ЛІЗИС КЛІТИН: ПРОЦЕС, ПРИЧИНИ ТА ТИПИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Лизис клітин представляє собою процес , з допомогою якого клітина розпадається або руйнується при ламанні їх плазматичноїмембрани і / або клітинної стінки. Етимологічно кажучи, слово "лізис" походить від грецького λύσις (читати "Lúsis"), що означає "розслаблення", "ослаблення", "переривання" або "зменшення" (від англ. Послаблення).

Результат лізису однієї або декількох клітин відомий як "лізат", термін, широко застосовуваний в експериментальній біології для позначення суміші "розбитої" плазматичної мембрани та всіх цитозольних компонентів, які виділяються після зазначеного розриву.

Життєвий цикл вірусу бактеріофага (Джерело: Phage2.JPG: Сулі12виробнича робота: DZadventiste через Wikimedia Commons)

Клітичний лізис - це нормальний процес, який може відбуватися в різних умовах і широко вивчений, наприклад, щодо бактеріальних інвазій та ферментативної "атаки" білками, такими як лізоцим.

Експериментально це один з перших етапів вивчення будь-якого внутрішньоклітинного або мембранного елемента, для якого існує безліч різних методик, основа яких змінюється залежно від мети дослідження.

Процес

Процес лізису залежить в основному від типу розглянутої клітини. Наприклад, для рослинних, грибкових та бактеріальних клітин це починається з розпаду клітинної стінки.

Для клітин тварин та / або протопластів рослинних або бактеріальних клітин (клітина без клітинної стінки, лише плазматичної мембрани та цитозолу) літичний процес, як правило, відбувається при порушенні цілісності плазматичної мембрани, вивільняючи тим самим. клітинний вміст у позаклітинному середовищі.

Розрив клітинної мембрани може бути викликаний ферментами, миючими засобами, токсинами, високочастотними ультразвуковими хвилями або механічними чи фізичними процесами, серед інших.

Причини

Клітинний лізис може відбуватися у відповідь на різні умови навколишнього середовища, а також на ендогенні фактори або конкретні сигнали.

Наприклад, у багатьох бактерій лізис клітин може відбуватися після зараження деякими видами вірусів, відомих як "фаги" або "бактеріофаги", у життєвому циклі яких вони можуть використовувати механізм реплікації бактерій для розмноження та вироблення літичних ферментів які сприяють "руйнуванню" клітини.

Інші клітини можуть зазнати лізису через наявність токсинів, що виділяються певним збудником, і, наприклад, у тканини тварини чи рослини, деякі клітини можуть бути лізировані завдяки різним сигнальним процесам, які закінчуються викидом вмісту клітин у навколишнє середовище (некроз ).

Види лізису

У літературі посилання на різні типи лізису. Деякі автори класифікують їх за «стимулом» або запускаючим фактором, а інші класифікують їх за типом гладкої клітини.

Відповідно до механізму, який діє для досягнення дезінтеграції клітини, визначено осмотичний лізис, хімічний лізис, механічний лізис та ферментативний лізис. Однак ці типи були спеціально визначені з експериментальної точки зору, так що їх опис підкоряється іншим методам, а не природним процесам.

Щодо типу клітин, які лізуються, проте багато авторів придумали такі терміни, як "онколіз", "плазмоліз", "цитоліз", "гемоліз" тощо.

Онколіз відноситься до лізису пухлинних або ракових клітин, або хімічними, або фізичними методами (медикаментозними методами лікування), або зараженням вірусом штаму, який може руйнувати клітини. Плазмоліз, з іншого боку, відноситься до явища, яке має місце в клітинах рослин, коли вони піддаються гіпертонічним розчинам, внаслідок чого вода всередині залишає клітину.

Плазмоліз рослинних клітин (Джерело: CNX OpenStax через Wikimedia Commons)

Нарешті, гемоліз - це процес, за допомогою якого клітини або еритроцити лізуються, або специфічними ферментами (гемолізинами), наявністю токсинів, що утворюються патогенами, або фізичними вправами високої інтенсивності, серед інших.

Осмотичний лізис

Осмотичний лізис або "цитоліз" - це розрив плазматичної мембрани внаслідок перебільшеного потоку води з позаклітинного середовища в цитозоль.

Цей тип лізису досить поширений у клітинах тварин. Причина полягає в тому, що їм не вистачає клітинної стінки, як у рослинних клітин, грибів або бактерій, що допомагає їм контролювати об'єм клітин після потрапляння рідини через осмотичні відмінності цитозолу та навколишнього середовища.

Коли клітина тварини стикається з гіпотонічним розчином (через коливання навколишнього середовища або в експериментальних умовах), вони набрякають, що може закінчитися їх лізисом. Гіпотонічний розчин - це той, який має по відношенню до внутрішньої частини клітини меншу концентрацію розчинних речовин, так що вода має тенденцію «входити» в клітину, шукаючи її водного балансу.

В експериментальній біології регулярно застосовують осмотичний лізис або "шок" для розбиття клітин з метою аналізу їх внутрішніх компонентів, особливо цитозольних білків, нуклеїнових кислот тощо.

Хімічний лізис

Хімічний лізис - це той, за допомогою якого клітинна мембрана руйнується або розпадається під дією якоїсь конкретної хімічної речовини. Це може статися в природному середовищі, якщо розглядати клітини тканини або якийсь одноклітинний організм, який випадково потрапляє до якоїсь хімічної сполуки, здатної впливати на цілісність плазматичної мембрани.

Він також зазвичай використовується в експериментальному контексті, коли миючі засоби з різними властивостями використовуються для впливу на фундаментальну структуру мембрани, викликаючи лізис. Він застосовується прямо або опосередковано, залежно від типу клітини, про яку йдеться, і для якої цілі вона піддається зазначеному процесу.

Механічний або фізичний лізис

Плазматичну мембрану клітини можна розривати експериментально механічними або фізичними методами. Цей тип лізису може відбуватися і за певних умов у природних умовах, але експериментально це досягається за рахунок використання:

- Лопаті гомогенізаторів для обробки тканин або клітинної культури

- Сонікатори, які розбивають клітини за допомогою високочастотних ультразвукових хвиль

- Преси, які спричиняють лізис клітин завдяки прогресивному збільшенню тиску, якому піддаються тканина або група клітин

- абразивні матеріали, що викликають тертя, серед інших

Ферментативний лізис

Фермент лізису - це біологічний "метод" лізису, який може бути штучним або природним. У природному контексті це може статися через різні фактори, але це було спеціально розглянуто стосовно деяких білків з ферментативною активністю, секретируемой бактеріями, грибами та іншими організмами або їх клітинами для боротьби з інфекціями, наприклад.

У цьому сенсі лізоцим був одним з найбільш вивчених ферментів. Він міститься в деяких тканинах рослин, у білках яєць, а також у печінці, хрящах, слині, слизу, сльозах та багатьох клітинах кровотворної лінії людини та інших тварин.

Літична здатність цього ферменту полягає в його гідролітичній активності на глікозидні зв’язки пептидоглікана, який є одним із найпоширеніших полісахаридів у клітинній стінці бактерій.

Іншими поширеними ферментами в природі та промисловості або в експериментальній обстановці є маннази, хітинази, ананаси, глюканази тощо, які працюють на дезінтеграції клітинної стінки грибів та дріжджів.

Лізис, спричинений вірусними ферментами, також є різновидом ферментативного лізису, оскільки бактеріофаги, які заражають бактерії, виробляють «лізини», які руйнують мембрану та клітинну стінку бактерій.

Експериментально деякі автори вважають, що внутрішні протеази та інші гідролітичні ферменти, характерні для цитозолу, можуть використовуватися для ферментативного лізису інших клітин, який також виникає, коли в тканині набір клітин гине від некрозу і вивільняє їх внутрішній вміст навколишнє середовище, викликаючи лізис сусідніх клітин.

Список літератури

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Основна клітинна біологія. Гарленд Наука.
2. Браун, RB, і Audet, J. (2008). Сучасні методики одноклітинного лізису. Журнал Інтерфейсу Королівського Товариства, 5 (suppl_2), S131-S138.
3. Флот, GH (2011). Дріжджове псування продуктів і напоїв. В Дріжджах (с. 53–63). Ельзев'є.
4. Люккей, М. (2014). Мембранна структурна біологія: з біохімічними та біофізичними основами. Cambridge University Press.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Біологія (9 вип.) Брукс / Коул, Cengage Learning: США.