细胞破碎技术探究

《细胞破碎技术探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、细胞破碎技术探究姓名（院系班级学号）摘要细胞破碎是提取胞内产物的关键步骤。本文简单介绍了细胞破碎的常用方法及分类，讨论了高压匀浆破碎法、超声波破碎法及超临界流体细胞破碎技术等的原理和特点，最后简述了细胞破碎技术的发展方向。关键词细胞破碎；胞内产物细胞破碎技术是指利用外力破坏细胞壁和细胞膜，使细胞内目标物释放出来的技术山。很多基因工程产物都是胞内物质，分离提取这类产物时，必须将细胞破壁，使产物得以释放，才能进一步提取。因此细胞破碎是提取胞内产物的关键性步骤。1、常用细胞破碎技术及其分类细胞破碎的目的是释出

2、细胞物质，按照是否存在外加作用力可分为机械法和非机械法两大类⑵；按照作用力方式的不同可划分为三类：物理法，化学法以及生物法。物理法有高压匀浆破碎法、高速珠磨破碎法、超声波破碎法等，化学法有酸热法、化学渗透法，生物法有酶溶破碎法、去垢剂破碎法。物理法中的高速珠磨法和高压匀浆法不仅在实验室被广泛采用，而且已经在工业牛产中应用。超声波破碎法则普遍用于实验室规模，酶溶法和化学渗透法的实验室研究开发也相当活跃，但它们工业化的应用还受到诸多因素的限制。因此人们还在积极寻找新的破碎方法，如超临界流体细胞破碎技术、激光

3、破碎技术、高速相向流撞击法。2、几种破碎方法简介口前，在工业化生产屮，主要的细胞破碎方法有：高压匀浆破碎法、高速珠磨破碎法、超声波破碎法、化学渗透法。刿外超临界流体细胞破碎技术、激光破碎技术、高速相向流撞击法、酶溶法等的研究也是热点问题。木文主要择其中的高压匀浆破碎法、超声波破碎法及超临界流体细胞破碎技术作介绍。2.1、高压匀浆破碎法山高压匀浆法是用高压匀浆器进行细胞破碎的方法，此法破碎微生物细胞速度快、胞内产物损失小、设备容易放大，从20世纪80年代以来受到广泛重视。同所有的机械破碎方式一样，高压匀浆

4、法破碎细胞实质上是将细胞壁和膜撕裂，靠胞内的渗透压使其内含物全部释放出来。破碎的难易程度无疑由细胞壁的机械强度决定，而细胞壁的机械强度则由微生物的形态和生理状态决定。因此细胞的培养条件，包括培养基、生长期、稀释率等，都对细胞破碎有影响；胞内物质的释放快慢则由内含物在胞内的位置决定，胞间质的释出先于胞内质，而膜结合酶最难释放。除了较易造成堵塞的团状或丝状真菌以及较小的革兰氏阳性菌不适于用高压匀浆器处理以外，其它微生物细胞都可以用高压匀浆法破碎。另外有些亚细胞器（如包含体）质地坚硬，易损伤匀浆阀，也不适合用

5、该法处理。2.2、超声波破碎法声频高于15—20KHz的超声波在高强度声能输入下可以进行细胞破碎，其破碎机理尚未弄清楚，可能与空化现象引起的冲击波和剪切力有关。空化现象是在强超声波作用下，气泡形成、长大和破碎的现象。超声破碎与声频、声能、处理吋间、细胞浓度、菌种类型等因素有关。超声破碎在实验室规模应用较普遍，处理少量样品时操作简便，液量损失少;但是超声波产生的化学自由基团能使某些敏感性活性物质变性失活，噪声令人难以忍受，而且大容量装置的声能传递、散热均有困难，因而超声破碎的工业应用潜力有限。2.3、超临

6、界流体细胞破碎⑷高压C02易于渗透到细胞内，突然降压使细胞内外压差急剧增大而膨胀破裂，对于细胞壁较厚的微生物，因C02能破坏胞壁上的脂溶性成分，降压时破裂发牛在一定位置，使破碎后的细胞碎片较大，便于下游分离，同时在降压过程中流体体积膨胀，温度降低，可防止因升温引起生物活性物质失活。超临界流体细胞破碎技术可以较好地解决传统细胞破碎法的一些固有问题。3、细胞破碎技术研究的发展方向不管是机械法还是非机械法，各种方法都有自身的局限性。机械法因高效、价廉、简单而得以工业化应用，但皱感性的物质失活问题、碎片去除以及

7、杂蛋口太多等问题仍有待解决，因此细胞破碎技术远未完善⑶。3.1、多种破碎方法相结合化学法与酶法取决于细胞膜壁的化学组成，机械法取决于细胞结构的机械强度，而化学组成又决定了结构的机械强度，组成的变化必然影响到强度的差异，这就是化学法或酶法与机械法相结合的原理。3.2、与上游过程相结合在发酵培养过程中，培养基、生长期、操作参数（如pH、温度、通气量、稀释率）等因素对细胞破碎都有影响，因此细胞破碎与上游培养有关。另一方面用基因工程的方法对菌种进行改造也是非常重要的。3.3、与下游过程相结合细胞破碎与固一液分离

8、紧密相关，对于可溶性产品来讲，碎片必须除净，否则将造成层析柱和超滤膜的堵塞，缩短设备的寿命。因此必须从后分离过程的整体角度来看待细胞破碎操作，机械破碎操作尤其如此。参考文献［1］余龙江，等.发酵工程原理与技术应用［M］.北京：化学工业出版社，2011.［2］严希康，等.生物物质分离工程［M］.北京：化学工业出版社，2012.［3］修志龙，姜炜，苏志国.细胞破碎技术的研究进展和发展方向卩］.化工进展,1994,(1)：15—21.［4］肖京力