高中生物學(xué)的溶酶體

1、高中生物學(xué)的溶酶體高中生物學(xué)必修1教材簡單介紹了溶酶體： 教材上為什么說某些植物有溶酶體（如上圖）？那么，那些植物沒有溶酶體，如何進行貯藏水解酶？ 溶酶體是單層生物膜圍成，內(nèi)含60多種酸性水解酶類的囊泡狀的一種異質(zhì)性細(xì)胞器。1955年，科學(xué)家首次用電子顯微鏡看到了這種結(jié)構(gòu)，并命名為“溶酶體”，含義是溶解或消化小體。幾乎所有的動物細(xì)胞中都存在溶酶體，例如巨噬細(xì)胞中含有數(shù)百個溶酶體。植物細(xì)胞內(nèi)有與溶酶體功能類似的細(xì)胞器如圓球體、糊粉粒和中央液泡。但在細(xì)菌中沒有發(fā)現(xiàn)溶酶體。根據(jù)其完成生理過程的不同階段，可分為初級溶酶體、次級溶酶體和殘余體。一、溶酶體的結(jié)構(gòu)1955年Duve與Novikoff首次發(fā)現(xiàn)

2、溶酶體（lysosome）。它是單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類的囊泡狀細(xì)胞器，其主要功能是進行細(xì)胞內(nèi)消化。具有異質(zhì)性，形態(tài)大小及內(nèi)含的水解酶種類都可能有很大的不同，標(biāo)志酶為酸性磷酸酶。根據(jù)完成其生理功能的不同階段可分為初級溶酶體（primary lysosome），次級溶酶體（secondary lysosome）和殘體（residual body）。1、初級溶酶體直徑約0.20.5um膜厚7.5nm，內(nèi)含物均一，無明顯顆粒，是高爾基體分泌形成的。含有多種水解酶，但沒有活性，只有當(dāng)溶酶體破裂，或其它物質(zhì)進入，才有酶活性。其水解酶包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酸酶、硫酸酯酶、磷脂酶類，已知60余

3、種，這些酶均屬于酸性水解酶，反應(yīng)的最適PH值為5左右，溶酶體膜雖然與質(zhì)膜厚度相近，但成分不同，主要區(qū)別是：膜有質(zhì)子泵，將H+泵入溶酶體，使其PH值降低。膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解。2、次級溶酶體這些都是消化泡，正在進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，可分為異噬溶酶體（phagolysosome）和自噬溶酶體（autophagolysosome），前者消化的物質(zhì)來自外源，后者消化的物質(zhì)來自細(xì)胞本身的各種組分。3、殘體又稱后溶酶體（post-lysosome）已失去酶活性，僅留未消化的殘渣故名，殘體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，如肝細(xì)胞中的脂

4、褐質(zhì)。二、溶酶體的功能溶酶體的主要作用消化作用，是細(xì)胞內(nèi)的消化器官，細(xì)胞自溶，防御以及對某些物質(zhì)的利用均與溶酶體的消化作用有關(guān)。細(xì)胞內(nèi)消化：對高等動物而言細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)主要來源于血液中的水分子物質(zhì)，而一些大分子物質(zhì)通過內(nèi)吞作用進入細(xì)胞，如內(nèi)吞低密脂蛋白獲得膽固醇，對一些單細(xì)胞真核生物，溶酶體的消化作用就更為重要了。細(xì)胞凋亡：個體發(fā)生過程中往往涉及組織或器官的改造或重建，如昆蟲和蛙類的變態(tài)發(fā)育等等。這一過程是在基因控制下實現(xiàn)的，稱為程序性細(xì)胞死亡，注定要消除的細(xì)胞以出芽的形式形成凋亡小體，被巨噬細(xì)胞吞噬并消化。自體吞噬：清除細(xì)胞中無用的生物大分子，衰老的細(xì)胞器等，如許多生物大分子的半衰期只有幾小

5、時至幾天，肝細(xì)胞中線粒體的平均壽命約10天左右。防御作用：如巨噬細(xì)胞可吞入病原體，在溶酶體中將病原體殺死和降解。參與分泌過程的調(diào)節(jié)：如將甲狀腺球蛋白降解成有活性的甲狀腺素。形成精子的頂體：頂體相當(dāng)于一個化學(xué)鉆，可溶穿卵子的皮層，使精子進入卵子。三、溶酶體的發(fā)生初級溶酶體是在高爾基體以出芽的形式形成的。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體合成溶酶體蛋白進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔進行N-連接的糖基化修飾進入高爾基體Cis面膜囊N-乙酰葡糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶識別溶酶體水解酶的信號斑將N-乙酰葡糖胺磷酸轉(zhuǎn)移在12個甘露糖殘基上在中間膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配體與trans膜囊上的受體結(jié)合選擇性地包裝成初級溶酶體。四、溶酶體與疾病1矽肺

6、二氧化硅塵粒（矽塵）吸入肺泡后被巨噬細(xì)內(nèi)吞噬，含有矽塵的吞噬小體與溶酶體合并成為次級溶酶體。二氧化硅的羥基與溶酶體膜的磷脂或蛋白形成氫鍵，導(dǎo)致吞噬細(xì)胞溶酶體崩解，細(xì)胞本身也被破壞，矽塵釋出，后又被其他巨噬細(xì)內(nèi)吞噬，如此反復(fù)進行。受損或已破壞的巨噬細(xì)胞釋放“致纖維化因子”，并激活成纖維細(xì)胞，導(dǎo)致膠原纖維沉積，肺組織纖維化。2肺結(jié)核結(jié)核桿菌不產(chǎn)生內(nèi)、外毒素，也無莢膜和侵襲性酶。但是菌體成分硫酸腦苷脂能抵抗胞內(nèi)的溶菌殺傷作用，使結(jié)核桿菌在肺泡內(nèi)大量生長繁殖，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞裂解，釋放出的結(jié)核桿菌再被吞噬而重復(fù)上述過程，最終引起肺組織鈣化和纖維化。3各類貯積癥貯積癥是由于遺傳缺陷引起的，由于溶酶體的酶發(fā)生

7、變異，功能喪失，導(dǎo)致底物在溶酶體中大量貯積，進而影響細(xì)胞功能，常見的貯積癥主要有以下幾類。臺-薩氏綜合征：要叫黑蒙性家族癡呆癥，溶酶體缺少氨基已糖酯酶A，導(dǎo)致神經(jīng)節(jié)甘脂GM2積累，影響細(xì)胞功能，造成精神癡呆，26歲死亡。患者表現(xiàn)為漸進性失明、病呆和癱瘓，該病主要出現(xiàn)在猶太人群中。II型糖原累積?。喝苊阁w缺乏-1,4-葡萄糖苷酶，糖原在溶酶體中積累，導(dǎo)致心、肝、舌腫大和骨骼肌無力。屬常染色體缺陷性遺傳病，患者多為小孩，常在兩周歲以前死亡。Gaucher?。河址Q腦苷脂沉積病,是巨噬細(xì)胞和腦神經(jīng)細(xì)胞的溶酶體缺乏- 葡萄糖苷酶造成的。大量的葡萄糖腦苷脂沉積在這些細(xì)胞溶酶體內(nèi),巨噬細(xì)胞變成Gaucher

8、 細(xì)胞，患者的肝、脾、淋巴結(jié)等腫大，中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生退行性變化，常在1歲內(nèi)死亡。細(xì)胞內(nèi)含物?。阂环N更嚴(yán)重的貯積癥，是N-乙酰葡糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶單基因突變引起的。由于基因突變，高爾基體中加工的溶酶體前酶上不能形成M6P分選信號，酶被運出細(xì)胞。這類病人成纖維細(xì)胞的溶酶體中沒有水解酶，導(dǎo)致底物在溶酶體中大量貯積，形成所謂的“包涵體”。另外這類病人肝細(xì)胞中有正常的溶酶體，說明溶酶體形成還具有M6P之外的途徑。4類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎溶酶體膜很易脆裂，其釋放的酶導(dǎo)致關(guān)節(jié)組織損傷和發(fā)炎。【拓展】糊粉粒是什么？植物細(xì)胞內(nèi)儲藏蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，具有消化的作用。每個糊粉粒是一個液泡，其中儲藏的蛋白質(zhì)。無定形的蛋白質(zhì)常被一層膜包裹成圓球形顆粒（結(jié)晶的蛋白質(zhì)因具有晶體和膠體的二重性，因此被稱為擬晶體，蛋白質(zhì)擬晶體有不同的形狀，但常呈方形。），它是穩(wěn)定的、無生命的、化學(xué)作用不活潑的蛋白質(zhì)。糊粉粒主要存在于植物的種子內(nèi)，特別是含有脂肪的種子，如箆麻等。在種子萌發(fā)時，這類蛋白質(zhì)又被植物利用。禾本科植物種子的糊粉粒集中在胚乳的外層細(xì)胞中，形成糊粉層。糊粉粒【觀察】在顯微鏡下，可