高中生物学的溶酶体.docx

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1、高中生物学的溶酶体高中生物学必修1教材简单介绍了溶酶体: 教材上为什么说某些植物有溶酶体(如上图)?那么,那些植物没有溶酶体,如何进行贮藏水解酶? 溶酶体是单层生物膜围成,内含60多种酸性水解酶类的囊泡状的一种异质性细胞器。1955年,科学家首次用电子显微镜看到了这种结构,并命名为“溶酶体”,含义是溶解或消化小体。几乎所有的动物细胞中都存在溶酶体,例如巨噬细胞中含有数百个溶酶体。植物细胞内有与溶酶体功能类似的细胞器如圆球体、糊粉粒和中央液泡。但在细菌中没有发现溶酶体。根据其完成生理过程的不同阶段,可分为初级溶酶体、次级溶酶体和残余体。一、溶酶体的结构1955年Duve与Novikoff首次发现

2、溶酶体(lysosome)。它是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器,其主要功能是进行细胞内消化。具有异质性,形态大小及内含的水解酶种类都可能有很大的不同,标志酶为酸性磷酸酶。根据完成其生理功能的不同阶段可分为初级溶酶体(primary lysosome),次级溶酶体(secondary lysosome)和残体(residual body)。1、初级溶酶体直径约0.20.5um膜厚7.5nm,内含物均一,无明显颗粒,是高尔基体分泌形成的。含有多种水解酶,但没有活性,只有当溶酶体破裂,或其它物质进入,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、磷脂酶类,已知60余

3、种,这些酶均属于酸性水解酶,反应的最适PH值为5左右,溶酶体膜虽然与质膜厚度相近,但成分不同,主要区别是:膜有质子泵,将H+泵入溶酶体,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、次级溶酶体这些都是消化泡,正在进行或完成消化作用的溶酶体,内含水解酶和相应的底物,可分为异噬溶酶体(phagolysosome)和自噬溶酶体(autophagolysosome),前者消化的物质来自外源,后者消化的物质来自细胞本身的各种组分。3、残体又称后溶酶体(post-lysosome)已失去酶活性,仅留未消化的残渣故名,残体可通过外排作用排出细胞,也可能留在细胞内逐年增多,如肝细胞中的脂

4、褐质。二、溶酶体的功能溶酶体的主要作用消化作用,是细胞内的消化器官,细胞自溶,防御以及对某些物质的利用均与溶酶体的消化作用有关。细胞内消化:对高等动物而言细胞的营养物质主要来源于血液中的水分子物质,而一些大分子物质通过内吞作用进入细胞,如内吞低密脂蛋白获得胆固醇,对一些单细胞真核生物,溶酶体的消化作用就更为重要了。细胞凋亡:个体发生过程中往往涉及组织或器官的改造或重建,如昆虫和蛙类的变态发育等等。这一过程是在基因控制下实现的,称为程序性细胞死亡,注定要消除的细胞以出芽的形式形成凋亡小体,被巨噬细胞吞噬并消化。自体吞噬:清除细胞中无用的生物大分子,衰老的细胞器等,如许多生物大分子的半衰期只有几小

5、时至几天,肝细胞中线粒体的平均寿命约10天左右。防御作用:如巨噬细胞可吞入病原体,在溶酶体中将病原体杀死和降解。参与分泌过程的调节:如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。形成精子的顶体:顶体相当于一个化学钻,可溶穿卵子的皮层,使精子进入卵子。三、溶酶体的发生初级溶酶体是在高尔基体以出芽的形式形成的。内质网上核糖体合成溶酶体蛋白进入内质网腔进行N-连接的糖基化修饰进入高尔基体Cis面膜囊N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号斑将N-乙酰葡糖胺磷酸转移在12个甘露糖残基上在中间膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配体与trans膜囊上的受体结合选择性地包装成初级溶酶体。四、溶酶体与疾病1矽肺

6、二氧化硅尘粒(矽尘)吸入肺泡后被巨噬细内吞噬,含有矽尘的吞噬小体与溶酶体合并成为次级溶酶体。二氧化硅的羟基与溶酶体膜的磷脂或蛋白形成氢键,导致吞噬细胞溶酶体崩解,细胞本身也被破坏,矽尘释出,后又被其他巨噬细内吞噬,如此反复进行。受损或已破坏的巨噬细胞释放“致纤维化因子”,并激活成纤维细胞,导致胶原纤维沉积,肺组织纤维化。2肺结核结核杆菌不产生内、外毒素,也无荚膜和侵袭性酶。但是菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗胞内的溶菌杀伤作用,使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖,导致巨噬细胞裂解,释放出的结核杆菌再被吞噬而重复上述过程,最终引起肺组织钙化和纤维化。3各类贮积症贮积症是由于遗传缺陷引起的,由于溶酶体的酶发生

7、变异,功能丧失,导致底物在溶酶体中大量贮积,进而影响细胞功能,常见的贮积症主要有以下几类。台-萨氏综合征:要叫黑蒙性家族痴呆症,溶酶体缺少氨基已糖酯酶A,导致神经节甘脂GM2积累,影响细胞功能,造成精神痴呆,26岁死亡。患者表现为渐进性失明、病呆和瘫痪,该病主要出现在犹太人群中。II型糖原累积病:溶酶体缺乏-1,4-葡萄糖苷酶,糖原在溶酶体中积累,导致心、肝、舌肿大和骨骼肌无力。属常染色体缺陷性遗传病,患者多为小孩,常在两周岁以前死亡。Gaucher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- 葡萄糖苷酶造成的。大量的葡萄糖脑苷脂沉积在这些细胞溶酶体内,巨噬细胞变成Gaucher

8、 细胞,患者的肝、脾、淋巴结等肿大,中枢神经系统发生退行性变化,常在1岁内死亡。细胞内含物病:一种更严重的贮积症,是N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶单基因突变引起的。由于基因突变,高尔基体中加工的溶酶体前酶上不能形成M6P分选信号,酶被运出细胞。这类病人成纤维细胞的溶酶体中没有水解酶,导致底物在溶酶体中大量贮积,形成所谓的“包涵体”。另外这类病人肝细胞中有正常的溶酶体,说明溶酶体形成还具有M6P之外的途径。4类风湿性关节炎溶酶体膜很易脆裂,其释放的酶导致关节组织损伤和发炎。【拓展】糊粉粒是什么?植物细胞内储藏蛋白质的结构,具有消化的作用。每个糊粉粒是一个液泡,其中储藏的蛋白质。无定形的蛋白质常被一层膜

9、包裹成圆球形颗粒(结晶的蛋白质因具有晶体和胶体的二重性,因此被称为拟晶体,蛋白质拟晶体有不同的形状,但常呈方形。),它是稳定的、无生命的、化学作用不活泼的蛋白质。糊粉粒主要存在于植物的种子内,特别是含有脂肪的种子,如箆麻等。在种子萌发时,这类蛋白质又被植物利用。禾本科植物种子的糊粉粒集中在胚乳的外层细胞中,形成糊粉层。糊粉粒【观察】在显微镜下,可见到一个到多个圆球形的晶体或多角形的蛋白质结晶体.在豌豆的子叶细胞和马铃薯块茎细胞中,都可见到蛋白质结晶.而在大豆种子中则常可见到糊粉粒与淀粉粒混存在一起的现象.此外,在玉米、小麦、水稻等禾本科植物种子里,糊粉粒分布在胚乳的最外一层细胞中,特称为糊粉层,常因精碾而损失.

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