溶酶体的形成与作用及其研究近况_刘莉
溶酶体的形成与作用及其研究近况
刘 莉
(黑龙江省畜牧兽医职业学院,黑龙江哈尔滨150111)
中图分类号:S852.21 文献标识码:B 文章编号:1004-7034(2003)03-0019-01
关键词:溶酶体;溶酶体酶;酸性水解酶
摘 要:溶酶体是动物细胞中的细胞器,内含多种高浓度的酸性水解酶,目前已证实所含水解酶多达60多种,其中标志酶为酸性磷酸酶(ACP)和三偏磷酸酶(TMP),主要功能是在细胞内起消化作用,对机体也有防御功能,并能清除衰老细胞和多余的细胞器。溶酶体酶出现异常而造成的疾病目前已发现多种,还发现一些疾病时溶酶体数量增加,因此近年来对溶酶体研究日益受到重视。
溶酶体是由一层膜所包围的襄泡状细胞器,内含多种高浓度酸性水解酶,是细胞进行内消化作用的主要场所。与其他细胞器相比,溶酶体发现较晚,是De.Duve等于1955年在鼠肝细胞经细胞分级分离出来,并经电子显微镜鉴定证实。[1]研究发现溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中,植物细胞则有类似功能的细胞器,原生动物细胞中也存在有类似功能的结构,细菌细胞中没有溶酶体,但有些细菌的壁与质膜之间的质间隙中含有水解酶,起类似溶酶体的作用,由于他们在细胞生理、病理过程中起着重要作用,因此近年来对其研究引起广泛关注。
1 溶酶体的来源及特性
溶酶体具有多型性异质型。依据是否含有作用底物而分为初级溶酶体、次级溶酶体和残余小体。初级溶酶体形成的主要途径是内质网上合成的溶酶体酶经过糖链的合成与加工形成M6p(甘露糖-6-磷酸)特异标志,经高尔基体分选、投送,形成初级溶酶体。高尔基体还可通过含有水解酶的小泡分泌到细胞外,再经内吞回收形成溶酶体,这是因为细胞质膜上存在有M6p受体,可与溶酶体酶结合送入初级溶酶体。初级溶酶体只含有水解酶,但无作用底物。次级溶酶体中则含有相应的作用底物,以及由此形成的消化产物。根据作用的底物来源不同,可将其分为自噬溶酶体、异噬溶酶体和混合性溶酶体3种。自噬溶酶体内是包围了多余和衰老的细胞器形成,底物来自细胞本身的各种成分。异噬溶酶体是细胞通过内吞作用吞入异物形成吞噬胞和胞饮泡,再与溶酶体融合后形成,它的底物来自细胞外物质。混合性则二者都含。次级溶酶体内的消化作用完成后,酶的活力很弱甚至消失,仅留有未消化的残渣,称为终末溶酶体。
2 溶酶体酶
溶酶体是含多种水解酶类的细胞器,目前已证实所含的水解酶多达60多种,这些酶的最适p H值一般为3.5～5.5,故称为酸性水解酶。Tappel等根据溶酶体中各种酶作用底物不同将其分为6大类,即蛋白和肽酶、核酸酶、磷酸酶、水解糖蛋白和糖脂糖链的酶、分解氨基多糖的酶及分解脂质的酶。溶酶体酶的种类虽然很多,但每一个溶酶体中所含酶的种类都很有限,即各溶酶体含有不同的酶的组合,而其中的酸性磷酸酶(ACP)普遍存在于溶酶体中,并能通过电镜酶细胞化学方法显示,显示方法也稳定可靠,故将其作为标志酶。近年来还证实三偏磷酸酶(TMP酶)多和ACP同时在大部分溶酶体内显示活性,而且有些溶酶体中只显示TMP酶活性,而无ACP酶活性,因此认为标记整个溶酶体系统的标志酶应为上述两种酶。3 溶酶体的主要功能
3.1 细胞内消化作用
溶酶体含有降解各类生物大分子的酶,是细胞内极其复杂、精致的消化分解各种生物大分子的消化系统,可降解细
收稿日期:2002-12-30
作者简介:刘莉(1959-),女,黑龙江双城人,高级讲师,本科.胞吞入的异物,以获得营养,供细胞代谢使用。在饥饿状态,溶酶体甚至可降解细胞自身的生物大分子,经消化产物穿过溶酶体膜进入胞质,参与正常细胞代谢被吸收利用[2,3]。
3.2 防御功能
人和动物体颗粒白细胞和巨噬细胞等可吞噬细菌和病毒等有害物,并送至溶酶体消化降解,在杀微生物同时还将营养成分供细胞代谢使用。
3.3 清除细胞内衰老和多余的细胞器
由于细胞内的生物大分子和细胞器都有一定的寿命,当它们衰老时,将由溶酶体把其包围形成自噬小体,进一步消化利用。
此外,某些细胞的溶酶体还有对机体发展不同阶段需要清除的细胞和某些衰老的细胞及时清除的功能等等。当然正常生理条件下,溶酶体是不会威协细胞生存的,这是因为溶酶体膜高度的糖基化,可抵御水解酶的降解及细胞质中p H值为712不适宜水解酶活性的原故。
4 溶酶体与疾病
目前已知人的30多种先天性疾病与溶酶体有关,其中绝大部分是由于缺乏某些溶酶体酶,致使某种物质在组织中大量积累而造成疾病。如婴儿的黑朦性先天愚病,就是因为组织的溶酶体中缺少B-氨基己糖脂酶,不能分解B-神经节苷脂,而使其在溶酶体中形成同心圆状膜贮积,如果发生在神经细胞中,就会造成精神痴呆,约在2～6岁便会死亡。再有像结核杆菌的外表有一层厚的蜡质膜,被吞噬后能抵御溶酶体酶的消化,使机体受到感染。而类风湿关节炎则是因为这种病人溶酶体膜脆而易破,使酶释放到关节处的细胞间质中,使骨组织受侵蚀,引起炎症。动物方面研究报道较少,只发现某些疾病时溶酶体增加,如山羊冰川棘豆中毒时,肝、肾、脑组织电镜观察溶酶体增加,兔痒螨中肠细胞胞质内具有各期溶酶体。[4]近年来细胞生物学领域的一个研究热点是细胞凋亡,它关系到个体的生长、发育、畸形、衰老、疾病的发生与防治。有报道鸭胸腺细胞凋亡时,溶酶体有明显变化,先是大量增生,之后与粗面内质网包裹的各种细胞成分形成的自噬体融合变成凋亡小体。有还发现细胞外部各种类型的信号物质如激素、细胞因子等通过内吞作用进入细胞内,并多和溶酶体融合被其降解,这些过程与细胞代谢和行为调节关系可能极为密切。由于溶酶体对机体代谢有重要的意义,因此对其研究已日益受到重视。
参考文献:
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溶酶体的形成与作用及其研究近况-刘 莉
Heilongjiang Journal of Animal
Science and Veterinary Medicine
细胞生物学溶酶体
9.4溶酶体(l y s o s o me) 溶酶体是动物细胞中一种膜结合细胞器,含有多种水解酶类,在细胞内起消化和保护作用,可与吞噬泡或胞饮泡结合,消化和利用其中的物质。也可以消化自身细胞破损的细胞器或残片,有利于细胞器的重新组装、成分的更新及废物的消除。 9.4.1溶酶体的形态结构 ■溶酶体的形态 溶酶体是一种异质性(h e t e r o g e n e o u s)的细胞器,不同来源的溶酶体形态、大小,甚至所含有酶的种类都有很大的不同。溶酶体呈小球状,大小变化很大，直径一般0.25～0.8μm，最大的可超过1μm,最小的直径只有25～50n m。图9-36是肝组织的K u p p e r细胞(肝星形细胞)中不同大小的溶酶体,该细胞主要是吞噬衰老的红细胞。
图9-36溶酶体的形态大小 具吞噬作用的肝K u p p e r细胞中不同大小的溶酶体,图中示出至少10个不同大 小的溶酶体。 ■溶酶体膜的稳定性 溶酶体的外被是一层单位膜,内部没有任何特殊的结构。由于溶酶体中含有各种不同的水解酶类,所以溶酶体在生活细胞中必须是高度稳定的。溶酶体的稳定性与其膜的结构组成有关： ●溶酶体膜中嵌有质子运输泵(H+-AT P a s e),将H+泵入溶酶体内,使溶酶体中的H+浓度比细胞质中高；同时,在溶酶体膜上有C l-离子通道蛋白，可向溶酶体中运输C l-离子,两种运输蛋白作用的结果，就等于向溶酶体中运输了H C l,以此维持溶酶体内部的酸性环境(p H约为 4.6～4.8)。 ●溶酶体膜含有各种不同酸性的、高度糖基化膜整合蛋白,这些膜整合蛋白的功能可能是保护溶酶体的膜免遭溶酶体内酶的攻击,有利于防止自身膜蛋白的降解。 ●溶酶体膜含有较高的胆固醇,促进了膜结构的稳定。 9.4.2溶酶体的发现与溶酶体的酶类 溶酶体内含有50多种酶类,这些酶的最适p H值是5.0,故均为酸性水解酶(a c i d h yd r o l a s e s)。图9-37是典型的溶酶体的大小、所含主要酶类及膜中的V-型质子泵等。 酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶，正是对这种酶的细胞定位研究导致溶酶体的发现。
溶酶体的结构、功能与疾病
真核生物细胞器 溶酶体的研究综述 摘要：溶酶体(lysosomes)是具有一组水解酶、并起消化作用的细胞器。溶酶体为细胞内的一种细胞器，外被单位膜，内含多种更至些壁堕，能分解各种内生性或外源性物质，被视为细胞内的消化装置。所有动物细胞(除成熟的红细胞外)和许多植物细胞均有溶酶体。它是细胞普遍存在的一种细胞器。内部基质含有多种高浓度的酸性水解酶。许多研究表明，溶酶体态细胞的正常生理活动、病理过程和药理作用等方面都多有非常重要的作用。本文将从溶酶体的发现、化学组成、结构、发生、功能极其与人类的关系等多个方面对之展开深入探讨。 关键词：溶酶体发现化学组成结构发生功能 前言：溶酶体（lysosome）为细胞浆内由单层脂蛋白膜包绕的内含一系列酸性水解酶的小体。是细胞内具有单层膜囊状结构的细胞器，溶酶体内含有许多种水解酶类，能够分解很多种物质，溶酶体被比喻为细胞内的“酶仓库”“消化系统”。Christian de Duve（1955）在大鼠肝脏中，从比线粒体分区稍轻的地方得到含有水解酶的颗粒分区，并以可进行水解（lyso）的小体（some）这个意义而命名为溶解体（lysosome）。溶酶体中含有40种以上的酸性水解酶，是在酸性区域具有最适pH的水解酶组。据电子显微镜观察，溶酶体是由6～8毫微米厚的单层膜所围着的直径为0.4微米至数微米的颗粒或小泡。由于其形态极其多样化，所以把对酸性磷酸酶活性为阳性的物质鉴定为溶酶体。溶酶体可分为三大类，初级溶酶体（primary lysoso－me）、次级溶酶体（secondary lysosome）和残余小体。溶酶体是由高尔基体断裂产生，单层膜包裹的小泡，数目可多可少，大小也不等，溶酶体的pH为5左右，是其中酶促反应的最适pH。 1 溶酶体的发现 1955年de Duve与Novikoff首次发现溶酶体（lysosome）。德迪夫（DE Duve,Christian Rene）比利时细胞学家。在二十世纪的五十年代初期，Christian de Duve 和他的同事在研究亚细胞组分时发现了溶酶体，不过，溶酶体的发现带有很大的偶然性。 de Duve 对胰岛素在碳水化合物代谢中的作用很感兴趣, 他打算通过对葡糖-6-磷酸酶在细胞内的定位来研究胰岛素对碳水化合物代谢的影响, 该酶在细胞内的作用是向血液中释放葡萄糖。 在试验中，他们选用酸性磷酸酶作为对照，因为酸性磷酸酶并不参与碳水化合物的代谢。他们先用0.25M的蔗糖对肝组织进行匀浆，然后用差速离心分离细胞组分。实验中发现葡糖-6-磷酸酶总是与微粒体在一起被分离。这一发现非常重要，因为当时人们普遍认为微粒体就是破碎的线粒体囊泡，由于葡糖-6-磷酸酶只与微粒体相关, 并不与线粒体一起被分离, 这就有理由推测, 微粒体是不同于线粒体的细胞结构。
溶酶体病综述
溶酶体酶的异常释放引起的两种疾病综述 【摘要】 随着科学技术的发展，人们更多的从细胞生物水平上解释有关疾病，溶酶体酶异常释放会引起某些疾病，本文就溶酶体酶的异常释放引起的两种疾病——矽肺、痛风，从细胞水平，对这两种疾病的发病机制进行综述。 【关键词】 溶酶体溶酶体酶矽肺痛风发病机制 【正文】 1.矽肺 1.1概述 硅沉着病又称为矽肺，是尘肺中最为常见的一种类型，是最早被认识的职业性肺病，见于有多年硅尘吸入史的患者。患者因长期吸入大量含有游离二氧化硅（石英）粉尘导致永久性肺组织瘢痕形成。严重时影响呼吸功能，丧失劳动力。可分为速发型和晚发型。 矽肺多在从事接触二氧化硅粉尘的矿工、工人、工种兵和农民（参加铁路建设、乡镇工业接触粉尘的工种）中发生。接触石英粉尘是否会发病取决于多种因素，长期处于高二氧化硅的环境易感矽肺，此外，还可因在短期内吸入大量游离二氧化硅粉尘，即使脱离接触后，也可能若干年后出现晚发性矽肺。接触粉尘快者不到1年，慢者可在10多年后发生矽肺。 矽肺(silicosis)是以肺组织纤维化为主的疾病[1]。矽结节形成是肺部纤维化最简单的形式,但其发病机制仍不清楚,国内外学者在探索其发病机理方面做了大量的研究,现综述如下。1.2矽肺发病机制 石英是如何引起肺纤维化的,学者们曾提出过多种假说,如机械刺激学说,化学中毒学说和硅酸聚合学说;近年又提出可表面活性学说和免疫学说,但都难以圆满的解释发病过程,现概括如下: (1)石英颗粒表面的羟基活性基团与肺泡巨噬细胞、多核白细胞等构成氢键,产生氢的交换和电子传递,使细胞膜流动性降低,通透性增高、进而破裂。 (2)石英在粉碎过程中,硅氧键断裂产生硅载自由基,于空气中的O2, CO2、水或液体中水反应生成自由基和过氧化氢。参与生物膜过氧化反应,引起膜损伤。 (3)石英损害巨噬细胞膜,导致细胞膜上的Na+-k+ATP酶和Ca+-ATP酶失活,线粒体和内织网Ca+-ATP酶失活,钙离子由细胞器释放入胞浆,细胞外的钙离子大量进入细胞内,形成“钙超载”,导致细胞死亡、破裂。 (4)巨噬细胞受损后,释放出多种细胞因子,包括白细胞介素Ⅰ、肿瘤坏死因子、纤维粘联蛋白、 转化生长因子等。这些因子参与刺激成纤维细胞增生或网织纤维及胶原纤维的合成。 (5)肺泡Ⅰ型上皮细胞在石英的作用下,变性肿胀,崩解脱落,当肺泡Ⅱ型上皮细胞不能及时修补时,基底膜受损松解,暴露间质,激活成纤维细胞增生。 (6)巨噬细胞功能改变及受损后,启动免疫系统,形成抗原抗体复合物,沉淀在网状纤维上,形成矽结节透明样物质。 2 矽肺纤维化发生中的细胞机制 肺泡巨噬细胞是矽尘作用的主要靶细胞。矽尘进入肺泡后,肺泡巨噬细胞吞噬矽尘颗粒,细胞活化并产生大量炎性因子和致纤维化因子,如活性氧(ROS)、活性氮(RNS)、脂多糖(LPS)、细
溶酶体研究进展
溶酶体的研究进展 摘要：溶酶体是动物细胞中重要的细胞器, 其存在的完整性与动物生理病理均密切相关。溶酶体是真核细胞中为单层膜所包围的细胞质结构，内部pH 4～5，含丰富的水解酶，具有细胞内的消化功能。新形成的初级溶酶体经过与多种其他结构反复融合，形成具有多种形态的有膜小泡，并对包裹在其中的分子进行消化。因此，溶酶体具有溶解或消化的功能，为细胞内的消化器官。 关键词：溶酶体; 细胞器; 生命活动 一、前言 溶酶体( Lysosome) 于20 世纪50 年代被发现,经过半个世纪的研究, 发现其在动物大多数门中存在。植物的液泡也可被认为是一种溶酶体。单细胞的原生动物也具有与高等动物十分相似的溶酶体,其功能是作为细胞内的消化管道。只有原核生物没有溶酶体。典型的细胞中含有约数百个溶酶体, 直径介于几百纳米至几个微米之间, 在不同的细胞类型中, 其数量和形态有很大差异, 即使在同一种细胞中, 其大小、形态也不尽相同( 异质性细胞器) 。利用密度梯度离心可分离出较高纯度的溶酶体, 通过对酸性磷酸酶的组织化学染色, 可进行光镜和电镜观察, 目前还可以利用免疫亲和抗体或荧光染料进行原位观察。 二、溶酶体的结构与功能 溶酶体最外层为单层脂膜,7 ～10 nm 厚,其磷脂成分与质膜接近,而与其他细胞器膜组成不同,这可能是由于质膜与溶酶体膜融合的结果。一般认为,溶酶体膜主要是从高尔基体出芽生成,再与细胞内的吞噬泡融合。鞘磷脂可通过胆固醇与膜紧密结合稳定溶酶体,可能是其与胆固醇结合影响了膜的流动性,形成了有利于膜稳定的结构。溶酶体膜与细胞其他膜结构上的不同之处在于溶酶体膜上有V型H+-ATPase,通过水解ATP将质子转运到溶酶体内,以维持其酸性环境;膜上含有多种转运蛋白,可将有待降解的生物大分子转运进溶酶体,并将水解的产物转运出去;膜内表面含有大量糖链,可以防止其被水解酶水解,膜外表面带负电荷,主要为唾液酸,可能与膜融合的识别有关。 溶酶体内部pH比胞液的pH低大约2个单位,该酸性环境不仅有利于维持其水解酶活性, 还有利于催化酶的水解过程。碱性物质可以升高溶酶体内的pH,抑制其对蛋白质的降解。低pH也是多种生物大分子跨溶酶体膜转运的调控因素之一,溶酶体的大多数转运体系都对跨膜pH 梯度敏感。溶酶体的质子漏出(质子梯度改变)会影响其他离子的通透平衡, 进而影响溶酶体的渗透稳定性。此外,V型H+-ATPase抑制剂( Bafilomycin A 或Concanamycin A1) 可引起凋亡,而F型H+-ATPase抑制剂寡霉素( Oligomycin)则无此作用。 溶酶体内Ca2+含量约为400μmol,比胞液的浓度高很多,升高溶酶体内pH可以使其Ca2+浓度下降,因此溶酶体也被认为是细胞内的钙库。GPN通过选择性渗透膨胀,使溶酶体通透,细胞内Ca2+浓度上升了近10倍。该现象是否会对细胞的钙离子信号途径产生影响尚有待进一步研究。此外,溶酶体膜可保证其内部金属离子的富集,这些金属离子如Fe3+产生的自由基可加速溶酶体内物质的降解。溶酶体内含有约60 种水解酶,大多是糖蛋白。可溶性的酶多以阴离子复合形式存在, 结合性酶多以水溶性多聚阳离子复合形式结合于带负电的膜上(在溶酶体内低于pH 5 的环境下),并不水解所结合的膜脂分
影响奥氏体形成的因素
影响奥氏体形成因素 奥氏体的形成是通过形核与长大过程进行的，整个过程受原子扩散所控制。因此凡是影响扩散、影响形核与长大的一切因素，都会影响奥氏体的形成速度。链轮高频淬火就是形成奥氏体然后淬火马氏体，最后形成回火马氏体的一个过程，所以研究奥氏体的形成因素，对高频淬火及后续的检验分析淬火马氏体（出现铁素体的量的多少）的等级有本质的关系。 一加热温度和保温时间 上图描述了珠光体向奥氏体的转变过程，将共析钢试样迅速加热到Ac1以上各个不同温度保温，记录各个温度下珠光体向奥氏体转变开始、铁素体消失、渗碳体全部溶解和奥氏体成分均匀化所需要的时间，绘制转变温度和时间坐标如图。 分析图，在Ac1以上某一温度保温时，奥氏体并不立即出现，而是保温一段时间后才开始形成，这段时间称为孕育期。这是由于形成奥氏体晶核需要原子的扩散，而扩散需要一定
的时间。随着加热温度的提高，原子扩散速率急剧加快，相变驱动力ΔGv迅速增加以及奥氏体中碳的浓度梯度显著增大，使奥氏体的形核率和长大速度大大增加，故转变的孕育期和转变完成所需要时间也显著缩短，即奥氏体的形成速度越快。在影响奥氏体形成速度的诸多因素中，温度的作用最为显著。因此，控制奥氏体的形成温度至关重要。在较低的温度（在Ac1线上某一温度）长时间加热和较高温度下短时间加热都可以得到相同的奥氏体状态。 在生产中，连续加热过程中，奥氏体等温转变的基本规律不变。 如图，在不同的加热速度（v1、v2），可以观察出连续加热条件下奥氏体形成的基本规律。加热速度越快，孕育期越短，奥氏体开始转变的温度和转变的终了温度越高，转变终了所需要的时间越短。加热速度越慢，转变将在较低温度下进行。 二原始组织的影响 钢的原始组织为片状珠光体时，铁素体和渗碳体组织越细，相界面越多，奥氏体的形核越多，晶核长大越快，因此，加速奥氏体的形成。如共析钢的原始组织为淬火马氏体、正火索氏体等非平衡组织时，则等温奥氏体化曲线如下图： 不同原始组织共析钢等温奥氏体曲线。1淬火太 2正火态 3球化退火态 每组曲线的左边一条是转变开始线，右边一条是转变终了线，奥氏体化最快的是淬火状态的钢，其次是正火态的钢，最慢的是球化退火态的钢。原因分析：淬火态钢在A1点以上升温过程中已经分解为微细的片状珠光体，组织最为弥散，相界面最多，最利于奥氏体的形核和长大，所以转变最快。正火态的细片珠光体，相界面也多，所以转变也很快。球化退火态的粒状珠光体，相界面最少，因此，奥氏体化最慢。 三化学成分的影响 因为我们链轮用的是45钢，所以这条对我们链轮意义不大，不过可应用到其他领域。
溶酶体与人类疾病
溶酶体与人类疾病 溶酶体是一种细胞器, 最初由德杜费( deDuve) 等于1955 年用分级分离技术从鼠肝细胞分离出来的,这是一种含有多种水解酶,对蛋白质、核酸和多糖等起溶解与消化作用的小体,故名溶酶体,溶酶体与人类疾病有着较密切的关系,如果溶酶体异常,会引发很多疾病,如痛风、矽肺等。 1 溶酶体的结构与发生 溶酶体外面包有单层膜,形状和大小有一定的可变性,且与其消化活动的不同阶段有关,一般呈圆形小泡,直径0. 25 —0. 5 微米。内含密度不等的酸性水解酶。现已知各类细胞的溶酶体中含酶约60 种,包括蛋白质、糖类、脂类等物质的水解酶类,如酸性磷酸酶,组织蛋白酶、核糖核酸酶以及芳香基硫酸酶脂A 和B 等。各类溶酶体所含水解酶也有所不同,如溶菌酶多见于具有防御功能的粒细胞和巨噬细胞的溶酶体溶解酶能催化细菌细胞壁的水解,在肝脏或其它组织细胞的溶酶体中没有发现溶菌酶。溶酶体膜的化学成分主要是脂蛋白,并含有较多的鞘磷脂。大多数溶酶体里的酶是糖蛋白,但也有例外,如鼠肝细胞和肾细胞溶酶体里的酶大部分是脂蛋白。一般认为,溶酶体里的酶在粗面内质网的核蛋白处合成,经滑面内质网运转到高尔基复合体,高尔基复合体由扁平囊群,大泡、小泡三部分组成,在那里经过加工、分拣与浓缩,被覆外膜,形成囊泡,然后离开高尔基复合体,形成初级溶酶体。 2溶酶体的功能 免机体患相应的疾病,脾脏中巨噬细胞的活动及时清除了衰老的红细胞,保证了血液中单位体积内新鲜健康的红细胞数目。内吞物质消化的另一个方面是吞饮作用,该作用是指细胞内吞小颗粒状物质和水溶性大分子如抗体、酶、激素和毒素等。与吞噬作用不同,动物和人体所有的细胞几乎都有吞饮功能,吞饮作用的生理意义比较突出的是为细胞提供营养物质和构建细胞结构的基本化学成分。 2. 1. 2 细胞内残余物质的消化正常或病变情况下,细胞内一部分细胞结构如线粒体、内质网、分泌颗粒甚至溶酶体本身由于衰老、病变或过多时需要初级溶酶体将它们消化处理,即所谓的自噬活动。自噬活动的结果是溶酶体酶将细胞需处理的部分结构消化成小分子物质如氨基酸、核苷酸、糖及脂肪等,当细胞合成新的大分子或形成新的细胞器时可重新利用。但是,真核细胞内自噬活动频率在生理情况下是很低的,只有很少种类的细胞在生理状态下能观察到细胞内自噬现象。 2. 1. 3 参与细胞外物质的消化不管初级或次级溶酶体,它们的活动范围只限于细胞内,其内部的水解酶通常也不会溢出细胞外,但在一些特殊情况下,溶酶体也可以通过出胞作用将溶酶体酶释放到细胞外,消化分解细胞外物质,如破骨细胞可将溶酶体酶释放到细胞外,降解骨的有机基质,参与骨组织的吸收和改建。精子的顶体其本质也 是一种溶酶体,在受精过程中,顶体中的酶被释放到细胞外,消化卵外周的卵泡细胞,便于精子进入卵细胞达到受精的目的。 2. 2 参与机体免疫过程 体内有一种具有强大吞噬能力的细胞叫巨噬细胞,当病原体或异物与巨噬细胞相遇时,会导致这类细胞进行趋化移动,互相接触并通过吞噬作用将病原体或异物捕捉入细胞内。实际上,这些被捕捉到细胞内的病原体或异物对机体通常具有抗原的特性,初级溶酶体将与它们融合形成异溶酶体,异溶酶体一般可降解90 %左右的抗原物质,剩下10 %左右的抗原物质则不被降解,而是有可能加工成一种远比病原菌或异物强的免疫原性复合物,此过程叫抗原加工。加工后的抗原复合物被转移到巨噬细胞膜上并被T 淋巴细胞识别,T 淋巴细胞受此抗原刺激后,会出现活跃的免疫应答现象。例如,再将抗原转交给其他T 细胞 3. 2. 2 Gaucher 病此病又称脑苷脂沉积病,是巨噬细胞和脑神经细胞的溶酶体缺乏β-
细胞生物学溶酶体
9.4 溶酶体(lysosome) 溶酶体是动物细胞中一种膜结合细胞器,含有多种水解酶类, 在细胞内起消化和保护作用, 可与吞噬泡或胞饮泡结合, 消化和利用其中的物质。也可以消化自身细胞破损的细胞器或残片,有利于细胞器的重新组装、成分的更新及废物的消除。 9.4.1 溶酶体的形态结构 ■溶酶体的形态 溶酶体是一种异质性(heterogeneous)的细胞器, 不同来源的溶酶体形态、大小, 甚至所含有酶的种类都有很大的不同。溶酶体呈小球状, 大小变化很大，直径一般0.25～0.8μm，最大的可超过1μm,最小的直径只有25～50nm。图9-36 是肝组织的Kupper 细胞(肝星形细胞)中不同大小的溶酶体,该细胞主要是吞噬衰老的红细胞。
图9-36 溶酶体的形态大小 具吞噬作用的肝Kupper细胞中不同大小的溶酶体, 图中示出至少10个不同大小的溶酶体。 ■溶酶体膜的稳定性 溶酶体的外被是一层单位膜, 内部没有任何特殊的结构。由于溶酶体中含有各种不同的水解酶类,所以溶酶体在生活细胞中必须是高度稳定的。溶酶体的稳定性与其膜的结构组成有关：
●溶酶体膜中嵌有质子运输泵(H+-ATPase),将H+泵 入溶酶体内, 使溶酶体中的H+浓度比细胞质中高；同时, 在溶酶体膜上有Cl-离子通道蛋白，可向溶酶体中运输Cl- 离子, 两种运输蛋白作用的结果，就等于向溶酶体中运 输了HCl, 以此维持溶酶体内部的酸性环境(pH约为 4.6～4.8)。 ●溶酶体膜含有各种不同酸性的、高度糖基化膜整合 蛋白, 这些膜整合蛋白的功能可能是保护溶酶体的膜免 遭溶酶体内酶的攻击, 有利于防止自身膜蛋白的降解。 ●溶酶体膜含有较高的胆固醇, 促进了膜结构的稳定。 9.4.2 溶酶体的发现与溶酶体的酶类 溶酶体内含有50多种酶类,这些酶的最适pH值是5.0, 故均为酸性水解酶(acid hydrolases)。图9-37是典型 的溶酶体的大小、所含主要酶类及膜中的V-型质子泵等。 酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶，正是对这种酶的细胞 定位研究导致溶酶体的发现。
溶酶体详解-过程、分类、意义
溶酶体 溶酶体是分解蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的细胞器。溶酶体具单层膜，形状多种多样，是0.025～0.8微米的泡状结构，内含许多水解酶，溶酶体在细胞中的功能，是分解从外界进入到细胞内的物质，也可消化细胞自身的局部细胞质或细胞器，当细胞衰老时，其溶酶体破裂，释放出水解酶，消化整个细胞而使其死亡。 溶酶体（lysosomes）一般为真核细胞中的一种细胞器；为单层膜包被的囊状结构，大小（在电镜下显示多为球形，但存在橄球形）直径约0.025～0.8微米；内含多种水解酶，专为分解各种外源和内源的大分子物质。1955年由比利时学者Cristian de Duve(1917-2013)等人在鼠肝细胞中发现。 中文名溶酶体外文名lysosomes 概述 已发现溶酶体内有60余种酸性水解酶（至2006年），包括蛋白酶、核酸酶、磷酸酶、糖苷酶、脂肪酶、磷酸酯酶及硫酸脂酶等。这些酶控制多种内源性和外源性大分子物质的消化。因此，溶酶体具有溶解或消化的功能，为细胞内的消化器官。 在大鼠肝脏中，从比线粒体分区稍轻的地方得到含有水解酶的颗粒分区，并以可进行水解（lyso）的小体（some）这个意义而命名为溶解体（lysosome;lss）。溶酶体中的酶是酸性磷酸酶、核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、组织蛋白酶、芳基硫酸醋酶、B-葡糖苷酸酶、乙酰基转移酶等，是在酸性区域具有最适pH的水解酶组。据电子显微镜观察，溶酶体是由6～8纳米厚的单层膜所围着的直径为0.4微米至数微米的颗粒或小泡。由于其形态极其多样化，所以把对酸性磷酸酶活性为阳性的物质鉴定为溶酶体。 特点 溶酶体的酶有3个特点： (1)溶酶体表面高度糖基化，有助于保护自身不被酶水解。膜蛋白多为糖蛋白，溶酶体膜内表面带负电荷，有助于溶酶体中的酶保持游离状态。这对行使正常功能和防止细胞自身被消化有着重要意义； (2)所有水解酶在pH值=5左右时活性最佳，但其周围胞质中pH值=7.2。溶酶体膜内含有一种特殊的转运蛋白，可以利用ATP水解的能量将胞质中的H+（氢离子）泵入溶酶体，以维持其pH值=5；
奥氏体化
奥氏体化？将钢件加热至临界点以上温度，使之转变为奥氏体，并获得均匀奥氏体组织 奥氏体的形成过程包含点阵重构和原子的扩散 奥氏体的性能：在钢的各种组织中，以奥氏体的密度最高，比体积最小，线膨胀系数最大，导热性能最差。故奥氏体钢在加热时应降低加热速度 各种临界转变温度的物理意义 Ac1：加热时珠光体转变为奥氏体的温度 Ac3：加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度 Accm：加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度 Ar1：冷却时奥氏体转变为珠光体的温度 Ar3：冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度 Arcm：冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度 奥氏体化过程要经历四个阶段： 1. 奥氏体晶核的形成 2. 奥氏体晶核的长大 3. 渗碳体的溶解 4. 奥氏体成分的均匀化珠光体转变为奥氏体并使奥氏体成分均 匀必须有两个必要而充分条件：一是温度条件，要在Ac1以上加热，二是时间条件，要求在Ac1以上温度保持足够时间。 四、影响奥氏体形成速度的因素： 一）加热温度 (二)钢的碳含量’钢中含碳量越高，奥氏体的形成速度越快 (三)钢的原始组织\原始组织越细，A形成越快 钢中合金元素对奥氏体形成的影响主要有两方面： 一方面是合金影响碳在奥氏体中的扩散系数； 另一方面是合金元素加入改变碳化物的稳定性。 连续加热时奥氏体的形成与等温形成过程相比特点。 一、转变在一个温度范围内完成 二、转变速度随加热速度增加而增加 三、奥氏体成分不均匀性随加热速度增大而增大 四、奥氏体起始晶粒大小随加热速度增大而细化 奥氏体晶粒度的概念有以下三种起始晶粒度本质晶粒度实际晶粒度 起始晶粒度: 奥氏体转变刚刚完成，即奥氏体晶粒边界刚刚相互接触时的奥氏体晶粒大小 实际晶粒度:钢在某一具体的加热条件下实际获得的奥氏体晶粒的大小称为实际晶粒度。 本质晶粒度: 根据GB/T6394-2002，即在930±10 ℃保温3~8h后所测得的奥氏体晶粒大小称为本质晶粒度。 A晶粒具有正常长大倾向的钢称为本质粗晶粒钢 A晶粒具有异常长大倾向的钢称为本质细晶粒钢 影响A晶粒长大的因素
第5讲人类溶酶体与溶酶体疾病
第五讲人类溶酶体与溶酶体疾病 溶酶体是一种细胞器，最初由德杜费(Christian deDuve)等于1955年用分级分离技术从鼠肝细胞成功分离。这是一种含有多种水解酶，对蛋白质、核酸和多糖等起降解或消化作用的小体，故名溶酶体。溶酶体与人类疾病有着较密切的关系，溶酶体异常会引发很多疾病，如痛风和矽肺等。 1.溶酶体的结构 溶酶体外包有单层膜，厚度约为7～lOnm。与其他细胞器膜不同的是，溶酶体膜的磷脂成分与质膜相近，便于质膜与溶酶体膜结合。与细胞其他膜结构上的不同，溶酶体膜上有H+——ATPase，它水解ATP将质子转运到溶酶体内，以维持其酸性环境；溶酶体膜上的转运蛋白，可将有待降解的生物大分子转运进溶酶体，并将水解的产物转运出去；溶酶体膜内表面含有大量糖链，可以防止膜被水解酶水解，膜外表面带负电荷，主要为唾液酸，可能与膜融合识别有关。溶酶体内含密度不等的酸性水解酶。现已知各类细胞的溶酶体中约含酶60种，包括蛋白质、糖类、脂类等物质的水解酶类，如酸性磷酸脂酶、组织蛋白酶、核糖核酸酶以及芳香基硫酸酶脂A和B等。各类溶酶体所含水解酶也有所不同，大多数溶酶体里的酶是糖蛋白，但也有例外，如鼠肝细胞和肾细胞溶酶体里的酶大部分是脂蛋白。 2 溶酶体的功能 溶酶体有两种类型，一种是初级溶酶体，这种溶酶体只含水解酶而不含被催化的底物，这是一种处于潜伏状态的溶酶体；另一种为次级溶酶体，不仅含有水解酶，而且还含有大量被催化的底物，这是一种正在进行消化作用的溶酶体。溶酶体的主要功能是参与细胞内的各种消化活动。细胞为了维持生存，必须摄人外周物质和消灭入侵病菌，包括各种病原微生物，如巨噬细胞的溶酶体可将吞噬进来的病菌或异源物质隔离并消化。 随着溶酶体作用机制研究的不断深入，溶酶体的其他功能不断被发现，包括溶酶体自噬作用以及溶酶体在细胞代谢、免疫、激素分泌调节等活动中的功能。在生物有机体发育、衰老及组织更新过程中，细胞通过溶酶体发生的自吞噬作用，可将蛋白及细胞器消化[引。在胞吞过程中，溶酶体参与了胆固醇的代谢和受体的内化等重要细胞活动。一些溶酶体也承担着存储、转运和分泌某些生物物质的功能，因而被称为分泌型溶酶体，如黑色素细胞分泌黑色素，破骨细胞对骨组
溶酶体的形成与作用及其研究近况_刘莉
溶酶体的形成与作用及其研究近况 刘 莉 (黑龙江省畜牧兽医职业学院,黑龙江哈尔滨150111) 中图分类号:S852.21 文献标识码:B 文章编号:1004-7034(2003)03-0019-01 关键词:溶酶体;溶酶体酶;酸性水解酶 摘 要:溶酶体是动物细胞中的细胞器,内含多种高浓度的酸性水解酶,目前已证实所含水解酶多达60多种,其中标志酶为酸性磷酸酶(ACP)和三偏磷酸酶(TMP),主要功能是在细胞内起消化作用,对机体也有防御功能,并能清除衰老细胞和多余的细胞器。溶酶体酶出现异常而造成的疾病目前已发现多种,还发现一些疾病时溶酶体数量增加,因此近年来对溶酶体研究日益受到重视。 溶酶体是由一层膜所包围的襄泡状细胞器,内含多种高浓度酸性水解酶,是细胞进行内消化作用的主要场所。与其他细胞器相比,溶酶体发现较晚,是De.Duve等于1955年在鼠肝细胞经细胞分级分离出来,并经电子显微镜鉴定证实。[1]研究发现溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中,植物细胞则有类似功能的细胞器,原生动物细胞中也存在有类似功能的结构,细菌细胞中没有溶酶体,但有些细菌的壁与质膜之间的质间隙中含有水解酶,起类似溶酶体的作用,由于他们在细胞生理、病理过程中起着重要作用,因此近年来对其研究引起广泛关注。 1 溶酶体的来源及特性 溶酶体具有多型性异质型。依据是否含有作用底物而分为初级溶酶体、次级溶酶体和残余小体。初级溶酶体形成的主要途径是内质网上合成的溶酶体酶经过糖链的合成与加工形成M6p(甘露糖-6-磷酸)特异标志,经高尔基体分选、投送,形成初级溶酶体。高尔基体还可通过含有水解酶的小泡分泌到细胞外,再经内吞回收形成溶酶体,这是因为细胞质膜上存在有M6p受体,可与溶酶体酶结合送入初级溶酶体。初级溶酶体只含有水解酶,但无作用底物。次级溶酶体中则含有相应的作用底物,以及由此形成的消化产物。根据作用的底物来源不同,可将其分为自噬溶酶体、异噬溶酶体和混合性溶酶体3种。自噬溶酶体内是包围了多余和衰老的细胞器形成,底物来自细胞本身的各种成分。异噬溶酶体是细胞通过内吞作用吞入异物形成吞噬胞和胞饮泡,再与溶酶体融合后形成,它的底物来自细胞外物质。混合性则二者都含。次级溶酶体内的消化作用完成后,酶的活力很弱甚至消失,仅留有未消化的残渣,称为终末溶酶体。 2 溶酶体酶 溶酶体是含多种水解酶类的细胞器,目前已证实所含的水解酶多达60多种,这些酶的最适p H值一般为3.5～5.5,故称为酸性水解酶。Tappel等根据溶酶体中各种酶作用底物不同将其分为6大类,即蛋白和肽酶、核酸酶、磷酸酶、水解糖蛋白和糖脂糖链的酶、分解氨基多糖的酶及分解脂质的酶。溶酶体酶的种类虽然很多,但每一个溶酶体中所含酶的种类都很有限,即各溶酶体含有不同的酶的组合,而其中的酸性磷酸酶(ACP)普遍存在于溶酶体中,并能通过电镜酶细胞化学方法显示,显示方法也稳定可靠,故将其作为标志酶。近年来还证实三偏磷酸酶(TMP酶)多和ACP同时在大部分溶酶体内显示活性,而且有些溶酶体中只显示TMP酶活性,而无ACP酶活性,因此认为标记整个溶酶体系统的标志酶应为上述两种酶。3 溶酶体的主要功能 3.1 细胞内消化作用 溶酶体含有降解各类生物大分子的酶,是细胞内极其复杂、精致的消化分解各种生物大分子的消化系统,可降解细 收稿日期:2002-12-30 作者简介:刘莉(1959-),女,黑龙江双城人,高级讲师,本科.胞吞入的异物,以获得营养,供细胞代谢使用。在饥饿状态,溶酶体甚至可降解细胞自身的生物大分子,经消化产物穿过溶酶体膜进入胞质,参与正常细胞代谢被吸收利用[2,3]。 3.2 防御功能 人和动物体颗粒白细胞和巨噬细胞等可吞噬细菌和病毒等有害物,并送至溶酶体消化降解,在杀微生物同时还将营养成分供细胞代谢使用。 3.3 清除细胞内衰老和多余的细胞器 由于细胞内的生物大分子和细胞器都有一定的寿命,当它们衰老时,将由溶酶体把其包围形成自噬小体,进一步消化利用。 此外,某些细胞的溶酶体还有对机体发展不同阶段需要清除的细胞和某些衰老的细胞及时清除的功能等等。当然正常生理条件下,溶酶体是不会威协细胞生存的,这是因为溶酶体膜高度的糖基化,可抵御水解酶的降解及细胞质中p H值为712不适宜水解酶活性的原故。 4 溶酶体与疾病 目前已知人的30多种先天性疾病与溶酶体有关,其中绝大部分是由于缺乏某些溶酶体酶,致使某种物质在组织中大量积累而造成疾病。如婴儿的黑朦性先天愚病,就是因为组织的溶酶体中缺少B-氨基己糖脂酶,不能分解B-神经节苷脂,而使其在溶酶体中形成同心圆状膜贮积,如果发生在神经细胞中,就会造成精神痴呆,约在2～6岁便会死亡。再有像结核杆菌的外表有一层厚的蜡质膜,被吞噬后能抵御溶酶体酶的消化,使机体受到感染。而类风湿关节炎则是因为这种病人溶酶体膜脆而易破,使酶释放到关节处的细胞间质中,使骨组织受侵蚀,引起炎症。动物方面研究报道较少,只发现某些疾病时溶酶体增加,如山羊冰川棘豆中毒时,肝、肾、脑组织电镜观察溶酶体增加,兔痒螨中肠细胞胞质内具有各期溶酶体。[4]近年来细胞生物学领域的一个研究热点是细胞凋亡,它关系到个体的生长、发育、畸形、衰老、疾病的发生与防治。有报道鸭胸腺细胞凋亡时,溶酶体有明显变化,先是大量增生,之后与粗面内质网包裹的各种细胞成分形成的自噬体融合变成凋亡小体。有还发现细胞外部各种类型的信号物质如激素、细胞因子等通过内吞作用进入细胞内,并多和溶酶体融合被其降解,这些过程与细胞代谢和行为调节关系可能极为密切。由于溶酶体对机体代谢有重要的意义,因此对其研究已日益受到重视。 参考文献: [1] B D黑姆斯,N M胡珀,J D霍顿.生物化学(英)[M].王镜岩译. 北京:科学出版社,2000.116. [2] 钱凯先.细胞生物化学原理[M].浙江:浙江大学出版,1999.1, 239. [3] 李玉谷.鸭胸腺细胞自然凋亡的电镜观察[J].畜牧兽医学报, 2000,6:571-575. [4] 韩贻仁.分子细胞生物学[M].北京:科学出版社,2001.3-224. (004) 91 溶酶体的形成与作用及其研究近况-刘 莉 Heilongjiang Journal of Animal Science and Veterinary Medicine