溶酶体详解-过程、分类、意义

溶酶体

溶酶体是分解蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的细胞器。溶酶体具单层膜，形状多种多样，是0.025～0.8微米的泡状结构，内含许多水解酶，溶酶体在细胞中的功能，是分解从外界进入到细胞内的物质，也可消化细胞自身的局部细胞质或细胞器，当细胞衰老时，其溶酶体破裂，释放出水解酶，消化整个细胞而使其死亡。

溶酶体（lysosomes）一般为真核细胞中的一种细胞器；为单层膜包被的囊状结构，大小（在电镜下显示多为球形，但存在橄球形）直径约0.025～0.8微米；内含多种水解酶，专为分解各种外源和内源的大分子物质。1955年由比利时学者Cristian de Duve(1917-2013)等人在鼠肝细胞中发现。

中文名溶酶体外文名lysosomes

概述

已发现溶酶体内有60余种酸性水解酶（至2006年），包括蛋白酶、核酸酶、磷酸酶、糖苷酶、脂肪酶、磷酸酯酶及硫酸脂酶等。这些酶控制多种内源性和外源性大分子物质的消化。因此，溶酶体具有溶解或消化的功能，为细胞内的消化器官。

在大鼠肝脏中，从比线粒体分区稍轻的地方得到含有水解酶的颗粒分区，并以可进行水解（lyso）的小体（some）这个意义而命名为溶解体（lysosome;lss）。溶酶体中的酶是酸性磷酸酶、核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、组织蛋白酶、芳基硫酸醋酶、B-葡糖苷酸酶、乙酰基转移酶等，是在酸性区域具有最适pH的水解酶组。据电子显微镜观察，溶酶体是由6～8纳米厚的单层膜所围着的直径为0.4微米至数微米的颗粒或小泡。由于其形态极其多样化，所以把对酸性磷酸酶活性为阳性的物质鉴定为溶酶体。

特点

溶酶体的酶有3个特点：

(1)溶酶体表面高度糖基化，有助于保护自身不被酶水解。膜蛋白多为糖蛋白，溶酶体膜内表面带负电荷，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；

(2)所有水解酶在pH值=5左右时活性最佳，但其周围胞质中pH值=7.2。溶酶体膜内含有一种特殊的转运蛋白，可以利用ATP水解的能量将胞质中的H+（氢离子）泵入溶酶体，以维持其pH值=5；

(3)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。

溶酶体的结构

溶酶体呈圆形或卵圆形,大小不一,直径多数为0.2~0.8μm,小的只有0.05μm,大的可达数微米。它由厚7~10nm 的单位膜包围,内含60余种酸性水解酶,包括蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、脂酶、磷酸酶和硫酸酯酶等,但是通常不能在同一溶酶体内找到所有的酶不同类型细胞溶酶体所含酶的种类和数量也不同。溶酶体水解酶的最适pH为3.5~5.5,溶酶体内的酸性环境是依靠膜上的特殊转运蛋白(H泵)来维持的[2] 。

传统分类

根据内含物和形成阶段的不同，溶酶体可分为两大类，具有均质基质的颗粒状溶酶体称为初级溶酶体（primary lysosome），含有复杂的髓磷脂样结构的液泡状溶酶体称为次级溶酶体（secondary lysosome）。属于初级溶酶体的溶酶体，具有肝实质细胞（肝细胞）的高电子密度的颗粒等。这种溶酶体虽含有水解酶，但是它是未进行消化作用的溶酶体。次级溶酶体（消化泡）是由初级溶酶体与细胞吞噬作用所产生的吞噬体相互融合而成的，并且是已供给水解酶的溶酶体。在次级溶酶体中含有摄食的物质，并对其进行消化。消化后所残留的未消化物称为残余小体。一般认为，残余小体在变形虫等细胞中被排出细胞之外，但在其他细胞中，则长期留在细胞中，而成为细胞衰老的原因。

新提法

关于溶酶体的类型和命名，有新提法。有研究资料表明，根据溶酶体的形成过程和功能，把溶酶体命名为前溶酶体(endolysosome)和溶酶体。晚期胞内体与脱包被的含有溶酶体酶的转运小泡融合成前溶酶体，它从高尔基体或细胞膜上的转运泡（如果是从细胞膜上通过胞饮作用在网格蛋白介导下回收的溶酶体酶则在脱去包被后形成胞内体）接受了新合成的水解酶和溶酶体膜蛋白，在质子泵的作用下，pH维持在低水平。随后已经糖基化且磷酸化的溶酶体酶与膜上的M6P受体分离。接着，M6P与溶酶体酶分离，溶酶体酶去磷酸化。pH再进一步降低，即成为溶酶体。而M6P受体则可以进一步回收至高尔基体TGN或细胞膜上。

吞噬体与前溶酶体或溶酶体融合成吞噬溶酶体；自噬体与前溶酶体或溶酶体融合形成自噬溶酶体。吞噬溶酶体和自噬溶酶体将物质水解成小分子物质，被细胞吸收，还残留一些不被消化和吸收的物质称为残质体。经出胞作用排出细胞，但大部分残质体留在细胞内，如脂褐色素、老年斑即是这种色素的沉积。

按功能阶段分类

1955年首次发现溶酶体（lysosome）。它是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，其主要功能是进行细胞内消化。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，标志酶为酸性磷酸酶。根据完成其生理功能的不同阶段可分为初级溶酶体（primarylysosome），次级溶酶体（secondary lysosome）和残体（residual body）。

初级溶酶体

直径约0.2~0.5um膜厚7.5nm，内含物均一，无明显颗粒，是高尔基体分泌形成的。含有多种水解酶，但没有活性，只有当溶酶体破裂，或其它物质进入，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、磷脂酶类，已知60余种，这些酶均属于酸性水解酶，反应的最适PH值为5左右，溶酶体膜虽然与质膜厚度相近，但成分不同，主要区别是：①膜有质子泵，将H+泵入溶酶体，使其PH值降低。②膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解。

次级溶酶体

这些都是消化泡，正在进行或完成消化作用的溶酶体，内含水解酶和相应的底物，可分为异噬溶酶体（phagolysosome）和自噬溶酶体（autophagolysosome），前者消化的物质来自外源，后者消化的物质来自细胞本身的各种组分。

根据溶酶体作用物的来源，将次级溶酶体分为：

（1）异生性溶酶体（het- erolysosome），系指不能透过质膜的大分子溶液或病毒、细菌等，前者通过胞饮作用（其中也包括受体介导的内吞作用）形成的胞饮泡（或胞内体），后者通过吞噬作用形成的吞噬泡，分别与初级溶酶体（或内溶酶体）融合后形成次级溶酶体（或溶酶体）。

（2）自生性溶酶体（autolysosome）或自噬溶酶体（autophagolyso- some），系指包围了部分被损伤或衰老细胞器（线粒体、内质网碎片等）的自体吞噬体（autophagosome）与初级溶酶体（或内溶酶体）融合后形成的