1、15 15 细胞破碎细胞破碎定义定义: :n细胞破碎就是采用一定的方法，在一定程细胞破碎就是采用一定的方法，在一定程度上破坏细胞壁和细胞膜，设法使胞内产度上破坏细胞壁和细胞膜，设法使胞内产物最大程度地释放到液相中，破碎后的细物最大程度地释放到液相中，破碎后的细胞浆液经固液分离除去细胞碎片后，再采胞浆液经固液分离除去细胞碎片后，再采用不同的分离手段进一步纯化用不同的分离手段进一步纯化.15.1细胞壁的组成和结构细胞壁的组成和结构n微生物细胞壁的化学组成和结构微生物细胞壁的化学组成和结构细菌，肽聚糖的网状结构细菌，肽聚糖的网状结构酵母菌：葡聚糖，甘露聚糖，蛋白质酵母菌：葡聚糖，甘露聚糖，蛋白质真菌
2、：细胞壁更厚真菌：细胞壁更厚n植物细胞壁的化学组成和结构植物细胞壁的化学组成和结构初生壁，次生壁初生壁，次生壁具有很高的机械强度具有很高的机械强度15.2 15.2 细胞破碎技术细胞破碎技术n机械法和非机械法机械法和非机械法n15.2.115.2.1机械法机械法 机械法主要是利用高压、研磨或超声波等机械法主要是利用高压、研磨或超声波等手段在细胞壁上产生的剪切力达到破碎目手段在细胞壁上产生的剪切力达到破碎目的的. . 包括高压匀浆法包括高压匀浆法, ,珠磨法和超声破碎法珠磨法和超声破碎法n高压匀浆器高压匀浆器n影响匀浆破碎的主要影响匀浆破碎的主要因素是压力、温度和因素是压力、温度和通过匀浆器阀的
3、次数。通过匀浆器阀的次数。n高压匀浆法的适用范高压匀浆法的适用范围较广，在微生物细围较广，在微生物细胞和植物细胞的大规胞和植物细胞的大规模处理中常采用模处理中常采用.n高速珠磨机高速珠磨机(high spced bead mill) 研研磨是常用的一种方法，磨是常用的一种方法，它将细胞悬浮液与玻它将细胞悬浮液与玻璃小珠、石英砂或氧璃小珠、石英砂或氧化铝等研磨剂一起快化铝等研磨剂一起快速搅拌，使细胞获得速搅拌，使细胞获得破碎。破碎。n在工业规模的破碎中在工业规模的破碎中常采用高速珠磨机常采用高速珠磨机n超声波破碎器n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
4、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.n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15.2.2 非机械法n非机械方法很多，包括酶解、渗透压冲击、冻结和融化、干燥法和化学法溶胞等.n1)酶解法 是利用酶反应，分解破坏细胞壁上特殊的键，从而达到破碎目的。酶解法可以在细胞悬浮液中加入特定的酶，也可以采用自溶作用。n酶解法的优点是发生酶解的条件温和、能选择性地释放产物、胞内核酸等泄出量少、细胞外形较完整、便于后步分离等；但酶水解价格高，故小规模应用较广
5、.n渗透压冲击法n冻融法n干燥法n化学法:采用化学法处理可以溶解细胞或抽提胞内组分。常用酸、碱、表面活性剂和有机溶剂等化学试剂。n15.2.3 选择破碎方法的依据(1)细胞的处理量(2)细胞壁的强度和结构(3)目标产物对破碎条件的敏感性(4) 破碎程度 适宜的操作条件应从高的产物释放率，低的能耗和便于后步提取这二方面进行权衡15.2.4 15.2.4 破碎技术研究的方向破碎技术研究的方向n(1)(1)多种破碎法的结合多种破碎法的结合n(2)(2)与上游技术结合与上游技术结合n(3)(3)与下游操作技术结合与下游操作技术结合15.3 15.3 破碎率的测定破碎率的测定n破碎率破碎率R R: :细胞破碎的程度细胞破碎的程度. .常用的方法是测定目的产物的释放量常用的方法是测定目的产物的释放量: : 释放的蛋释放的蛋白的量或酶的量白的量或酶的量. .15.4 基因工程包涵体的纯化方法n包涵体的洗涤和目标蛋白的变性溶解n目标蛋白的复性思考题n1.细胞破碎的目的n2.举出几种细胞破碎常用的方法n3.
