細(xì)胞破碎方法
細(xì)胞破碎是提取胞內(nèi)產(chǎn)物的關(guān)鍵步驟,破碎方法的得當(dāng)與否,直接影響到所提取產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量和生產(chǎn)成本。實(shí)驗室對組織細(xì)胞的破碎方法很多,有機(jī)械方法、物理方法、化學(xué)...[查看全部]
細(xì)胞破碎儀是利用外力破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞壁,使細(xì)胞內(nèi)容物成分釋放出來的儀器。細(xì)胞破碎儀優(yōu)點(diǎn)是保持細(xì)胞活性,省時,樣品損失少,可以處理大量樣品。因此細(xì)胞破碎儀的不斷發(fā)展和改進(jìn),對實(shí)驗生產(chǎn)的貢獻(xiàn)是十分可觀的。
細(xì)胞破碎儀的工作原理破碎細(xì)胞的目的是使細(xì)胞壁和細(xì)胞膜受到不同程度的破壞(增大滲透性)或破碎、釋放其中的目標(biāo)產(chǎn)物,主要采用的方法有機(jī)械法和非機(jī)械法兩大類。
機(jī)械破碎處理量大,破碎速度較快,時間短,效率較高,是工業(yè)規(guī)模細(xì)胞破碎的重要手段,細(xì)胞受到擠壓,剪切和撞擊作用,易被破碎在許多情況下,細(xì)胞內(nèi)含物全部釋放出來,由于機(jī)械攪拌產(chǎn)生熱量,破碎要采用冷卻措施,機(jī)械破碎主要的方法有珠磨法、高壓勻漿法、撞擊破碎法和超聲波等方法。
在生物產(chǎn)物的分離提取中,如果目標(biāo)物質(zhì)為胞外產(chǎn)物(如霉菌產(chǎn)生的糖化酶等),其提取過程較簡單,只需直接進(jìn)行固液分離,獲得澄清的濾液,再進(jìn)行分離純化操作;如果目標(biāo)物質(zhì)為胞內(nèi)產(chǎn)物或多細(xì)胞生物組織中的各種生物分子(如堿性磷酸酶等胞內(nèi)酶、部分外源基因表達(dá)產(chǎn)業(yè)或植物細(xì)胞產(chǎn)物等),都需要事先將細(xì)胞或組織破碎,使目標(biāo)物質(zhì)充分釋放到溶液中而且不失去生物活性。
不同的生物體或同一生物體的不同部位的組織,其細(xì)胞破碎的難易程序不一,細(xì)胞破碎儀使用的方法也不相同,如動物臟器的細(xì)胞膜較脆弱,容易破碎,植物和微生物由于具有較堅固的纖維素,半纖維素組成的細(xì)胞壁,要采取專門的細(xì)胞破碎方法。
細(xì)胞破碎儀的分類根據(jù)細(xì)胞破碎儀所應(yīng)用的原理,可分為超聲波法細(xì)胞破碎儀、高壓勻漿法細(xì)胞破碎儀、高速珠磨法細(xì)胞破碎儀。
1、超聲波細(xì)胞破碎儀
超聲波細(xì)胞破碎儀就是將電能通過換能器轉(zhuǎn)換為聲能,這種能量通過液體介質(zhì)而變成一個個密集的小氣泡,這些小氣泡迅速炸裂,產(chǎn)生的大量的能量,從而起到破碎細(xì)胞等物質(zhì)的作用。
2、高壓勻漿細(xì)胞破碎儀
高壓勻漿細(xì)胞破碎儀可大規(guī)模破碎細(xì)胞,高壓勻漿器由
... 查看全文細(xì)胞破碎儀進(jìn)行粉碎破碎是目前在生物生產(chǎn)中最常用的破碎儀器。主要使用范圍是生物學(xué)、微生物學(xué)、動物學(xué)、農(nóng)學(xué)、制藥等領(lǐng)域。在教學(xué)、科研、生產(chǎn)、生物化學(xué)、藥物化學(xué)、表面化學(xué)的方面有重要意義。
高壓細(xì)胞破碎法高壓細(xì)胞破碎法破碎微生物細(xì)胞速度快,胞內(nèi)產(chǎn)物損失小,設(shè)備容易放大,受到生物化工學(xué)術(shù)界的重視。高壓細(xì)胞破碎法所用設(shè)備是高壓細(xì)胞破碎儀,它由高壓泵和細(xì)胞破碎閥組成。
從高壓室(幾十到幾百兆帕)壓出的細(xì)胞懸浮液經(jīng)過閥座的中心孔道,從閥座和閥之間的小環(huán)隙中噴出,速度可達(dá)每秒幾百米。這種高速噴出的漿液又射到靜止的撞擊環(huán)上,被迫改變方向從出口管流出。細(xì)胞在這一系列過程中經(jīng)歷了高速造成的剪切、碰撞以及由高壓到常壓的變化,從而造成細(xì)胞的破碎。
影響破碎率的因素:細(xì)胞壁、壓力、溫度、通過高壓細(xì)胞破碎儀的次數(shù)等。
高壓細(xì)胞破碎儀有一個或數(shù)個往復(fù)運(yùn)動的柱塞,物料在柱塞作用下進(jìn)入可調(diào)節(jié)壓力大小的閥組中,經(jīng)過特定寬度的限流縫隙(工作區(qū))后,瞬間失壓的物料以極高的流速(1000-1500米/秒)噴出,碰撞在碰撞閥組件之一的沖擊環(huán)上,產(chǎn)生三種效應(yīng):空穴效應(yīng)、撞擊效應(yīng)、剪切效應(yīng)。經(jīng)過這三種效應(yīng)處理過后,物料粒徑可均勻細(xì)化到100nm以下,破碎率大于95%。
高壓細(xì)胞破碎儀對細(xì)胞進(jìn)行擠壓破碎,使樣品均勻并完全的碎裂,特別適用于厚壁細(xì)胞、細(xì)菌和較濃樣品的破碎,具有無噪音、溫升少、無金屬離子污染等特點(diǎn)。用于蛋白質(zhì)研究、核酸提取及細(xì)胞破碎領(lǐng)域,廣泛應(yīng)用于大專院校、科研單位的生物實(shí)驗室及藥廠。
高壓細(xì)胞破碎儀的特點(diǎn)高壓細(xì)胞破碎儀的進(jìn)樣破碎出樣全過程,浸泡在冰水混合物中,保持生物樣品活性。運(yùn)用的壓力技術(shù)指標(biāo)(207Mbar),可以滿足用戶使用要求最小樣品處理量。運(yùn)用使用壽命長金剛石破碎閥,其耐磨性是陶瓷或碳化鎢材料的數(shù)十倍至近百倍主機(jī)使用液壓動力。
高壓細(xì)胞破碎儀在高壓狀態(tài)下可任意
... 查看全文細(xì)胞破碎是提取胞內(nèi)產(chǎn)物的關(guān)鍵步驟,破碎方法的得當(dāng)與否,直接影響到所提取產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量和生產(chǎn)成本。實(shí)驗室對組織細(xì)胞的破碎方法很多,有機(jī)械方法、物理方法、化學(xué)方法和生物化學(xué)方法等。
細(xì)胞破碎條件在破碎前,材料常需要預(yù)處理,如動物材料要除去與實(shí)驗無關(guān)甚至有妨礙的結(jié)締組織,脂肪組織和血污等,植物種子需要除殼,微生物材料需將菌體和發(fā)酵液成分分開等。
不同實(shí)驗規(guī)模、不同實(shí)驗材料和實(shí)驗要求,使用的破碎方法和條件也不同。一些堅韌組織,如肌肉、植物的根莖等,常需要強(qiáng)烈的攪拌或研磨作用,才能把其組織細(xì)胞破壞。而比較柔軟的組織如肝、腦等,用普通的玻璃勻漿器即可達(dá)到完全破壞細(xì)胞的目的。
對同一實(shí)驗材料,由于實(shí)驗要求不同,采用的破碎方式也存在一定差異,如提取中的核酸和提取其中的核苷酸,前者必須保持十分溫和的條件,以保持分子的完整性;后者可采用強(qiáng)烈手段。
主要通過機(jī)械切力的作用使組織細(xì)胞破碎的方法,常用的器械有組織搗碎機(jī)、勻漿器、研缽和研磨、壓榨器等。
1、組織搗碎機(jī)
將材料配成稀糊狀液,放置于筒內(nèi)約1/3體積,蓋緊筒蓋,將調(diào)速器先撥至最慢處,開動開關(guān)后,逐步加速至所需速度。一般用于動物組織、植物肉質(zhì)種子、柔嫩的葉芽等,轉(zhuǎn)速可高達(dá)10000rpm/M以上。由于旋轉(zhuǎn)刀片的機(jī)械切力很大,制備一些較大分子如核酸則很少使用。
2、勻漿器
先將剪碎的組織置于管中,再套入研桿來回研磨,上下移動,即可將細(xì)胞研碎。勻漿器的研缽磨球和玻璃管內(nèi)壁之間間隙保持在十分之幾毫米距離。制作勻漿器的材料,除玻璃外,還可以用硬質(zhì)塑料、不銹鋼、人造熒光樹脂等。此法細(xì)胞破碎程度比高速組織搗碎機(jī)為高,適用于量少和動物臟器組織。
存在的問題:較易造成堵塞的團(tuán)狀或絲狀真菌,較小的革蘭氏陽性首以及有些亞細(xì)胞器,質(zhì)地堅硬,易損傷勻漿閥,也不適合用該法處理。
3、研缽
多用于細(xì)菌或其他堅硬植物材料,研磨時常
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