生物分离工程 第二章 细胞破碎

1、熟悉生物工程下游技术、第二章细胞分离和粉碎3小时、学习目的和要求、解决细胞分离和目标产品释放的原理和方法，熟悉各种方法的优缺点和应用范围。列表，1，细胞分离(1)，重力沉淀(2)，离心沉淀(3)，过滤2，细胞分裂和细胞内释放，细胞分离-学习点，认识：重力沉淀，离心沉淀和过滤概念。理解：重力沉降、离心过滤原理、理论；掌握斯托克斯结算公式。应用：常用离心方法及其优缺点；利用提高分离效率的掌握方法，分析实际问题，(a)重力沉降，1，重力沉降的定义2，重力沉降的理论3，提高重力沉降的方法，1，重力沉降的定义，重力沉降是在现有化学过程中将粒子与有固体颗粒的流体分离的常用任务。重力沉淀是利用流体和粒子之间

2、的密度差，在重力作用下，在粒子和流体之间产生相对运动，从而将两者分开。在生物分离过程中，粒子是细胞或细胞碎片等形体，很多姿态的微生物的世界，bacterial morphology diagram，high-density cell culture，2，重力沉淀理论，理论假设细胞或细胞碎片被处理成球体上的粒子。粒子在“无限稀释”溶液中沉淀，粒子之间没有相互干扰力分析球形粒子重力fg液体中的浮力FB粒子移动方向相反的阻力fs，无限稀释溶液？3，提高重力沉降的方法，添加中性盐：降低双层排斥电位，添加高分子絮凝剂：桥接作用形成大凝聚度，引入外力，(2)，离心沉降，1，离心沉降的定义2，离心沉降的理论

3、3，离心方法4，离心设备，1，2，离心沉降理论，离心率，命令：3，离心法，差动离心区离心区带离心，差动离心，差动离心法，应用特定颗粒沉降的离心力在预定离心时间内获得包括一些颗粒沉降和非沉降颗粒在内的上等液的方法。差异离心应用程序示例，600g，10分钟，15000g，10分钟，10000g，60分钟，300000g，120分钟，nuclei，mitochondria预先配制不同浓度(密度)的梯度介质(蔗糖等)，从浓度到小原则依次分层添加。添加到离心管的梯度介质可以产生高速离心力或静态后连续密度梯度。，运行中，带离心，差带离心(速度带离心)平衡带离心(等密度离心)，差带偏心，差带离心，基于粒度的

4、分离梯度流体最大密度分离粒子的最大密度离心过程中，粒子具有相同浮力密度和梯度液体密度的动态离心方法，平衡带离心，1 .固定角度转子垂直管离心法的进展垂直管转子的使用成功案例是1980年B. H. Chung等增加的血清脂质卵r白色分离的SVs方法(即单垂直spin法、单垂直spin法、单垂直Spin法)传统的血清脂蛋白分离是“顺序浮力法”(SF法)，一次分离每3天需要1亿次以上。活动垂直管转子采用SVS方法，分离成功，不连续NaCI/KBr或NaCI/Sucrose渐变，5.5为6万5千转/分，0.75-2.5 I。3 .短液柱离心法由美国0.m. griffath在1978年提出。短柱方法是

5、人为地使用未填充的离心管，以减少转角或水平转子中液体柱的高度。该方法通过降低液体柱高度，减少离心时间，更重要的是，通过使千级样品具有更大的离心力，进一步缩短离心力时间，在不减少样品量和样品浓度的情况下，将离心力时间缩短到一般整体管离心力的一半以下。中等厚度PC管和厚壁PA管不填充离心力，不变形。4。微(或细菌)的离心洗脱技术这是美国贝克安近年来开发的低速连续洗脱技术，特别适合于培养液的连续收集。使用带小型连续离心罐的JE-6B转子。洗脱原理不是在普通转子上沉淀，而是由分离物在离心中“受伤”。4.使用2ml离心池，1小时内100-1 000米！10-10，细胞原液回收。2 .超速连续离心超速连续

6、离心转子由美国贝克曼开发，最适合纯化病毒，最适合从大量组织同质中分离乙酰组织，从培养液中收集细菌，进行污水研究。4，离心装置分类，常用离心装置，Solids-ejecting disk bowl centriful of pilot size for erizable contained installation，Nozzle machine wittion(c)radial solids-ejecting disk bowl，Hermetic feed。(d) axial solids-ejecting disk bowl。(e)nozzle bowl with pressureized s

7、olids discharge。(f)处理样品的特性，例如Nozzle bowl with peripheral discharge nozzles、离心机处理能力、发射中的粒子沉淀速度、轴向移动速度、完全沉降的边界条件、离心机处理能力、影响因素、密度和粘度过滤本身是膜分离技术。在分离细胞、细菌或它们的碎片的过程中，除了沉淀分离方法外，过滤技术也是常备分离方法。，2，过滤过程应力分析，驱动力：过滤操作使用压力差作为主要驱动力；阻力：过滤过程的阻力是多孔过滤介质和介质表面不断累积形成的过滤蛋糕，过滤速度，问：液体流动A:面积Rm表示介质的阻力。Rc表示滤饼的电阻。L是过滤器的粘度、静压过滤器方程

8、、Ruth静压过滤器方程。其中k是Ruth静压过滤系数。3、通过提高过滤速度的途径、絮凝或絮凝预处理改变物质的特性，降低过滤蛋糕阻力，添加过滤器以改变过滤蛋糕的压缩性指数，提高过滤速度，1，概述，(1)细胞结构(2)细胞膜的组成(3)影响产物释放的因素，(1)细胞结构(真核细胞和原核细胞)，真核细胞，原核细胞，(2)细胞膜组成，(大生器官的细胞会变得更弱。在连续培养过程中获得的具有高于生长率的念珠菌病的细胞壁比较脆弱，而在摇瓶中培养的念珠菌有更多的机会建立更坚固的细胞壁。酵母细胞壁的厚度和耐破碎性随着年龄的增长，酵母细胞中经常出现的芽痕(Bud scars)是酵母细胞局部细胞壁强度的减少，2，

9、细胞破碎技术的分类，细胞分裂的目的是释放细胞内容物。方法很多，根据它是否有作用力，可以分为机械法和非机械法两类。细胞粉碎技术分类，3，介绍了一般的细胞粉碎方法，(1)机械粉碎-高压均匀化，细胞悬浮在高压作用下从板材和板材之间的环隙高速(可达到450 m/s)喷出后碰撞环，细胞在高速冲击后迅速释放到低压环境中，受到冲击力和剪切力等复合。缺点：此方法更容易损坏堵塞群或丝状真菌，小革兰氏阳性第一和部分子细胞，坚硬纹理，均质化阀门，不适合使用此方法。(2)机械研磨-珠磨，80%-85%(v/v)玻璃(密度2.5 g/ml)或氧化锆(密度6.0 g/ml)微球(粒子大小约0.1-1.0ml)在划桨的高速

10、搅拌下，微球高速运动，微球和微球之间以及微球和细胞之间发生冲击和研磨，使悬浮液中的细胞被粉碎剪切和冲击打碎。缺点：装置在珠后期，在珠子波分离器的帮助下，保持在珠子破碎的室内，浆液流动，连续工作，破裂，出生的热量被夹套的冷却剂带走。现有问题：操作参数多，一般估计为经验，珠子之间的液体损失约为30%。(3)机械粉碎-冲击粉碎原理：细胞悬浮是喷射形状的高速冻结(固定速度数千/分钟)，粒子大小小于50微米的微粒形成，高速载体气体(如氮、速度300米/秒)将冻结的微粒发送到粉碎室，高速冲击板冻结，(4)机械破坏-超声波破碎，压电传感器将电子振荡器的交变电流转换为声波。超声波作用下，液体发生空化，空腔的形

11、成、增加和封闭产生了大的冲击波和剪切力，使细胞分裂。，缺点：超声波破碎在实验室规模中更常用，处理少量样品时容易操作，液体损失也小，但超声波产生的化学自由组可以使某些敏感活性物质变质。大容量设备的声音传递，热量释放都有困难。-非系统粉碎，酸碱处理化学试剂处理酶溶解剂渗透冲击冻结-熔融法，(5)化学渗透法，苯、甲苯等部分有机溶剂，抗生素，表面活性剂，金属螯合剂，变性剂等化学药品改变细胞壁或膜的渗透性，使内聚物有选择地渗透其作用机制；化学渗透取决于化学试剂的种类，细胞壁和膜的结构和组成。缺点：时间长，效率低；化学试剂毒性强，产品也有毒性，在进一步分离时，必须用透析等方法去除。恶劣的共性：某些试剂只对特定种类的微生物细胞起作用。(6)酶法是用生物酶消化和溶解细胞壁和细胞蜡的方法。常用的酶包括溶菌酶、-1、3-葡聚糖酶、蛋白酶等。缺点：容易受到产品抑制。这可能是细胞内物质释放率低的重要因素。而且，酶的价格高，限制了大规模使用。回收溶解酶会增加