- La disrupción celular es el proceso de obtención de líquido intracelular mediante métodos que abren la pared celular.
- El objetivo general de la disrupción celular es obtener el líquido intracelular sin alterar ninguno de sus componentes.
- El método utilizado puede variar según el tipo de célula y la composición de su pared celular.
- Independientemente del método utilizado, el objetivo principal es que la disrupción sea eficaz y que el método no sea demasiado duro para que el producto recuperado permanezca en su forma activa.
- Los métodos de disrupción celular pueden clasificarse en métodos mecánicos y métodos no mecánicos.
- Los métodos mecánicos se dividen en métodos de cizallamiento sólido y métodos de cizallamiento líquido.
- Los métodos no mecánicos pueden dividirse en métodos físicos, métodos químicos y métodos enzimáticos.
Índice temático
Métodos mecánicos de disrupción celular
Los métodos mecánicos son aquellos que requieren algún tipo de fuerza para separar las proteínas intracelulares sin añadir productos químicos o enzimas
- Mortero y mampuesto; pastel/molienda
- Licuadora
- Batido de cuentas
- Ultra sonicación
- Homogeneización
Mortero y Mordaza
- Consiste en triturar las células de forma que se desbaraten.
- No es necesario que estén en suspensión y suele hacerse con muestras vegetales congeladas en nitrógeno líquido.
- Cuando el material se ha desbaratado, se pueden extraer los metabolitos añadiendo disolventes.
Mezcladores
- El uso de batidoras que emplean alta velocidad puede servir para romper las paredes celulares.
- Es el mismo proceso utilizado por la centrifugación, que separa o concentra materiales suspendidos en un medio líquido.
Batido de cuentas
- Se utilizan perlas de vidrio o cerámica para romper las células abiertas
- El tipo de cizallamiento mecánico es lo suficientemente suave como para mantener los orgánulos intactos.
- Se puede utilizar con todo tipo de células, sólo hay que añadir perlas a una cantidad igual de suspensión celular y agitar en vórtex.
Ultrasonido
- Los homogeneizadores ultrasónicos funcionan induciendo una vibración en una sonda de titanio que se sumerge en la solución celular.
- Se produce un proceso llamado cavitación, en el que se forman burbujas diminutas que explotan, produciendo una onda de choque local y alterando las paredes celulares por el cambio de presión.
- Este método es muy popular para la disrupción de células vegetales y fúngicas.
Homogeneización
- La homogeneización basada en líquidos es la técnica de disrupción celular más utilizada para pequeños volúmenes y células cultivadas.
- Las células se lisan forzando la suspensión de células o tejidos a través de un espacio estrecho
- Los homogeneizadores utilizan fuerzas de cizallamiento sobre la célula, de forma similar al método de las perlas.
- La homogeneización puede realizarse apretando las células a través de un tubo ligeramente más pequeño que el batido de las perlas.
No mecánico Métodos de disrupción celular
No mecánico Los métodos no mecánicos se dividen a su vez en tres clases que son los siguientes :
Lectura relacionada:
Tipos de centrífuga y centrifugación (definición, principio, usos)A. Métodos físicos
1. Congelación-descongelación
- Es adecuado cuando se trabaja con material vegetal blando y algas.
- La disrupción se consigue mediante una serie de ciclos de congelación y descongelación.
- La congelación forma cristales de hielo, que se expanden al descongelarse, lo que acaba provocando la ruptura de la pared celular.
2. Microondas/ Termólisis
- Las microondas (junto con el autoclave y otros métodos de alta temperatura) se utilizan para romper los enlaces dentro de las paredes celulares, y también para desnaturalizar las proteínas.
- Sin embargo, una cantidad incontrolada de calor puede desnaturalizar o dañar fácilmente las proteínas y sustancias objetivo.
3. Choque osmótico
- Mediante el proceso de ósmosis, el agua puede introducirse en la célula haciendo que su volumen aumente hasta el punto de reventar.
- Sin embargo, el método sólo puede funcionar con células animales y protozoos, ya que no tienen paredes celulares.
4. Descargas eléctricas
- También es posible lograr la disrupción celular mediante descargas eléctricas en células de mamíferos y otras células que están limitadas únicamente por membranas plasmáticas.
B. Métodos químicos
- Se utilizan a menudo con células vegetales (y a veces en combinación con el cizallamiento).
- Para permeabilizar las paredes celulares pueden utilizarse disolventes orgánicos como el tolueno, el éter, el benceno, el metanol, los tensioactivos y el alcohol etílico fenólico DMSO.
- El EDTA puede utilizarse específicamente para romper las paredes celulares de las bacterias gramnegativas, cuyas paredes celulares contienen lipopolisacáridos estabilizados por cationes como el Mg2+ y el Ca2+.
- El EDTA quelará los cationes dejando agujeros en las paredes celulares.
C. Métodos enzimáticos
- Otra estrategia para conseguir la lisis celular es utilizar enzimas digestivas que descompongan la pared celular microbiana.
- Los distintos tipos de células y cepas tienen diferentes tipos de paredes y membranas celulares, por lo que la enzima utilizada depende del microbio. Por ejemplo, la lisozima es la enzima más utilizada para digerir la pared celular de las bacterias grampositivas. La lisozima hidroliza los enlaces β-1-4-glucosídicos del peptidoglicano.
- La pared celular de las levaduras y los hongos difiere significativamente de la de las bacterias. Una mezcla de enzimas comúnmente utilizada para la degradación de la pared celular de las levaduras y los hongos es la Zimoliasa.
- Tiene, por ejemplo, actividades de β-1,3 glucanas y de β-1,3-glucano laminaripentao-hidrolasa (Zymolyase | Enzima lítica de la levadura).
- Además, las enzimas que se utilizan habitualmente para la degradación de la pared celular de las levaduras y los hongos incluyen diferentes celulasas, pectinasas, xilanasas y quitinasas.
- También pueden utilizarse enzimas como las glicanasas beta(1-6) y beta(1-3), las proteasas y las mananasas para alterar la pared celular.
Significado de la alteración celular
- La disrupción celular es una parte esencial de la biotecnología y de los procesos posteriores relacionados con la fabricación de productos biológicos.
- Es necesaria para la extracción y recuperación de los productos deseados, ya que la disrupción celular mejora significativamente la recuperación de los productos biológicos.
Referencias
- Wilson, K., Walker, J. (2018). Principios y Técnicas de Bioquímica y Biología Molecular (8 eds.). Cambridge University Press: Nueva York.
- file:///C:/Usuarios/usuario/Descargas/Métodos%20de%20de%20células.pdf
- https://www.slideshare.net/sabanaeem1/cell-disruption
- Chisti Y., Moo-Young M. (1986); Disrupción de células microbianas para obtener productos intracelulares; Enzyme Microb. Technol., vol. 8, abril; doi: 0141 -0229/86/040194-11.
