Komórka jest podstawową jednostką budulcową i funkcjonalną organizmów. Składa się ona z protoplazmy i zawieszonych w niej struktur komórkowych (organelliorganelleorganelli), które otacza błona komórkowa. Niektóre komórki mogą mieć dodatkowe struktury otaczające – ścianę komórkową.

Organelle pełnią różne funkcje: mogą m.in. uczestniczyć w oddychaniu wewnątrzkomórkowym, usuwaniu zbędnych metabolitów czy magazynowaniu substancji. Elementy strukturalne komórki różnią się między sobą nie tylko rolą, lecz także wielkością i gęstością. Te dwie ostatnie cechy wykorzystuje się do rozdzielania poszczególnych struktur komórkowych, czyli frakcjonowania.

Frakcjonowanie komórek przebiega trójetapowo. Pierwszy etap polega na dezintegracji komórek, w drugim wykorzystuje się wirowanie różnicowewirowanie różnicowewirowanie różnicowe, a w trzecim – wirowanie gradientowe.

1. Dezintegracja komórek

Dezintegracja komórek polega na rozbiciu ich barier zewnętrznych, takich jak błona i ściana komórkowa. W jej wyniku z komórek zostają uwolnione organelle i makromolekuły (cząsteczki złożone z więcej niż 1000 atomów, np. DNA). Ważne jest, aby do dezintegracji materiału biologicznego dobrać odpowiednią metodę, która pozwoli na izolowanie pożądanych cząstek i zachowanie ich właściwości. W tym celu komórki zawiesza się w specjalnych roztworach, zwanych buforami. Istnieje kilka metod wykorzystywanych do dezintegracji komórek. Należą do nich metody fizyczne (np. rozcieranie, wytrząsanie z kulkami szklanymi/krzemionkowymi, homogenizacjahomogenizacjahomogenizacja, zamrażanie–rozmrażanie), biologiczne (trawienie enzymatyczne) i chemiczne (lizalizaliza odczynnikami alkalicznymi i detergentami).

2. Wirowanie różnicowe

W celu odróżnienia zawieszonych w roztworze struktur komórkowych przeprowadza się wirowanie różnicowe, polegające na wykorzystaniu różnic w gęstości struktur komórkowych. Pod wpływem działania siły odśrodkowej, w zależności od gęstości, struktury układają się w roztworze warstwowo: cięższe opadają szybciej (tworząc osad na dnie), zaś lżejsze wolniej i pozostają zawieszone w górnych warstwach roztworu zwanych supernatantemsupernatantsupernatantem.

Aby otrzymać osad z elementów strukturalnych komórek o mniejszej gęstości, supernatant przenosi się do nowej probówki, a następnie przeprowadza wirowanie przy większych prędkościach obrotowych.

3. Wirowanie w gradiencie gęstości roztworu

Do odseparowania poszczególnych struktur komórkowych stosuje się również wirowanie w gradiencie gęstości. Metoda ta polega na tym, że w czasie wirowania cząstki przemieszczają się jedynie do tych miejsc, w których ich gęstość odpowiada gęstości środowiska i tam pozostają. Do wytworzenia gradientu gęstości najczęściej używa się roztworu sacharozy. Do probówki wprowadza się roztwory sacharozy o różnej gęstości (30%, 15%, 5%), dbając, aby nie doszło do zmieszania się warstw: na dnie próbówki umieszcza się najgęstszy roztwór (o największym stężeniu), a na górze  – najmniej gęsty (o najmniejszym stężeniu).

Słownik