Syfte med celllösningslösning

Celler är livets grundenheter, eftersom de är de enklaste distinkta upprepande biologiska "föremålen" som har de viktigaste egenskaperna förknippade med livet, såsom reproduktion och metabolism. Som fristående enheter har de en väldefinierad fysisk form, och precis som med vardagliga växter och djur kan tillräcklig fysisk störning av detta "kärl" snabbt leda till förlust av liv för organismen fråga.

Membranets omgivande celler gör sitt jobb extremt bra, efter att ha bibehållit samma grundform i allt liv på jorden i hundratals miljoner år. Men det är inte en magisk barriär och den kan dödligt störas av olika slag av krafter, vilket leder till att cell och dess innehåll på samma sätt som, säg, en gummiballong som är överfylld med juice och frukt och sedan dyker upp.

Celllys är detta att bryta sönder en cell av någon extern kraft. Även om det är dödligt för cellen, finns det vissa situationer där mänskliga forskare vill lysera en cell eller celler för att komma till innehållet utan att förstöra dem. (Tänk gamla bankrobberfilmer där skurkarna försöker spränga ett valv utan att bränna upp pengarna inuti.) A

Celler finns i två bastyper, vilket återspeglar de två taxonomiska domänerna vid "roten" till livets träd. prokaryot och eukaryot, med motsvarande domäner Prokaryota (bakterier och andra encelliga eller encelliga organismer) och Eukaryota (växter, djur, protister och svampar, mycket få av dem encelliga).

Prokaryota celler har vanligtvis lite mer än de fyra element som är gemensamma för alla levande celler: a cellmembranet, a cytoplasma ("goo" som utgör det mesta av cellens inre), genetiskt material i form av DNA (deoxiribonukleinsyra) och ribosomer för framställning av proteiner. Eukaryota celler innehåller å andra sidan många andra funktioner, inklusive en kärna runt deras DNA.

Huvudegenskapen som skiljer eukaryota celler från prokaryota celler är att eukaryota celler har membranbundet organeller. Plasmamembranet runt dessa strukturer är praktiskt taget identiskt med det runt cellen som helhet, och därmed är de utsatta för samma typer av fysiska och kemiska hot.

Faktum är att en typ av organell, kallad a lysosom, har det enda syftet att lösa upp avfallsprodukterna från cellmetabolism för att bli av med dem.

Celllys, i samband med denna artikel, kommer att hänvisa till den målmedvetna lyseringen av celler av människor så att innehållet kan erhållas intakt, inte bara till den fysiska eller kemiska händelsen av lys. Vad är några av sakerna i celler som forskare och andra kanske vill ha tillgång till?

Om du inte kan tänka dig en anledning från toppen av huvudet, överväga den del av en cell som du ser som fungerar mer eller mindre som dess hjärna. Det skulle vara kärna (i eukaryoter) av agglomerering av DNA som liknar en membranfri, diffus kärna (i prokaryoter).

Det genetiska materialet har "minne" i verklig mening, eftersom det bevarar information ungefär som ditt sinne gör, men använder olika processer. DNA är därför ett ovärderligt mål för vetenskapsarbetare som behöver extrahera det ur celler intakt med en lysmetod.

Celler innehåller en mängd andra ämnen av intresse för medicinska och andra forskare och laboratoriearbetare, inklusive DNA-syskon RNA (ribonukleinsyra) och en mängd olika proteiner, hormoner och andra makromolekyler. Proteinextraktion diskuteras specifikt nedan.

Lys är helt enkelt processen att bryta sönder något på mikroskopisk nivå. Det betyder i huvudsak samma sak som att "lösa upp", förutom att du inte kan se det hända med ditt blotta ögat. Forskare och andra har nu en mängd olika sätt att lysera celler för strategiskt ändamål.

(Kom ihåg att medan en cell dör när den lyseras betyder det inte att "lyse" motsvarar "förstör".)

Generellt inkluderar dessa metoder för celllys mekanisk och icke-mekaniska lyseringsmetoder, varvid de tre senare inkluderar fysikaliska, kemiska och biologiska medel för att åstadkomma celllys. Att använda en celllysbuffertlösning kvalificerar sig som en kemisk metod.

Mekanisk störning av cellen kan ha formen av a pärlkvarn, i vilka små glas-, metall- eller keramiska kulor skakas med hög hastighet tillsammans med en flytande blandning av cellerna av intresse. I denna metod bryter pärlorna helt enkelt cellerna öppna.

Alternativt ultraljudsbehandling, eller användning av ljudvågor, ger en annan typ av effektiv cellmembranstörning via en mekanisk apparat som kan vara effektiv. Dessa ljudvågor har en frekvens på cirka 20 till 50 kHz eller 20 000 till 50 000 slag per sekund. Metoden är bullrig och skapar också tillräckligt med värme för att göra denna metod besvärlig för särskilt värmekänsliga material.

Fysisk lysis:Osmotisk chock är ett sätt att lysera celler; det sänker det joniska "drag" av mediet som cellerna befinner sig i, vilket kan få vatten att lämna mediet och flöda in i cellerna. Detta kan i sin tur få celler att svälla och spricka. Tensider är ett slags tvättmedel som kan användas för att störa cellmembran i denna process.

Mest bakterie, jäst- och vävnadsvävnader är emellertid resistenta mot osmotiska chocker tack vare deras cellväggar, som eukaryota celler i regel saknar. Som ett resultat krävs oftast starkare störningstekniker.

A cellbomben är ett annat fysiskt sätt att störa celler. Här placeras celler under mycket högt tryck (upp till 25 000 pund per kvadrattum, eller cirka 170 miljoner pascal). När trycket släpps snabbt orsakar den plötsliga tryckförändringen att gaser som har lösts upp i celler släpps ut som bubblor. Detta i sin tur bryter upp cellerna.

Biologisk lys:Enzymer kan vara användbart för att hjälpa till att bryta ned cellväggarna hos bakterier. Lysozym är till exempel mycket användbart för att bryta ner cellväggen hos bakterier, vilket är en stabilare barriär än cellmembranet. Övrig enzymer vanligt förekommande inkluderar cellulas (som bryter ned stärkelse) och proteaser (som bryter ned proteiner).

Kemisk lysis: Rengöringsmedel används, som nämnts, under osmotisk chockmetod för celllys, men kan också användas vid fristående celllys genom användning av enbart en kemisk lösning. Dessa tvättmedel fungerar helt enkelt genom att göra proteinerna inbäddade i cellmembranet (som oftast är fosfat och lipider) mer lösligt, vilket gör det lättare för membranet att brytas ned.

Termen "celllyslösning" används ibland, men inte alltid, omväxlande med "lysbuffert." Så det är användbart att känna till det specifika ingredienser i en kemisk cocktail utformad speciellt för att bryta ner cellmembranet utan att kompromissa med cellens integritet innehåll.

En typisk lysbuffert kan innehålla en blandning av buffrande salter, såsom följande:

• 50 mM Tris-HCl pH 7,5 (en industriell buffert med en lätt alkalisk, eller basisk, pH eller vätejonnivå)
• 100 mM NaCl (bordssalt)
• 1 mM DTT (specifikt för proteiner)
• 5% glycerol (en sockeralkohol och "ryggraden" i lipider)

Proteinextraktion är en tillräckligt enkel process, åtminstone i princip. Först lyseras cellerna från vilka ett specifikt protein kommer att tas. Vilken som helst av de ovan beskrivna metoderna väljs, så snart proteinet har samlats in kommer det behöver vanligtvis separeras från mycket bakgrundsmaterial som, åtminstone för nuvarande ändamål, är oönskade.

Till exempel, nukleinsyror (DNA och RNA) tar nästan alltid väg in i lysateller lösningen som innehåller det frigjorda cellinnehållet. Speciella kemiska preparat kan användas för att "tvätta" nukleinsyran från lösningen och lämna mestadels protein. Ytterligare kemiska och fysiska steg kommer att leda till större och större renhet i det protein som samlas in.