chapter细胞破碎资料讲解.ppt

胶体磨 德国进口珠磨机 ZM系列卧式密闭珠(砂)磨机 利用发射15-25kHz的超声波探头处理细胞悬浮液。 一般认为超声波破碎的机理是：在超声波作用下液体发生空化作用，空穴的形成、增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，使细胞破碎。 3.超声破碎法（Ultrasonication） 影响超声波的细胞破碎效率因素：频率、液体温度和粘度、处理时间等。 超声波破碎法是很强烈的破碎方法，适用于多数微生物的破碎。一般杆菌比球菌易破碎，G-细菌比G+细菌易破碎，对酵母菌的效果较差。 该法在实验室小规模细胞破碎中常用。 超声波处理细胞悬浮液时，破碎作用受许多因素的影响，通常声强和振幅影响很大，但强度太高易使蛋白质变性，频率的变化影响不明显：此外介质的离子强度、pH值、菌体的种类和浓度也有很大的影响. 超声波振荡过程中遇到的最大问题就是产生的热量不容易驱散，所以影响了它在大规模工业上的应用，但在实验室和小规模生产中是一种很好的方法 4.4 其他破碎方法 冻结－融化法 干燥法 自溶法 X-press法 将细胞放在低温下突然冷冻而在室温下缓慢融化，反复多次而达到破壁作用。 一方面使细胞膜的疏水键结构破裂，另一方面胞内水结晶，使细胞内外溶液浓度变化，引起细胞膨胀而破裂。 适用于细胞壁较脆弱的菌体，破碎率较低，需反复多次。 1. 反复冻结-融化法 此法使细胞结合水分丧失，从而改变细胞的渗透性。 气流干燥主要适用于酵母菌，一般在25-30℃的气流中吹干； 真空干燥多用于细菌。 2.干燥法 气流干燥 真空干燥 喷雾干燥 冷冻干燥 诱发微生物产生过剩的溶胞酶或激发自身溶胞酶的活力，以达到细胞自溶的目的。 影响自溶过程的主要因素有温度、时间、pH值、激活剂和细胞代谢途径等。 缺点：对不稳定的微生物，易引起所需蛋白质的变性，自溶后细胞悬浮液粘度增大，过滤速度下降。 3.自溶法（Autolysis） 将浓缩的菌体悬浮液冷却至-25℃形成冰晶体，利用500MPa以上的高压冲击，使冷冻细胞从高压阀小孔中挤出。细胞破碎是由于冰晶体的磨损，使包埋在冰中的微生物变形而引起的。 此法主要用于实验室，适应范围广、破碎率高、细胞碎片粉碎程度低及活性保留率高等优点，但不适应于对冷冻敏感的生化物质。 4. X-press法 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * * Chapter 4 Cell Disruption 第四章 细胞破碎 ※ 4.0 Summary 概述 细胞破碎的目的 细胞破碎的原因 由于有许多生物代谢产物存在于细胞内部，必须在纯化以前将细胞破碎，使胞内物质释放到液相中，然后方可进行提取 尤其是由基因工程菌产生的大多数蛋白质不会被分泌到发酵液中，而是在细胞内沉积。脂类物质和一些抗生素也是包含在生物体中。 破碎细胞的目的就是破坏细胞壁和细胞膜，增加其通透性，尽可能释放胞内的目标产物。 细胞破碎多用于小规模生产，在大规模生产中应用极少。 4.1 细胞壁 细胞壁：细胞膜强度差，易破碎，细胞壁坚韧，是主要的破碎阻力，植物细胞和微生物细胞具有细胞壁，破碎难度大，动物细胞没有细胞壁，破碎难度小。 不同微生物细胞壁具有不同的特性 生物类型 G+细菌 G-细菌 酵母菌 霉菌 植物细胞 主要组成 肽聚糖 （40-90%） 多糖 胞壁酸 蛋白质 脂多糖 （1-4%） 肽聚糖 （5-10%） 脂蛋白 脂多糖 （11-22%） 磷脂 蛋白质 葡聚糖 （30-40%） 甘露聚糖 （30%） 蛋白质 （6-8%） 脂类 （8.5-13.5%） 多聚糖（几丁质） （80-90%） 脂类 蛋白质 初生壁 次生壁 微生物细胞壁： 细菌： 革兰氏阳性菌：肽聚糖层厚，难破碎 革兰氏阴性菌：肽聚糖层外还具有脂多糖，磷脂，脂蛋白，容易破碎 革兰氏阴性菌 革兰氏阳性菌 酵母：葡聚糖的细纤维构成了细胞壁的刚性骨架，甘露聚糖形成网状结构，细胞壁破碎的阻力也主要决定于壁结构交联的紧密程度和它的厚度； 霉菌：细胞壁中含有几丁质或纤维素的纤维状结构，其强度比细菌和酵母菌的细胞壁有所提高；很难破碎 植物细胞：具有初生壁，次生壁；次生壁的形成提高了细胞壁的坚硬性，使植物细胞具有很高的机械强度，很难破碎。 方法 技术 原理 效果 成本 举例 化学法 渗透冲击 渗透压破坏细胞 温和 便宜 血红细胞的破坏 酶消化法 细胞壁被消化，使细胞破碎 温和 高 酶解酵母 增溶法