CELLELYS: PROCES, ÅRSAGER OG TYPER - BIOLOGI - 2025

Den cellelysis er den proces, hvorved en celle desintegrerer eller ødelægges ved bruddet på deres plasmamembranen og / eller cellevæg. Etymologisk set kommer ordet "lysis" fra det græske λύσις (læst "Lúsis"), som betyder "løsne", "svækkelse", "afbrydelse" eller "formindske" (fra engelsk løsne).

Resultatet af lyseringen af ​​en eller flere celler er kendt som "lysatet", et udtryk, der er vidt brugt i eksperimentel biologi til at henvise til blandingen af ​​den "ødelagte" plasmamembran og alle de cytosoliske komponenter, der frigives efter nævnte brud.

Livscyklus for en bakteriofagevirus (Kilde: Phage2.JPG: Suly12derivative arbejde: DZadventiste via Wikimedia Commons)

Cellelysering er en normal proces, der kan forekomme i forskellige sammenhænge og er blevet undersøgt omfattende i relation til bakterielle invasioner og enzymatisk "angreb" af proteiner, såsom lysozym, for eksempel.

Eksperimentelt er det et af de første trin til at studere ethvert intracellulært element eller membranelement, for hvilket der er mange forskellige teknikker, hvis grundlag varierer alt efter undersøgelsens formål.

Behandle

Lyseprocessen afhænger hovedsageligt af den betragtede celletype. For plante-, svampe- og bakterieceller, for eksempel, begynder dette med opløsning af cellevæggen.

For dyreceller og / eller protoplaster af plante- eller bakterieceller (celle uden en cellevæg, kun plasmamembran og cytosol) forekommer den lytiske proces generelt, når plasmamembranens integritet påvirkes og derved frigives cellulært indhold til det ekstracellulære miljø.

Bruddet i cellemembranen kan være forårsaget af enzymer, detergenter, toksiner, af høyfrekvente ultralydbølger eller af mekaniske eller fysiske processer, blandt andre.

Årsager

Cellelysering kan forekomme som respons på forskellige miljøbetingelser såvel som endogene faktorer eller specifikke signaler.

I mange bakterier kan for eksempel cellelys opstå efter infektion med nogle arter af vira kendt som "fag" eller "bakteriofager", i hvis livscyklus de kan bruge bakterie-replikationsmaskineriet til at formere sig og producere lytiske enzymer der fremmer "ødelæggelse" af cellen.

Andre celler kan gennemgå lysis på grund af tilstedeværelsen af ​​toksiner, der udskilles af noget patogen, og i et dyr eller plantevæv, for eksempel, kan nogle celler lyseres takket være forskellige signalprocesser, der ender med frigivelse af celleindhold i omgivelserne (nekrose).

Typer af lysis

I litteraturen henvises der til forskellige typer lysis. Nogle forfattere klassificerer dem i henhold til “stimulansen” eller den udløsende faktor, mens andre klassificerer dem efter den type celle, der er glat.

I henhold til mekanismen, der fungerer til at opnå desintegration af en celle, er osmotisk lysis, kemisk lysis, mekanisk lysis og enzymatisk lysis defineret. Imidlertid er disse typer blevet specifikt defineret ud fra det eksperimentelle synspunkt, så deres beskrivelse adlyder forskellige teknikker snarere end naturligt forekommende processer.

Med hensyn til den type celle, der er lyseret, har mange forfattere imidlertid opfandt udtryk såsom "oncolyse", "plasmolyse", "cytolyse", "hemolyse" osv.

Onkolyse henviser til lysering af tumor- eller kræftceller, enten ved kemiske eller fysiske metoder (medicinske behandlinger) eller ved infektion med en vis virusstamme, der kan nedbryde celler. Plasmolyse henviser på den anden side til et fænomen, der finder sted i planteceller, når de udsættes for hypertoniske opløsninger, som vandet inde i dem forlader cellen.

Plasmolyse af planteceller (Kilde: CNX OpenStax via Wikimedia Commons)

Endelig er hæmolyse den proces, hvormed celler eller røde blodlegemer lyseres, enten af ​​specifikke enzymer (hemolysiner), ved tilstedeværelsen af ​​toksiner produceret af patogener eller ved høj intensitet fysisk træning, blandt andre.

Osmotisk lysering

Osmotisk lysis eller "cytolyse" er brud på plasmamembranen på grund af en overdrevet strøm af vand fra det ekstracellulære medium til cytosol.

Denne type lysis er ret almindelig i dyreceller. Årsagen er, at de mangler en cellevæg som planteceller, svampe eller bakterier, hvilket hjælper dem med at kontrollere cellevolumen efter indtræden af ​​væske på grund af osmotiske forskelle mellem cytosol og det omgivende miljø.

Når en dyrecelle står over for en hypotonisk opløsning (enten på grund af miljøsvingninger eller under eksperimentelle forhold), kvælder de, hvilket kan ende med deres lysering. En hypotonisk opløsning er en, der med hensyn til det indre af cellen har en lavere koncentration af opløste stoffer, så vand har en tendens til at "trænge ind" i cellen, der søger dens vandbalance.

Ved eksperimentel biologi anvendes der regelmæssigt osmotisk lysis eller "chok" til at bryde celler for at analysere deres interne komponenter, især cytosoliske proteiner, nukleinsyrer osv.

Kemisk lysering

Kemisk lysering er en, hvormed cellemembranen brydes eller desintegreres af virkningen af ​​et specifikt kemisk stof. Det kan forekomme i et naturligt miljø, hvis vi overvejer cellerne i et væv eller en encellulær organisme, der ved et uheld udsættes for en kemisk forbindelse, der kan påvirke plasmamembranens integritet.

Det bruges også typisk i den eksperimentelle kontekst, hvor detergenter med forskellige egenskaber bruges til at påvirke den grundlæggende struktur af membranen og forårsage lysis. Det anvendes direkte eller indirekte, afhængigt af den pågældende celletype og til hvilket formål den underkastes nævnte proces.

Mekanisk eller fysisk lysering

Plasmamembranen i en celle kan sprænges eksperimentelt ved mekaniske eller fysiske metoder. Denne type lysering kan også forekomme under visse betingelser i naturlige miljøer, men eksperimentelt opnås den ved hjælp af:

- Bladehomogenisatorer til vævs- eller cellekulturbehandling

- Sonicatorer, der bryder celler ved hjælp af højfrekvente ultralydbølger

- Presser, der forårsager cellelys takket være en gradvis stigning i det tryk, som et væv eller en gruppe celler udsættes for

- Slibende materialer, der blandt andet forårsager friktion

Enzymatisk lysering

Enzymatisk lysis er en biologisk "metode" til lysering, der kan være kunstig eller naturlig. I den naturlige kontekst kan dette forekomme på grund af forskellige faktorer, men det er specielt blevet gennemgået med hensyn til nogle proteiner med enzymatisk aktivitet, der udskilles af bakterier, svampe og andre organismer eller deres celler for eksempel til bekæmpelse af infektioner.

I denne forstand har lysozym været en af ​​de mest studerede enzymer. Det findes i nogle plantevæv, i det hvide af æg og også i leveren, brusk, spyt, slim, tårer og mange celler i hæmatopoietisk afstamning hos mennesker og andre dyr.

Dette enzyms lytiske kapacitet ligger i dets hydrolytiske aktivitet på de glycosidiske bindinger af peptidoglycan, som er en af ​​de mest rigelige polysaccharider i bakterievæggen.

Andre almindelige enzymer i naturen og i industrien eller i den eksperimentelle indstilling er mannanaser, chitinaser, ananasser, glucanaser og lignende, der fungerer i opløsning af cellevæggen af ​​svampe og gær for at nævne nogle få.

Lysis forårsaget af virale enzymer er også en type enzymatisk lysis, da bakteriofagerne, der inficerer bakterier, producerer "lysiner", der bryder membranen og bakteriecellevæggen.

Eksperimentelt vurderer nogle forfattere, at interne proteaser og andre hydrolytiske enzymer, der er typiske for cytosolen, kan bruges til enzymatisk lysering af andre celler, hvilket også forekommer, når et sæt celler dør af nekrose i et væv og frigiver deres interne indhold til omgivende medium, hvilket forårsager lysering af tilstødende celler.

Referencer

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Væsentlig cellebiologi. Garland Science.
2. Brown, RB, & Audet, J. (2008). Aktuelle teknikker til enkeltcelle-lysering. Journal of the Royal Society Interface, 5 (suppl_2), S131-S138.
3. Fleet, GH (2011). Gærbortskaffelse af mad og drikkevarer. I gærene (s. 53-63). Elsevier.
4. Luckey, M. (2014). Membranstrukturbiologi: med biokemiske og biofysiske fundamenter. Cambridge University Press.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologi (9. udg.). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.