Les cellules sont les unités de base de la vie, car ce sont les « objets » biologiques répétitifs distincts les plus simples qui portent les principales propriétés associées à la vie, telles que la reproduction et le métabolisme. En tant qu'entités autonomes, elles ont une forme physique bien définie, et tout comme les plantes et les animaux, une perturbation physique suffisante de ce « vaisseau » peut rapidement entraîner des pertes de vie pour l'organisme dans question.
La membrane entourant les cellules fait extrêmement bien son travail, ayant conservé sa même forme de base dans toute la vie sur Terre pendant des centaines de millions d'années. Mais ce n'est pas une barrière magique et il peut être mortellement perturbé par divers types de forces, conduisant à la rupture de la cellule et son contenu de la même manière que, disons, un ballon en caoutchouc trop rempli de jus et de fruits, puis éclate.
Lyse cellulaire est cette rupture d'une cellule par une force externe. Bien que cela soit mortel pour la cellule, il existe certaines situations dans lesquelles les scientifiques humains souhaitent lyser une ou plusieurs cellules pour en accéder au contenu sans les détruire. (Pensez aux vieux films de braqueurs de banque où les méchants essaient de faire sauter un coffre-fort sans brûler l'argent à l'intérieur.)
solution de lyse, aussi appelé un tampon de lyse, est l'une des nombreuses façons d'y parvenir.Composants des cellules: qu'est-ce que lyser ?
Les cellules sont de deux types de base, reflétant les deux domaines taxonomiques à la "racine" de l'arbre de vie ramifié: procaryote et eucaryote, les domaines correspondants étant Procaryote (bactéries et autres organismes unicellulaires ou unicellulaires) et eucaryote (plantes, animaux, protistes et champignons, très peu unicellulaires).
Les cellules procaryotes n'ont généralement guère plus que les quatre éléments communs à toutes les cellules vivantes: un membrane cellulaire, une cytoplasme (le "goo" constituant la majeure partie de l'intérieur de la cellule), le matériel génétique sous forme de ADN (acide désoxyribonucléique) et des ribosomes pour la fabrication de protéines. Les cellules eucaryotes, en revanche, contiennent de nombreuses autres caractéristiques, notamment un noyau autour de leur ADN.
La principale caractéristique séparant les cellules eucaryotes des cellules procaryotes est que les cellules eucaryotes ont des propriétés membranaires organites. La membrane plasmique autour de ces structures est pratiquement identique à celle qui entoure la cellule dans son ensemble, et elles sont donc vulnérables aux mêmes types de menaces physiques et chimiques.
En fait, un type d'organite, appelé un lysosome, a pour seul but de dissoudre les déchets du métabolisme cellulaire pour s'en débarrasser.
Bases de la lyse cellulaire
La lyse cellulaire, dans le contexte de cet article, fera référence à la lyse délibérée des cellules par l'homme afin que le contenu puisse être obtenu intact, et pas seulement à l'événement physique ou chimique de la lyse. Quelles sont certaines des choses à l'intérieur des cellules auxquelles les scientifiques et d'autres pourraient vouloir accéder ?
Si vous n'arrivez pas à trouver une raison impérissable, considérez la partie d'une cellule qui, selon vous, fonctionne plus ou moins que son cerveau. Ce serait le noyau (chez les eucaryotes) de l'agglomération d'ADN ressemblant quelque peu à un noyau diffus sans membrane (chez les procaryotes).
Le matériel génétique a une "mémoire" dans un sens réel, car il préserve l'information un peu comme le fait votre esprit, bien qu'en utilisant des processus différents. L'ADN est donc une cible inestimable pour les scientifiques qui doivent l'extraire de cellules intactes à l'aide d'une méthode de lyse.
Les cellules contiennent une variété d'autres substances d'intérêt pour les chercheurs médicaux et autres et les travailleurs de laboratoire, y compris le frère de l'ADN ARN (acide ribonucléique) et une variété de protéines, d'hormones et d'autres macromolécules. L'extraction des protéines est spécifiquement discutée ci-dessous.
Définition et types de lyse cellulaire
La lyse est simplement le processus de briser quelque chose au niveau microscopique. Cela signifie essentiellement la même chose que "dissoudre", sauf que vous ne pouvez pas le voir se produire à l'œil nu. Les scientifiques et d'autres ont maintenant une variété de façons de lyser les cellules à des fins stratégiques.
(Rappelez-vous, alors qu'une cellule meurt lorsqu'elle est lysée, cela ne signifie pas que "lyser" équivaut à "détruire".)
Généralement, ces méthodes de lyse cellulaire comprennent mécanique et les méthodes de lyse non mécaniques, les trois dernières comprenant physique, chimique et biologique moyen de provoquer la lyse cellulaire. L'utilisation d'une solution tampon de lyse cellulaire est considérée comme une méthode chimique.
Formes mécaniques de la lyse cellulaire
La perturbation mécanique de la cellule peut prendre la forme d'un moulin à billes, dans lequel de petites sphères de verre, de métal ou de céramique sont secouées à grande vitesse avec un mélange liquide des cellules d'intérêt. Dans cette méthode, les billes cassent simplement les cellules ouvertes.
Alternativement, sonification, ou l'utilisation d'ondes sonores, fournit un type différent de rupture efficace de la membrane cellulaire via un appareil mécanique qui peut être efficace. Ces ondes sonores ont une fréquence d'environ 20 à 50 kHz, soit 20 000 à 50 000 battements par seconde. La méthode est bruyante et crée également suffisamment de chaleur pour rendre cette méthode gênante pour les matériaux particulièrement sensibles à la chaleur.
Autres formes de lyse cellulaire
Lyse physique :Choc osmotique est une façon de lyser les cellules; il abaisse la « traction » ionique du milieu dans lequel se trouvent les cellules, ce qui peut faire en sorte que l'eau quitte le milieu et s'écoule dans les cellules. Cela peut à son tour faire gonfler et éclater les cellules. Tensioactifs sont une sorte de détergent qui peut être utilisé pour perturber les membranes cellulaires dans ce processus.
Les plus bactéries, les levures et les tissus végétaux résistent cependant aux chocs osmotiques grâce à leurs parois cellulaires, dont les cellules eucaryotes sont généralement dépourvues. En conséquence, des techniques de rupture plus puissantes sont généralement nécessaires.
UNE bombe cellulaire est un autre moyen physique de perturber les cellules. Ici, les cellules sont placées sous très haute pression (jusqu'à 25 000 livres par pouce carré, soit environ 170 millions de Pascals). Lorsque la pression est rapidement relâchée, le changement soudain de pression provoque la libération des gaz dissous dans les cellules sous forme de bulles. Cela ouvre à son tour les cellules.
Lyse biologique :Enzymes peut être utile pour aider à dégrader les parois cellulaires des bactéries. Le lysozyme, par exemple, est très utile pour briser la paroi cellulaire des bactéries, qui est une barrière plus solide que la membrane cellulaire. Autre enzymes couramment employées comprennent la cellulase (qui dégrade l'amidon) et les protéases (qui dégradent les protéines).
Lyse chimique : Les détergents, comme indiqué, sont utilisés pendant la méthode de choc osmotique de la lyse cellulaire, mais peuvent également être utilisés dans la lyse cellulaire autonome grâce à l'utilisation d'une solution chimique seule. Celles-ci détergents fonctionnent simplement en rendant les protéines intégrées dans le membrane cellulaire (qui est majoritairement du phosphate et des lipides) plus soluble, ce qui facilite la dégradation de la membrane dans son ensemble.
Qu'y a-t-il dans un tampon de lyse ?
Le terme "solution de lyse cellulaire" est parfois, mais pas toujours, utilisé de manière interchangeable avec "tampon de lyse". Il est donc utile de connaître les spécificités ingrédients d'un cocktail chimique conçu spécifiquement pour briser la membrane cellulaire sans compromettre l'intégrité de la cellule Contenu.
Un tampon de lyse typique peut contenir un mélange de sels tampons, tels que les suivants :
- 50 mM Tris-HCl pH 7,5 (un tampon industriel avec un pH légèrement alcalin ou basique ou un niveau d'ions hydrogène)
- 100 mM NaCl (sel de table)
- 1 mM DTT (spécifiquement pour les protéines)
- 5% de glycérol (un alcool de sucre et "l'épine dorsale" des lipides)
Technique d'extraction de protéines
L'extraction des protéines est un processus assez simple, du moins en principe. Tout d'abord, les cellules à partir desquelles une protéine spécifique sera prélevée sont lysées. Quelle que soit la méthode choisie ci-dessus, une fois la protéine collectée, elle sera doivent généralement être séparés d'un grand nombre de questions de fond qui, au moins pour les besoins actuels, sont indésirable.
Par example, acides nucléiques (ADN et ARN) se retrouvent presque toujours dans le lyser, ou la solution contenant le contenu cellulaire libéré. Des préparations chimiques spéciales peuvent être utilisées pour "laver" l'acide nucléique de la solution et laisser la plupart du temps des protéines. Des étapes chimiques et physiques supplémentaires conduiront à une pureté de plus en plus grande de la protéine collectée.