醫(yī)學細胞生物學：細胞內膜系統(tǒng)與囊泡運輸 II完整版

第三節(jié)溶酶體一、溶酶體的形態(tài)結構和化學組成二、溶酶體的類型三、溶酶體形成與成熟過程四、溶酶體的功能EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)

一、溶酶體的形態(tài)結構和化學組成EndomembraneSystem退出首頁溶酶體（lysosome）是由一層單位膜包裹而成的球囊狀結構，膜厚約６nm，普遍地存在于各類組織細胞之中。

內膜系統(tǒng)(一)溶酶體是一種具有高度異質性的細胞器

形態(tài)大小：差異顯著，一般直徑為0.2μm~0.8μm，最小者直徑僅0.05μm，最大者直徑可達數(shù)微米。數(shù)量分布：典型的動物細胞中約含有幾百個溶酶體，但在不同細胞中溶酶體的數(shù)量差異是巨大的。生理生化性質：每一個溶酶體中所含有的酶的種類是有限的；不同溶酶體中所含有的水解酶并非完全相同。溶酶體在其形態(tài)大小、數(shù)量分布、生理生化性質等各方面都表現(xiàn)出高度的異質性。

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一、溶酶體的形態(tài)結構和化學組成

內膜系統(tǒng)(二)溶酶體的共同特征

都是由一層單位膜包裹而成的囊球狀結構小體；均含有豐富的酸性水解酶，是溶酶體的標志酶；溶酶體膜腔面富含高度糖基化的穿膜整合蛋白，可防止溶酶體酶對自身膜結構的消化分解；溶酶體膜上嵌有質子泵，可將H+泵入溶酶體中，維持溶酶體酸性內環(huán)境。EndomembraneSystem退出首頁

一、溶酶體的形態(tài)結構和化學組成

內膜系統(tǒng)(二)溶酶體的共同特征

溶酶體形態(tài)結構的透射電鏡照片EndomembraneSystem退出首頁

一、溶酶體的形態(tài)結構和化學組成

內膜系統(tǒng)(三)溶酶體膜糖蛋白家族具有高度同源性溶酶體膜糖蛋白家族——溶酶體結合膜蛋白或溶酶體整合膜蛋白。該類蛋白的肽鏈組成結構包括：一個較短的N-端信號肽序列一個高度糖基化的腔內區(qū)一個單次跨膜區(qū)一個由10個左右的氨基酸殘基組成的C-端胞質尾區(qū)EndomembraneSystem退出首頁

一、溶酶體的形態(tài)結構和化學組成

內膜系統(tǒng)二、溶酶體的類型(一)按功能狀態(tài)不同分為三種類型1.初級溶酶體初級溶酶體（primarylysosome）是指通過形成途徑剛剛產生的溶酶體。在形態(tài)上一般為不含有明顯顆粒物質的透明圓球狀；初級溶酶體囊腔中的酶通常處于非活性狀態(tài)。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)2.次級溶酶體當初級溶酶體經過成熟，接受來自細胞內、外的物質，并與之發(fā)生相互作用時，即成為次級溶酶體（secondarylysosome），是溶酶體的一種功能作用狀態(tài)。形態(tài)：次級溶酶體體積較大，外型多不規(guī)則，囊腔中含有正在被消化分解的物質顆?；驓垞p的膜碎片。EndomembraneSystem退出首頁二、溶酶體的類型(一)按功能狀態(tài)不同分為三種類型

內膜系統(tǒng)2.次級溶酶體類型：自噬溶酶體（autophagiclysosome）——作用底物來自細胞自身的各種組分，或者衰老、殘損和破碎的細胞器。異噬溶酶體（heterophagiclysosome）——作用底物源于細胞外來異物。吞噬溶酶體（phagolysosome）——作用底物源于細胞外病原體或其他較大的顆粒性異物。EndomembraneSystem退出首頁二、溶酶體的類型(一)按功能狀態(tài)不同分為三種類型

內膜系統(tǒng)3.三級溶酶體三級溶酶體（tertiarylysosome）：殘留有不能被消化、分解物質的溶酶體，也稱殘余體。特點：酶活性逐漸降低以致最終消失，進入溶酶體生

理功能作用的終末狀態(tài)。EndomembraneSystem退出首頁二、溶酶體的類型(一)按功能狀態(tài)不同分為三種類型

內膜系統(tǒng)3.三級溶酶體去處：以胞吐的方式被清除、釋放到細胞外；沉積于細胞內而不被外排。存在方式：脂褐質——衰老的神經細胞、心肌細胞髓樣結構——腫瘤細胞、病毒感染細胞含鐵小體——單核吞噬細胞EndomembraneSystem退出首頁二、溶酶體的類型(一)按功能狀態(tài)不同分為三種類型

內膜系統(tǒng)溶酶體功能類型轉換關系示意圖EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)(二)按形成過程不同分為兩大類型內體性溶酶體——是由高爾基復合體芽生的運輸小泡和經由細胞胞吞（飲）作用形成的晚期內體合并而成。吞噬性溶酶體——是由內體性溶酶體與來自胞內外的作用底物相互融合而成。EndomembraneSystem退出首頁二、溶酶體的類型

內膜系統(tǒng)三、溶酶體形成與成熟過程

(一)內體性溶酶體由運輸小泡和晚期內體合并形成溶酶體的形成是一個有內質網和高爾基復合體共同參與，集胞內物質合成加工、包裝、運輸及結構轉化為一體的復雜而有序的過程。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)三、溶酶體形成與成熟過程

(二)吞噬性溶酶體是內體性溶酶體與來源于胞內外的作用底物融合形成的吞噬性溶酶體的發(fā)生機制、形成過程與次級溶酶體相同，劃分為自噬溶酶體和異噬溶酶體。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)酶蛋白在內質網合成并糖基化形成帶有甘露糖的糖蛋白；甘露糖糖蛋白轉運至高爾基復合體形成面，被磷酸化形成溶酶體酶的分選信號M-6-P；在反面高爾基網腔面，被M-6-P受體識別，包裹形成網格蛋白有被小泡；有被小泡脫被形成無被小泡與胞內晚期內吞體結合成內體性溶酶體；在前溶酶體膜上質子泵作用下形成酸性內環(huán)境，溶酶體酶與M-6-P受體解離，去磷酸化而成熟。內體性溶酶體的形成過程：EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)

四、溶酶體的功能(一)溶酶體的胞內物質分解作用與衰老、殘損細胞器的清除更新功能形成異噬溶酶體對經胞吞（飲）作用攝入的外來物質進行消化形成自噬溶酶體對細胞內衰老、殘損的細胞器進行消化分解為小分子被細胞重新利用EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)(二)溶酶體的物質消化分解作用與細胞營養(yǎng)功能在細胞饑餓狀態(tài)下，溶酶體可通過分解細胞內的一些大分子物質，為細胞的生命活動提供營養(yǎng)和能量。EndomembraneSystem退出首頁

四、溶酶體的功能

內膜系統(tǒng)(三)溶酶體是機體防御保護功能的組成部分溶酶體強大的物質消化和分解能力是防御細胞實現(xiàn)其免疫防御功能的基本保證和基本機制。巨噬細胞吞噬的細菌、病毒顆粒是在溶酶體的作用下被分解消化。EndomembraneSystem退出首頁

四、溶酶體的功能

內膜系統(tǒng)(四)溶酶體參與某些腺體組織細胞分泌過程中的調節(jié)功能溶酶體在某些腺體組織細胞的分泌活動過程中發(fā)揮著重要的作用，如甲狀腺腺體組織。EndomembraneSystem退出首頁

四、溶酶體的功能

內膜系統(tǒng)(五)溶酶體在生物個體發(fā)生、發(fā)育過程中起重要作用動物精子釋放頂體中的水解酶，水解卵細胞外被，使精子入卵；無尾兩棲類動物個體的變態(tài)發(fā)育過程中，幼體尾巴的退化、吸收；哺乳動物子宮內膜的周期性萎縮。EndomembraneSystem退出首頁

四、溶酶體的功能

內膜系統(tǒng)

第四節(jié)過氧化物酶體一、過氧化物酶體的基本理化特征二、過氧化物酶體的功能三、過氧化物酶體的發(fā)生EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)

一、過氧化物酶體的基本理化特征

（一）過氧化物酶體是一類具有高度異質性的膜性球囊狀細胞器

一層單位膜包裹而成的膜性結構細胞器；多呈圓形或卵圓形，偶見半月形和長方形；

直徑變化于0.2～1.7μm之間；突出特征：

內含電子致密度較高、排列規(guī)則的晶格結構——類核體；界膜內表面可見一條高電子致密度的條帶狀結構——邊緣板。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)（二）過氧化物酶體膜具有較高的物質通透性

脂類及蛋白質是過氧化物酶體的主要化學結構組分。脂類：主要為磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺；蛋白質包括多種結構蛋白和酶蛋白。過氧化物酶體膜允許氨基酸、蔗糖、乳酸等小分子物質自由穿越，在一定條件下允許一些大分子物質的非吞噬性穿膜轉運。EndomembraneSystem退出首頁一、過氧化物酶體的基本理化特征

內膜系統(tǒng)（三）過氧化物酶體含有以過氧化氫酶為標志的40多種酶

１.氧化酶類約占過氧化物酶體酶總量的50%-60%，基本特征是對作用底物的氧化過程中，能把氧還原成過氧化氫，反應通式可表示為：

RH2+O2

R+H2O2EndomembraneSystem退出首頁一、過氧化物酶體的基本理化特征

內膜系統(tǒng)（三）過氧化物酶體含有以過氧化氫酶為標志的40多種酶

２.過氧化氫酶類約占過氧化物酶體酶總量的40%，其作用是將過氧化氫分解成水和氧氣。過氧化氫酶是過氧化物酶體的標志性酶。

2H2O2

2H2O+O2EndomembraneSystem退出首頁一、過氧化物酶體的基本理化特征

內膜系統(tǒng)（三）過氧化物酶體含有以過氧化氫酶為標志的40多種酶

３.過氧化物酶類僅存在于如血細胞等少數(shù)幾種細胞類型的過氧化物酶體之中，其作用與過氧化氫酶相同。EndomembraneSystem退出首頁一、過氧化物酶體的基本理化特征

內膜系統(tǒng)

二、過氧化物酶體的功能(一)清除細胞代謝過程中產生的過氧化氫及其他毒性物質基本作用機制：氧化酶與過氧化氫酶催化作用的偶聯(lián)，

形成一個由過氧化氫協(xié)調的簡單的呼吸鏈，發(fā)揮解毒功能。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)(二)細胞氧張力的調節(jié)細胞出現(xiàn)高濃度氧狀態(tài)時，過氧化物酶體通過強氧化作用進行有效調節(jié)，以避免細胞遭受高濃度氧的損害。(三)參與細胞內脂肪酸等高能分子物質的分解轉化通過分解脂肪酸等高能分子，被細胞再利用或向細胞直接供能。

EndomembraneSystem退出首頁二、過氧化物酶體的功能

內膜系統(tǒng)三、過氧化物酶體的發(fā)生(一)過氧化物酶體發(fā)生的兩種觀點1.過氧化物酶體的發(fā)生和形成過程相似于溶酶體過氧化物酶體的酶蛋白在糙面內質網上的附著核糖體合成，經過在內質網腔中的加工修飾后，以轉運小泡的形式轉移、分化形成。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)三、過氧化物酶體的發(fā)生(一)過氧化物酶體發(fā)生的兩種觀點2.過氧化物酶體的發(fā)生與線粒體相類似，由原有的過氧化物酶體分裂而來原有過氧化物酶體分裂產生的子代過氧化物酶體經過進一步的裝配，最后形成成熟的過氧化物酶體細胞器。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)(二)內質網在過氧化物酶體形成過程中的作用

構成過氧化物酶體的膜脂，可能是在內質網上合成，再通過磷脂交換蛋白或膜泡運輸?shù)姆绞酵瓿赊D運；構成過氧化物酶體的膜整合蛋白在胞質中游離核糖體上合成，通過與內質網相關的不同途徑嵌入過氧化物酶體的脂質膜中。EndomembraneSystem退出首頁三、過氧化物酶體的發(fā)生

內膜系統(tǒng)

第五節(jié)囊泡與囊泡轉運一、囊泡在胞內蛋白質運輸中的作用二、囊泡的類型與來源三、囊泡轉運EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)囊泡（vesicle）是真核細胞中的膜泡結構。各種囊泡，均由細胞器膜外凸或內凹芽生而成。囊泡的產生形成過程，是一個主動的自我裝配過程，并總是伴隨著物質的轉運。概述EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)囊泡轉運（vesiculartransport）是指囊泡以出芽的形式，從一種細胞器膜產生、斷離后又定向地與另一種細胞器膜融合的過程。由囊泡轉運所承載和介導的雙向物質運輸，不僅是細胞內外物質交換和信號傳遞的重要途徑，也是細胞物質定向運輸?shù)幕拘问?。概述EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)一、囊泡在胞內蛋白質運輸中的作用

胞內的蛋白質運輸?shù)?條途徑：（1）門孔運輸（gatedtransport）：由特定的分揀信號（如核定位信號）介導，通過核孔復合體的選擇性作用，在細胞溶質與細胞核之間所進行的蛋白質運輸。（2）穿膜運輸（transmembranetransport）：通過結合在膜上的蛋白質轉運體進行的蛋白質運輸。在細胞質溶質中合成的蛋白質就是經由這種方式被運輸?shù)絻荣|網和線粒體的。（3）小泡運輸（vesiculartransport）：又稱囊泡運輸或囊泡轉運，是由不同膜性運輸小泡承載的一種蛋白質運輸形式。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)一、囊泡在胞內蛋白質運輸中的作用

蛋白質胞內運輸途徑示意圖EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)(一)網格蛋白有被小泡（clathrin-coatedvesicle）來源：由高爾基復合體、細胞膜內吞作用產生結構特點：網格蛋白：構成網架結構，形成囊泡外被；銜接蛋白：在網格蛋白結構外框與囊膜間隙中填充、覆蓋，可介導網格蛋白與囊膜跨膜蛋白受體的連接，從而形成和維系了網格蛋白-囊泡的一體化結構體系。

二、囊泡的類型與來源EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)(一)網格蛋白有被小泡（clathrin-coatedvesicle）結構特點：發(fā)動蛋白：是可結合并水解GTP的特殊蛋白質，在膜芽生形成時與GTP結合，在膜囊的頸部聚合使膜縊縮并斷離形成囊泡。

二、囊泡的類型與來源EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)

網格蛋白有被小泡之形態(tài)及結構特征A.網格蛋白有被小泡形態(tài)特征電鏡圖；B.網格蛋白有被小泡結構特征示意圖EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)網格蛋白有被小泡的功能：高爾基復合體網格蛋白小泡介導從高爾基復合體向溶酶體、胞內體或質膜

外的物質轉運。細胞內吞作用形成的網格蛋白小泡將外來物質轉送到細胞質或溶酶體。EndomembraneSystem退出首頁

二、囊泡的類型與來源(一)網格蛋白有被小泡

內膜系統(tǒng)網格蛋白有被小泡的產生與形成示意圖EndomembraneSystem退出首頁

二、囊泡的類型與來源(一)網格蛋白有被小泡

內膜系統(tǒng)(二)COPII有被小泡來源：

由糙面內質網產生，屬于非網格蛋白有被小泡。組成：

由5種亞基組成

Sar蛋白屬于一種小的GTP結合蛋白，通過與GTP或GDP結合，調節(jié)囊泡外被的裝配與去裝配。

COPII蛋白通過識別并結合內質網跨膜蛋白受體胞質

端的信號序列，介導囊泡的選擇性物質運輸。EndomembraneSystem退出首頁

二、囊泡的類型與來源

內膜系統(tǒng)(二)COPII有被小泡功能：介導從內質網到高爾基復合體的物質轉運。EndomembraneSystem退出首頁

二、囊泡的類型與來源

內膜系統(tǒng)COPII有被小泡的形態(tài)結構及組裝形成過程示意圖A.COPII有被小泡形態(tài)特征電鏡圖；B.COPII有被小泡的結構組成；C.COPII的組裝激活；D.COPII的裝配EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)(三)COPI有被小泡來源：由高爾基復合體產生，屬于非網格蛋白有被囊泡。組成：由多個亞基組成的多聚體。

α蛋白：也稱ARF蛋白，類似于COPII中的Sar蛋白亞基，作為一種GTP結合蛋白，可調節(jié)控制外被蛋白復合物的聚合、裝配及膜泡的轉運。EndomembraneSystem退出首頁

二、囊泡的類型與來源

內膜系統(tǒng)(三)COPI有被小泡EndomembraneSystem退出首頁

二、囊泡的類型與來源

內膜系統(tǒng)功能：捕捉、回收轉運內質網逃逸蛋白；逆向運輸高爾基復合體膜內蛋白；行使從內質網到高爾基復合體的順向轉移。EndomembraneSystem退出首頁(三)COPI有被小泡

二、囊泡的類型與來源

內膜系統(tǒng)EndomembraneSystem退出首頁(三)COPI有被小泡

二、囊泡的類型與來源

內膜系統(tǒng)三、囊泡轉運(一)囊泡轉運是細胞物質定向運輸?shù)幕就緩郊毎ㄟ^胞吞作用攝入的各種外來物質，以囊泡的形式，從細胞膜輸送到胞內體或溶酶體。在細胞內合成的各種外輸性蛋白及顆粒物質，進入內質網后以囊泡的形式輸送到高爾基體，再直接地或經由溶酶體到達細胞膜，最終通過胞吐作用（或出胞作用）分泌釋放出去。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)三、囊泡轉運(一)囊泡轉運是細胞物質定向運輸?shù)幕就緩接赡遗蒉D運所承載和介導的雙向性物質運輸，不僅是細胞內外物質交換和信號傳遞的一條重要途徑，而且也是細胞物質定向運輸?shù)囊环N基本形式。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)(二)囊泡轉運是一個高度有序、受到嚴格選擇和精密控制的物質運輸過程囊泡轉運不僅僅只是物質的簡單輸送，而且還是一個嚴格的質量檢查、修飾加工過程。如：進入內質網的外輸性蛋白質需要經過修飾、加工和質量檢查，才能以囊泡的形式被轉運到高爾基體。某些不合格的外輸性蛋白質在錯誤進入高爾基體后會被甄別、捕捉，并由COPI有被小泡遣回內質網。

EndomembraneSystem退出首頁三、囊泡轉運

內膜系統(tǒng)(三)特異性識別融合是囊泡物質定向轉運和準確卸載的基本保證所有轉運囊泡以及細胞器膜上都帶有各自特有的一套SNAREs互補序列，它們之間高度特異的相互識別和相互作用，是使轉運囊泡得以在靶膜上錨泊?？浚ＷC囊泡物質定向運輸和準確卸載的基本分子機制?？扇苄訬－乙基馬來酰亞胺敏感因子接合蛋白受體（SNAREs）家族囊泡相關膜蛋白（VAMP）聯(lián)接蛋白EndomembraneSystem退出首頁三、囊泡轉運

內膜系統(tǒng)(三)特異性識別融合是囊泡物質定向轉運和準確卸載的基本保證囊泡SNAREs（vesicle-SNAREs，v-SNAREs）：存在于轉運囊泡表面的一種VAMP類似蛋白。靶SNAREs（target-SNAREs，t-SNAREs）：存在于靶標細胞器膜上SNAREs的對應序列。囊泡SNAREs和靶SNAREs兩者互為識別，特異互補。EndomembraneSystem退出首頁三、囊泡轉運

內膜系統(tǒng)(四)囊泡轉運是實現(xiàn)細胞膜及內膜系統(tǒng)功能結構轉換和代謝更新的橋梁發(fā)生于質膜及內膜系統(tǒng)結構之間的囊泡轉運，在介導細胞物質定向運輸?shù)耐瑫r，膜結構被不斷地融匯更替，從一種細胞器膜到另一種細胞器膜，形成膜流，以此進行細胞膜及內膜系統(tǒng)不同功能結構之間的相互轉換與代謝更新。EndomembraneSystem退出首頁三、囊泡轉運

內膜系統(tǒng)(四)囊泡轉運是實現(xiàn)細胞膜及內膜系統(tǒng)功能結構轉

換和代謝更新的橋梁囊泡轉運介導的細胞內膜流示意圖EndomembraneSystem退出首頁三、囊泡轉運

內膜系統(tǒng)

第六節(jié)內膜系統(tǒng)與醫(yī)學的關系一、內質網的病理變化二、高爾基復合體的病理形態(tài)變化三、溶酶體與疾病四、過氧化物酶體與疾病EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)

一、內質網的病理變化1.內質網最常見的病理改變是腫脹、肥大或囊池塌陷鈉離子和水的滲入、內流；低氧、輻射、阻塞是引起腫脹的常見原因；膜的過氧化損傷所致的合成障礙，則往往造成內質網囊池的塌陷。2.內質網囊腔中包涵物的形成和出現(xiàn)是某些疾病或病理過程的表現(xiàn)特征。3.內質網在不同腫瘤細胞中呈現(xiàn)多樣性改變。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)

二、高爾基復合體的病理形態(tài)變化1.功能亢進導致高爾基復合體的代償性肥大。2.毒性物質作用常導致高爾基復合體的萎縮與損壞。3.腫瘤分化狀態(tài)影響高爾基復合體的狀態(tài)。在腫瘤細胞中,高爾基復合體的數(shù)量分布、形態(tài)結

構及其發(fā)達程度,會因腫瘤細胞的分化狀態(tài)不同而

呈現(xiàn)顯著的差異。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)

三、溶酶體與疾病1.溶酶體酶缺乏或缺陷疾病多為一些先天性疾病。泰-薩氏?。喝狈Π被禾敲窤；II型糖原累積病：缺乏α-糖苷酶。2.溶酶體酶的釋放或外泄造成的細胞或組織損傷性疾病。矽肺：與溶酶體膜受損導致溶酶體酶釋放有關；痛風：高尿酸鹽的作用，改變了溶酶體膜的穩(wěn)定性。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)四、過氧化物酶體異常與疾病1.原發(fā)性過氧化物酶體缺陷所致的遺傳性疾病。遺傳性無過氧化氫酶血癥：過氧化氫酶缺乏；Zellweger腦肝腎綜合征：肝、腎細胞中過氧化物酶體及過氧化氫酶缺乏。2.疾病過程中的過氧化物酶體的病理改變。表現(xiàn)為數(shù)量、體積、形態(tài)等多種異常。EndomembraneSystem退出首頁

內膜系統(tǒng)中英文關鍵詞對照annulatelamellaeautophagiclysosomecalreticulincisGolginetworkcisternaeclathrin-coatedvesiclecontinuoussecretioncotranslationinsertiondiscontinuoussecretionendoplasmicreticulumgatedtransportglucoseregulatedprotein94,GRP94glycosylationGolgicomplexheavy-chainbindingprotein,BiP