LIZA KOMÓREK: PROCES, PRZYCZYNY I RODZAJE - BIOLOGIA - 2026

Liza komórek jest procesem, w którym komórka rozpada się lub są zniszczone przez zerwanie ich błony komórkowej i / lub do ściany komórkowej. Mówiąc etymologicznie, słowo „lysis” pochodzi z greckiego λύσις (czyt. „Lúsis”), co oznacza „rozluźnienie”, „osłabienie”, „przerwanie” lub „zmniejszenie” (z angielskiego rozluźnienie).

Wynik lizy jednej lub większej liczby komórek jest znany jako „lizat”, termin szeroko stosowany w biologii eksperymentalnej w odniesieniu do mieszaniny „pękniętej” błony komórkowej i wszystkich składników cytozolowych, które są uwalniane po wspomnianym pęknięciu.

Cykl życiowy wirusa bakteriofaga (źródło: Phage2.JPG: Suly12 derivative work: DZadventiste via Wikimedia Commons)

Liza komórek jest normalnym procesem, który może zachodzić w różnych kontekstach i był szeroko badany w związku z inwazjami bakterii i enzymatycznym „atakiem” na przykład przez białka, takie jak lizozym.

Eksperymentalnie jest to jeden z pierwszych kroków do zbadania dowolnego elementu wewnątrzkomórkowego lub błonowego, w przypadku którego istnieje wiele różnych technik, których podstawa różni się w zależności od celu badania.

Proces

Proces lizy zależy głównie od rodzaju rozważanej komórki. Na przykład w przypadku komórek roślin, grzybów i bakterii zaczyna się to od rozpadu ściany komórkowej.

W przypadku komórek zwierzęcych i / lub protoplastów komórek roślinnych lub bakteryjnych (komórka bez ściany komórkowej, tylko błona plazmatyczna i cytosol) proces lityczny zwykle występuje, gdy naruszona zostaje integralność błony komórkowej, uwalniając w ten sposób zawartość komórkowa do środowiska zewnątrzkomórkowego.

Pęknięcie błony komórkowej może być spowodowane między innymi przez enzymy, detergenty, toksyny, fale ultradźwiękowe o wysokiej częstotliwości lub procesy mechaniczne lub fizyczne.

Przyczyny

Liza komórek może nastąpić w odpowiedzi na różne warunki środowiskowe, a także czynniki endogenne lub specyficzne sygnały.

Na przykład w przypadku wielu bakterii liza komórek może nastąpić po zakażeniu niektórymi gatunkami wirusów zwanymi „fagami” lub „bakteriofagami”, w których cyklu życiowym mogą wykorzystywać maszynerię replikacji bakterii do namnażania i wytwarzania enzymów litycznych które sprzyjają „zniszczeniu” komórki.

Inne komórki mogą ulegać lizie z powodu obecności toksyn wydzielanych przez jakiś patogen, a na przykład w tkance zwierzęcej lub roślinnej niektóre komórki mogą ulec lizie dzięki różnym procesom sygnalizacyjnym, które kończą się uwolnieniem zawartości komórek do otoczenia (martwica ).

Rodzaje lizy

W literaturze jest mowa o różnych typach lizy. Niektórzy autorzy klasyfikują je według „bodźca” lub czynnika wyzwalającego, podczas gdy inni klasyfikują je według typu komórki, która jest gładka.

Zgodnie z mechanizmem, który działa w celu osiągnięcia rozpadu komórki, zdefiniowano lizę osmotyczną, lizę chemiczną, lizę mechaniczną i lizę enzymatyczną. Jednak te typy zostały specjalnie zdefiniowane z eksperymentalnego punktu widzenia, tak aby ich opis był zgodny z różnymi technikami, a nie z naturalnymi procesami.

Jednak w odniesieniu do typu komórki, która ulega lizie, wielu autorów wymyśliło takie terminy, jak „onkoliza”, „plazmoliza”, „cytoliza”, „hemoliza” itp.

Onkoliza odnosi się do lizy komórek nowotworowych lub rakowych, metodami chemicznymi lub fizycznymi (leczenie) lub przez zakażenie jakimś szczepem wirusa, który może rozkładać komórki. Z drugiej strony plazmoliza odnosi się do zjawiska zachodzącego w komórkach roślinnych, gdy są one poddawane hipertonicznym roztworom, w wyniku których woda w nich opuszcza komórkę.

Plazmoliza komórek roślinnych (źródło: CNX OpenStax za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Wreszcie, hemoliza to proces, w którym komórki lub krwinki czerwone ulegają lizie, między innymi przez określone enzymy (hemolizyny), przez obecność toksyn wytwarzanych przez patogeny lub przez wysiłek fizyczny o dużej intensywności.

Liza osmotyczna

Liza osmotyczna lub „cytoliza” to pęknięcie błony plazmatycznej w wyniku nadmiernego przepływu wody ze środowiska zewnątrzkomórkowego do cytozolu.

Ten rodzaj lizy jest dość powszechny w komórkach zwierzęcych. Powodem jest to, że brakuje im ściany komórkowej, takiej jak komórki roślinne, grzyby lub bakterie, która pomaga im kontrolować objętość komórek po wejściu płynu z powodu różnic osmotycznych między cytozolem a otaczającym środowiskiem.

Kiedy komórka zwierzęca jest narażona na działanie hipotonicznego roztworu (z powodu fluktuacji środowiska lub w warunkach eksperymentalnych), pęcznieją, co może zakończyć się ich lizą. Roztwór hipotoniczny to taki, który ma, w stosunku do wnętrza komórki, niższe stężenie substancji rozpuszczonych, tak że woda ma tendencję do „wchodzenia” do komórki w poszukiwaniu równowagi wodnej.

W biologii eksperymentalnej lizę osmotyczną lub „szok” stosuje się regularnie do rozbijania komórek w celu analizy ich wewnętrznych składników, zwłaszcza białek cytozolowych, kwasów nukleinowych itp.

Liza chemiczna

Liza chemiczna to taka, w której błona komórkowa zostaje przerwana lub zniszczona pod wpływem działania określonej substancji chemicznej. Może wystąpić w środowisku naturalnym, jeśli weźmiemy pod uwagę komórki tkanki lub organizmu jednokomórkowego, które są przypadkowo narażone na działanie jakiegoś związku chemicznego, który może wpływać na integralność błony komórkowej.

Jest również zwykle stosowany w kontekście eksperymentalnym, gdzie detergenty o różnych właściwościach są używane do wpływania na podstawową strukturę membrany, powodując lizę. Stosuje się go bezpośrednio lub pośrednio, w zależności od rodzaju ogniwa i celu, w jakim jest poddawany wspomnianemu procesowi.

Liza mechaniczna lub fizyczna

Błona plazmatyczna komórki może zostać przerwana eksperymentalnie metodami mechanicznymi lub fizycznymi. Ten rodzaj lizy może również wystąpić, w określonych warunkach, w środowisku naturalnym, ale eksperymentalnie osiąga się to poprzez zastosowanie:

- Homogenizatory łopatkowe do przetwarzania kultur tkankowych lub komórkowych

- Sonikatory, które rozbijają komórki za pomocą fal ultradźwiękowych o wysokiej częstotliwości

- Prasy, które powodują lizę komórek dzięki postępującemu wzrostowi ciśnienia, któremu poddawana jest tkanka lub grupa komórek

- Materiały ścierne powodujące tarcie m.in.

Liza enzymatyczna

Liza enzymatyczna jest biologiczną „metodą” lizy, która może być sztuczna lub naturalna. W naturalnym kontekście może to nastąpić z powodu różnych czynników, ale zostało to specjalnie przeanalizowane w odniesieniu do niektórych białek o aktywności enzymatycznej wydzielanych przez bakterie, grzyby i inne organizmy lub ich komórki, na przykład w celu zwalczania infekcji.

W tym sensie lizozym był jednym z najlepiej zbadanych enzymów. Występuje w niektórych tkankach roślinnych, w białku jaj, a także w wątrobie, chrząstkach, ślinie, śluzie, łzach i wielu komórkach linii krwiotwórczej ludzi i innych zwierząt.

Zdolność lityczna tego enzymu polega na jego hydrolitycznej aktywności na wiązaniach glikozydowych peptydoglikanu, który jest jednym z najliczniejszych polisacharydów w ścianie komórkowej bakterii.

Innymi powszechnymi enzymami występującymi w przyrodzie, w przemyśle lub w warunkach eksperymentalnych są mannanazy, chitynazy, ananasy, glukanazy i tym podobne, które działają, między innymi, w rozpadzie ściany komórkowej grzybów i drożdży.

Liza wywoływana przez enzymy wirusowe jest również rodzajem lizy enzymatycznej, ponieważ bakteriofagi infekujące bakterie wytwarzają „lizyny”, które niszczą błonę i ścianę komórkową bakterii.

Eksperymentalnie, niektórzy autorzy uważają, że wewnętrzne proteazy i inne enzymy hydrolityczne typowe dla cytozolu mogą być używane do enzymatycznej lizy innych komórek, która ma również miejsce, gdy w tkance zestaw komórek umiera z powodu martwicy i uwalnia swoją wewnętrzną zawartość do otaczającą pożywkę, powodując lizę sąsiednich komórek.

Bibliografia

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Niezbędna biologia komórki. Garland Science.
2. Brown, RB i Audet, J. (2008). Aktualne techniki lizy pojedynczych komórek. Journal of the Royal Society Interface, 5 (supl_2), S131-S138.
3. Flota, GH (2011). Psucie się drożdży żywności i napojów. W drożdżach (str. 53-63). Elsevier.
4. Luckey, M. (2014). Biologia strukturalna błony: na podstawach biochemicznych i biofizycznych. Cambridge University Press.
5. Solomon, EP, Berg, LR i Martin, DW (2011). Biology (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.