Buňky jsou základní jednotkou života, protože se jedná o nejjednodušší odlišné opakující se biologické „objekty“, které nesou hlavní vlastnosti spojené se životem, jako je reprodukce a metabolismus. Jako samostatné entity mají dobře definovanou fyzickou podobu, stejně jako u každodenních rostlin a zvířata, dostatečné fyzické narušení této „nádoby“ může rychle vést ke ztrátám na životech organismu v otázka.
Buňky obklopující membránu dělají svou práci mimořádně dobře, protože si udržely stejnou základní formu v celém životě na Zemi stovky milionů let. Není to však magická bariéra a může být smrtelně narušena různými druhy sil, což vede k rozbití buňka a jeho obsah stejným způsobem, jako například gumový balón, který je přeplněn šťávou a ovocem a poté praskne.
Lýza buněk je to rozbití buňky nějakou vnější silou. I když je to pro buňku fatální, existují určité situace, kdy lidští vědci chtějí buňku nebo buňky lyžovat, aby se dostali k obsahu, aniž by je zničili. (Zamyslete se nad starými bankovními filmy, kde se zločinci snaží vyhodit do povětří trezor, aniž by spálili peníze uvnitř.) A
Součásti buněk: Co je na lyze?
Buňky přicházejí ve dvou základních typech, což odráží dvě taxonomické domény v „kořeni“ větvícího se stromu života: prokaryotický a eukaryotický, přičemž odpovídající domény jsou Prokaryota (bakterie a jiné jednobuněčné nebo jednobuněčné organismy) a Eukaryota (rostliny, zvířata, protisti a houby, velmi málo jednobuněčných).
Prokaryotické buňky mají obvykle o něco více než čtyři prvky společné pro všechny živé buňky: a buněčná membrána, a cytoplazma („goo“ tvořící většinu buněčného vnitřku), genetický materiál ve formě DNA (deoxyribonukleová kyselina) a ribozomy pro tvorbu proteinů. Eukaryotické buňky, na druhé straně, obsahují mnoho dalších funkcí, včetně jádra kolem jejich DNA.
Hlavní charakteristikou oddělující eukaryotické buňky od prokaryotických je to, že eukaryotické buňky jsou vázány na membránu organely. Plazmatická membrána kolem těchto struktur je prakticky totožná s membránou kolem buňky jako celku, a proto jsou citlivé na stejné druhy fyzikálních a chemických hrozeb.
Ve skutečnosti jeden druh organely, nazývaný a lysozom, jehož jediným účelem je zbavit se odpadních produktů buněčného metabolismu.
Základy buněčné lýzy
Buněčná lýza bude v kontextu tohoto článku odkazovat na účelnou lýzu buněk lidmi, aby bylo možné získat obsah neporušený, nejen na fyzikální nebo chemickou událost lýzy. K čemu jsou věci uvnitř buněk, ke kterým by vědci a další mohli chtít přístup?
Pokud si nemyslíte na nějaký důvod z hlavy, zvažte část buňky, kterou považujete za fungující víceméně jako její mozek. To by bylo jádro (u eukaryot) aglomerace DNA, která se poněkud podobá difuznímu jádru bez membrány (u prokaryot).
Genetický materiál má „paměť“ ve skutečném smyslu, protože uchovává informace podobně jako vaše mysl, i když používá různé procesy. DNA je proto neocenitelným cílem vědeckých pracovníků, kteří ji potřebují extrahovat z buněk neporušených pomocí metody lýzy.
Buňky obsahují řadu dalších látek zajímavých pro lékařské a další výzkumné pracovníky a pracovníky laboratoří, včetně sourozenců DNA RNA (kyselina ribonukleová) a řadu proteinů, hormonů a dalších makromolekul. Specificky je popsána extrakce bílkovin.
Definice a typy buněčné lýzy
Lýza je prostě proces rozbití něčeho na mikroskopické úrovni. Znamená to v podstatě totéž jako „rozpuštění“, kromě toho, že to nevidíte pouhým okem. Vědci a další nyní mají řadu způsobů, jak lyžovat buňky pro strategické účely.
(Pamatujte, že zatímco buňka zemře, když je lyžována, neznamená to, že „lyza“ je ekvivalentní „zničit“.)
Tyto metody buněčné lýzy obecně zahrnují mechanické a nemechanické metody lýzy, přičemž poslední tři zahrnují fyzikální, chemické a biologické prostředky k dosažení lýzy buněk. Použití pufrového roztoku pro buněčnou lýzu se kvalifikuje jako chemická metoda.
Mechanické formy buněčné lýzy
Mechanické narušení buňky může mít formu a korálkový mlýn, ve kterých se vysokou rychlostí protřepávají malé skleněné, kovové nebo keramické kuličky spolu s kapalnou směsí sledovaných buněk. V této metodě korálky jednoduše rozbijí buňky otevřené.
Alternativně, sonikacenebo použití zvukových vln poskytuje jiný typ účinného narušení buněčné membrány prostřednictvím mechanického zařízení, které může být účinné. Tyto zvukové vlny mají frekvenci přibližně 20 až 50 kHz nebo 20 000 až 50 000 úderů za sekundu. Metoda je hlučná a také vytváří dostatek tepla, aby byla tato metoda nepříjemná pro zvláště citlivé materiály.
Jiné formy buněčné lýzy
Fyzická lýza:Osmotický šok je jeden způsob, jak lyžovat buňky; snižuje iontový „tah“ média, ve kterém jsou buňky, což může způsobit, že voda opustí médium a proudí do buněk. To zase může způsobit bobtnání a prasknutí buněk. Povrchově aktivní látky jsou druh detergentu, který lze použít k narušení buněčných membrán v tomto procesu.
Většina bakterie, kvasinky a rostlinné tkáně jsou však rezistentní vůči osmotickým šokům díky svým buněčným stěnám, které eukaryotickým buňkám zpravidla chybí. Výsledkem je obvykle silnější technika narušení.
A buněčná bomba je dalším fyzickým prostředkem narušení buněk. Zde jsou buňky umístěny pod velmi vysokým tlakem (až 25 000 liber na čtvereční palec, neboli asi 170 milionů Pascalů). Když se tlak rychle uvolní, náhlá změna tlaku způsobí, že plyny, které se rozpustily v buňkách, se uvolňují jako bubliny. To zase rozbije buňky.
Biologická lýza:Enzymy může být užitečné při degradaci buněčných stěn bakterií. Lysozym je například velmi užitečný pro rozbití buněčné stěny bakterií, což je pevnější bariéra než buněčná membrána. jiný enzymy běžně používané zahrnují celulázu (která degraduje škrob) a proteázy (které degradují proteiny).
Chemická lýza: Detergenty, jak je uvedeno, se používají během metody osmotického šoku při buněčné lýze, ale lze je také použít při samostatné buněčné lýze pomocí samotného chemického roztoku. Tyto čistící prostředky pracujte jednoduše tak, že vytvoříte proteiny zabudované do buněčná membrána (což je většinou fosfát a lipidy) rozpustnější, což usnadňuje degradaci membrány jako celku.
Co je v lyzačním pufru?
Pojem „roztok pro buněčnou lýzu" se někdy, i když ne vždy, používá zaměnitelně s „lyzačním pufrem". Je tedy užitečné znát konkrétní přísady chemického koktejlu určené speciálně k rozbití buněčné membrány bez narušení integrity buňky obsah.
Typický lyzační pufr může obsahovat směs pufrovacích solí, například následující:
- 50 mM Tris-HCl pH 7,5 (průmyslový pufr s mírně zásaditou nebo zásaditou úrovní pH nebo vodíkových iontů)
- 100 mM NaCl (kuchyňská sůl)
- 1 mM DTT (speciálně pro proteiny)
- 5% glycerol (cukerný alkohol a „páteř“ lipidů)
Technika extrakce bílkovin
Extrakce bílkovin je dostatečně jednoduchý proces, alespoň v zásadě. Nejprve jsou lyžovány buňky, ze kterých bude odebrán konkrétní protein. Kterákoli z výše popsaných metod je vybrána, jakmile bude protein odebrán, bude obvykle je třeba je oddělit od mnoha základních látek, které, alespoň pro současné účely, jsou nechtěný.
Například, nukleové kyseliny (DNA a RNA) se téměř vždy dostanou do lyzátnebo roztok obsahující obsah uvolněné buňky. Lze použít speciální chemické přípravky k „promytí“ nukleové kyseliny z roztoku a zanechání převážně bílkovin. Další chemické a fyzikální kroky povedou k větší a větší čistotě sbíraného proteinu.