溶酶体
| 细胞生物学 | |
|---|---|
| 动物细胞 | |
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溶酶体（英语：lysosome）又称溶体、溶小体，是单层膜的囊状胞器，存在于真核细胞（多存在于动物细胞中，植物细胞内不常见）中，属于细胞的内膜系统，由高基氏复合体产生，内含数十种从高基氏体送来的水解酶。这些酶在弱酸性环境之下（通常为PH值4.5-5.0）能有效分解生命所需的有机物质。溶小体是细胞的回收中心，它将损坏的构造消化分解并进行回收利用(协助细胞内各种组成物质的更新)，还可将细胞吞入的颗粒消化分解(胞内消化)。2010年诺贝尔生理医学奖得主大隅良典所研究的细胞自噬机制，即与溶体有关。
发现[编辑]
克里斯蒂安·德·迪夫（Christian de Duve）是比利时鲁汶天主教大学生理化学实验室的科学家，他于1950年代发现了溶酶体。德·迪夫及其团队利用细胞分级分离法（cell fractionation）分离亚细胞组分，研究酸性磷酸酶等水解酶在细胞内的分布。他们发现了一种富含酸性磷酸酶的未知细胞器。由此，他们提出溶酶体是一种膜结合的细胞器，含有能分解多种生物分子的消化酵素。
透过差速离心和酶活性测定，该团队证实了这一假设，并认识到这些细胞器在细胞内消化过程中发挥着至关重要的作用，例如吞噬作用和自噬作用。利用电子显微镜进一步证实了消化酵素的存在。德·迪夫的发现为溶酶体功能的研究奠定了基础，并有助于理解可能导致未消化物质在细胞内积聚的疾病。德·迪夫于1974年荣获诺贝尔生理学或医学奖。[1][2]
功能与结构[编辑]
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溶酶体的形状和大小取决于其状态、消化物以及所在细胞类型。[3] 它们的形状从球形、卵圆形到偶尔的管状不等。[4] 溶酶体的大小范围为0.1-1.2 μm，[3] 有些管状溶酶体在吞噬细胞中可达15 μm。单一细胞内可存在数百个溶酶体。然而，当营养匮乏或自噬作用被诱导时，单一细胞内的溶酶体数量会下降到50个以下。 [4]
溶酶体含有多种酶，使细胞能够分解其吞噬的各种生物分子，包括胜肽、核酸、碳水化合物和脂质。负责水解的酶需要在酸性环境中才能发挥最佳活性，pH值范围约为 4.5–5.0。与略呈碱性的胞质溶胶（pH 7.2）相比，溶酶体内部呈酸性。[5]
溶酶体膜是由磷脂双分子层构成，其主要成分为高度糖基化的膜蛋白，富含碳水化合物。这些糖基化膜蛋白形成糖萼，保护细胞免受溶酶体内降解酶的侵害。溶酶体水解酶对pH值敏感，在胞质溶胶的碱性环境中无法正常发挥作用，从而确保即使溶酶体中的水解酶泄漏，胞质溶胶中的分子和细胞器也不会被降解。
除了分解聚合物外，溶酶体还能够杀死和消化微生物、细胞或细胞碎片。溶酶体与吞噬体协同作用，进行自噬，清除受损结构并形成简单的化合物，随后可用作新的构建材料。类似地，溶酶体在巨噬细胞的吞噬过程中分解病毒颗粒或细菌。 .[6]
溶酶体也透过Toll样受体 (TLR)帮助检测病原体，例如TLR7和TLR9。微生物可被降解为抗原，这些抗原随后被加载到MHC分子上并呈现给T细胞，这是免疫防御的关键环节。此外，溶酶体酵素如果释放到细胞质中，可以触发溶酶体介导的程序性细胞死亡 (LM-PCD)。
为了维持其酸性环境，溶酶体透过溶小体膜上的质子泵将质子（H⁺离子）从线粒体 [7] 泵入溶酶体腔。液泡-ATP酶负责质子的转运，而氯离子的反向转运则由 ClC-7 Cl⁻/H⁺ 反向转运蛋白完成。[8] 这种机制有助于维持溶酶体内稳定的酸性环境以及离子稳态。[9][10]
溶酶体也能感知营养物质的可用性，进而帮助平衡细胞代谢。当营养充足时，它们会激活mTOR信号通路，以支持合成代谢（生物合成）过程。在饥饿状态下，溶酶体降解自噬物质，回收利用其中的成分以维持细胞存活。
许多透过细胞吞噬的物质，会先形成内体（endosome），然后跟溶体融合并且进行消化。 溶体对老旧、损坏的胞器和膜蛋白进行分解，产生的小分子随后可再次被细胞利用，一旦溶体破裂释放出水解酶，细胞就会被分解（又称细胞自杀）。
参见[编辑]
参考文献[编辑]
- ↑ Sabatini, David D.; Adesnik, Milton. Christian de Duve: Explorer of the cell who discovered new organelles by using a centrifuge. Proceedings of the National Academy of Sciences. 13 August 2013, 110 (33): 13234–13235. Bibcode:2013PNAS..11013234S. PMC 3746853 可免费查阅. PMID 23924611. doi:10.1073/pnas.1312084110 可免费查阅.
- ↑ Cooper, Geoffrey M. Lysosomes. The Cell: A Molecular Approach 2nd. Sinauer Associates. 2000.
- ↑ 3.0 3.1 Kühnel, Wolfgang; Kühnel, Wolfgang. Color atlas of cytology, histology, and microscopic anatomy. Thieme Flexibook Basic sciences 4th. Stuttgart New York: Thieme. 2003. ISBN 978-1-58890-175-0.[页码请求]
- ↑ 4.0 4.1 Bouhamdani, Nadia; Comeau, Dominique; Turcotte, Sandra. A Compendium of Information on the Lysosome. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 15 December 2021, 9. PMC 8714965 可免费查阅. PMID 34977038. doi:10.3389/fcell.2021.798262 可免费查阅. 已忽略未知参数
|article-number=(帮助) - ↑ Feng, Xinghua; Liu, Siyu; Xu, Haoxing. Not just protons: Chloride also activates lysosomal acidic hydrolases. Journal of Cell Biology. 5 June 2023, 222 (6). PMC 10191866 可免费查阅. PMID 37191899. doi:10.1083/jcb.202305007. 已忽略未知参数
|article-number=(帮助) - ↑ Brouillette, Monique. Biology 101 Update: A Cell's Lysosomes Are More Than Garbage Disposals. Scientific American. 1 December 2016.
- ↑ Tian, Zhiqi. Mitochondria acidify lysosomes through membrane contacts. Cell Reports (CellPress). 15 March 2026, 45 (3). doi:10.1016/j.celrep.2026.117112. 已忽略未知参数
|article-number=(帮助) - ↑ Feng, Xinghua; Liu, Siyu; Xu, Haoxing. Not just protons: Chloride also activates lysosomal acidic hydrolases. Journal of Cell Biology. 5 June 2023, 222 (6). PMC 10191866 可免费查阅. PMID 37191899. doi:10.1083/jcb.202305007. 已忽略未知参数
|article-number=(帮助) - ↑ Mindell, Joseph A. Lysosomal Acidification Mechanisms. Annual Review of Physiology. 17 March 2012, 74 (1): 69–86. PMID 22335796. doi:10.1146/annurev-physiol-012110-142317.
- ↑ Ishida, Yoichi; Nayak, Smita; Mindell, Joseph A.; Grabe, Michael. A model of lysosomal pH regulation. Journal of General Physiology. June 2013, 141 (6): 705–720. PMC 3664703 可免费查阅. PMID 23712550. doi:10.1085/jgp.201210930.
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