Bunky sú základnými jednotkami života, pretože sú najjednoduchšími zreteľnými opakujúcimi sa biologickými „objektmi“, ktoré nesú hlavné vlastnosti spojené so životom, ako je reprodukcia a metabolizmus. Ako samostatné entity majú presne určenú fyzickú formu a rovnako ako pri každodenných rastlinách a zvierat, dostatočné fyzické narušenie tejto „nádoby“ môže rýchlo viesť k stratám na životoch pre organizmus v otázka.
Bunky obklopujúce membránu robia svoju prácu mimoriadne dobre, keď si stovky miliónov rokov udržiavali rovnakú základnú formu v celom živote na Zemi. Nie je to však magická bariéra a môže byť smrteľne narušená rôznymi druhmi síl, čo vedie k rozbitiu bunka a jeho obsah rovnakým spôsobom, ako napríklad povedzme gumový balón, ktorý je preplnený džúsom a ovocím a potom praskne.
Lýza buniek je to rozpad bunky nejakou vonkajšou silou. Aj keď je to pre bunku smrteľné, existujú určité situácie, v ktorých ľudskí vedci chcú bunku alebo bunky lýzovať, aby sa dostali k obsahu bez ich zničenia. (Zamyslite sa nad starými bankárskymi filmami, kde sa zločinci snažia vyhodiť do vzduchu trezor bez toho, aby vo vnútri spálili peniaze.) A
lýzový roztok, nazývaný tiež a lyzačný pufer, je jedným z mnohých spôsobov, ako to dosiahnuť.Komponenty buniek: Čo je na lži?
Bunky sa dodávajú v dvoch základných typoch, ktoré odrážajú dve taxonomické domény v „koreni“ rozvetveného stromu života: prokaryotický a eukaryotický, pričom príslušné domény sú Prokaryota (baktérie a iné jednobunkové alebo jednobunkové organizmy) a Eukaryota (rastliny, zvieratá, protisti a huby, veľmi málo z nich jednobunkových).
Prokaryotické bunky majú zvyčajne o niečo viac ako štyri prvky spoločné pre všetky živé bunky: a bunková membrána, a cytoplazma („goo“ tvoriaci väčšinu bunkového vnútra), genetický materiál vo forme DNA (deoxyribonukleová kyselina) a ribozómy na tvorbu bielkovín. Eukaryotické bunky na druhej strane obsahujú mnoho ďalších funkcií, vrátane jadra okolo ich DNA.
Hlavnou charakteristikou oddeľujúcou eukaryotické bunky od prokaryotických je, že eukaryotické bunky sú viazané na membránu organely. Plazmatická membrána okolo týchto štruktúr je prakticky identická s membránou okolo bunky ako celku, a sú tak zraniteľné voči rovnakým druhom fyzikálnych a chemických hrozieb.
V skutočnosti jeden druh organely, nazývaný a lyzozóm, ktorého jediným účelom je rozpúšťať odpadové produkty bunkového metabolizmu a zbaviť sa ich.
Základy bunkovej lýzy
Lýza buniek v kontexte tohto článku bude odkazovať na cieľavedomú lýzu buniek ľuďmi, aby sa dal získať neporušený obsah, nielen na fyzikálnu alebo chemickú udalosť lýzy. Čo sú niektoré z vecí vo vnútri buniek, ku ktorým by vedci a iní mohli chcieť prístup?
Ak si nemôžete myslieť na nejaký dôvod z vrchu svojej hlavy, zvážte časť bunky, ktorú vidíte ako fungujúcu viac-menej ako jej mozog. To by bolo jadro (u eukaryotov) aglomerácie DNA, ktorá sa trochu podobá difúznemu jadru bez membrán (u prokaryotov).
Genetický materiál má „pamäť“ v skutočnom zmysle, pretože uchováva informácie podobne ako vaša myseľ, hoci využíva rôzne procesy. DNA je preto neoceniteľným cieľom vedeckých pracovníkov, ktorí ju potrebujú extrahovať z intaktných buniek pomocou lýzy.
Bunky obsahujú celý rad ďalších látok, ktoré sú zaujímavé pre lekárov a ďalších výskumných pracovníkov a pracovníkov laboratórií, vrátane súrodencov DNA RNA (kyselina ribonukleová) a rôzne proteíny, hormóny a ďalšie makromolekuly. Konkrétne sa o extrakcii proteínov hovorí nižšie.
Definícia a typy bunkovej lýzy
Lýza je jednoducho proces rozbitia niečoho na mikroskopickej úrovni. Znamená to v podstate to isté ako „rozpustenie“, až na to, že nemôžete vidieť, ako sa to deje vašim voľným okom. Vedci a ďalší majú v súčasnosti rôzne spôsoby lýzy buniek na strategické účely.
(Pamätajte, že zatiaľ čo bunka pri lýze zomrie, neznamená to, že „lýza“ je ekvivalentná „zničeniu“).
Spravidla tieto metódy lýzy buniek zahŕňajú mechanický a nemechanické spôsoby lýzy, pričom posledné tri sú vrátane fyzikálne, chemické a biologické prostriedky na dosiahnutie lýzy buniek. Použitie tlmivého roztoku na lýzu buniek sa kvalifikuje ako chemická metóda.
Mechanické formy bunkovej lýzy
Mechanické narušenie bunky môže mať formu a perličkový mlyn, pri ktorých sa vysokou rýchlosťou pretrepávajú malé sklenené, kovové alebo keramické guľôčky spolu s kvapalnou zmesou požadovaných buniek. Pri tejto metóde guľôčky jednoducho rozbijú bunky.
Prípadne ultrazvukomalebo použitie zvukových vĺn poskytuje iný typ účinného narušenia bunkovej membrány prostredníctvom mechanického prístroja, ktorý môže byť účinný. Tieto zvukové vlny majú frekvenciu približne 20 až 50 kHz alebo 20 000 až 50 000 úderov za sekundu. Metóda je hlučná a tiež vytvára dostatok tepla na to, aby bola táto metóda pre špeciálne materiály citlivé na teplo nepríjemná.
Ďalšie formy lýzy buniek
Fyzická lýza:Osmotický šok je jedným zo spôsobov lýzy buniek; znižuje iónový „ťah“ média, v ktorom sa nachádzajú bunky, čo môže spôsobiť, že voda opustí médium a prúdi do buniek. To zase môže spôsobiť opuch a prasknutie buniek. Povrchovo aktívne látky sú druhom čistiaceho prostriedku, ktorý sa môže použiť na narušenie bunkových membrán v tomto procese.
Väčšina baktérie, kvasinky a rastlinné tkanivá sú však rezistentné voči osmotickým šokom vďaka svojim bunkovým stenám, ktoré eukaryotickým bunkám spravidla chýbajú. Vo výsledku sú zvyčajne potrebné silnejšie techniky narušenia.
A bunková bomba je ďalší fyzický prostriedok na narušenie buniek. Tu sú bunky umiestnené pod veľmi vysokým tlakom (až do 25 000 libier na štvorcový palec alebo asi 170 miliónov Pascalov). Keď sa tlak rýchlo uvoľní, náhla zmena tlaku spôsobí, že plyny, ktoré sa rozpustili v bunkách, sa uvoľňujú ako bubliny. To zase rozbije bunky.
Biologická lýza:Enzýmy môžu byť užitočné pri degradácii bunkových stien baktérií. Napríklad lyzozým je veľmi užitočný na odbúravanie bunkovej steny baktérií, čo je pevnejšia bariéra ako bunková membrána. Iné enzýmy Medzi bežne používané látky patrí celuláza (ktorá degraduje škrob) a proteázy (degradujúce proteíny).
Chemická lýza: Detergenty, ako je uvedené, sa používajú počas metódy osmotického šoku pri lýze buniek, ale môžu sa tiež použiť pri samostatnej lýze buniek pomocou samotného chemického roztoku. Títo pracie prostriedky pracujte jednoducho tak, že vytvoríte bielkoviny zabudované do bunková membrána (ktorý je väčšinou fosfátový a lipidový) rozpustnejší, čo uľahčuje odbúravanie membrány ako celku.
Čo je v lyzačnom pufri?
Pojem „roztok na lýzu buniek“ sa niekedy, aj keď nie vždy, používa zameniteľne s pojmom „lyzačný pufor“. Je preto užitočné poznať konkrétny prípad zložky chemického koktailu určené špeciálne na rozklad bunkovej membrány bez toho, aby bola narušená celistvosť bunky obsah.
Typický lýzovací tlmivý roztok môže obsahovať zmes tlmivých solí, ako napríklad:
- 50 mM Tris-HCl pH 7,5 (priemyselný pufor s mierne zásaditou alebo zásaditou úrovňou pH alebo vodíkových iónov)
- 100 mM NaCl (kuchynská soľ)
- 1 mM DTT (špeciálne pre proteíny)
- 5% glycerol (cukrový alkohol a „kostra“ lipidov)
Technika extrakcie bielkovín
Extrakcia bielkovín je dostatočne jednoduchý proces, prinajmenšom v zásade. Najskôr sa lyžujú bunky, z ktorých sa bude brať špecifický proteín. Ktorákoľvek z vyššie opísaných metód sa vyberie, bude sa to robiť, len čo sa proteín zhromaždí je zvyčajne potrebné oddeliť od mnohých základných látok, ktoré, aspoň pre súčasné účely, sú nežiaduce.
Napríklad, nukleové kyseliny (DNA a RNA) sa takmer vždy dostanú do lyzátalebo roztok obsahujúci uvoľnený obsah buniek. Na „premytie“ nukleovej kyseliny z roztoku a zanechanie väčšinou bielkovín je možné použiť špeciálne chemické prípravky. Ďalšie chemické a fyzikálne kroky povedú k čoraz väčšej čistote zhromažďovaného proteínu.