淺談溶酶體具有高度穩(wěn)定性的原因

蔣玉琪 黎云祥

[摘 要] 主要通過介紹溶酶體的相關(guān)知識(shí)，闡釋了溶酶體中盡管含有多種水解酶，但在正常情況下溶酶體自身不會(huì)被水解的原因。

[關(guān) 鍵 詞] 溶酶體；溶酶體酶；穩(wěn)定性

[中圖分類號(hào)] Q2 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）19-0121-01

人教版高中生物教材中對(duì)溶酶體介紹如下：“溶酶體是‘消化車間，內(nèi)部含有多種水解酶，能分解衰老、損傷的細(xì)胞器，吞噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒或病菌”[1]。教材對(duì)溶酶體只是進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，但有的學(xué)生可能會(huì)產(chǎn)生如下的疑問：溶酶體內(nèi)含有多種水解酶，為什么溶酶體自身不會(huì)被水解？本文對(duì)溶酶體的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的敘述，解釋溶酶體具有高度穩(wěn)定性的原因，從而幫助學(xué)生解答疑問。

一、溶酶體簡(jiǎn)介

（一）溶酶體

溶酶體存在于動(dòng)物細(xì)胞中，是一種膜結(jié)合的異質(zhì)性細(xì)胞器，小球狀，外面由一層單位膜包被。溶酶體是一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，其形態(tài)大小在不同類型細(xì)胞中不一樣，甚至在同一類型細(xì)胞的不同生理階段也不一樣。在植物細(xì)胞中，中央液泡、圓球體以及糊粉粒等細(xì)胞器的功能與溶酶體類似。

根據(jù)處于生理功能的不同階段，溶酶體可以分為初級(jí)溶酶體和次級(jí)溶酶體。初級(jí)溶酶體是一種剛剛從高爾基體外側(cè)分泌的、僅含有溶酶體酶類，但無作用底物的小囊泡，此時(shí)酶處于非活性狀態(tài)。次級(jí)溶酶體是一種將要或正在進(jìn)行消化作用的溶酶體，含有溶酶體酶和作用底物[2]。

（二）溶酶體中的酶

溶酶體中含有60多種酸性水解酶類，其中包括磷酸酶類、硫酸酯酶、蛋白酶、核酸酶、糖苷酶等，這些酶在酸性pH條件下具有最高的活性。不同的酶作用的天然底物不同，比如，組織蛋白酶作用的天然底物為蛋白質(zhì)，β葡萄糖苷酶作用的天然底物為糖蛋白。因此，當(dāng)溶酶體中缺乏某一種或幾種酶時(shí)，可能會(huì)患溶酶體貯積病。

溶酶體酶蛋白由附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體合成，通過信號(hào)肽的引導(dǎo)進(jìn)入糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行N-糖基化，接著被切除3分子葡萄糖和1分子甘露糖后轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體。在高爾基體內(nèi)側(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行甘露糖殘基的磷酸化。之后轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體外側(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分選，通過出芽的方式將溶酶體的酶蛋白裝入分泌小泡[2]。

（三）溶酶體的功能

溶酶體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與初級(jí)溶酶體融合形成次級(jí)溶酶體，融合后的底物被溶酶體酶水解、消化。吞噬作用一般的作用底物來自細(xì)胞外，既包括細(xì)菌、病毒等有害物質(zhì)，也包括一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。水解之后的小分子進(jìn)入胞質(zhì)溶膠，或被細(xì)胞再次利用或成為廢物被排出。自噬作用的底物是自身細(xì)胞中損傷、衰老的細(xì)胞結(jié)構(gòu)以及不需要的生物大分子。溶酶體還具有自溶作用、參與激素的分泌調(diào)節(jié)等作用。自溶作用就是溶酶體釋放水解酶將自身細(xì)胞降解。溶酶體的功能除了在細(xì)胞內(nèi)具有消化作用，比如，吞噬作用、自噬作用以及自溶作用等，也具有細(xì)胞外消化作用，比如，精子頂體反應(yīng)。

二、溶酶體具有高度穩(wěn)定性的機(jī)制

由于溶酶體含有多種水解酶類，因此溶酶體在細(xì)胞中必須是高度穩(wěn)定的。溶酶體的穩(wěn)定性與其膜的結(jié)構(gòu)組成有關(guān)。

1.鞘磷脂可通過膽固醇與膜緊密結(jié)合促進(jìn)溶酶體膜的穩(wěn)定，可能是其與膽固醇的結(jié)合影響了膜的流動(dòng)性，形成了穩(wěn)定的膜結(jié)構(gòu)[3]。

2.膜糖在細(xì)胞的生命活動(dòng)中具有重要的作用，它們可以提高膜的穩(wěn)定性，增強(qiáng)膜對(duì)蛋白酶的抗性。溶酶體內(nèi)膜表面含有不同酸性的、高度糖基化的膜整合蛋白，在膜內(nèi)形成連續(xù)的糖蛋白層，可以防止自身膜蛋白被水解酶水解。

3.溶酶體膜內(nèi)表面帶負(fù)電荷，而溶酶體中可溶性的酶大多為陰離子復(fù)合形式，所以有助于這部分酶保持游離狀態(tài)[3]。另外，溶酶體酶的最適pH值為5左右，胞質(zhì)溶膠中的pH值約為7。這是因?yàn)槿苊阁w膜上有質(zhì)子運(yùn)輸泵（H+-ATPase），借助ATP水解產(chǎn)生的能量將H+轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體內(nèi)，使溶酶體處于酸性環(huán)境中。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱正威，趙占良.生物必修1分子與細(xì)胞[M].北京：人民教育出版社，2004：46.

[2]王金發(fā).細(xì)胞生物學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2003：373-385.

[3]鐘嘯.溶酶體的研究進(jìn)展[J].中國(guó)生物制品學(xué)雜志，2008（9）：827-829.