最新細(xì)胞破碎技術(shù)ppt教學(xué)課件.ppt

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1、生物分離過程的一般流程本章內(nèi)容2常見的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)細(xì)胞破碎技術(shù)包涵體的純化方法本章的主要內(nèi)容3概述不同類型的細(xì)胞分泌目標(biāo)產(chǎn)物的類型：動物細(xì)胞多分泌到細(xì)胞外培養(yǎng)液植物細(xì)胞多為胞內(nèi)產(chǎn)物微生物（細(xì)菌/酵母/真菌）胞內(nèi)、胞外對于胞內(nèi)產(chǎn)物需要收集菌體或細(xì)胞進行破碎。4概述大多數(shù)情況下，抗生素，胞外酶，一些多糖，及氨基酸等目標(biāo)產(chǎn)物存在于發(fā)酵液中。有些目標(biāo)產(chǎn)物存在于生物體中。尤其是由基因工程菌產(chǎn)生的大多數(shù)蛋白質(zhì)是在細(xì)胞內(nèi)沉積。脂類物質(zhì)和一些抗生素包含在生物體中。5細(xì)胞破碎（cellrupture）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)物質(zhì)包括目的產(chǎn)物成分釋放出來的技術(shù)。細(xì)胞破碎技術(shù)是分離純

2、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)。為了研究細(xì)胞破碎，提高其破碎率，有必要了解各種微生物細(xì)胞壁的組成和結(jié)構(gòu)。64.1細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)對破碎的影響微生物細(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，動物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，僅有細(xì)胞膜。通常細(xì)胞壁較堅韌，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自于細(xì)胞壁。不同細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和組成不完全相同，故細(xì)胞壁的機械強度不同，細(xì)胞破碎的難易程度也就不同。7細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)幾乎所有細(xì)菌的細(xì)胞壁都是由肽聚糖組成，它是難溶性的聚糖鏈；相鄰聚糖鏈上的短肽又交叉相聯(lián)，構(gòu)成了細(xì)胞壁的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，包圍在細(xì)胞周圍；使細(xì)胞具有一定的形狀和強度。

3、8細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)破碎細(xì)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。革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)與革蘭氏陽性菌有很大不同。革蘭氏陰性菌典型的生物是大腸桿菌，通過這種細(xì)胞生產(chǎn)了很多細(xì)胞重組的產(chǎn)物。藥物名稱宿主用途胰島素大腸桿菌治療糖尿病人生長激素大腸桿菌治療侏儒病α-干擾素大腸桿菌治療毛狀細(xì)胞白血病等9酵母細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)示意圖最里層是由葡聚糖的細(xì)纖維組成，它構(gòu)成了細(xì)胞壁的剛性骨架，使細(xì)胞具有一定的形狀，上面的是一層糖蛋白，最外層是甘露聚糖，由1,6-磷酸二酯鍵連接成網(wǎng)狀。在該層的內(nèi)部，有甘露聚糖-酶的復(fù)合物。破碎酵母細(xì)胞壁的

4、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。10真菌的細(xì)胞壁真菌的細(xì)胞壁較厚，主要由多糖組成，其次還含有較少量的蛋白質(zhì)和脂類。不同的真菌，細(xì)胞壁的組成有很大的不同，其中大多數(shù)真菌的多糖壁是由幾丁質(zhì)和葡聚糖構(gòu)成，少數(shù)含纖維素。與酵母和細(xì)菌的細(xì)胞壁一樣，真菌細(xì)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。11紅面包霉菌細(xì)胞壁具有同心圓層狀結(jié)構(gòu)主要存在三種聚合物最外層(a)是α-和β-葡聚糖的混合物，第2層(b)是糖蛋白的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)第3層(c)主要是蛋白質(zhì)，最內(nèi)層(d)主要是幾丁質(zhì)。紅面包霉菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)示意圖12微生物革蘭氏陽性細(xì)菌

5、革蘭氏陰性細(xì)菌酵母菌霉菌壁厚20-80nm10-13nm100-300nm100-250nm層次單層多層多層多層主要組成肽聚糖(40-90%)多糖胞壁酸蛋白質(zhì)脂多糖(1-4%)肽聚糖(5-10%)脂蛋白脂多糖(11-22%)磷脂蛋白質(zhì)葡聚糖(30-40%)甘露聚糖(30%)蛋白質(zhì)(6-8%)脂類(8.5-13.5%)多聚糖(80-90%)脂類蛋白質(zhì)細(xì)胞壁的組成和結(jié)構(gòu)微生物革蘭氏陽性細(xì)菌革蘭氏陰性細(xì)菌酵母菌真菌壁厚20-80nm10-13nm100-300nm100-250nm層次單層多層多層多層主要組成肽聚糖(40-90%)多糖胞壁酸蛋白質(zhì)脂多糖(1-4%)肽聚糖(5-10%)脂

6、蛋白脂多糖(11-22%)磷脂蛋白質(zhì)葡聚糖(30-40%)甘露聚糖(30%)蛋白質(zhì)(6-8%)脂類(8.5-13.5%)多聚糖(80-90%)脂類蛋白質(zhì)細(xì)胞壁的組成和結(jié)構(gòu)13植物細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)對于已生長結(jié)束的植物細(xì)胞壁可分為初生壁和次生壁兩部分。初生壁是細(xì)胞生長期形成的。初生壁一般較?。?～3μm），富有彈性。由多糖和蛋白質(zhì)構(gòu)成，多糖主要成分為纖維素、半纖維素和果膠類物質(zhì)。纖維素是長鏈D-葡聚糖，許多這樣的長鏈形成微纖絲。它是構(gòu)成細(xì)胞壁的骨架，細(xì)胞壁的機械強度主要來自于微纖絲。14植物次生細(xì)胞壁某些植物細(xì)胞，當(dāng)生長停止后，在細(xì)胞質(zhì)和初生細(xì)胞壁之間形成了次生細(xì)胞壁。次生壁一般較厚(4

7、μm以上)，常有三層組成。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)素的沉積。因此次生壁的形成提高了細(xì)胞壁的堅硬性，使植物細(xì)胞具有很高的機械強度。154.2細(xì)胞破碎技術(shù)16機械破碎搗碎法研磨法勻漿法超聲法物理破碎溫度差破碎法壓力差破碎法化學(xué)破碎有機溶劑：表面活性劑：酸堿酶促破碎自溶法外加酶制劑法通過機械運動產(chǎn)生的剪切力，使組織、細(xì)胞破碎。通過各種物理因素的作用，使組織、細(xì)胞的外層結(jié)構(gòu)破壞，而使細(xì)胞破碎。通過各種化學(xué)試劑對細(xì)胞