細(xì)胞破碎技術(shù)主要方法介紹

樣品前處理-細(xì)胞破碎技術(shù)

細(xì)胞破碎技術(shù)是指利用外力破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)容物包括目的產(chǎn)物成分釋放出來(lái)的技術(shù)，由于細(xì)菌、酵母、真菌、植物都有細(xì)胞壁，但成分不同，且同類細(xì)胞結(jié)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不同，因此其細(xì)胞壁的堅(jiān)固程度不同，總體呈現(xiàn)遞增態(tài)勢(shì)。動(dòng)物細(xì)胞雖沒(méi)有細(xì)胞壁，但具有細(xì)胞膜，也需要一定的細(xì)胞破碎方法來(lái)破膜，達(dá)到提取產(chǎn)物的目的。細(xì)胞破碎的方法主要分為化學(xué)法和機(jī)械法兩大類。具體如下：

  化學(xué)法   

滲透沖擊破碎法

•方法：滲透壓沖擊是較溫和的一種破碎方法，運(yùn)用滲透壓的變化引起細(xì)胞快速膨脹而破裂。

  反復(fù)凍融法   

•方法：將細(xì)胞放在低溫下冷凍(約-15℃)，然后在室溫中融化，反覆多次而達(dá)到破壁作用。

   酶溶破碎發(fā)法   

•方法：利用各種水解酶，如溶菌酶、纖維素酶、脂酶等，將細(xì)胞壁分解，使細(xì)胞內(nèi)含物釋放出來(lái)。

  化學(xué)試劑法   

•方法：某些有機(jī)溶劑(如苯、甲苯)、抗生素、表面活性劑、金屬螯合劑、變性劑等化學(xué)藥品都可以改變細(xì)胞壁或膜的通透性從而使內(nèi)含物有選擇地滲透出來(lái)。SDS(十二烷基磺酸鈉)是典型的陰離子表面活性劑

  機(jī)械法   

組織搗碎機(jī)

•方法：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(kāi)動(dòng)開(kāi)關(guān)后，逐步加速至所需速度。

•特點(diǎn)：一般用于動(dòng)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。

勻漿器

•方法：先將剪碎的組織置于管中，再套入研桿來(lái)回研磨，上下移動(dòng)，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。

•特點(diǎn)：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(dòng)物臟器組織。

•存在的問(wèn)題：較易造成堵塞的團(tuán)狀或絲狀真菌，較小的革蘭氏陽(yáng)性菌以及有些亞細(xì)胞器，質(zhì)地堅(jiān)硬，易損傷勻漿閥者，不適合用該法處理。

研磨

•原理：將液氮預(yù)凍的樣本放入研缽內(nèi)研磨

•特點(diǎn)：多用于堅(jiān)硬植物材料，研磨時(shí)常加入少量石英砂，玻璃粉或其他研磨劑，以提高研磨效果。

超聲波

•原理：用一定功率的超聲波處理細(xì)胞懸液，使細(xì)胞急劇震蕩破裂，超聲對(duì)細(xì)胞的作用主要有熱效應(yīng)，空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。

•特點(diǎn)：處理少量樣本，操作簡(jiǎn)單，重復(fù)性較好，節(jié)省時(shí)間;多用于微生物和組織細(xì)胞的破碎，如用大腸桿菌制備各種酶。

•存在問(wèn)題：超聲波產(chǎn)生的化學(xué)自由基團(tuán)能使某些敏感性活性物質(zhì)變性失活；大容量裝置聲能傳遞，散熱均有困難，應(yīng)采取相應(yīng)降溫措施；對(duì)超聲波敏感和核酸應(yīng)慎用。

高壓勻漿

•方法：利用超高壓能量使樣品通過(guò)狹縫瞬間釋放，在剪切效應(yīng)、空穴效應(yīng)、碰撞效應(yīng)的作用下，使細(xì)胞破碎。全過(guò)程在4~6℃低溫循環(huán)水浴中進(jìn)行，保持原有物質(zhì)活性。

•特點(diǎn)：可連續(xù)操作，適合于處理大量樣本，主要用于從微生物樣本中提取蛋白等胞內(nèi)產(chǎn)物。

振蕩珠擊破碎

•方法：將等體積的小量組織樣品與高密度的磁珠或鋼珠等放入可密封的2ml螺旋蓋微量管中，設(shè)定振蕩速度、振蕩時(shí)間即可。

•特點(diǎn)：此方法是目前最快且一次可處理最多樣品的方法。一臺(tái)機(jī)器最多可以在一天處理2400支樣品。適合小量、多樣的實(shí)驗(yàn)。