黑色素是由黑素细胞合成的。人体的黑素细胞存在于皮肤、粘膜、脉络网、视网膜、软脑膜、内耳（耳蜗、前庭迷路中）及胆囊与卵巢等处。这些细胞包括两型，树枝状和非树枝状，都合成黑素。但只有树枝状细胞能够转移黑素到其他细胞，非树枝状细胞（眼的脉络网和视网膜，以及软脑膜）保留它们何曾的黑素体。皮肤黑素细胞主要分布在表皮基底层，也见于毛球及外毛根鞘。人的表皮约有20亿个黑素细胞，重约一克，平均每平方毫米有1560个黑素细胞，并对称分布于全身。身体部位不同，黑素细胞密度不同，躯干、上臂少，每平方毫米1100~1250个，面部较多，每平方毫米可达2900个。随年龄增加皮肤毛囊内活性的黑色细胞数目减少。

黑素细胞能合成并分泌黑色素，因此是一种腺细胞。

然而黑色素的生物合成过称较为复杂，是通过未成熟的黑色素内的酪氨酸—酪氨酸酶反应形成的。现已明确，以游离状态存在于黑素细胞细胞质内的酪氨酸，先在核糖体内合成含有酪氨酸酶的蛋白质，再通过粗面内质网在高尔基内质网溶酶体系统内，缩合成具有活性化的酪氨酸酶，进入高尔基体，形成膜性囊泡。在这一过程中，酪氨酸酶与糖结合成糖蛋白，后者选择性的贮存在此囊泡内。接着，酪氨酸酶开始在囊泡内进行排列，这些不规则聚集着的颗粒，通过相互融合或个体膨大的方式，逐渐形成规则的带状、珊状结构，并自高尔基区向细胞树枝状突方向移行，从而奠定了每个黑素颗粒的基本结构，称第Ⅰ期（由蛋白、磷脂类物质构成的黑素前质）、第Ⅱ期（又称前黑素体期，为椭圆形小体，内有大量微丝并交织成带，尚无黑素形成）黑素体。而后，在此颗粒内由于酪氨酸—酪氨酸酶反应，开始生成黑色素。酪氨酸在酪氨酸酶的作用下，相继生成多巴胺、多巴醌、多巴色素、5，6—二羟吲哚和5，6—醌式吲哚。黑色素就是5，6—醌式吲哚的规则的聚合体。生成的黑色素又沉着在此颗粒上，形成第Ⅲ期黑素体（又称黑素体期，黑色素在这一阶段开始形成并沉着下来）。随着黑素颗粒的黑素化，具有活性的酪氨酸酶逐渐自生自灭，形成有效成熟的黑素体—第Ⅳ期黑素体（又称黑素颗粒期，有效黑素化的黑素颗粒堆集在细胞浆内）。这是一种失去酪氨酸酶活性的点子密度高的无结构物质。故在黑色素的生成过程中有着形态的变化及生物化学上的改变。黑素体从黑素细胞核周围区域向树枝突移过程中，逐渐由第Ⅰ期向第Ⅳ期发育。

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