Лизис ( / ˈ l aɪ s ɪ s / LY -sis ) — разрушение мембраны клетки , часто путем вирусного , ферментативного или осмотического ( то есть «литического» / ˈ l ɪ t ɪ k / LIT — ik ) механизмы, нарушающие его целостность. Жидкость, содержащая содержимое лизированных клеток, называется лизатом . В лабораториях молекулярной биологии , биохимии и клеточной биологии культуры клеток могут подвергаться лизису в процессе очистки их компонентов, например, при очистке белков , экстракции ДНК , экстракции РНК или при очистке органелл .
Многие виды бактерий подвергаются лизису ферментом лизоцимом , содержащимся в слюне животных , яичном белке и других выделениях . [1] Фаголитические ферменты ( лизины ), вырабатываемые во время инфекции бактериофага, ответственны за способность этих вирусов лизировать бактериальные клетки. [2] Пенициллин и родственные ему β-лактамные антибиотики вызывают гибель бактерий посредством ферментативно-опосредованного лизиса, который происходит после того, как препарат заставляет бактерию образовывать дефектную клеточную стенку . [3] Если клеточная стенка полностью утрачена и пенициллин применялся к грамположительным бактериям , то бактерия называется протопластом , но если пенициллин применялся к грамотрицательным бактериям , то ее называют сферопластом .
Цитолиз происходит, когда клетка лопается из-за осмотического дисбаланса, который приводит к перемещению избыточной воды в клетку.
Цитолиз можно предотвратить с помощью нескольких различных механизмов, включая сократительную вакуоль , существующую в некоторых парамециях , которая быстро выкачивает воду из клетки. Цитолиз не происходит в нормальных условиях в растительных клетках, поскольку растительные клетки имеют прочную клеточную стенку, которая выдерживает осмотическое давление или тургорное давление , которое в противном случае вызвало бы цитолиз.
Онколиз – это разрушение неопластических клеток или опухоли .
Этот термин также используется для обозначения уменьшения любого отека . [4]
Плазмолиз — это сокращение клеток растений из-за потери воды в результате осмоса . В гипертонической среде клеточная мембрана отслаивается от клеточной стенки и вакуоль разрушается. Эти клетки в конечном итоге увянут и умрут, если поток воды, вызванный осмосом, не остановит сокращение клеточной мембраны . [5]
Гемоглобин эритроцитов высвобождает свободные радикалы в ответ на лизирование патогенов. Это может привести к повреждению болезнетворных микроорганизмов. [6] [7]
Лизис клеток используется в лабораториях для вскрытия клеток и очистки или дальнейшего изучения их содержимого. На лизис в лаборатории могут влиять ферменты , детергенты или другие хаотропные агенты . Механическое разрушение клеточных мембран, например, путем многократного замораживания и оттаивания, обработки ультразвуком , давлением или фильтрацией , также может называться лизисом. Многие лабораторные эксперименты чувствительны к выбору механизма лизиса; часто желательно избегать механических сил сдвига , которые могут денатурировать или разрушать чувствительные макромолекулы, такие как белки и ДНК , а разные типы детергентов могут давать разные результаты. Необработанный раствор сразу после лизиса, но перед любыми дальнейшими стадиями экстракции, часто называют неочищенным лизатом . [8] [9]
Например, лизис используется в вестерн- и Саузерн-блоттинге для анализа состава специфических белков , липидов и нуклеиновых кислот по отдельности или в виде комплексов . В зависимости от используемого моющего средства лизируются либо все, либо некоторые мембраны. Например, если лизируется только клеточная мембрана , то для сбора определенных органелл можно использовать градиентное центрифугирование . Лизис также используется для очистки белков , экстракции ДНК и экстракции РНК . [8] [9]
Этот метод использует химическое разрушение. Это самый популярный и простой подход. Химический лизис химически разрушает/растворяет белки и липиды, присутствующие в мембране клеток-мишеней. [10]
Этот метод использует ультразвуковые волны для создания областей высокого и низкого давления, что вызывает кавитацию и, в свою очередь, лизис клеток. Хотя этот метод обычно дает чистый результат, он не является экономически эффективным и последовательным. [11]
Этот метод использует физическое проникновение для прокалывания или разрезания клеточной мембраны. [12]
В этом методе используются ферменты, такие как лизоцим или протеазы, для разрушения клеточной мембраны. [13]