ŠŪNU LĪZE: PROCESS, CĒLOŅI UN VEIDI - BIOLOĢIJA - 2025

Šūna sabrukšanas ir process, kurā šūna sadalās vai iznīcina laušanas to plazmas membrānu un / vai šūnu sienu. Etimoloģiski runājot, vārds "lysis" nāk no grieķu valodas λύσις (lasīt "Lúsis"), kas nozīmē "atslābt", "vājināties", "pārtraukt" vai "samazināt" (no angļu valodas atslābt).

Vienas vai vairāku šūnu lizēšanas rezultāts ir pazīstams kā "lizāts" - termins, ko plaši izmanto eksperimentālajā bioloģijā, lai apzīmētu "sašķeltās" plazmas membrānas un visu citosolisko komponentu maisījumu, kas izdalās pēc minētā pārrāvuma.

Bakteriofāgu vīrusa dzīves cikls (Avots: Phage2.JPG: Suly12 atvasināts darbs: DZadventiste, izmantojot Wikimedia Commons)

Šūnu lizēšana ir normāls process, kas var notikt dažādos kontekstos, un tas ir plaši pētīts saistībā ar baktēriju invāzijām un olbaltumvielu, piemēram, lizocīma, fermentatīvu "uzbrukumu".

Eksperimentāli tas ir viens no pirmajiem jebkura starpšūnu vai membrānas elementa izpētes soļiem, kuriem ir daudz dažādu paņēmienu, kuru pamats mainās atkarībā no pētījuma mērķa.

Process

Lizēšanas process galvenokārt ir atkarīgs no aplūkotā šūnas veida. Piemēram, augu, sēnīšu un baktēriju šūnām tas sākas ar šūnas sienas sadalīšanos.

Dzīvnieku šūnām un / vai augu vai baktēriju šūnu protoplastiem (šūna bez šūnas sienas, tikai plazmas membrāna un citosols) lītiskais process parasti notiek, ja tiek ietekmēta plazmas membrānas integritāte, tādējādi atbrīvojot šūnu saturs ārpusšūnu vidē.

Šūnu membrānas plīsumu cita starpā var izraisīt fermenti, mazgāšanas līdzekļi, toksīni, augstas frekvences ultraskaņas viļņi vai mehāniski vai fiziski procesi.

Cēloņi

Šūnu sabrukšana var notikt, reaģējot uz dažādiem vides apstākļiem, kā arī endogēniem faktoriem vai īpašiem signāliem.

Piemēram, daudzās baktērijās šūnu lizēšana var notikt pēc inficēšanās ar dažām vīrusu sugām, kas pazīstamas kā "fāgi" vai "bakteriofāgi", kuru dzīves ciklā tās var izmantot baktēriju replikācijas mehānismu, lai vairotos un ražotu lītiskos enzīmus kas veicina šūnas "iznīcināšanu".

Citas šūnas var izdalīties, pateicoties toksīnu klātbūtnei, ko izdala kāds patogēns, un, piemēram, dzīvnieku vai augu audos dažas šūnas var tikt lizētas, pateicoties dažādiem signalizācijas procesiem, kas beidzas ar šūnu satura izdalīšanos apkārtnē (nekroze) ).

Lizēšanas veidi

Literatūrā ir atsauce uz dažādiem līzes veidiem. Daži autori tos klasificē pēc “stimula” vai sprūda faktora, savukārt citi tos klasificē pēc vienmērīga šūnas veida.

Saskaņā ar mehānismu, kas darbojas, lai panāktu šūnas sadalīšanos, ir definēta osmotiskā līze, ķīmiskā līze, mehāniskā līze un fermentatīvā līze. Tomēr šie veidi ir īpaši definēti no eksperimentālā viedokļa, lai to aprakstā tiktu ievēroti dažādi paņēmieni, nevis dabiski notiekoši procesi.

Tomēr attiecībā uz lizēto šūnu tipu daudzi autori ir izveidojuši tādus terminus kā "onkolīze", "plazmolīze", "citolīze", "hemolīze" utt.

Onkolīze attiecas uz audzēja vai vēža šūnu lizēšanu vai nu ar ķīmiskām vai fizikālām metodēm (medicīnisku ārstēšanu), vai arī inficējot ar kādu vīrusa celmu, kas var sadalīt šūnas. Plasmolīze, no otras puses, attiecas uz parādību, kas notiek augu šūnās, kad tās tiek pakļautas hipertoniskiem šķīdumiem, ar kuru palīdzību to iekšpusē esošais ūdens iziet no šūnas.

Augu šūnu plazmolīze (Avots: CNX OpenStax, izmantojot Wikimedia Commons)

Visbeidzot, hemolīze ir process, kurā šūnas vai sarkanās asins šūnas tiek lizētas, cita starpā, specifisku enzīmu (hemolizīnu), patogēnu radītu toksīnu klātbūtnes vai augstas intensitātes fizisko vingrinājumu dēļ.

Osmotiskā līze

Osmotiskā līze vai "citolīze" ir plazmas membrānas plīsums, kas saistīts ar pārspīlētu ūdens plūsmu no ārpusšūnu barotnes uz citozītu.

Šis lizēšanas veids ir diezgan izplatīts dzīvnieku šūnās. Iemesls ir tas, ka viņiem trūkst tādu šūnu sienu kā augu šūnām, sēnītēm vai baktērijām, kas palīdz viņiem kontrolēt šūnu daudzumu pēc šķidruma ieplūdes osmotisko atšķirību starp citozītu un apkārtējo vidi dēļ.

Kad dzīvnieku šūna saskaras ar hipotonisku šķīdumu (vai nu vides svārstību dēļ, vai eksperimentālos apstākļos), tās uzbriest, kas var beigties ar to līzi. Hipotonisks risinājums ir tāds, kurā attiecībā uz šūnas iekšpusi ir zemāka izšķīdušo vielu koncentrācija, tāpēc ūdenim ir tendence "iekļūt" šūnā, meklējot ūdens līdzsvaru.

Eksperimentālajā bioloģijā šūnu šķelšanai regulāri tiek izmantota osmotiskā līze vai "šoks", lai analizētu to iekšējos komponentus, īpaši citosoliskos proteīnus, nukleīnskābes utt.

Ķīmiskā līze

Ķīmiskā līze ir tāda, kuras laikā šūnu membrāna tiek sadalīta vai sadalīta kādas noteiktas ķīmiskas vielas iedarbības rezultātā. Tas var rasties dabiskā vidē, ja ņemam vērā audu vai kāda vienšūnu organisma šūnas, kuras nejauši tiek pakļautas kādam ķīmiskam savienojumam, kas var ietekmēt plazmas membrānas integritāti.

To parasti izmanto arī eksperimentālā kontekstā, kad mazgāšanas līdzekļus ar atšķirīgām īpašībām izmanto, lai ietekmētu membrānas pamatstruktūru, izraisot to līzi. To piemēro tieši vai netieši, atkarībā no attiecīgā šūnas veida un kādam mērķim tas tiek pakļauts minētajam procesam.

Mehāniskā vai fizikālā līze

Šūnas plazmas membrānu var eksperimentāli plīst ar mehāniskām vai fizikālām metodēm. Šāda veida lizēšana noteiktos apstākļos var notikt arī dabiskā vidē, bet eksperimentāli to panāk, izmantojot:

- Asmeņu homogenizatori audu vai šūnu kultūras apstrādei

- Sonikatori, kas sadala šūnas ar augstas frekvences ultraskaņas viļņiem

- Preses, kas izraisa šūnu sabrukšanu, pateicoties pakāpeniskam spiediena palielinājumam, kam pakļauti audi vai šūnu grupa

- Abrazīvi materiāli, kas cita starpā rada berzi

Fermentatīvā līze

Fermentatīvā līze ir bioloģiska līzes "metode", kas var būt mākslīga vai dabiska. Dabiskajā kontekstā tas var notikt dažādu faktoru dēļ, bet, piemēram, tas ir īpaši pārskatīts attiecībā uz dažiem proteīniem ar enzīmu aktivitāti, ko izdala baktērijas, sēnītes un citi organismi vai to šūnas, lai apkarotu infekcijas.

Šajā ziņā lizocīms ir bijis viens no visvairāk pētītajiem fermentiem. Tas ir atrodams dažos augu audos, olu baltumos, kā arī aknās, skrimšļos, siekalās, gļotās, asarās un daudzās cilvēku un citu dzīvnieku asinsrades šūnu šūnās.

Šī fermenta lītiskā spēja ir tā hidrolītiskajā aktivitātē uz peptidoglikāna, kas ir viens no visbagātākajiem polisaharīdiem baktēriju šūnu sieniņā, glikozīdu saitēm.

Citi dabā, rūpniecībā vai eksperimentālā vidē plaši izplatītie enzīmi ir mannanāzes, hitināzes, ananāzes, glikanāzes un tamlīdzīgi, kas darbojas sēnīšu un rauga šūnu sienas sadalīšanās gadījumā.

Vīrusu enzīmu izraisītā līze ir arī fermentatīvās līzes veids, jo bakteriofāgi, kas inficē baktērijas, rada "lizīnus", kas sašķeļ membrānu un baktēriju šūnu sienu.

Eksperimentāli daži autori uzskata, ka citosola tipiskos iekšējos proteāzes un citus hidrolītiskos enzīmus var izmantot citu šūnu fermentatīvai līzei, kas notiek arī tad, ja audos nekrozes dēļ mirst šūnu kopa un izdalās tā iekšējais saturs. apkārtējā vide, izraisot blakus esošo šūnu līzi.

Atsauces

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Būtiskā šūnu bioloģija. Garland zinātne.
2. Brauns, RB, & Audet, J. (2008). Pašreizējie paņēmieni vienšūnu lizēšanai. Karaliskās biedrības saskarnes žurnāls, 5 (Suppl_2), S131-S138.
3. Autoparks, GH (2011). Pārtikas un dzērienu rauga sabojāšana. Raugos (53.-63. Lpp.). Elsevier.
4. Luckey, M. (2014). Membrānas struktūras bioloģija: ar bioķīmiskajiem un biofizikālajiem pamatiem. Cambridge University Press.
5. Zālamans, EP, Bergs, LR un Martins, DW (2011). Bioloģija (9. edn). Brūka / Kola, Cengagas mācīšanās: ASV.