在生物學(xué)研究中，除了某些細(xì)胞外的多肽激素和某些蛋白質(zhì)與酶以外，經(jīng)常會(huì)對(duì)細(xì)胞或組織進(jìn)行破碎處理，使生物大分子充分釋放到溶液中，并不丟失生物活性，最終目的是獲得細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)。不同的生物體或同一生物體的不同部位的組織，其細(xì)胞破碎的難易不一，使用的方法也不相同，如動(dòng)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(jiān)固的纖維素、半纖維素組成的細(xì)胞壁，要采取專門(mén)的細(xì)胞破碎方法。

01

組織器官破碎方法

No.1

機(jī)械破碎

（1）研磨：研磨是將剪碎的動(dòng)物組織置于研缽或勻漿器中，加入少量石英砂研磨或勻漿，即可將動(dòng)物細(xì)胞破碎，這種方法比較溫和，適宜實(shí)驗(yàn)室使用。工業(yè)生產(chǎn)中可用電磨研磨。細(xì)菌和植物組織細(xì)胞的破碎也可用此法。

（2）勻漿：勻漿這是一種較劇烈的破碎細(xì)胞的方法，通常可先用家用食品加工機(jī)將組織打碎，然后再用10000r/min-20000r/min的內(nèi)刀式組織搗碎機(jī)（即高速分散器）將組織的細(xì)胞打碎，為了防止發(fā)熱和升溫過(guò)高，通常是轉(zhuǎn)10秒-20秒，停10秒-20秒，可反復(fù)多次。

（3）膠體磨：膠體磨的基本原理是流體或半流體物料在離心力的作用下，強(qiáng)制通過(guò)高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)的定齒與動(dòng)齒之間，使物料受到強(qiáng)大的剪切力，磨擦力、高頻振動(dòng)和高速旋渦等復(fù)雜力等作用，有效地被粉碎、乳化、均質(zhì)、混合，從而達(dá)到精細(xì)超微的效果。定轉(zhuǎn)子間的高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)是使膠體磨工作獲得物理微細(xì)度的主要條件，只有提高磨盤(pán)的精密度與線速度，才能達(dá)到良好的加工效果。

No.2

物理破碎

（1）壓榨：壓榨是一種溫和的、徹底破碎細(xì)胞的方法。在1000×105Pa-2000×105Pa的高壓下使幾十毫升的細(xì)胞懸液通過(guò)一個(gè)小孔突然釋放至常壓，細(xì)胞將徹底破碎。這是一種較理想的破碎細(xì)胞的方法，但儀器費(fèi)用較高。

（2）冷熱交替：冷熱交替是在90℃左右維持?jǐn)?shù)分鐘，立即放入冰浴中使之冷卻，如此反復(fù)多次，絕大部分細(xì)胞可以被破碎，細(xì)菌或病毒中提取蛋白質(zhì)和核酸時(shí)可用此技術(shù)。

（3）反復(fù)凍融：反復(fù)凍融是將待破碎的細(xì)胞冷至15℃-20℃，然后放于室溫（或40℃）迅速融化，如此反復(fù)凍融多次，由于細(xì)胞內(nèi)形成冰粒使剩余胞液的鹽濃度增高而引起細(xì)胞破碎。

（4）超聲波：超聲波是借助超聲波的振動(dòng)力破碎細(xì)胞壁和細(xì)胞器。破碎微生物細(xì)菌和酵母菌時(shí)，時(shí)間要長(zhǎng)一些，處理的效果與樣品濃度和使用頻率有關(guān)。使用時(shí)注意降溫，防止過(guò)熱。

No.3

化學(xué)與生物化學(xué)破碎

（1）有機(jī)溶劑：有機(jī)溶劑是利用氯仿、甲苯、丙酮等脂溶性溶劑或SDS（十二烷基硫酸鈉）等表面活性劑處理細(xì)胞，可將細(xì)胞膜溶解，從而使細(xì)胞破裂，此技術(shù)也可以與研磨法聯(lián)合使用。

（2）自溶：自溶是將新鮮的生物材料存放于一定的pH和適當(dāng)?shù)臏囟认?，?xì)胞結(jié)構(gòu)在自身所具有的各種水解酶（如蛋白酶和酯酶等）的作用下發(fā)生溶解，使細(xì)胞內(nèi)含物釋放出來(lái)，此法稱為自溶法。該法使用時(shí)要特別小心操作，因?yàn)樗饷覆粌H可以使細(xì)胞壁和膜破壞，同時(shí)也有可能會(huì)把某些要提取的有效成分分解。

（3）溶脹：溶脹是在低滲溶液和低濃度的稀鹽溶液中，由于存在滲透壓差，溶劑分子大量進(jìn)入細(xì)胞，將細(xì)胞膜脹破釋放出細(xì)胞內(nèi)含物。

（4）酶解：酶解是利用各種水解酶，如溶菌酶、纖維素酶、蝸牛酶和酯酶等，于37℃，pH8，處理15分鐘，可以專一性地將細(xì)胞壁分解，釋放出細(xì)胞內(nèi)含物，酶解破碎適用于多種微生物。例如從某些細(xì)菌細(xì)胞提取質(zhì)粒DNA時(shí)，可采用溶菌酶（來(lái)自蛋清）破細(xì)胞壁，而在破酵母細(xì)胞時(shí)，常采用蝸牛酶（來(lái)自蝸牛），將酵母細(xì)胞懸于0.1mmol/L檸檬酸一磷酸氫二鈉緩沖液（pH=5.4）中，加1%蝸牛酶，在30℃處理30分鐘，即可使大部分細(xì)胞壁破裂，如同時(shí)加入0.2%疏基乙醇效果會(huì)更好。此法可以與研磨聯(lián)合使用。

02

細(xì)胞破碎方法

No.1

高速組織搗碎

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。此法適用于動(dòng)物內(nèi)臟組織、植物肉質(zhì)種子等。

No.2

玻璃勻漿器勻漿

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，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。

No.3

超聲波處理法

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，此法多適用于微生物材料，用大腸桿菌制備各種酶，常選用50-100毫克菌體/毫升濃度，在1KG至10KG頻率下處理10-15分鐘，此法的缺點(diǎn)是在處理過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的熱，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。

No.4

反復(fù)凍融法

將細(xì)胞在-20度以下冰凍，室溫融解，反復(fù)幾次，由于細(xì)胞內(nèi)冰粒形成和剩余細(xì)胞液的鹽濃度增高引起溶脹，使細(xì)胞結(jié)構(gòu)破碎。

No.5

化學(xué)處理法

有些動(dòng)物細(xì)胞，例如腫瘤細(xì)胞可采用十二烷基磺酸鈉（SDS）、去氧膽酸鈉等細(xì)胞膜破壞，細(xì)菌細(xì)胞壁較厚，可采用溶菌酶處理效果更好。

總之，無(wú)論用哪一種方法破碎組織細(xì)胞或組織，最終目的都是使細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)或核酸水解酶釋放到溶液中，使大分子生物降解，導(dǎo)致天然物質(zhì)量的減少，加入二異丙基氟磷酸（DFP）可以抑制或減慢自溶作用；加入碘乙酸可以抑制那些活性中心需要有疏基的蛋白水解酶的活性，加入苯甲磺酰氟化物（PMSF）也能清除蛋白水解酥活力，但不是全部，還可通過(guò)選擇pH、溫度或離子強(qiáng)度等，使這些條件都要適合于目的物質(zhì)的提取。?

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