生物材料的预处理、细胞破碎和液固分离

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1、第三章生物材料的预处理、细胞破碎和液-固分离第一节生物材料的预处理第二节细胞破碎第三节液-固分离生物活性物质的存在特点（1）生物材料组成非常复杂，有些化合物在生物材料中含量极微，分离操作步骤多，不易获得高收率。（2）生物分子对环境反应十分敏感，结构与功能关系比较复杂，生物活性物质离开生物体后，易变性，破坏，必须十分小心的保护这些化合物的生理活性。（3）操作过程中受到影响因素多第一节生物材料的预处理一、预处理的目的和要求生物材料中的生化组成数量大、种类多，目的物与杂质的理化性质十分接近，分离纯化较困难目的——改变料液的流变特性，以及除去对后面纯化有

2、影响的杂质要求——防止目的物的失活根据生物活性物质存在方式与特点—胞外：由细胞产生再释放出来的无活性的酶原需活化：先活化再提取先提取再活化二、确定预处理方法的依据—胞内：需先破碎细胞后提取膜上的需先溶解下来2.后续操作的要求一般要求：澄清、pH、一定的浓度不同后续操作有不同的要求离子交换---高价无机离子、澄清度等严格控制溶剂萃取---蛋白质含量较低，防乳化3.目的物稳定性不稳定的：要防失活青霉素---pH4.8-5.2，低温蛋白类---高级结构稳定的：可采用较剧烈的变性和处理条件，沉淀杂质蛋白三、动物材料的预处理绞肉机绞碎匀浆和组织捣碎四、细胞

3、培养液的预处理为什么需要预处理？可溶性粘胶状物质：杂蛋白、不溶性多糖等粘度增加、影响提取操作无机盐在采用离子交换提取时，会影响树脂对生化物质的交换容量。（1）加入凝聚剂凝聚作用：指在某些电解质作用下，使胶体粒子的扩散双电层的排斥电位降低，破坏了胶体系统的分散状态，而使胶体粒子聚集的过程。1.细胞及蛋白质的处理胶体粒子稳定的原因：带同种电荷静电排斥作用表面水化作用，形成水化层无机盐促凝聚作用：加入相反电性电解质，中和胶体表面电荷，降低了双电层的排斥力无机盐在水中的水化作用，破坏了胶粒水化层影响凝聚作用的主要因素有无机盐的种类、化合价以及无机盐的用量

4、等。通常培养液中细胞或菌体带负电荷，常采用高价阳离子促其凝固。阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序为：Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+常用的凝聚剂有：Al2(SO4)3·18H2O、AlCl3·6H2O、FeCl3、ZnSO4、MgCO3等。（2）加入絮凝剂絮凝剂：有机高分子，易溶，链长，活性功能基团多絮凝作用：当往胶体悬浮液中加入絮凝剂时，胶粒可强烈吸附在絮凝剂表面的功能团上，而且一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的颗粒的表面上，形成架桥联接，形成粗大的絮凝团沉淀出来，有助于过滤。影响因素：分子量：大，效

5、果好；过大，溶解度↓用量：低浓度增加用量有助架桥，浓度过高吸附饱和失去架桥作用，降低了效果。pH：影响功能团电离度，电离度↑，链伸展，效果↑操作条件：搅拌：初期，快好；后期，会破坏絮凝团（3）变性作用天然蛋白质分子受到某些物理因素（如热、紫外线照射、高压和表面张力等）、化学因素（如有机溶剂、脲、胍、酸、碱等）影响时，生物活性丧失，溶解度降低，不对称性增高以及其他的物理化学常数发生改变。用途：杂蛋白质变性沉淀析出方法：加热、大幅度改变pH，加有机溶剂、重金属盐或表面活性剂（4）吸附方法：—加入吸附剂：活性碳除热原—加入反应剂：相互作用形成沉淀吸附蛋

6、白质四环素发酵液：黄血盐+硫酸锌亚铁氰化锌钾K2Zn3[Fe(CN)6]2的胶状沉淀，能将杂蛋白质和菌体等黏附在其中而除去。枯草杆菌的碱性蛋白酶发酵液：氯化钙+磷酸盐磷酸钙盐沉淀（吸附、助滤）（5）等电沉淀—常与其他方法合用（6）加各种沉淀剂沉淀—沉淀剂与蛋白质形成复合物沉淀2.多糖的去除酶：转化为单糖如发酵液中残留的淀粉：淀粉酶粘多糖与一些阳离子表面活性剂如十六烷基溴化铵（CTAB）形成沉淀Ca2+——草酸、草酸钠→形成草酸钙沉淀（注意回收草酸）Mg2+——三聚磷酸钠(Na5P3P10)→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物Fe2+——黄血盐(K4Fe

7、(CN)6)→普鲁士蓝沉淀Ca2＋，Mg2＋，Fe3＋等（1）离子交换法（2）沉淀法3.高价金属离子的去除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。第二节细胞破碎一、机械法1、匀浆法2、珠磨法3、超声波三、化学法1.化学试剂2.制成丙酮粉二、物理法1.干燥2.冻融3.渗透压冲击四、生物法1.酶解法2.自溶一、机械法1高压匀浆法定义—利用高压细胞悬浮液因减压所产生的剪切力而达到细胞破碎的过程工作原理：液－液剪切力、压力

8、差等特点：适用对象广工业化、实验室中应用细胞完全破碎1.高压匀浆器原理：进入高压室的细胞悬浮液被强迫通过一个狭窄的小孔，产生液相剪切力引