Svrha otopine za staničnu lizu

Stanice su osnovne životne jedinice, jer su najjednostavniji različiti biološki "objekti" koji nose glavna svojstva povezana sa životom, poput reprodukcije i metabolizma. Kao samostalni entiteti, imaju dobro definiran fizički oblik, baš kao i kod svakodnevnih biljaka i životinja, dovoljan fizički poremećaj na ovoj "posudi" može brzo dovesti do gubitka života organizma u pitanje.

Membrana koja okružuje stanice izuzetno dobro obavlja svoj posao, održavajući svoj osnovni oblik u čitavom životu na Zemlji stotinama milijuna godina. Ali to nije čarobna prepreka i može je smrtno poremetiti razne vrste sila, što dovodi do raspada stanica i njegov sadržaj na isti način kao recimo gumeni balon koji je prepunjen sokom i voćem, a zatim iskoči.

Liza stanica je li ovo razbijanje stanice nekom vanjskom silom. Iako je to kobno za stanicu, postoje određene situacije u kojima ljudski znanstvenici žele lizirati stanicu ili stanice da dođu do sadržaja, a da ih ne unište. (Pomislite na stare filmove o bankroberima u kojima negativci pokušavaju dignuti u zrak trezor, a da novac iznutra ne spale.) A

Stanice dolaze u dvije osnovne vrste, odražavajući dvije taksonomske domene u "korijenu" granajućeg stabla života: prokariotski i eukariotski, s pripadajućim domenama Prokariota (bakterije i drugi jednoćelijski ili jednoćelijski organizmi) i Eukariota (biljke, životinje, protisti i gljive, vrlo malo njih jednoćelijskih).

Prokariotske stanice obično imaju malo više od četiri elementa zajednička svim živim stanicama: a stanična membrana, a citoplazma ("goo" koji čini većinu stanične unutrašnjosti), genetski materijal u obliku DNA (deoksiribonukleinska kiselina) i ribosomi za stvaranje proteina. Eukariotske stanice, s druge strane, sadrže puno drugih svojstava, uključujući jezgru oko svoje DNA.

Glavna karakteristika koja razdvaja eukariotske stanice od prokariontskih stanica je ta da eukariotske stanice imaju membranu organele. Plazma membrana oko ovih struktura gotovo je identična onoj oko stanice u cjelini, pa su stoga ranjive na iste vrste fizičkih i kemijskih prijetnji.

Zapravo, jedna vrsta organela, nazvana a lizozom, čija je jedina svrha otapanje otpadnih tvari staničnog metabolizma kako bi ih se riješio.

Liza stanica, u kontekstu ovog članka, odnosit će se na svrhovitu lizu stanica od strane ljudi kako bi se sadržaj mogao dobiti netaknut, a ne samo na fizički ili kemijski događaj lize. Koje su neke stvari unutar stanica kojima bi znanstvenici i drugi možda željeli pristupiti?

Ako ne možete smisliti razlog s vrha glave, razmislite o dijelu stanice za koji smatrate da funkcionira više ili manje kao njegov mozak. To bi bilo jezgra (u eukariota) nakupine DNA pomalo nalik na membranu, difuznu jezgru (u prokariota).

Genetski materijal ima "pamćenje" u pravom smislu, jer čuva informacije slično kao i vaš um, premda se koristi različitim procesima. DNK je stoga neprocjenjiva meta znanstvenih radnika koji je trebaju izvući iz netaknutih stanica metodom lize.

Stanice sadrže niz drugih supstanci od interesa za medicinske i druge istraživače i laboratorijske radnike, uključujući DNA sestru RNA (ribonukleinska kiselina) i razni proteini, hormoni i druge makromolekule. O ekstrakciji proteina posebno se govori u nastavku.

Liza je jednostavno proces razbijanja nečega na mikroskopskoj razini. To u osnovi znači isto što i "otapanje", samo što ne možete vidjeti da se to događa vašim nepomičnim okom. Znanstvenici i drugi sada imaju razne načine za liziranje stanica u strateške svrhe.

(Zapamtite, dok stanica umre kad je lizirana, to ne znači da je "liza" ekvivalentna "uništavanju".)

Općenito, ove metode lize stanica uključuju mehanički i ne-mehaničke metode liziranja, uključujući potonje tri fizikalne, kemijske i biološke sredstvo za postizanje lize stanica. Korištenje puferske otopine za liziranje stanica kvalificira se kao kemijska metoda.

Mehanički poremećaj stanice može imati oblik a mlin za kuglice, u kojem se male staklene, metalne ili keramičke kuglice mućkaju velikom brzinom zajedno s tekućom smjesom stanica od interesa. U ovoj metodi kuglice jednostavno razbijaju stanice.

Alternativno, sonication, ili upotreba zvučnih valova, pruža drugačiju vrstu učinkovitog ometanja stanične membrane putem mehaničkog uređaja koji može biti učinkovit. Ti zvučni valovi imaju frekvenciju od oko 20 do 50 kHz ili od 20 000 do 50 000 otkucaja u sekundi. Metoda je bučna i također stvara dovoljno topline da ova metoda učini problematičnom za posebno osjetljive materijale.

Fizička liza:Osmotski šok jedan je od načina liziranja stanica; smanjuje ionsko "povlačenje" medija u kojem se stanice nalaze, što može uzrokovati da voda napusti medij i teče u stanice. To zauzvrat može prouzročiti bubrenje i pucanje stanica. Površinski aktivne tvari su vrsta deterdženta koji se u ovom procesu mogu koristiti za remećenje staničnih membrana.

Najviše bakterija, kvasac i biljna tkiva, međutim, otporni su na osmotske šokove zahvaljujući svojim staničnim stijenkama, koje eukariotskim stanicama u pravilu nedostaju. Kao rezultat toga, obično su potrebne jače tehnike ometanja.

A stanična bomba je još jedno fizičko sredstvo za ometanje stanica. Ovdje se stanice stavljaju pod vrlo visokim pritiskom (do 25.000 funti po kvadratnom inču ili oko 170 milijuna paskala). Kada se tlak brzo otpusti, nagla promjena tlaka uzrokuje oslobađanje plinova koji su se otopili u stanicama kao mjehurići. To zauzvrat otvara stanice.

Biološka liza:Enzimi može biti korisno u pomaganju razgradnje staničnih stijenki bakterija. Na primjer, lizozim je vrlo koristan za razgradnju staničnog zida bakterija, što je čvršća barijera od stanične membrane. Ostalo enzimi obično se koriste celulaza (koja razgrađuje škrob) i proteaze (koje razgrađuju proteine).

Kemijska liza: Deterdženti se, kako je napomenuto, koriste tijekom metode osmotskog šoka lizom stanica, ali se mogu koristiti i u samostalnoj lizi stanice pomoću samo kemijske otopine. Ovi deterdženti rade jednostavno stvaranjem proteina ugrađenih u stanična membrana (koji je uglavnom fosfat i lipidi) topljiviji, što olakšava razgradnju membrane u cjelini.

Pojam "otopina za lizu stanice" ponekad se, iako ne uvijek, koristi naizmjenično s "puferom za lizu". Stoga je korisno znati konkretno sastojci kemijskog koktela dizajniranog posebno za razgradnju stanične membrane bez narušavanja integriteta stanice sadržaj.

Tipični pufer za lizu može sadržavati mješavinu puferskih soli, kao što je sljedeće:

• 50 mM Tris-HCl pH 7,5 (industrijski pufer s malo alkalnom ili bazičnom pH ili razinom vodikovih iona)
• 100 mM NaCl (kuhinjska sol)
• 1 mM DTT (posebno za proteine)
• 5% glicerola (šećerni alkohol i "okosnica" lipida)

Ekstrakcija proteina je barem u principu dovoljno jednostavan postupak. Prvo se liziraju stanice iz kojih će se uzeti određeni protein. Bilo koja od gore opisanih metoda odabrana, jednom kada se protein sakupi, učinit će to obično treba odvojiti od puno pozadinske materije koja je, barem za sadašnje svrhe neželjeni.

Na primjer, nukleinske kiseline (DNA i RNA) gotovo se uvijek probiju u lizata, ili otopina koja sadrži oslobođeni sadržaj stanice. Posebni kemijski pripravci mogu se koristiti za "ispiranje" nukleinske kiseline iz otopine i ostavljanje uglavnom proteina. Dodatni kemijski i fizički koraci dovest će do veće i veće čistoće sakupljanih proteina.