浅谈溶酶体具有高度稳定性的原因

蒋玉琪 黎云祥

[摘 要] 主要通过介绍溶酶体的相关知识，阐释了溶酶体中尽管含有多种水解酶，但在正常情况下溶酶体自身不会被水解的原因。

[关 键 词] 溶酶体；溶酶体酶；稳定性

[中图分类号] Q2 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）19-0121-01

人教版高中生物教材中对溶酶体介绍如下：“溶酶体是‘消化车间，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌”[1]。教材对溶酶体只是进行了简单的介绍，但有的学生可能会产生如下的疑问：溶酶体内含有多种水解酶，为什么溶酶体自身不会被水解？本文对溶酶体的相关知识进行简单的叙述，解释溶酶体具有高度稳定性的原因，从而帮助学生解答疑问。

一、溶酶体简介

（一）溶酶体

溶酶体存在于动物细胞中，是一种膜结合的异质性细胞器，小球状，外面由一层单位膜包被。溶酶体是一种动态结构，其形态大小在不同类型细胞中不一样，甚至在同一类型细胞的不同生理阶段也不一样。在植物细胞中，中央液泡、圆球体以及糊粉粒等细胞器的功能与溶酶体类似。

根据处于生理功能的不同阶段，溶酶体可以分为初级溶酶体和次级溶酶体。初级溶酶体是一种刚刚从高尔基体外侧分泌的、仅含有溶酶体酶类，但无作用底物的小囊泡，此时酶处于非活性状态。次级溶酶体是一种将要或正在进行消化作用的溶酶体，含有溶酶体酶和作用底物[2]。

（二）溶酶体中的酶

溶酶体中含有60多种酸性水解酶类，其中包括磷酸酶类、硫酸酯酶、蛋白酶、核酸酶、糖苷酶等，这些酶在酸性pH条件下具有最高的活性。不同的酶作用的天然底物不同，比如，组织蛋白酶作用的天然底物为蛋白质，β葡萄糖苷酶作用的天然底物为糖蛋白。因此，当溶酶体中缺乏某一种或几种酶时，可能会患溶酶体贮积病。

溶酶体酶蛋白由附着在内质网的核糖体合成，通过信号肽的引导进入糙面内质网，在糙面内质网进行N-糖基化，接着被切除3分子葡萄糖和1分子甘露糖后转运到高尔基体。在高尔基体内侧网络进行甘露糖残基的磷酸化。之后转运到高尔基体外侧网络进行分选，通过出芽的方式将溶酶体的酶蛋白装入分泌小泡[2]。

（三）溶酶体的功能

溶酶体的主要功能是消化功能，例如，吞噬作用和自噬作用。吞噬作用和自噬作用都是由膜包裹的作用底物与初级溶酶体融合形成次级溶酶体，融合后的底物被溶酶体酶水解、消化。吞噬作用一般的作用底物来自细胞外，既包括细菌、病毒等有害物质，也包括一些营养物质。水解之后的小分子进入胞质溶胶，或被细胞再次利用或成为废物被排出。自噬作用的底物是自身细胞中损伤、衰老的细胞结构以及不需要的生物大分子。溶酶体还具有自溶作用、参与激素的分泌调节等作用。自溶作用就是溶酶体释放水解酶将自身细胞降解。溶酶体的功能除了在细胞内具有消化作用，比如，吞噬作用、自噬作用以及自溶作用等，也具有细胞外消化作用，比如，精子顶体反应。

二、溶酶体具有高度稳定性的机制

由于溶酶体含有多种水解酶类，因此溶酶体在细胞中必须是高度稳定的。溶酶体的稳定性与其膜的结构组成有关。

1.鞘磷脂可通过胆固醇与膜紧密结合促进溶酶体膜的稳定，可能是其与胆固醇的结合影响了膜的流动性，形成了稳定的膜结构[3]。

2.膜糖在细胞的生命活動中具有重要的作用，它们可以提高膜的稳定性，增强膜对蛋白酶的抗性。溶酶体内膜表面含有不同酸性的、高度糖基化的膜整合蛋白，在膜内形成连续的糖蛋白层，可以防止自身膜蛋白被水解酶水解。

3.溶酶体膜内表面带负电荷，而溶酶体中可溶性的酶大多为阴离子复合形式，所以有助于这部分酶保持游离状态[3]。另外，溶酶体酶的最适pH值为5左右，胞质溶胶中的pH值约为7。这是因为溶酶体膜上有质子运输泵（H+-ATPase），借助ATP水解产生的能量将H+转运到溶酶体内，使溶酶体处于酸性环境中。

参考文献：

[1]朱正威，赵占良.生物必修1分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2004：46.

[2]王金发.细胞生物学[M].北京：科学出版社，2003：373-385.

[3]钟啸.溶酶体的研究进展[J].中国生物制品学杂志，2008（9）：827-829.