Zweck der Zelllyselösung

Zellen sind die Grundeinheiten des Lebens, da sie die einfachsten unterschiedlichen sich wiederholenden biologischen "Objekte" sind, die die wichtigsten mit dem Leben verbundenen Eigenschaften wie Fortpflanzung und Stoffwechsel aufweisen. Als in sich geschlossene Einheiten haben sie eine wohldefinierte physische Form, und genau wie bei alltäglichen Pflanzen und Tieren kann eine ausreichende körperliche Störung dieses "Gefäßes" schnell zum Verlust des Lebens für den Organismus führen Frage.

Die die Zellen umgebende Membran erfüllt ihre Aufgabe sehr gut, da sie seit Hunderten von Millionen Jahren ihre Grundform in allem Leben auf der Erde beibehalten hat. Aber es ist keine magische Barriere und kann durch verschiedene Arten von Kräften tödlich zerstört werden, was zum Auseinanderbrechen der Zelle und seinen Inhalt wie beispielsweise ein Gummiballon, der mit Saft und Früchten überfüllt wird und dann platzt.

Zelllyse ist dies das Auseinanderbrechen einer Zelle durch eine äußere Kraft. Während es für die Zelle tödlich ist, gibt es bestimmte Situationen, in denen menschliche Wissenschaftler eine Zelle oder Zellen lysieren möchten, um an den Inhalt zu gelangen, ohne sie zu zerstören. (Denken Sie an alte Bankräuberfilme, in denen die Bösen versuchen, einen Tresor zu sprengen, ohne das Geld darin zu verbrennen.) A

Es gibt zwei Grundtypen von Zellen, die die beiden taxonomischen Domänen an der "Wurzel" des verzweigten Lebensbaums widerspiegeln: prokaryotisch und eukaryotische, wobei die entsprechenden Domänen Prokaryota (Bakterien und andere einzellige oder einzellige Organismen) und Eukaryoten (Pflanzen, Tiere, Protisten und Pilze, nur sehr wenige Einzeller).

Prokaryontische Zellen haben normalerweise wenig mehr als die vier Elemente, die allen lebenden Zellen gemeinsam sind: a Zellmembran, ein Zytoplasma (der "Glibber", der den größten Teil des Zellinneren ausmacht), genetisches Material in Form von DNA (Desoxyribonukleinsäure) und Ribosomen zur Herstellung von Proteinen. Auf der anderen Seite enthalten eukaryotische Zellen viele andere Merkmale, einschließlich eines Kerns um ihre DNA.

Das Hauptmerkmal, das eukaryotische Zellen von prokaryotischen Zellen unterscheidet, besteht darin, dass eukaryotische Zellen membrangebundene Organellen. Die Plasmamembran um diese Strukturen ist praktisch identisch mit der um die Zelle als Ganzes, und daher sind sie anfällig für die gleichen physikalischen und chemischen Bedrohungen.

In der Tat, eine Art von Organellen, genannt a Lysosom, hat den einzigen Zweck, die Abfallprodukte des Zellstoffwechsels aufzulösen, um sie loszuwerden.

Zelllyse bezieht sich im Kontext dieses Artikels auf die gezielte Lyse von Zellen durch den Menschen, damit der Inhalt intakt erhalten werden kann, nicht nur auf das physikalische oder chemische Ereignis der Lyse. Was sind einige der Dinge in Zellen, auf die Wissenschaftler und andere möglicherweise Zugriff haben?

Wenn Ihnen kein Grund einfällt, betrachten Sie den Teil einer Zelle, von dem Sie sehen, dass er mehr oder weniger funktioniert, als ihr Gehirn. Das wäre der Kern (bei Eukaryoten) der Agglomeration von DNA, die einem membranfreien, diffusen Kern ähnelt (bei Prokaryoten).

Das genetische Material hat im wahrsten Sinne des Wortes "Gedächtnis", da es Informationen ähnlich wie Ihr Verstand speichert, jedoch mit unterschiedlichen Prozessen. DNA ist daher ein unschätzbares Ziel für Wissenschaftler, die sie mithilfe einer Lysemethode aus intakten Zellen extrahieren müssen.

Zellen enthalten eine Vielzahl anderer Substanzen, die für medizinische und andere Forscher und Labormitarbeiter von Interesse sind, einschließlich der Geschwister der DNA RNA (Ribonukleinsäure) und eine Vielzahl von Proteinen, Hormonen und anderen Makromolekülen. Die Proteinextraktion wird speziell unten diskutiert.

Lyse ist einfach der Prozess, etwas auf mikroskopischer Ebene auseinanderzubrechen. Es bedeutet im Wesentlichen dasselbe wie „Auflösen“, außer dass Sie es mit bloßem Auge nicht sehen können. Wissenschaftler und andere haben jetzt eine Vielzahl von Möglichkeiten, Zellen für strategische Zwecke zu lysieren.

(Denken Sie daran, dass eine Zelle zwar stirbt, wenn sie lysiert wird, dies jedoch nicht bedeutet, dass "Lyse" gleich "Zerstören" ist).

Im Allgemeinen umfassen diese Methoden der Zelllyse: mechanisch und nicht-mechanische Lysemethoden, wobei die letzten drei einschließen physikalisch, chemisch und biologisch Mittel, um eine Zelllyse herbeizuführen. Die Verwendung einer Zelllysepufferlösung gilt als chemische Methode.

Die mechanische Zerstörung der Zelle kann die Form eines Perlenmühle, in dem kleine Glas-, Metall- oder Keramikkugeln zusammen mit einer flüssigen Mischung der interessierenden Zellen mit hoher Geschwindigkeit geschüttelt werden. Bei dieser Methode brechen die Kügelchen einfach die Zellen auf.

Alternative, Beschallung, oder die Verwendung von Schallwellen, bietet eine andere Art von effektiver Zellmembranzerstörung über eine mechanische Vorrichtung, die wirksam sein kann. Diese Schallwellen haben eine Frequenz von etwa 20 bis 50 kHz oder 20.000 bis 50.000 Schläge pro Sekunde. Das Verfahren ist laut und erzeugt auch genug Wärme, um dieses Verfahren für besonders wärmeempfindliche Materialien problematisch zu machen.

Physikalische Lyse:Osmotischer Schock ist eine Möglichkeit, Zellen zu lysieren; es verringert den ionischen "Anzug" des Mediums, in dem sich die Zellen befinden, was dazu führen kann, dass Wasser das Medium verlässt und in die Zellen strömt. Dies kann wiederum dazu führen, dass Zellen anschwellen und platzen. Tenside sind eine Art Detergens, mit dem die Zellmembranen in diesem Prozess zerstört werden können.

Die meisten Bakterien, Hefe- und Pflanzengewebe sind jedoch dank ihrer Zellwände, die eukaryontischen Zellen in der Regel fehlen, gegen osmotische Schocks resistent. Als Ergebnis sind in der Regel stärkere Störtechniken erforderlich.

EIN Zellbombe ist ein weiteres physikalisches Mittel, um Zellen zu zerstören. Hier werden die Zellen unter sehr hohem Druck gesetzt (bis zu 25.000 Pfund pro Quadratzoll oder etwa 170 Millionen Pascal). Wenn der Druck schnell abgebaut wird, führt die plötzliche Druckänderung dazu, dass Gase, die sich in Zellen gelöst haben, als Blasen freigesetzt werden. Dies wiederum bricht die Zellen auf.

Biologische Lyse:Enzyme kann beim Abbau der Zellwände von Bakterien hilfreich sein. Lysozym beispielsweise ist sehr nützlich, um die Zellwand von Bakterien abzubauen, die eine stabilere Barriere als die Zellmembran darstellt. Andere Enzyme üblicherweise verwendet werden, umfassen Cellulase (die Stärke abbaut) und Proteasen (die Proteine ​​abbauen).

Chemische Lyse: Detergenzien werden, wie erwähnt, während des osmotischen Schockverfahrens der Zelllyse verwendet, können aber auch bei der alleinigen Zelllyse durch die alleinige Verwendung einer chemischen Lösung verwendet werden. Diese Reinigungsmittel funktionieren einfach, indem sie die Proteine ​​​​einbetten in die Zellmembran (das hauptsächlich aus Phosphat und Lipiden besteht) löslicher, was den Abbau der Membran als Ganzes erleichtert.

Der Begriff "Zelllyselösung" wird manchmal, jedoch nicht immer, austauschbar mit "Lysepuffer" verwendet. Daher ist es nützlich, das Spezifische zu kennen Inhaltsstoffe eines chemischen Cocktails, der speziell zum Aufbrechen der Zellmembran entwickelt wurde, ohne die Integrität der Zelle zu beeinträchtigen Inhalt.

Ein typischer Lysepuffer kann eine Mischung aus Puffersalzen enthalten, wie zum Beispiel die folgenden:

• 50 mM Tris-HCl pH 7,5 (ein industrieller Puffer mit leicht alkalischem oder basischem pH- oder Wasserstoffionengehalt)
• 100 mM NaCl (Kochsalz)
• 1 mM DTT (speziell für Proteine)
• 5% Glycerin (ein Zuckeralkohol und das "Rückgrat" von Lipiden)

Die Proteinextraktion ist zumindest im Prinzip ein recht einfaches Verfahren. Zunächst werden die Zellen lysiert, aus denen ein bestimmtes Protein entnommen werden soll. Welche der oben beschriebenen Methoden auch immer gewählt wird, sobald das Protein gesammelt wurde, wird es müssen in der Regel von vielen Hintergrundinformationen getrennt werden, die, zumindest für die gegenwärtigen Zwecke, unerwünscht.

Beispielsweise, Nukleinsäuren (DNA und RNA) finden fast immer ihren Weg in die Lysat, oder die Lösung, die den freigesetzten Zellinhalt enthält. Spezielle chemische Präparate können verwendet werden, um die Nukleinsäure aus der Lösung zu „waschen“ und lassen meist Proteine ​​zurück. Zusätzliche chemische und physikalische Schritte führen zu einer immer größeren Reinheit des zu sammelnden Proteins.