As células são as unidades básicas da vida, pois são os "objetos" biológicos repetitivos mais simples e distintos que possuem as principais propriedades associadas à vida, como reprodução e metabolismo. Como entidades independentes, eles têm uma forma física bem definida, e assim como as plantas e animais, perturbação física suficiente para este "vaso" pode rapidamente levar à perda de vida do organismo em pergunta.
A membrana que envolve as células faz seu trabalho extremamente bem, tendo mantido sua mesma forma básica em toda a vida na Terra por centenas de milhões de anos. Mas não é uma barreira mágica e pode ser destruída letalmente por vários tipos de forças, levando à quebra do célula e seu conteúdo da mesma forma que, digamos, um balão de borracha que está cheio de suco e frutas e então estoura.
Lise celular é a quebra de uma célula por alguma força externa. Embora seja fatal para a célula, existem certas situações em que os cientistas humanos desejam lisar uma célula ou células para obter o conteúdo sem destruí-las. (Pense em filmes antigos de assaltantes de bancos em que os bandidos tentam explodir um cofre sem queimar o dinheiro de dentro.) A
solução de lise, também chamado de tampão de lise, é uma das muitas maneiras de fazer isso.Componentes das células: o que é necessário para analisar?
As células vêm em dois tipos básicos, refletindo os dois domínios taxonômicos na "raiz" da árvore da vida que se ramifica: procariota e eucariótico, com os domínios correspondentes sendo Prokaryota (bactérias e outros organismos unicelulares ou unicelulares) e Eukaryota (plantas, animais, protistas e fungos, poucos deles unicelulares).
As células procarióticas geralmente têm pouco mais do que os quatro elementos comuns a todas as células vivas: a membrana celular, uma citoplasma (a "gosma" que compõe a maior parte do interior da célula), material genético na forma de DNA (ácido desoxirribonucléico) e ribossomos para a produção de proteínas. As células eucarióticas, por outro lado, contêm muitas outras características, incluindo um núcleo ao redor de seu DNA.
A principal característica que separa as células eucarióticas das procarióticas é que as células eucarióticas possuem organelas. A membrana plasmática em torno dessas estruturas é virtualmente idêntica à que envolve a célula como um todo e, portanto, elas são vulneráveis aos mesmos tipos de ameaças físicas e químicas.
Na verdade, um tipo de organela, chamada de lisossoma, tem o único propósito de dissolver os produtos residuais do metabolismo celular para se livrar deles.
Noções básicas de lise celular
A lise celular, no contexto deste artigo, se refere à lise intencional de células por humanos para que o conteúdo possa ser obtido intacto, e não apenas ao evento físico ou químico da lise. Quais são algumas das coisas dentro das células que os cientistas e outras pessoas podem querer acessar?
Se você não consegue pensar em uma razão de cabeça, considere a parte de uma célula que você vê funcionando mais ou menos como seu cérebro. Isso seria o núcleo (em eucariotos) da aglomeração de DNA, algo semelhante a um núcleo difuso sem membrana (em procariotos).
O material genético possui "memória" no sentido real, pois preserva as informações de maneira muito semelhante à da sua mente, embora utilizando processos diferentes. O DNA é, portanto, um alvo inestimável para os cientistas que precisam extraí-lo de células intactas usando um método de lise.
As células contêm uma variedade de outras substâncias de interesse para pesquisadores médicos e outros pesquisadores e trabalhadores de laboratório, incluindo o irmão do DNA RNA (ácido ribonucléico) e uma variedade de proteínas, hormônios e outras macromoléculas. A extração de proteínas especificamente é discutida abaixo.
Definição e tipos de lise celular
A lise é simplesmente o processo de quebrar algo em nível microscópico. Significa essencialmente a mesma coisa que "dissolver", exceto que você não pode ver isso acontecendo a olho nu. Cientistas e outros agora têm uma variedade de maneiras de lisar células para fins estratégicos.
(Lembre-se de que, embora uma célula morra quando é lisada, isso não significa que "lisar" é equivalente a "destruir".)
Geralmente, esses métodos de lise celular incluem mecânico e métodos de lise não mecânicos, com os três últimos incluindo físico, químico e biológico meio de provocar a lise celular. Usar uma solução tampão de lise celular se qualifica como um método químico.
Formas mecânicas de lise celular
A ruptura mecânica da célula pode assumir a forma de um moinho de contas, em que pequenas esferas de vidro, metal ou cerâmica são agitadas em alta velocidade junto com uma mistura líquida das células de interesse. Neste método, as contas simplesmente quebram as células abertas.
Alternativamente, sonicação, ou o uso de ondas sonoras, fornece um tipo diferente de ruptura eficaz da membrana celular por meio de um aparelho mecânico que pode ser eficaz. Essas ondas sonoras têm uma frequência de cerca de 20 a 50 kHz, ou 20.000 a 50.000 batidas por segundo. O método é barulhento e também cria calor suficiente para torná-lo problemático para materiais especialmente sensíveis ao calor.
Outras formas de lise celular
Lise física:Choque osmótico é uma forma de lisar células; ele diminui a "atração" iônica do meio em que as células estão, o que pode fazer com que a água deixe o meio e flua para as células. Isso, por sua vez, pode fazer com que as células inchem e se rompam. Surfactantes são um tipo de detergente que pode ser usado para romper as membranas celulares neste processo.
A maioria bactérias, leveduras e tecidos vegetais, no entanto, são resistentes a choques osmóticos graças às suas paredes celulares, que as células eucarióticas geralmente não têm. Como resultado, geralmente são necessárias técnicas de interrupção mais fortes.
UMA bomba celular é outro meio físico de interromper as células. Aqui, as células são colocadas sob pressão muito alta (até 25.000 libras por polegada quadrada, ou cerca de 170 milhões de Pascais). Quando a pressão é liberada rapidamente, a mudança repentina de pressão faz com que os gases que foram dissolvidos nas células sejam liberados como bolhas. Isso, por sua vez, abre as células.
Lise biológica:Enzimas pode ser útil para ajudar a degradar as paredes celulares das bactérias. A lisozima, por exemplo, é muito útil para quebrar a parede celular das bactérias, que é uma barreira mais resistente do que a membrana celular. Outro enzimas comumente empregadas incluem celulase (que degrada o amido) e proteases (que degradam as proteínas).
Lise química: Os detergentes, como observado, são usados durante o método de choque osmótico de lise celular, mas também podem ser usados na lise celular autônoma por meio do uso de uma solução química sozinha. Esses detergentes funcionam simplesmente fazendo as proteínas incorporadas no membrana celular (que é principalmente fosfato e lipídios) mais solúvel, tornando mais fácil para a membrana como um todo ser degradada.
O que há em um tampão de lise?
O termo "solução de lise celular" é algumas vezes, embora nem sempre, usado de forma intercambiável com "tampão de lise". Portanto, é útil saber o específico ingredientes de um coquetel químico projetado especificamente para quebrar a membrana celular sem comprometer a integridade da célula conteúdo.
Um tampão de lise típico pode conter uma mistura de sais de tamponamento, como os seguintes:
- Tris-HCl 50 mM pH 7,5 (um tampão industrial com um pH ligeiramente alcalino ou básico ou nível de íon hidrogênio)
- NaCl 100 mM (sal de mesa)
- DTT 1 mM (especificamente para proteínas)
- 5% de glicerol (um álcool de açúcar e a "espinha dorsal" dos lipídios)
Técnica de extração de proteína
A extração de proteínas é um processo bastante simples, pelo menos em princípio. Primeiro, as células das quais uma proteína específica será retirada são lisadas. Qualquer um dos métodos descritos acima é selecionado, uma vez que a proteína foi coletada, ela irá geralmente precisam ser separados de um monte de matéria de fundo que, pelo menos para os propósitos presentes, é indesejado.
Por exemplo, ácidos nucleicos (DNA e RNA) quase sempre fazem o seu caminho para o lisado, ou a solução que contém o conteúdo da célula liberada. Preparações químicas especiais podem ser usadas para "lavar" o ácido nucléico da solução e deixar para trás a maior parte das proteínas. Etapas químicas e físicas adicionais levarão a uma pureza cada vez maior na proteína que está sendo coletada.