LÝZA BUNIEK: PROCES, PRÍČINY A TYPY - BIOLÓGIE - 2026

Bunková lýza je proces, pri ktorom je bunka rozpadne alebo je zničený lámanie ich plazmatické membrány a / alebo bunkovej steny. Etymologicky slovo „lýza“ pochádza z gréckeho λύσις (čítaj „Lúsis“), čo znamená „uvoľnenie“, „oslabenie“, „prerušenie“ alebo „zníženie“ (z anglického uvoľnenia).

Výsledok lýzy jednej alebo viacerých buniek je známy ako „lyzát“, čo sa v experimentálnej biológii bežne používa na označenie zmesi „zlomenej“ plazmatickej membrány a všetkých cytosolických zložiek, ktoré sa uvoľňujú po roztrhnutí.

Životný cyklus vírusu bakteriofága (Zdroj: Phage2.JPG: Úspešne12derivatívna práca: DZadventiste prostredníctvom Wikimedia Commons)

Bunková lýza je normálny proces, ktorý sa môže vyskytnúť v rôznych kontextoch a bol dôkladne študovaný v súvislosti s bakteriálnymi inváziami a enzymatickým „útokom“ proteínmi, ako je napríklad lyzozým.

Experimentálne je to jeden z prvých krokov študovať akýkoľvek intracelulárny alebo membránový prvok, pre ktorý existuje mnoho rôznych techník, ktorých základ sa líši v závislosti od účelu štúdie.

proces

Proces lýzy závisí hlavne od typu uvažovanej bunky. Napríklad v prípade rastlinných, hubových a bakteriálnych buniek to začína rozpadom bunkovej steny.

V prípade živočíšnych buniek a / alebo protoplastov rastlinných alebo bakteriálnych buniek (bunka bez bunkovej steny, iba plazmatická membrána a cytosol) sa lytický proces zvyčajne vyskytuje, keď je ovplyvnená integrita plazmatickej membrány, čím sa uvoľňuje bunkový obsah do extracelulárneho prostredia.

Rozpad bunkovej membrány môže byť spôsobený okrem iného enzýmami, čistiacimi prostriedkami, toxínmi, vysokofrekvenčnými ultrazvukovými vlnami alebo mechanickými alebo fyzikálnymi procesmi.

príčiny

Bunková lýza sa môže vyskytnúť ako reakcia na rôzne podmienky prostredia, ako aj na endogénne faktory alebo špecifické signály.

Napríklad v mnohých baktériách môže dôjsť k lýze buniek po infekcii niektorými druhmi vírusov známych ako „fágy“ alebo „bakteriofágy“, v ktorých životnom cykle môžu pomocou bakteriálneho replikačného mechanizmu množiť a produkovať lytické enzýmy. ktoré podporujú „deštrukciu“ bunky.

Iné bunky môžu byť podrobené lýze v dôsledku prítomnosti toxínov vylučovaných nejakým patogénom a napríklad v živočíšnom alebo rastlinnom tkanive môžu byť niektoré bunky lyzované vďaka rôznym signalizačným procesom, ktoré končia uvoľňovaním bunkového obsahu do okolia (nekróza). ).

Druhy lýzy

V literatúre sa odkazuje na rôzne typy lýzy. Niektorí autori ich klasifikujú podľa „stimulu“ alebo spúšťacieho faktora, zatiaľ čo iní ich klasifikujú podľa typu bunky, ktorá je hladká.

Podľa mechanizmu, ktorý pôsobí na dosiahnutie dezintegrácie bunky, bola definovaná osmotická lýza, chemická lýza, mechanická lýza a enzymatická lýza. Tieto typy však boli špeciálne definované z experimentálneho hľadiska, takže ich opis sa riadi skôr odlišnými technikami než prirodzene sa vyskytujúcimi procesmi.

Čo sa týka typu bunky, ktorá je lyzovaná, mnoho autorov však vytvorilo pojmy ako „onkolýza“, „plazmolýza“, „cytolýza“, „hemolýza“ atď.

Onkolýza označuje lýzu nádorových alebo rakovinových buniek, buď chemickými alebo fyzikálnymi metódami (lekárske ošetrenie), alebo infekciou nejakým kmeňom vírusu, ktorý môže bunky štiepiť. Plazmolýza sa naopak týka fenoménu, ktorý sa vyskytuje v rastlinných bunkách, keď sú vystavené hypertonickým roztokom, s ktorými voda, ktorá je v nich, opúšťa bunku.

Plazmolýza rastlinných buniek (zdroj: CNX OpenStax prostredníctvom Wikimedia Commons)

Nakoniec je hemolýza proces, pri ktorom sa bunky alebo červené krvinky lyzujú buď špecifickými enzýmami (hemolyzíny), prítomnosťou toxínov produkovaných patogénmi alebo fyzickým cvičením s vysokou intenzitou.

Osmotická lýza

Osmotická lýza alebo „cytolýza“ je pretrhnutie plazmatickej membrány v dôsledku prehnaného toku vody z extracelulárneho média do cytosolu.

Tento typ lýzy je v živočíšnych bunkách celkom bežný. Dôvodom je to, že im chýba bunková stena, ako sú napríklad rastlinné bunky, huby alebo baktérie, čo im pomáha kontrolovať objem buniek po vstupe tekutiny v dôsledku osmotických rozdielov medzi cytosolom a okolitým prostredím.

Keď zvieracia bunka čelí hypotonickému roztoku (buď v dôsledku kolísania prostredia alebo za experimentálnych podmienok), napučia, čo môže skončiť ich lýzou. Hypotonický roztok je taký, ktorý má vo vzťahu k vnútrajšku bunky nižšiu koncentráciu rozpustených látok, takže voda má tendenciu „vstúpiť“ do bunky a hľadať jej vodnú rovnováhu.

V experimentálnej biológii sa na rozbíjanie buniek pravidelne používa osmotická lýza alebo „šok“, aby sa analyzovali ich vnútorné zložky, najmä cytosolické proteíny, nukleové kyseliny atď.

Chemická lýza

Chemická lýza je taká, pri ktorej sa bunková membrána rozruší alebo rozpadne pôsobením určitej špecifickej chemickej látky. Môže sa vyskytnúť v prírodnom prostredí, ak vezmeme do úvahy bunky tkaniva alebo nejakého jednobunkového organizmu, ktorý je náhodne vystavený nejakej chemickej zlúčenine schopnej ovplyvniť integritu plazmovej membrány.

Zvyčajne sa používa aj v experimentálnom kontexte, keď sa na ovplyvnenie základnej štruktúry membrány používajú detergenty s rôznymi vlastnosťami, ktoré spôsobujú lýzu. Aplikuje sa priamo alebo nepriamo, v závislosti od typu príslušnej bunky a na aký účel sa na ňu pôsobí.

Mechanická alebo fyzikálna lýza

Plazmatická membrána bunky sa môže experimentálne pretrhnúť mechanickými alebo fyzikálnymi metódami. Tento typ lýzy sa môže vyskytnúť za určitých podmienok aj v prírodných prostrediach, ale experimentálne sa dosahuje pomocou:

- Blade homogenizátory na spracovanie tkanivových alebo bunkových kultúr

- Sonikátory, ktoré rozbíjajú bunky pomocou vysokofrekvenčných ultrazvukových vĺn

- Lisy, ktoré spôsobujú lýzu buniek vďaka postupnému zvyšovaniu tlaku, ktorému je tkanivo alebo skupina buniek vystavená

- Brúsne materiály, ktoré okrem iného spôsobujú trenie

Enzymatická lýza

Enzymatická lýza je biologická „metóda“ lýzy, ktorá môže byť umelá alebo prírodná. V prírodnom kontexte sa to môže vyskytnúť v dôsledku rôznych faktorov, ale bol špeciálne preskúmaný napríklad v súvislosti s niektorými proteínmi s enzymatickou aktivitou vylučovanými baktériami, hubami a inými organizmami alebo ich bunkami, napríklad v boji proti infekciám.

V tomto zmysle je lyzozým jedným z najviac študovaných enzýmov. Nachádza sa v niektorých rastlinných tkanivách, v bielych vajciach a tiež v pečeni, chrupavkách, slinách, hliene, slzách a mnohých bunkách hematopoetickej línie ľudí a iných zvierat.

Lytická kapacita tohto enzýmu spočíva v jeho hydrolytickej aktivite na glykozidické väzby peptidoglykánu, ktorý je jedným z najhojnejších polysacharidov v bunkovej stene baktérií.

Ďalšími bežnými enzýmami v prírode a v priemysle alebo v experimentálnom prostredí sú mananázy, chitinázy, ananasy, glukanázy a podobne, ktoré fungujú pri rozklade bunkovej steny húb a kvasiniek.

Lýza spôsobená vírusovými enzýmami je tiež typom enzymatickej lýzy, pretože bakteriofágy, ktoré infikujú baktérie, produkujú „lyzíny“, ktoré narušujú membránu a bakteriálnu bunkovú stenu.

Experimentálne sa niektorí autori domnievajú, že vnútorné proteázy a ďalšie hydrolytické enzýmy typické pre cytosol sa môžu použiť na enzymatickú lýzu iných buniek, ku ktorej tiež dochádza, keď v tkanive zomrie v dôsledku nekrózy určitá bunka a uvoľní svoj vnútorný obsah do okolité médium, čo spôsobuje lýzu susedných buniek.

Referencie

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Základná bunková biológia. Garland Science.
2. Brown, RB, a Audet, J. (2008). Súčasné techniky lýzy buniek. Journal of the Royal Society Interface, 5 (suppl_2), S131-S138.
3. Fleet, GH (2011). Kvasinky potravín a nápojov. In The kvasinky (str. 53-63). Elsevier.
4. Luckey, M. (2014). Štrukturálna biológia membrán: s biochemickými a biofyzikálnymi základmi. Cambridge University Press.
5. Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biológia (9. vydanie). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.