溶酶体

细胞生物学中溶酶体知识点总结。主要从形态结构和化学组成、形成与成熟过程、类型、功能这几个方面作了阐述。

溶酶体

• 形态结构和化学组成
  • 高度异质性的膜性结构细胞器
    • 溶酶体由一层单位膜包裹，膜厚6nm,球形，直径0.2~0.8nm
    • 一个动物细胞通常含几百个溶酶体，含60多种分解所有生物活性物质的酸性水解酶，最适pH3.5~5.5，pH大于6时溶酶体无活性
    • 不同溶酶体所含酶的种类不尽相同，导致形态大小、数量分布、生理生化性质的高度异质性
  • 共性特征
    • ①均是一层单位膜包裹成的囊球状结构小体
    • ②均含丰富的酸性水解酶，包括蛋白酶、核酸酶、脂酶、糖苷酶、磷酸酶、溶菌酶等 标志酶是酸性水解酶ACP
    • ③溶酶体膜中两种高度糖基化的跨膜整合蛋白：lgpA和lgpB，朝向溶酶体腔，防止酸性水解酶对自身膜的消化
    • ④溶酶体膜上嵌有质子泵，依赖水解ATP释放能量，逆浓度梯度将H+泵人溶酶体中，维持低pH （氯通道蛋白运输Cl-）
    • 含有较高胆固醇：促进膜结构稳定
    • 有多种载体蛋白：及时将水解产物转运出泡
  • 糖蛋白家族具有高度同源性
    • ★LIMP
      • 脊椎动物中鉴定出一个溶酶体膜糖蛋白家族--溶酶体结合膜蛋白LAMP或称溶酶体整合膜蛋白LIMP
      • 结构特点：一个较短N-端信号肽序列、一个高度糖基化的腔内区、一个单次跨膜区、C-端10个氨基酸残基的胞质尾区
    • 不同物种溶酶体的不同蛋白，在功能结构区都高度保守
    • 溶酶体膜糖蛋白结构的糖基化蛋白核心的天冬酰胺残基上连接的寡糖成分占糖蛋白重量的50%，寡糖链末端均有唾液酸，大大降低了此蛋白的等电点并呈酸性
    • 溶酶体整合膜蛋白高度保守的C-端胞质尾区，是该类蛋白从高尔基体向溶酶体运输的识别信号
• 形成与成熟过程
  • 内体性溶酶体
    • 由运输小泡和晚期内体合并形成的
  • 阶段
    • 1酶蛋白的N-糖基化与内质网转运
      • 溶酶体的酶在糙面内质网合成，加工后为N-连接的甘露糖糖蛋白，以出芽方式转送到高尔基复合体的形成面
    • 2酶蛋白在高尔基复合体内的加工与转移
      • 高尔基复合体形成面囊腔内的磷酸转移酶和N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶催化下形成甘露糖-6-磷酸（M-6-P),此乃溶酶体水解酶分选识别的信号(非唯一信号）
    • 3酶蛋白的分选与转送
      • 带有M-6-P的溶酶体水解酶前体，到达高尔基复合体成熟面，被高尔基复合体网膜囊腔面的受体蛋白识别，触发高尔基复合体局部形成有被小泡，脱离高尔基复合体
    • 4内体性溶酶体的形成与成熟
      • 脱离高尔基复合体的有被小泡，脱去衣被成无被小泡，与胞内晚期内体融合，形成内体性溶酶体
  • 内体
    • 细胞胞吞作用形成的一类异质性脱衣被膜泡
    • 分类
      • 早期内体：胞吞后最初的脱衣被膜泡，含胞吞物质，pH值与细胞外液体类似
      • 晚期内体：早期内体分拣、分离出带有质膜受体的在循环内体后，即转向晚期内体时期
• 类型（两种分类）
  • 功能状态
    • 1，初级溶酶体
      • 刚产生的溶酶体，膜厚6nm,不含明显颗粒物质的透明圆球·其囊腔中的酶无活性--无活性溶酶体
    • 2，次级溶酶体
      • 初级溶酶体经过成熟，接受来自细胞内、外的物质并与之相互作用时，即成为次级溶酶体，具有功能，又称消化泡
      • 次级溶酶体体积较大，外形多不规则，囊腔中有正被消化分解的颗粒物质或残损的膜碎片
      • （1）自噬溶酶体
        • 溶酶体+自噬体--消化细胞自身破损成分或衰老的细胞器
      • （2）异噬溶酶体
        • 溶酶体+异噬体--消化细胞经胞吞作用而来的外来异物
      • （3）吞噬溶酶体
        • 溶酶体+吞噬体--消化吞噬细胞吞入的病原体和大颗粒异物
    • 3、三级溶酶体
      • 又称后溶酶体，是次级溶酶体完成对绝大部分底物的消化、分解后，残留不能降解的物质于溶酶体中，是溶酶体功能的终未状态；也称残余体。
      • 残余体的去向：
        • 以胞吐方式清除、释放到细胞外；
        • 沉积于细胞内：如神经细胞、肝细胞、心肌细胞的脂褐质；肿瘤细胞、病毒感染细胞、大肺泡细胞、单核吞噬细胞中的髓样结构、含铁小体
  • 形成过程
    • 内体性溶酶体：高尔基复合体芽生小泡+细胞吞饮形成的内体而来
    • 吞噬性溶酶体：内体性溶酶体结合来自胞内外的自噬体或异噬体形成的
• 功能
  • 溶酶体能够分解细胞内的外来物质以及清除衰老残损的细胞器
    • 溶酶体摄入细胞内外来源的物质，分解成能被细胞重新利用的小分子，通过溶酶体膜释放到细胞质中，参与了细胞的物质代谢
    • 不仅保持细胞内环境的稳定，也有利于细胞器的更新替代
  • 溶酶体具有物质消化与细胞营养的功能
    • 溶酶体是细胞的消化细胞器，在饥饿状态下，分解细胞内并非必需的生物大分子，以提供营养和能量
    • 原生动物靠溶酶体进行消化
  • 溶酶体是机体防御保护功能的组成部分
    • 溶酶体强大的物质消化和分解能力是实现细胞防御的基本机制
    • 巨噬细胞等免疫细胞，均有发达的溶酶体，杀灭分解病原体
  • 溶酶体参与某些腺体组织细胞分泌过程的调节
    • 如储存于甲状腺腺体内腔的甲状腺球蛋白，需经吞噬作用进入分泌细胞，再由溶酶体水解成甲状腺素，才分泌到胞外
  • 溶酶体在生物个体发生与发育过程中起重要作用
    • 动物精子中，溶酶体特化为精子头部前端的顶体，水解卵细胞外物质·动物变态发育、骨组织的生长更新、子宫内膜的周期性萎缩、细胞凋亡等，都离不开溶酶体的作用
  • 分解消化与防御，腺体分泌发生育。