技術專欄

溶酶體(tǐ)酶(lysosomal enzyme)
供稿:科鹿生(shēng)物(wù)發布時間:2022-05-04浏覽量:2473次

1.溶酶體(tǐ)的發現

1949年,比利時布魯塞爾細胞病理學院科學家deDuve将大(dà)鼠肝組織勻漿,對各種細胞器進行分(fēn)離(lí),以期找出與糖代謝的酶有關的細胞器,根據實驗結果推測細胞中(zhōng)還存在一(yī)種新的細胞器。1955年,de Duve與Novikof合作,首次用電(diàn)子顯微鏡觀察到這種細胞器,1956年被定名爲溶酶體(tǐ)。他和他的同事——電(diàn)子顯微鏡專家克洛德和帕拉迪分(fēn)享了1974年諾貝爾生(shēng)理學或醫學獎。

 

2.溶酶體(tǐ)的結構

至今隻在動物(wù)細胞中(zhōng)發現溶酶體(tǐ),溶酶體(tǐ)(lysosome)爲細胞漿内由單層脂蛋白(bái)膜包繞的内含一(yī)系列酸性水解酶的小(xiǎo)體(tǐ)。它是一(yī)種由單層膜包被的囊狀結構,且是一(yī)種動态結構。在不同類型細胞中(zhōng),溶酶體(tǐ)的形态、大(dà)小(xiǎo)不同。一(yī)般呈圓形小(xiǎo)泡,直徑爲0.25~0.8μm,内含多種多樣的酸性水解酶,可分(fēn)解各種外(wài)源或内源的大(dà)分(fēn)子物(wù)質。因而溶酶體(tǐ)被比喻爲細胞内的“酶倉庫”“消化系統”。

3.溶酶體(tǐ)的分(fēn)類和形成

溶酶體(tǐ)的形成是一(yī)個相當複雜(zá)的過程。一(yī)般認爲,溶酶體(tǐ)裏的酶是經粗面内質網上的核糖體(tǐ)合成後運輸到高爾基體(tǐ)的,在此經過加工(gōng)、分(fēn)揀與濃縮,被覆外(wài)膜,形成囊泡,然後離(lí)開(kāi)高爾基複合體(tǐ),此時隻含水解酶而不含被催化的底物(wù),稱爲初級溶酶體(tǐ)。初級溶酶體(tǐ)與細胞内的胞内體(tǐ)、吞噬體(tǐ)和自噬體(tǐ)融合形成複合物(wù),溶酶體(tǐ)中(zhōng)的酸性水解酶發揮作用,将胞内體(tǐ)和吞噬體(tǐ)等逐步消化,此時的溶酶體(tǐ)不僅含有水解酶,而且含有大(dà)量被催化的底物(wù),是一(yī)種正在進行消化作用的溶酶體(tǐ),被稱爲次級溶酶體(tǐ)。次級溶酶體(tǐ)内的消化作用完成後,酶的活力變得很弱甚至喪失,僅留有未消化的殘渣,稱爲殘餘體(tǐ)。

 

 

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ELK2950 Human HAase(Hyaluronidase) ELISA Kit 1960/2800 /
 
4.溶酶體(tǐ)中(zhōng)的酶
4.1種類 

目前已發現溶酶體(tǐ)中(zhōng)的酸性水解酶有60餘種,包括水解蛋白(bái)質、糖類、脂類等物(wù)質的酶。例如,酸性磷酸脂酶、組織蛋白(bái)酶、核糖核酸酶、透明質酸酶、磷酸轉移酶、β-半乳糖苷酶、芳香基硫酸脂酶A和B等。大(dà)多數溶酶體(tǐ)裏的酶是糖蛋白(bái),但也有例外(wài),如鼠肝細胞和腎細胞溶酶體(tǐ)裏的酶大(dà)部分(fēn)是脂蛋白(bái)。

4.2來源 

溶酶體(tǐ)中(zhōng)的酶與分(fēn)泌蛋白(bái)的形成類似,都是由附着在内質網上的核糖體(tǐ)中(zhōng)合成不成熟的酶,然後在信号肽的引導下(xià)進入粗面内質網,經初步加工(gōng)連接一(yī)些糖基團,如葡萄糖、甘露糖和N-乙酰葡萄糖胺等,内質網通過形成囊泡将這些較成熟的酶轉運至高爾基體(tǐ),經高爾基體(tǐ)的再加工(gōng),如将N-乙酰葡萄糖胺殘基移接到甘露糖殘基上等,形成成熟的酶。 

4.3特點 

溶酶體(tǐ)的膜蛋白(bái)多爲糖蛋白(bái),溶酶體(tǐ)膜内表面帶負電(diàn)荷,所以有助于溶酶體(tǐ)中(zhōng)的酶保持遊離(lí)狀态,這對行使正常功能和防止細胞自身被消化有着重要意義;

所有水解酶在pH5.0左右時活性最佳,但其周圍胞質中(zhōng)pH約爲7.2,溶酶體(tǐ)膜上含有一(yī)種特殊的轉運蛋白(bái),可以利用ATP水解的能量将細胞質中(zhōng)的H+泵入溶酶體(tǐ),以維持pH爲5;
隻有當被水解的物(wù)質進入溶酶體(tǐ)内時,溶酶體(tǐ)内的酶類才行使其分(fēn)解作用。一(yī)旦溶酶體(tǐ)膜破損,水解酶逸出,将導緻細胞自溶。

 
5.溶酶體(tǐ)的功能

5.1細胞内消化 

對高等動物(wù)而言,細胞的營養物(wù)質主要來源于血液中(zhōng)的小(xiǎo)分(fēn)子物(wù)質,而一(yī)些大(dà)分(fēn)子物(wù)質則通過胞吞作用進入細胞,例如内吞低密度脂蛋白(bái)獲得膽固醇;對一(yī)些單細胞真核生(shēng)物(wù)而言,溶酶體(tǐ)的消化作用就更爲重要。例如,草履蟲将吞噬進細胞的食物(wù)或緻病菌等大(dà)顆粒物(wù)質消化,其中(zhōng)可利用的營養物(wù)質,進入細胞質基質用于各項代謝活動,殘渣通過胞吐作用排出。 
 

5.2自溶作用(細胞凋亡) 

通過自溶作用清除發育過程中(zhōng)退化的細胞和死亡的細胞,以保證細胞正常生(shēng)長和發育。個體(tǐ)發生(shēng)過程中(zhōng)往往涉及組織或器官的改造或重建,如昆蟲和蛙類的變态發育、足的退化和尾的消失等,這一(yī)過程是在基因控制下(xià)實現的,稱爲程序性細胞死亡(即細胞凋亡),這些注定要消除的細胞以出芽的形式形成凋亡小(xiǎo)體(tǐ),被巨噬細胞吞噬并通過溶酶體(tǐ)消化,從而清除不需要的細胞。 
 

5.3自體(tǐ)吞噬

清除細胞中(zhōng)無用的大(dà)分(fēn)子、衰老的細胞器等。許多生(shēng)物(wù)大(dà)分(fēn)子的半衰期隻有幾小(xiǎo)時至幾天,例如肝細胞中(zhōng)線粒體(tǐ)的平均壽命爲10d左右,這就需要溶酶體(tǐ)将其吞噬消化。 

 

5.4防禦作用

所有白(bái)細胞均含有溶酶體(tǐ)性質的顆粒,能消滅入侵的微生(shēng)物(wù),如吞噬細胞可吞入病原體(tǐ),在溶酶體(tǐ)中(zhōng)将病原體(tǐ)進行處理、殺死或降解。然而,也有一(yī)些病源菌(例如,麻風杆菌、結核杆菌等)能耐受溶酶體(tǐ)酶的作用,因而能在巨噬細胞内存活。 

 

5.5參與分(fēn)泌過程的調節

研究發現,大(dà)鼠腦垂體(tǐ)分(fēn)泌催乳素受到抑制時,溶酶體(tǐ)與細胞内一(yī)部分(fēn)分(fēn)泌顆粒融合,将其消化降解以消除細胞内過多的激素,這種現象叫做粒溶或分(fēn)泌自噬。幾乎所有分(fēn)泌蛋白(bái)質和肽類激素的細胞中(zhōng)都存在粒溶現象,細胞通過這種方式,對激素的分(fēn)泌量進行有效的調節,如将甲狀腺球蛋白(bái)處理成有活性的甲狀腺素等。

 

5.6形成精子的頂體(tǐ)

精子的頂體(tǐ),其本質也是一(yī)種溶酶體(tǐ)。在受精過程中(zhōng),頂體(tǐ)中(zhōng)的酶被釋放(fàng)到細胞外(wài),能消化卵子外(wài)周的卵泡細胞和透明帶,形成精子入卵的通道,便于精子進入卵細胞,達到受精的目的。
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