The lisis sel adalah proses dimana terurai sel atau dihancurkan oleh pemecahan membran plasma mereka dan / atau dinding sel. Secara etimologis, kata "lysis" berasal dari bahasa Yunani λύσις (dibaca "Lúsis") yang berarti "melonggarkan", "melemahkan", "menyela" atau "menurunkan" (dari bahasa Inggris melonggarkan).
Hasil lisis dari satu atau lebih sel dikenal sebagai "lisat", istilah yang banyak digunakan dalam biologi eksperimental untuk merujuk pada campuran membran plasma yang "rusak" dan semua komponen sitosol yang dilepaskan setelah pecah tersebut.
Siklus hidup virus bakteriofag (Sumber: Phage2.JPG: Karya Suly12derivatif: DZadventiste via Wikimedia Commons)
Lisis sel adalah proses normal yang dapat terjadi dalam konteks yang berbeda dan telah dipelajari secara ekstensif dalam kaitannya dengan invasi bakteri dan "serangan" enzimatik oleh protein seperti lisozim, misalnya.
Secara eksperimental, ini adalah salah satu langkah pertama untuk mempelajari elemen intraseluler atau membran, di mana terdapat banyak teknik berbeda, yang dasarnya bervariasi sesuai dengan tujuan penelitian.
Proses
Proses lisis tergantung terutama pada jenis sel yang dipertimbangkan. Untuk sel tumbuhan, jamur, dan bakteri misalnya, hal ini dimulai dengan hancurnya dinding sel.
Untuk sel hewan dan / atau protoplas tumbuhan atau sel bakteri (sel tanpa dinding sel, hanya membran plasma dan sitosol), proses litik umumnya terjadi ketika integritas membran plasma terpengaruh, sehingga melepaskan konten seluler ke lingkungan ekstraseluler.
Pecahnya membran sel dapat disebabkan oleh enzim, deterjen, racun, gelombang ultrasonik frekuensi tinggi atau proses mekanis atau fisik, antara lain.
Penyebab
Lisis sel dapat terjadi sebagai respons terhadap kondisi lingkungan yang berbeda, serta faktor endogen atau sinyal spesifik.
Pada banyak bakteri, misalnya, lisis sel dapat terjadi setelah terinfeksi beberapa spesies virus yang dikenal sebagai "fag" atau "bakteriofag", yang siklus hidupnya dapat menggunakan mesin replikasi bakteri untuk menggandakan dan menghasilkan enzim litik. yang mempromosikan "perusakan" sel.
Sel lain dapat mengalami lisis karena adanya racun yang disekresikan oleh beberapa patogen dan, pada jaringan hewan atau tumbuhan, misalnya, beberapa sel dapat dilisis berkat berbagai proses pensinyalan yang diakhiri dengan pelepasan kandungan sel ke sekitarnya (nekrosis ).
Jenis lisis
Dalam literatur, referensi dibuat untuk berbagai jenis lisis. Beberapa penulis mengklasifikasikannya menurut “stimulus” atau faktor pemicunya, sementara yang lain mengklasifikasikannya menurut jenis sel yang licin.
Menurut mekanisme yang bekerja untuk mencapai disintegrasi sel, lisis osmotik, lisis kimiawi, lisis mekanis dan lisis enzimatik telah ditentukan. Namun, jenis ini telah ditentukan secara khusus dari sudut pandang eksperimental, sehingga deskripsi mereka mengikuti teknik yang berbeda, daripada proses yang terjadi secara alami.
Mengenai jenis sel yang dilisis, bagaimanapun, banyak penulis telah menciptakan istilah seperti "onkolisis", "plasmolisis", "sitolisis", "hemolisis", dll.
Oncolysis mengacu pada lisis tumor atau sel kanker, baik dengan metode kimiawi atau fisik (perawatan medis) atau dengan infeksi beberapa strain virus yang dapat memecah sel. Plasmolisis, di sisi lain, mengacu pada fenomena yang terjadi pada sel tumbuhan ketika mereka mengalami larutan hipertonik, yang dengannya air di dalamnya meninggalkan sel.
Plasmolisis sel tumbuhan (Sumber: CNX OpenStax via Wikimedia Commons)
Terakhir, hemolisis adalah proses di mana sel atau sel darah merah dilisis, baik oleh enzim spesifik (hemolisin), dengan adanya racun yang diproduksi oleh patogen atau dengan latihan fisik intensitas tinggi, antara lain.
Lisis osmotik
Lisis osmotik atau "sitolisis" adalah pecahnya membran plasma akibat aliran air yang berlebihan dari media ekstraseluler ke sitosol.
Jenis lisis ini cukup umum terjadi pada sel hewan. Alasannya adalah mereka kekurangan dinding sel seperti sel tumbuhan, jamur atau bakteri, yang membantu mereka mengontrol volume sel setelah masuknya cairan karena perbedaan osmotik antara sitosol dan lingkungan sekitarnya.
Ketika sel hewan dihadapkan pada larutan hipotonik (baik karena fluktuasi lingkungan atau dalam kondisi percobaan), mereka membengkak, yang dapat berakhir dengan lisisnya. Larutan hipotonik adalah larutan yang memiliki, sehubungan dengan bagian dalam sel, konsentrasi zat terlarut yang lebih rendah, sehingga air cenderung "masuk" ke dalam sel, mencari keseimbangan airnya.
Dalam biologi eksperimental, lisis osmotik atau "syok" secara teratur digunakan untuk memecah sel untuk menganalisis komponen internalnya, terutama protein sitosol, asam nukleat, dll.
Lisis kimiawi
Lisis kimiawi adalah lisis di mana membran sel dipecah atau dihancurkan oleh aksi beberapa zat kimia tertentu. Ini dapat terjadi di lingkungan alami, jika kita mempertimbangkan sel-sel jaringan atau organisme uniseluler yang secara tidak sengaja terpapar beberapa senyawa kimia yang mampu mempengaruhi integritas membran plasma.
Ini juga biasanya digunakan dalam konteks eksperimental, di mana deterjen dengan sifat berbeda digunakan untuk mempengaruhi struktur dasar membran, menyebabkan lisis. Ini diterapkan secara langsung atau tidak langsung, tergantung pada jenis sel yang bersangkutan dan untuk tujuan apa sel tersebut dikenakan proses tersebut.
Lisis mekanis atau fisik
Membran plasma sel dapat dipecah secara eksperimental dengan metode mekanis atau fisik. Jenis lisis ini juga dapat terjadi, dalam kondisi tertentu, di lingkungan alami, tetapi secara eksperimental dicapai melalui penggunaan:
- Penghomogen pisau untuk pemrosesan jaringan atau kultur sel
- Sonicators, yang memecah sel dengan menggunakan gelombang ultrasound frekuensi tinggi
- Menekan, yang menyebabkan lisis sel berkat peningkatan progresif dalam tekanan yang dialami oleh jaringan atau sekelompok sel
- Material abrasif yang menyebabkan gesekan antara lain
Lisis enzimatik
Lisis enzimatik adalah "metode" biologis lisis yang bisa buatan atau alami. Dalam konteks alami, hal ini dapat terjadi karena faktor yang berbeda, tetapi telah ditinjau secara khusus sehubungan dengan beberapa protein dengan aktivitas enzimatik yang disekresikan oleh bakteri, jamur dan organisme lain atau selnya untuk melawan infeksi, misalnya.
Dalam pengertian ini, lisozim telah menjadi salah satu enzim yang paling banyak dipelajari. Ini ditemukan di beberapa jaringan tanaman, di putih telur, dan juga di hati, tulang rawan, air liur, lendir, air mata, dan banyak sel dari garis keturunan hematopoietik manusia dan hewan lainnya.
Kapasitas litik enzim ini terletak pada aktivitas hidrolitiknya pada ikatan glikosidik peptidoglikan, yang merupakan salah satu polisakarida paling melimpah di dinding sel bakteri.
Enzim umum lainnya di alam dan di industri atau dalam pengaturan eksperimental adalah mannanase, kitinase, ananase, glukanase, dan sejenisnya, yang berfungsi dalam disintegrasi dinding sel jamur dan khamir, untuk beberapa nama.
Lisis yang disebabkan oleh enzim virus juga merupakan jenis lisis enzimatik, karena bakteriofag yang menginfeksi bakteri menghasilkan "lisin" yang memecah membran dan dinding sel bakteri.
Secara eksperimental, beberapa penulis menganggap bahwa protease internal dan enzim hidrolitik lain yang khas dari sitosol dapat digunakan untuk lisis enzimatik sel lain, yang juga terjadi ketika, dalam jaringan, sekumpulan sel mati karena nekrosis dan melepaskan konten internalnya ke media sekitarnya, menyebabkan lisis sel yang berdekatan.
Referensi
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Biologi sel esensial. Ilmu Garland.
- Brown, RB, & Audet, J. (2008). Teknik terkini untuk lisis sel tunggal. Jurnal Antarmuka Royal Society, 5 (suppl_2), S131-S138.
- Fleet, GH (2011). Pembusukan ragi makanan dan minuman. Dalam The yeasts (hlm. 53-63). Elsevier.
- Luckey, M. (2014). Biologi struktur membran: dengan dasar biokimia dan biofisik. Cambridge University Press.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biology (edisi ke-9). Brooks / Cole, Cengage Belajar: USA.