细胞生物学

孙美红

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 细胞生物学发展简史
    • 1.2 细胞生物学的概念
    • 1.3 细胞生物学的研究内容
  • 2 细胞的统一性与多样性
    • 2.1 细胞的基本概念
    • 2.2 原核细胞
    • 2.3 真核细胞
    • 2.4 病毒
  • 3 细胞生物学研究方法
    • 3.1 显微技术
    • 3.2 生物化学与分子生物学技术
    • 3.3 细胞分离技术
    • 3.4 细胞培养与细胞杂交技术
  • 4 细胞质膜与内膜系统
    • 4.1 细胞质膜
    • 4.2 细胞质基质
    • 4.3 内质网
    • 4.4 高尔基复合体
    • 4.5 溶酶体、过氧化物酶体
  • 5 物质的跨膜运输
    • 5.1 物质的跨膜运输
    • 5.2 胞吞作用与胞吐作用
  • 6 蛋白质分选与膜泡运输
    • 6.1 信号假说与蛋白质分选信号
    • 6.2 蛋白质分选的基本途径与类型
    • 6.3 膜泡运输
    • 6.4 细胞结构体系的组装
  • 7 细胞信号转导
    • 7.1 基本概念
    • 7.2 细胞内受体介导的信号转导
    • 7.3 G蛋白耦联受体介导的信号转导
    • 7.4 酶连受体介导的信号转导
    • 7.5 信号的整合与控制
  • 8 线粒体和叶绿体
    • 8.1 线粒体与氧化磷酸化
    • 8.2 叶绿体与光合作用
  • 9 细胞骨架
    • 9.1 微丝与细胞运动
    • 9.2 微管及其功能
    • 9.3 中间丝
  • 10 细胞核与染色体
    • 10.1 核被膜与核孔复合体
    • 10.2 染色质和染色体
    • 10.3 染色质结构和基因活化
    • 10.4 核仁
    • 10.5 核基质
  • 11 核糖体
    • 11.1 核糖体的类型与结构
    • 11.2 多聚核糖体与蛋白质的合成
  • 12 细胞的增殖、分化与衰老
    • 12.1 细胞增殖及其调控
    • 12.2 细胞分化与基因表达调控
    • 12.3 程序性细胞死亡与细胞衰老
溶酶体、过氧化物酶体


一 溶酶体

1 溶酶体的结构

溶酶体(lysosome)是由单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器,主要功能是进行细胞内的消化作用,在维持细胞正常代谢活动及防御等方面起着重要作用

溶酶体的标志酶:酸性磷酸酶(acid phosphatase)

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。根据完成其生理功能的阶段分为:
(1)初级溶酶体(primary lysosome)

呈球形,直径约0.2 ~ 0.5μm,膜厚7.5 nm。

膜成分与其他生物膜不同:
①嵌有质子泵,将H+泵入溶酶体,形成和维持酸性内环境
②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

内含大量酸性水解酶,无明显颗粒,最适pH为5,pH至7左右时,水解酶将失活。
(2)次级溶酶体(secondary lysosome)

是初级溶酶体与胞内的自噬泡或异噬泡、胞饮泡或吞噬泡融合形成的复合体。

分为自噬溶酶体(autophagolysosome)和异噬溶酶体(phagolysosome)。

含有水解酶作用的底物,包括多种生物大分子、颗粒性物质、线粒体等细胞器乃至细菌等。

形态不一,直径几个微米


(3)残余小体(residual body)或后溶酶体(postlysosome)

又称后溶酶体,已失去酶活性,仅余留下未消化的残渣,可通过类似胞吐的方式将内容物排出细胞,也可能留在胞内逐年增多。

2 溶酶体的功能

(1)清除无用生物大分子、衰老细胞器及衰老损伤和死亡细胞

(2)防御功能:某些特殊细胞识别并吞噬入侵的病毒或细菌,在溶酶体作用下杀死并进一步降解(病原体感染刺激单核细胞分化成巨噬细胞而吞噬、消化)

(3)作为细胞内的消化“器官”为细胞提供营养
-降解内吞的血清脂蛋白,获得胆固醇等营养成分
-单细胞真核生物靠吞噬细菌和某些微生物而生存
-饥饿时分解细胞内的生物大分子以保证所需能量

(4)在分泌腺细胞中,溶酶体可能参与分泌过程的调节

(5)参与清除赘生组织(蝌蚪尾巴)或退行性变化(哺乳动物断奶后的乳腺细胞)

(6)受精过程中的精子的顶体(acrosome)反应

3 溶酶体的发生

•初级溶酶体在高尔基体的trans面以出芽方式形成:
    粗面内质网上合成溶酶体酶
→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-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶识别溶酶体酶信号斑
→将N-乙酰葡糖胺磷酸转移在1~2个甘露糖残基上
→进入高尔基体在中间膜囊
→磷酸葡萄糖苷酶切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配体
→与trans膜囊和TGN上的受体结合
→选择性地包装,出芽形成运输小泡
→与胞内体融合形成前溶酶体
→M6P受体分离并返回高尔基体,形成初级溶酶体

二 过氧化物酶体

1 过氧化物酶体的结构

过氧化物酶体(peroxisome)又称微体(microbody),是单层膜围绕的、内含一种或几种氧化酶类的细胞器

根据酶活性不同分为两类:①过氧化物酶体,动植物细胞中普遍存在;②乙醛酸循环体 (glyoxysome),
仅见于植物的某些细胞

2 过氧化物酶体的功能

动物细胞(肝细胞或肾细胞)中过氧化物酶体可氧化分解血液中的有毒成分,起到解毒作用
过氧化物酶体中常含有两种酶:
①依赖于黄素(FAD)的氧化酶,将底物氧化形成H2O2
②过氧化氢酶,将H2O2分解,形成水和氧气

过氧化物酶体分解脂肪酸等高能分子直接向细胞提供热能

在植物细胞中过氧化物酶体的功能:
①在绿色植物叶肉细胞中,催化CO2固定反应副产物的氧化,即所谓光呼吸反应
②乙醛酸循环的反应,种子萌发时,过氧化物酶体降解储存的脂肪酸→乙酰辅酶A →琥珀酸→葡萄糖

3 过氧化物酶体的发生

组成过氧化物酶体的蛋白均由核基因编码,主要在细胞质基质中合成,然后转运到过氧化物酶体中

蛋白分选的信号序列(Peroxisomal-targeting signal, PTS):
-PTS1为Ser-lys-leu,多存在于基质蛋白的C端
-PTS2为Arg/Lys-Leu/lle-5X-His/Gln-leu,位于基质蛋白的N端
-过氧化物酶体膜上存在几种可与信号序列相识别的受体蛋白

过氧化物酶体的膜脂可能在内质网上合成后转运而来

过氧化物酶体在细胞分裂时,以分裂方式传给子代细胞,在子代细胞中尚需进一步装配形成成熟的细胞器