溶酶体

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溶酶体是在动物和植物细胞中发现的膜有界细胞器。它们在每个细胞的形状、大小和数量上都有所不同,并且在酵母、高等植物和哺乳动物的细胞中似乎有细微的差异。溶酶体有助于拆解和再循环设施。它们有助于从细胞外部含有的降解材料,并且在细胞内部的寿命过期组分。

最近的研究表明溶酶体是将水解酶存在惰性状态下的细胞器。当与另一特定细胞器的溶酶体熔化时,该系统被激活,以形成“杂化结构”,其中消化反应在酸(约pH5.0)条件下。从这种“混合结构”中,溶酶体是改革的重新使用。

溶酶体在决定哪些细胞被清除中不起作用。这是程序性细胞死亡(凋亡)和吞噬过程的功能。溶酶体既不是这些令人联想的术语所暗示的“自杀袋”,也不是“垃圾处理单元”。

在人类中,遗传密码的错误导致了大约30种溶酶体储存障碍

溶酶体 - 来自新研究的“新看”

最近关于程序性细胞死亡(凋亡)和内吞途径的生物科学工作表明,我们对溶酶体的认识和认知需要“改造”。

过去,溶酶体被称为“自杀袋”和“垃圾处理单元”。
通过突破和释放细胞内的化学物质,他们被认为带来细胞死亡和自然(现在几乎不使用)。这些功能归因于溶酶体,不再适用。

研究表明,编程的细胞死亡和吞噬作用负责消除细胞。这在整个生物体中发生,但在蝌蚪到青蛙的变态期间看到了一个引人注目的例子。对内吞途径的研究表明溶酶体是用于水解酶的储存细胞器,并且这些含量以无活性形式保持。当具有特定细胞器的溶酶体熔化以形成混合结构时发生激活。

溶酶体(溶酶体:来自希腊语:裂解;松开和躯体;身体)在几乎所有的动物和植物细胞中都存在。在植物细胞中,液泡可以进行溶酶体功能。溶酶体最初出现,直径约为50-70nm的球形,并且由单个膜界定。几百溶酶体可以存在于单个动物细胞中。

最近的工作表明,有两种类型的溶酶体:分泌溶酶体和常规的溶酶体。

分泌溶酶体发现,虽然不是仅仅是免疫系统的不同细胞,例如衍生自造血细胞系的T淋巴细胞。
分泌溶酶体是常规溶酶体和分泌颗粒的组合。它们与常规溶酶体不同,因为它们含有它们所在的细胞的特定分泌产物。T淋巴细胞例如含有分泌物(穿孔素和晶粒),其可以攻击感染的病毒和肿瘤细胞。分泌溶酶体的组合细胞'还含有水解酶,膜蛋白并具有常规溶酶体的pH调节设施。后一种设施维持酸性环境,其中分泌产物保持不活性形式。

成熟的分泌溶酶体在细胞质内移动到质膜。在这里,它们以“通过模式”举行,具有有效的“弹头”分泌物,但准备就绪。当T淋巴细胞细胞完美地聚焦在靶细胞上时,分泌是“烧制”,并且环境和化学变化,包括pH,在锁定目标之前激活分泌物。这一切都是通过精确控制位置和时序来实现,不仅可以最大化对目标的影响,还可以最大限度地减少对友好的相邻细胞的抵消损伤。
一些常规细胞例如黑素细胞和肾小管细胞也可以进行调节分泌。

分泌溶酶体的基因驱动障碍可导致血小板合成受损,一种免疫缺陷和低分成。

常规溶酶体
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溶酶体在细胞中作为可重复使用的细胞器,当细胞分裂发生时,每个子细胞接受许多溶酶体。该号码如何增加尚未阐明。据认为,溶酶体中的化学品储存器可以通过来自Golgi装置的供应来'升级'。化学品在内质网中制造,在高尔基装置中修饰并将其输送到囊泡中的囊体(密封液滴)。GOLGI装置中的修改包括在分子水平的“目的地标记”,确保囊泡被递送到溶酶体,而不是血浆膜或其他地方。“标签”返回到Golgi设备以进行重复使用。

溶酶体含有大约50种酶,可以加速多糖、脂质、DNA和RNA的降解。大多数,但不是全部,溶酶体酶是酸水解酶,在pH约5.0时起作用。
通过质子泵在围绕它的专科膜中的质子泵维持酸性条件。质子泵泵将氢离子转移到胞浆中,穿过膜并进入溶酶体的内部。

源自3种不同来源的材料需要拆除和回收。来自这些源中的两个的基板进入来自外部的电池,第三个源自内部。

  1. 外部细胞的内吞作用,包括胞饮作用(细胞饮),允许液体和小颗粒通过在质膜中形成的被蛋白质覆盖的小凹。它们闭合形成蛋白质包覆的囊泡。每个小泡发展成为“早期核内体”,然后是“晚期核内体”。
  2. 外部细胞吞噬作用(细胞吃)带来相对大的颗粒(通常为> 250nm),包括细菌和细胞碎片。吞噬作用可以通过“普通细胞”进行,但主要由巨噬细胞进行,该巨噬细胞可含有每种细胞最多1,000个溶酶体。吞噬作用引起的结构称为吞噬体。
  3. 里面细胞自噬体是负责去除细胞器,例如线粒体和核糖体,这是生命过期的。据认为,膜状结构环绕并封闭生命过期的细胞器以形成自噬体。然后,这种结构用溶酶体熔化以形成“杂交细胞器”。

内溶酶体系统:“亲和运行”,充分融合活动和成熟模式

研究人员一直在追踪内吞作用进入细胞的物质是如何在细胞内运输并最终分解的。大部分工作集中在早期和晚期核内体,但在一定程度上,人们可以考虑将吞噬体、自吞噬体和晚期核内体都视为“晚期核内体”,以试图理解内吞酶体系统。

现在有相当多的证据表明:

  1. 蛋白质水解的主要位点不是溶酶体本身,而是一个更像晚期核内体的细胞器,它包含大约20%的可用水解酶。
  2. 溶酶体含有约80%的消化酶。
  3. 溶酶体可能是用于水解的储存细胞器,其在约pH 5.0的酸性条件下以无活性形式保持在无活性形式。
  4. 溶酶体不是作为独立的细胞器运行,而是与晚期核内体相遇作为内酶体系统运行。

这些发现导致了基于延迟内体和溶酶体显示不同程度的接触的型号的模型的发展。其中一个模型被称为“吻和运行”,另一个型号'融合'

亲吻和跑步
在这个模型中,顾名思义,晚期内体和溶酶体致电,以便可以交换化学品,但在此遭遇后它们相当快地分开。然后可以将溶酶体“亲吻”另一个晚期内体。

融合
最近的证据导致了“融合”假设,其中晚期内体和溶酶体完全融合在一起,形成一个“杂交细胞器”。在融合时间期间,发生内吞的拆除发生。由所得氨基酸和可用于细胞的其他分子通过“转运器”通过“杂交细胞器”膜进入细胞质。在拆解并重新循环细胞器冷凝的含量之后,将溶酶体重新改造并移开以形成杂交细胞器,其具有另一种晚期的内体。有时剩下少量残留物。这是通过卵细胞增多的过程来处理,其中残余物通过质膜喷射,或者在生物体的寿命期间在颜料颗粒中密封。

成熟系统模型
基于结构原理的模型成熟以形成溶酶体,目前不受欢迎,但是在这里提到的两本,在此概述。
在这两者中成熟尿布运输模型晚期内体发展成为溶酶体。
在里面成熟的模型早期内体由源自血浆膜组合在一起的囊泡形成。各种其他囊泡递送和去除化学品直至晚期内体,然后达到溶酶体阶段。
在里面囊泡运输模型,早期和晚期内体被认为是稳定的单独的细胞器,其囊泡从早期的底物中携带化学品到晚期内体。晚期内体,然后成熟变成溶酶体

溶酶体功能障碍
人类中有大约30个相当罕见的疾病,这是由于内溶血剂功能的缺陷。所有这些都是由遗传密码中的错误引起的,并且所有是溶酶体储存障碍。在这些疾病中,产物积聚在溶酶体中,因为可以不存在或有缺陷加速其降解的酶。
每种疾病都有特定的医学名称,例如,包含细胞疾病(I细胞疾病),Tay-Sachs,Pompe和Gaucher的疾病。每种疾病对患者具有不同的结果;有些人比其他人更严厉。在I细胞疾病中,成纤维细胞的溶酶体在几乎所有的水解酶和大型未消化的“夹杂物”中缺乏在患者细胞中。尚不清楚含有大量未消化物质的溶酶体是否重新循环,参与形成“杂交细胞器”。

从分子生物学的观点来看,有两组紊乱;与(1)目的标签错误和(2)酶缺陷错误相关的。
在i -细胞疾病中,产生了正确的酶,但由于分子地址标签“错误”,它们被从溶酶体转移到细胞外。泰-萨克斯病(Tay-Sachs)是一种神经细胞内的溶酶体储存障碍,几乎总是导致早期死亡,但由于检测和遗传咨询,死亡的发生率现在正在下降。在戈谢氏病中,大量脂质在溶酶体中积累。幸运的是,细胞生物学和生物技术的研究已经产生了一种酶替代疗法。这似乎是有效的,但它是昂贵的,必须通过静脉注射。更多关于戈谢氏病的有趣信息可以从(1)戈谢氏协会,www.gaucher.org.uk和(2)国家戈谢氏协会,www.gaucherdisease.org获得。

概括

  • 溶酶体有两种类型;分泌溶酶体和常规溶酶体。
  • 传统的溶酶体通过内吞、吞噬和自噬体来分解和循环呈现给它们的各种底物。它们负责将许多氨基酸送回系统。
  • 拆除过程通过酶的存在加速。其中许多是酸性水解酶。
  • 溶酶体发挥其功能的方式是当前大量研究的主题。迄今为止的结果表明,视溶酶体为“独立”加工厂的日子已经不多了,但也许我们应该采取这样的观点,即可能有不同类型的溶酶体系统,没有一个模型提供普遍的应用。
  • 我们需要把传统的溶酶体看作是完整的内吞酶体系统的一部分,其中溶酶体与晚期内吞体的融合似乎处于中心阶段。溶酶体正在经历“改造”。