- procés
- causes
- Tipus de lisi
- lisi osmòtica
- lisi química
- Lisi mecànica o per mètodes físics
- lisi enzimàtica
- referències
La lisi cel·lular és el procés pel qual una cèl·lula es desintegra o és destruïda a través de la ruptura de la seva membrana plasmàtica i / o paret cel·lular. Etimològicament parlant, la paraula "lisi" prové de el grec λύσις (es llegeix "Lusis") que significa "afluixament", "debilitació", "interrupció" o "disminució" (de l'anglès loosening).
El resultat de la lisi d'una o més cèl·lules es coneix com el "lisat", terme molt utilitzat en la biologia experimental per referir-se a la barreja de la membrana plasmàtica "trencada" ia tots els components citosòlics que són alliberats després d'aquesta ruptura.
Cicle de vida d'un virus bacteriòfag (Font: Phage2.JPG: Suly12derivative work: DZadventiste via Wikimedia Commons)
La lisi cel·lular és un procés normal que pot donar-se en diferents contextos i ha estat molt estudiada en relació a les invasions bacterianes i a l ' "atac" enzimàtic per part de proteïnes com la lisozima, per exemple.
Experimentalment és un dels primers passos que es realitzen per a l'estudi de qualsevol element intracel·lular o membranal, per a això existeixen nombroses tècniques diferents, el fonament varia d'acord amb el propòsit de l'estudi.
procés
El procés de lisi depèn principalment de l'tipus de cèl·lula que es consideri. Per a les cèl·lules vegetals, fúngiques i bacterianes, per exemple, aquest comença amb la desintegració de la paret cel·lular.
Per a les cèl·lules animals i / o els protoplasts de les cèl·lules vegetals o bacterianes (cèl·lula sense paret cel·lular, únicament membrana plasmàtica i citosol), el procés lític es dóna generalment quan la integritat de la membrana plasmàtica es veu afectada, de manera que s'alliberen els continguts cel·lulars cap al medi extracel·lular.
La ruptura de la membrana cel·lular pot ser causada per enzims, detergents, toxines, per ones d'ultrasò d'alta freqüència o per processos mecànics o físics, entre d'altres.
causes
La lisi cel·lular pot ocórrer en resposta a diferents condicions mediambientals, així com a factors endògens o senyals específiques.
En molts bacteris, per exemple, la lisi cel·lular pot donar-se després de la infecció amb algunes espècies de virus coneguts com "fags" o "bacteriòfags", en el cicle de vida poden valer-se de la maquinària de replicació bacteriana per multiplicar-se i produir els enzims lítiques que propicien la "destrucció" de la cèl·lula.
Altres cèl·lules poden patir lisi causa de la presència de toxines secretades per algun patogen i, en un teixit animal o vegetal, per exemple, algunes cèl·lules poden lisarse gràcies a diversos processos de senyalització que acaben amb l'alliberament de l'contingut cel·lular cap als voltants (necrosi).
Tipus de lisi
En la literatura es fa referència a diferents tipus de lisi. Alguns autors els classifiquen d'acord amb el "estímul" o amb el factor que els desencadena, mentre que altres els classifiquen respecte a el tipus de cèl·lula que es llisa.
Segons el mecanisme que operi per aconseguir la desintegració d'una cèl·lula, s'han definit la lisi osmòtica, la lisi química, la lisi mecànica i la lisi enzimàtica. No obstant això, aquests tipus han estat definits especialment des del punt de vista experimental, de manera que la seva descripció obeeix a diferents tècniques, més que a processos que ocorren naturalment.
Amb relació a l'tipus de cèl·lula que es llisa, en canvi, molts autors han encunyat termes com "oncólisis", "plasmòlisi", "citólisis", "hemòlisi", etc.
La oncólisis es refereix a la lisi de cèl·lules tumorals o canceroses, bé sigui per mètodes químics o físics (tractaments mèdics) o per la infecció amb alguna soca de virus que pugui trencar les cèl·lules. La plasmòlisi, d'altra banda, es refereix a un fenomen que té lloc en les cèl·lules vegetals quan aquestes són sotmeses a solucions hipertòniques, amb la qual cosa l'aigua al seu interior abandona la cèl·lula.
Plasmòlisi de les cèl·lules vegetals (Font: CNX OpenStax via Wikimedia Commons)
Finalment, la hemòlisi és el procés pel qual les cèl·lules o glòbuls vermells es lisan, bé sigui per causa d'enzims específics (hemolisinas), per la presència de toxines produïdes per patògens o per exercici físic de gran intensitat, entre d'altres.
lisi osmòtica
La lisi osmòtica o "citólisis" és el trencament de la membrana plasmàtica deguda a un flux exagerat d'aigua des del medi extracel·lular fins al citosol.
Aquest tipus de lisi és bastant comú en les cèl·lules animals. El motiu és que no tenen una paret cel·lular com les de les cèl·lules vegetals, les dels fongs o les dels bacteris, que els ajudi a controlar el volum cel·lular després de l'ingrés de líquid per diferències osmòtiques entre el citosol i el medi circumdant.
Quan una cèl·lula animal s'enfronta a una solució hipotònica (bé sigui per fluctuacions ambientals o en condicions experimentals), aquestes s'inflen, el que pot acabar amb la seva lisi. Una solució hipotònica és aquella que posseeix, respecte a l'interior cel·lular, una concentració de soluts menor, de manera que l'aigua tendeix a "ingressar" cap a la cèl·lula, buscant el seu equilibri hídric.
En la biologia experimental la lisi o el "xoc" osmòtic és emprat regularment per trencar cèl·lules amb el propòsit d'analitzar els seus components interns, especialment proteïnes citosòliques, àcids nucleics, etc.
lisi química
La lisi química és aquella per la qual la membrana cel·lular és trencada o desintegrada per acció d'alguna substància química específica. Pot ocórrer en un medi natural, si es consideren les cèl·lules d'un teixit o algun organisme unicel·lular que és exposat accidentalment a algun compost químic capaç d'afectar la integritat de la membrana plasmàtica.
També és típicament utilitzada en el context experimental, on es fan servir detergents amb diferents propietats per afectar l'estructura fonamental de la membrana, ocasionant la lisi. S'aplica directament o indirectament, depenent de el tipus de cèl·lula de què es tracti i amb quin propòsit es sotmet a aquest procés.
Lisi mecànica o per mètodes físics
La membrana plasmàtica d'una cèl·lula pot trencar experimentalment amb mètodes mecànics o físics. Aquest tipus de lisi també pot passar, sota certes condicions, en els ambients naturals, però experimentalment s'aconsegueix mitjançant l'ocupació de:
- homogenitzadors de fulles per al processament de teixits o de cultius cel·lulars
- Sonicadores, que trenquen les cèl·lules per mitjà d'ones d'ultrasò d'alta freqüència
- Premses, que provoquen la lisi cel·lular gràcies a un augment progressiu de la pressió a què és sotmès un teixit o un conjunt de cèl·lules
- Materials abrasius que causen fricció, entre altres
lisi enzimàtica
La lisi enzimàtica és un "mètode" biològic de lisi que pot ser artificial o natural. En el context natural, aquesta pot ocórrer per diferents factors, però ha estat especialment ressenyada fa a algunes proteïnes amb activitat enzimàtica secretades per bacteris, fongs i altres organismes o cèl·lules dels mateixos per combatre infeccions, per exemple.
En aquest sentit, la lisozima ha estat una de les enzims més estudiades. Aquesta es troba en alguns teixits vegetals, a la clara dels ous i també en el fetge, el cartílag, la saliva, les mucositats, les llàgrimes i moltes cèl·lules de la nissaga hematopoètic dels humans i d'altres animals.
La capacitat lítica d'aquest enzim rau en la seva activitat hidrolítica sobre els enllaços glicosídics de l'peptidoglucano, que és un dels polisacàrids més abundants a la paret cel·lular dels bacteris.
Altres enzims comuns en la naturalesa i en la indústria o en l'àmbit experimental són les mananasas, les quitinases, les ananasas, les glucanases i altres similars, que funcionen a la desintegració de la paret cel·lular de fongs i llevats, per nomenar alguns.
La lisi ocasionada per enzims virals també és un tipus de lisi enzimàtica, ja que els bacteriòfags que infecten bacteris produeixen unes "lisinas" que trenquen la membrana i la paret cel·lular bacteriana.
Experimentalment, alguns autors consideren que les proteases internes i altres enzims hidrolítics pròpies de l'citosol poden ser utilitzades per a la lisi enzimàtica d'altres cèl·lules, cosa que també passa quan, en un teixit, un conjunt de cèl·lules mor per necrosi i allibera el seu contingut intern a l' medi que les envolta, provocant la lisi de les cèl·lules adjacents.
referències
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Essential cell biology. Garland Science.
- Brown, RB, & Audet, J. (2008). Current techniques for single-cell lysis. Journal of the Royal Society Interface, 5 (suppl_2), S131-S138.
- Fleet, GH (2011). Yeast spoilage of foods and beverages. In The yeasts (pp. 53-63). Elsevier.
- Luckey, M. (2014). Membrane structural biology: with biochemical and biophysical foundations. Cambridge University Press.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biology (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.