生物分离工程 第4章细胞的破碎课件.ppt

《生物分离工程 第4章细胞的破碎课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章细胞的破碎1生物分离过程的一般流程原料液预处理和固液分离细胞－胞内产物路线一路线二细胞破碎碎片分离路线一A路线一B清液－胞外产物粗分离(盐析、萃取、超过滤等)纯化(层析、电泳)脱盐(凝胶过滤、超过滤)浓缩(超过滤)精制(结晶、干燥)包含体溶解(加盐酸胍、脲)复性2常见的细胞壁结构细胞破碎技术本章的主要内容3概述不同类型细胞生产目标产物的类型：动物细胞多分泌到细胞外培养液植物细胞多为胞内产物微生物（细菌/酵母/霉菌等）胞内、胞外4概述大多数情况下，抗生素，胞外酶，一些多糖，及氨基酸等目标产物存在于发酵液中。有些目

2、标产物存在于生物体中。尤其是由基因工程菌产生的大多数蛋白质是在细胞内沉积。脂类物质和一些抗生素包含在生物体中。对于胞内产物需要收集菌体或细胞进行破碎。5酶来源应用范围L-天冬酰氨酶EruiniaCaratovoraEscherichiaColi治疗急性淋巴癌过氧化氢酶Aspergillusniger牛奶灭菌后H2O2的清除胆固醇氧化酶Nocardiahodochrous胆固醇浆液分析β-半乳糖苷酶KluyveromycesfragilisSaccharomyceslactis在牛奶/乳清中乳糖的水解作用葡萄糖氧化酶As

3、pergillusnigerPenicilluimnotatum葡萄糖浆液分析食品中氧的清除葡萄糖-6-磷酸脱氢酶Yeast临床分析蔗糖酶SaccharomycesCerevisiae糖果、蜜饯青霉素酰化酶EscherichiaColi苄青霉素的脱酰作用表1胞内酶举例细胞破碎的必要性6药物名宿主用途胰岛素大肠杆菌治疗糖尿病人生长激素（HGH）大肠杆菌治疗侏儒病α-干扰素大肠杆菌治疗毛状细胞白血病和卡波济肉瘤表2几种由大肠杆菌表达的胞内重组药物7细胞破碎（celldisruption）技术是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，

4、使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术。细胞破碎技术是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质（产品）的基础。随着重组DNA技术和组织培养技术上的重大进展，以前认为很难获得的蛋白质现在可以大规模生产。为了研究细胞的破碎，提高其破碎率，有必要了解各种微生物细胞壁的组成和结构。8微生物细胞和植物细胞外层均为细胞壁，细胞壁里面是细胞膜，动物细胞没有细胞壁，仅有细胞膜。通常细胞壁较坚韧，细胞膜脆弱，易受渗透压冲击而破碎，因此细胞破碎的阻力主要来自于细胞壁。不同细胞壁的结构和组成不完全相同，故细胞壁的机械强度不同，细胞破碎的难易

5、程度也就不同。第一节细胞壁的组成与结构9细胞壁的组成与结构微生物革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌酵母菌霉菌壁厚/nm20~8010~13100~300100~250层次单层多层多层多层主要组成肽聚糖（40％～90％）、多糖、胞壁酸、蛋白质、脂多糖（1％～4％）肽聚糖（5％～10％）脂蛋白、脂多糖（11％～22％）磷脂、蛋白质葡聚糖（30％～40％）甘露聚糖（30％）、蛋白质（6％～8％）、脂类（8.5％～13.5）多聚糖（80％～90％）脂类、蛋白质10细菌细胞壁结构几乎所有细菌的细胞壁都是由肽聚糖组成，它是难溶性的聚糖链

6、；相邻聚糖链上的短肽又交叉相联，构成了细胞壁的三维网状结构，包围在细胞周围；使细胞具有一定的形状和强度。11细菌细胞壁结构破碎细菌的主要阻力是来自于肽聚糖的网状结构，其网结构的致密程度和强度取决于聚糖链上所存在的肽键的数量和其交联的程度。网状结构越致密，破碎的难度越大。革兰氏阴性菌的细胞壁结构与革兰氏阳性菌有很大不同。革兰氏阴性细菌网状结构不及革兰氏阳性细菌的坚固。革兰氏阴性菌典型的生物是大肠杆菌，通过这种细胞生产了很多细胞重组的产物。12图1革兰氏菌细胞壁结构图（a）革兰氏阳性菌（b）革兰氏阴性菌13酵母的细胞壁结构

7、最里层是由葡聚糖的细纤维组成，它构成了细胞壁的刚性骨架，使细胞具有一定的形状；上面的是一层糖蛋白；最外层是甘露聚糖，由1,6-磷酸二酯键连接成网状。在该层的内部，有甘露聚糖-酶的复合物。破碎酵母细胞壁的阻力主要决定于壁结构交联的紧密程度和它的厚度。14图2酵母细胞壁的结构示意图M—甘露聚糖；P—磷酸二酯键；G—葡聚糖15霉菌的细胞壁霉菌的细胞壁较厚，主要由多糖组成，其次还含有较少量的蛋白质和脂类。不同的霉菌，细胞壁的组成有很大的不同，其中大多数霉菌的多糖壁是由几丁质和葡聚糖构成，少数含纤维素。与酵母和细菌的细胞壁一样，

8、霉菌细胞壁的强度和聚合物的网状结构有关，不仅如此，它还含有几丁质或纤维素的纤维状结构，所以强度有所提高。16红面包霉菌细胞壁具有同心圆层状结构主要存在三种聚合物最外层(a)是α-和β-葡聚糖的混合物，第2层(b)是糖蛋白的网状结构第3层(c)主要是蛋白质，最内层(d)主要是几丁质。红面包霉菌细胞壁的结构示意图17微生物细胞壁的形状