第四讲 细胞破碎 911 and 913解析

1、第四章细胞是CellDisruption，细胞结构，动物细胞：大部分没有细胞壁，其培养产物大部分在培养液中分泌。植物细胞：主要是细胞内产品。微生物：大部分小分子代谢产物在细胞外分泌。大部分大分子产物和基因重组产物是细胞内的产物，如胰岛素、干扰素、白细胞介素-2。对于细胞内产物，必须先粉碎细胞，使产品释放，才能进一步提取。部分目标产品不在发酵液中，而是存在于生物体中。基因工程细菌产生的大部分蛋白质不是由发酵液分泌的，而是沉积在细胞内。脂质和一些抗生素也包含在有机体中。还有像面包酵母这样的细胞本身。要使细胞内产品释放，一般需要打破细胞壁，这也是本章的主题。细胞分裂的方法在生化领域得到广泛应用，但大

2、部分在小规模生产中很少用于大规模生产，尤其是基因工程。概述，化学粉碎方法机械粉碎方法，table 4.0-1。chemicalcdisintegratintechniques，table 4.0-1。mechanicalcelldisintegratintechniques，表4.0-1。细胞物理粉碎方法、化学方法、渗透冲击方法、表面活性剂增溶方法、脂质溶解方法等几种主要化学方法。首先简要介绍酶消化和碱处理。酶消化法和碱处理法都是细胞分裂的有效方法，但也有缺点。原理：利用酶反应分解细胞壁上的特殊结合，达到打破墙体的目的。自我溶解法调节一定的条件，诱导细胞自我分解酶，使细胞分裂。自溶解方法经常使

3、用加热或干燥方法。根据细胞膜的结构和组成，添加了选择合适酶的酶法。细菌大多使用溶菌酶(lysozyme)酵母，常用的酶包括：-1，3-葡聚糖酶(glucanase)，-1，6-葡聚糖酶(protease)，蛋白酶(mannanase)，甘露糖酶(glycosidase)，溶酶，溶酶需要一定的反应条件。酶很具体，根据细胞壁的结构和化学组成，选择合适的酶或酶体系，并确定其顺序。酶溶解的优点是选择性释放产物条件温和，核酸释放量小，细胞外形完整。酶溶解不足：一是溶解酶价格高；二是酶溶解的共性低，很难确定最佳溶解条件。第三，抑制存在产品，酶消化法的缺点在于酶价格昂贵，在大量生产时使用受到限制，但条件温和

4、，具有选择性。在细胞悬浮液中添加酶，迅速反应细胞壁，破坏。酶有选择地催化细胞壁反应，不破坏细胞内的其他物质。碱处理法和酶消化法相反，反应强烈，没有选择，便宜。碱添加到细胞悬浮液后，细胞壁发生了肥皂化等多种反应。这项工作将细胞壁的成分溶解在表面活性剂中，使蛋白质变质，因此是细胞增溶的好例子。这种方法不仅破坏细胞壁，还破坏产品，所以即使价格便宜，碱处理也是很不常见的方法。OsmoticShock，三种主要细胞粉碎化学方法中最简单的是渗透冲击方法。该方法将一定体积的细胞液添加到双倍体积累的水中，细胞中溶质浓度高，水继续进入细胞，使细胞膨胀，最终导致破裂。细胞破裂后释放到周围环境的细胞内可以用下一章介

5、绍的方法分离。细胞分裂不容易根据其类型决定，红细胞细胞容易溶解。植物细胞很难分解。因为植物细胞中含有大量的树成分，很难通过渗透渗入。机械粉碎、高压均质超声粉碎、高压均质化、工作方式：通过高压、针形阀制造细胞悬浮、突然减压和高速冲击冲击冲击冲击冲击冲击环，使细胞破裂。在高压均质机中，高压室的压力达到数百个大气压，细胞悬浮液从高压室针形阀中喷出时，速度每秒数百米。，细胞均质工艺为Ct/Cm1et/Ct粉碎细胞t时间后产物浓度，mol/LCm粉碎细胞可实现的最大产物浓度，mol/L细胞粉碎的时间常数，随剪切强度和压力变化，min，JJ-2组织粉碎菌机，2。ultrasination超声波、超声波粉碎

6、机、粉碎机制：常用的超声波破碎机(与Cavitationphenomena引起的冲击波和剪切作用有关)可以在1525KHz频率下工作。超声波破碎的效率与音频、声音、处理时间、细胞浓度和菌株类型有关。细胞种类：菌比球菌容易破碎，革兰阴性细胞比革兰阳性细胞更容易破碎，对酵母效果不好。超声振动容易导致温度急剧上升，工作经常在冷却条件下进行。小规模实验经常采用间歇操作，大规模生产受到限制。超声波产生的化学自由基可以停用某些敏感活性物质，因此有一定的局限性。WSK水平高效万能珠磨，3 .在crushininballmill珠磨、ZM系列水平密封珠(沙)磨和珠磨中，单元破碎速度也可以用初速度方程式表示。ln1/(1-R)=KtK粉碎速度常数t停留时间R粉碎速度常数k与许多操作参数相关，例如搅拌速度、物质循环速度、细胞悬浮的浓度、玻璃珠的装置和珠子数、粉碎方法选择标准、细胞处理：在批量生产中采用机械方法(通用性、高粉碎效率)细胞壁的强度和结构对象产物破碎条件的敏感度：对于活性物质产品，必须同时考虑效率和稳定性。粉碎程度：工作条件应考虑产品释放率、能耗和方便后提取。通过使用粉碎速度测量、直接测量显微镜或电子粒子计数器直接计算粉碎前后细胞数(仅限机械方法)的目的产品