细胞破碎-分离纯化
蛋白质纯化实验方案与应用
蛋白质纯化实验方案与应用1. 引言蛋白质是生物体内最重要的分子之一，它们参与调节细胞功能、传递信号、催化反应等生命活动。
为了全面了解蛋白质的功能和结构，需要进行蛋白质的纯化实验。
蛋白质纯化是从细胞提取蛋白质并去除其他成分的过程，通过纯化蛋白质可以获得高纯度的样品，便于后续的结构和功能研究。
本文将介绍常用的蛋白质纯化实验方案及其应用。
2. 蛋白质纯化的步骤蛋白质纯化可以分为几个关键步骤，包括细胞破碎、溶液处理、分离纯化和纯化蛋白质的检验。
2.1 细胞破碎细胞破碎是蛋白质纯化的第一步，目的是破坏细胞膜并释放蛋白质。
常用的方法有机械破碎、超声波破碎、冻融法等。
机械破碎是将细胞悬浮液通过高速离心等手段分离得到上清液，其中含有蛋白质。
超声波破碎则是利用超声波的机械作用产生震荡，破坏细胞膜。
冻融法则是通过多次冻结和融解来破坏细胞膜。
2.2 溶液处理在细胞破碎之后，需要对样品进行溶液处理，包括调节pH值、添加蛋白质稳定剂和抗菌剂等。
调节pH值可以提高纯化效果，一般在6-8之间为宜。
蛋白质稳定剂可以保护蛋白质避免其降解和失活，常用的有甘油、甜菜碱、牛血清白蛋白等。
抗菌剂可以防止细菌污染，常用的有氨基苄青霉素、氯霉素等。
2.3 分离纯化分离纯化是蛋白质纯化的核心步骤，其目的是将目标蛋白质与其他杂质进行有效的分离。
常见的分离纯化方法包括离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析、凝胶电泳等。
离子交换层析是通过蛋白质与离子交换树脂之间的相互作用来分离目标蛋白质。
树脂上的固定的功能基团可以选择性地结合目标蛋白质，而其他杂质则被排除。
凝胶过滤层析是利用凝胶孔径的不同分离蛋白质，大分子量的蛋白质会被滞留在凝胶中，而小分子量的蛋白质则通过。
亲和层析是利用蛋白质与某些特定配体之间的特异性结合来分离目标蛋白质。
配体可以是金属离子、抗体、某些亲和剂等。
凝胶电泳是根据蛋白质在电场中的迁移速度不同来分离目标蛋白质。
凝胶电泳可通过聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）、等电聚焦电泳（IEF）等方法进行。
提dna步骤及原理
提dna步骤及原理DNA提取是一种分离纯化DNA的过程，它可以用于分子生物学的各种实验和研究。
以下是DNA提取的步骤及原理：步骤1：细胞破碎首先，需要将目标细胞破碎以释放DNA。
这可以通过机械方式（如刮取细胞）或者化学方式（如孵育细胞在酶溶液中）来完成。
破碎细胞的目的是破坏细胞膜和核膜，释放DNA。
步骤2：细胞溶解接下来，要将破碎细胞中的蛋白质和其他细胞组分溶解。
这可以通过加入表面活性剂（如SDS）来破坏蛋白质的结构，使其变为可溶解状态。
细胞溶解的目的是除去蛋白质和其他细胞成分，保留DNA。
步骤3：蛋白质沉淀通过加入盐类，可以使DNA溶液中的蛋白质形成沉淀。
盐类中的离子与蛋白质形成复合物，使其聚集在一起并沉淀到溶液底部。
这一步的目的是除去大部分蛋白质，净化DNA溶液。
步骤4：DNA沉淀将溶液中的DNA沉淀到管壁上，可以通过加入酒精或其他有机溶剂来实现。
这些溶剂改变了DNA溶液的物理性质，使DNA变得不溶于水而沉淀。
这一步的目的是分离纯化DNA。
步骤5：洗涤和纯化DNA最后，通过洗涤沉淀的DNA，可以除去残留的盐类和其他杂质。
洗涤可以使用乙醇或其他缓冲液。
洗涤后，可以用缓冲液溶解DNA并进一步纯化。
DNA提取的原理是基于DNA和其他细胞成分的物理和化学特性的差异。
其中，细胞破碎和溶解步骤破坏了细胞膜和核膜，并释放了DNA。
蛋白质沉淀和DNA沉淀步骤利用了盐类和有机溶剂对不同分子的溶解性差异，将蛋白质和DNA分离。
洗涤步骤则进一步清洁和纯化DNA。
整个过程旨在从复杂的细胞混合物中分离纯化出DNA，以便在后续实验中进行分析和应用。
核酸的提取原理
核酸的提取原理
核酸的提取原理主要包括以下几个步骤：细胞破碎、核酸分离、蛋白质去除和纯化。
首先，细胞破碎是将待提取的细胞样品通过物理或化学方法破坏细胞膜，使细胞内的核酸暴露出来，常见的方法有机械破碎、温度变化、酶解等。
细胞破碎后，核酸与其他细胞成分如蛋白质、碳水化合物等混合在一起，因此需要进行核酸的分离。
分离方法主要有酚-氯
仿萃取法、硅胶柱层析法和离心沉淀法等。
酚-氯仿萃取法通
过酚的亲脂性和氯仿的亲水性选择性地萃取核酸。
硅胶柱层析法则是利用硅胶封填在滤柱中，利用核酸与硅胶的亲附作用来纯化核酸。
离心沉淀法是通过高速离心将核酸从样品中沉淀下来。
在核酸分离的过程中，常常伴随着蛋白质的存在。
蛋白质的存在会干扰核酸的定量和纯度检测，因此需要进行蛋白质去除的步骤。
常用的去除蛋白质的方法有蛋白酶处理、酸性酒精沉淀和有机溶剂提取等。
最后，为了提高核酸的纯度和浓度，还需要进行纯化步骤。
纯化方法有乙醇沉淀法、酚-氯仿萃取法、离心过滤法等。
综上所述，核酸提取原理是通过细胞破碎、核酸分离、蛋白质去除和纯化等步骤将待提取样品中的核酸分离出来，以获得高质量的核酸样品。
植物总dna提取的原理及应用
植物总DNA提取的原理及应用1. 植物总DNA提取的原理植物总DNA提取是一种从植物细胞中分离纯化DNA的方法。
它是研究植物基因组的基础，对于植物遗传学和分子生物学的研究具有重要意义。
以下是植物总DNA提取的主要原理：1.细胞破碎：为了释放细胞内的DNA，需要先将植物细胞破碎。
这可以通过机械方法（如研磨）或化学方法（如细胞壁降解酶）来实现。
2.DNA溶解：破碎的细胞释放出来的DNA会与其他细胞组分（如蛋白质和RNA）结合在一起形成复杂的混合物。
在这一步骤中，可以通过加入特定的缓冲液和洗涤剂来溶解细胞组分，将DNA纯化。
3.酒精沉淀：为了将DNA从溶液中分离出来，可以通过加入高浓度的酒精，使DNA以固体形式沉淀。
4.洗涤和纯化：沉淀的DNA表面可能附着有其他颗粒物。
为了去除这些杂质，可以用酒精和洗涤剂进行多次洗涤和离心。
5.DNA溶解：最后，纯化的DNA溶于适当的溶液（如Tris-EDTA缓冲液），以便后续应用。
2. 植物总DNA提取的应用植物总DNA提取的成功应用于以下几个方面：2.1 植物基因组研究植物总DNA提取是进行植物基因组研究的基础。
通过提取植物总DNA，研究人员可以了解植物基因组的组成、结构和功能。
这对于理解植物的遗传特性、进化历史以及种间亲缘关系具有重要意义。
2.2 植物遗传改良植物总DNA提取技术可以帮助研究人员进行植物遗传改良。
通过提取植物总DNA，可以发现植物中的有用基因或性状相关基因，并进行基因定位和序列分析。
这为培育具有优良性状的新品种提供了基础。
2.3 植物种群遗传学研究植物总DNA提取可以用于研究植物种群的遗传结构和变异情况。
通过分析植物总DNA中的遗传标记（如微卫星和单核苷酸多态性），可以推断不同个体和种群之间的遗传关系、基因流和遗传多样性等重要参数，从而深入了解植物的遗传背景和进化过程。
2.4 植物病害诊断植物总DNA提取可以应用于植物病害的诊断。
通过提取植物总DNA，可以检测病原体的存在和种类，从而确定植物是否感染了某种病害，进而采取相应的病害防治措施。
生物分离纯化案例
生物分离纯化案例
生物分离纯化是一种将目标生物分子从复杂的混合物中分离出来的技术，常用于生物医药、食品工业和环境监测等领域。
以下是一个生物分离纯化的案例：
目标：分离纯化某种特定的酶
步骤：
1. 破碎细胞：使用物理或化学方法破碎细胞，释放出细胞内的酶。
2. 离心分离：通过高速离心机将破碎的细胞残渣与酶溶液分开。
3. 过滤：使用过滤器去除未破碎的细胞和杂质。
4. 层析：使用层析技术（如凝胶层析、离子交换层析等）将酶与其他杂质分离。
5. 透析：将层析得到的酶溶液与外界溶液进行物质交换，进一步纯化酶。
6. 浓缩：使用蒸发等方法将酶溶液浓缩，便于后续处理。
7. 结晶：通过结晶方法将纯化的酶结晶化，便于储存和运输。
通过以上步骤，可以将目标酶从复杂的混合物中分离出来，并进行纯化处理。
在实际操作中，根据不同的目标和要求，可以选择不同的分离纯化方法和技术。
蛋白质提取的方法和原理
蛋白质提取的方法和原理蛋白质提取是生物化学研究中一项非常重要的工作，它是通过化学或物理方法将目标蛋白质从混合物中提取出来，并获得纯度较高的蛋白样品。
蛋白质提取的方法和原理可以根据不同的需求和样本特点而有所区别，下面我将从样品处理、细胞破碎、蛋白质分离、纯化等方面详细介绍蛋白质提取的常用方法和原理。
一、样品处理样品的类型有很多，包括动物组织、细胞、血液等，每种样品的提取方法都有一定差异。
一般来说，细胞或组织样本在提取之前需要冷冻保存，并进行快速破碎以避免蛋白质降解。
对于血液样本，需要血样离心分离血浆或红细胞，再进行提取。
二、细胞破碎细胞破碎是蛋白质提取的关键步骤，目的是破坏细胞膜和细胞器，并释放蛋白质。
常见的细胞破碎方法有机械破碎、超声波破碎和化学法。
1. 机械破碎机械破碎是最常用的细胞破碎方法之一，可以通过碾磨、研磨、切割等方式破坏细胞。
例如，将样品置于液氮中冷冻后，使用研钵和研杵进行研磨，将细胞研磨成粉末状。
2. 超声波破碎超声波破碎是利用高频高能量的超声波震荡来破碎细胞，通常是在冷冻样品和显微量水中进行。
超声波的震荡可以高效破坏细胞和细胞器，并释放蛋白质。
3. 化学法化学法通常是通过加入化学试剂来破坏细胞。
例如，使用洗涤剂（如SDS、Triton X-100）可以溶解细胞膜，释放细胞内的蛋白质。
三、蛋白质分离蛋白质提取后，需要对蛋白质进行分离，去除杂质和其他成分。
1. 离心离心是最常用的蛋白质分离方法之一，通过不同速度的离心来分离蛋白质。
一般来说，较重的细胞碎片、细胞器和沉淀物会沉积在离心管的底部，而较轻的蛋白质上清液则在上方。
2. 电泳电泳是利用电场将带电蛋白质分离的技术。
常见的电泳方法有SDS-PAGE和凝胶过滤层析等。
SDS-PAGE可以根据蛋白质的大小和电荷来分离，凝胶过滤层析则可以根据蛋白质的分子量和渗透性进行分离。
四、蛋白质纯化蛋白质分离后，还需要进行纯化以获得较高纯度的蛋白样品。
酶分离纯化的步骤主要原理
酶分离纯化的步骤主要原理
酶的纯化和分离是通过一系列步骤实现的，其主要原理包括以下几点：
1. 细胞破碎：首先需要将含有酶的细胞破碎，以释放酶分子。
这可以通过物理方法（如超声波或搅拌）或化学方法（如溶解细胞膜）实现。
2. 酶的特异性沉淀：根据酶的特性和条件，选择适当的方法使酶与其他杂质分子分离。
常用的方法包括沉淀、沉降和离心。
例如，可以通过加入特定的沉淀剂或改变pH值来使酶沉淀，从而将其与其他溶液中的物质分离。
3. 过滤和超滤：利用不同孔径的滤膜，可以通过过滤和超滤方法去除较大分子，如蛋白质碎片和细胞残渣。
4. 离子交换层析：离子交换层析是利用酶与离子交换树脂之间的相互作用进行分离的方法。
树脂上的离子可吸附酶，而其他杂质则被洗脱。
5. 亲和层析：亲和层析是通过酶与特定配体之间的亲和力实现分离的方法。
配体可以是酶的底物、抗体或其他具有与酶特异性结合的小分子。
酶与配体结合后，可以用洗脱剂将酶从亲和层析柱上洗脱。
6. 凝胶过滤层析：凝胶过滤层析是根据酶的分子大小和形状实现分离的方法。
通过选择合适孔径的凝胶、调节操作条件，可以将酶与其他分子分开。
7. 高效液相层析：高效液相层析（HPLC）是一种高效的液相分离技术。
通过调节流动相和固定相的性质，利用酶与固定相之间的相互作用进行分离。
8. 琼脂糖凝胶电泳：琼脂糖凝胶电泳是一种常用的方法，通过电泳平台上的电场作用下，根据酶的电荷、形状和大小进行分离。
以上步骤和原理可以根据酶的特性和所需纯度的要求进行组合和调整，以实现酶的有效纯化和分离。
发酵产品分离纯化的一般过程
发酵产品分离纯化的一般过程
首先，在发酵生产过程中，微生物或酵母等生物体产生的目标产物通常存在于发酵液中。
为了提取这些目标产物，首先需要将微生物细胞破碎。
这可以通过机械破碎、超声波破碎或化学方法来实现。
细胞破碎后，产物与发酵液中的其他组分混合在一起。
接下来是固液分离的步骤，通过离心、过滤或沉淀等方法将产物与发酵液中的固体颗粒或其他杂质分离开来。
这一步骤可以去除细胞残渣、蛋白质、DNA、RNA等杂质，从而得到相对纯净的目标产物。
随后是蛋白质纯化的过程，通常使用离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析等方法，将目标产物与其他蛋白质分离开来，以获得更纯净的产物。
在蛋白质纯化的基础上，还需要进行浓缩和干燥的步骤。
浓缩可以通过膜分离、冷冻干燥等方法，将产物的体积减小，浓缩产物中的目标物质。
最后，干燥可以将产物转化为固体形式，延长其保存期限。
总的来说，发酵产品的分离纯化过程是一个复杂的过程，需要经过多个步骤，包括细胞破碎、固液分离、蛋白质纯化、浓缩和干燥等，以获得纯净的目标产物。
这些步骤需要根据具体的产物特性和生产要求进行选择和优化，以确保最终获得高纯度的发酵产品。
细胞的破碎与分离
生壁增加很多，纤维素的微纤丝排列得更紧密和有规则，而且存在木质 素的沉积。因此次生壁的形成提高了细胞壁的坚硬性，使植物细胞具有 很高的机械强度。
14
第十四页，共58页。
3 细胞壁的破碎
放线菌的细胞壁结构类似于革兰氏阳性菌，以肽聚糖为主 要成分，所以也能采用溶菌酶;酵母和真菌由于细胞壁的 组分主要是纤维素、葡聚糖、几丁质等，常用蜗牛酶、纤 维素酶、多糖酶等;植物细胞壁的主要成分是纤维素，常 采用纤维素酶和半纤维素酶裂解。
41
第四十一页，共58页。
外加酶法
有时采用几种酶的混合物会产生更好的效果，加入时 需确定相应的次序。
适中 便宜
细胞悬浮液大规模 处理
细胞悬浮液和植物 细胞的大规模处理
超 声 波 用超声波的空穴作用 适中 昂贵 细胞悬浮液小规模
法
使细胞破碎
处理
35
第三十五页，共58页。
机械破碎法
需要高能量，且产生高温和高剪切力，易使 不稳定产品变性失活；
破碎的有机体或释放的产物，不专一，并且 产生碎片的尺寸范围大，后处理难度大；
对于胞内产物需要收集菌体或细胞进行破碎。
4
第四页，共58页。
1概述
大多数情况下，抗生素，胞外酶，一些多糖， 及氨基酸等目标产物存在于发酵液中。
有些目标产物存在于生物体中。
尤其是由基因工程菌产生的大多数蛋白质是在 细胞内沉积。
脂类物质和一些抗生素包含在生物体中。
，利用革兰染色法使未受损害 的酵母细胞呈现紫色，而受损害的酵母细胞 呈现亮红色。
17
第十七页，共58页。
酶工程 第四章酶的分离纯化 第一节细胞破碎
第一节 细胞破碎
2．表面活性剂处理 表面活性剂可以和细胞膜中的磷脂及脂蛋白相互作用， 使细胞膜结构破坏，增加膜的透过性。
表面活性剂有离于型和非离子型之分，对细胞破碎效 果而言，离子型表面活性剂较有效，但由于离子型表面活 性剂会使酶的结构破坏，引起酶变性失活。所以，在酶的 提取方面一般不采用离子型表面活性剂。而采用非离子型 的特里顿(Triton)、吐温(Tween)等表面活性剂。例如，用 特里顿X—100处理诺卡氏菌细胞，从而提取胆甾醇氧化 酶，用胆酸盐处理细胞，提取一种膜结合的葡聚糖酶等。 处理完后，可采用凝胶层析等方法，将表面活性剂除去， 以免影响酶的进一步分离纯化。
•
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由于溶菌酶等上述列举的酶价格较高，而且外加酶本身混入细胞
破碎液中成为杂质，故此，外加溶菌酶的方法难以用于大规模工业生
产。
第一节 细胞破碎
2.自溶法
将细胞在一定的pH值和适宜的温度条件下保温一段时 间，通过细胞本身存在的酶系将细胞破坏，使胞内物质释 出的方法称为自溶法。
自溶法效果的好环取决于自溶条件。主要有温度、pH 值、离子强度等。自溶时间一般较长，不易控制，为防止 其他微生物在自溶液中滋长，必要时可加入甲苯、氯仿、 叠氮钠等杀菌剂。
第一节 细胞破碎
三、渗透压法
渗透破碎是破碎细胞最温和的方法之一。细胞在低渗 溶液中由于渗透压的作用，溶胀破碎。如红血球在纯水中 会发生破壁溶血现象。但这种方法对具有坚韧的多糖细胞 壁的细胞，如植物、细菌和霉菌不太适用，除非用其他方 法先除去这些细胞外层坚韧的细胞壁。
四、化学破碎法
化学破碎法是应用各种化学试剂与细胞膜作用，使细 胞膜的结构改变或破坏的方法。
表面活性剂处理法对膜结合酶的提取特别有效，在实 验室和生产中均已成功使用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
15.2
细胞破碎技术
目前已发展了多种细胞破碎方法，以便适应不同用途和
不同类型的细胞壁破碎。
破碎方法可规纳为机械法和非机械法两大类。
/jpkc/bbs
细胞破碎
细胞破碎技术
机械法
机械破碎法又可分为 高压匀浆破碎法（homogenization） 高速搅拌珠研磨破碎法（fine grinding） 超声波破碎法（ultrasonication）
细胞破碎
细胞破碎技术
操作原理
Manton Gaulin高压匀浆器是常用的设备，它 由可产生高压的正向排代泵（positive displacenemt pump） 和排出阀（ discharge valve ）组成，排出阀具有狭窄的小 孔，其大小可以调节。图15-5为高压匀浆器的排出阀结构简 图，细胞浆液通过止逆阀进入泵体内，在高压下迫使其在排
/jpkc/bbs
细胞破碎
细胞破碎技术
高压匀浆器（High pressure homogenizer）
阀座
阀杆 撞击环 阀杆 压力控制手轮
APV Manton Gaulin 高压匀浆器针型阀结构简图
/jpkc/bbs
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
几种由大肠杆菌表达的胞内重组药物
药物名称
胰岛素
宿主
大肠杆菌
用途
治疗糖尿病
人生长激素（HGH）大肠杆菌
治疗侏儒病
α--干扰素
大肠杆菌
治疗毛状细胞白 血病和卡波济肉 瘤
/jpkc/bbs
键连接，某些以β -1,6糖苷键连接），几丁质（以 微纤维状态存在）以及糖蛋白。最外层(a)是α -和 β - 葡聚糖的混合物，第 2 层 (b) 是糖蛋白的网状结 构，葡聚糖与糖蛋白结合起来，第3层(c)主要是蛋 白质，最内层 (d) 主要是几丁质，几丁质的微纤维 嵌入蛋白质结构中。 与酵母和细菌的细胞壁一样，真菌细胞壁的强度和 聚合物的网状结构有关，不仅如此，它还含有几丁 质或纤维素的纤维状结构，所以强度有所提高。
概述
生物分离过程的一般流程
原料液
细胞分离(离心，过滤) 细胞－胞内产物 路线一B 包含体 细胞破碎 碎片分离 路线一 路线一A 路线二 清液－胞外产物
溶解(加盐酸胍、脲)
复性
粗分离(盐析、萃取、超过滤等)
纯化(层析、电泳) 脱盐(凝胶过滤、超过滤) 浓缩(超过滤) 精制(结晶、干燥)
/jpkc/bbs
概述
细胞膜的结构
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
细胞壁的组成和结构（细菌肽聚糖结构示意图）
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
几乎所有细菌的细胞壁都是由肽聚糖 （peptidoglycan）组成，它是难溶性的聚糖链 （glycan chain），借助短肽交联而成的网状结构， 包围在细胞周围，使细胞具有一定的形状和强度。 短肽一般由四或五个氨基酸组成，如L-丙氨 酰-D-谷氨酰-L-赖氨酰-D-丙氨酸。而且短肽中常有D氨基酸与二氨基庚二酸存在。
细胞破碎
概述
/jpkc/bbs
细胞破碎 植物细胞初生壁的化学组成
组分
纤维素 半纤维素 果胶物质
结构和分类
β－1，4－D－葡聚糖
木葡聚糖 甘露聚糖 木聚糖(包括阿拉伯木聚糖和40-甲基-葡萄糖醛酸木聚糖） 半乳糖醛酸聚糖 、 鼠李半乳糖醛酸聚糖 半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
概
述
微生物细胞和植物细胞外层均为细胞壁，细 胞壁里面是细胞膜，细胞膜和它所包围的细胞浆合称原 生质体。动物细胞没有细胞壁，仅有细胞膜。通常细胞 壁较坚韧，细胞膜脆弱，易受渗透压冲击而破碎，因此 细胞破碎的阻力主要来自于细胞壁。 基于遗传和环境等因素，不同类型生化物质 其细胞壁的结构和组成不完全相同，故细胞壁的机械强 度不同，细胞破碎的难易程度也就不同。此外，不同的 生化物质其稳定性有较大差别，在破碎过程中应防止变 性和被胞内的酶水解，因此，破碎方法的选择和操作条 件的优化是十分必要的。
生物分离工程精品课程
主讲：曹学君
/jpkc/bbs
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
第十五章 细 胞 破 碎
/jpkc/bbs
细胞破碎
/jpkc/bbs
细胞破碎
细胞破碎技术
标准阀
细胞破碎阀
锯齿阀
刀型阀 锥型阀 球型细胞破碎阀 高压匀浆器各种阀型设计
/jpkc/bbs
细胞破碎
细胞破碎技术
高压匀浆法适用的范围
高压匀浆法适用的范围： 酵母和大多数细菌细胞的破碎。 料液细胞浓度可达到20%左右。 ☆团状和系状菌易造成高压匀浆器的堵塞，不宜使用高 压匀浆法。
在次生壁中，纤维素和半纤维素含量比初生壁增加很多，
纤维素的微纤丝排列得更紧密和有规则，而且存在木质素 （酚类组分的聚合物）的沉积。因此次生壁的形成提高了 细胞壁的坚硬性，使植物细胞具有很高的机械强度。
/jpkc/bbs
细胞破碎
细胞破碎技术
/jpkc/bbs
细胞破碎
细胞破碎技术
非机械法破碎方法
渗透压冲击破碎法（osmotic shock） 冻融破碎法（freezing and thawing） 酶溶破碎法（enzyme lysis） 化学破碎法（chemical treatment） 去垢剂破碎法（detergents）
细胞破碎
概述
酵母细胞壁的结构示意图
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
破碎酵母细胞壁的阻力
酵母细胞壁的结构示意图如图 15－2所示，细 胞壁的最里层是由葡聚糖的细纤维组成，它构成了细 胞壁的刚性骨架，使细胞具有一定的形状，覆盖在细 纤维上面的是一层糖蛋白，最外层是甘露聚糖，由1,6 一磷酸二酯键共价连接，形成网状结构。在该层的内 部，有甘露聚糖-酶的复合物，它可以共价连接到网状 结构上，也可以不连接。 与细菌细胞壁一样，破碎酵母细胞壁的阻 力主要决定于壁结构交联的紧密程度和它的厚度。
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述 15.1.2 植物细胞壁的化学组成和结构
对于已生长结束的植物细胞壁可分为初生壁和
次生壁两部分。
初生壁是细胞生长期形成的。 次生壁是细胞停止生长后，在初生壁内部形成
的结构。
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
概
述
一些微生物在代谢过程中将产物分泌到细 胞之外的液相中（称胞外酶），这些产品主要为医药 和保健产品，如胰岛素、某些细胞因子和疫苗亚单位 成分等。 这些蛋白质在细胞培养时被宿主细胞分泌 到培养液中，提取过程只需直接采用过滤和离心进行 固－液分离，然后将获得的澄清滤液再进一步纯化即 可。其后续分离和纯化都相对简单。
出阀的小孔中高速冲出，并射向撞击环上，由于突然减压和 高速冲击，使细胞受到高的液相剪切力而破碎。在操作方式
上，可以采用单次通过匀浆器或多次循环通过等方式，也可 连续操作。为了控制温度的升高，可在进口处用干冰调节温 度，使出口温度调节在20℃左右。在工业规模的细胞破碎中， 对于酵母等难破碎的及浓度高或处于生长静止期的细胞，常 采用多次循环的操作方法。
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
初生细胞的经纬模型
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
次生细胞壁
某些植物细胞，当生长停止后，在细胞质和初生细胞壁
之间形成了次生细胞壁。次生壁一般较厚(4μ m以上)，常 有三层组成。
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
真 核 细 胞
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
organelle细胞器
/jpkc/bbs
细胞破碎
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
红面包霉菌(Neurospora crassa)的细胞壁 结构示意图
红面包霉菌细胞壁的结构示意图
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
主要存在三种聚合物，葡聚糖（主要以β -1,3糖苷
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
概
述
★但由于一些重组DNA（rDNA）产品结构复杂，必须在细 胞内组装来获得生物活性，如果在培养时被宿主细胞 分泌到培养液中，其生物活性往往有所改变，此类 rDNA产品是细胞内产品（非分泌型），需要应用细胞 破碎技术破碎细胞，使细胞内产物释放到液相中，然 后再进行提纯，为后续的分离纯化做好准备工作。
蛋白质
结构蛋白 各种酶类
凝集素
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
“经纬”模型
目前，较流行的初生细胞壁结构是由Lampert 等人提出的“经纬”模型，依据这一模型，纤维素的 微纤丝以平行于细胞壁平面的方向一层一层敷着在上 面，同一层次上的微纤丝平行排列，而不同层次上则 排列方向不同，互成一定角度，形成独立的网络，构 成了细胞壁的“经”，模型中的“纬”是结构蛋白 （富含羟脯氨酸的蛋白），它由细胞质分泌，垂直于 细胞壁平面排列，并由异二酪氨酸交联成结构蛋白网， 径向的微纤丝网和纬向的结构蛋白网之间又相互交联， 构成更复杂的网络系统。半纤维素和果胶等胶体则填 充在网络之中，从而使整个细胞壁既具有刚性又具有 弹性。
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
破碎细菌的主要阻力
破碎细菌的主要阻力是来自于肽聚糖的网 状结构，其网结构的致密程度和强度取决于聚糖链 上所存在的肽键的数量和其交联的程度，如果交联 程度大，则网结构就致密。
/jpkc/bbs
/jpkc/bbs
细胞破碎
概述
虽然几乎所有的细菌都含有肽聚糖的网状结构，但是革兰氏
阴性菌的细胞壁结构与革兰氏阳性菌有很大不同。革兰氏阴 性菌比阳性菌复杂，在电子显微镜超薄切片观察，可见革兰 氏阳性菌细胞壁较厚，具有 20 ～ 80nm 的肽聚糖层，约占细 胞 壁 成 分 的 40 ～ 90 ％ ， 此 外 细 胞 壁 还 含 有 大 量 磷 壁 酸 (eichoic acid)。而革兰氏阴性菌的肽聚糖层较薄，仅2 ～ 3nm，占细胞壁成分的 10％左右，由于肽聚糖之间仅由四肽 侧链直接连接，缺乏五肽桥，故层较疏松，而且肽聚糖居于 细胞壁最内层，紧贴在细胞膜上，在肽聚糖层外面还有一较 厚的外壁层 (约8～10nm)，主要成分为脂蛋白、脂多糖和其 它脂类，因此，革兰氏阴性菌细胞壁中脂类含量较高。