Некоторые клетки поглощают вещества путем эндоцитоза. Возникающие при этом внутри клетки мембранные пузырьки, содержащие частички или капельки веществ, называются соответственно фагосомами или пиносомами. Посредством эндоцитоза яйцеклетки питаются желточными белками, лейкоциты крови поглощают чужеродные частицы и их комплексы с иммуноглобулинами. Пищеварительные вакуоли некоторых протистов также представляют собой не что иное, как фагосомы.  

Вещества, попадающие в клетку путем эндоцитоза, расщепляются (например, содержимое пищеварительных вакуолей), накапливаются (желточные белки) или снова выводятся из клетки путем экзоцитоза.  

Переваривание веществ, оказавшихся внутри эндоцитозных пузырьков, осуществляется с помощью лизосом. Лизосомы — это одномембранные пузырьки величиной до 2 мкм. Внутри них содержатся гидролитические ферменты, способные переваривать белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты. Лизосомы образуются из пузырьков, отделяющихся от КГ, причем предварительно на шероховатом ЭПР синтезируются и транспортируются в КГ гидролитические ферменты.  

Сливаясь с эндоцитозными пузырьками, лизосомы образуют пищеварительную вакуоль (вторичную лизосому), где происходит расщепление органических веществ до слагающих их мономеров. Последние через мембрану пищеварительной вакуоли поступают в гиалоплазму клетки. Именно так происходит, например, обезвреживание бактерий в клетках крови — нейтрофилах.  

Вторичные лизосомы, в которых закончился процесс переваривания, практически не содержат ферментов. В них находятся лишь непереваренные остатки, т.е. негидролизуемый материал, который либо выводится посредством экзоцитоза за пределы клетки, либо накапливается в цитоплазме.  

Расщепление лизосомами чужеродных, поступивших путем эндоцитоза веществ называется гетерофагией. Лизосомы участвуют также в разрушении собственных материалов клетки, например запасных питательных веществ, а также макромолекул и целых органелл, утративших функциональную активность (аутофагия). При патологических изменениях в клетке или ее старении мембраны лизосом могут разрушаться: ферменты выходят в цитоплазму и происходит самопереваривание клетки — автолиз. Иногда с помощью лизосом уничтожаются целые комплексы клеток и даже органы. Например, когда головастик превращается в лягушку, лизосомы, находящиеся в клетках хвоста, переваривают его клетки и ткани, а образовавшиеся во время этого процесса вещества используются другими клетками.