Лизосомы, число которых в одной клетке достигает нескольких сотен, образуют типичное пространство. Встречаются лизосомы различных форм и размеров; особым разнообразием отличается их внутренняя структура. Это разнообразие отражено в морфологической терминологии. Имеется множество (частиц) терминов для обозначения частиц, которые нам сейчас известны как лизосомы. Среди них: плотные тельца, остаточные тельца, цитосомы, цитосегресомы и многие др. Терминология патологических образований ещё более многочисленна, так как многие из видоизмененных внутриклеточных включений, наблюдаемые в пораженных тканях, так же являются лизосомами. Однако, как только мы обратимся к их биологической функции, выясняется, что все они – места, где перевариваются поступающие в клетку вещества. Иногда нам станет понятна их структурная гетерогенность: содержимое лизосом составляют в основном вещества в процессе переваривания и не переваренные остатки. Если исследовать несколько сотен взятых наугад желудков, то обнаружится, что их содержимое тоже значительно варьируется в зависимости от того, когда и что ел хозяин того или иного желудка. Но поняв, что разнообразное содержимое желудка и является его характерной чертой, можно без особого труда определить, что рассматриваемый орган во всех случаях идентичен. Аналогичное явление наблюдается и в биологии клетки. Сейчас, рассматривая в электронный микроскоп частичку, окруженную однослойной мембраной, с беспорядочной внутренней структурой, исследователь знает, что перед ним лизосома. С точки зрения химии переваривать пищу означает подвергать ее гидролизу, т.е. при помощи воды расщепить различные связи, посредством которых соединены строительные блоки естественных природных макромолекул. Например, пептидные связи, соединяющие аминокислоты в белках, гликолизные связи, соединяющие сахара в полисахаридах и эфирные связи между кислотами и спиртами. По большей части эти связи весьма устойчивы, разрываются только при жестких условиях температуры и значениях pH (кислая или щелочная среда). Живые организмы не в состоянии ни создать, ни выдержать подобные условия, а между тем пищу они переваривают без труда. И делают это с помощью особых катализаторов – гидролитических ферментов, или гидролаз, которые секретируются в пищеварительной системе. Гидролазы – специфические катализаторы. Каждая из них расщепляет только строго определенный тип химической связи. Поскольку пища обычно состоит из многих компонентов с разнообразными химическими связями, для пищеварения необходимо одновременное согласованное или последовательное участие различных ферментов. И действительно, пищеварительные соки, секретируемые в желудочно-кишечный тракт, содержат большое число различных гидролаз, что позволяет человеческому организму усваивать множество сложных пищевых продуктов растительного и животного происхождения. Однако, эта способность ограничена, и человеческий организм не в состоянии переваривать целлюлозу. Эти основные положения относятся, по существу, и к лизосомам. В каждой лизосоме мы находим целую коллекцию различных гидролаз – идентифицировано более 50 видов – которые в совокупности способны полностью или почти полностью переваривать многие из основных природных веществ, включая белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, их комбинации и производные. Однако, как и желудочно-кишечный тракт человека, лизосомы характеризуются некоторыми ограничениями в своей переваривающей способности. В кишечнике конечные продукты пищеварения (перевариваются), «очищаются» в результате кишечной абсорбции: они удаляются клетками слизистой, обычно при помощи активных насосов, и попадают в кровеносное русло. Нечто подобное происходит и в лизосомах. Различные мелкие молекулы, образовавшиеся в процессе переваривания переносятся через лизосомальную мембрану в цитоплазму, где их используют метаболические системы клетки. Но иногда переваривание не происходит или оно неполное и не достигает той стадии, на которой его продукты могут быть очищены. У большинства простейших организмов и низших беспозвоночных подобные ситуации не вызывают особых последствий, т.к. их клетки обладают способностью избавляться от содержимого своих старых лизосом, попросту выбрасывая его в окружающую среду. У высших животных многие клетки не способны опорожнять свои лизосомы таким образом. Они находятся в состоянии хронического «запора». Именно этот серьезный недостаток лежит в основе многочисленных патологических состояний, связанных с перегрузкой лизосом. Диспепсия, повышенная кислотность, запор и другие расстройства пищеварения – удел всего человечества, источник малоприятного состояния, дискомфорта, страдающих этим людей, а также весьма прибыльной индустрией по производству обезболивающих препаратов. И все же эти неприятности – ничто по сравнению с болезнями пищеварения, поражающими клетки, это серьезный недостаток, делающий наши лизосомы весьма уязвимыми из-за риска оказаться перегруженными не переваренными веществами. Например, у детей, страдающих генетическим дефицитом какого-то лизосомального фермента. В настоящее время известно более 25 таких дефектов. Больные дети часто страдают выраженной задержкой умственного развития и умирают в раннем возрасте. Помимо генетических дефектов перегрузку лизосом могут вызвать и другие причины. Она наблюдается при артериосклерозе, при болезнях почек. Таким образом, перегрузка лизосом является наиболее частой клеточной патологией, лежащей в основе многочисленных болезней.