機(jī)械法
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****慢處,開動開關(guān)后,逐步加速**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shou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,研磨時常加入少量石英砂,玻璃粉或其他研磨劑,以提高研磨效果。
4. 細(xì)菌磨
是一種改良了的研磨器,比研缽具有更大的研磨面積,而且低部有出口。操作時先把細(xì)菌和研磨粉調(diào)成糊狀,每次加入一小勺,研磨20-30秒即可將細(xì)菌細(xì)胞完全磨碎。
物理法
主要通過各種物理因素使組織細(xì)胞破碎的方法。在生化制備中常用的方法有:
1. 反復(fù)凍溶法
原理:因突然冷凍,細(xì)胞內(nèi)冰晶的形成及 胞內(nèi)外溶劑濃度的突然改變而破壞細(xì)胞。
方法:將待破碎的細(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。
特點(diǎn):此法適用于組織細(xì)胞,多用于動物性材料,對微生物細(xì)胞作用較差。
2. 急熱驟冷法
將材料投入沸水中,維持85-90分鐘,**水浴中急速冷卻,此法可用于細(xì)菌及病毒材料。
3. 超聲波處理
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,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,頻高于15~20KHz的超聲波在高強(qiáng)度聲能輸入下可以進(jìn)行細(xì)胞破碎。其破碎機(jī)理:可能與空化現(xiàn)象引起的沖擊波和剪切力有關(guān)。超聲破碎的效率與聲頻、聲能、處理時間、細(xì)胞濃度及shou種類型等因素有關(guān)。
特點(diǎn):操作簡單,重復(fù)性較好,節(jié)省時間;多用于微生物和組織細(xì)胞的破碎。
存在問題:超聲波破碎在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模應(yīng)用較普遍,處理少量樣品時操作簡便,液量損失少,但是超聲波產(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。而且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。對超聲波敏感和核酸應(yīng)慎用??栈饔檬羌?xì)胞破壞的直接原因,同時會產(chǎn)生活性氧,所以要加一些巰基保護(hù)劑。
化學(xué)及生物化學(xué)法
1. 自溶法
在一定PH和適當(dāng)?shù)臏囟认?,利用組織細(xì)胞內(nèi)自身的酶系統(tǒng)將細(xì)胞破碎的方法。此過程需較長時間,常用少量防腐劑如甲苯、氯仿等防止細(xì)胞的污染。
2. 酶溶法
利用各種水解酶,如溶菌酶、纖維素酶、蝸牛酶、半纖維素酶、脂酶等,將細(xì)胞壁分解,使細(xì)胞內(nèi)含物釋放出來。有些細(xì)菌對溶菌酶不敏感,加入少量巰基試劑或8摩爾尿素處理后,使之轉(zhuǎn)為對溶菌酶敏感而溶解。
特點(diǎn):
a) 此法適用多種微生物;
b) 具有作用條件溫和;
c) 內(nèi)含物成分不易受到破壞;
d) 細(xì)胞壁損壞的程度可以控制。
存在的問題:易造成產(chǎn)物抑制作用,這可能是導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)釋放率低的一個重要因素。而且溶酶價格高,限制了大規(guī)模利用。若回收溶酶,則又增加百分離純化溶酶的操作。另外酶溶法通用性差,不同菌種需選擇不同的酶。有一定局限性,不適宜大量的蛋白質(zhì)提取,給進(jìn)一步純化帶來困難。
3. 化學(xué)滲透法
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)合物有選擇地滲透出來。其作用機(jī)理;化學(xué)滲透取決于化學(xué)試劑的類型以及細(xì)胞壁和膜的結(jié)構(gòu)與組成。
特點(diǎn):多用于破碎細(xì)菌,且作用比較溫和;提取核酸時,常用此法破碎細(xì)胞。
存在的問題:時間長,效率低;化學(xué)試劑毒性較強(qiáng),同時對產(chǎn)物也有毒害作用,進(jìn)一步分離時需要用透析等方法除去這些試劑;通用性差:某種試劑只能作用于某些特定類型的微生物細(xì)胞。
小結(jié)
無論用哪一種方法破碎組織細(xì)胞,都會使細(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)也能清除蛋白水解酶活力,但不是全部,還可通過選擇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。
介紹的幾種細(xì)胞破碎的方法,可謂各有千秋,在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)盡量考慮全面,選擇**科學(xué)、有效的方法。|||順便提個問題:
關(guān)于反復(fù)凍融有很多資料,但是都不夠詳細(xì),想請教做過這方面的酷友們 :
1、重懸緩沖液(裂解液?,PBS?)
2、凍溶溫度(液氮?,-20?,-80?)
3、解凍溫度(37?,40?)
4、反復(fù)次數(shù)(3 次以上?)反復(fù)凍融實(shí)際上**好與超聲波破碎或酶解一起使用,否則凍融后黏度很大,蛋白質(zhì)容易聚集,通常都是反復(fù)凍融后超聲波處理,這樣效果比較好<br />
你問的幾個問題其實(shí)都沒有具體答案,緩沖液,溫度等都與具體蛋白質(zhì),具體實(shí)驗(yàn)要求有關(guān),次數(shù)是基本達(dá)到你的要求即可