Liza celulară este procesul prin care un dezintegrează celule sau este distrus de ruperea membranei lor de plasmă și / sau peretelui celular. Etimologic vorbind, cuvântul „liză” provine din grecescul λύσις (citiți „Lúsis”) care înseamnă „dezlegare”, „slăbire”, „întrerupere” sau „scădere” (din engleză slăbire).
Rezultatul lizei uneia sau a mai multor celule este cunoscut sub numele de "lizat", termen utilizat pe scară largă în biologia experimentală pentru a se referi la amestecul membranei plasmatice "rupte" și a tuturor componentelor citosolice care sunt eliberate după ruptura menționată.
Ciclul de viață al unui virus bacteriofag (Sursa: Phage2.JPG: Suly12derivative work: DZadventiste via Wikimedia Commons)
Liza celulară este un proces normal care poate apărea în contexte diferite și a fost studiat pe larg în raport cu invaziile bacteriene și „atacul” enzimatic de proteine precum lizozima, de exemplu.
Experimental este unul dintre primii pași pentru a studia orice element intracelular sau membranar, pentru care există multe tehnici diferite, a căror bază variază în funcție de scopul studiului.
Proces
Procesul de liză depinde în principal de tipul de celulă considerat. Pentru celulele vegetale, fungice și bacteriene, de exemplu, aceasta începe cu dezintegrarea peretelui celular.
Pentru celulele animale și / sau protoplastele celulelor vegetale sau bacteriene (celulă fără perete celular, numai membrană plasmatică și citosol), procesul litic apare în general atunci când integritatea membranei plasmatice este afectată, eliberând astfel conținut celular în mediul extracelular.
Ruperea membranei celulare poate fi cauzată de enzime, detergenți, toxine, de unde ultrasunete de înaltă frecvență sau de procese mecanice sau fizice, printre altele.
cauze
Liza celulară poate apărea ca răspuns la diferite condiții de mediu, precum și factori endogeni sau semnale specifice.
În multe bacterii, de exemplu, liza celulară poate apărea după infecția cu unele specii de virusuri cunoscute sub numele de "fagi" sau "bacteriofage", în ciclul cărora de viață pot folosi utilajul de replicare bacteriană pentru a se multiplica și produce enzime litice care promovează „distrugerea” celulei.
Alte celule pot suferi liză din cauza prezenței toxinelor secretate de un anumit agent patogen și, la un animal sau a unui țesut vegetal, de exemplu, unele celule pot fi lizate datorită diferitelor procese de semnalizare care se termină cu eliberarea conținutului celular în împrejurimi (necroză ).
Tipuri de liză
În literatura de specialitate, se face referire la diferite tipuri de liză. Unii autori îi clasifică în funcție de „stimul” sau factorul declanșator, în timp ce alții îi clasifică în funcție de tipul de celulă care este neted.
Conform mecanismului care funcționează pentru a realiza dezintegrarea unei celule, s-au definit liza osmotică, liza chimică, liza mecanică și liza enzimatică. Totuși, aceste tipuri au fost special definite din punct de vedere experimental, astfel încât descrierea lor se supune diferitelor tehnici, mai degrabă decât proceselor care apar în mod natural.
În ceea ce privește tipul de celulă care este lizată, mulți autori au conceput termeni precum „oncoliză”, „plasmoliză”, „citoliză”, „hemoliză” etc.
Oncoliza se referă la liza celulelor tumorale sau canceroase, fie prin metode chimice sau fizice (tratamente medicale), fie prin infecție cu o tulpină de virus care poate descompune celulele. Plasmoliza, pe de altă parte, se referă la un fenomen care are loc în celulele plantelor atunci când sunt supuse unor soluții hipertonice, cu care apa din interiorul acestora părăsește celula.
Plasmoliza celulelor plantelor (Sursa: CNX OpenStax prin Wikimedia Commons)
În cele din urmă, hemoliza este procesul prin care celulele sau globulele roșii sunt lizate, fie prin enzime specifice (hemolizine), prin prezența toxinelor produse de agenți patogeni sau prin exerciții fizice de mare intensitate, printre altele.
Liza osmotică
Liza osmotică sau „citoliza” este ruperea membranei plasmatice datorită unui flux exagerat de apă din mediul extracelular până la citosol.
Acest tip de liză este destul de frecventă în celulele animale. Motivul este că le lipsește un perete celular precum cele ale celulelor plantelor, ciupercilor sau bacteriilor, ceea ce îi ajută să controleze volumul celulelor după intrarea lichidului din cauza diferențelor osmotice dintre citosol și mediul înconjurător.
Atunci când o celulă animală se confruntă cu o soluție hipotonică (fie din cauza fluctuațiilor de mediu, fie în condiții experimentale), acestea se umflă, care se poate încheia cu liza lor. O soluție hipotonică este cea care are, în ceea ce privește interiorul celulei, o concentrație mai mică de solutii, astfel încât apa tinde să "intre" în celulă, căutând echilibrul său de apă.
În biologia experimentală, liza osmotică sau „șocul” este folosit în mod regulat pentru a sparge celulele pentru a analiza componentele lor interne, în special proteine citosolice, acizi nucleici etc.
Liză chimică
Liza chimică este una prin care membrana celulară este ruptă sau dezintegrată prin acțiunea unei substanțe chimice specifice. Poate apărea într-un mediu natural, dacă avem în vedere celulele unui țesut sau un organism unicelular care este expus accidental la un compus chimic capabil să afecteze integritatea membranei plasmatice.
De asemenea, este de obicei utilizat în contextul experimental, unde detergenții cu diferite proprietăți sunt folosiți pentru a afecta structura fundamentală a membranei, determinând liza. Se aplică direct sau indirect, în funcție de tipul de celulă în cauză și în ce scop este supusă procesului menționat.
Liza mecanică sau fizică
Membrana plasmatică a unei celule poate fi ruptă experimental prin metode mecanice sau fizice. Acest tip de liză poate apărea, de asemenea, în anumite condiții, în medii naturale, dar experimental se realizează prin utilizarea de:
- Omogenizatoare de lame pentru prelucrarea culturii de țesuturi sau celule
- Sonicatoare, care rup celulele cu ajutorul ultrasunetelor de înaltă frecvență
- prese, care determină liza celulară datorită creșterii progresive a presiunii la care este supus un țesut sau un grup de celule
- Materiale abrazive care provoacă frecare, printre altele
Liza enzimatică
Liza enzimatică este o „metodă” biologică de liză care poate fi artificială sau naturală. În contextul natural, acest lucru poate apărea din cauza diferiților factori, dar a fost revizuit în special pentru unele proteine cu activitate enzimatică secretată de bacterii, ciuperci și alte organisme sau celule ale acestora pentru a lupta împotriva infecțiilor, de exemplu.
În acest sens, lizozima a fost una dintre cele mai studiate enzime. Se găsește în unele țesuturi ale plantelor, în albul ouălor și, de asemenea, în ficat, cartilaj, salivă, mucus, lacrimi și multe celule din linia hematopoietică a oamenilor și a altor animale.
Capacitatea litică a acestei enzime constă în activitatea sa hidrolitică pe legăturile glicozidice ale peptidoglicanului, care este unul dintre cele mai abundente polizaharide din peretele celular al bacteriilor.
Alte enzime obișnuite în natură și în industrie sau în mediul experimental sunt mananazele, chitinazele, ananasele, glucanazele și altele asemenea, care funcționează în dezintegrarea peretelui celular al ciupercilor și a drojdiilor, pentru a numi câteva.
Liza provocată de enzimele virale este de asemenea un tip de liză enzimatică, deoarece bacteriofagii care infectează bacteriile produc „lizine” care rup membrana și peretele celular bacterian.
Experimental, unii autori consideră că proteazele interne și alte enzime hidrolitice tipice citosolului pot fi utilizate pentru liza enzimatică a altor celule, care apare și atunci când, într-un țesut, un set de celule moare din cauza necrozei și își eliberează conținutul intern în mediu înconjurător, provocând liza celulelor adiacente.
Referințe
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … și Walter, P. (2013). Biologia celulară esențială. Garland Science.
- Brown, RB, & Audet, J. (2008). Tehnici curente pentru liza unicelulară. Journal of the Royal Society Interface, 5 (suppl_2), S131-S138.
- Fleet, GH (2011). Stricarea drojdiei de alimente și băuturi. În Drojdiile (pp. 53-63). Elsevier.
- Luckey, M. (2014). Biologia structurală a membranei: cu fundații biochimice și biofizice. Presa universitară din Cambridge.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologie (ediția a 9-a). Brooks / Cole, Cengage Learning: SUA.