《細(xì)胞的破碎與分離》PPT課件

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1、第三章細(xì)胞的破碎與分離本章的主要內(nèi)容常見的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)細(xì)胞破碎技術(shù)包涵體的純化方法概述不同類型的細(xì)胞分泌目標(biāo)產(chǎn)物的類型：動(dòng)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(duì)于胞內(nèi)產(chǎn)物需要收集菌體或細(xì)胞進(jìn)行破碎。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。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

2、。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。概述細(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，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)。定義微生物細(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(jī)械強(qiáng)

3、度不同，細(xì)胞破碎的難易程度也就不同。細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)對(duì)破碎的影響細(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(qiáng)度。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(qiáng)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

4、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。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

5、，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(qiáng)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(qiáng)度有所提高。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(

6、80-90%)脂類蛋白質(zhì)細(xì)胞破碎技術(shù)細(xì)胞破碎技術(shù)細(xì)胞破碎技術(shù)細(xì)胞破碎方法及其原理機(jī)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(jī)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(jī)械運(yùn)動(dòng)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(duì)細(xì)胞膜的作用，而使細(xì)胞破碎通過細(xì)胞本身的酶系或外加酶制劑的催化作用，使細(xì)胞外層結(jié)構(gòu)受到破壞，而達(dá)到細(xì)胞破碎一　機(jī)械法機(jī)械破碎法又可分為：高壓勻漿破碎法（homogenizatio

7、n）高速珠研磨破碎法（beadgrinding）超聲波破碎法（ultrasonication）進(jìn)入珠磨機(jī)的細(xì)胞懸浮液與極細(xì)的玻璃小珠、石英砂、氧化鋁等研磨劑（直徑小于1mm）一起快速攪拌或研磨，研磨劑、珠子與細(xì)胞之間的互相剪切、碰撞，使細(xì)胞破碎，釋放出內(nèi)含物。在珠液分離器的協(xié)助下，珠子被滯留在破碎室內(nèi)，漿液流出從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作。破碎中產(chǎn)生的熱量一般采用夾套冷卻的方式帶走。1.珠磨法（Beadmill）原理：NetzschLM-20型珠磨機(jī)園盤以兩種位置交錯(cuò)地安裝在軸上，一種處于徑向，一種與軸傾斜，徑向盤使

8、磨料沿徑向運(yùn)動(dòng)，傾斜盤則產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)。由于交錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，提高了破碎效率。A-具有冷卻夾套的圓筒形磨室B-具有冷卻裝置的攪拌軸和圓盤C-環(huán)形震動(dòng)俠縫分離器D-變速馬達(dá)1和2料液進(jìn)出口3和4攪拌冷卻劑進(jìn)出口5和6磨室冷卻劑進(jìn)出口珠磨機(jī)破碎作用方程破碎作用是相對(duì)于時(shí)間的一級(jí)反應(yīng)速度過程，符合下列公式：ln[1/(1-x)]=Ktx—破碎率；K一一級(jí)反應(yīng)速度常數(shù)；t一時(shí)間。K與攪拌轉(zhuǎn)速、細(xì)胞懸浮液濃度和循環(huán)速度、玻璃小珠裝量和珠體直徑，