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辨析ldquo溶酶体rdquo和

实际上溶酶体是一种具有消化作用的细胞器,而溶菌酶是一种免疫活性物质。

1认识溶酶体

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。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。

溶酶体膜的特点是:①嵌有质子泵,借助水解ATP放出的能量将H+泵入溶酶体内,使溶酶体内的H+浓度是细胞质基质的倍以上,以形成和维持酸性的内部环境;②具有多种载体蛋白,用于水解产物向外运输,为细胞提供营养;③膜蛋白高度糖基化,有利于防止自身膜蛋白的降解。

动植物溶酶体的来源最初都是由内质网膨大而成。动物溶酶体内的酶是由粗而内质网合成并加工,后转移到滑面内质网形成的小泡中,再由小泡转移到高尔基体中分类、浓缩,最后以出芽的方式转运到初级溶酶体中。

溶酶体在细胞生命活动中发挥重要作用。它可以清除自身无用的生物大分子、衰老损伤的细胞器、衰老的细胞。吞噬细胞中的溶酶体还可以降解抗原抗体复合物和外来入侵的病菌、病毒,发挥防御作用。内分泌腺细胞中的溶酶体还参与激素分泌过程的调节。动物精子中的顶体,相当于特化的溶酶体。在受精作用中,顶体释放水解酶,溶解卵丘细胞间的物质和透明带,产生孔道使精子入卵。在植物种子萌发过程中,细胞中的糊粉粒、圆球体释放多种溶酶体酶来水解储存物质,供给细胞生长需要。此外,最新研宂表明:溶酶体介导的细胞损伤可能是造成细胞凋亡和坏死的原因。例如,在细胞免疫中,靶细胞的裂解凋亡和效应T细胞中的分泌溶酶体释放的穿孔素有关,最终产生的凋亡小体可由吞噬细胞内的溶酶体“消化”降解;青蛙的变态发育中,蝌蚪尾巴的退化,就是尾部细胞中溶酶体在甲状腺激素的促进下活性增强,释放组织蛋白酶,引起细胞自噬性死亡。

2了解溶菌酶

溶菌酶又称胞壁质酶或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶,是一种能水解致病菌中黏多糖的碱性酶。它主要通过破坏细菌细胞壁中的肽聚糖N-乙酰氨基葡糖和N-乙酰胞壁酸之间的β-1,4糖苷键,使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽,导致细胞壁破裂,内容物逸出而使细菌溶解。溶菌酶还可与带负电荷的病毒蛋白直接结合,与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复盐,使病毒失活。因此,该酶具有杀菌、抗病毒等作用。

溶菌酶广泛分布在人体的体液和肝、肾、淋巴组织等处。人的泪腺、唾液腺、乳腺和呼吸道黏膜均可分泌溶菌酶,吞噬细胞的溶酶体也可释放溶菌酶。此外,动物组织中也有溶菌酶,以鸡蛋清中含量最多,其他植物组织及微生物细胞中也存在。

溶菌酶可参与机体的多种免疫反应,改善和增强巨噬细胞的吞噬消化功能,激活其他白细胞的吞噬功能,从而增强机体的抵抗能力。另外,它对维持肠道内菌群的平衡、防止肠炎和变态反应也有重要作用。

溶菌酶是一种无毒、无副作用的蛋白质,所以广泛的用于抗菌、抗病毒、抗肿瘤细胞、消炎、消肿等医疗方面。其中Aegis溶菌酶被比喻为后抗生素时代的开创者。目前,食品加工工业中,溶菌酶己成为新型食品添加剂,发挥防腐保鲜的功效I,甚至在基因工程、细胞工程中,溶菌酶也是必不可少的工具酶,用于制备细菌原生质体。

1溶酶体的发现

年,比利时布鲁塞尔细胞病理学院科学家deDuve将大鼠肝组织匀浆,对各种细胞器进行分离,以期找出与糖代谢的酶有关的细胞器,根据实验结果推测细胞中还存在一种新的细胞器。年,deDuve与Novikof合作,首次用电子显微镜观察到这种细胞器,年被定名为溶酶体。他和他的同事——电子显微镜专家克洛德和帕拉迪分享了年诺贝尔生理学或医学奖。

2溶酶体的结构

至今只在动物细胞中发现溶酶体,它是一种由单层膜包被的囊状结构,且是一种动态结构。在不同类型细胞中,溶酶体的形态、大小不同。一般呈圆形小泡,直径为0.25~0.8μm,内含多种多样的酸性水解酶,可分解各种外源或内源的大分子物质。因而溶酶体被比喻为细胞内的“酶仓库”“消化系统”。

3溶酶体的分类和形成

根据溶酶体完成其生理功能的不同阶段,可分为初级溶酶体、次级溶酶体和残余体。

溶酶体的形成是一个相当复杂的过程。一般认为,溶酶体里的酶是经粗面内质网上的核糖体合成后运输到高尔基体的,在此经过加工、分拣与浓缩,被覆外膜,形成囊泡,然后离开高尔基复合体,此时只含水解酶而不含被催化的底物,称为初级溶酶体。初级溶酶体与细胞内的胞内体、吞噬体和自噬体融合形成复合物,溶酶体中的酸性水解酶发挥作用,将胞内体和吞噬体等逐步消化,此时的溶酶体不仅含有水解酶,而且含有大量被催化的底物,是一种正在进行消化作用的溶酶体,被称为次级溶酶体。次级溶酶体内的消化作用完成后,酶的活力变得很弱甚至丧失,仅留有未消化的残渣,称为残余体。

4溶酶体中的酶

4.1种类

目前已发现溶酶体中的酸性水解酶有60余种,包括水解蛋白质、糖类、脂类等物质的酶。例如,酸性磷酸脂酶、组织蛋白酶、核糖核酸酶、透明质酸酶、磷酸转移酶、β-半乳糖苷酶、芳香基硫酸脂酶A和B等。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。

4.2来源

溶酶体中的酶与分泌蛋白的形成类似,都是由附着在内质网上的核糖体中合成不成熟的酶,然后在信号肽的引导下进入粗面内质网,经初步加工连接一些糖基团,如葡萄糖、甘露糖和N-乙酰葡萄糖胺等,内质网通过形成囊泡将这些较成熟的酶转运至高尔基体,经高尔基体的再加工,如将N-乙酰葡萄糖胺残基移接到甘露糖残基上等,形成成熟的酶。

4.3特点

溶酶体的膜蛋白多为糖蛋白,溶酶体膜内表面带负电荷,所以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;

所有水解酶在左右时活性最佳,但其周围胞质中pH约为7.2,溶酶体膜上含有一种特殊的转运蛋白,可以利用ATP水解的能量将细胞质中的H+泵入溶酶体,以维持pH为5;

只有当被水解的物质进入溶酶体内时,溶酶体内的酶类才行使其分解作用。一旦溶酶体膜破损,水解酶逸出,将导致细胞自溶。

5溶酶体的功能

5.1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小分子物质,而一些大分子物质则通过胞吞作用进入细胞,例如内吞低密度脂蛋白获得胆固醇;对一些单细胞真核生物而言,溶酶体的消化作用就更为重要。例如,草履虫将吞噬进细胞的食物或致病菌等大颗粒物质消化,其中可利用的营养物质,进入细胞质基质用于各项代谢活动,残渣通过胞吐作用排出。

5.2自溶作用(细胞凋亡)

通过自溶作用清除发育过程中退化的细胞和死亡的细胞,以保证细胞正常生长和发育。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、足的退化和尾的消失等,这一过程是在基因控制下实现的,称为程序性细胞死亡(即细胞凋亡),这些注定要消除的细胞以出芽的形式形成凋亡小体,被巨噬细胞吞噬并通过溶酶体消化,从而清除不需要的细胞。

5.3自体吞噬

清除细胞中无用的大分子、衰老的细胞器等。许多生物大分子的半衰期只有几小时至几天,例如肝细胞中线粒体的平均寿命为10d左右,这就需要溶酶体将其吞噬消化。

5.4防御作用

所有白细胞均含有溶酶体性质的颗粒,能消灭入侵的微生物,如吞噬细胞可吞入病原体,在溶酶体中将病原体进行处理、杀死或降解。然而,也有一些病源菌(例如,麻风杆菌、结核杆菌等)能耐受溶酶体酶的作用,因而能在巨噬细胞内存活。

5.5参与分泌过程的调节

研究发现,大鼠脑垂体分泌催乳素受到抑制时,溶酶体与细胞内一部分分泌颗粒融合,将其消化降解以消除细胞内过多的激素,这种现象叫做粒溶或分泌自噬。几乎所有分泌蛋白质和肽类激素的细胞中都存在粒溶现象,细胞通过这种方式,对激素的分泌量进行有效的调节,如将甲状腺球蛋白处理成有活性的甲状腺素等。

5.6形成精子的顶体

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,能消化卵子外周的卵泡细胞和透明带,形成精子入卵的通道,便于精子进入卵细胞,达到受精的目的。

6溶酶体异常病

6.1矽肺

二氧化硅尘粒(矽尘)吸入肺泡后被巨噬细胞吞噬,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,后又被其他巨噬细胞吞噬,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。

6.2肺结核

结核杆菌不产生内、外毒素,也无荚膜和侵袭性酶。但菌体成分中有硫酸脑苷脂,能抵抗胞内溶酶体的杀伤作用,使结核杆菌在肺泡内大量繁殖,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。

6.3溶酶体贮积症

因溶酶体内的酶活性不足(主要是酸性水解酶),以及转运蛋白或溶酶体蛋白加工校正酶的缺乏会引起溶酶体功能缺陷,造成次级溶酶体内相应底物不能被消化,导致底物积蓄,代谢障碍,形成贮积性疾病,称为溶酶体贮积症。溶酶体贮积症不仅影响机体某个器官的正常功能,也会影响整个机体代谢活动的协调性,引起多种疾病。目前已知此类疾病有40种以上,大致可分为糖原累积病、脑苷脂沉积病、台-萨氏综合征和黏多糖沉积病等几大类。









































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