动物细胞的溶酶体在电子显微镜下呈现高度的异质性，即大小、形状和内含物都不相同，共有特征是：囊泡腔内是酸性环境并含有数十种酸性水解酶，囊泡膜上存在向溶酶体腔内泵运质子的膜蛋白和向细胞质运送降解产物小分子的膜蛋白，承担消化降解细胞外部和内部的蛋白质、其他大分子以及自身细胞器的功能。

比利时生化学家C.de迪夫^[注]的小组在20世纪50年代意外发现了后来被他命名为溶酶体的细胞器。他们的实验提示肝细胞中存在一种被膜包围的、含有多种酸性水解酶的结构，最后经过十多年探索，证明这些被膜包围的、大小和形状不一并含有水解酶的囊泡是新的细胞器，于1963年被命名为溶酶体（lysosome）。lysosome是拉丁语词根“lyso-”（溶解）和“-some”（小体）的组合，意为“有降解作用的小体”（body that lyses或lytic body）。

对溶酶体结构和功能的认识伴随研究手段的改变而深化，相应地，溶酶体的概念发生了很大的演变。美国形态学家A.B.诺维科夫^[注]用电子显微镜技术鉴定了迪夫离心得到的溶酶体，他随即将酸性磷酸酶作为溶酶体的标志酶。B.阿尔伯特等在1980年将溶酶体分为初级溶酶体和次级溶酶体，前者指新形成的单纯含有酸性水解酶而尚未收纳消化底物的囊泡，后者指兼含两者的囊泡。这一概念的形成基于以酶细胞化学技术检测到酸性水解酶为认定溶酶体的依据。随着示踪细胞化学的应用，细胞内吞途径（endocytosis，或称胞吞途径）得以显示。一方面据此发现，胞吞物质经由内体（endosome）后大多数是以溶酶体为运送终点，因而并不存在不含消化底物的溶酶体；另一方面，使用对pH敏感的荧光蛋白示踪胞吞途径时发现：内体和溶酶体都是酸性细胞器，溶酶体的pH比内体更低。至此，阿尔伯特在1994年出版的《细胞的分子生物学》中修正了关于溶酶体的描述，将其说成是“既在腔内含有酸性水解酶又在膜上具有质子泵，从而能造成腔内酸性pH”的囊泡。因此，初级溶酶体和次级溶酶体的名词遭到摒弃。

综合各种技术手段的研究结果，溶酶体的形态学和生物化学特征可以归纳为如下几点：①形状、大小和内含物高度不均一的膜包围细胞器。②腔内含有40～50种酸性水解酶，需要溶酶体腔内的酸性环境和酶原剪切来激活，主要是蛋白酶、核酸酶、脂质酶、糖基酶、磷酸酯酶、磷酸酶、硫酸酶等。③膜上存在囊泡型质子ATP酶（Vacular H⁺ATPase），水解ATP获得主动泵送质子的能量，维持溶酶体腔内pH在4.5～5，以提供水解酶最适酸度。④膜上还有运输小分子的膜蛋白，让酶消化降解的产物如单糖、氨基酸等进入细胞质被利用。⑤膜蛋白在腔内表面是高度糖基化的，保护膜本身不被水解酶消化；标志性膜蛋白是溶酶体关联膜蛋白-1（LAMP-1）和溶酶体关联膜蛋白-2（LAMP-2），占溶酶体膜蛋白的50%。

溶酶体在形态上的异质性源于其生成过程的复杂性。溶酶体的生物形成途径涉及源自高尔基体的携带酸性水解酶的小泡与胞吞途径的交汇以及与自噬途径的交汇。

溶酶体特有的酶蛋白和膜蛋白都是在内质网完成合成并被加上寡糖链的。溶酶体酶被运送进入高尔基体后，有两种酶对溶酶体酶的寡糖链加上了分选信号甘露糖-6-磷酸（manose-6-phosphate; M-6-P）：①高尔基体顺面的N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶（GlcNAc phosphotransferase），在每条寡糖链甘露糖上加上N-乙酰葡萄糖胺磷酸基团。②在高尔基体反面部位切除N-乙酰葡萄糖胺基团，形成M-6-P。带着分选信号的溶酶体酶到达高尔基体反面管网结构部位，在那里与膜上的M-6-P受体结合，被分选装入特殊的运输小泡送往早期内体与之融合。

这一将细胞外大分子和颗粒物摄入细胞的途径包含吞噬（phagocytosis）和胞饮（pinocytosis）。吞噬是指细胞吞噬大的颗粒状物质，如细菌、红细胞等。外来物质在细胞内形成吞噬小体，溶酶体与之融合形成异噬溶酶体，消化吞噬物质。具有吞噬作用的细胞主要有巨噬细胞和中性粒细胞等少数几种专职细胞。胞饮是指细胞吞入小的颗粒状物质和水溶性大分子。细胞对这些物质的摄入只有在电子显微镜下经标记后才能被看到，但实际上在所有细胞持续发生。受体介导的胞吞（receptor-mediated endocytosis）是胞饮的一种特殊形式，指细胞外大分子如胆固醇-脂蛋白复合物、转铁蛋白等首先与质膜上相对应的受体结合而吸附在细胞表面，细胞通过形成网格蛋白包被小泡，将大分子专一地、高浓度地摄入。被胞饮进来的大分子随后进入内体，内体接受来自高尔基体的溶酶体酶后就能消化降解大分子。而且，晚期内体携带溶酶体酶和消化中的胞吞物质，还可以像溶酶体一样进一步与自噬小体融合。

简称自噬，是细胞消化一部分自身细胞质的行为。在一些生理和病理条件下，细胞内一部分细胞质组分，如线粒体、内质网、糖原、蛋白聚集物等被来源不明的双层膜结构包裹起来，形成自噬小体。自噬小体与溶酶体或晚期内体融合后就成为自体吞噬泡，又叫自噬溶酶体，所含成分被消化降解。

经溶酶体酶消化后，那些可溶性小分子降解产物可被溶酶体膜上的运输蛋白运入细胞质基质，被细胞再利用或当作废物被排除，而那些未被消化或不能消化的残留物质则成为各种残余体，可留在细胞内或被排出细胞外（见图）。

G 高尔基体 EE 早期内体 LE 晚期内体 LY 溶酶体 EA 早期自噬小体，现称自噬小体 LA 晚期自噬小体，现称自噬溶酶体高尔基体运送溶酶体酶的小泡与胞吞途径和自噬途径的交汇

溶酶体的功能是消化降解细胞内外的物质。根据所消化降解的物质的不同，溶酶体参与各种细胞活动。

大分子营养物质不能直接透过细胞膜，必须经胞吞作用进入细胞，最终都在溶酶体中被消化降解，降解产物透过溶酶体膜进入细胞质基质被利用。另外，由溶酶体参与的自噬活动降解细胞自身组分，在细胞营养供应障碍的应激条件下成为提供营养的重要途径。

在自噬活动中，细胞内一些受损、废旧或不再需要的蛋白质、细胞器和其他细胞质成分由膜结构包裹起来，溶酶体与其融合把大分子降解成小分子，如氨基酸、核苷酸、糖类、脂肪酸等，供细胞重新利用。

一些具有吞噬功能的细胞如巨噬细胞、中性粒细胞等，能吞噬细菌、病原体和废旧红细胞等异物，这些异物最终都在溶酶体中被消化分解。

在少数细胞类型，如造血细胞系起源的免疫细胞和破骨细胞中，溶酶体还可以被分泌到细胞外，消化细胞外物质，实现特殊的细胞功能。例如破骨细胞降解骨质；细胞毒性T细胞和天然杀伤细胞对靶细胞实施打孔。一些肿瘤细胞会分泌溶酶体酶，从而对肿瘤微环境的酸化造成影响。