세포 용해는 세포가 분해 또는 그들의 세포막 및 / 또는 칸막이 벽의 파괴에 의해 파괴되는 과정이다. 어원 학적으로 "용해"라는 단어는 그리스어 λύσις ( "Lúsis"읽기)에서 유래되었으며 "풀림", "약화", "중단"또는 "감소"(영어 풀림에서)를 의미합니다.
하나 이상의 세포가 용해 된 결과는 "분해물"로 알려져 있으며, 이는 "파열 된"원형질막과 상기 파열 후에 방출되는 모든 세포질 성분의 혼합물을 지칭하기 위해 실험 생물학에서 널리 사용되는 용어입니다.
박테리오파지 바이러스의 수명주기 (출처 : Phage2.JPG : Suly12 파생 작업 : Wikimedia Commons를 통한 DZadventiste)
세포 용해는 다른 맥락에서 발생할 수있는 정상적인 과정이며, 예를 들어 리소자임과 같은 단백질에 의한 박테리아 침입 및 효소 적 "공격"과 관련하여 광범위하게 연구되었습니다.
실험적으로는 세포 내 또는 막 요소를 연구하는 첫 번째 단계 중 하나이며, 연구 목적에 따라 그 기초가 달라지는 다양한 기술이 있습니다.
방법
용해 과정은 주로 고려되는 세포 유형에 따라 다릅니다. 예를 들어 식물, 곰팡이 및 박테리아 세포의 경우 이것은 세포벽의 붕괴로 시작됩니다.
동물 세포 및 / 또는 식물 또는 박테리아 세포의 원형질체 (세포벽이없는 세포, 원형질막 및 세포질 만)의 경우, 일반적으로 원형질막의 완전성이 영향을 받아 용해 과정이 발생합니다. 세포 외 환경에 대한 세포 내용.
세포막의 파열은 효소, 세제, 독소, 고주파 초음파 또는 기계적 또는 물리적 과정 등에 의해 발생할 수 있습니다.
원인
세포 용해는 다양한 환경 조건과 내인성 요인 또는 특정 신호에 대한 반응으로 발생할 수 있습니다.
예를 들어, 많은 박테리아에서 세포 용해는 "파지"또는 "박테리오파지"로 알려진 일부 바이러스 종에 감염된 후 발생할 수 있으며, 이들의 수명주기에서 박테리아 복제 기계를 사용하여 용해 효소를 증식하고 생산할 수 있습니다. 세포의 "파괴"를 촉진합니다.
다른 세포는 일부 병원체에 의해 분비되는 독소의 존재로 인해 용해 될 수 있으며, 예를 들어 동물 또는 식물 조직에서 일부 세포는 주변으로의 세포 함량 방출로 끝나는 다양한 신호 전달 과정 (괴사)으로 인해 용해 될 수 있습니다. ).
용해의 유형
문헌에서 다양한 유형의 용해에 대한 언급이 있습니다. 일부 저자는 "자극"또는 트리거 요인에 따라 분류하는 반면 다른 저자는 매끄러운 세포 유형에 따라 분류합니다.
세포를 분해하기 위해 작동하는 메커니즘에 따라 삼투 용해, 화학적 용해, 기계적 용해 및 효소 용해가 정의되었습니다. 그러나 이러한 유형은 실험적 관점에서 특별히 정의되어 자연적으로 발생하는 프로세스가 아닌 다른 기술에 따라 설명됩니다.
그러나 용해되는 세포의 유형에 관해서는 많은 저자들이 "종양 용해", "플라 스몰 용해", "세포 용해", "용혈"등과 같은 용어를 만들었습니다.
종양 용해는 화학적 또는 물리적 방법 (의학적 치료) 또는 세포를 분해 할 수있는 바이러스 균주 감염에 의한 종양 또는 암 세포의 용해를 말합니다. 반면 Plasmolysis는 식물 세포가 hypertonic solution에 노출되어 내부의 물이 세포를 떠나는 현상을 말합니다.
식물 세포의 Plasmolysis (출처 : Wikimedia Commons를 통한 CNX OpenStax)
마지막으로, 용혈은 특정 효소 (헤 몰리 신), 병원체에 의해 생성 된 독소의 존재 또는 고강도 신체 운동 등으로 인해 세포 또는 적혈구가 용해되는 과정입니다.
삼투 용해
삼투 용해 또는 "세포 용해"는 세포 외 배지에서 세포질로의 과장된 물 흐름으로 인한 원형질막의 파열입니다.
이러한 유형의 용해는 동물 세포에서 매우 흔합니다. 그 이유는 식물 세포, 곰팡이 또는 박테리아와 같은 세포벽이 부족하여 세포질과 주변 환경 간의 삼투압 차이로 인해 체액이 유입 된 후 세포 부피를 조절하는 데 도움이되기 때문입니다.
동물 세포가 (환경 변동이나 실험 조건으로 인해) 저장성 용액에 직면하면 부풀어 오르고 용해로 끝날 수 있습니다. 저장성 용액은 세포 내부와 관련하여 더 낮은 농도의 용질을 가지고있어 물이 세포 내로 "들어가서"수분 균형을 찾는 경향이 있습니다.
실험 생물학에서 삼투압 용해 또는 "충격"은 세포 내부 구성 요소, 특히 세포질 단백질, 핵산 등을 분석하기 위해 정기적으로 사용됩니다.
화학적 용해
화학적 용해는 특정 화학 물질의 작용에 의해 세포막이 파괴되거나 분해되는 것입니다. 원형질막의 완전성에 영향을 미칠 수있는 일부 화합물에 우연히 노출 된 조직 또는 일부 단세포 유기체의 세포를 고려하면 자연 환경에서 발생할 수 있습니다.
또한 일반적으로 실험 맥락에서 사용되며, 다른 특성을 가진 세제를 사용하여 멤브레인의 기본 구조에 영향을 주어 용해를 유발합니다. 해당 셀의 유형과 해당 프로세스에 적용되는 목적에 따라 직접 또는 간접적으로 적용됩니다.
기계적 또는 물리적 용해
세포의 원형질막은 기계적 또는 물리적 방법으로 실험적으로 파열 될 수 있습니다. 이러한 유형의 용해는 특정 조건에서 자연 환경에서도 발생할 수 있지만 실험적으로 다음을 사용하여 달성됩니다.
-조직 또는 세포 배양 처리를위한 블레이드 균질 기
-고주파 초음파로 세포를 파괴하는 초음파기
-조직 또는 세포 그룹에 가해지는 압력의 점진적인 증가로 인해 세포 용해를 일으키는 프레스
-마찰을 일으키는 연마재 등
효소 용해
효소 용해는 인공적이거나 자연적인 용해의 생물학적 "방법"입니다. 자연적인 맥락에서 이것은 다른 요인으로 인해 발생할 수 있지만, 예를 들어 박테리아, 균류 및 기타 유기체 또는 그 세포에서 분비되는 효소 활성을 가진 일부 단백질과 관련하여 특별히 검토되어 감염과 싸우고 있습니다.
이러한 의미에서 리소자임은 가장 많이 연구 된 효소 중 하나입니다. 일부 식물 조직, 계란 흰자, 간, 연골, 타액, 점액, 눈물, 인간 및 기타 동물의 조혈 계통의 많은 세포에서 발견됩니다.
이 효소의 용해 능력은 박테리아 세포벽에서 가장 풍부한 다당류 중 하나 인 펩티도 글리 칸의 글리코 시드 결합에 대한 가수 분해 활성에 있습니다.
자연과 산업 또는 실험 환경에서 다른 일반적인 효소는 곰팡이 및 효모의 세포벽을 분해하는 데 작용하는 mannanases, chitinases, ananasses, glucanases 등입니다.
박테리아를 감염시키는 박테리오파지가 막과 박테리아 세포벽을 파괴하는 "라이신"을 생성하기 때문에 바이러스 효소에 의한 용해는 효소 용해의 한 유형이기도합니다.
실험적으로, 일부 저자는 세포질의 전형적인 내부 프로테아제 및 기타 가수 분해 효소가 다른 세포의 효소 용해에 사용될 수 있다고 생각합니다. 주변 배지, 인접 세포의 용해를 유발합니다.
참고 문헌
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). 필수 세포 생물학. 갈랜드 과학.
- Brown, RB, & Audet, J. (2008). 단일 세포 용해를위한 현재 기술. 왕립 학회 인터페이스 저널, 5 (suppl_2), S131-S138.
- Fleet, GH (2011). 음식과 음료의 효모 부패. 효모에서 (pp. 53-63). 엘스 비어.
- Luckey, M. (2014). 막 구조 생물학 : 생화학 적 및 생물 물리학 적 기반. 캠브리지 대학 출판부.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). 생물학 (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning : 미국.