第二章细胞的破碎与分离.ppt

《第二章细胞的破碎与分离.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、第二章细胞的破碎与分离CellDisruptionandSeparation1本章内容生物分离过程的一般流程2主要内容概述　细胞破碎细胞壁的结构和化学组成细胞壁的破碎方法　试剂　设备31概述不同类型的细胞分泌目标产物的类型：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/真菌）胞内、胞外对于胞内产物需要收集菌体或细胞进行破碎。41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

2、一些抗生素包含在生物体中。51概述胞外产品：各种胞外酶、胞外多糖、细胞代谢物如氨基酸、抗生素细胞本身：单细胞蛋白如面包酵母胞内产品：各种胞内酶、基因工程产物61概述目标产品位置71.概述细胞破碎指采用一定的方法，在一定程度上破坏细胞壁和细胞膜，设法使胞内产物最大程度的释放到液相中，破碎后的细胞浆液经固液分离除去细胞碎片后，再采用不同的分离手段进一步纯化。细胞破碎指选用物理、化学、酶或机械的方法来破坏细胞壁或细胞膜。8细胞破碎本质上是一种增溶作用，细胞破碎的阻力来自于细胞壁的结构和组成的差异。细胞的结构根据细胞种类而

3、异，动物、植物和微生物细胞的结构差异很大。动物细胞、嗜盐菌和支原体没有细胞壁，易于破碎；植物细胞和微生物细胞有坚固的细胞壁，破碎困难，需用强烈的破碎方法。92细胞壁的结构和化学组成原核生物细菌肽聚糖、多糖、磷壁酸，主要阻力来自于肽聚糖的网状结构；革兰菌细胞壁结构图真核生物酵母菌葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质，主要阻力来自于壁结构交换的紧密程度和厚度；酵母细胞壁结构示意图真菌多糖、蛋白质、脂类、葡聚糖、几丁质，主要阻力来自于壁强度和聚合物网状结构。10革兰菌细胞壁结构图11酵母细胞壁结构示意图12各种微生物细胞壁的结构和组

4、成微生物的细胞壁都由网状的高分子聚合物构成，破碎的难易程度主要取决于构成细胞壁的聚合物的种类及细胞壁的厚度和强度。13植物细胞壁的结构对于已生长结束的植物细胞壁可分为初生壁和次生壁。初生壁是细胞生长期形成的。初生壁一般较薄(1～3μm)，富有弹性。由多糖和蛋白质构成，多糖主要成分为纤维素、半纤维素和果胶类物质。纤维素是长链D-葡聚糖，许多这样的长链形成微纤丝，构成细胞壁的骨架，细胞壁的机械强度主要来自于微纤丝。某些植物细胞，当生长停止后，在细胞质和初生细胞壁之间形成了次生细胞壁。次生壁一般较厚(4μm以上)，纤维素

5、和半纤维素含量比初生壁增加很多，纤维素的微纤丝排列得更紧密和有规则，而且存在木质素的沉积。因此次生壁的形成提高了细胞壁的坚硬性，使植物细胞具有很高的机械强度。143细胞壁的破碎153.1破碎率的评价（三种）破碎率：被破碎细胞的数量占原始细胞数量的百分比数。Y(%)=(N0-N)/N0×100N0:原始细胞数量；N：t时间操作后未损害完整细胞数量；161）直接测定法利用显微镜或电子微粒计数器可直接计数完整细胞的量。染色法例如，破碎的革兰氏阳性菌可染色成革兰氏阴性菌的颜色，利用革兰染色法使未受损害的酵母细胞呈现紫色，而

6、受损害的酵母细胞呈现亮红色。172)目的产物测定法蛋白质量或酶的活力细胞破碎后，测定悬浮液中细胞内含物的增量来估算破碎率。通常将破碎后的细胞悬浮液离心，测定上清液中蛋白质的含量或酶的活力，并与100%破碎所获得的标准值直接比较。183)导电率测定法细胞破碎后，大量带电荷的内含物被释放到水相，使导电率上升。193.2细胞破碎的方法分类作用机理适应性机械法珠磨法固体剪切作用可达较高破碎率，可较大规模操作，大分子目的产物易失活，浆液分离困难高压匀浆法液体剪切作用可达较高破碎率，可大规模操作，不适合丝状菌和革兰氏阳性菌超声

7、破碎法液体剪切作用对酵母菌效果较差，破碎过程升温剧烈，不适合大规模操作非机械法酶溶法酶分解作用具有高度专一性，条件温和，浆液易分离，溶酶价格高，通用性差化学渗透法改变细胞膜的渗透性具一定选择性，浆液易分离，但释放率较低，通用性差渗透压法渗透压剧烈改变破碎率较低，常与其他方法结合使用冻结融化法反复冻结-融化破碎率较低，不适合对冷冻敏感目的产物干燥法改变细胞膜渗透性条件变化剧烈，易引起大分子物质失活201)机械法珠磨法高压匀浆法超声波法211)－1固体剪切方法珠磨法(beadmill)原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细

8、的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于1mm）一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠子与细胞之间的互相剪切、碰撞，使细胞破碎，释放出内含物。在珠液分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出从而实现连续操作。破碎中产生的热量一般采用夹套冷却的方式带走。适于绝大多数微生物细胞的破碎，更适合于真菌菌丝和藻类。22WSK卧式高效全能珠磨机ZM系列卧式密闭珠(砂)磨