Σκοπός του διαλύματος λύσης κυττάρων

Τα κύτταρα είναι οι βασικές μονάδες της ζωής, καθώς είναι τα πιο απλά διακριτά επαναλαμβανόμενα βιολογικά "αντικείμενα" που φέρουν τις κύριες ιδιότητες που σχετίζονται με τη ζωή, όπως η αναπαραγωγή και ο μεταβολισμός. Ως αυτόνομες οντότητες, έχουν μια σαφώς καθορισμένη φυσική μορφή, όπως και με τα καθημερινά φυτά και ζώα, επαρκής σωματική διαταραχή σε αυτό το "αγγείο" μπορεί γρήγορα να οδηγήσει σε απώλεια ζωής για τον οργανισμό ερώτηση.

Η μεμβράνη που περιβάλλει τα κύτταρα κάνει τη δουλειά της πολύ καλά, διατηρώντας την ίδια βασική μορφή σε όλη τη ζωή στη Γη για εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Αλλά δεν είναι ένα μαγικό εμπόδιο και μπορεί να διαταραχθεί θανάσιμα από διάφορα είδη δυνάμεων, που οδηγούν στη διάσπαση του κύτταρο και το περιεχόμενό του με τον ίδιο τρόπο όπως, για παράδειγμα, ένα λαστιχένιο μπαλόνι που είναι γεμάτο με χυμό και φρούτα και στη συνέχεια σκάει.

Κυτταρική λύση είναι αυτό να σπάσει ένα κελί από κάποια εξωτερική δύναμη. Ενώ είναι μοιραίο για το κύτταρο, υπάρχουν ορισμένες καταστάσεις στις οποίες οι ανθρώπινοι επιστήμονες θέλουν να λύσουν ένα κύτταρο ή κύτταρα για να φτάσουν στο περιεχόμενο χωρίς να τα καταστρέψουν. (Σκεφτείτε παλιές ταινίες bankrobber όπου οι κακοί προσπαθούν να ανατινάξουν ένα θησαυροφυλάκιο χωρίς να κάψουν τα χρήματα μέσα.)

Τα κελιά έρχονται σε δύο βασικούς τύπους, που αντικατοπτρίζουν τους δύο ταξινομικούς τομείς στη «ρίζα» του διακλαδισμένου δέντρου της ζωής: προκαρυωτικός και ευκαρυωτικός, με τους αντίστοιχους τομείς Προκαρυώτα (βακτήρια και άλλοι μονοκύτταροι ή μονοκύτταροι οργανισμοί) και Ευκαρυώτα (φυτά, ζώα, προστατευτικά και μύκητες, πολύ λίγα από αυτά μονοκύτταρα).

Τα προκαρυωτικά κύτταρα συνήθως έχουν λιγότερα από αυτά από τα τέσσερα κοινά στοιχεία για όλα τα ζωντανά κύτταρα: α κυτταρική μεμβράνη, ένα κυτόπλασμα (το "goo" που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του εσωτερικού των κυττάρων), γενετικό υλικό με τη μορφή DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ) και ριβοσώματα για την παραγωγή πρωτεϊνών. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα, από την άλλη πλευρά, περιέχουν πολλά άλλα χαρακτηριστικά, συμπεριλαμβανομένου ενός πυρήνα γύρω από το DNA τους.

Το κύριο χαρακτηριστικό που διαχωρίζει τα ευκαρυωτικά κύτταρα από προκαρυωτικά κύτταρα είναι ότι τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν δεσμευμένη στη μεμβράνη οργανίδια. Η μεμβράνη πλάσματος γύρω από αυτές τις δομές είναι ουσιαστικά ίδια με εκείνη του κυττάρου στο σύνολό της, και επομένως είναι ευάλωτη στα ίδια είδη φυσικών και χημικών απειλών.

Στην πραγματικότητα, ένα είδος οργάνης, που ονομάζεται α λυσόσωμα, έχει τον μοναδικό σκοπό να διαλύσει τα απόβλητα του μεταβολισμού των κυττάρων για να τα ξεφορτωθεί.

Η κυτταρική λύση, στο πλαίσιο αυτού του άρθρου, θα αναφέρεται στη σκόπιμη λύση των κυττάρων από τον άνθρωπο, έτσι ώστε τα περιεχόμενα να μπορούν να ληφθούν άθικτα, όχι μόνο στο φυσικό ή χημικό γεγονός της λύσης. Σε τι είναι μερικά από τα πράγματα μέσα στα κελιά στα οποία οι επιστήμονες και άλλοι ίσως θέλουν πρόσβαση

Εάν δεν μπορείτε να σκεφτείτε έναν λόγο από το πάνω μέρος του κεφαλιού σας, σκεφτείτε το μέρος ενός κυττάρου που βλέπετε να λειτουργεί ως λίγο περισσότερο από τον εγκέφαλό του. Αυτό θα ήταν το πυρήνας (σε ευκαρυώτες) του συσσωματώματος του DNA κάπως παρόμοιο με έναν ελεύθερο μεμβράνη, διάχυτο πυρήνα (σε προκαρυώτες).

Το γενετικό υλικό έχει «μνήμη» με πραγματική έννοια, καθώς διατηρεί πληροφορίες όπως το μυαλό σας, αν και χρησιμοποιεί διαφορετικές διαδικασίες. Το DNA είναι επομένως ένας ανεκτίμητος στόχος των επιστημόνων που πρέπει να το εξαγάγουν από τα άθικτα κύτταρα χρησιμοποιώντας μια μέθοδο λύσης.

Τα κύτταρα περιέχουν μια ποικιλία άλλων ουσιών που ενδιαφέρουν τους ιατρικούς και άλλους ερευνητές και εργαζόμενους στο εργαστήριο, συμπεριλαμβανομένου του αδελφού του DNA RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ) και μια ποικιλία πρωτεϊνών, ορμονών και άλλων μακρομορίων. Η εκχύλιση πρωτεΐνης συζητείται ειδικά παρακάτω.

Η λύση είναι απλά η διαδικασία διάσπασης κάτι σε μικροσκοπικό επίπεδο. Σημαίνει ουσιαστικά το ίδιο πράγμα με το "διάλυση", εκτός από το ότι δεν μπορείτε να το δείτε να συμβαίνει με το μάτι σας. Οι επιστήμονες και άλλοι έχουν τώρα μια ποικιλία τρόπων λύσης κυττάρων για στρατηγικό σκοπό.

(Θυμηθείτε, ενώ ένα κελί πεθαίνει όταν λύεται, αυτό δεν σημαίνει ότι το "lyse" ισοδυναμεί με "καταστροφή".)

Γενικά, αυτές οι μέθοδοι κυτταρικής λύσης περιλαμβάνουν μηχανικός και μη μηχανικές μεθόδους λύσης, συμπεριλαμβανομένων των τριών τελευταίων φυσική, χημική και βιολογική μέσα για την επίτευξη κυτταρικής λύσης. Η χρήση ενός ρυθμιστικού διαλύματος λύσης κυττάρων χαρακτηρίζεται ως χημική μέθοδος.

Η μηχανική διάσπαση του κυττάρου μπορεί να έχει τη μορφή α μύλος χαντρών, στην οποία μικρές γυάλινες, μεταλλικές ή κεραμικές σφαίρες αναταράσσονται με υψηλή ταχύτητα μαζί με ένα υγρό μείγμα των κυττάρων που ενδιαφέρουν. Σε αυτή τη μέθοδο, τα σφαιρίδια απλώς ανοίγουν τα κελιά.

Εναλλακτικά, υπερήχων, ή η χρήση ηχητικών κυμάτων, παρέχει έναν διαφορετικό τύπο αποτελεσματικής διατάραξης κυτταρικής μεμβράνης μέσω μιας μηχανικής συσκευής που μπορεί να είναι αποτελεσματική. Αυτά τα ηχητικά κύματα έχουν συχνότητα περίπου 20 έως 50 kHz ή 20.000 έως 50.000 παλμούς ανά δευτερόλεπτο. Η μέθοδος είναι θορυβώδης και δημιουργεί επίσης αρκετή θερμότητα για να κάνει αυτή τη μέθοδο ενοχλητική για ειδικά ευαίσθητα στη θερμότητα υλικά.

Φυσική λύση:Οσμωτικό σοκ είναι ένας τρόπος λύσης των κυττάρων. Μειώνει το ιοντικό "τράβηγμα" του μέσου στο οποίο βρίσκονται τα κύτταρα, γεγονός που μπορεί να αναγκάσει το νερό να αφήσει το μέσο και να ρέει στα κύτταρα. Αυτό με τη σειρά του μπορεί να προκαλέσει διόγκωση και έκρηξη των κυττάρων. Επιφανειοδραστικά είναι ένα είδος απορρυπαντικού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διαταράξει τις κυτταρικές μεμβράνες σε αυτήν τη διαδικασία.

Πλέον βακτήριαΟι ζυμομύκητες και οι φυτικοί ιστοί, ωστόσο, είναι ανθεκτικοί σε οσμωτικά σοκ χάρη στα κυτταρικά τους τοιχώματα, τα οποία κατά κανόνα δεν διαθέτουν ευκαρυωτικά κύτταρα. Ως αποτέλεσμα απαιτούνται ισχυρότερες τεχνικές διακοπής.

ΕΝΑ κυτταρική βόμβα είναι ένα άλλο φυσικό μέσο για τη διάσπαση των κυττάρων. Εδώ, τα κύτταρα τοποθετούνται υπό πολύ υψηλή πίεση (έως 25.000 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα, ή περίπου 170 εκατομμύρια Pascals). Όταν η πίεση απελευθερώνεται γρήγορα, η ξαφνική αλλαγή πίεσης προκαλεί την απελευθέρωση αερίων που έχουν διαλυθεί στα κύτταρα ως φυσαλίδες. Αυτό με τη σειρά του ανοίγει τα κελιά.

Βιολογική λύση:Ένζυμα μπορεί να είναι χρήσιμο στην υποβάθμιση των κυτταρικών τοιχωμάτων των βακτηρίων. Η λυσοζύμη, για παράδειγμα, είναι πολύ χρήσιμη για τη διάσπαση του κυτταρικού τοιχώματος των βακτηρίων, το οποίο είναι ένα πιο ανθεκτικό φράγμα από την κυτταρική μεμβράνη. Αλλα ένζυμα Συνήθως χρησιμοποιούνται κυτταρινάση (που αποικοδομεί το άμυλο) και πρωτεάσες (που αποικοδομούν πρωτεΐνες).

Χημική λύση: Τα απορρυπαντικά, όπως σημειώνεται, χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια της μεθόδου οσμωτικού σοκ κυτταρικής λύσης, αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε αυτόνομη κυτταρική λύση μέσω της χρήσης μόνο ενός χημικού διαλύματος. Αυτά τα απορρυπαντικα λειτουργούν απλά κάνοντας τις πρωτεΐνες ενσωματωμένες στο κυτταρική μεμβράνη (που είναι κυρίως φωσφορικά και λιπίδια) πιο διαλυτά, καθιστώντας ευκολότερη την αποικοδόμηση της μεμβράνης στο σύνολό της.

Ο όρος "λύση κυτταρικής λύσης" μερικές φορές, αν και όχι πάντα, χρησιμοποιείται εναλλακτικά με το "ρυθμιστικό διάλυμα λύσης". Επομένως, είναι χρήσιμο να γνωρίζετε το συγκεκριμένο συστατικά ενός χημικού κοκτέιλ που έχει σχεδιαστεί ειδικά για τη διάσπαση της κυτταρικής μεμβράνης χωρίς να διακυβεύεται η ακεραιότητα του κυττάρου περιεχόμενα.

Ένα τυπικό ρυθμιστικό λύσης μπορεί να περιέχει ένα μείγμα ρυθμιστικών αλάτων, όπως τα ακόλουθα:

• 50 mM Tris-HCl pH 7,5 (ένα βιομηχανικό ρυθμιστικό με ελαφρώς αλκαλικό ή βασικό επίπεδο pH ή ιόντων υδρογόνου)
• 100 mM NaCl (επιτραπέζιο αλάτι)
• 1 mM DTT (ειδικά για πρωτεΐνες)
• 5% γλυκερόλη (ένα σάκχαρο αλκοόλη και ο "σκελετός" των λιπιδίων)

Η εκχύλιση πρωτεϊνών είναι μια αρκετά απλή διαδικασία, τουλάχιστον κατ 'αρχήν. Πρώτον, τα κύτταρα από τα οποία θα ληφθεί μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη λύονται. Όποια από τις παραπάνω περιγραφείσες μεθόδους επιλέγεται, αφού συλλεχθεί η πρωτεΐνη, θα γίνει Συνήθως πρέπει να διαχωριστεί από πολλά θέματα που, τουλάχιστον για τους παρόντες σκοπούς, είναι ανεπιθύμητος.

Για παράδειγμα, νουκλεϊκά οξέα (DNA και RNA) σχεδόν πάντα μπαίνουν στο λύμα, ή το διάλυμα που περιέχει τα απελευθερωμένα κελιά περιεχόμενα. Ειδικά χημικά παρασκευάσματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να «πλένουν» το νουκλεϊκό οξύ από το διάλυμα και να αφήνουν κυρίως πρωτεΐνες πίσω. Επιπρόσθετα χημικά και φυσικά στάδια θα οδηγήσουν σε μεγαλύτερη και μεγαλύτερη καθαρότητα στην πρωτεΐνη που συλλέγεται.