溶酶体的细胞生物学
出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第781页（4492字）
溶酶体是细胞内的一种膜性细胞器。
溶酶体功能异常将引起溶酶体病使溶酶体成为细胞生物学中研究最活跃的领域之一。
1949年英国德杜弗(C．De Duve)等在研究经差速离心分离出来的大鼠肝匀浆各亚细胞组分中酶的水平时发现溶酶体。
匀浆静置数日后，发觉线粒体级分中酸性磷酸酶(ACP酶)的活性有了显着增加。
这表明酶是在放置过程中从某种来源释放出来了。
后研究表明，只要不损伤这一级分子中的颗粒酶对颗粒外加入的底物便没有多大活性。德杜弗由此推测，这些处于“潜伏”状态的ACP酶是被封闭在某种有膜包裹的可沉淀颗粒内，只有当膜破裂或使其通透性改变，酶才有机会与底物接触并表现出活性。
静置、冰冻、融化和添加去垢剂等均能导致膜的破裂。1955年，德杜弗根据这些颗粒富含ACP酶并且具有与其他细胞器不同沉降系数的特点，断定是一种新的细胞器，并命名为溶酶体。同年，美国诺维科夫(A．B．Novikoff)用电镜细胞化学方法清晰地显示和鉴定了大鼠肝细胞的溶酶体。其他如科恩(Z．A．Cohn)、戈登(G．B．Gordon)、埃里克森(J．L．E．Ericsson)等后来也都证实了溶酶体的存在。1974年德杜弗发现溶酶体。
1955年后，科学家们对溶酶体进行了广泛的研究。
发现从原生动物到人的各种细胞中都有溶酶体。细胞类型不同，溶酶体形态、大小内部结构不同；同种细胞，也可因机能状态不同而有差异。
因此，要鉴定一种胞质颗粒是不是溶酶体，一要看它有无界膜包裹，二要看它是否具备含有酸性磷酸酶或芳香硫酸酯酶等溶酶体标志酶的细胞化学证据。植物细胞中的液泡，也含有酸性水解酶，被认为是一种变态的溶酶体。但这个问题尚未取得一致意见。
1．溶酶体的来源。
60年代就有许多实验证明溶酶体是由高尔基体成熟面扁平膜囊出芽、脱落而成。例如，酶细胞化学方法显示这些脱落的小泡具有ACP酶的活性；放射自显影术证明溶酶体的蛋白质部分是先在内质网池、后在高尔基体加上多糖成分的；还有实验证明，糖蛋白所需糖基转移酶除内质网外，几乎仅限于高尔基体。这也表明高尔基体是溶酶体最后生成的部位。然而，1964年诺维科夫等在神经细胞高尔基体成熟面附近发现有一种与粗面内质网相连续的具有较大腔隙的滑面内质网，其一侧与高尔基体扁平膜囊贴近，一侧有芽状突起及膨大，认为这种结构与溶酶体形成有关，并称之为GERL，即“与高尔基体关联的可产生溶酶体的内质网”。此即GERL假说。后来，他们用细胞化学方法显示ACP酶位于GERL和溶酶体，而不位于高基体，因而认为GERL是一种能产生溶酶体的独立结构。
GERL的存在已陆续得到证实，1983年汤雪明在早期精细胞高尔基体成熟面观察到GERL，并注意到在精细胞发育过程中GERL有一个生长、发育和退化、消失的过程。1986年克斯迪克(R．Krstic)在沙土鼠松果体细胞中也找到了GREL存在的细胞化学证据，并于1988年观察到松果体细胞中的管状溶酶体也由GERL出芽产生。1989年周勉等在豚鼠和蟾蜍肝细胞中观察到GERL和溶酶体均显ACP阴性反应．蟾蜍的GERL较发达，多呈弯曲的长管或池囊。豚鼠的GERL多呈扁囊状；它们的初级溶酶体常位于高尔基体附近，有的也位于GERL近旁；家鸽的肝细胞中则未见到GERL结构。
但至90年代初止，GERL与高尔基体之间的确切关系仍未肯定。
2．溶酶体酶。
60年代只鉴定出12种，且均为酸性水解酶；1975年前后猛增至30多种，并查明了各种酶的最适H+浓度，发现少数水解酶偏碱性，如精子的顶体素最适H+浓度为10－8mol／L；到80年代初，已确定的水解酶有60多种，其中蛋白酶18种，核酸酶4种，多糖水解酶28种，磷酸酶5种，酯酶7种，此外，还有少数非水解酶，例如氧化物酶和NADPH2氧化酶，不过这些酶并非同时存在于某种溶酶体；细胞类型不同，溶酶体的酶谱也不同。这些酶主要以溶解状态存在于溶酶体内的液相中。
但也可以存在于膜的内表面甚至外表面(所以膜完好时也可测得少许酶活性)，与膜的内表面结合的酶，有的彼此形成酶复合物，有的则以膜上有受体作媒介，某些ATP酶离子转移酶和载体蛋白就属于这种膜结合酶。
膜结合酶的产生可能与水解过程要求酶与物或酶与酶之间保持一定的相对位置有关。
3．溶酶体的功能。60年代已基本阐明异噬和自噬作用机制。
异噬是指溶酶体对细胞通过内吞作用摄入胞内的各种外源性物质的分解、消化。无论吞入的是固态的细菌、异物，还是含蛋白质的液态小滴，由质膜包裹后，均由溶酶体与之融合，以水解酶消化之。异噬在白细胞和巨噬细胞中最明显，是机体进行细胞免疫、抵抗病原微生物入侵的重要保证。1976年安德森(R．G．Anderson)还首次描述了一种称为受体介导的内吞作用。
这是一种很重要的细胞过程，是细胞摄取大分子营养物，如低密度脂蛋白(LDL)、转铁蛋白、转钴硫胺蛋白等的主要机制，而且要比液相吞饮快得多，因此成为80年代以来细胞生物学研究的一大热点。但是，LDL等大分子营养物与聚集在细胞表面被膜穴上的相应受体结合而被膜小泡带入胞内并在内吞体中与受体分离后，也必须由溶酶体与它们所在的配体泡融合，才能降解为细胞所必需的胆固醇及氨基酸。
溶酶体这种参与和调节胞内大分子物质代谢的作用，进一步丰富了异噬的理论。
4．自噬理论。
70年代以来，也有新发展。1972～1981年马谷原(H．Mayahara)和小川根据在大鼠皮下组织细胞自噬溶酶体形成过程中观察到的胞内待清除物可由溶酶体直接凹陷、包裹的现象，提出了溶酶体包裹机制LWM的概念，使原有的自噬理论更趋完善。因为在此之前只知待清除物，如衰老死亡的细胞器及过剩的分泌颗粒等，是由滑面内质网包裹、再由溶酶体消化的。LWM后为许多实验所证实。
1985年克斯迪克在大鼠和沙土鼠的松果体细胞中也观察到类似现象。1990年张树欣等注意到肉芽组织破纤维细胞溶酶体的包裹相有突起包裹、内陷包裹和混合包裹3种形式，其中突起包裹呈C形结构，推测其动力来源可能与肌动蛋白微丝有关。
溶酶体的功能是多方面的。在受精、胚泡植入、指趾形成、骨组织更新、心肌细胞改建、甲状腺素的释放、断奶后乳腺的退化以及肝细胞中胆红素和铁的贮存和运输等方面都起着重要作用。然而越来越多的研究表明，不少药物和疾病均能引起溶酶体膜破裂、水解酶外溢，造成细胞死亡和组织损伤；而溶酶体本身功能异常，也会引起各种疾病，如溶酶体底物贮积病就是患者缺乏某种溶酶体而导致底物在细胞内的堆积。这类疾病现已发现30多种。
不过近些年的研究表明，也有不少药物如胆固醇、氢化可的松、地塞米松、氯喹、胰岛素及山莨菪碱等均有稳定溶酶体的作用。因此溶酶体与疾病的研究将是今后的一个重要课题。
同时，一些理论问题，如控制溶酶体定向移动的机理是什么，为什么溶酶体能与吞噬体或自噬体融合而不与完好的细胞器融合，溶酶体膜为什么不会被它所包含的酶水解，膜上到底有没有控制氢离子进出的离子泵等，也将是人们继续研究的热点。
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12 林邦和，朱舜丽．溶酶体病的基础和临床研究进展．安徽中医学院学报，1993，12(2)∶61
(安徽中医学院林邦和副教授撰)