第二章细胞分离与破碎.ppt

;; 通过微生物发酵或动植物细胞培养得到的原料液，应首先将其中的菌体或细胞与培养液分离。 如果目标产物为胞外物，可直接利用培养液进行以后的分离纯化操作；如果目标产物为胞内物，则要对菌体或细胞进行适当的处理，释放目标产物，然后除去细胞或其碎片，再进行目标产物的分离纯化。 本章介绍细胞分离、目标产物释放以及蛋白质复性的主要方法和原理。;1.1重力沉降 重力沉降在化工操作过程中常用的气-固、液-固和液-液分离手段，在生物分离过程中亦有较多的应用; 以液固沉降为例，重力沉降过程中固体颗粒受到重力、浮力和阻力的作用。 ;; 一般而言单体细胞直径小、沉降速度很低，满足10-4Re1，可使用 公式计算 当颗粒浓度较大时，颗粒之间相互碰撞相干扰，影响沉降速度。此时，颗粒的沉降速度比单一颗粒小，需用空隙率函数f (ε): 校正 为悬浮液的空隙率 ; 菌体和动植物细胞的重力沉降虽然简便易行，但菌体细胞体积很小，沉降速度很慢。 因此，实用上需使菌体细胞凝聚成较大颗粒后进行沉降操作，提高沉降速度。在中性盐的作用下，可使菌体表面双电层排斥电位降低，有利于菌体之间产生凝聚。;另外，向含菌体的料液中加入聚丙烯酰胺或聚乙烯亚胺等高分子絮凝剂，可使菌体之间产生架桥作用而形成较大的凝聚颗粒。 凝聚或絮凝不仅有利于重力沉降，而且还可以在过滤分离中大大提高过滤速度和质量。当培养液中含有蛋白质时．可使部分蛋白质凝聚而同时过滤除去。 ;1.2 离心沉降 离心沉降是科学研究与生产实践中最广泛使用的非均相分离手段，不仅适用于菌体和细胞的回收或除去，而且可用于血球、胞内细胞器、病毒以及蛋白质的分离．也广泛应用于液---液相分离。;;;需要注意的一个公式： 室温下（20℃）某物质在水中的沉降系数： 一些蛋白质的沉降系数表;1.2.2 离心分离法 （1）差速离心分级 差速离心(Differential centrifugation)是生物化工最常用的离心分离方法。 以菌体细胞的收集或除去为目的的固液离心分离是分级离心操作的一种特殊情况，即为一级分组分离。;一些菌体细胞的大小和离心操作条件;;;;1.2.3.离心分离设备 实验室一般用转子离心机。 按速度分为低速离心机、高速离心机、超离心机。; ; 一般管式离心机的工作参数： ;;碟片式离心机工作示意图;;碟式离心机是立式离心机的一种，转鼓装在立轴上端，通过传动装置由电动机驱动而高速旋转。 转鼓内有一组互相套叠在一起的碟形零件--碟片。碟片与碟片之间留有很小的间隙。悬浮液（或乳浊液）由位于转鼓中心的进料管加入转鼓。当悬浮液（或乳浊液）流过碟片之间的间隙时，固体颗粒（或液滴）在离心机作用下沉降到碟片上形成沉渣（或液层）。 沉渣沿碟片表面滑动而脱离碟片并积聚在转鼓内直径最大的部位，分离后的液体从出液口排出转鼓。碟片的作用是缩短固体颗粒（或液滴）的沉降距离、扩大转鼓的沉降面积，转鼓中由于安装了碟片而大大提高了分离机的生产能力。 积聚在转鼓内的固体在分离机停机后拆开转鼓由人工清除，或通过排渣机构在不停机的情况下从转鼓中排出。;;;;2 细胞破碎;;细胞膜结构;磷脂分子由疏水和亲水基团组成。疏水基团尾部有两烷基基团，亲水基团头部有两性基团，或者说是醇基，在内膜层中，磷脂的尾部聚集在一起，头部暴露在水中，形成磷脂双分子层。;原核细胞：细胞质、核糖体 真核细胞：细胞核、细胞质、细胞器 ;;;;;;;;方法;;;;紧破坏或破碎存在目标产物的位置周围 1）目标产物存在于细胞膜附近时，采用温和的方法 2）目标产物存在于细胞质中时，采用强烈的机械破碎法 选择性溶解目标产物 1）使目标产物容易溶解释放 2）其他杂质不易溶出 3）多种方法混合使用