Las células son las unidades básicas de la vida, ya que son los "objetos" biológicos repetitivos distintivos más simples que tienen las principales propiedades asociadas con la vida, como la reproducción y el metabolismo. Como entidades autónomas, tienen una forma física bien definida, y al igual que con las plantas y animales, una interrupción física suficiente de este "recipiente" puede conducir rápidamente a la pérdida de la vida del organismo en pregunta.
La membrana que rodea a las células hace su trabajo extremadamente bien, habiendo mantenido su misma forma básica en toda la vida en la Tierra durante cientos de millones de años. Pero no es una barrera mágica y puede ser interrumpida letalmente por varios tipos de fuerzas, lo que lleva a la ruptura del célula y su contenido de la misma manera que, digamos, un globo de goma que se llena en exceso con jugo y fruta y luego se revienta.
Lisis celular es esta ruptura de una célula por alguna fuerza externa. Si bien es fatal para la célula, hay ciertas situaciones en las que los científicos humanos quieren lisar una célula o células para llegar a su contenido sin destruirlas. (Piense en las viejas películas de ladrones de bancos en las que los malos intentan volar una bóveda sin quemar el dinero que hay dentro).
solución de lisis, también llamado tampón de lisis, es una de las muchas formas de lograrlo.Componentes de las células: ¿qué se debe lisar?
Las células vienen en dos tipos básicos, que reflejan los dos dominios taxonómicos en la "raíz" del árbol ramificado de la vida: procariota y eucariota, siendo los dominios correspondientes Procariota (bacterias y otros organismos unicelulares o unicelulares) y Eucariota (plantas, animales, protistas y hongos, muy pocos unicelulares).
Las células procariotas generalmente tienen poco más que los cuatro elementos comunes a todas las células vivas: una membrana celular, a citoplasma (la "sustancia viscosa" que constituye la mayor parte del interior de la célula), material genético en forma de ADN (ácido desoxirribonucleico) y ribosomas para producir proteínas. Las células eucariotas, por otro lado, contienen muchas otras características, incluido un núcleo alrededor de su ADN.
La principal característica que separa las células eucariotas de las células procariotas es que las células eucariotas tienen orgánulos. La membrana plasmática que rodea estas estructuras es prácticamente idéntica a la que rodea a la célula en su conjunto y, por tanto, son vulnerables a los mismos tipos de amenazas físicas y químicas.
De hecho, un tipo de orgánulo, llamado lisosoma, tiene el único propósito de disolver los productos de desecho del metabolismo celular para deshacerse de ellos.
Conceptos básicos de lisis celular
La lisis celular, en el contexto de este artículo, se referirá a la lisis intencionada de células por humanos para que el contenido pueda obtenerse intacto, no solo al evento físico o químico de la lisis. ¿Cuáles son algunas de las cosas dentro de las células a las que los científicos y otras personas podrían querer acceder?
Si no puede pensar en una razón en la parte superior de su cabeza, considere la parte de una célula que ve que funciona más o menos como su cerebro. Ese sería el núcleo (en eucariotas) de la aglomeración de ADN que se asemeja un poco a un núcleo difuso sin membrana (en procariotas).
El material genético tiene "memoria" en un sentido real, ya que conserva la información de manera muy similar a como lo hace su mente, aunque utiliza diferentes procesos. Por tanto, el ADN es un objetivo invaluable para los científicos que necesitan extraerlo de células intactas mediante un método de lisis.
Las células contienen una variedad de otras sustancias de interés para médicos y otros investigadores y trabajadores de laboratorio, incluido el hermano del ADN. ARN (ácido ribonucleico) y una variedad de proteínas, hormonas y otras macromoléculas. La extracción de proteínas se analiza específicamente a continuación.
Definición y tipos de lisis celular
La lisis es simplemente el proceso de romper algo a nivel microscópico. Significa esencialmente lo mismo que "disolverse", excepto que no puede verlo a simple vista. Los científicos y otros ahora tienen una variedad de formas de lisar células con fines estratégicos.
(Recuerde, si bien una célula muere cuando se lisa, esto no significa que "lisar" sea equivalente a "destruir").
Generalmente, estos métodos de lisis celular incluyen mecánico y métodos de lisis no mecánicos, los tres últimos incluyen físico, químico y biológico medios de provocar la lisis celular. El uso de una solución tampón de lisis celular se considera un método químico.
Formas mecánicas de lisis celular
La rotura mecánica de la celda puede tomar la forma de una molino de cuentas, en el que pequeñas esferas de vidrio, metal o cerámica se agitan a alta velocidad junto con una mezcla líquida de las células de interés. En este método, las perlas simplemente abren las células.
Alternativamente, sonicación, o el uso de ondas sonoras, proporciona un tipo diferente de disrupción efectiva de la membrana celular a través de un aparato mecánico que puede ser efectivo. Estas ondas sonoras tienen una frecuencia de aproximadamente 20 a 50 kHz, o de 20.000 a 50.000 latidos por segundo. El método es ruidoso y también genera suficiente calor para hacer que este método sea problemático para materiales especialmente sensibles al calor.
Otras formas de lisis celular
Lisis física:Choque osmótico es una forma de lisar células; reduce la "atracción" iónica del medio en el que se encuentran las células, lo que puede hacer que el agua salga del medio y fluya hacia las células. Esto, a su vez, puede hacer que las células se hinchen y revienten. Tensioactivos son un tipo de detergente que se puede utilizar para romper las membranas celulares en este proceso.
La mayoría bacterias, las levaduras y los tejidos vegetales, sin embargo, son resistentes a los choques osmóticos gracias a sus paredes celulares, de las que generalmente carecen las células eucariotas. Como resultado, generalmente se requieren técnicas de disrupción más fuertes.
A bomba celular es otro medio físico de alterar las células. Aquí, las células se colocan a una presión muy alta (hasta 25.000 libras por pulgada cuadrada, o alrededor de 170 millones de pascales). Cuando la presión se libera rápidamente, el cambio repentino de presión hace que los gases que se han disuelto en las células se liberen en forma de burbujas. Esto a su vez rompe las células.
Lisis biológica:Enzimas puede ser útil para ayudar a degradar las paredes celulares de las bacterias. La lisozima, por ejemplo, es muy útil para romper la pared celular de las bacterias, que es una barrera más resistente que la membrana celular. Otro enzimas comúnmente empleados incluyen celulasa (que degrada el almidón) y proteasas (que degradan proteínas).
Lisis química: Los detergentes, como se señaló, se utilizan durante el método de lisis celular de choque osmótico, pero también se pueden utilizar en la lisis celular independiente mediante el uso de una solución química sola. Estas detergentes funcionan simplemente haciendo que las proteínas incrustadas en el membrana celular (que es principalmente fosfato y lípidos) más soluble, lo que facilita la degradación de la membrana en su conjunto.
¿Qué hay en un tampón de lisis?
El término "solución de lisis celular" a veces, aunque no siempre, se usa indistintamente con "tampón de lisis". Por eso es útil conocer los ingredientes de un cóctel químico diseñado específicamente para romper la membrana celular sin comprometer la integridad de la célula contenido.
Un tampón de lisis típico puede contener una mezcla de sales tampón, como las siguientes:
- Tris-HCl 50 mM pH 7.5 (un tampón industrial con un nivel de iones de hidrógeno o pH ligeramente alcalino o básico)
- NaCl 100 mM (sal de mesa)
- DTT 1 mM (específicamente para proteínas)
- 5% de glicerol (un alcohol de azúcar y la "columna vertebral" de los lípidos)
Técnica de extracción de proteínas
La extracción de proteínas es un proceso bastante simple, al menos en principio. Primero, se lisan las células de las que se tomará una proteína específica. Cualquiera de los métodos descritos anteriormente que se seleccione, una vez que se haya recolectado la proteína, Por lo general, deben separarse de una gran cantidad de material de fondo que, al menos para los propósitos actuales, es no deseado.
Por ejemplo, ácidos nucleicos (ADN y ARN) casi siempre se abren paso en el lisado, o la solución que contiene el contenido de la celda liberada. Se pueden usar preparaciones químicas especiales para "lavar" el ácido nucleico de la solución y dejar la mayor parte de las proteínas. Los pasos químicos y físicos adicionales conducirán a una pureza cada vez mayor en la proteína que se recolecta.