细胞破碎提取内容物—冷冻研磨技术

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疑难问题:必修1教材中,提取动物细胞肝脏研磨液中过氧化氢酶用到的是普通研磨的方法,而2016年4月浙江省选考的实验试题中,从细菌中提取出酶需要用“冷冻研磨”技术,何为冷冻研磨技术?
一、细胞破碎技术
细胞破碎技术是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁,使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术。
破碎方法可规纳为机械法和非机械法两大类。
机械法有高压匀浆破碎法、振荡珠击破碎法、高速搅拌珠研磨破碎法、超声波破碎法、撞击破碎法等。
非机械法有渗透压冲击破碎法、冻融破碎法、酶溶破碎法、化学破碎法、去垢剂破碎法等。
二、冷冻研磨技术
1.原因
细胞破碎分离提纯某一种蛋白质时,首先要把蛋白质从组织或细胞中释放出来并保持原来的天然状态,不丧失活性。所以要采用适当的方法将组织和细胞破碎。不同的生物体或同一生物体的不同部位的组织,其细胞破碎的难易不一,使用的方法也不相同,如动物脏器的细胞膜较脆弱,容易破碎,植物和微生物由于具有较坚固的纤维素、半纤维素组成的细胞壁。
几乎所有细菌的细胞壁都是由肽聚糖组成,它是难溶性的聚糖链,借助短肽交联而成的网状结构,包围在细胞周围,使细胞具有一定的形状和强度。破碎细菌的主要阻力是来自于肽聚糖的网状结构,其网结构的致密程度和强度取决于聚糖链上所存在的肽键的数量和其交联的程度,如果交联程度大。
2.方法
将细胞放在低温下冷冻(约-15),然后在室温中融化,反覆多次而达到破壁作用。
3.原理
由于冷冻,一方面能使细胞膜的疏水键结构破裂,从而增加细胞的亲水性能,另一方面胞内水结晶,形成冰晶粒,引起细胞膨胀而破裂。对于细胞壁较脆弱的菌体,可采用此法。