生化技术-2014第一章.ppt

生化技术 2014 教材 与相关课程关系 生化技术是指在生物化学及其相关学科应用的各种技术，主要指生物体内物质及其代谢产物，特别是生物大分子的分离、检测、制备与改造技术。课程主要内容包括： 生化分离技术 生化检测技术 酶、基因和细胞操作技术 生化技术是生物工程专业基础课程，以生物化学、微生物学和细胞生物学为其基础课程。 课程内容安排 理论部分（28课时） 讲述各生物分子的分离及检测技术。关于各技术的理论部分简单讲述，着重讲述各实验技术的技术要点。 第一部分 生化分离技术 第二部分 生化检测技术 实验部分（20课时） 通过具体实验操作进一步了解生化技术理论和操作，为后续实验操作和毕业实习打下基础。  （1）高速组织捣碎机 原理：利用旋转叶片的剪切力量 操作：装料，低速→高速，注意要间歇操作（电机过热） 效果：作用强烈，生物样品易受破坏，主要用于原料破碎 （2）研磨器 原理：利用原料与石英砂或研钵壁之间摩擦及剪切力 操作：把原料做成糊状，放入石英砂 效果：手工操作，破碎程度相对低 （3）匀浆器 原理：利用原料与杆和套筒之间摩擦及剪切力 操作：把原料做成糊状，放入研杆和套筒间隙中 效果：破碎程度较捣碎机高 二 、 物理破碎 （1）温差破碎法（冻融法） 原理：1）机械损伤。在微生物冻干期间细胞内外的水分冻结成冰，冰晶生长产生的机械力量会引起细胞损伤，这种损伤叫做“机械损伤”。 2）溶质损伤。如果将细胞悬浮在溶液中，随着温度的降低，细胞外部的水分会首先结冰，从而使得未结冰的溶液中电解质浓度升高。如果将细胞暴露在这样高溶质的溶液中且时间过长，细胞膜上脂质分子会受到损坏，细胞便发生渗漏 3）冻干会造成细胞膜脂类物理状态的变化。当磷脂干燥脱水时，与氢键相连的水从磷脂双分子层的头部基团移走，头部位置出现空位，酰基会强加到头部空位上，链间范德华力增强，结果脂膜会由液晶相向凝胶相转变。而在随后的复水过程中，处于凝胶相的细胞膜又会向液晶相转变，膜经过转变有些区域会出现空位，造成细胞膜的泄漏。 操作方法： 冷冻室（负二十度或者液氮-负七十度）冰冻样品，一般室温重新溶解样品，如此反复。 操作要点：快冻慢融 *复温速度慢，细胞内往往重新形较大冰晶而造细胞损伤。 （2）压力差破碎法 1）高压均质机（突然压降法） 工作原理： 每台高压均质机有一个或数个往复运动的柱塞，物料在柱塞作用下进入可调节压力大小的阀组中，经过特定宽度的限流缝隙（工作区）后，瞬间失压的物料以极高的 流速（1000-1500米/秒）喷出 碰撞在碰撞阀组件之一的冲击环上，产生三种效应：空穴效应、撞击效应、剪切效应。 碰撞在碰撞阀组件之一的冲击环上，产生三种效应：空穴效应、撞击效应、剪切效应。 2）气爆装置（突然压降法） 工作原理：在高压条件下，细胞体内外气体体积小，突然失压力时，气体体积突然膨胀。 3)渗透压破胞(渗透压的变化） 工作原理：在高渗透压条件下（如高盐溶液中，细胞体积减少,离心收集细胞后在低渗条件下，细胞吸水而“撑破”细胞。 应用：动物细胞破碎 （3）超声波破碎法 原理：将电能通过换能器转换为声能，这种能量通过不均一的液体介质（通过均匀介质时为有规律的震荡波，不规律介质时变成疏密不均一的波形,而变成一个个密集的小气泡)，这些小气泡迅速炸裂，产生的象小炸弹一样的能量，从而起到破碎细胞等物质的作用。空穴破碎效应产生的机械剪切力及热效应 影响因素：样品浓度、超声波频率、功率、破碎时间 超声水浴：通常只20kHz,300w左右，工作时间一般30min，多用于清洗玻璃器具及分散固定样品及脱气。 超声粉碎：可达1000w的功率。冰浴（用烧杯装冰块，来冷却由热效应带来的温度）、间歇进行（一般工作1分钟，间歇1分钟），注意最好把探头深入样品液面三分之二处。 三、 化学破碎法 四 、酶学破碎法 外加酶制剂或自溶法 生物酶(如溶菌酶)有降解细菌细胞壁的功能。在用此法处理细菌细胞时，先是细胞壁消解，随之而来的是因渗透压差引起的细胞膜破裂，最后导致细胞完全破碎。 而在破坏酵母菌的细胞时，可采用蜗牛酶进行。一般对数期的酵母细胞对该酶较敏感。 细菌用溶菌酶 霉菌用几丁质酶 自溶是利用菌体自己释放的水解酶来破胞，是大规模生物制品生产的一种手段。在逆境胁迫下容易发生自溶，如酵母在一定盐浓度或有机溶剂下就会自溶。 第二节 提取 提取的基本概念 提取（抽提或萃取）：抽提通常是指用适当的溶剂和方法从原材料中把有效成分分离出来的过程。 有机溶剂提取 一般针对脂蛋白 常用有乙醇、丙酮和丁醇等 优点：可除去杂蛋白（沉淀机理）和防止蛋白酶作用； 分离得到