ЛИЗИС КЛЕТОК: ПРОЦЕСС, ПРИЧИНЫ И ВИДЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Лизис клеток представляет собой процесс , с помощью которого клетка распадается или разрушается при преломлении их плазматической мембраны и / или клеточной стенки. Этимологически говоря, слово «лизис» происходит от греческого λύσι read (читай «Lúsis»), что означает «ослабление», «ослабление», «прерывание» или «уменьшение» (от английского «ослабление»).

Результат лизиса одной или нескольких клеток известен как «лизат», термин, широко используемый в экспериментальной биологии для обозначения смеси «сломанной» плазматической мембраны и всех цитозольных компонентов, которые высвобождаются после указанного разрыва.

Жизненный цикл вируса бактериофага (Источник: Phage2.JPG: Suly12, производная работа: DZadventiste через Wikimedia Commons)

Лизис клеток - это нормальный процесс, который может происходить в различных контекстах и ​​был тщательно изучен в отношении бактериальных инвазий и ферментативной «атаки» со стороны белков, таких как лизоцим, например.

Экспериментально это один из первых шагов по изучению любого внутриклеточного или мембранного элемента, для которого существует множество различных методов, основа которых варьируется в зависимости от цели исследования.

Обработать

Процесс лизиса в основном зависит от типа рассматриваемой клетки. Например, для клеток растений, грибов и бактерий это начинается с распада клеточной стенки.

Для клеток животных и / или протопластов растительных или бактериальных клеток (клетки без клеточной стенки, только плазматическая мембрана и цитозоль) литический процесс обычно происходит, когда нарушается целостность плазматической мембраны, высвобождая тем самым клеточное содержимое во внеклеточную среду.

Разрыв клеточной мембраны может быть вызван, среди прочего, ферментами, детергентами, токсинами, высокочастотными ультразвуковыми волнами или механическими или физическими процессами.

причины

Лизис клеток может происходить в ответ на различные условия окружающей среды, а также на эндогенные факторы или специфические сигналы.

Например, у многих бактерий лизис клеток может происходить после заражения некоторыми видами вирусов, известными как «фаги» или «бактериофаги», в жизненном цикле которых они могут использовать механизм репликации бактерий для размножения и выработки литических ферментов. которые способствуют «разрушению» клетки.

Другие клетки могут подвергаться лизису из-за присутствия токсинов, секретируемых некоторыми патогенами, и, например, в животной или растительной ткани некоторые клетки могут быть лизированы благодаря различным процессам передачи сигналов, которые заканчиваются высвобождением содержимого клетки в окружающую среду (некроз ).

Виды лизиса

В литературе упоминаются различные типы лизиса. Некоторые авторы классифицируют их по «стимулу» или пусковому фактору, в то время как другие классифицируют их по типу гладких клеток.

В соответствии с механизмом, который действует для достижения распада клетки, были определены осмотический лизис, химический лизис, механический лизис и ферментативный лизис. Однако эти типы были специально определены с экспериментальной точки зрения, поэтому для их описания используются различные методы, а не естественные процессы.

Однако относительно типа лизируемой клетки многие авторы ввели такие термины, как «онколиз», «плазмолиз», «цитолиз», «гемолиз» и т. Д.

Онколиз относится к лизису опухолевых или раковых клеток химическими или физическими методами (медицинские методы лечения) или путем заражения штаммом вируса, который может разрушать клетки. Плазмолиз, с другой стороны, относится к явлению, которое имеет место в растительных клетках, когда они подвергаются воздействию гипертонических растворов, в результате чего вода внутри клетки покидает клетку.

Плазмолиз растительных клеток (Источник: CNX OpenStax через Wikimedia Commons)

Наконец, гемолиз - это процесс, при котором клетки или эритроциты лизируются либо специфическими ферментами (гемолизинами), либо присутствием токсинов, производимых патогенами, либо физическими упражнениями высокой интенсивности, среди прочего.

Осмотический лизис

Осмотический лизис или «цитолиз» - это разрыв плазматической мембраны из-за чрезмерного потока воды из внеклеточной среды в цитозоль.

Этот тип лизиса довольно часто встречается в клетках животных. Причина в том, что у них отсутствует клеточная стенка, как у растительных клеток, грибов или бактерий, которая помогает им контролировать объем клеток после попадания жидкости из-за осмотических различий между цитозолем и окружающей средой.

Когда животная клетка сталкивается с гипотоническим раствором (либо из-за колебаний окружающей среды, либо в экспериментальных условиях), она набухает, что может закончиться их лизисом. Гипотонический раствор - это раствор, который по отношению к внутренней части клетки имеет более низкую концентрацию растворенных веществ, так что вода имеет тенденцию «проникать» в клетку, ища ее водный баланс.

В экспериментальной биологии осмотический лизис или «шок» регулярно используется для разрушения клеток с целью анализа их внутренних компонентов, особенно цитозольных белков, нуклеиновых кислот и т. Д.

Химический лизис

Химический лизис - это процесс, при котором клеточная мембрана разрушается или разрушается под действием определенного химического вещества. Это может произойти в естественной среде, если мы рассмотрим клетки ткани или какого-либо одноклеточного организма, который случайно подвергается воздействию какого-либо химического соединения, способного повлиять на целостность плазматической мембраны.

Он также обычно используется в экспериментальном контексте, когда используются детергенты с различными свойствами, чтобы повлиять на основную структуру мембраны, вызывая лизис. Он применяется прямо или косвенно, в зависимости от типа рассматриваемой ячейки и с какой целью она подвергается указанному процессу.

Механический или физический лизис

Плазматическая мембрана клетки может быть экспериментально разорвана механическими или физическими методами. Этот тип лизиса может также происходить при определенных условиях в естественной среде, но экспериментально он достигается за счет использования:

- Лопастные гомогенизаторы для обработки тканей или клеточных культур

- Соникаторы, разрушающие клетки с помощью высокочастотных ультразвуковых волн

- Прессы, вызывающие лизис клеток благодаря прогрессивному увеличению давления, которому подвергается ткань или группа клеток.

- Абразивные материалы, вызывающие трение, среди прочего

Ферментативный лизис

Ферментативный лизис - это биологический «метод» лизиса, который может быть искусственным или естественным. В естественном контексте это может происходить из-за различных факторов, но он был специально рассмотрен в отношении некоторых белков с ферментативной активностью, секретируемых, например, бактериями, грибами и другими организмами или их клетками для борьбы с инфекциями.

В этом смысле лизоцим был одним из наиболее изученных ферментов. Он содержится в некоторых тканях растений, в яичном белке, а также в печени, хрящах, слюне, слизи, слезах и многих клетках кроветворной линии людей и других животных.

Литическая способность этого фермента заключается в его гидролитической активности по отношению к гликозидным связям пептидогликана, который является одним из наиболее распространенных полисахаридов в клеточной стенке бактерий.

Другими распространенными ферментами в природе и в промышленности или в экспериментальных условиях являются маннаназы, хитиназы, ананасы, глюканазы и тому подобное, которые работают при разрушении клеточной стенки грибов и дрожжей, и это лишь некоторые из них.

Лизис, вызываемый вирусными ферментами, также является типом ферментативного лизиса, поскольку бактериофаги, заражающие бактерии, производят «лизины», которые разрушают мембрану и стенку бактериальной клетки.

Экспериментально некоторые авторы считают, что внутренние протеазы и другие гидролитические ферменты, типичные для цитозоля, могут использоваться для ферментативного лизиса других клеток, который также происходит, когда в ткани набор клеток умирает из-за некроза и высвобождает свое внутреннее содержимое в окружающая среда, вызывая лизис соседних клеток.

Ссылки

1. Альбертс, Б., Брей, Д., Хопкин, К., Джонсон, А.Д., Льюис, Дж., Рафф, М.,… и Уолтер, П. (2013). Существенная клеточная биология. Наука о гирляндах.
2. Браун, РБ, и Одет, Дж. (2008). Современные методы одноклеточного лизиса. Журнал интерфейса Королевского общества, 5 (suppl_2), S131-S138.
3. Флот, GH (2011). Порча продуктов и напитков дрожжами. В дрожжах (стр. 53-63). Elsevier.
4. Лаки, М. (2014). Структурная биология мембран: с биохимическими и биофизическими основами. Издательство Кембриджского университета.
5. Соломон, Е.П., Берг, Л.Р., и Мартин, Д.В. (2011). Биология (9-е изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: США.