Rakud on elu põhiühikud, kuna need on kõige lihtsamalt korduvad bioloogilised "objektid", millel on eluga seotud peamised omadused, nagu paljunemine ja ainevahetus. Iseseisvate üksustena on neil täpselt määratletud füüsiline vorm ja täpselt nagu igapäevastel taimedel ja loomade puhul võib selle "anuma" piisav füüsiline katkemine kiiresti põhjustada organismi elu kaotuse küsimus.
Rakke ümbritsev membraan teeb oma tööd ülihästi, olles sadu miljoneid aastaid säilitanud sama põhivormi kogu Maa elus. Kuid see ei ole maagiline barjäär ja seda võivad mitmesugused jõud surmavalt häirida, mis toob kaasa kamber ja selle sisu samamoodi nagu näiteks kummipall, mis on mahla ja puuviljadega üle täidetud ja siis hüppab.
Rakkude lüüs kas see on raku purustamine mingi välise jõu abil. Ehkki see on rakule saatuslik, on teatud olukordi, kus inimteadlased soovivad rakku või rakke lüüsida, et jõuda sisu juurde neid hävitamata. (Mõelge vanadele pankrotihuvilistele filmidele, kus pahad üritavad rahahoidla õhku lasta, ilma et seal sees olevat raha ära põletataks.) A
lüüsilahus, mida nimetatakse ka a lüüsipuhver, on üks paljudest viisidest selle saavutamiseks.Rakkude komponendid: mis on Lyse'il?
Rakke on kahte põhitüüpi, mis kajastavad hargneva elupuu "juure" kahte taksonoomilist domeeni: prokarüootne ja eukarüootne, kusjuures vastavad domeenid on Prokaryota (bakterid ja muud üherakulised või üherakulised organismid) ja Eukaryota (taimed, loomad, protistid ja seened, neist väga vähesed üherakulised).
Prokarüootsetes rakkudes on tavaliselt vähe rohkem kui kõigi elusrakkude neli ühist elementi: a rakumembraan, a tsütoplasma ("goo" moodustab suurema osa raku sisemusest), geneetiline materjal kujul DNA (desoksüribonukleiinhape) ja ribosoomid valkude valmistamiseks. Seevastu eukarüootsetes rakkudes on palju muid tunnuseid, sealhulgas tuum nende DNA ümber.
Peamine omadus, mis eraldab eukarüootsed rakud prokarüootsetest rakkudest, on see, et eukarüootsed rakud on membraaniga seotud organellid. Nende struktuuride ümber paiknev plasmamembraan on praktiliselt identne kogu raku ümbritsevaga ja seega on nad haavatavad sama tüüpi füüsikaliste ja keemiliste ohtude suhtes.
Tegelikult ühte tüüpi organelle, mida nimetatakse a lüsosoom, ainus eesmärk on rakkude ainevahetuse jääkainete lahustamine neist vabanemiseks.
Rakkude lüüsi alused
Rakkude lüüs viitab selle artikli kontekstis rakkude sihipärasele lüüsimisele inimese poolt, et sisu saaks tervena, mitte ainult lüüsi füüsikalisele või keemilisele sündmusele. Mis on mõned asjad rakkudes, millele teadlased ja teised võivad soovida juurdepääsu?
Kui te ei suuda oma pealaest välja mõelda põhjust, pidage seda raku osa, mida näete enam-vähem sama toimivana kui selle aju. See oleks tuum (eukarüootides) DNA aglomeratsiooni, mis sarnaneb mõnevõrra membraanivaba, hajutatud tuumaga (prokarüootides).
Geneetilisel materjalil on reaalses mõttes "mälu", kuna see säilitab teavet sarnaselt teie mõistusega, kasutades selleks erinevaid protsesse. Seetõttu on DNA hindamatu väärtus teadustöötajatele, kes peavad selle lüüsimeetodi abil puutumatutest rakkudest välja võtma.
Rakud sisaldavad mitmesuguseid muid aineid, mis pakuvad huvi meditsiini- ja muudele teadlastele ning laboritöötajatele, sealhulgas DNA õde-vend RNA (ribonukleiinhape) ja mitmesuguseid valke, hormoone ja muid makromolekule. Valgu ekstraheerimist käsitletakse allpool.
Rakkude lüüsi määratlus ja tüübid
Lüüs on lihtsalt mikroskoopilisel tasandil millegi lahutamise protsess. See tähendab sisuliselt sama, mis "lahustumine", välja arvatud see, et te ei näe seda oma palja silmaga toimumas. Teadlastel ja teistel on nüüd rakkude lüüsimiseks strateegilisel eesmärgil palju võimalusi.
(Pidage meeles, et kuigi rakk lüüsimisel sureb, ei tähenda see, et "lüüs" oleks samaväärne "hävitamisega".)
Üldiselt hõlmavad need rakulüüsi meetodid järgmist mehaaniline ja mittemehaanilised lüüsimismeetodid, kusjuures kolm viimast hõlmavad füüsikalised, keemilised ja bioloogilised tähendab rakkude lüüsi tekitamist. Rakulüüsi puhverlahuse kasutamine kvalifitseerub keemiliseks meetodiks.
Rakulüüsi mehaanilised vormid
Raku mehaaniline purustamine võib toimuda a helmeveski, milles raputatakse suurel kiirusel väikesi klaas-, metalli- või keraamilisi kerasid koos huvipakkuvate rakkude vedelseguga. Selles meetodis lõhuvad helmed lihtsalt rakud lahti.
Teise võimalusena ultrahelitöötlusvõi helilainete kasutamine pakub erinevat tüüpi rakumembraani tõhusat purustamist mehaanilise seadme abil, mis võib olla efektiivne. Nende helilainete sagedus on umbes 20 kuni 50 kHz ehk 20 000 kuni 50 000 lööki sekundis. Meetod on lärmakas ja tekitab ka piisavalt soojust, et see meetod eriti kuumustundlike materjalide jaoks tülikaks muuta.
Muud rakulüüsi vormid
Füüsiline lüüs:Osmootne šokk on üks viis rakkude lüüsimiseks; see vähendab rakkudes oleva keskkonna ioonilist "tõmmet", mis võib põhjustada vee lahkumise keskkonnast ja voolu rakkudesse. See võib omakorda põhjustada rakkude turset ja lõhkemist. Pindaktiivsed ained on omamoodi detergent, mida saab selles protsessis rakumembraanide häirimiseks kasutada.
Enamik bakterid, pärmi- ja taimekuded on aga osmootsete löökide suhtes resistentsed tänu oma rakuseintele, millest eukarüootsetel rakkudel reeglina puudub. Selle tulemusena on tavaliselt vaja tugevamaid häiretehnikaid.
A rakupomm on veel üks füüsiline vahend rakkude häirimiseks. Siin pannakse rakud väga kõrge rõhu alla (kuni 25 000 naela ruuttolli kohta ehk umbes 170 miljonit paskaali). Rõhu kiirel vabanemisel põhjustab järsk rõhumuutus rakkudes lahustunud gaaside eraldumise mullidena. See omakorda lõhub rakud lahti.
Bioloogiline lüüs:Ensüümid võib olla kasulik bakterite rakuseinte lagundamisel. Näiteks on lüsosüüm väga kasulik bakterite rakuseina lagundamiseks, mis on rakumembraanist tugevam barjäär. Muu ensüümid tavaliselt kasutatakse tsellulaasi (mis lagundab tärklist) ja proteaase (mis lagundab valke).
Keemiline lüüs: Nagu märgitud, kasutatakse detergente raku lüüsi osmootse šoki meetodil, kuid neid saab kasutada ka rakkude iseseisva lüüsi korral, kasutades ainult keemilist lahust. Need pesuvahendid toimima lihtsalt selleks, et muuta valgud sisse rakumembraan (mis on enamasti fosfaat ja lipiidid) paremini lahustuv, mis muudab membraani kui terviku lagunemise lihtsamaks.
Mis on lüüsipuhvris?
Mõistet "rakulüüsilahus" kasutatakse mõnikord, ehkki mitte alati, vaheldumisi terminiga "lüüsipuhver". Seega on kasulik teada konkreetset keemilise kokteili koostisosad, mis on loodud spetsiaalselt rakumembraani lõhustamiseks, kahjustamata raku terviklikkust sisu.
Tüüpiline lüüsipuhver võib sisaldada puhverdavate soolade segu, näiteks järgmist:
- 50 mM Tris-HCl, pH 7,5 (kergelt leeliselise või aluselise, pH või vesinikiooniooniga tööstuspuhver)
- 100 mM NaCl (lauasool)
- 1 mM DTT (spetsiaalselt valkude jaoks)
- 5% glütserool (suhkrualkohol ja lipiidide selgroog)
Valgu ekstraheerimise tehnika
Valgu ekstraheerimine on vähemalt põhimõtteliselt piisavalt lihtne protsess. Esiteks lüüsitakse rakud, kust konkreetne valk võetakse. Ükskõik milline ülalkirjeldatud meetoditest valitakse, kui valk on kogutud, siis see ka toimub tavaliselt tuleb eraldada paljudest taustainetest, mis vähemalt praegusel eesmärgil on soovimatu.
Näiteks, nukleiinhapped (DNA ja RNA) pääsevad peaaegu alati lüsaatvõi lahus, mis sisaldab vabanenud raku sisu. Spetsiaalsete keemiliste preparaatide abil saab nukleiinhapet lahusest "pesta" ja enamasti valku maha jätta. Täiendavad keemilised ja füüsikalised etapid viivad kogutava valgu järjest suurema puhtuseni.