細胞溶解液の目的

細胞は、生殖や代謝などの生命に関連する主要な特性を備えた、最も単純で明確な繰り返しの生物学的「物体」であるため、生命の基本単位です。 自己完結型のエンティティとして、それらは明確に定義された物理的形態を持ち、日常の植物と同じように 動物、この「血管」への十分な物理的破壊は、すぐに生物の生命の損失につながる可能性があります 質問。

細胞を取り巻く膜は、地球上のすべての生命において何億年もの間同じ基本的な形を維持しており、その役割を非常にうまく果たしています。 しかし、それは魔法の障壁ではなく、さまざまな種類の力によって致命的に破壊され、 細胞 内容物は、たとえば、ジュースや果物でいっぱいになってからはじけるゴム製の風船と同じです。

細胞溶解 これは、何らかの外力によって細胞が崩壊することです。 細胞にとっては致命的ですが、人間科学者が細胞を破壊せずに内容物に到達するために細胞を溶解したいという特定の状況があります。 （悪者が内部のお金を燃やさずに金庫室を爆破しようとする古い銀行強盗映画を考えてみてください。）A 溶解液、とも呼ばれます 溶解緩衝液は、これを実現するための多くの方法の1つです。

細胞には2つの基本的なタイプがあり、生命の木の枝分かれの「根」にある2つの分類学的ドメインを反映しています。 原核生物 そして 真核生物、対応するドメインは 原核生物 （細菌およびその他の単細胞または単細胞生物）および 真核生物 （植物、動物、原生生物、菌類、単細胞のものはごくわずかです）。

原核細胞は通常、すべての生細胞に共通する4つの要素よりも少し多くを持っています。 細胞膜、 細胞質 （細胞内部の大部分を構成する「グー」）、の形の遺伝物質 DNA （デオキシリボ核酸）およびタンパク質を作るためのリボソーム。 一方、真核細胞には、DNAの周りの核など、他の多くの特徴が含まれています。

真核細胞を原核細胞から分離する主な特徴は、真核細胞が膜に結合していることです オルガネラ. これらの構造の周りの原形質膜は、全体として細胞の周りの原形質膜と実質的に同一であり、したがって、それらは同じ種類の物理的および化学的脅威に対して脆弱です。

実際、オルガネラの一種は、 リソソームは、細胞代謝の老廃物を溶解してそれらを取り除くことを唯一の目的としています。

この記事の文脈では、細胞溶解とは、溶解の物理的または化学的イベントだけでなく、内容物を無傷で取得できるようにするための、ヒトによる細胞の意図的な溶解を指します。 科学者や他の人がアクセスしたいと思うかもしれない細胞内のもののいくつかは何ですか？

頭のてっぺんから理由が思いつかない場合は、細胞の脳のように機能していると思われる部分を考えてみてください。 それは 核 （真核生物では）DNAの凝集は、（原核生物では）膜のない拡散した核にいくぶん似ています。

遺伝物質は、さまざまなプロセスを使用していても、あなたの精神と同じように情報を保存するため、本当の意味で「記憶」を持っています。 したがって、DNAは、溶解法を使用して無傷の細胞からDNAを抽出する必要がある科学者にとって非常に貴重なターゲットです。

細胞には、DNAの兄弟を含む、医療や他の研究者や研究室の労働者が関心を持つ他のさまざまな物質が含まれています RNA（リボ核酸） さまざまなタンパク質、ホルモン、その他の高分子。 タンパク質抽出については、以下で具体的に説明します。

溶解は、単に微視的なレベルで何かを分解するプロセスです。 それは、肉眼でそれが起こっているのを見ることができないことを除いて、本質的に「溶解」と同じことを意味します。 科学者やその他の人々は現在、戦略的な目的で細胞を溶解するさまざまな方法を持っています。

（細胞が溶解すると死ぬが、これは「溶解」が「破壊」と同等であることを意味するものではないことを忘れないでください。）

一般的に、これらの細胞溶解法には以下が含まれます。 機械的 および非機械的溶解法。後者の3つには以下が含まれます。 物理的、化学的および生物学的 細胞溶解をもたらす手段。 細胞溶解緩衝液を使用することは、化学的方法として適格です。

細胞の機械的破壊は、 ビーズミル、小さなガラス、金属、またはセラミックの球体が、目的の細胞の液体混合物とともに高速で振とうされます。 この方法では、ビーズは単に細胞を壊して開きます。

または、 超音波処理、または音波の使用は、効果的である可能性がある機械的装置を介して、異なるタイプの効果的な細胞膜破壊を提供します。 これらの音波の周波数は約20〜50 kHz、つまり毎秒20,000〜50,000ビートです。 この方法はノイズが多く、特に熱に敏感な材料にとってこの方法を面倒にするのに十分な熱を発生させます。

物理的溶解：浸透圧ショック 細胞を溶解する1つの方法です。 それは、細胞が入っている培地のイオン性の「引っ張り」を低下させ、水が培地を離れて細胞に流れ込む原因となる可能性があります。 これにより、細胞が膨張して破裂する可能性があります。 界面活性剤 このプロセスで細胞膜を破壊するために使用できる一種の界面活性剤です。

最も バクテリアしかし、酵母や植物組織は、真核細胞には原則として欠けている細胞壁のおかげで、浸透圧ショックに耐性があります。 その結果、通常、より強力な破壊技術が必要になります。

A 細胞爆弾 細胞を破壊するもう一つの物理的手段です。 ここでは、セルは非常に高い圧力（1平方インチあたり最大25,000ポンド、つまり約1億7000万パスカル）に置かれます。 圧力が急激に解放されると、急激な圧力変化により、セルに溶解したガスが気泡として放出されます。 これにより、セルが壊れて開きます。

生物学的溶解：酵素 バクテリアの細胞壁を分解するのを助けるのに役立つかもしれません。 たとえば、リゾチームは、細胞膜よりも頑丈なバリアである細菌の細胞壁を破壊するのに非常に役立ちます。 その他 酵素 一般的に使用されるのは、セルラーゼ（デンプンを分解する）とプロテアーゼ（タンパク質を分解する）です。

化学溶解： 前述のように、界面活性剤は、細胞溶解の浸透圧ショック法で使用されますが、化学溶液のみを使用することにより、スタンドアロンの細胞溶解でも使用できます。 これら 洗剤 に埋め込まれたタンパク質を作るだけで機能します 細胞膜 （ほとんどがリン酸塩と脂質です）より溶けやすく、膜全体が分解しやすくなります。

「細胞溶解液」という用語は、常にではありませんが、「溶解緩衝液」と同じ意味で使用されることがあります。 したがって、特定のことを知ることは有用です 細胞の完全性を損なうことなく細胞膜を破壊するように特別に設計された化学カクテルの成分 内容。

一般的な溶解緩衝液には、次のような緩衝塩の混合物が含まれている場合があります。

• 50 mM Tris-HCl pH 7.5（わずかにアルカリ性または塩基性のpHまたは水素イオンレベルの工業用緩衝液）
• 100 mM NaCl（食卓塩）
• 1 mM DTT（特にタンパク質用）
• 5％グリセロール（糖アルコールと脂質の「バックボーン」）

タンパク質の抽出は、少なくとも原則として、十分に単純なプロセスです。 まず、特定のタンパク質が取り出される細胞が溶解されます。 上記の方法のいずれかを選択すると、タンパク質が収集されると、 通常、少なくとも現在の目的では、多くの背景事項から分離する必要があります。 不要。

例えば、 核酸 （DNAとRNA）ほとんどの場合 溶解物、または解放されたセルの内容を含むソリューション。 特別な化学製剤を使用して、溶液から核酸を「洗い流し」、ほとんどのタンパク質を残します。 追加の化学的および物理的ステップにより、収集されるタンパク質の純度がますます高くなります。