Šūnu lizēšanas šķīduma mērķis

Šūnas ir dzīves pamatvienības, jo tās ir vienkāršākie atšķirīgie atkārtojošie bioloģiskie "objekti", kuriem piemīt galvenās ar dzīvi saistītās īpašības, piemēram, reprodukcija un vielmaiņa. Viņiem kā pašpietiekamām vienībām ir precīzi definēta fiziskā forma, tāpat kā ikdienas augiem un dzīvniekiem pietiekoši fiziski traucējumi šajā "traukā" var ātri izraisīt dzīvības zaudēšanu organismā jautājums.

Šūnas, kas ieskauj šūnas, savu darbu veic ārkārtīgi labi, simtiem miljonu gadu garumā saglabājot to pašu pamata formu visā Zemes dzīvē. Bet tā nav maģiska barjera, un to var letāli izjaukt dažāda veida spēki, kas noved pie šūna un tā saturs tāpat kā, teiksim, gumijas balons, kas ir pārpildīts ar sulu un augļiem un pēc tam izlec.

Šūnu lizēšana vai tas ir šūnas sadalīšana ar kādu ārēju spēku. Lai gan tas ir letāli šūnai, ir noteiktas situācijas, kurās cilvēku zinātnieki vēlas šūnu vai šūnas lizēt, lai tiktu pie satura, tos neiznīcinot. (Padomājiet par vecām bankrotu filmām, kur ļaunie puiši mēģina uzspridzināt glabātuvi, nededzinot iekšā esošo naudu.) A

Šūnas ir divos pamatveidos, kas atspoguļo divus taksonomiskos apgabalus pie sazarotā dzīves koka "saknes": prokariots un eikariots, ar atbilstošajiem domēniem Prokariota (baktērijas un citi vienšūnas vai vienšūnas organismi) un Eukariota (augi, dzīvnieki, protisti un sēnītes, ļoti maz no tiem ir vienšūnas).

Prokariotu šūnās parasti ir nedaudz vairāk nekā četri elementi, kas ir kopīgi visām dzīvajām šūnām: a šūnu membrānu, a citoplazma ("goo", kas veido lielāko daļu šūnas interjera), ģenētiskais materiāls DNS (dezoksiribonukleīnskābe) un ribosomas olbaltumvielu ražošanai. Savukārt eikariotu šūnās ir daudz citu pazīmju, ieskaitot kodolu ap to DNS.

Galvenā iezīme, kas atdala eikariotu šūnas no prokariotu šūnām, ir tā, ka eikariotu šūnas ir saistītas ar membrānu organellas. Plazmas membrāna ap šīm struktūrām ir praktiski identiska tai, kas atrodas ap šūnu kopumā, un tādējādi tās ir neaizsargātas pret tāda paša veida fiziskiem un ķīmiskiem draudiem.

Faktiski viena veida organelle, ko sauc par a lizosoma, vienīgais mērķis ir izšķīdināt šūnu vielmaiņas atkritumus, lai no tiem atbrīvotos.

Šūnu lizēšana šī raksta kontekstā attieksies uz mērķtiecīgu cilvēku šūnu lizēšanu, lai saturu varētu iegūt neskartu, nevis tikai uz fizisko vai ķīmisko lizēšanas notikumu. Kas ir dažas lietas šūnās, kurām zinātnieki un citi varētu vēlēties piekļūt?

Ja jūs nevarat iedomāties iemeslu, kas atrodas ārpus jūsu galvas, apsveriet šūnas daļu, kuru redzat vairāk vai mazāk funkcionējošu kā smadzenes. Tas būtu kodols (eikariotos) DNS aglomerācijas, kas nedaudz atgādina bezmembrānu, difūzu kodolu (prokariotos).

Ģenētiskajam materiālam ir "atmiņa" reālā nozīmē, jo tas saglabā informāciju līdzīgi kā jūsu prāts, lai arī izmantojot dažādus procesus. Tāpēc DNS ir nenovērtējams zinātnes darbinieku mērķis, kuriem tas jāizņem no neskartām šūnām, izmantojot lizēšanas metodi.

Šūnas satur dažādas citas vielas, kas interesē medicīnas un citus pētniekus un laboratorijas darbiniekus, tostarp DNS brāļus un māsas RNS (ribonukleīnskābe) un dažādas olbaltumvielas, hormoni un citas makromolekulas. Olbaltumvielu ekstrakcija ir apskatīta tālāk.

Līze ir vienkārši process, kā kaut ko sadalīt mikroskopiskā līmenī. Tas būtībā nozīmē to pašu, ko "izšķīdināt", izņemot to, ka jūs nevarat redzēt, ka tas notiek ar jūsu nepieskatīto aci. Zinātniekiem un citiem cilvēkiem tagad ir dažādi veidi, kā lizēt šūnas stratēģiskiem mērķiem.

(Atcerieties, ka, kamēr šūna mirst, kad tā tiek lizēta, tas nenozīmē, ka "lizēt" ir līdzvērtīgs "iznīcināt".)

Parasti šīs šūnu lizēšanas metodes ietver: mehānisks un nemehāniskās lizēšanas metodes, ieskaitot pēdējās trīs fizikālās, ķīmiskās un bioloģiskās līdzekļi šūnu lizēšanai. Šūnu lizēšanas buferšķīduma izmantošana ir kvalificējama kā ķīmiska metode.

Šūnas mehāniski traucējumi var izpausties kā a krelles dzirnavas, kurā nelielas stikla, metāla vai keramikas sfēras lielā ātrumā sakrata kopā ar šķidro attiecīgo šūnu maisījumu. Izmantojot šo metodi, lodītes vienkārši pārtrauc šūnas.

Alternatīvi, ultraskaņavai skaņas viļņu izmantošana nodrošina cita veida efektīvu šūnu membrānas traucējumus, izmantojot mehāniskus aparātus, kas var būt efektīvi. Šo skaņas viļņu frekvence ir aptuveni 20 līdz 50 kHz vai 20 000 līdz 50 000 sitienu sekundē. Metode ir trokšņaina un rada arī pietiekami daudz siltuma, lai padarītu šo metodi apgrūtinošu īpaši karstumjutīgiem materiāliem.

Fiziskā lizēšana:Osmotiskais šoks ir viens no veidiem šūnu lizēšanai; tas pazemina šūnas esošās barotnes jonu "vilkšanu", kā rezultātā ūdens var atstāt barotni un ieplūst šūnās. Tas savukārt var izraisīt šūnu uzbriest un pārsprāgt. Virsmaktīvās vielas ir sava veida mazgāšanas līdzekļi, kurus var izmantot, lai šajā procesā traucētu šūnu membrānas.

Lielākā daļa baktērijas, raugs un augu audi tomēr ir izturīgi pret osmotiskiem satricinājumiem, pateicoties to šūnu sienām, kuru eikariotu šūnām parasti trūkst. Tā rezultātā parasti ir vajadzīgas stingrākas traucējumu paņēmieni.

A šūnu bumba ir vēl viens fizisks līdzeklis šūnu izjaukšanai. Šeit šūnas tiek pakļautas ļoti augstam spiedienam (līdz 25 000 mārciņām uz kvadrātcollu jeb aptuveni 170 miljoniem paskalu). Kad spiediens tiek ātri atbrīvots, pēkšņas spiediena izmaiņas izraisa šūnās izšķīdušo gāzu izdalīšanos kā burbuļus. Tas savukārt pārrauj šūnas.

Bioloģiskā lizēšana:Fermenti var būt noderīga, lai palīdzētu noārdīt baktēriju šūnu sienas. Piemēram, lizocīms ir ļoti noderīgs, lai noārdītu baktēriju šūnas sienu, kas ir stingrāka barjera nekā šūnas membrāna. Cits fermenti parasti lieto celulāzi (kas noārda cieti) un proteāzes (kas noārda olbaltumvielas).

Ķīmiska lizēšana: Mazgāšanas līdzekļi, kā atzīmēts, tiek izmantoti šūnu lizēšanas osmotiskā šoka laikā, bet tos var izmantot arī atsevišķu šūnu lizēšanā, izmantojot tikai ķīmisku šķīdumu. Šie mazgāšanas līdzekļi strādāt, vienkārši padarot olbaltumvielas iegultās šūnu membrānu (kas pārsvarā ir fosfāti un lipīdi) labāk šķīst, tādējādi membrānu kopumā var vieglāk noārdīt.

Termins "šūnu lizēšanas šķīdums" dažreiz, kaut arī ne vienmēr, tiek aizstāts ar "lizēšanas buferi". Tāpēc ir lietderīgi zināt konkrēto ķīmiskā kokteiļa sastāvdaļas, kas īpaši izveidotas, lai noārdītu šūnu membrānu, neapdraudot šūnas integritāti saturu.

Tipisks lizēšanas buferis var saturēt buferu sāļu maisījumu, piemēram:

• 50 mM Tris-HCl, pH 7,5 (rūpniecisks buferis ar nedaudz sārmainu vai bāzisku, pH vai ūdeņraža jonu līmeni)
• 100 mM NaCl (galda sāls)
• 1 mM DTT (īpaši olbaltumvielām)
• 5% glicerīna (cukura spirts un lipīdu "mugurkauls")

Olbaltumvielu ieguve ir pietiekami vienkāršs process, vismaz principā. Pirmkārt, tiek lizētas šūnas, no kurām tiks ņemts noteikts proteīns. Kura no iepriekš aprakstītajām metodēm tiek izvēlēta, tiklīdz olbaltumviela ir savākta, tā arī notiks parasti ir jānošķir no daudzām fona lietām, kas vismaz pašreizējiem mērķiem ir nevēlams.

Piemēram, nukleīnskābes (DNS un RNS) gandrīz vienmēr iekļūst lizātsvai šķīdums, kas satur atbrīvoto šūnu saturu. Lai "mazgātu" nukleīnskābi no šķīduma un atstātu galvenokārt olbaltumvielas, var izmantot īpašus ķīmiskus preparātus. Papildu ķīmiskās un fizikālās darbības novedīs pie tā, ka savāktā olbaltumviela kļūst arvien tīrāka.