生物材料预处理细胞破碎和液固分离ppt课件.ppt

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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-固分离第一节生物材料的预处理一、确定预处理方法的依据二、动物材料的预处理三、细胞培养液的预处理1.生物活性物质存在方式与特点—胞外：多数微生物酶如淀粉酶、蛋白酶、糖化酶常大量存在于胞外培养液中。而合成酶类、代谢酶类、遗传物质和代谢中间物则存在于细胞内，如DNA聚合酶、细胞色素C等。微生物酶是指起着催化作生物体系中特定反应的、由微生物活细胞产生的蛋白质。作为催化剂的微生物酶，它可以加速三种反应：水解反应、氧化反应和合成反应。一、确定预处理

2、方法的依据1.生物活性物质存在特点组成复杂，含量低（见后页)分离纯化难:目的物与杂质的理化性质如溶解度、分子量、等电点等都十分接近，所以分离、纯化比较困难。容易失活（1）胰岛素是治疗糖尿病的特效药，胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，胰岛素在胰脏中的含量为0.02％，100Kg胰腺只能提取4-5g（50-60），其产量之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，1982年美国一家公

3、司用基因工程手段生产胰岛素，生产成本降低30-50%。（2）人类的生长激素是由191个氨基酸相连、分子量约22000的一种蛋白质。这种激素在幼年时分泌不足造成侏儒症，分泌过多造成巨人症，成年时分泌过多导致肢端肥大症等。过去从死人脑垂体提取作药用，治疗一个侏儒病人约需600具尸体的脑垂体，量少价昂。1979年美国一家基因公司成功地把人的基因移入大肠杆菌生产出生长激素，每升工程菌液含生长激素2.4mg，治疗一例病人只需100多升菌液。目前已开始人工生产并进入临床应用试验。2.后续操作的要求一般要求：滤液澄清、pH适中、有一定的浓

4、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.如：链霉素，1943年美国S.A.瓦克斯曼从链霉菌中析离得到，是继青霉素后第二个生产并用于临床的抗生素。它的抗结核杆菌的特效作用，开创了结核病治疗的新纪元。链霉素稳定性较好，可在pH2.8~3.2，75℃加热处理，提高过滤速度。链霉素为白色无定形粉末，有吸湿性。易溶于水，不溶于大多

5、数有机溶剂，强酸、强碱条件下不稳定。二、动物材料的预处理绞肉机绞碎:提取蛋白质和酶匀浆和组织捣碎:一些胞内产物不能有效地提取，须通过特殊的匀浆才行。在实验室常用的是玻璃匀浆器和组织捣碎器，工业上可用高压匀浆泵。三、细胞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。某些无机盐可使细胞、细胞

6、碎片和蛋白质等胶体颗粒发生凝聚作用而被去除。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、AlC

7、l3·6H2O、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

8、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：