الغرض من محلول تحلل الخلايا

الخلايا هي الوحدات الأساسية للحياة ، حيث إنها أبسط "كائنات" بيولوجية متكررة مميزة تحمل الخصائص الرئيسية المرتبطة بالحياة ، مثل التكاثر والتمثيل الغذائي. ككيانات قائمة بذاتها ، لديهم شكل مادي محدد جيدًا ، تمامًا كما هو الحال مع النباتات اليومية و الحيوانات ، يمكن أن يؤدي التمزق الجسدي الكافي لهذا "الوعاء" بسرعة إلى فقدان حياة الكائن الحي فيها سؤال.

يؤدي الغشاء المحيط بالخلايا وظيفته بشكل جيد للغاية ، حيث حافظ على شكله الأساسي نفسه في جميع أشكال الحياة على الأرض لمئات الملايين من السنين. لكنه ليس حاجزًا سحريًا ويمكن تعطيله بشكل مميت بواسطة أنواع مختلفة من القوى ، مما يؤدي إلى تفكك زنزانة ومحتوياته بنفس طريقة ، على سبيل المثال ، بالون مطاطي مليء بالعصير والفاكهة ثم الملوثات العضوية الثابتة.

تحلل الخلية هل هذا تفكك خلية بواسطة قوة خارجية. في حين أنه قاتل للخلية ، إلا أن هناك مواقف معينة يريد فيها العلماء البشريون تحليل خلية أو خلية للوصول إلى محتوياتها دون تدميرها. (فكر في أفلام bankrobber القديمة حيث يحاول الأشرار تفجير قبو دون حرق الأموال بداخله) محلول تحلل، وتسمى أيضًا تحلل العازلة، هي إحدى الطرق العديدة لتحقيق ذلك.

تأتي الخلايا في نوعين أساسيين ، يعكسان المجالين التصنيفيين في "جذر" شجرة الحياة المتفرعة: بدائية النواة و حقيقيات النوى، مع المجالات المقابلة بروكاريوتا (البكتيريا والكائنات الأخرى وحيدة الخلية أو أحادية الخلية) و حقيقيات النوى (نباتات وحيوانات وطلائعيات وفطريات ، قلة قليلة منها أحادية الخلية).

عادة ما تحتوي الخلايا بدائية النواة على ما هو أكثر قليلاً من العناصر الأربعة المشتركة لجميع الخلايا الحية: أ غشاء الخلية، أ السيتوبلازم ("goo" التي تشكل معظم الجزء الداخلي من الخلية) ، وهي مادة وراثية على شكل الحمض النووي (حمض الديوكسي ريبونوكلييك) والريبوسومات لصنع البروتينات. من ناحية أخرى ، تحتوي الخلايا حقيقية النواة على الكثير من الميزات الأخرى ، بما في ذلك نواة حول حمضها النووي.

السمة الرئيسية لفصل الخلايا حقيقية النواة عن الخلايا بدائية النواة هي أن الخلايا حقيقية النواة لها غشاء مرتبط العضيات. يتطابق غشاء البلازما حول هذه الهياكل تقريبًا مع الغشاء المحيط بالخلية ككل ، وبالتالي فهي عرضة لنفس أنواع التهديدات الفيزيائية والكيميائية.

في الواقع ، هناك نوع واحد من العضية يسمى a الايسوسوم، الغرض الوحيد منه هو إذابة نفايات التمثيل الغذائي للخلايا للتخلص منها.

سيشير تحلل الخلايا ، في سياق هذه المقالة ، إلى التحلل الهادف للخلايا من قبل البشر بحيث يمكن الحصول على المحتويات سليمة ، وليس فقط الحدث الفيزيائي أو الكيميائي للتحلل. ما هي بعض الأشياء داخل الخلايا التي قد يرغب العلماء وغيرهم في الوصول إليها؟

إذا كنت لا تستطيع التفكير في سبب بعيدًا عن الجزء العلوي من رأسك ، ففكر في جزء الخلية الذي تراه يعمل بشكل أو بآخر مثل دماغها. من شأنه أن يكون نواة (في حقيقيات النوى) لتكتل الحمض النووي يشبه إلى حد ما نواة منتشرة خالية من الغشاء (في بدائيات النوى).

تحتوي المادة الجينية على "ذاكرة" بالمعنى الحقيقي ، لأنها تحافظ على المعلومات مثلما يفعل عقلك ، على الرغم من استخدام عمليات مختلفة. لذلك فإن الحمض النووي هو هدف لا يقدر بثمن للعاملين في مجال العلم الذين يحتاجون إلى استخراجه من الخلايا السليمة باستخدام طريقة التحلل.

تحتوي الخلايا على مجموعة متنوعة من المواد الأخرى التي تهم الأطباء وغيرهم من الباحثين وعمال المختبرات ، بما في ذلك شقيق الحمض النووي الحمض النووي الريبي (حمض نووي الريبي) ومجموعة متنوعة من البروتينات والهرمونات والجزيئات الكبيرة الأخرى. تمت مناقشة استخراج البروتين على وجه التحديد أدناه.

التحلل هو ببساطة عملية تكسير شيء ما على المستوى المجهري. هذا يعني في الأساس نفس الشيء مثل "الذوبان" ، باستثناء أنك لا تستطيع رؤية حدوث ذلك بالعين المجردة. لدى العلماء وغيرهم الآن مجموعة متنوعة من الطرق لاستخراج الخلايا لغرض استراتيجي.

(تذكر أنه بينما تموت الخلية عندما تتعرض للفساد ، فإن هذا لا يعني أن كلمة "lyse" تعادل "تدمير".)

بشكل عام ، تشمل طرق تحلل الخلايا هذه ميكانيكي والطرق غير الميكانيكية ، بما في ذلك الثلاثة الأخيرة الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية وسائل إحداث تحلل الخلايا. يؤهل استخدام محلول عازلة تحلل الخلية كطريقة كيميائية.

قد يأخذ الاضطراب الميكانيكي للخلية شكل أ مطحنة حبة، حيث يتم اهتزاز كرات زجاجية أو معدنية أو خزفية صغيرة بسرعة عالية جنبًا إلى جنب مع خليط سائل من الخلايا المعنية. في هذه الطريقة ، تقوم الحبيبات ببساطة بتفتيت الخلايا.

بدلا من ذلك، صوتنة، أو استخدام الموجات الصوتية ، يوفر نوعًا مختلفًا من تعطيل غشاء الخلية الفعال عبر جهاز ميكانيكي يمكن أن يكون فعالًا. يبلغ تردد هذه الموجات الصوتية حوالي 20 إلى 50 كيلو هرتز ، أو 20.000 إلى 50000 نبضة في الثانية. هذه الطريقة صاخبة وتنتج أيضًا حرارة كافية لجعل هذه الطريقة مزعجة للمواد الحساسة للحرارة بشكل خاص.

التحلل الفيزيائي:صدمة تناضحية هي طريقة واحدة للخلايا الليز. إنه يخفض "الجذب" الأيوني للوسط الذي توجد فيه الخلايا ، مما قد يتسبب في ترك الماء للوسط وتدفقه إلى الخلايا. وهذا بدوره قد يتسبب في تضخم الخلايا وانفجارها. السطحي نوع من المنظفات التي يمكن استخدامها لتعطيل أغشية الخلايا في هذه العملية.

معظم بكتيرياومع ذلك ، فإن الخميرة والأنسجة النباتية تقاوم الصدمات التناضحية بفضل جدرانها الخلوية ، التي تفتقر إليها الخلايا حقيقية النواة كقاعدة. نتيجة لذلك ، عادة ما تكون هناك حاجة إلى تقنيات تعطيل أقوى.

أ قنبلة الخلية هي وسيلة فيزيائية أخرى لاضطراب الخلايا. هنا ، توضع الخلايا تحت ضغط مرتفع جدًا (يصل إلى 25000 رطل لكل بوصة مربعة ، أو حوالي 170 مليون باسكال). عندما يتم تحرير الضغط بسرعة ، يتسبب التغيير المفاجئ في الضغط في إطلاق الغازات التي تذوب في الخلايا على شكل فقاعات. هذا بدوره يكسر الخلايا.

التحلل البيولوجي:الانزيمات قد يكون مفيدًا في المساعدة على تحطيم جدران خلايا البكتيريا. الليزوزيم ، على سبيل المثال ، مفيد جدًا في تحطيم جدار الخلية للبكتيريا ، وهو حاجز أقوى من غشاء الخلية. آخر الانزيمات يشتمل الاستخدام الشائع على السليلاز (الذي يحط من النشا) والبروتياز (الذي يحلل البروتينات).

التحلل الكيميائي: تُستخدم المنظفات ، كما هو مذكور ، أثناء طريقة الصدمة التناضحية لتحلل الخلايا ، ولكن يمكن أيضًا استخدامها في تحلل الخلايا المستقلة من خلال استخدام محلول كيميائي وحده. هؤلاء المنظفات تعمل ببساطة عن طريق صنع البروتينات المضمنة في غشاء الخلية (والذي يتكون في الغالب من الفوسفات والدهون) أكثر قابلية للذوبان ، مما يسهل على الغشاء ككل أن يتحلل.

يستخدم مصطلح "محلول تحلل الخلية" أحيانًا ، وإن لم يكن دائمًا ، بالتبادل مع "محلول تحلل الخلية". لذلك من المفيد معرفة ما هو محدد مكونات كوكتيل كيميائي مصمم خصيصًا لتحطيم غشاء الخلية دون المساس بسلامة الخلية محتويات.

قد يحتوي محلول التحلل النموذجي على خليط من أملاح التخزين المؤقت ، مثل ما يلي:

• 50 مم Tris-HCl pH 7.5 (محلول صناعي ذو مستوى قلوي قليلاً ، أو قاعدي ، أو مستوى أيون الهيدروجين)
• 100 ملي كلوريد الصوديوم (ملح الطعام)
• 1 مم DTT (خاصة للبروتينات)
• 5٪ جلسرين (سكر كحول و "العمود الفقري" للدهون)

يعتبر استخراج البروتين عملية بسيطة بدرجة كافية ، على الأقل من حيث المبدأ. أولاً ، يتم تحليل الخلايا التي سيتم أخذ بروتين معين منها. أيًا كانت الطرق الموصوفة أعلاه التي تم اختيارها ، بمجرد أن يتم جمع البروتين ، سيتم ذلك تحتاج عادةً إلى فصلها عن الكثير من المعلومات الأساسية ، على الأقل للأغراض الحالية غير مرغوب فيه.

على سبيل المثال، احماض نووية (DNA و RNA) دائمًا تقريبًا يشق طريقهما إلى المحللة، أو الحل الذي يحتوي على محتويات الخلية المحررة. يمكن استخدام مستحضرات كيميائية خاصة "لغسل" الحمض النووي من المحلول وترك البروتين خلفه. ستؤدي الخطوات الكيميائية والفيزيائية الإضافية إلى نقاء أكبر وأكبر في البروتين الذي يتم جمعه.