溶酶體是動(dòng)物細(xì)胞中一種膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器。植物細(xì)胞中也有與溶酶體功能類(lèi)似的細(xì)胞器，如圓球體、糊粉粒以及中央液泡等。但是中學(xué)生物教材中對(duì)溶酶體只做了簡(jiǎn)單的介紹，在動(dòng)植物細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)的圖示中也沒(méi)有標(biāo)明，但是它的作用是非常重要，如在免疫中，溶酶體充當(dāng)了很重要的角色，因?yàn)樵谔禺愋院头翘禺愋悦庖咧卸忌俨涣怂?，其在人體體液中擔(dān)當(dāng)著“清潔工人”的角色等。為了更好地認(rèn)識(shí)和了解溶酶體，就動(dòng)物體內(nèi)的溶酶體作一簡(jiǎn)單的介紹，供同行參考。
1.溶酶體的結(jié)構(gòu)類(lèi)型
1955年，比利時(shí)布魯塞爾細(xì)胞病理學(xué)學(xué)院的科學(xué)家首次用電子顯微鏡證明了溶酶體的存在。在電鏡問(wèn)世之前，人們常把它與線粒體或分泌顆粒等混為一談。直到20世紀(jì)50年代，科學(xué)家運(yùn)用超速離心方法和電鏡觀察綜合研究，才正式被確認(rèn)為是另一種細(xì)胞器，1956年被定名為溶酶體。它是單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類(lèi)的囊泡狀細(xì)胞器，其主要的功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)消化。溶酶體具有異質(zhì)性，形態(tài)大小及內(nèi)含的水解酶種類(lèi)都可能有很大的不同，標(biāo)志酶為酸性磷酸酶。根據(jù)完成其生理功能的不同階段可分為初級(jí)溶酶體、次級(jí)溶酶體和殘余體（圖1）。
1.1 初級(jí)溶酶體
初級(jí)溶酶體是剛剛從外側(cè)高爾基體形成的小囊泡，呈球形，直徑約0.2~0.5 μm，膜厚7.5 nm，內(nèi)含物均一，無(wú)明顯顆粒。其中含有多種水解酶，但沒(méi)有活性，只有當(dāng)溶酶體破裂，或其他物質(zhì)進(jìn)入后，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、磷脂酶類(lèi)等60余種溶酶體酶，這些酶均屬于酸性水解酶，它們的最適pH值為5左右。溶酶體膜雖然與質(zhì)膜厚度相近，但成分不同，主要區(qū)別是：①膜有質(zhì)子泵，將H泵人溶酶體，使其pH值降低；②膜蛋白高度糖基化，溶酶體內(nèi)表面帶負(fù)電荷，所以有助于溶酶體中的酶保持游離狀態(tài)，這有利于其行使正常功能和防止自身膜蛋白降解；③具有多種載體蛋白，參與向外轉(zhuǎn)運(yùn)水解的產(chǎn)物。
1.2 次級(jí)溶酶體
次級(jí)溶酶體是初級(jí)溶酶體與細(xì)胞內(nèi)的自噬消化泡或異噬泡、胞飲泡或吞噬泡融合形成的復(fù)合體，內(nèi)含水解酶和相應(yīng)的底物，是一種將要或正在進(jìn)行消化作用的溶酶體。根據(jù)所消化的物質(zhì)來(lái)源不同，分為自噬溶酶體和異噬溶酶體，前者消化的物質(zhì)來(lái)自細(xì)胞本身的各種組分，后者消化的物質(zhì)來(lái)自外源。次級(jí)溶酶體中包含有多種生物大分子、顆粒性物質(zhì)、線粒體等細(xì)胞器以及細(xì)菌等。
1.3 殘余體
經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的消化后，小分子物質(zhì)可通過(guò)膜上的載體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，供細(xì)胞代謝使用，未被消化的物質(zhì)殘存在溶酶體中形成殘余小體或稱后溶酶體，已失去酶活性。殘余小體可通過(guò)胞吞的方式將內(nèi)容物排出細(xì)胞，或通過(guò)外排作用排出細(xì)胞，也可能留在細(xì)胞內(nèi)逐年增多，如肝細(xì)胞中的脂褐質(zhì)。
2.溶酶體的功能
溶酶體的基本功能是對(duì)生物大分子的強(qiáng)烈的消化作用，是細(xì)胞內(nèi)的消化器官。細(xì)胞自溶、防御以及對(duì)某些物質(zhì)的利用均與溶酶體的消化作用有關(guān)，這對(duì)于維持細(xì)胞的正常代謝活動(dòng)及防御微生物的侵染有重要的意義。
2.1 起著“清道夫”的作用.
處于不同的細(xì)胞周期、不同的分化階段及不同生理狀態(tài)下的細(xì)胞，各自進(jìn)行著不同的生理生化反應(yīng)，都需要一系列特定的酶系統(tǒng)。對(duì)于細(xì)胞質(zhì)中某些暫時(shí)不需要的酶系統(tǒng)或代謝產(chǎn)物，需要通過(guò)自噬作用進(jìn)行酶系統(tǒng)的更新。原核生物可以通過(guò)快速增殖來(lái)稀釋不需要的酶，而真核生物要通過(guò)溶酶體的降解方式來(lái)清除暫時(shí)不需要的酶或某些代謝產(chǎn)物。另外，細(xì)胞中的生物大分子及細(xì)胞器都有一定的壽命，為了保證細(xì)胞正常的代謝活動(dòng)與調(diào)控，必須不斷的清除衰老的細(xì)胞器和生物大分子，很多生物大分子的壽命只有幾小時(shí)至幾天，如肝細(xì)胞中的線粒體的平均壽命約為10d左右，細(xì)胞質(zhì)膜也在不斷地更新，成人中的紅細(xì)胞僅能存活120d，因此，人體每天被溶酶體清除的細(xì)胞多達(dá)1011個(gè)，其中也有蛋白酶的參與，此時(shí)溶酶體起著“清道夫”的作用。這些被清除的細(xì)胞包括清除在發(fā)育和成體中凋亡的細(xì)胞。對(duì)衰老細(xì)胞的清除主要是由巨噬細(xì)胞完成，如細(xì)胞表面糖鏈中的半乳糖殘基被巨噬細(xì)胞吞噬和降解。
2.2 防御功能
防御功能是某些細(xì)胞特有的功能，它可以識(shí)別并吞噬人侵的病毒或細(xì)菌，在溶酶體作用下將其殺死并進(jìn)一步降解，如巨噬細(xì)胞可吞人病原體，巨噬細(xì)胞中豐富的溶酶體將病原體殺死或者降解。這是免疫系統(tǒng)中的特異性免疫和非特異性免疫中溶酶體的作用。
2.3 其他重要的生理功能
作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官”為細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)，如溶酶體降解內(nèi)吞的血清脂蛋白，獲得膽固醇等營(yíng)養(yǎng)成分，對(duì)一些單細(xì)胞真核生物，溶酶體的消化作用就更為重要。如在饑餓狀態(tài)下，溶酶體將分解生物大分子以保證機(jī)體所需的能量。
參與分泌過(guò)程的調(diào)節(jié)。溶酶體在內(nèi)分泌細(xì)胞中的作用涉及了幾乎所有與激素相關(guān)的重要活動(dòng)。如將甲狀腺球蛋白降解成有活性的甲狀腺素，然后分泌到細(xì)胞外的毛細(xì)血管中。
具有細(xì)胞外消化作用。在受精過(guò)程中，溶酶體可形成精子的頂體：頂體相當(dāng)于一個(gè)化學(xué)鉆，可溶穿卵子的皮層，使精子進(jìn)入卵子。精子冷凍保存中的技術(shù)難題之一就是防止頂體的破裂。
在兩棲類(lèi)發(fā)育過(guò)程中的蝌蚪尾巴的退化及哺乳動(dòng)物斷奶后乳腺的退化等都涉及某些特定細(xì)胞的程序性死亡及周?chē)兰?xì)胞的清除，這些過(guò)程都需要溶酶體的參與。
3.溶酶體的生物發(fā)生
溶酶體的形成是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，涉及的細(xì)胞器有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和內(nèi)體等。比較清楚的是甘露糖6-磷酸（M6P）途徑中，初級(jí)溶酶體是在高爾基體的trans面以出芽的形式形成的，其形成過(guò)程如下：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體合成溶酶體蛋白→進(jìn)人內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔進(jìn)行N-連接的糖基化修飾→進(jìn)人高爾基體Cis面膜囊→N-乙酰葡糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶識(shí)別溶酶體水解酶的信號(hào)斑→將N-乙酰葡糖胺磷酸轉(zhuǎn)移在1~2個(gè)甘露糖殘基上→在中間膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配體→與trans 膜囊上的受體結(jié)合→選擇性地包裝成初級(jí)溶酶體。
4.溶酶體與疾病
研究表明，不少疾病與溶酶體的功能異常有關(guān)，如矽肺、肺結(jié)核、貯積癥和類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等，可統(tǒng)稱為溶酶體病。有的屬于遺傳性的（如II型糖原累積病），有的是環(huán)境因素引起的（如矽肺）。
4.1 矽肺
二氧化硅塵粒吸入肺泡后被巨噬細(xì)內(nèi)吞噬，含有矽塵的吞噬小體與溶酶體合并成為次級(jí)溶酶體。二氧化硅的羥基與溶酶體膜的磷脂或蛋白形成氫鍵，導(dǎo)致吞噬細(xì)胞溶酶體崩解，大量水解酶釋放，引起組織細(xì)胞破壞。巨噬細(xì)胞死亡崩解后所釋放的矽塵又被其他正常的巨噬細(xì)內(nèi)吞噬，如此反復(fù)進(jìn)行。受損或已破壞的巨噬細(xì)胞釋放''致纖維化因子”，并激活成纖維細(xì)胞，導(dǎo)致膠原纖維沉積，肺組織纖維化，使肺功能受到損害。
4.2 肺結(jié)核
結(jié)核桿菌不產(chǎn)生內(nèi)、外毒素，也無(wú)莢膜和侵襲性酶。但是菌體成分硫酸腦苷脂能抵抗胞內(nèi)的溶菌殺傷作用，使結(jié)核桿菌在肺泡內(nèi)大量生長(zhǎng)繁殖，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞裂解，釋放出的結(jié)核桿菌再被吞噬而重復(fù)上述過(guò)程，最終引起肺組織鈣化和纖維化。
4.3 各類(lèi)貯積癥
貯積癥是由于遺傳缺陷引起的，由于溶酶體的酶發(fā)生變異，功能喪失，導(dǎo)致底物在溶酶體中大量貯積，進(jìn)而影響細(xì)胞功能，常見(jiàn)的貯積癥主要有以下幾類(lèi)：臺(tái)-薩氏綜合征：又叫黑蒙性家族癡呆癥，溶酶體缺少氨基己糖酯酶A，導(dǎo)致神經(jīng)節(jié)甘脂CM2積累，影響細(xì)胞功能，造成精神癡呆?；颊弑憩F(xiàn)為漸進(jìn)性失明、病呆和癱瘓2~6歲時(shí)死亡，奇怪的是該病主要出現(xiàn)在猶太人群中。
II型糖原累積?。喝苊阁w缺乏a-1，4-葡萄糖苷酶，糖原在溶酶體中積累，導(dǎo)致心、肝、舌腫大和骨骼肌無(wú)力。此病屬常染色體缺陷性遺傳病，患者多為小孩，常在2周歲以前死亡。
Gaucher?。河址Q腦苷脂沉積病，是巨噬細(xì)胞和腦神經(jīng)細(xì)胞的溶酶體缺乏β-葡萄糖苷酶造成的。大量的葡萄糖腦苷脂沉積在這些細(xì)胞溶酶體內(nèi)，巨噬細(xì)胞變成Gaucher細(xì)胞，患者的肝、脾、淋巴結(jié)等腫大，中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生退行性變化，常在1歲內(nèi)死亡。細(xì)胞內(nèi)含物病：一種更嚴(yán)重的貯積癥，是N-乙酰葡糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶單基因突變引起的。由于基因突變，高爾基體中加工的溶酶體前酶上不能形成M6P分選信號(hào)，酶被運(yùn)出細(xì)胞。這類(lèi)病人成纖維細(xì)胞的溶酶體中沒(méi)有水解酶，導(dǎo)致底物在溶酶體中大量貯積，形成所謂的“包涵體”。另外這類(lèi)病人肝細(xì)胞中有正常的溶酶體，說(shuō)明溶酶體形成還具有M6P之外的途徑。
4.4 類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎
雖然目前對(duì)類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的病因還不清楚，但此病所表現(xiàn)出來(lái)的關(guān)節(jié)骨膜組織的炎癥變化以及關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的腐蝕，被認(rèn)為是細(xì)胞內(nèi)的溶酶體的局部釋放所致，即溶酶體膜破裂，其釋放的酶導(dǎo)致關(guān)節(jié)組織損傷和發(fā)炎。當(dāng)前臨床上用膜穩(wěn)定劑，如消炎疼及腎上腺皮質(zhì)激素等治療方法。
作者單位：湖南省石門(mén)縣第一中學(xué)
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