Цел на разтвора за клетъчен лизис

Клетките са основните единици на живота, тъй като те са най-простите отделни повтарящи се биологични „обекти“, които носят основните свойства, свързани с живота, като размножаване и метаболизъм. Като самостоятелни същества, те имат добре дефинирана физическа форма, точно както при ежедневните растения и животни, достатъчно физическо разрушаване на този "съд" може бързо да доведе до загуба на живот за организма през въпрос.

Мембраната, заобикаляща клетките, си върши работата изключително добре, като е запазила същата си основна форма през целия живот на Земята в продължение на стотици милиони години. Но това не е магическа бариера и може да бъде смъртоносно нарушено от различни видове сили, което води до разпадане на клетка и съдържанието му по същия начин като, да речем, гумен балон, който е препълнен със сок и плодове и след това изскача.

Клетъчен лизис това разкъсване на клетка от някаква външна сила. Въпреки че е фатално за клетката, има определени ситуации, в които човешките учени искат да лизират клетка или клетки, за да достигнат до съдържанието, без да ги унищожават. (Помислете за старите филми за банкроби, където лошите се опитват да взривят трезор, без да изгарят парите вътре.) A

Клетките се предлагат в два основни типа, отразяващи двете таксономични области в "корена" на разклоняващото се дърво на живота: прокариотичен и еукариот, като съответните домейни са Прокариота (бактерии и други едноклетъчни или едноклетъчни организми) и Еукариота (растения, животни, протести и гъби, много малко от тях едноклетъчни).

Обикновено прокариотните клетки имат малко повече от четирите елемента, общи за всички живи клетки: a клетъчната мембрана, а цитоплазма ("goo", съставляващ по-голямата част от вътрешността на клетката), генетичен материал под формата на ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина) и рибозоми за получаване на протеини. Еукариотните клетки, от друга страна, съдържат много други характеристики, включително ядро ​​около тяхната ДНК.

Основната характеристика, разделяща еукариотните клетки от прокариотните клетки, е, че еукариотните клетки са свързани с мембрана органели. Плазмената мембрана около тези структури е практически идентична с тази около клетката като цяло и по този начин те са уязвими към същите видове физически и химически заплахи.

Всъщност един вид органела, наречен a лизозома, има единствената цел да разтвори отпадъчните продукти от клетъчния метаболизъм, за да се отърве от тях.

Лизисът на клетките, в контекста на тази статия, ще се отнася до целенасочения лизис на клетки от хора, така че съдържанието може да се получи непокътнато, а не само физическото или химическото събитие на лизиса. Кои са някои от нещата вътре в клетките, до които учените и други може да искат достъп?

Ако не можете да измислите причина в горната част на главата си, помислете за частта от клетката, която според вас функционира горе-долу като нейния мозък. Това би било ядро (при еукариоти) от агломерацията на ДНК, наподобяваща донякъде дифузно ядро ​​без мембрана (при прокариоти).

Генетичният материал има „памет“ в истински смисъл, тъй като съхранява информация, подобно на съзнанието ви, макар и да използва различни процеси. Следователно ДНК е безценна цел на научните работници, които трябва да я извлекат от клетки непокътнати, използвайки метод на лизис.

Клетките съдържат редица други вещества, представляващи интерес за медицински и други изследователи и лабораторни работници, включително братята и сестрите на ДНК РНК (рибонуклеинова киселина) и различни протеини, хормони и други макромолекули. Екстракцията на протеини е обсъдена по-долу.

Лизисът е просто процес на разбиване на нещо на микроскопско ниво. Това означава по същество същото нещо като "разтваряне", с изключение на това, че не можете да видите това да се случва с невъоръжено око. Сега учените и други имат различни начини да лизират клетките със стратегическа цел.

(Не забравяйте, че докато клетката умира, когато е лизирана, това не означава, че „лизата“ е еквивалентна на „унищожи“.)

Обикновено тези методи за клетъчен лизис включват механични и немеханични методи за лизиране, като последните три включват физични, химични и биологични средство за постигане на клетъчен лизис. Използването на буферен разтвор за клетъчен лизис се квалифицира като химичен метод.

Механичното разрушаване на клетката може да бъде под формата на a мелница за мъниста, при което малки стъклени, метални или керамични сфери се разклащат с висока скорост заедно с течна смес от клетките, които ни интересуват. При този метод мънистата просто разбиват клетките.

Като алтернатива, ултразвук, или използването на звукови вълни, осигурява различен тип ефективно разрушаване на клетъчната мембрана чрез механичен апарат, който може да бъде ефективен. Тези звукови вълни имат честота от около 20 до 50 kHz или 20 000 до 50 000 удара в секунда. Методът е шумен и също създава достатъчно топлина, за да направи този метод обезпокоителен за особено чувствителни на топлина материали.

Физически лизис:Осмотичен шок е един от начините за лизис на клетките; намалява йонното „привличане“ на средата, в която се намират клетките, което може да накара водата да напусне средата и да тече в клетките. Това от своя страна може да доведе до набъбване и спукване на клетките. Повърхностноактивни вещества са вид детергент, който може да се използва за разрушаване на клетъчните мембрани в този процес.

Повечето бактерии, дрождите и растителните тъкани обаче са устойчиви на осмотични шокове благодарение на клетъчните си стени, които еукариотните клетки по правило липсват. В резултат на това обикновено се изискват по-силни техники за разрушаване.

A клетъчна бомба е друго физическо средство за разрушаване на клетките. Тук клетките се поставят под много високо налягане (до 25 000 паунда на квадратен инч, или около 170 милиона паскала). Когато налягането се освобождава бързо, внезапната смяна на налягането кара газовете, които са се разтворили в клетките, да се отделят като мехурчета. Това от своя страна отваря клетките.

Биологичен лизис:Ензими може да бъде полезно за подпомагане разграждането на клетъчните стени на бактериите. Лизозимът, например, е много полезен за разграждането на клетъчната стена на бактериите, което е по-здрава бариера от клетъчната мембрана. Други ензими обикновено се използват целулаза (която разгражда нишестето) и протеази (които разграждат протеините).

Химичен лизис: Детергентите, както е отбелязано, се използват по време на метода на осмотично-шоков клетъчен лизис, но могат да се използват и при самостоятелен клетъчен лизис чрез използване само на химически разтвор. Тези перилни препарати работят просто като направят протеините вградени в клетъчната мембрана (който е предимно фосфат и липиди) по-разтворим, което улеснява разграждането на мембраната като цяло.

Терминът "разтвор за клетъчен лизис" понякога, макар и не винаги, се използва взаимозаменяемо с "буфер за лизис". Така че е полезно да се знае конкретното съставки на химически коктейл, създаден специално за разграждане на клетъчната мембрана, без да се нарушава целостта на клетката съдържание.

Типичен лизисен буфер може да съдържа смес от буферни соли, като например следното:

• 50 mM Tris-HCl рН 7,5 (индустриален буфер с ниско алкално или основно ниво на рН или водородни йони)
• 100 mM NaCl (готварска сол)
• 1 mM DTT (специално за протеини)
• 5% глицерол (захарен алкохол и "гръбнакът" на липидите)

Екстракцията на протеини е достатъчно прост процес, поне по принцип. Първо, клетките, от които ще бъде взет специфичен протеин, се лизират. Който и от гореописаните методи да бъде избран, след като протеинът бъде събран, той ще го направи обикновено трябва да се отдели от много фонова материя, която поне за настоящите цели е нежелан.

Например, нуклеинова киселина (ДНК и РНК) почти винаги си проправят път в лизатили разтворът, съдържащ освободеното клетъчно съдържание. Специални химически препарати могат да се използват за "измиване" на нуклеиновата киселина от разтвора и оставяне предимно на протеини. Допълнителни химически и физически стъпки ще доведат до все по-голяма и по-голяма чистота на белтъка, който се събира.