Komórki są podstawowymi jednostkami życia, ponieważ są najprostszymi, odrębnymi, powtarzającymi się biologicznymi „obiektami”, które posiadają główne właściwości związane z życiem, takie jak reprodukcja i metabolizm. Jako samodzielne byty mają dobrze zdefiniowaną fizyczną formę i tak jak w przypadku roślin codziennego użytku i zwierząt, wystarczające fizyczne rozerwanie tego „naczynia” może szybko doprowadzić do utraty życia przez organizm w pytanie.
Otaczająca komórki błona wykonuje swoją pracę niezwykle dobrze, zachowując tę samą podstawową formę w całym życiu na Ziemi przez setki milionów lat. Nie jest to jednak magiczna bariera i może zostać śmiertelnie zakłócona przez różnego rodzaju siły, prowadząc do rozerwania komórka i jego zawartość w taki sam sposób, jak, powiedzmy, gumowy balon, który jest przepełniony sokiem i owocami, a następnie pęka.
Liza komórek jest to rozbicie komórki przez jakąś siłę zewnętrzną. Chociaż jest to śmiertelne dla komórki, istnieją pewne sytuacje, w których naukowcy-ludzie chcą dokonać lizy komórki lub komórek, aby dostać się do zawartości bez ich niszczenia. (Pomyśl o starych filmach o napadach na banki, w których źli ludzie próbują wysadzić skarbiec, nie spalając w nim pieniędzy.)
Składniki komórek: co należy poddać lizie?
Komórki dzielą się na dwa podstawowe typy, odzwierciedlające dwie domeny taksonomiczne w „korzeniu” rozgałęzionego drzewa życia: prokariotyczny i eukariotyczny, przy czym odpowiednie domeny to Prokariota (bakterie i inne organizmy jednokomórkowe lub jednokomórkowe) oraz Eukariota (rośliny, zwierzęta, protisty i grzyby, bardzo niewiele jednokomórkowych).
Komórki prokariotyczne mają zwykle niewiele więcej niż cztery elementy wspólne dla wszystkich żywych komórek: a Błona komórkowa, a cytoplazma ("maź" stanowiąca większość wnętrza komórki), materiał genetyczny w postaci DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) i rybosomy do wytwarzania białek. Z drugiej strony komórki eukariotyczne zawierają wiele innych cech, w tym jądro wokół ich DNA.
Główną cechą oddzielającą komórki eukariotyczne od komórek prokariotycznych jest to, że komórki eukariotyczne są związane z błoną organelle. Błona plazmatyczna wokół tych struktur jest praktycznie identyczna z błoną wokół komórki jako całości, a zatem są one podatne na te same rodzaje zagrożeń fizycznych i chemicznych.
W rzeczywistości jeden rodzaj organelli, zwany a lizosom, ma wyłącznie na celu rozpuszczanie produktów przemiany materii w komórkach, aby się ich pozbyć.
Podstawy rozpadu komórek Cell
Liza komórek, w kontekście tego artykułu, będzie odnosić się do celowej lizy komórek przez ludzi, aby zawartość mogła być uzyskana w stanie nienaruszonym, a nie tylko do fizycznego lub chemicznego zdarzenia lizy. Do jakich rzeczy wewnątrz komórek naukowcy i inni mogą chcieć uzyskać dostęp?
Jeśli nie możesz wymyślić powodu z głowy, rozważ część komórki, którą postrzegasz jako działającą mniej więcej jak jej mózg. To byłby jądro (u eukariontów) aglomeracji DNA nieco przypominającej pozbawione błony, rozproszone jądro (u prokariontów).
Materiał genetyczny ma „pamięć” w prawdziwym sensie, ponieważ przechowuje informacje podobnie jak twój umysł, chociaż przy użyciu różnych procesów. DNA jest zatem nieocenionym celem pracowników naukowych, którzy muszą wyodrębnić je z nienaruszonych komórek metodą lizy.
Komórki zawierają wiele innych substancji interesujących dla lekarzy i innych badaczy oraz pracowników laboratoriów, w tym rodzeństwo DNA RNA (kwas rybonukleinowy) oraz różnorodne białka, hormony i inne makrocząsteczki. Ekstrakcja białek jest szczegółowo omówiona poniżej.
Definicja i typy lizy komórek
Liza to po prostu proces rozbijania czegoś na części na poziomie mikroskopowym. Zasadniczo oznacza to samo, co „rozpuszczanie się”, z wyjątkiem tego, że nie możesz zobaczyć, jak to się dzieje nieuzbrojonym okiem. Naukowcy i inni mają teraz wiele sposobów na lizę komórek w celach strategicznych.
(Pamiętaj, że chociaż komórka umiera podczas lizy, nie oznacza to, że „lyse” jest równoznaczne z „zniszczeniem”).
Ogólnie rzecz biorąc, te metody lizy komórek obejmują: mechaniczny i niemechaniczne metody lizy, przy czym trzy ostatnie obejmują: fizyczne, chemiczne i biologiczne sposoby doprowadzenia do lizy komórek. Stosowanie roztworu buforowego do lizy komórkowej kwalifikuje się jako metoda chemiczna.
Mechaniczne formy lizy komórkowej
Mechaniczne rozerwanie komórki może przybrać postać młynek perełkowy, w którym małe szklane, metalowe lub ceramiczne kulki są potrząsane z dużą prędkością wraz z płynną mieszaniną interesujących nas komórek. W tej metodzie kulki po prostu rozbijają komórki.
Alternatywnie, sonikacja, czyli wykorzystanie fal dźwiękowych, zapewnia inny rodzaj skutecznego rozrywania błony komórkowej za pomocą urządzenia mechanicznego, które może być skuteczne. Te fale dźwiękowe mają częstotliwość od około 20 do 50 kHz lub 20 000 do 50 000 uderzeń na sekundę. Metoda jest głośna, a także wytwarza wystarczająco dużo ciepła, aby uczynić tę metodę kłopotliwą w przypadku materiałów szczególnie wrażliwych na ciepło.
Inne formy lizy komórkowej
Fizyczna liza:Szok osmotyczny jest jednym ze sposobów na lizę komórek; obniża jonowe „przyciąganie” pożywki, w której znajdują się komórki, co może spowodować, że woda opuści pożywkę i wpłynie do komórek. To z kolei może powodować pęcznienie i pękanie komórek. Surfaktanty są rodzajem detergentu, który można wykorzystać do rozerwania błon komórkowych w tym procesie.
Większość bakteriaJednak tkanki drożdżowe i roślinne są odporne na wstrząsy osmotyczne dzięki ścianom komórkowym, których komórkom eukariotycznym z reguły brakuje. W rezultacie zwykle wymagane są silniejsze techniki zakłócania.
ZA bomba komórkowa jest kolejnym fizycznym sposobem niszczenia komórek. Tutaj komórki są umieszczane pod bardzo wysokim ciśnieniem (do 25 000 funtów na cal kwadratowy, czyli około 170 milionów paskali). Gdy ciśnienie jest szybko uwalniane, nagła zmiana ciśnienia powoduje, że gazy rozpuszczone w komórkach są uwalniane w postaci pęcherzyków. To z kolei rozbija komórki.
Liza biologiczna:Enzymy może pomóc w degradacji ścian komórkowych bakterii. Na przykład lizozym jest bardzo przydatny do rozbijania ściany komórkowej bakterii, która jest mocniejszą barierą niż błona komórkowa. Inny enzymy powszechnie stosowane obejmują celulazę (która rozkłada skrobię) i proteazy (które rozkładają białka).
Liza chemiczna: Jak zauważono, detergenty są używane podczas metody lizy komórek metodą szoku osmotycznego, ale mogą być również stosowane w samodzielnych lizach komórek poprzez użycie samego roztworu chemicznego. Te detergenty działają po prostu poprzez tworzenie białek osadzonych w Błona komórkowa (który składa się głównie z fosforanów i lipidów) jest bardziej rozpuszczalny, co ułatwia degradację błony jako całości.
Co zawiera bufor do lizy?
Termin „roztwór do lizy komórek” jest czasami, choć nie zawsze, używany zamiennie z „buforem do lizy”. Warto więc znać specyfikę składniki koktajlu chemicznego zaprojektowanego specjalnie w celu rozbicia błony komórkowej bez naruszania integralności komórki zawartość.
Typowy bufor do lizy może zawierać mieszaninę soli buforujących, takich jak:
- 50 mM Tris-HCl pH 7,5 (bufor przemysłowy o lekko zasadowym lub zasadowym pH lub poziomie jonów wodorowych)
- 100 mM NaCl (sól kuchenna)
- 1 mM DTT (specyficznie dla białek)
- 5% glicerol (alkohol cukrowy i „szkielet” lipidów)
Technika ekstrakcji białka
Ekstrakcja białka jest dość prostym procesem, przynajmniej w zasadzie. Najpierw poddaje się lizie komórki, z których zostanie pobrane określone białko. Bez względu na to, która z wyżej opisanych metod zostanie wybrana, po zebraniu białka, będzie ono zwykle muszą być oddzielone od wielu innych rzeczy, które, przynajmniej dla obecnych celów, są niepożądany.
Na przykład, kwasy nukleinowe (DNA i RNA) prawie zawsze trafiają do lizatlub roztwór zawierający uwolnioną zawartość komórki. Do „wymycia” kwasu nukleinowego z roztworu można użyć specjalnych preparatów chemicznych, pozostawiając po sobie głównie białko. Dodatkowe kroki chemiczne i fizyczne doprowadzą do coraz większej czystości zbieranego białka.