LÝZA BUNĚK: PROCES, PŘÍČINY A TYPY - BIOLOGIE - 2025

Buněčná lýza je proces, při kterém je buňka rozpadne nebo je zničen lámání jejich plazmatické membrány a / nebo buněčné stěny. Etymologicky řečeno slovo „lýza“ pochází z řeckých λύσις (přečteno „Lúsis“), což znamená „uvolnění“, „oslabení“, „přerušení“ nebo „snížení“ (z anglického uvolnění).

Výsledek lýzy jedné nebo více buněk je známý jako "lyzát", což je termín široce používaný v experimentální biologii pro označení směsi "zlomené" plazmatické membrány a všech cytosolických složek, které jsou uvolňovány po uvedeném roztržení.

Životní cyklus viru bakteriofága (Zdroj: Phage2.JPG: Suly12derivative work: DZadventiste přes Wikimedia Commons)

Buněčná lýza je normální proces, který se může vyskytovat v různých kontextech a byl rozsáhle studován v souvislosti s bakteriálními invazemi a enzymatickým „útokem“ proteiny, jako je například lysozym.

Experimentálně je to jeden z prvních kroků ke studiu jakéhokoli intracelulárního nebo membránového prvku, pro který existuje mnoho různých technik, jejichž základ se liší podle účelu studie.

Proces

Proces lýzy závisí hlavně na typu uvažované buňky. Například u rostlinných, houbových a bakteriálních buněk to začíná rozpadem buněčné stěny.

U živočišných buněk a / nebo protoplastů rostlinných nebo bakteriálních buněk (buňka bez buněčné stěny, pouze plazmatická membrána a cytosol) lytický proces obecně nastává, když je ovlivněna integrita plazmové membrány, čímž se uvolní buněčný obsah do extracelulárního prostředí.

Roztržení buněčné membrány může být způsobeno mimo jiné enzymy, detergenty, toxiny, vysokofrekvenční ultrazvukové vlny nebo mechanickými nebo fyzikálními procesy.

Příčiny

Lýza buněk může nastat v reakci na různé podmínky prostředí, stejně jako na endogenní faktory nebo specifické signály.

Například u mnoha bakterií může dojít k lýze buněk po infekci některými druhy virů známých jako „fágy“ nebo „bakteriofágy“, jejichž životní cyklus mohou pomocí bakteriálního replikačního stroje množit a produkovat lytické enzymy. které podporují „destrukci“ buňky.

Další buňky mohou být podrobeny lýze kvůli přítomnosti toxinů vylučovaných některým patogenem a například ve zvířecí nebo rostlinné tkáni mohou být některé buňky lyžovány díky různým signalizačním procesům, které končí uvolněním buněčného obsahu do okolí (nekróza)).

Druhy lýzy

V literatuře se odkazuje na různé typy lýzy. Někteří autoři je klasifikují podle „stimulu“ nebo spouštěcího faktoru, zatímco jiní je klasifikují podle typu buňky, která je hladká.

Podle mechanismu, který pracuje pro dosažení rozpadu buňky, byla definována osmotická lýza, chemická lýza, mechanická lýza a enzymatická lýza. Tyto typy však byly speciálně definovány z experimentálního hlediska, takže jejich popis se řídí spíše odlišnými technikami než přirozeně se vyskytujícími procesy.

Co se týče typu buňky, která je lyžována, mnoho autorů však vytvořilo pojmy jako „onkolýza“, „plazmolýza“, „cytolýza“, „hemolýza“ atd.

Onkolýza označuje lýzu nádorových nebo rakovinných buněk, a to buď chemickými nebo fyzikálními metodami (lékařské ošetření), nebo infekcí některým kmenem viru, který může rozkládat buňky. Plazmolýza se naopak týká jevu, ke kterému dochází v rostlinných buňkách, když jsou vystaveny hypertonickým roztokům, s nimiž voda uvnitř nich opouští buňku.

Plazmolýza rostlinných buněk (zdroj: CNX OpenStax přes Wikimedia Commons)

Konečně, hemolýza je proces, kterým jsou buňky nebo červené krvinky lyžovány, a to buď specifickými enzymy (hemolysiny), přítomností toxinů produkovaných patogeny nebo fyzickým cvičením s vysokou intenzitou.

Osmotická lýza

Osmotická lýza nebo „cytolýza“ je prasknutí plazmatické membrány v důsledku přehnaného toku vody z extracelulárního média do cytosolu.

Tento typ lýzy je docela běžný v živočišných buňkách. Důvodem je to, že jim chybí buněčná zeď, jako je tomu u rostlinných buněk, hub nebo bakterií, což jim pomáhá kontrolovat objem buněk po vstupu tekutiny v důsledku osmotických rozdílů mezi cytosolem a okolním prostředím.

Když zvířecí buňka čelí hypotonickému roztoku (buď kvůli kolísání prostředí nebo za experimentálních podmínek), zvětšují se, což může skončit jejich lýzou. Hypotonické řešení je takové, které má, s ohledem na vnitřek buňky, nižší koncentraci solutů, takže voda má tendenci „vstoupit“ do buňky a hledat její vodní rovnováhu.

V experimentální biologii se osmotická lýza nebo „šok“ pravidelně používá k rozbití buněk za účelem analýzy jejich vnitřních složek, zejména cytosolických proteinů, nukleových kyselin atd.

Chemická lýza

Chemická lýza je taková, při které se buněčná membrána rozruší nebo rozpadne působením určité specifické chemické látky. Může se vyskytnout v přirozeném prostředí, pokud vezmeme v úvahu buňky tkáně nebo nějaké jednobuněčné organismy, které jsou náhodně vystaveny nějaké chemické sloučenině schopné ovlivnit integritu plazmatické membrány.

Obvykle se také používá v experimentálním kontextu, kde se k ovlivnění základní struktury membrány používají detergenty s různými vlastnostmi, které způsobují lýzu. Je aplikována přímo nebo nepřímo, v závislosti na typu dané buňky a za jakým účelem je podrobena uvedenému procesu.

Mechanická nebo fyzická lýza

Plazmatická membrána buňky může být experimentálně protržena mechanickými nebo fyzikálními metodami. K tomuto typu lýzy může také dojít za určitých podmínek v přírodních prostředích, ale experimentálně je toho dosaženo použitím:

- Blade homogenizátory pro zpracování tkáňových nebo buněčných kultur

- Sonikátory, které ničí buňky vysokofrekvenčními ultrazvukovými vlnami

- Lisy, které způsobují lýzu buněk díky postupnému zvyšování tlaku, kterému je tkáň nebo skupina buněk vystavena

- Abrazivní materiály, které způsobují mimo jiné tření

Enzymatická lýza

Enzymatická lýza je biologická „metoda“ lýzy, která může být umělá nebo přirozená. V přirozeném kontextu to může nastat kvůli různým faktorům, ale byl speciálně přezkoumán s ohledem na některé proteiny s enzymatickou aktivitou sekretovanou bakteriemi, houbami a jinými organismy nebo jejich buňkami, například pro boj proti infekcím.

V tomto smyslu je lysozym jedním z nejvíce studovaných enzymů. Nachází se v některých rostlinných tkáních, v bílých vejcích a také v játrech, chrupavkách, slinách, hlenu, slzách a mnoha buňkách hematopoetické linie lidí a jiných zvířat.

Lytická kapacita tohoto enzymu spočívá v jeho hydrolytické aktivitě na glykosidických vazbách peptidoglykanu, který je jedním z nejhojnějších polysacharidů v buněčné stěně bakterií.

Jinými běžnými enzymy v přírodě a v průmyslu nebo v experimentálním prostředí jsou mannanázy, chitinázy, ananasy, glukanázy apod., Které fungují při rozpadu buněčné stěny hub a kvasinek.

Lýza způsobená virovými enzymy je také typem enzymatické lýzy, protože bakteriofágy, které infikují bakterie, produkují „lysiny“, které narušují membránu a bakteriální buněčnou stěnu.

Experimentálně se někteří autoři domnívají, že vnitřní proteázy a další hydrolytické enzymy typické pro cytosol mohou být použity pro enzymatickou lýzu jiných buněk, k níž také dochází, když v tkáni zemře sada buněk na nekrózu a uvolňuje svůj vnitřní obsah do obklopující médium, což způsobuje lýzu sousedních buněk.

Reference

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Základní buněčná biologie. Věnec věnec.
2. Brown, RB, & Audet, J. (2008). Současné techniky lýzy jednotlivých buněk. Journal of the Royal Society Interface, 5 (suppl_2), S131-S138.
3. Fleet, GH (2011). Kvasinky potravin a nápojů. V kvasnicích (str. 53-63). Elsevier.
4. Luckey, M. (2014). Strukturní biologie membrány: s biochemickými a biofyzikálními základy. Cambridge University Press.
5. Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biologie (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.