所述细胞裂解是通过该过程细胞崩解或由它们的质膜和/或细胞壁的破裂销毁过程。从词源上讲,“溶解”一词来自希腊语“λύσις”(读作“Lúsis”),意思是“松弛”,“减弱”,“中断”或“减少”(源于英语的松动)。
裂解一个或多个细胞的结果称为“裂解物”,该术语广泛用于实验生物学中,是指“破裂的”质膜和在所述破裂后释放的所有胞质成分的混合物。
噬菌体病毒的生命周期(来源:Phage2.JPG:Suly12衍生作品:DZadventiste,来自Wikimedia Commons)
细胞裂解是一种正常的过程,可以发生在不同的环境中,并且已经被广泛地研究与诸如蛋白质诸如溶菌酶的细菌入侵和酶促“攻击”有关。
在实验上,这是研究任何细胞内或膜元件的第一步,为此,有许多不同的技术,其基础根据研究目的而变化。
处理
裂解过程主要取决于所考虑的细胞类型。例如,对于植物,真菌和细菌细胞,这始于细胞壁的分解。
对于动物细胞和/或植物或细菌细胞的原生质体(无细胞壁的细胞,只有质膜和细胞质),裂解过程通常在质膜的完整性受到影响时发生,从而释放出细胞内容物进入细胞外环境。
细胞膜的破裂可能由酶,去污剂,毒素,高频超声波或机械或物理过程等引起。
原因
细胞裂解可响应于不同的环境条件以及内源性因素或特定信号而发生。
例如,在许多细菌中,细胞裂解可在感染某些被称为“噬菌体”或“噬菌体”的病毒后发生,它们可以在其生命周期中利用细菌复制机制繁殖并产生裂解酶。促进细胞的“破坏”。
由于某些病原体分泌的毒素的存在,其他细胞可能会发生裂解,例如,在动物或植物组织中,由于各种信号传递过程,某些细胞可以裂解,最终导致细胞内容物释放到周围环境(坏死) )。
裂解类型
在文献中,提到了不同类型的裂解。一些作者根据“刺激”或触发因素对其进行分类,而另一些作者则根据平滑细胞的类型对其进行分类。
根据实现细胞分解的机制,已经定义了渗透裂解,化学裂解,机械裂解和酶裂解。但是,这些类型是从实验的角度特别定义的,因此它们的描述遵循不同的技术,而不是自然发生的过程。
关于裂解细胞的类型,许多作者创造了诸如“溶瘤”,“质解”,“细胞裂解”,“溶血”等术语。
溶瘤作用是指通过化学或物理方法(药物治疗)或通过感染可分解细胞的某些病毒株来裂解肿瘤或癌细胞。另一方面,溶质是指植物细胞在经受高渗溶液作用时发生的现象,植物体内的水通过该溶液离开细胞。
植物细胞的溶质作用(来源:Wikimedia Commons,CNX OpenStax)
最后,溶血是通过特定的酶(溶血素),病原体产生的毒素的存在或通过高强度体育锻炼来溶解细胞或红细胞的过程。
渗透裂解
渗透溶解或“细胞溶解”是由于水从细胞外介质流到细胞质溶胶的过度流动而引起的质膜破裂。
这种裂解在动物细胞中非常普遍。原因是它们缺乏像植物细胞,真菌或细菌那样的细胞壁,由于细胞质与周围环境之间的渗透性差异,这有助于它们在流体进入后控制细胞体积。
当动物细胞面临低渗溶液(由于环境波动或在实验条件下)时,它们会膨胀,并可能因其裂解而终止。低渗溶液是相对于细胞内部具有较低浓度的溶质的溶液,因此水趋于“进入”细胞,以寻求其水平衡。
在实验生物学中,通常使用渗透裂解或“冲击”来破坏细胞,以便分析其内部成分,尤其是胞质蛋白,核酸等。
化学裂解
化学裂解是一种通过某些特定化学物质的作用使细胞膜破裂或分解的裂解。如果我们考虑组织或某些单细胞生物的细胞偶然暴露于能够影响质膜完整性的某些化学物质中,它可能会在自然环境中发生。
它也通常用于实验环境中,其中使用具有不同特性的去污剂来影响膜的基本结构,从而引起裂解。根据所讨论细胞的类型及其进行所述处理的目的,可直接或间接施用。
机械或物理裂解
细胞的质膜可以通过机械或物理方法实验性地破裂。在某些条件下,自然环境中也可能发生这种类型的裂解,但是通过使用以下方法可以实现:
-用于组织或细胞培养过程的刀片均质机
-超声波仪,通过高频超声波破坏细胞
-压力,由于组织或一组细胞承受的压力逐渐增加,导致细胞溶解
-引起摩擦的研磨材料等
酶解
酶促裂解是裂解的生物学“方法”,可以是人工的或天然的。在自然情况下,这可能是由于不同的因素而发生的,但是,对于某些具有酶活性的蛋白质,例如由细菌,真菌和其他生物体或它们的细胞或它们的细胞所分泌的具有抗感染能力的蛋白质,已经进行了专门的综述。
从这个意义上讲,溶菌酶一直是研究最多的酶之一。它存在于一些植物组织中,卵白中,还存在于人类和其他动物的肝脏,软骨,唾液,粘液,眼泪以及造血谱系的许多细胞中。
该酶的裂解能力在于其对肽聚糖的糖苷键的水解活性,肽聚糖是细菌细胞壁中最丰富的多糖之一。
在自然界和工业界或实验环境中,其他常见的酶是甘露聚糖酶,几丁质酶,花蜜,葡聚糖酶等,其仅在真菌和酵母的细胞壁分解中起作用。
由病毒酶引起的裂解也是酶裂解的一种,因为感染细菌的噬菌体产生破坏膜和细菌细胞壁的“赖氨酸”。
实验上,一些作者认为胞浆中典型的内部蛋白酶和其他水解酶可用于其他细胞的酶裂解,当组织中一组细胞由于坏死而死亡并将其内部成分释放到组织中时,也会发生这种情况。周围的培养基,引起相邻细胞的裂解。
参考文献
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