Liza celic je postopek, s katerim je celica razpade ali uniči lomljenju njihove plazemske membrane in / ali celično steno. Etimološko gledano beseda "lisis" izvira iz grškega λύσις (beri "Lúsis"), kar pomeni "popuščanje", "oslabitev", "prekinitev" ali "zmanjšanje" (iz angleščine popuščanje).
Rezultat lize ene ali več celic je znan kot "lizat", izraz, ki se v eksperimentalni biologiji pogosto uporablja za označevanje mešanice "zlomljene" plazemske membrane in vseh citosolnih komponent, ki se sprostijo po omenjeni rupturi.
Življenjski cikel virusa bakteriofaga (Vir: Phage2.JPG: Suli12izvedljivo delo: DZadventiste prek Wikimedia Commons)
Celična liza je normalen proces, ki se lahko pojavi v različnih okoliščinah in je bil obsežno raziskan v povezavi z bakterijskimi invazijami in encimskim "napadom" beljakovin, kot je lizocim, na primer.
Eksperimentalno je eden prvih korakov za preučevanje katerega koli znotrajceličnega ali membranskega elementa, za katerega obstaja veliko različnih tehnik, katerih osnova se razlikuje glede na namen študije.
Proces
Postopek lize je odvisen predvsem od vrste obravnavane celice. Za rastlinske, glivične in bakterijske celice se to na primer začne z razpadom celične stene.
Za živalske celice in / ali protoplaste rastlinskih ali bakterijskih celic (celica brez celične stene, samo plazemska membrana in citosol) se litski proces praviloma pojavi, ko je prizadeta celovitost plazemske membrane, s tem pa se sprosti celične vsebine v zunajtelesno okolje.
Razpad celične membrane lahko med drugim povzročijo encimi, detergenti, toksini, visokofrekvenčni ultrazvočni valovi ali mehanski ali fizikalni procesi.
Vzroki
Celična liza se lahko pojavi kot odziv na različne okoljske pogoje, pa tudi na endogene dejavnike ali specifične signale.
Pri mnogih bakterijah se lahko na primer liza celic pojavi po okužbi z nekaterimi vrstami virusov, znanimi kot "fagi" ali "bakteriofagi", v življenjskem ciklu katerih lahko uporabljajo mehanizme za razmnoževanje bakterij za razmnoževanje in proizvodnjo litičnih encimov ki spodbujajo "uničenje" celice.
Druge celice lahko podvržejo lizo zaradi prisotnosti toksinov, ki jih izloča neki patogen, v živalskem ali rastlinskem tkivu pa lahko na primer nekatere celice lizirajo zahvaljujoč različnim signalnim postopkom, ki se končajo s sproščanjem vsebnosti celic v okolico (nekroza ).
Vrste lize
V literaturi se sklicujemo na različne vrste lize. Nekateri avtorji jih razvrstijo po „dražljaju“ ali dejavniku, ki jih sproži, drugi pa jih razvrstijo glede na vrsto celice, ki je gladka.
Glede na mehanizem, ki deluje za doseganje razpada celice, so bili opredeljeni osmotska liza, kemična liza, mehanska liza in encimska liza. Vendar so bile te vrste posebej opredeljene z eksperimentalnega vidika, tako da njihov opis upošteva različne tehnike, ne pa naravno procese.
Glede vrste lizirane celice pa so mnogi avtorji skovali izraze, kot so "onkoliza", "plazmoliza", "citoliza", "hemoliza" itd.
Onkoliza se nanaša na lizo tumorskih ali rakavih celic bodisi s kemičnimi ali fizikalnimi metodami (medicinsko zdravljenje) ali z okužbo z nekim sevom virusa, ki lahko razgradi celice. Po drugi strani se plazmoliza nanaša na pojav, ki se zgodi v rastlinskih celicah, ko so podvržene hipertoničnim raztopinam, s katerimi voda v njih zapusti celico.
Plazmoliza rastlinskih celic (Vir: CNX OpenStax prek Wikimedia Commons)
Nenazadnje je hemoliza postopek, s katerim se celice ali rdeče krvne celice lizirajo bodisi s specifičnimi encimi (hemolizini), s prisotnostjo toksinov, ki jih proizvajajo patogeni, bodisi z visoko intenzivnimi telesnimi vajami.
Osmotska liza
Osmotska liza ali "citoliza" je ruptura plazemske membrane zaradi pretiranega pretoka vode iz zunajceličnega medija v citosol.
Ta vrsta lize je precej pogosta v živalskih celicah. Razlog je v tem, da jim primanjkuje celične stene, kot so rastlinske celice, glive ali bakterije, kar jim pomaga, da nadzorujejo količino celic po vstopu tekočine zaradi osmotskih razlik med citosolom in okoliškim okoljem.
Ko se živalska celica sooči s hipotonično raztopino (bodisi zaradi nihanj okolja bodisi pod eksperimentalnimi pogoji), nabreknejo, kar se lahko konča z njihovo lizo. Hipotonična raztopina je tista, ki ima glede na notranjost celice nižjo koncentracijo topljenih snovi, tako da voda teče, da "vstopi" v celico in išče njeno vodno ravnovesje.
V eksperimentalni biologiji se za lomljenje celic redno uporablja osmotska liza ali "šok", da se analizirajo njihove notranje komponente, zlasti citosolne beljakovine, nukleinske kisline itd.
Kemična liza
Kemična liza je tista, pri kateri se celična membrana poruši ali razgradi z delovanjem neke posebne kemične snovi. Pojavi se lahko v naravnem okolju, če upoštevamo celice tkiva ali kakšnega enoceličnega organizma, ki je po naključju izpostavljen neki kemični spojini, ki lahko vpliva na celovitost plazemske membrane.
Običajno se uporablja tudi v eksperimentalnem okviru, kjer se uporabljajo detergenti z različnimi lastnostmi, ki vplivajo na temeljno strukturo membrane in povzročajo lizo. Uporablja se neposredno ali posredno, odvisno od vrste zadevne celice in za kakšen namen je predmet omenjenega procesa.
Mehanska ali fizikalna liza
Plazemska membrana celice se lahko eksperimentalno prekine z mehanskimi ali fizikalnimi metodami. Ta vrsta lize se lahko pod določenimi pogoji pojavi tudi v naravnem okolju, vendar jo eksperimentalno dosežemo z uporabo:
- homogenizatorji rezil za obdelavo tkiva ali celične kulture
- Sonicatorji, ki prekinejo celice s pomočjo visokofrekvenčnih ultrazvočnih valov
- stiskalnice, ki povzročajo lizo celic zahvaljujoč postopnemu povečanju tlaka, ki mu je izpostavljeno tkivo ali skupina celic
- Abrazivni materiali, ki med drugim povzročajo trenje
Encimatska liza
Encimatska liza je biološka "metoda" lize, ki je lahko umetna ali naravna. V naravnem okviru se to lahko zgodi zaradi različnih dejavnikov, vendar je bilo zlasti preučeno glede nekaterih beljakovin z encimsko aktivnostjo, ki jo izločajo bakterije, glive in drugi organizmi ali njihove celice, na primer za boj proti okužbam.
V tem smislu je bil lizocim eden najbolj preučenih encimov. Najdemo ga v nekaterih rastlinskih tkivih, v beljakih jajc, pa tudi v jetrih, hrustancu, slini, sluzi, solzah in številnih celicah hematopoetske rodu ljudi in drugih živali.
Litična sposobnost tega encima je v njegovem hidroliznem delovanju na glikozidne vezi peptidoglikana, ki je eden najbolj obilnih polisaharidov v celični steni bakterij.
Drugi pogosti encimi v naravi in industriji ali v eksperimentalnih okoljih so mannaze, hitinaze, ananaze, glukanaze in podobno, ki delujejo pri razpadu celične stene gliv in kvasovk.
Liza, ki jo povzročajo virusni encimi, je tudi vrsta encimske lize, saj bakteriofagi, ki okužijo bakterije, proizvajajo "lizine", ki lomijo membrano in bakterijsko celično steno.
Eksperimentalno nekateri avtorji menijo, da se lahko notranje proteaze in drugi hidrolizni encimi, značilni za citosol, uporabljajo za encimsko lizo drugih celic, kar se zgodi tudi, kadar v tkivu množica celic umre zaradi nekroze in sprosti svojo notranjo vsebino okoliški medij, kar povzroča lizo sosednjih celic.
Reference
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Bistvena celična biologija. Garland Science.
- Brown, RB in Audet, J. (2008). Sedanje tehnike enocelične lize. Časopis Royal Society Interface, 5 (suppl_2), S131-S138.
- Fleet, GH (2011). Kvas kvašenje hrane in pijač. V kvasovkah (str. 53–63). Elsevier.
- Luckey, M. (2014). Membranska strukturna biologija: z biokemijskimi in biofizikalnimi temelji. Cambridge University Press.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologija (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: ZDA.