生物分离工程 细胞分离与破碎课件.ppt

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1、生物分离工程细胞分离与破碎总体学习目的和要求通过本章学习，要求掌握解细胞分离和目标产物的释放的原理和方法，熟知各种方法的优缺点和应用范围。目录重力沉降离心沉降细胞破碎与胞内物释放细胞分离－学习要点识记：重力沉降、离心沉降和过滤的概念。理解：重力沉降、离心分离与过滤原理、理论；掌握Stokes沉降公式。应用：常用离心方法及优缺点；利用掌握的提高分离效率的方法分析决实际问题细胞分离－重力沉降定义重力沉降是传统化工过程中常用的从含有固体颗粒的流体中将颗粒分离出来的操作。重力沉降是利用流体与颗粒间的密度差，在重力的作用下使颗粒与流体之间产

2、生相对运动，从而实现两者的分离。在生物分离过程中，定义中颗粒为细胞、细胞碎片等有形物千姿百态的微生物世界BacterialmorphologydiagramHigh-densitycellculture细胞分离－重力沉降理论理论假设细胞或细胞碎片按照球形颗粒处理；颗粒在无限稀释的溶液中进行沉降，颗粒之间无相互干扰受力分析球形颗粒重力fg液体的浮力fb颗粒运动方向相反的阻力fs细胞分离－重力沉降理论重力：浮力：阻力：细胞分离－重力沉降理论当球形颗粒自身的重力与其所受到浮力和阻力达到平衡时，则细胞分离－重力沉降理论当球形颗粒处于滞流区

3、（）时Stokes公式当球形颗粒处于过渡区（）时Allen公式当球形颗粒处于湍流区（）时Newton公式千姿百态的微生物世界BacterialmorphologydiagramHigh-densitycellculture球形颗粒？无限稀释溶液？细胞分离－重力沉降理论模型校正形态校正：颗粒的形状系数速度校正：空隙率函数提高重力沉降的途径加入中性盐：双电层排斥电位降低加入高分子絮凝剂：架桥作用形成大絮凝图引入外力细胞分离－重力沉降理论模型校正形态校正速度校正提高重力沉降的途径加入中性盐；加入高分子絮凝剂引入外力细胞分离－离心沉降定义

4、离心沉降是利用沉降设备使流体和颗粒旋转，在离心力的作用下，由于颗粒和流体间存在密度差，所以颗粒沿径向与流体产生相对运动，从而使颗粒和流体分离。细胞分离－离心沉降理论离心沉降速度令：细胞分离－离心分离方法差速离心分级区带离心差速区带离心平衡区带离心差速离心分离差速离心是以菌体细胞的收集或除去为目的的固液离心分离方法，应用某一特定颗粒沉淀的离心力在预定的离心时间内得到一部分颗粒沉淀及包含未沉淀颗粒的上清液。差速离心分离应用实例600g10min15000g10min100000g60min300000g120minnucleiMito

5、chondrialysosomesPlasmamembraneRiosomalsubunitshomogenateFilteredhomogenateSolublepartofcytoplasmSedimentation区带离心分离－前提在离心管内的溶液存在密度梯度。采用事先配好的不同浓度（密度）的梯度介质（蔗糖等），按照浓度从大到小的原则，依次层层加入。加入离心管中的梯度介质经高速离心或静置后可形成连续的密度梯度。操作过程区带离心种类差速区带离心(速度区带离心）平衡区带离心（等密度离心）差速区带离心差速区带离心基于颗粒

6、的大小、形状的分离梯度液的最大密度不能超过所分离颗粒的最大密度离心过程中，颗粒不断沉降至其浮力密度与梯度液密度相等动态离心分离方法平衡区带离心平衡区带离心梯度液密度范围含盖全部待分离颗粒密度离心过程中，颗粒不断沉降至其浮力密度与梯度液密度相等平衡离心分离方法梯度液的种类和应用细胞分离－区带离心异同区带离心种类差速区带离心平衡区带离心共同点事先在离心管内用低分子量溶质调配好密度梯度梯度介质常用蔗糖常用氯化铯密度梯度最大的密度梯度低于最大密度的沉降样品最大的密度梯度大于最大密度的沉降样品区带形成条件根据各个组分沉降系数的差别，形成各自

7、的区带根据各组分密度差形成区带离心条件在最前的沉降物质达到管底前停止，短时间，低速度使各组分沉降到其平衡的密度区，长时间，高速度细胞分离－离心设备分类分类方法名称处理量实验室用离心机，工业用离心机温度常温离心机、冷冻离心机转速低速离心机、高速离心机、超速离心机转子结构管式、碟式细胞分离－常用离心设备Solids-ejectingdiskbowlcentrifugeofpilotsizeforsterilizablecontainedinstallationNozzlemachinewithpressurizedsolidsdisc

8、hargeforyeastandbacteriaseparation细胞分离－常用离心设备DecantercentrifugeMultichamberbowl,verticalcut细胞分离－管式离心设备Adisposablecellseparat