資源描述：
《細胞破碎技術(shù)論文.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、概講細胞破碎技術(shù)1.細胞破碎技術(shù)的概述細胞破碎技術(shù)是指利用外力破壞細胞膜和細胞壁，使細胞內(nèi)容物包括目的產(chǎn)物成分釋放出來的技術(shù)，是分離純化細胞內(nèi)合成的非分泌型生化物質(zhì)（產(chǎn)品）的基礎(chǔ)。結(jié)合重組DNA技術(shù)和組織培養(yǎng)技術(shù)上的重大進展，以前認為很難獲得的蛋白質(zhì)現(xiàn)在可以大規(guī)模生產(chǎn)。3.細胞破碎技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀目前已發(fā)展了多種細胞破碎方法，以便適應(yīng)不同用途和不同類型的細胞壁破碎。破碎方法可規(guī)納為機械法和非機械法兩大類。目標產(chǎn)物的分離純化在現(xiàn)代生物技術(shù)工業(yè)中占有十分重要的位置，它決定著產(chǎn)品的純度和安全性，也決定著產(chǎn)品的收率與成本。許多生物產(chǎn)物在細胞培
2、養(yǎng)過程中不能分泌到胞外，而保留在細胞內(nèi)。破碎細胞的目的就是使細胞壁和細胞膜受到不同程度的破壞或破碎，釋放其中的目標產(chǎn)物。自20世紀80年代初重組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,生物產(chǎn)品的數(shù)量越來越多,許多具有重大應(yīng)用價值的產(chǎn)品應(yīng)運而生,如具有顯著醫(yī)療作用的胰島素、干擾素、生長激素、白細胞介素一2等,它們的基因分別在宿主細胞(如大腸桿菌或酵母細胞)內(nèi)克隆表達成為基因工程產(chǎn)物,從而提高了產(chǎn)量,降低了成本。很多基因工程產(chǎn)物都是胞內(nèi)物質(zhì)(如上述藥物經(jīng)克隆表達后都屬胞內(nèi)物質(zhì)),分離提取這類產(chǎn)物時,必須將細胞破壁,使產(chǎn)物得以
3、釋放,才能進一步提取。因此細胞破碎是提取胞內(nèi)產(chǎn)物的關(guān)鍵性步驟,破碎技術(shù)的研究更加引起基因工程專家和生化工程學者的關(guān)注。2.常見的細胞破碎阻力不同種類的細胞結(jié)構(gòu)差別很大，破碎的難易程度也不同。由難到易的大致排列順序為：植物細胞＞真菌（如酵母菌）＞革蘭氏陽性細菌＞革蘭氏陰性細菌＞動物細胞。2.1.細菌細胞破碎阻力幾乎所有細菌的細胞壁都是由肽聚糖（peptidoglycan）組成，它是難溶性的聚糖鏈（glycanchain），借助短肽交聯(lián)而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，包圍在細胞周圍，使細胞具有一定的形狀和強度。短肽一般由四或五個氨基酸組成，如L-丙氨酰
4、-D-谷氨酰-L-賴氨酰-D-丙氨酸。而且短肽中常有D-氨基酸與二氨基庚二酸存在。6破碎細菌的主要阻力是來自于肽聚糖的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)結(jié)構(gòu)的致密程度和強度取決于聚糖鏈上所存在的肽鍵的數(shù)量和其交聯(lián)的程度，如果交聯(lián)程度大，則網(wǎng)結(jié)構(gòu)就致密。2.2.酵母菌細胞破碎阻力酵母細胞壁的最里層是由葡聚糖的細纖維組成，它構(gòu)成了細胞壁的剛性骨架，使細胞具有一定的形狀，覆蓋在細纖維上面的是一層糖蛋白，最外層是甘露聚糖，由1,6一磷酸二酯鍵共價連接，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在該層的內(nèi)部，有甘露聚糖-酶的復(fù)合物，它可以共價連接到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上，也可以不連接。與細菌細胞壁一樣
5、，破碎酵母細胞壁的阻力主要決定于壁結(jié)構(gòu)交聯(lián)的緊密程度和它的厚度。2.3.真菌細胞破碎阻力霉菌的細胞壁主要存在三種聚合物，葡聚糖（主要以β-1,3糖苷鍵連接，某些以β-1,6糖苷鍵連接），幾丁質(zhì)（以微纖維狀態(tài)存在）以及糖蛋白。最外層是α-和β-葡聚糖的混合物，第2層是糖蛋白的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，葡聚糖與糖蛋白結(jié)合起來，第3層主要是蛋白質(zhì)，最內(nèi)層主要是幾丁質(zhì)，幾丁質(zhì)的微纖維嵌入蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中。與酵母和細菌的細胞壁一樣，真菌細胞壁的強度和聚合物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有關(guān)，不僅如此，它還含有幾丁質(zhì)或纖維素的纖維狀結(jié)構(gòu)，所以強度有所提高。2.4.植物細胞細胞破碎阻力
6、對于已生長結(jié)束的植物細胞壁可分為初生壁和次生壁兩部分。初生壁是細胞生長期形成的。次生壁是細胞停止生長后，在初生壁內(nèi)部形成的結(jié)構(gòu)。目前，較流行的初生細胞壁結(jié)構(gòu)是由Lampert等人提出的“經(jīng)緯”模型，依據(jù)這一模型，纖維素的微纖絲以平行于細胞壁平面的方向一層一層敷著在上面，同一層次上的微纖絲平行排列，而不同層次上則排列方向不同，互成一定角度，形成獨立的網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了細胞壁的“經(jīng)”，模型中的“緯”是結(jié)構(gòu)蛋白（富含羥脯氨酸的蛋白），它由細胞質(zhì)分泌，垂直于細胞壁平面排列，并由異二酪氨酸交聯(lián)成結(jié)構(gòu)蛋白網(wǎng)，徑向的微纖絲網(wǎng)和緯向的結(jié)構(gòu)蛋白網(wǎng)之間又相互
7、交聯(lián)，構(gòu)成更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。半纖維素和果膠等膠體則填充在網(wǎng)絡(luò)之中，從而使整個細胞壁既具有剛性又具有彈性。在次生壁中，纖維素和半纖維素含量比初生壁增加很多，纖維素的微纖絲排列得更緊密和有規(guī)則，而且存在木質(zhì)素（酚類組分的聚合物）的沉積。因此次生壁的形成提高了細胞壁的堅硬性，使植物細胞具有很高的機械強度。4.常見的細胞破碎方法4.1機械法（1）高壓勻漿破碎法6高壓勻漿器是常用的設(shè)備，它由可產(chǎn)生高壓的正向排代泵用高壓原理對細胞進行擠壓和排出閥組成，排出閥具有狹窄的小孔，其大小可以調(diào)節(jié)。細胞漿液通過止逆閥進入泵體內(nèi)，在高壓下迫使其在排出閥的小
8、孔中高速沖出，并射向撞擊環(huán)上，由于突然減壓和高速沖擊，使細胞受到高的液相剪切力而破碎。在操作方式上，可以采用單次通過勻漿器或多次循環(huán)通過等方式，也可連續(xù)操作。為了控制溫度的升高，可在進口處用干冰調(diào)節(jié)溫度，使出口溫度調(diào)節(jié)在20℃左右。在
