細(xì)胞破碎綜述.doc

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1、細(xì)胞破碎方法綜述09生物工程（2）班張蒙蒙摘要細(xì)胞破碎技術(shù)是指利用外力破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)容物包括目的產(chǎn)物成分釋放出來的技術(shù)，是分離純化細(xì)胞內(nèi)合成的非分泌型生化物質(zhì)（產(chǎn)品）的基礎(chǔ)。本文通過數(shù)種細(xì)胞破碎方法的介紹，闡述了細(xì)胞破碎的意義以及重要性，也指出了細(xì)胞細(xì)胞破碎最新最權(quán)威的新技術(shù)。關(guān)鍵詞：細(xì)胞破碎；細(xì)胞壁；細(xì)胞膜；細(xì)胞破碎方法一、前言隨著重組DNA技術(shù)得到廣泛應(yīng)用以來，生物技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的產(chǎn)物有的分泌在細(xì)胞外，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的產(chǎn)物大多分泌在細(xì)胞外培養(yǎng)液中，微生物的代謝產(chǎn)物有的分泌在細(xì)胞外，也有許多是存在于細(xì)胞內(nèi)部，例如大

2、腸桿菌表達(dá)的基因工程產(chǎn)物、某些酶制劑（如青霉素?；福瑝A性磷酸酯酶等）。而植物細(xì)胞產(chǎn)物，多為胞內(nèi)物質(zhì)。為了提取胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、酶、多肽和核酸等生化物質(zhì)。首先必須收集細(xì)胞或菌體，進(jìn)行細(xì)胞破碎。細(xì)胞破碎就是采用一定的方法，在一定程度上破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，設(shè)法使胞內(nèi)產(chǎn)物最大程度的釋放到液相中，破碎后的細(xì)胞漿液經(jīng)固液分離除去細(xì)胞碎片后，再采用不同的分離手段進(jìn)一步純化。微生物細(xì)胞核植物細(xì)胞外層均為細(xì)胞壁，細(xì)胞壁里面是細(xì)胞膜和它所包圍的細(xì)胞漿合稱原生質(zhì)體。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。遺傳基因和環(huán)境等因素，

3、不同類型生化物質(zhì)其細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和組成不完全相同，故壁的機(jī)械強(qiáng)度不同，細(xì)胞破碎的難易程度也就不同。此外，不同的生化物質(zhì)其穩(wěn)定性有較大差別，在破碎過程中應(yīng)防止變形和被胞內(nèi)的酶水解。不同的生物體或同一生物體的不同部位的組織，其細(xì)胞破碎的難易不一，使用的方法也不相同，如動(dòng)物臟器的細(xì)胞膜較脆弱，容易破碎，植物和微生物由于具有較堅(jiān)固的纖維素、半纖維素組成的細(xì)胞壁，要采取專門的細(xì)胞破碎方法。因此細(xì)胞破碎是提取胞內(nèi)產(chǎn)物的關(guān)鍵步驟，破碎方法的得當(dāng)與否，直接影響到所提取產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量和生產(chǎn)成本。二、正文不同的細(xì)胞器破碎的方法是不同的，因此細(xì)胞的分離方法也是有差異的

4、。制備某種生物大分子時(shí)，往往需要采用細(xì)胞中某一部分為材料；或者為了純化某一特定細(xì)胞器上的生物大分子，通常破碎細(xì)胞后，先分離各組分，以防干擾，這對(duì)制備—些高難度和高純度的生物大分子是必要的，細(xì)胞器的分離，一般采用差速離心法，此法是利用細(xì)胞各組分質(zhì)量大小不同，在離心管不同區(qū)域沉降的原理，分離出所需組分，分離得到的細(xì)胞器，其純度可采用電子顯微鏡法、免疫學(xué)法或測(cè)定標(biāo)志酶活力法進(jìn)行鑒定。細(xì)胞器的分離有時(shí)需要將組織細(xì)胞破碎，然后根據(jù)待分離的細(xì)胞器的理化特性，選擇適當(dāng)?shù)姆蛛x方法。一般采用差速離心或密度梯度離心的方法達(dá)到分離細(xì)胞器的目的。下面就將介紹幾種細(xì)胞破碎

5、的方法。2.1機(jī)械法2.1.1組織搗碎機(jī)主要通過機(jī)械切力的作用使組織細(xì)胞破碎的方法，常用的器械有組織搗碎機(jī)、勻漿器、研缽和研磨、壓榨器等。將材料配成稀糊狀液，放置于筒內(nèi)約1/3體積，蓋緊筒蓋，將調(diào)速器先撥至最慢處，開動(dòng)開關(guān)后，逐步加速至所需速度。一般用于動(dòng)物組織、植物肉質(zhì)種子、柔嫩的葉芽等，轉(zhuǎn)速可高達(dá)10000rpm/M以上。由于旋轉(zhuǎn)刀片的機(jī)械切力很大,制備一些較大分子如核酸則很少使用。2.1.2勻漿器先將剪碎的組織置于管中，再套入研桿來回研磨，上下移動(dòng)，即可將細(xì)胞研碎。勻漿器的研缽磨球和玻璃管內(nèi)壁之間間隙保持在十分之幾毫米距離。制作勻漿器的材料

6、，除玻璃外，還可以用硬質(zhì)塑料、不銹鋼、人造熒光樹脂等。此法細(xì)胞破碎程度比高速組織搗碎機(jī)為高，適用于量少和動(dòng)物臟器組織。存在的問題；較易造成堵塞的團(tuán)狀或絲狀真菌，較小的革蘭氏陽性首以及有些亞細(xì)胞器，質(zhì)地堅(jiān)硬，易損傷勻漿閥，也不適合用該法處理。2.1.3研缽多用于細(xì)菌或其他堅(jiān)硬植物材料，研磨時(shí)常加入少量石英砂，玻璃粉或其他研磨劑，以提高研磨效果。2.1.4細(xì)菌磨是一種改良了的研磨器，比研缽具有更大的研磨面積，而且低部有出口。操作時(shí)先把細(xì)菌和研磨粉調(diào)成糊狀，每次加入一小勺，研磨20-30秒即可將細(xì)菌細(xì)胞完全磨碎。2.2物理法主要通過各種物理因素使組織細(xì)

7、胞破碎的方法。在生化制備中常用的方法有：2.2.1反復(fù)凍溶法原理：因突然冷凍，細(xì)胞內(nèi)冰晶的形成及胞內(nèi)外溶劑濃度的突然改變而破壞細(xì)胞。方法：將待破碎的細(xì)胞在-20度以下冰凍，室溫融解，反復(fù)幾次，由于細(xì)胞內(nèi)冰粒形成和剩余細(xì)胞液的鹽濃度增高引起溶脹，使細(xì)胞結(jié)構(gòu)破碎。特點(diǎn)：此法適用于組織細(xì)胞，多用于動(dòng)物性材料，對(duì)微生物細(xì)胞作用較差。2.2.2急熱驟冷法將材料投入沸水中，維持85-90分鐘，至水浴中急速冷卻，此法可用于細(xì)菌及病毒材料。2.2.3超聲波處理用一定功率的超聲波處理細(xì)胞懸液，使細(xì)胞急劇震蕩破裂，此法多適用于微生物材料，用大腸桿菌制備各種酶，常選用

8、50-100毫克菌體/毫升濃度，頻高于15～20KHz的超聲波在高強(qiáng)度聲能輸入下可以進(jìn)行細(xì)胞破碎。其破碎機(jī)理：可能與空化現(xiàn)象引起的沖擊波