【正文】 第三章 細(xì) 胞 破 碎,1,第一頁，共七十四頁。,生物分離過程(gu242。ch233。ng)的一般流程,本章(běn zhānɡ)內(nèi)容,2,第二頁，共七十四頁。,常見(ch225。nɡ ji224。n)的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),細(xì)胞破碎(p242。 su236。)技術(shù),包涵體的純化(chn hu224。)方法,本章的主要內(nèi)容,3,第三頁，共七十四頁。,概述(ɡ224。i sh249。),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(du236。y)胞內(nèi)產(chǎn)物需要收集菌體或細(xì)胞進(jìn)行破碎。,4,第四頁，共七十四頁。,概述(ɡ224。i sh249。),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(chǎnshēng)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,第五頁，共七十四頁。,概 述,細(xì)胞破碎（cell rupture）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(w232。i le)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)。,6,第六頁，共七十四頁。,3.1 細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)(ji233。g242。u)對破碎的影響,微生物細(xì)胞和植物(zh237。w249。)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(jī)械強度不同，細(xì)胞破碎的難易程度也就不同。,7,第七頁，共七十四頁。,細(xì)菌(x236。jūn)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),幾乎所有細(xì)菌(x236。jūn)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。,8,第八頁，共七十四頁。,細(xì)菌(x236。jūn)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(yīnx236。ng)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。,9,第九頁，共七十四頁。,酵母(ji224。omǔ)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(g242。uch233。ng)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。,10,第十頁，共七十四頁。,真菌(zhēnjūn)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(g242。uch233。ng)，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,第十一頁，共七十四頁。,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(sān zhǒnɡ)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(m233。jūn)細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)示意圖,12,第十二頁，共七十四頁。,細(xì)胞壁的組成(zǔ ch233。nɡ)和結(jié)構(gòu),細(xì)胞壁的組成(zǔ ch233。nɡ)和結(jié)構(gòu),13,第十三頁，共七十四頁。,植物(zh237。w249。)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。初生壁一般較薄（1～3μm），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(jī)械(jīxi232。)強度主要來自于微纖絲。,14,第十四頁，共七十四頁。,植物(zh237。w249。)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(yībān)較厚(4μm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(jī)械強度。,15,第十五頁，共七十四頁。,研 磨,3.2 細(xì)胞破碎(p242。 su236。)技術(shù),16,第十六頁，共七十四頁。,機(jī)械(jīxi232。)破碎,搗碎(dǎo su236。)法 研磨法 勻漿法 超聲法,物理(w249。lǐ)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,細(xì)胞破碎方法及其原理,,17,第十七頁，共七十四頁。,一 機(jī)械(jīxi232。)法,機(jī)械破碎法又可分為 高壓勻漿(yn jiānɡ)破碎法（homogenization） 高速珠研磨破碎法（bead grinding） 超聲波破碎法（ultrasonication）,18,第十八頁，共七十四頁。,采用高壓(gāoyā)勻漿器（由高壓(gāoyā