第七讲细胞质基质和内膜系统概述.ppt

溶酶体的发现 De Duve 1949发现，1974获诺贝尔医学生理学奖； 与线粒体纠缠不清； 最初研究目的:大鼠肝匀桨中与糖代谢相关酶及其在各细胞器中的分布； 酸性磷酸酶(不参与糖代谢)仅作为对照，发现其主要存在于“分离的线粒体”(包含溶酶体)中； 偶然：蒸馏水处理或长时间放置样品酶活性升高；但同时其中的线粒体并未发生变化。 另外一种具膜的细胞器中含酸性磷酸酶； 近一步离心，分离得到了溶酶体，1955，电镜下观察到，得到确认。 偶然？ 敏锐的洞察能力 科学发现的两种模式 常规模式：正确的假说指导，无偶然因素作用下发现科学事实； 非常规模式：以意外科学事实为契机而作出的科学发现； 溶酶体的分布 溶酶体结构电镜图 一 溶酶体的结构类型 1.形态结构特点: 异质性细胞器(不同溶酶体形态大小及水解酶种类差异较大） 多呈球形 直径多在0.2-0.8?m，最小0.05?m，可达数?m 。 大鼠肝细胞溶酶体 酶 天然底物 酶 天然底物 磷酸酶类 酸性磷酸酶 磷酸单脂 酸性磷酸二脂酶 磷酸二脂 酸性焦磷酸酶 ATP， FAD 磷脂酸磷酸酶 磷脂酸 磷酸蛋白磷酸酶 磷酸蛋白 硫酸酯酶 芳基硫酸酯酶 芳基硫酸酯 蛋白酶和肽酶 组织蛋白酶 蛋白质 胶原酶 胶原 肽酶 肽 核酸酶 核糖核酸酶 RNA 脱氧核糖核酸酶 DNA 脂酶 磷酸脂酶 磷脂 酯酶 脂肪酸酯 β-葡萄糖脑苷脂酶 葡萄糖脑苷脂 糖苷酶 α葡萄糖苷酶 糖原 β葡萄糖苷酶 糖蛋白 β-半乳糖苷酶 糖脂、糖蛋白 溶菌酶 细菌的细胞壁 异质性细胞器(形态，内含物质上的差异） 溶酶体膜的特点： ①嵌有质子泵，以形成和维持酸性内环境。 ②具有多种载体蛋白，用于水解的产物向外转运； ③膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解。 2 溶酶体的类型 根据所处功能阶段不同可分为： 初级溶酶体(primary lysosome) 次级溶酶体(secondary lysosome) 残余体（residual body） 1)初级溶酶体(primary lysosome) 由高尔基复合体分选产生的运输小泡和前溶酶体融合形成; 内含各种酸性水解酶，但未与底物结合 均质球形 初级溶酶体 初级溶酶体的发生 ①溶酶体酶的分选 ②含溶酶体酶的无被小泡形成 ③无被小泡结合前溶酶体形成初级溶酶体 初级溶酶体的形成过程图 前溶酶体 溶酶体酶的分选 溶酶体酶具有信号区/信号斑(Signal patch) ● 信号斑(signal patch) 信号斑是溶酶体酶蛋白多肽形成的一个特殊的三维结构, 它是由三段信号序列构成的, 可被磷酸转移酶特异性识别。 将磷酸基团添加到溶酶体酶的甘露糖的第六位碳上的反应是由两种酶催化的，一种酶是N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶(N-acetyglucosamine phosphotransferase)，另一个酶是N-乙酰葡萄糖苷酶, 功能是释放N-乙酰葡萄糖胺(46)。 图9-46 溶酶体酶蛋白信号斑与磷酸化酶相互作用 顺面高尔基体中的N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶有两个功能位点,一个识别位点能够识别信号斑并与之结合；催化位点与高甘露糖N-连接的寡聚糖以及UDP-GlcNAc结合 TGN区M6P受体特异性的识别并结合M6P，在反面膜囊溶酶体酶聚积处，出芽形成有被小泡. M6P受体与M6P在pH7结合，在pH6分离. 有被小泡脱被形成无被运输小泡 ? 依赖于M6P 的分选途径的效率不高：部分含M6P的溶酶体酶可通过运输小泡直接分泌到细胞外； 质膜上存在依赖钙离子的M6P受体，与胞外的溶酶体酶结合，通过受体介导的内吞作用，将酶送至前溶酶体中，M6P受体返回细胞质膜，反复使用。 ? M6P分选途径只限于溶酶体的酸性水解酶，溶酶体中还存在不依赖于M6P的分选途径： 如溶酶体膜蛋白的分选和转运等 含M6P的酶的运输特异性不强 （三）膜脂的合成 合成几乎所有细胞膜需要的脂类； 膜脂的合成与蛋白质的合成、运输过程密切相关； 细胞的膜成分“源泉”。 ①磷脂在胞质面合成： 新合成脂类分子最初只嵌入内质网脂双层的细胞质基质面。 底物： 磷酸甘油、脂酰辅酶A、胆碱（均存在于细胞质基质中） 催化酶： 酰基转移酶、磷酸酶、胆碱磷酸转移酶（位于内质网膜上，活性部位朝向细胞质基质） 首先，内质网膜中脂肪酸与胞质溶胶中的磷酸甘油结合,然后脱磷,并内质网膜中胆碱磷脂转移酶的作用下,将胞质溶胶中的CDP-胆碱与内质网膜中的甘油脂肪酸结合形成磷脂酰胆碱。 翻转酶 (flipase) : 以比自发翻转快105倍的速度，将脂类分子从细胞质基质面膜层翻转到ER腔面膜层中。 特点： 选择性转移，对含胆碱的磷脂转