噬 泡 )被 摄 入 细胞 内 与 含 有 多 种 消 化 酶 的 初 级 溶 酶 体 接 近 、 融 合 ， 形 成 一个 较 大 的 次 级 溶 酶 体 (消 化 泡 )， 在 消 化 泡 的 膜 内 进 行 消 化作 用 。 4.4.3.2.自 体 吞 噬 (autophagy) 在 溶 酶 体 中 消 化 降 解 的 第 二 个 途 径 是 自 体 吞 噬 作用 。 这 一 过 程 存 在 于 所 有 细 胞 类 型 ， 是 处 理 细 胞 本 身已 老 化 或 废 弃 的 部 分 。 (a)自 体 吞 噬 泡 包 含 一 个 线 粒 体 和 一 个 过 氧 物 酶 体 (b)小 鼠 肾 近曲 小 管 细 胞 的 一 部 分 电 镜 照 片 示 溶 酶 体 (L1， L2)及 其 (L2)与 线 粒体 膜 融 合 The macromolecules that are degraded in the lysosome arrive by endocytosis, phagocytosis, or autophagy. 目 录 返 回 前 进 退出 4.4.3.3.自 溶 作 用 (autolysis) 这 种 作 用 是 指 在细 胞 内 ， 溶 酶 体 膜 破裂 ， 释 放 出 其 中 的 水解 酶 到 细 胞 内 ， 引 起细 胞 自 身 的 溶 解 、 死亡 ， 整 个 细 胞 被 释 放的 酶 所 消 化 。 目 录 返 回 前 进 退出 4.4.3.4.溶 酶 体 与 疾 病 现 已 研 究 有 40种 以 上 的 疾 病 是 由 于 溶 酶 体 中 缺 乏某 种 酶 。 目 前 所 知 的 先 天 性 溶 酶 体 病 都 是 由 于 先 天 性缺 乏 某 种 溶 酶 体 酶 以 致 相 应 的 底 物 不 能 被 消 化 ， 这 些物 质 储 积 在 次 级 溶 酶 体 内 ， 造 成 代 谢 障 碍 ， 是 一 种 代谢 性 疾 病 ， 又 称 储 积 病 (storage disease)。 例 如 Tay Sachs病 ， 这 种 病 的 患 者 ， 在 其 脑 组 织 中储 积 了 大 量 的 特 殊 的 糖 脂 ， 即 比 正 常 的 超 过 100 300倍 的 神 经 节 苷 脂 (ganglioside)， 而 在 组 织 中 却 失 去 了 氨基 己 糖 酯 酶 (hexos-aminidases)。 该 水 解 酶 正 常 存 在 于溶 酶 体 内 ， 这 种 酶 的 缺 乏 ， 说 明 了 糖 脂 分 子 降 解 发 生故 障 。 目 录 返 回 前 进 退出 储 积 病 是 由 于 有 关 溶 酶 体 酶 缺 乏 ， 在 患 者 的 溶 酶 体 内累 积 了 蛋 白 多 糖 (proteoglycan)所 致 ， 例 如 H urler病 。H urler病 人 肝 组 织活 检 切 片 的 肝 细 胞电 镜 照 片 示 溶 酶 体(L)内 充 满 了 蛋 白 多糖 分 子 X 5500 目 录 返 回 前 进 退出 在 有 的 工 矿 企 业 中 有 一 种 职 业 病 -矽 肺 (cilicosis)，其 病 因 就 与 溶 酶 体 有 关 。 当 肺 部 吸 入 矽 尘 后 ， 矽 粉 末(SiO2)被 组 织 中 的 吞 噬 细 胞 吞 噬 。 但 是 溶 酶 体 酶 不 能 破 坏矽 粉 末 ， 而 矽 粉 末 能 使 溶 酶 体 膜 破 裂 ， 释 放 出 其 中 的 水 解酶 ， 引 起 细 胞 死 亡 ， 放 出 的 矽 粉 末 ， 再 被 健 康 的 吞 噬 细 胞吞 噬 可 得 到 同 样 的 结 果 。 如 此 吞 噬 细 胞 相 继 地 吞 噬 、 死 亡， 最 后 刺 激 成 纤 维 细 胞 导 致 胶 原 纤 维 结 的 沉 积 ， 结 果 是 减低 了 肺 的 弹 性 ， 损 伤 了 肺 的 功 能 。 已 有 实 验 证 明 ， 矽 粉 末破 坏 溶 酶 体 膜 ， 是 由 于 在 矽 颗 粒 表 面 形 成 矽 酸 ， 由 酸 的 羟基 基 团 与 溶 酶 体 膜 的 受 体 分 子 之 间 形 成 氢 键 引 起 的 。