生化分离工程苏海佳第三章细胞破碎.pptVIP

************1、处理少量样品时操作方便，液体损伤量少，破碎率高。2、有效能量利率极低，操作时需在冰水中进行或通入冷却剂而增加成本，不易放大；3、适用于大多数微生物的破碎，不适于大规模操作，主要用于实验室规模的细胞破碎。影响：细胞种类、浓度、处理时间以及超声波的声频特点：第30页，共43页，星期日，2025年，2月5日方法技术原理效果成本举例机械法研磨法细胞被研磨物磨碎适中便宜超声波法用超声波的空穴作用使细胞破碎适中昂贵细胞悬浮液小规模处理匀浆法（孔型）须使细胞通过的小孔，使细胞受到剪切力而破碎剧烈适中细胞悬浮液大规模处理珠磨破碎法细胞被玻璃珠或铁珠捣碎剧烈便宜细胞悬浮液和植物细胞的大规模处理细胞机械破碎法比较第31页，共43页，星期日，2025年，2月5日※3.4CHEMICALMETHODS

化学方法第32页，共43页，星期日，2025年，2月5日1.碱处理利用酸碱调节pH值，可提高目标产物溶解度。pH=11.5-12.5碱处理20－30min可导致细胞溶解。缺点：pH=11－11.5的碱浓度破坏了许多生物活性，使蛋白酶失活，常伴随着蛋白的变性和降解。优点：价格便宜，易适于任何规模的操作。第33页，共43页，星期日，2025年，2月5日2.化学试剂法化学渗透取决于试剂的类型和细胞壁、细胞膜的结构与形成。1).EDTA螯合剂，对细胞的外层膜有破坏作用。如E-coli；原因：二价阳离子，尤其是Mg2＋对革兰氏阴性菌细胞被膜以外层膜的稳定作用是重要的，EDTA的螯合作用导致外层膜不稳定或去除。第34页，共43页，星期日，2025年，2月5日2).有机溶剂法可使细胞膜表面发生变化，胞内产物可以释放出来，由于没有整体破碎细胞，可实现选择性释放.如采用异丙醇处理酵母，释放超氧化物歧化酶，处理后，超氧化物歧化酶释放率达90％，纯化因子提高25。第35页，共43页，星期日，2025年，2月5日3).表面活性剂能够作用细胞质和细胞壁膜，膜结构中的脂蛋白成分被或多或少地溶解，使细胞渗透作用有利于某些蛋白的通过。如：SDS等作用是溶解蛋白质和扰乱蛋白－脂界面。化学渗透法的优点：避免大量细胞碎片，核酸留在胞内，处理后，溶液很容易澄清，简化后处理步骤，简单的搅拌容器代替了机械破碎设备。缺点是价格昂贵，易污染产物，会导致产物活性和最优产量的不可逆损失。第36页，共43页，星期日，2025年，2月5日3.生物法酶溶法是利用酶反应分解破坏细胞壁上特殊的键而达到破壁的目的，以提高胞内产物和通透性。优点：生物转移性强，操作条件温和、能量低、可避免高剪切力，确保产物破坏最小。缺点：费用高，时间长，多用于原生质体自溶作用是酶溶的另一种方式，通过调节温度，PH或添加有机溶剂等激活剂，诱使细胞产生溶解自身的酶的方法，称为自溶。第37页，共43页，星期日，2025年，2月5日1）渗透压冲击法（OsmoticShock）将细胞放在高渗透压的介质中（如一定浓度的甘油或蔗糖溶液），达到平衡后，介质被突然稀释，或者将细胞转入缓冲液中，由于渗透压的突然变化，水迅速通过细胞壁和细胞膜进入细胞，引起细胞壁和膜膨胀破裂，从而使细胞通透性增大。4.细胞物理破碎方法原理第38页，共43页，星期日，2025年，2月5日1、最温和的一种方法2、选择性高，释放速度快，工艺简单，易放大。3、适用于易破碎的细胞，和细胞壁预先受到酶处理的细胞，及合成受抑制而强度减弱的细胞，如动物细胞和革兰氏阴性菌。特点：缺点：存在着高盐浓度对产品污染问题。第39页，共43页，星期日，2025年，2月5日2)冷冻－融化法(Freczinganthawirg)破坏细胞膜的疏水键，增加其亲水性和通透性，而且由于胞内水结晶使胞内外产生溶液浓度差，在渗透压作用下引起细胞膨胀而破裂。本法对于存在于细胞质周围靠近细胞膜的胞内产物释放较为有效，但由于本法成本高，只能进行小规模应用，且释放速率慢、产量低，另外酶易失活也限制了它的更进一步利用。通过水结晶的形成和随后的融化而进行细胞破碎。原理冷冻的目的缺点第40页，共43页，星期日，2025年，2月5日5.胞内产物的选择性释放细胞完全破碎的缺点：所有胞内的蛋白质全部释放出来，粘度增加，杂质增加，给后面分离纯化带来困难。1、目标：细胞不完全破碎，选择性释放，其他物质尽量少释放，粗分。生化集成：利用两种以上的不同阶段的分离过程同时进行。2、原因：例如利用珠磨法破碎酵母细胞时，各种酶的释放速度不同，靠近细