Scopul soluției de liză celulară

Celulele sunt unitățile de bază ale vieții, deoarece sunt cele mai simple „obiecte” biologice care se repetă, care au proprietățile majore asociate vieții, cum ar fi reproducerea și metabolismul. Ca entități autonome, ele au o formă fizică bine definită, la fel ca în cazul plantelor de zi cu zi și animale, o perturbare fizică suficientă a acestui „vas” poate duce rapid la pierderea de vieți pentru organismul din întrebare.

Membrana celulelor din jur își face treaba extrem de bine, după ce și-a menținut aceeași formă de bază în toată viața de pe Pământ de sute de milioane de ani. Dar nu este o barieră magică și poate fi întrerupt letal de diferite tipuri de forțe, ducând la ruperea celulă și conținutul său în același mod ca, să zicem, un balon de cauciuc care este umplut excesiv cu suc și fructe și apoi apare.

Liza celulară este aceasta despărțirea unei celule de o forță externă. Deși este fatal pentru celulă, există anumite situații în care oamenii de știință umani doresc să lizeze o celulă sau celule pentru a ajunge la conținut fără a le distruge. (Gândiți-vă la filme vechi de bănci în care băieții răi încearcă să arunce în aer o boltă fără să ardă banii din interior.) A

Celulele vin în două tipuri de bază, reflectând cele două domenii taxonomice la „rădăcina” arborelui ramificat al vieții: procariotă și eucariotă, cu domeniile corespunzătoare fiind Prokaryota (bacterii și alte organisme unicelulare sau unicelulare) și Eukaryota (plante, animale, protiste și ciuperci, foarte puține dintre ele unicelulare).

Celulele procariote au de obicei puțin mai mult decât cele patru elemente comune tuturor celulelor vii: a membrana celulara, A citoplasma ("goo" care formează cea mai mare parte a interiorului celulei), material genetic sub formă de ADN (acid dezoxiribonucleic) și ribozomi pentru producerea proteinelor. Celulele eucariote, pe de altă parte, conțin o mulțime de alte caracteristici, inclusiv un nucleu în jurul ADN-ului lor.

Principala caracteristică care separă celulele eucariote de celulele procariote este că celulele eucariote au legătură cu membranele organite. Membrana plasmatică din jurul acestor structuri este practic identică cu cea din jurul celulei în ansamblu și, prin urmare, sunt vulnerabile la aceleași tipuri de amenințări fizice și chimice.

De fapt, un fel de organet, numit a lizozom, are singurul scop de a dizolva produsele reziduale ale metabolismului celular pentru a scăpa de ele.

Liza celulară, în contextul acestui articol, se va referi la liza intenționată a celulelor de către oameni, astfel încât conținutul să poată fi obținut intact, nu doar la evenimentul fizic sau chimic al lizei. Care sunt unele dintre lucrurile din interiorul celulelor la care oamenii de știință și alții ar putea dori să aibă acces?

Dacă nu vă puteți gândi la un motiv din partea de sus a capului dvs., luați în considerare partea unei celule pe care o vedeți funcționând mai mult sau mai puțin ca creierul ei. Asta ar fi nucleu (în eucariote) ale aglomerării ADN-ului seamănă oarecum cu un nucleu difuz fără membrană (în procariote).

Materialul genetic are „memorie” într-un sens real, deoarece păstrează informații la fel ca mintea ta, deși utilizează procese diferite. Prin urmare, ADN-ul este o țintă neprețuită a lucrătorilor din domeniul științei care au nevoie să-l extragă din celule intacte folosind o metodă de liză.

Celulele conțin o varietate de alte substanțe de interes pentru cercetătorii medicali și pentru alți cercetători și lucrătorii de laborator, inclusiv fratele ADN ARN (acid ribonucleic) și o varietate de proteine, hormoni și alte macromolecule. Extractia proteinelor este discutata mai jos.

Liza este pur și simplu procesul de separare a ceva la nivel microscopic. În esență, înseamnă același lucru cu „dizolvarea”, cu excepția faptului că nu poți vedea cum se întâmplă cu ochiul tău fără ajutor. Oamenii de știință și alții au acum o varietate de moduri de a liza celulele în scop strategic.

(Amintiți-vă, în timp ce o celulă moare atunci când este lizată, acest lucru nu înseamnă că „liză” este echivalent cu „distruge”).

În general, aceste metode de liză celulară includ mecanic și metode de lizare nemecanice, cu ultimele trei incluzând fizic, chimic și biologic mijloace de a produce liza celulară. Utilizarea unei soluții tampon de liză celulară se califică ca metodă chimică.

Întreruperea mecanică a celulei poate lua forma unui moara de mărgele, în care sferele mici de sticlă, metal sau ceramică sunt agitate cu viteză mare împreună cu un amestec lichid de celule de interes. În această metodă, margelele pur și simplu rup celulele deschise.

Alternativ, sonicare, sau utilizarea undelor sonore, oferă un tip diferit de întrerupere eficientă a membranei celulare printr-un aparat mecanic care poate fi eficient. Aceste unde sonore au o frecvență de aproximativ 20 până la 50 kHz sau 20.000 până la 50.000 de bătăi pe secundă. Metoda este zgomotoasă și creează, de asemenea, suficientă căldură pentru a face această metodă supărătoare în special materialelor sensibile la căldură.

Liza fizică:Șoc osmotic este o modalitate de a liza celulele; scade „tragerea” ionică a mediului în care se află celulele, ceea ce poate face ca apa să părăsească mediul și să curgă în celule. La rândul său, acest lucru poate determina umflarea și explozia celulelor. Surfactanți sunt un fel de detergent care poate fi folosit pentru a perturba membranele celulare în acest proces.

Cel mai bacterii, drojdia și țesuturile vegetale, totuși, sunt rezistente la șocurile osmotice datorită pereților lor celulari, de care celulele eucariote de regulă lipsesc. Ca urmare, sunt de obicei necesare tehnici mai puternice de întrerupere.

A bombă celulară este un alt mijloc fizic de perturbare a celulelor. Aici, celulele sunt plasate sub presiune foarte mare (până la 25.000 de lire pe inch pătrat, sau aproximativ 170 de milioane de pascali). Când presiunea este eliberată rapid, schimbarea bruscă a presiunii face ca gazele care s-au dizolvat în celule să fie eliberate sub formă de bule. La rândul său, aceasta sparge celulele.

Liza biologică:Enzime poate fi utilă pentru a ajuta la degradarea pereților celulari ai bacteriilor. Lizozima, de exemplu, este foarte utilă pentru descompunerea peretelui celular al bacteriilor, care este o barieră mai robustă decât membrana celulară. Alte enzime utilizate în mod obișnuit includ celulaza (care degradează amidonul) și proteazele (care degradează proteinele).

Liza chimică: După cum sa menționat, detergenții sunt utilizați în timpul metodei de șoc osmotic al lizei celulare, dar pot fi folosiți și în liza autonomă a celulei prin utilizarea unei soluții chimice singure. Aceste detergenți funcționează pur și simplu făcând proteinele încorporate în membrana celulara (care este în mare parte fosfat și lipide) mai solubil, facilitând degradarea membranei în ansamblu.

Termenul „soluție de liză celulară” este uneori, deși nu întotdeauna, utilizat alternativ cu „tampon de liză”. Deci, este util să cunoașteți specificul ingrediente ale unui cocktail chimic concepute special pentru a descompune membrana celulară fără a compromite integritatea celulei conținut.

Un tampon tipic de liză poate conține un amestec de săruri tampon, cum ar fi următoarele:

• 50 mM Tris-HCI pH 7,5 (un tampon industrial cu un nivel ușor alcalin sau bazic, pH sau ion de hidrogen)
• 100 mM NaCl (sare de masă)
• 1 mM TDT (special pentru proteine)
• 5% glicerol (un alcool din zahăr și „coloana vertebrală” a lipidelor)

Extracția proteinelor este un proces suficient de simplu, cel puțin în principiu. În primul rând, celulele din care va fi preluată o anumită proteină sunt lizate. Oricare dintre metodele descrise mai sus este selectată, odată ce proteina a fost colectată, aceasta va fi de obicei trebuie să fie separați de o mulțime de elemente de fond care, cel puțin în scopurile actuale, sunt nedorit.

De exemplu, acizi nucleici (ADN și ARN) aproape întotdeauna își fac drum în lizat, sau soluția care conține conținutul celulei eliberate. Preparatele chimice speciale pot fi folosite pentru a „spăla” acidul nucleic din soluție și pentru a lăsa în mare parte proteine. Etape chimice și fizice suplimentare vor duce la o puritate din ce în ce mai mare în proteina colectată.