Endocytosis and Lysosome Formation
固有及获得性免疫基础
Innate (nonspecific) Immunity
Physiological and Chemical Barriers
Skin and mucous membranes Acid pH Fatty acids Hydrolytic enzymes (lysozyme) Proteolytic enzyems and bile Interferons – proteins made by cells in response to virus
PMNs play a major role in protection a/g infection Defects – chronic or recurrent infection
Phagocytic Cells
Macrophages – phagocytes derived from blood monocytes
along capillaries Phagocytize microorganims and foreign substances in
bloodstream and tissues Destruction of aged and imperfect cells such as RBC
Phagocytic Cells
Cells of the macrophage s have two major functions
Engulf and digest microorganisms and foreign particles Antigen presentation
Polymorphonuclear leukocytes (PMN)
细胞吞噬和细胞内消化的分子机制
细胞吞噬和细胞内消化的分子机制细胞吞噬和细胞内消化是细胞生命的重要过程，其分子机制也备受关注和研究。
本文将介绍细胞吞噬和细胞内消化的基本概念、分类、分子机制，以及多种疾病中这些过程的异常表现和研究进展。
一、基本概念细胞吞噬和细胞内消化是指细胞将外界固体颗粒、液体、或其他细胞等物质吞进细胞，并在胞内进行消化的过程。
这种过程有助于细胞获取营养物质、清除垃圾、调节细胞环境和免疫防御等功能，同时也是一些病理情况的重要表现。
二、分类根据吞噬物质的性质和胞内转运途径的不同，细胞吞噬和细胞内消化可以分为多种类型。
其中最常见的包括：1. 内吞作用（Endocytosis）：通过细胞表面的包泡或囊泡将外界物质包裹进细胞内，主要包括胞吞作用（Phagocytosis）和胞吸作用（Pinocytosis）两种。
2. 自噬作用（Autophagy）：指细胞通过自身的溶酶体系统主动分解和利用旧细胞器、蛋白质、或其他杂质等物质，以维持正常的代谢水平和生命活动。
3. 细胞嵌合作用（Cell Fusion）：指多个细胞融合成一个更大的多核细胞或细胞群体，其中的杂质和细胞器可能会经过细胞内消化的过程。
三、分子机制胞吞作用和胞吸作用是最为直接和典型的细胞吞噬过程，其分子机制包括以下几个关键步骤。
1. 吞噬(body formation)：吞噬物质与细胞膜表面的受体结合，激活细胞骨架蛋白和膜蛋白，形成吞噬囊泡或吞噬体。
2. 转运（Phago-lysosome fusion）：吞噬体与细胞质内的溶酶体融合成吞噬体-溶酶体体系，形成消化囊泡或消化体。
3. 消化（Digestion/autolysosome）：吞噬体-溶酶体体系内的酶和蛋白质发生反应，将吞噬体内的物质分解为简单的化合物，然后释放回细胞质或排泄。
以上过程中，细胞表面受体、骨架蛋白和膜蛋白，以及涉及吞噬作用调节的分子信号通路和酶类都是研究的热点。
四、疾病中的异常表现细胞吞噬和消化过程异常会导致多种疾病的发生和发展，其中一些比较典型的包括：1. 炎症反应：过度或不适当的细胞吞噬和消化过程会引起局部或全身炎症反应，从而导致组织损伤和病理状态的产生，例如风湿性关节炎、肺炎等。
细胞生物学名词解释
名词解释第二章细胞生物学研究方法1、显微镜分辨率（resolution/R）：指在人眼明视距离处，能清楚地分辨被检物体细微结构最小间隔的能力。
2、细胞培养（cell culture）：是将活体中分离的细胞或其他建系细胞，在体外模拟体内的生理环境的一定条件培养，使其能继续生存、生长甚至增殖的一种方法。
3、原代培养（primary culture）：指直接从生物体获取细胞进行培养。
4、传代培养（secondary culture）：指将适应了体外生长的原代细胞进行按1：2以上比例的连续扩大培养。
5、细胞融合（cell fusion）：在自发或人工诱导下，相同或不同基因型细胞之间相互融合的过程。
6、细胞株（cell strain）：当培养细胞具有某些特征与标志并能继续培养下去时称为细胞株。
7、细胞系（cell line）：原代培养细胞经传代成功后即成为细胞系。
8、差速离心：（differential centrifugation）：通过一系列递增速度的离心，即由低速到高速逐渐沉降分离，将不同大小颗粒分离的方法。
第三章细胞概述9、DNA双螺旋结构（DNA double helix）：一种核酸的构象，在该构象中，两条反向平行的多核甘酸链相互缠绕形成一个右手的双螺旋结构。
10、蛋白质一级结构（primary structure）：指一条或几条多肽链中氨基酸的种类、数量和排列顺序。
11、生物大分子（biomacromolecule）12、生物小分子（biomicromolecule）第四章细胞膜13、生物膜（biological membrane）：细胞膜和细胞内膜的合称。
14、单位膜（unit membrane）：生物膜有共同的结构特征，在透射电镜下表现为“二暗夹一明”的三层结构，故又称单位膜。
15、液态镶嵌模型（fluid mosaic model）：膜中脂质双层构成膜的连贯主体，它既具有晶体分子排列的有序性，又具有液体的流动性。
7-2-细胞膜-第三讲
A White Blood Cell Phagocytizing Bacteria, this white blood cell, a neutrophil(中性白细胞） has a single nucleus with several lobes joined by thinner connections
胞吞作用和胞吐作用
一. 胞吞作用endocytosis (内吞作用或入胞作用)
——质膜内陷包围细胞外物质形成膜泡，进而 脱离质膜转运至细胞内的过程。 包括： 吞噬作用 phagocytosis 胞饮作用 pinocytosis
1
受体介导的胞吞 receptor-mediated endocytosis
细胞外
细胞内
胆固醇的作用：参与膜的构建；参与类固醇激素的 合成；参与胆汁酸和VD的合成。
受体介导的LDL胞吞过程
LDL 受体 结合 有被小窝
有被小泡
融合
无被小泡
融合
pH
内体 改变
转运小泡(受体)
受体与LDL 融合 分离
细胞膜 (受体再循环) 细胞质
溶酶体(LDL)
胆固醇
LDL受体介导的LDL胞吞过程
一. 胱氨酸尿症 cystinuria ——载体蛋白异常性疾病 二. 肾性糖尿病 renal glycosuria ——葡萄糖载体蛋白异常性疾病 三. 囊性纤维化 cystic fibrosis ——通道蛋白异常性疾病
四. 家族性高胆固醇血症 familial hypercholesterolemia
The overlapping arrangement of the flexible triskelion arms provides both mechanical strength and flexibility.
2010房室化
真核细胞膜结合区室的主要功能
细胞器(区室)
胞质溶胶 细胞核 内质网 高尔基体 溶酶体 内体 线粒体 叶绿体
主要功能
代谢的主要场所；蛋白质合成部位 基因组存在场所，DNA和RNA的合成 地 大多数脂的合成场所，蛋白质合成和 集散地 蛋白质和脂的修饰、分选和包装 细胞内的降解作用 内吞物质的分选 通过氧化磷酸化合成ATP 进行光合作用
各自的位置是处于流动
状态。正是这种流动状
态,将细胞的合成活动、
分泌活动和内吞活动连
成了一种网络结构。
膜流(membrane flow)
膜流是指细胞的膜成分在质膜
与内膜系统之间，以及在内膜 系统各结构之间流动的现象。 其本质就是膜脂和膜蛋白在细 胞内的转移与重组的过程。 膜流过程中，提供膜性小泡的 膜结构称为供体房室（donor compartment）； 接受膜性小泡的膜结构称为受 体房室（acceptor Compartment）。 膜流过程既不会减少供体房室 的膜成分，也不会增加受体房 室的膜成分。
率.内膜系统的这种分隔作
用就称为细胞内的区域化 (compartment).
一、内膜系统的区域化（房室化）
nucleus
cytosol Endoplasmic reticulum
mitochondrion
lysosome
Golgi complex Decomposed Product of protein endosome Excrete body Plasma membrane
COPII-coated vesicles move materials from the ER
to the Golgi.
COPII Antibodies
内体—溶酶体运输及其细胞功能
生命科学Chinese Bulletin of Life Sciences第22卷 第11期2010年11月Vol. 22, No. 11Nov., 2010文章编号 ：1004-0374(2010)11-1138-09收稿日期：2010-07-19基金项目：国家自然科学基金项目(30730049)*通讯作者：E-mail: wli@; Tel ：010-********内体—溶酶体运输及其细胞功能郝振华，李 巍*(中国科学院遗传与发育生物学研究所，北京 100101)摘 要：哺乳动物细胞中，内吞作用通过质膜内陷形成囊泡来摄取外界物质，经早内体到达晚内体/溶酶体降解或经再生循环回到质膜。
内体运输网络参与细胞一系列重要生命活动，如信号通路调节、细胞器发生以及胞吐作用等。
近年来发现A p s 、B L O C s 、H O P S 和E S C R T s 等复合体共同参与货物由胞内体到溶酶体或溶酶体相关细胞器的运送。
该文主要就这些内体—溶酶体运输系统中重要蛋白复合体的组成和功能进行综述。
关键词：内体—溶酶体运输；溶酶体相关细胞器；信号转导；胞吐作用中图分类号：Q 244 文献标识码：ACellular functions of the lysosomal transportHAO Zhen-hua, LI Wei*(Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Beijing100101, China)Abstract: In mammalian cells, endocytosis is initiated by which extracellular molecules are internalized through the formation of vesicles at the plasma membrane (PM). The internalized cargoes pass through early endosomes and then to late endosomes/lysosomes for degradation or recycle back to the PM. The endosomal transport network plays important roles in the regulation of cell signaling, organellar biogenesis and exocytosis. Several complexes including APs, BLOCs, HOPS and ESCRTs are assembled at the endosomes to form a unique endocytic protein macrocomplex that governs endomembrane sorting and trafficking to the lysosomes. In this review, we mainly focused on the composition and functions of these complexes involved in the lysosomal transport.Key words: lysosomal transport; lysosome-related organelle; signaling transduction; exocytosis细胞内体(endosome)是囊泡运输的枢纽环节，参与细胞代谢、神经递质的释放、激素分泌、天然免疫以及精卵结合等多项重要生命活动，被称作分选中心或分选机器(sorting machine)。
细胞器图(Organelles Chart)
Vesicles
• Animal Vacuoles (vesicles) are surrounded by membranes. They are small, round structures that transport material around the cell. Vacuoles in animal cells are considerably smaller than those in plant cells. In animal cells vacuoles may store food that needs to be digested. Food cannot pass through membranes until it is broken into smaller particles. The lysosome can fuse with the vacuole membrane and move digestive enzymes into the food vacuole to break down what is in there. Your white blood cells do this when they eat invading bacteria. Vacuoles can also store indigestible wastes until they can fuse with the cell membrane and move the wastes outside. Vesicles in animal cells can also form when the cell membrane surrounds a material and pinches off to bring the substance inside the cell. This process is called endocytosis.
小浩学长人体解剖学名词解释
人体解剖学名词解释第一章1、细胞膜（cell membrane）是包围在细胞最外层的薄膜，又称质膜2、单纯扩散（simple diffusion）一些脂溶性小分子物质能从浓度高的一侧通过胞膜自由扩散至浓度低的一侧。
3、被动转运（passive transport）离子或小分子物质顺着浓度梯度和电位梯度通过细胞膜的跨膜转运，其特点是不需要消耗能量。
4、主动转运（active transport）物质从浓度低的一侧运输至浓度高的一侧，该过程需要消耗能量。
并且这种运输方式依靠细胞膜上的嵌入蛋白质。
5、胞饮作用（endocytosis）是通过细胞膜的运动，将细胞外某些物质团块吞进细胞内的过程。
6、胞吐作用（exocytosis）是通过细胞膜的运动，将细胞内某些物质团块吐到细胞外的过程。
7、细胞质（cytoplasm）是填充于细胞膜和细胞核之间的半透明胶状物质，由基质和其中的细胞器构成8、内质网（endoplasmic reticulum）是细胞质的膜性管道系统，互相连通成网状。
表面附有核糖体的内质网叫做粗面内质网，表面无核糖体的称为光面内质网。
9、高尔基复合体（Glogi complex）电镜下为数层扁平囊泡，由若干大泡，小泡构成。
可对蛋白质进行加工。
10、溶酶体（lysosome）一种内含有酸性磷酸酶和多种水解酶的物质，这些酶可以消化大分子物质。
溶酶体可吞噬细胞中的细菌、异物，以及一些衰老损伤的细胞结构。
11、核糖体（ribosome）由核糖和蛋白质组成的物质。
功能是合成蛋白质12、中心体（centrosome）因其靠近细胞的中心，故称中心体。
呈圆筒状小体，成对存在。
13、微丝（microfilament）为细胞质中一种实心的丝状结构。
14、线粒体（mitochondria）是细胞内物质氧化还原的重要场所，细胞内生物化学活动所需要的能量大多由线粒体提供。
故称为细胞的“动力工厂”15、细胞核（nucleus）由核膜、核液、核仁和染色质组成。
biology
IV. Energy Transfer (பைடு நூலகம்hapter 3)
Chemical Reactions Enzymes
Plasma Membrane Structure/Function
Plasma membrane is a double-layered structure. Separates the cell from the environment – is the border between living and non-living. Regulates exchange between cell and the exterior.
Extracellular Matrix
Some Functions of Plasma Membrane Proteins
Plasma Membrane Transport: Role of Proteins
Diffusion –facilitated Active Transport Endocytosis Phagocytosis Exocytosis
Polar head
Diffusion Across A Lipid Bilayer
Movement of SOLUTE
Osmosis: Passive Transport of Water
Movement of WATER In osmosis, water travels from an area of lower solute concentration to an area of higher solute concentration
Cholesterol is Part of the Plasma Membrane
脂质体阿霉素技术简介
DSPE-PEG(2000)， DSPE-PEG(5000),DSPE-PEG-
Maleimide
胆固醇
其它辅剂
中性磷脂化学结构
18:0 PC (DSPC) 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine
硫酸长春新碱脂质体（Marqibo® ，美国Talon公司，2012） 阿胞糖苷+正定霉素脂质体(VYXEOS® ，Celator制药，2016.3）
国内 紫杉醇脂质体(力扑素®, 南京思科药业,2003) 盐酸多柔比星脂质体（立幸®,常州金远药业制造有限公司） 盐酸多柔比星脂质体(里褒多®,上海复旦张江生物医药股份有限公司) 盐酸多柔比星脂质体(多美素®, 石药集团有限公司) 两性霉素B脂质体(锋克松®,上海新先锋药业有限公司低 药物毒性
脂质体
提高 药物疗效
降低药物不良反应 提高患者生活质量
患者
挽救或显著延长 癌症患者的生命
脂质体药物的优势
降低毒副作用 提高疗效 靶向性 药物稳定和保护 增加血药物浓度&半衰期 药物缓释作用 组织分布可控性 增加药物溶解
主要质量控制指标
平均粒径和分布 药物包裹率 药物释放率（vitro) 溶血磷脂含量 磷脂氧化值 磷脂含量及比例; 磷脂与胆固醇比例 残留溶剂 渗透压 含量、有关物质、pH值 无菌、热原等
D D Lasic Carl Alving（脂质体免疫） Leaf Huang （基因治疗载体） Teresa M. Allen/Christopher C. Benz/ Demetrios
Papahadjopoulos (抗体/主动靶向脂质体）
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Endocytosis and Lysosome
Formation
The Endolytic Pathway
/ 岩棉板岩棉管硅酸盐保温涂料硅酸铝
Lysosomes and Endosomes
•Early endosome
–pH 6.5-6
–sorting endosome
•Late endosome
–pH 5.5-5
•Lysosome
–pH 5-4.5
Structure of Lysosomes
•Protein rich membranes
–Lamp/Limp family of
glycoproteins
•Unusual lipids
–lyso-bisphosphatidic acid
–thought to protect lysosomal
membrane lipids from action of
lumenal lipases
•Multivesicular bodies (late
endosomes/lysosomes)
–invagination of the limiting
membrane
–forms internal membranes
•TM proteins can segregate into
limiting or internal membranes
•limiting membrane can be
recycled, internal is not
Phagocytosis
Endocytic Mechanisms •cytockeletal element
involvement
–macropinocytosis
–phagocytosis
•clathrin coated pits •calveolin coated calveolae •non-coated pit pinocytosis
Receptor-Mediated
Endocytosis
•Clathrin-coated pits
•AP1, 2, 3, 4
–heterotetramer
–α& γsubunits target
–βsubunits bind clathrin
–μbinds receptor signal sequence •clathrin triskelion
–hexamer of 3 heavy & 3 light chains
Formation of Coated Pit •AP2-receptor
interaction
•Receptor clustering
•Clathrin recruitment
•Dynamin collar
assembly
•Budding
•Uncoating & recycling of components
Coated Pit Targeting Sequences
•FxNPxY
•Yxx
•Tyrosine residue in these contexts is necessary & sufficient to mediate AP2 interactions and subsequent clathrin assembly
Endocytosis Kinetics
•Bulk rate
–measurement of lipid movement
•Binding-studies & Turnover
–experiments designed to measure ligand-receptor interaction strength and rate of receptor/ligand destruction, synthesis and replacement
LDL
EGFR
CD4
Pumps
Calveolae
Or as they're better known…•Plasmalemmal vesicles •Associated with lipid rafts •Membrane lipid cycling
•Raft-associated protein
endocytosis/exocytosis
–Inner leaflet proteins
•acylated proteins
•prenylated proteins
–Outer leaflet proteins
•GPI-linked
–Some TM proteins that interact
specifically with
glycosphingolipids/cholesterol
Calveolae
•Calveolin
–high-affinity
cholesterol binding
protein
Macropinocytosis in Action
Pretty Colored Vesicles •Gold dust through the
endolytic pathway
–coated pits (CP)
–early endosome (EE)
–late endosome (LE)
–lysosome (LY)
Recycling Membrane Components from
Endosomes •Tubulovesicular
morphology
–membrane
concentrated
tubules
–bud & recycled
directly & indirectly
Ok, It's In the Cell. Now What •pH dependent
interactions
–affects protein-protein
interactions in endolytic
compartments •Acidification mediated by
H+ATPase
–vacuolar ATPase
Some Examples of
Receptor Mediated
Endocytosis •Receptor recycling –LDL-LDLR
–transferrin-transferrin
receptor
•Receptor destruction –EGF-EGFR。