生物材料预处理、细胞破碎和液固分离资料.ppt

易造成堵塞的团状或丝状真菌， 较小的革兰氏阳性菌， 含有包含体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀） 适用于：微生物细胞和植物细胞的大规模破碎。 不宜采用高压匀浆法的微生物： 2.高速珠磨机 原理：玻璃小珠与细胞悬液一起快速搅拌，研磨作用，细胞破碎。 操作过程中会产生热量，易造成某些 生化物质破坏，故磨室还 装有冷却夹套，以冷却细胞悬浮液和玻璃小珠。 3.超声波振荡器 原理：利用超声波的空穴作用，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。 影响因素：超声波的声强、频率、破碎时间、介质的离子强度、pH、菌体的浓度和种类。 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。超声破碎时细胞浓度一般在20％左右。 超声波破碎法在实验室和小规模生产中应用较广。操作时常应把悬浮液预先冷却到0～5℃，并且还应在夹套中连续通入冷却剂进行冷却。 二、物理法 1.干燥法 原理：干燥后的菌体，期细胞膜的渗透性发生变化，同时部分菌体会产生自溶，然后用丙 酮、丁醇或缓冲液溶剂处理时，胞内物质就会被抽提出来。 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；冷冻干燥适用于较不稳定的物质。 2.反复冻融法 将细胞放在低温下冷冻（约-15℃），然后在室温中融化，反复多次而达到破壁作用。 原理： 细胞膜疏水键结构破裂，增加细胞亲水性 冰晶粒使细胞破裂 适用于细胞壁较脆弱的菌体，破碎率较低，需反复多次，此外，在冻融过程中可能引起某些蛋白质变性。 3.渗透压冲击法 原理： 细胞在浓盐中平衡，再投入水中膨胀破裂。 三、化学法 1.加入化学试剂 采用化学法处理可以溶解细胞或抽提胞内组分。 碱：溶解除细胞壁外大部分组分，改变pH，改变蛋白质的电荷性质 有机溶剂：如丁醇、丙醇、三氯甲烷等，他们能溶解细胞膜上的脂质化合物，使细胞结构破坏，而将胞内产物抽提出来。但是，这些溶剂容易生物活性物质 破环，使用时应考虑其稳定性，操作要在低温下进行，处理后还必须将抽提液中的有机溶 剂进行分离回收。 三、化学法 1.加入化学试剂 表面活性剂：改变膜的通透性，细胞溶解 胞内异淀粉酶：0.1%SDS，30℃振荡30h * 絮凝剂是天然的或人工合成的有机高分子化合物，如壳聚糖、海藻酸钠、明胶及酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍生物和聚丙烯酸类等。 絮凝剂具有长链线状的结构，易溶于水，其分子量可高达数万至一千万以上，在长的链上含有相当多的活性功能团。 * 几种大肠杆菌分泌表达的胞内重组药物 胰岛素 人生长激素 * 空气干燥、真空干燥、喷雾干燥、冷冻干燥 * 将细胞放在低温下冷冻（约-15℃），然后在室温中融化，反复多次而达到破壁作用。由于冷冻，一方面能使细胞膜的疏水键结构破裂，从而增加细胞的亲水性能，另一方面胞内水结晶，形成冰晶粒，引起细胞膨胀而破裂。对于细胞壁较脆弱的菌体，可采用此法。 * 先把细胞放在高渗溶液中，细胞发生收缩，然后将介质快速稀释或将细胞转入水或缓冲液中，细胞快速膨胀，使产物释放至溶液中 * 一般动物组织和细胞可用电动捣碎机或匀浆器破碎或用超声波处理破碎。 植物组织和细胞由于具有纤维素、半纤维素和果胶等物质组成的细胞壁，一般常用与石英砂和适当的提取液一起研磨的方法破碎或用纤维素酶处理也能达到目的。 细菌细胞的破碎比较困难，因为整个细菌细胞壁的骨架实际上是一借共价键连接而成的肽聚糖囊状大分子，非常坚韧。破碎的方法常有超声波震荡、与石英砂研磨、高压挤压或溶菌酶处理（以分解肽聚糖）。 第三章 生物材料的预处理、细胞破碎和液-固分离 第一节 生物材料的预处理 第二节 细胞破碎 第三节 液-固分离 第一节 生物材料的预处理 一、确定预处理方法的依据 二、动物材料的预处理 三、细胞培养液的预处理 1. 生物活性物质存在方式与特点 —胞外： 多数微生物酶如淀粉酶、蛋白酶、糖化酶常大量存在于胞外培养液中。而合成酶类、代谢酶类、遗传物质和代谢中间物则存在于细胞内，如DNA聚合酶、细胞色素C等。 微生物酶是指起着催化作生物体系中特定反应的、由微生物活细胞产生的蛋白质。作为催化剂的微生物酶，它可以加速三种反应：水解反应、氧化反应和合成反应。 一、确定预处理方法的依据 1. 生物活性物质存在特点 组成复杂，含量低（见后页) 分离纯化难: 目的物与杂质的理化性质如溶解度、 分子量、等电点等都十分接近，所以分离、纯化比较困难。 容易失活 （1）?胰岛素是治疗糖尿病的特效药， 胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从 猪、牛等动物的胰腺中提取，胰岛素在胰脏中的含量为0.02％，100Kg胰腺只能提取4-5g （50-60），其产量之低和价格之高可想而知。