ZELLLYSE: PROZESS, URSACHEN UND TYPEN - BIOLOGIE - 2025

Die Zelllyse ist der Prozess, durch den eine Zelle durch das Brechen ihrer Plasmamembran und / oder Zellwand zerfällt oder zerstört wird. Etymologisch gesehen stammt das Wort "Lyse" aus dem Griechischen λύσις (lesen Sie "Lúsis"), was "Lockerung", "Schwächung", "Unterbrechung" oder "Abnahme" (aus der englischen Lockerung) bedeutet.

Das Ergebnis der Lyse einer oder mehrerer Zellen ist als "Lysat" bekannt, ein Begriff, der in der experimentellen Biologie häufig verwendet wird, um die Mischung der "gebrochenen" Plasmamembran und aller cytosolischen Komponenten zu bezeichnen, die nach dem Bruch freigesetzt werden.

Lebenszyklus eines Bakteriophagenvirus (Quelle: Phage2.JPG: Suly12derivative Arbeit: DZadventiste via Wikimedia Commons)

Die Zelllyse ist ein normaler Prozess, der in verschiedenen Kontexten auftreten kann und ausführlich in Bezug auf bakterielle Invasionen und enzymatische "Angriffe" durch Proteine ​​wie beispielsweise Lysozym untersucht wurde.

Experimentell ist es einer der ersten Schritte, ein intrazelluläres oder Membranelement zu untersuchen, für das es viele verschiedene Techniken gibt, deren Grundlage je nach Zweck der Studie variiert.

Prozess

Der Lyseprozess hängt hauptsächlich von der Art der betrachteten Zelle ab. Bei Pflanzen-, Pilz- und Bakterienzellen beginnt dies beispielsweise mit dem Zerfall der Zellwand.

Bei tierischen Zellen und / oder Protoplasten pflanzlicher oder bakterieller Zellen (Zellen ohne Zellwand, nur Plasmamembran und Cytosol) tritt der lytische Prozess im Allgemeinen auf, wenn die Integrität der Plasmamembran beeinträchtigt wird, wodurch freigesetzt wird Zellinhalt in die extrazelluläre Umgebung.

Der Bruch der Zellmembran kann unter anderem durch Enzyme, Detergenzien, Toxine, hochfrequente Ultraschallwellen oder durch mechanische oder physikalische Prozesse verursacht werden.

Ursachen

Die Zelllyse kann als Reaktion auf verschiedene Umgebungsbedingungen sowie auf endogene Faktoren oder spezifische Signale auftreten.

In vielen Bakterien kann beispielsweise eine Zelllyse nach einer Infektion mit einigen Arten von Viren auftreten, die als "Phagen" oder "Bakteriophagen" bekannt sind, in deren Lebenszyklus sie die bakterielle Replikationsmaschinerie verwenden können, um sich zu vermehren und lytische Enzyme zu produzieren die die "Zerstörung" der Zelle fördern.

Andere Zellen können aufgrund des Vorhandenseins von Toxinen, die von einem Krankheitserreger ausgeschieden werden, einer Lyse unterzogen werden. In einem tierischen oder pflanzlichen Gewebe können beispielsweise einige Zellen dank verschiedener Signalprozesse lysiert werden, die mit der Freisetzung des Zellinhalts in die Umgebung enden (Nekrose) ).

Arten der Lyse

In der Literatur wird auf verschiedene Arten der Lyse Bezug genommen. Einige Autoren klassifizieren sie nach dem „Reiz“ oder dem auslösenden Faktor, während andere sie nach dem Typ der glatten Zelle klassifizieren.

Gemäß dem Mechanismus, der den Zerfall einer Zelle erreicht, wurden osmotische Lyse, chemische Lyse, mechanische Lyse und enzymatische Lyse definiert. Diese Typen wurden jedoch unter experimentellen Gesichtspunkten speziell definiert, so dass ihre Beschreibung eher unterschiedlichen Techniken als natürlich vorkommenden Prozessen folgt.

In Bezug auf den Typ der Zelle, die lysiert wird, haben jedoch viele Autoren Begriffe wie "Onkolyse", "Plasmolyse", "Cytolyse", "Hämolyse" usw. geprägt.

Onkolyse bezieht sich auf die Lyse von Tumor- oder Krebszellen, entweder durch chemische oder physikalische Methoden (medizinische Behandlungen) oder durch Infektion mit einem Virusstamm, der Zellen abbauen kann. Die Plasmolyse bezieht sich andererseits auf ein Phänomen, das in Pflanzenzellen auftritt, wenn sie hypertonischen Lösungen ausgesetzt werden, mit denen das Wasser in ihnen die Zelle verlässt.

Plasmolyse von Pflanzenzellen (Quelle: CNX OpenStax über Wikimedia Commons)

Schließlich ist Hämolyse der Prozess, bei dem Zellen oder rote Blutkörperchen lysiert werden, unter anderem aufgrund spezifischer Enzyme (Hämolysine), des Vorhandenseins von Toxinen, die von Krankheitserregern produziert werden, oder körperlicher Betätigung mit hoher Intensität.

Osmotische Lyse

Osmotische Lyse oder "Cytolyse" ist der Bruch der Plasmamembran aufgrund eines übertriebenen Wasserflusses vom extrazellulären Medium zum Cytosol.

Diese Art der Lyse ist in tierischen Zellen weit verbreitet. Der Grund dafür ist, dass ihnen eine Zellwand wie die von Pflanzenzellen, Pilzen oder Bakterien fehlt, die ihnen hilft, das Zellvolumen nach dem Eintritt von Flüssigkeit aufgrund osmotischer Unterschiede zwischen dem Cytosol und der Umgebung zu kontrollieren.

Wenn eine tierische Zelle mit einer hypotonischen Lösung konfrontiert wird (entweder aufgrund von Umgebungsschwankungen oder unter experimentellen Bedingungen), quellen sie auf, was mit ihrer Lyse enden kann. Eine hypotonische Lösung ist eine Lösung, die in Bezug auf das Zellinnere eine geringere Konzentration an gelösten Stoffen aufweist, so dass Wasser dazu neigt, in die Zelle "einzudringen" und ihren Wasserhaushalt zu suchen.

In der experimentellen Biologie wird regelmäßig osmotische Lyse oder "Schock" eingesetzt, um Zellen aufzubrechen, um ihre inneren Komponenten, insbesondere cytosolische Proteine, Nukleinsäuren usw., zu analysieren.

Chemische Lyse

Die chemische Lyse ist eine, bei der die Zellmembran durch die Einwirkung einer bestimmten chemischen Substanz aufgebrochen oder aufgelöst wird. Es kann in einer natürlichen Umgebung auftreten, wenn wir die Zellen eines Gewebes oder eines einzelligen Organismus betrachten, der versehentlich einer chemischen Verbindung ausgesetzt ist, die die Integrität der Plasmamembran beeinträchtigen kann.

Es wird typischerweise auch im experimentellen Kontext verwendet, wo Detergenzien mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet werden, um die Grundstruktur der Membran zu beeinflussen und eine Lyse zu verursachen. Es wird direkt oder indirekt angewendet, je nachdem, um welchen Zelltyp es sich handelt und zu welchem ​​Zweck es diesem Verfahren unterzogen wird.

Mechanische oder physikalische Lyse

Die Plasmamembran einer Zelle kann experimentell durch mechanische oder physikalische Verfahren aufgebrochen werden. Diese Art der Lyse kann unter bestimmten Bedingungen auch in natürlichen Umgebungen auftreten, wird jedoch experimentell durch die Verwendung von:

- Klingenhomogenisatoren für die Gewebe- oder Zellkulturverarbeitung

- Ultraschallgeräte, die mithilfe hochfrequenter Ultraschallwellen Zellen aufbrechen

- Pressen, die aufgrund eines fortschreitenden Druckanstiegs, dem ein Gewebe oder eine Gruppe von Zellen ausgesetzt ist, eine Zelllyse verursachen

- Schleifmittel, die unter anderem Reibung verursachen

Enzymatische Lyse

Die enzymatische Lyse ist eine biologische "Methode" der Lyse, die künstlich oder natürlich sein kann. Im natürlichen Kontext kann dies aufgrund verschiedener Faktoren auftreten, es wurde jedoch speziell in Bezug auf einige Proteine ​​mit enzymatischer Aktivität untersucht, die von Bakterien, Pilzen und anderen Organismen oder deren Zellen abgesondert werden, um beispielsweise Infektionen zu bekämpfen.

In diesem Sinne war Lysozym eines der am meisten untersuchten Enzyme. Es kommt in einigen Pflanzengeweben, im Weiß von Eiern sowie in Leber, Knorpel, Speichel, Schleim, Tränen und vielen Zellen der hämatopoetischen Linie von Menschen und anderen Tieren vor.

Die lytische Kapazität dieses Enzyms liegt in seiner hydrolytischen Aktivität an den glykosidischen Bindungen von Peptidoglycan, einem der am häufigsten vorkommenden Polysaccharide in der Zellwand von Bakterien.

Andere übliche Enzyme in der Natur und in der Industrie oder im experimentellen Umfeld sind Mannanasen, Chitinasen, Ananassen, Glucanasen und dergleichen, die beim Zerfall der Zellwand von Pilzen und Hefen eine Rolle spielen, um nur einige zu nennen.

Die durch virale Enzyme verursachte Lyse ist auch eine Art der enzymatischen Lyse, da die Bakteriophagen, die Bakterien infizieren, "Lysine" produzieren, die die Membran und die Bakterienzellwand brechen.

Experimentell gehen einige Autoren davon aus, dass interne Proteasen und andere für das Cytosol typische hydrolytische Enzyme für die enzymatische Lyse anderer Zellen verwendet werden können, die auch dann auftritt, wenn in einem Gewebe eine Reihe von Zellen aufgrund von Nekrose stirbt und ihren internen Inhalt an das freisetzt umgebendes Medium, was zur Lyse benachbarter Zellen führt.

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