生物材料的預(yù)處理、細(xì)胞破碎和液固分離

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1、第三章生物材料的預(yù)處理、細(xì)胞破碎和液-固分離第一節(jié)生物材料的預(yù)處理第二節(jié)細(xì)胞破碎第三節(jié)液-固分離生物活性物質(zhì)的存在特點(diǎn)（1）生物材料組成非常復(fù)雜，有些化合物在生物材料中含量極微，分離操作步驟多，不易獲得高收率。（2）生物分子對(duì)環(huán)境反應(yīng)十分敏感，結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系比較復(fù)雜，生物活性物質(zhì)離開生物體后，易變性，破壞，必須十分小心的保護(hù)這些化合物的生理活性。（3）操作過(guò)程中受到影響因素多第一節(jié)生物材料的預(yù)處理一、預(yù)處理的目的和要求生物材料中的生化組成數(shù)量大、種類多，目的物與雜質(zhì)的理化性質(zhì)十分接近，分離純化較困難目的——改變料液的流變特性，以及除去對(duì)后面純化有

2、影響的雜質(zhì)要求——防止目的物的失活根據(jù)生物活性物質(zhì)存在方式與特點(diǎn)—胞外：由細(xì)胞產(chǎn)生再釋放出來(lái)的無(wú)活性的酶原需活化：先活化再提取先提取再活化二、確定預(yù)處理方法的依據(jù)—胞內(nèi)：需先破碎細(xì)胞后提取膜上的需先溶解下來(lái)2.后續(xù)操作的要求一般要求：澄清、pH、一定的濃度不同后續(xù)操作有不同的要求離子交換---高價(jià)無(wú)機(jī)離子、澄清度等嚴(yán)格控制溶劑萃取---蛋白質(zhì)含量較低，防乳化3.目的物穩(wěn)定性不穩(wěn)定的：要防失活青霉素---pH4.8-5.2，低溫蛋白類---高級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的：可采用較劇烈的變性和處理?xiàng)l件，沉淀雜質(zhì)蛋白三、動(dòng)物材料的預(yù)處理絞肉機(jī)絞碎勻漿和組織搗碎四、細(xì)胞

3、培養(yǎng)液的預(yù)處理為什么需要預(yù)處理？可溶性粘膠狀物質(zhì)：雜蛋白、不溶性多糖等粘度增加、影響提取操作無(wú)機(jī)鹽在采用離子交換提取時(shí)，會(huì)影響樹脂對(duì)生化物質(zhì)的交換容量。（1）加入凝聚劑凝聚作用：指在某些電解質(zhì)作用下，使膠體粒子的擴(kuò)散雙電層的排斥電位降低，破壞了膠體系統(tǒng)的分散狀態(tài)，而使膠體粒子聚集的過(guò)程。1.細(xì)胞及蛋白質(zhì)的處理膠體粒子穩(wěn)定的原因：帶同種電荷靜電排斥作用表面水化作用，形成水化層無(wú)機(jī)鹽促凝聚作用：加入相反電性電解質(zhì)，中和膠體表面電荷，降低了雙電層的排斥力無(wú)機(jī)鹽在水中的水化作用，破壞了膠粒水化層影響凝聚作用的主要因素有無(wú)機(jī)鹽的種類、化合價(jià)以及無(wú)機(jī)鹽的用量

4、等。通常培養(yǎng)液中細(xì)胞或菌體帶負(fù)電荷，常采用高價(jià)陽(yáng)離子促其凝固。陽(yáng)離子對(duì)帶負(fù)電荷的膠粒凝聚能力的次序?yàn)椋篈l3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+常用的凝聚劑有：Al2(SO4)3·18H2O、AlCl3·6H2O、FeCl3、ZnSO4、MgCO3等。（2）加入絮凝劑絮凝劑：有機(jī)高分子，易溶，鏈長(zhǎng)，活性功能基團(tuán)多絮凝作用：當(dāng)往膠體懸浮液中加入絮凝劑時(shí)，膠?？蓮?qiáng)烈吸附在絮凝劑表面的功能團(tuán)上，而且一個(gè)高分子聚合物的許多鏈節(jié)分別吸附在不同的顆粒的表面上，形成架橋聯(lián)接，形成粗大的絮凝團(tuán)沉淀出來(lái)，有助于過(guò)濾。影響因素：分子量：大，效

5、果好；過(guò)大，溶解度↓用量：低濃度增加用量有助架橋，濃度過(guò)高吸附飽和失去架橋作用，降低了效果。pH：影響功能團(tuán)電離度，電離度↑，鏈伸展，效果↑操作條件：攪拌：初期，快好；后期，會(huì)破壞絮凝團(tuán)（3）變性作用天然蛋白質(zhì)分子受到某些物理因素（如熱、紫外線照射、高壓和表面張力等）、化學(xué)因素（如有機(jī)溶劑、脲、胍、酸、堿等）影響時(shí)，生物活性喪失，溶解度降低，不對(duì)稱性增高以及其他的物理化學(xué)常數(shù)發(fā)生改變。用途：雜蛋白質(zhì)變性沉淀析出方法：加熱、大幅度改變pH，加有機(jī)溶劑、重金屬鹽或表面活性劑（4）吸附方法：—加入吸附劑：活性碳除熱原—加入反應(yīng)劑：相互作用形成沉淀吸附蛋

6、白質(zhì)四環(huán)素發(fā)酵液：黃血鹽+硫酸鋅亞鐵氰化鋅鉀K2Zn3[Fe(CN)6]2的膠狀沉淀，能將雜蛋白質(zhì)和菌體等黏附在其中而除去?？莶輻U菌的堿性蛋白酶發(fā)酵液：氯化鈣+磷酸鹽磷酸鈣鹽沉淀（吸附、助濾）（5）等電沉淀—常與其他方法合用（6）加各種沉淀劑沉淀—沉淀劑與蛋白質(zhì)形成復(fù)合物沉淀2.多糖的去除酶：轉(zhuǎn)化為單糖如發(fā)酵液中殘留的淀粉：淀粉酶粘多糖與一些陽(yáng)離子表面活性劑如十六烷基溴化銨（CTAB）形成沉淀Ca2+——草酸、草酸鈉→形成草酸鈣沉淀（注意回收草酸）Mg2+——三聚磷酸鈉(Na5P3P10)→形成三聚磷酸鈉鎂可溶性絡(luò)合物Fe2+——黃血鹽(K4Fe

7、(CN)6)→普魯士藍(lán)沉淀Ca2＋，Mg2＋，F(xiàn)e3＋等（1）離子交換法（2）沉淀法3.高價(jià)金屬離子的去除微生物細(xì)胞和植物細(xì)胞外層均為細(xì)胞壁，細(xì)胞壁里面是細(xì)胞膜動(dòng)物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，僅有細(xì)胞膜。通常細(xì)胞壁較堅(jiān)韌，細(xì)胞膜脆弱，易受滲透壓沖擊而破碎，因此細(xì)胞破碎的阻力主要來(lái)自于細(xì)胞壁。第二節(jié)細(xì)胞破碎一、機(jī)械法1、勻漿法2、珠磨法3、超聲波三、化學(xué)法1.化學(xué)試劑2.制成丙酮粉二、物理法1.干燥2.凍融3.滲透壓沖擊四、生物法1.酶解法2.自溶一、機(jī)械法1高壓勻漿法定義—利用高壓細(xì)胞懸浮液因減壓所產(chǎn)生的剪切力而達(dá)到細(xì)胞破碎的過(guò)程工作原理：液－液剪切力、壓力

8、差等特點(diǎn)：適用對(duì)象廣工業(yè)化、實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用細(xì)胞完全破碎1.高壓勻漿器原理：進(jìn)入高壓室的細(xì)胞懸浮液被強(qiáng)迫通過(guò)一個(gè)狹窄的小孔，產(chǎn)生液相剪切力引