- กระบวนการ
- สาเหตุ
- ประเภทของการสลาย
- Osmotic lysis
- การสลายสารเคมี
- การสลายทางกลหรือทางกายภาพ
- การสลายด้วยเอนไซม์
- อ้างอิง
การแตกเซลล์เป็นกระบวนการที่เซลล์สลายตัวหรือถูกทำลายโดยการแตกของเยื่อหุ้มพลาสมาและ / หรือผนังเซลล์ ในทางนิรุกติศาสตร์คำว่า "lysis" มาจากภาษากรีกλύσις (อ่านว่า "Lúsis") ซึ่งแปลว่า "คลาย", "อ่อนกำลัง", "หยุดชะงัก" หรือ "ลดลง" (จากการคลายภาษาอังกฤษ)
ผลของการแตกของเซลล์อย่างน้อยหนึ่งเซลล์เรียกว่า "ไลเซท" ซึ่งเป็นคำที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในชีววิทยาการทดลองเพื่ออ้างถึงส่วนผสมของเยื่อหุ้มพลาสมาที่ "แตก" และส่วนประกอบของไซโตโซลิกทั้งหมดที่ปล่อยออกมาหลังจากการแตกดังกล่าว
วงจรชีวิตของไวรัส bacteriophage (ที่มา: Phage2.JPG: Suly12derivative work: DZadventiste ผ่าน Wikimedia Commons)
การสลายเซลล์เป็นกระบวนการปกติที่สามารถเกิดขึ้นได้ในบริบทที่แตกต่างกันและได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับการรุกรานของแบคทีเรียและการ "โจมตี" ของเอนไซม์โดยโปรตีนเช่นไลโซไซม์เป็นต้น
จากการทดลองเป็นขั้นตอนแรกในการศึกษาองค์ประกอบภายในเซลล์หรือเมมเบรนซึ่งมีเทคนิคต่างๆมากมายโดยพื้นฐานจะแตกต่างกันไปตามวัตถุประสงค์ของการศึกษา
กระบวนการ
กระบวนการสลายส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ที่พิจารณา สำหรับเซลล์พืชเชื้อราและแบคทีเรียเป็นต้นสิ่งนี้เริ่มต้นด้วยการแตกตัวของผนังเซลล์
สำหรับเซลล์สัตว์และ / หรือโปรโตพลาสต์ของเซลล์พืชหรือแบคทีเรีย (เซลล์ที่ไม่มีผนังเซลล์มีเพียงเยื่อหุ้มพลาสมาและไซโทซอล) กระบวนการไลติคโดยทั่วไปเกิดขึ้นเมื่อได้รับผลกระทบต่อความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มพลาสมาดังนั้นจึงปล่อย เนื้อหาของเซลล์สู่สภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์
การแตกของเยื่อหุ้มเซลล์อาจเกิดจากเอนไซม์ผงซักฟอกสารพิษโดยคลื่นอัลตร้าซาวด์ความถี่สูงหรือโดยกระบวนการทางกลหรือทางกายภาพเป็นต้น
สาเหตุ
การแตกของเซลล์สามารถเกิดขึ้นได้ตามสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันเช่นเดียวกับปัจจัยภายนอกหรือสัญญาณเฉพาะ
ตัวอย่างเช่นในแบคทีเรียหลายชนิดการแตกของเซลล์สามารถเกิดขึ้นได้หลังจากติดเชื้อไวรัสบางชนิดที่เรียกว่า "phages" หรือ "bacteriophages" ซึ่งวงจรชีวิตสามารถใช้เครื่องจักรจำลองแบบแบคทีเรียเพื่อเพิ่มจำนวนและผลิตเอนไซม์ไลติก ที่ส่งเสริมการ "ทำลาย" เซลล์
เซลล์อื่น ๆ สามารถเกิดการแตกได้เนื่องจากมีสารพิษที่หลั่งออกมาจากเชื้อโรคบางชนิดและในเนื้อเยื่อของสัตว์หรือพืชตัวอย่างเช่นเซลล์บางชนิดสามารถถูกทำให้เป็นของเหลวได้เนื่องจากกระบวนการส่งสัญญาณต่างๆที่ลงท้ายด้วยการปล่อยเนื้อหาของเซลล์ไปยังสิ่งรอบข้าง (เนื้อร้าย )
ประเภทของการสลาย
ในวรรณคดีมีการอ้างอิงถึงการสลายประเภทต่างๆ ผู้เขียนบางคนจัดประเภทตาม "สิ่งเร้า" หรือปัจจัยกระตุ้นในขณะที่คนอื่น ๆ จำแนกตามประเภทของเซลล์ที่เรียบ
ตามกลไกที่ดำเนินการเพื่อให้เกิดการแตกตัวของเซลล์การสลายด้วยออสโมติกการสลายด้วยสารเคมีการสลายทางกลและการสลายด้วยเอนไซม์ได้ถูกกำหนดไว้ อย่างไรก็ตามประเภทเหล่านี้ได้รับการกำหนดเป็นพิเศษจากมุมมองของการทดลองเพื่อให้คำอธิบายเป็นไปตามเทคนิคต่างๆแทนที่จะเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ
อย่างไรก็ตามเกี่ยวกับชนิดของเซลล์ที่ถูกไลเซดอย่างไรก็ตามผู้เขียนหลายคนได้บัญญัติศัพท์เช่น "oncolysis", "plasmolysis", "cytolysis", "hemolysis" เป็นต้น
Oncolysis หมายถึงการสลายของเนื้องอกหรือเซลล์มะเร็งไม่ว่าจะโดยวิธีทางเคมีหรือทางกายภาพ (การรักษาทางการแพทย์) หรือโดยการติดเชื้อไวรัสบางสายพันธุ์ที่สามารถทำลายเซลล์ได้ ในทางกลับกันพลาสโมไลซิสหมายถึงปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในเซลล์พืชเมื่อพวกมันอยู่ภายใต้สารละลายไฮเปอร์โทนิกซึ่งน้ำภายในพวกมันจะออกจากเซลล์
พลาสโมไลซิสของเซลล์พืช (ที่มา: CNX OpenStax ผ่าน Wikimedia Commons)
ในที่สุดการแตกของเม็ดเลือดแดงเป็นกระบวนการที่เซลล์หรือเซลล์เม็ดเลือดแดงถูกไลซีนไม่ว่าจะโดยเอนไซม์เฉพาะ (เฮโมลิซิน) โดยการปรากฏตัวของสารพิษที่เกิดจากเชื้อโรคหรือโดยการออกกำลังกายที่มีความเข้มข้นสูงเป็นต้น
Osmotic lysis
Osmotic lysis หรือ "cytolysis" คือการแตกของเยื่อหุ้มพลาสมาเนื่องจากการไหลของน้ำที่มากเกินไปจากตัวกลางนอกเซลล์ไปยังไซโตซอล
การสลายชนิดนี้พบได้บ่อยในเซลล์สัตว์ เหตุผลก็คือพวกมันไม่มีผนังเซลล์เช่นเดียวกับเซลล์พืชเชื้อราหรือแบคทีเรียซึ่งช่วยให้พวกมันควบคุมปริมาณเซลล์หลังจากการเข้าสู่ของเหลวเนื่องจากความแตกต่างของออสโมติกระหว่างไซโตซอลและสภาพแวดล้อมโดยรอบ
เมื่อเซลล์สัตว์เผชิญกับสารละลายไฮโปโทนิก (ไม่ว่าจะเกิดจากความผันผวนของสิ่งแวดล้อมหรือภายใต้สภาวะการทดลอง) เซลล์เหล่านี้จะบวมซึ่งอาจจบลงด้วยการแตกออก สารละลายไฮโปโทนิกคือสารละลายที่มีความเข้มข้นของตัวถูกละลายต่ำกว่าเพื่อให้น้ำมีแนวโน้มที่จะ "เข้าไป" ในเซลล์เพื่อแสวงหาความสมดุลของน้ำ
ในการทดลองทางชีววิทยาออสโมติกลิซิสหรือ "ช็อต" มักใช้ในการทำลายเซลล์เพื่อวิเคราะห์ส่วนประกอบภายในโดยเฉพาะโปรตีนไซโตโซลิกกรดนิวคลีอิกเป็นต้น
การสลายสารเคมี
การสลายด้วยสารเคมีคือการที่เยื่อหุ้มเซลล์แตกหรือสลายตัวโดยการกระทำของสารเคมีเฉพาะบางชนิด อาจเกิดขึ้นได้ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติหากเราพิจารณาเซลล์ของเนื้อเยื่อหรือสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่สัมผัสกับสารประกอบทางเคมีบางชนิดโดยบังเอิญซึ่งอาจส่งผลต่อความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มพลาสมา
นอกจากนี้ยังมักใช้ในบริบทการทดลองซึ่งใช้ผงซักฟอกที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันเพื่อส่งผลกระทบต่อโครงสร้างพื้นฐานของเมมเบรนทำให้เกิดการแตก มันถูกนำไปใช้โดยตรงหรือโดยอ้อมขึ้นอยู่กับประเภทของเซลล์ที่เป็นปัญหาและเพื่อวัตถุประสงค์ใดที่อยู่ภายใต้กระบวนการดังกล่าว
การสลายทางกลหรือทางกายภาพ
เยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์สามารถแตกได้โดยการทดลองทางกลหรือทางกายภาพ การแตกประเภทนี้สามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ แต่สามารถทดลองได้โดยใช้:
- โฮโมจีไนเซอร์ใบมีดสำหรับกระบวนการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อหรือเซลล์
- Sonicators ซึ่งทำลายเซลล์ด้วยคลื่นอัลตร้าซาวด์ความถี่สูง
- กดซึ่งทำให้เกิดการแตกของเซลล์เนื่องจากความดันที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องซึ่งเนื้อเยื่อหรือกลุ่มของเซลล์ได้รับ
- วัสดุขัดที่ทำให้เกิดการเสียดสีและอื่น ๆ
การสลายด้วยเอนไซม์
เอ็นไซม์ลิซิสเป็น "วิธีการ" ทางชีวภาพของการฟอกที่อาจเกิดขึ้นเองหรือเป็นไปตามธรรมชาติ ในบริบททางธรรมชาติสิ่งนี้อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากปัจจัยที่แตกต่างกัน แต่ได้รับการตรวจสอบโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับโปรตีนบางชนิดที่มีกิจกรรมของเอนไซม์ที่หลั่งโดยแบคทีเรียเชื้อราและสิ่งมีชีวิตหรือเซลล์อื่น ๆ เพื่อต่อสู้กับการติดเชื้อเป็นต้น
ในแง่นี้ไลโซโซมจึงเป็นเอนไซม์ที่ได้รับการศึกษามากที่สุดชนิดหนึ่ง พบในเนื้อเยื่อพืชบางชนิดในไข่ขาวและในตับกระดูกอ่อนน้ำลายน้ำมูกน้ำตาและเซลล์จำนวนมากของสายเลือดของมนุษย์และสัตว์อื่น ๆ
ความสามารถในการไลติคของเอนไซม์นี้อยู่ที่กิจกรรมไฮโดรไลติกบนพันธะไกลโคซิดิกของเปปทิโดไกลแคนซึ่งเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีอยู่มากที่สุดชนิดหนึ่งในผนังเซลล์ของแบคทีเรีย
เอนไซม์ทั่วไปอื่น ๆ ในธรรมชาติและในอุตสาหกรรมหรือในสภาพแวดล้อมการทดลอง ได้แก่ แมนแนสไคติเนสแอนนาแอสกลูคาเนสและอื่น ๆ ที่ทำหน้าที่ในการแตกตัวของผนังเซลล์ของเชื้อราและยีสต์
การแตกที่เกิดจากเอนไซม์ของไวรัสยังเป็นการสลายด้วยเอนไซม์ชนิดหนึ่งเนื่องจากแบคทีเรียที่ติดเชื้อแบคทีเรียจะสร้าง "ไลซีน" ที่ทำลายเยื่อหุ้มเซลล์และผนังเซลล์ของแบคทีเรีย
ในการทดลองผู้เขียนบางคนพิจารณาว่าโปรตีเอสภายในและเอนไซม์ไฮโดรไลติกอื่น ๆ ที่เป็นแบบฉบับของไซโตซอลสามารถใช้ในการสลายเอนไซม์ของเซลล์อื่น ๆ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อในเนื้อเยื่อชุดของเซลล์ตายเนื่องจากเนื้อร้ายและปล่อยเนื้อหาภายในไปยัง สื่อรอบข้างทำให้เกิดการแตกของเซลล์ที่อยู่ติดกัน
อ้างอิง
- Alberts, B. , Bray, D. , Hopkin, K. , Johnson, AD, Lewis, J. , Raff, M. , … & Walter, P. (2013) ชีววิทยาของเซลล์ที่จำเป็น การ์แลนด์วิทยาศาสตร์.
- Brown, RB, & Audet, J. (2008). เทคนิคปัจจุบันสำหรับการสลายเซลล์เดียว วารสาร Royal Society Interface, 5 (Supp_2), S131-S138
- เรือเดินสมุทร GH (2554). การเน่าเสียของอาหารและเครื่องดื่มของยีสต์ ในยีสต์ (หน้า 53-63) เอลส์
- Luckey, M. (2014). ชีววิทยาโครงสร้างเมมเบรน: ด้วยพื้นฐานทางชีวเคมีและชีวฟิสิกส์ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011) ชีววิทยา (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: สหรัฐอเมริกา