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细胞破碎仪的原理|应用

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细胞破碎仪进行粉碎破碎是目前在生物生产中最常用的破碎仪器。对不同菌种的发酵液。破碎的效果差别较大。一般地,杆菌比球菌较易破碎,革兰氏阴性细菌细胞比革兰氏阳性细菌细胞较易破碎,对酵母菌的效果较差。按照是否存在外加作用力,细胞破碎仪的破碎方法可分为机械法和非机械法两大类。机械破碎中细胞所受的机械作用力主要有压缩力和剪切力,非机械破碎主要利用化学或生化试剂(如酶)改变细胞壁或细胞膜的结构而释放胞内物质。

细胞破碎仪
细胞破碎方法

细胞破碎方法

  细胞破碎是提取胞内产物的关键步骤,破碎方法的得当与否,直接影响到所提取产品的产量、质量和生产成本。实验室对组织细胞的破碎方法很多,有机械方法、物理方法、化学...[查看全部]

细胞破碎仪的原理|分类|应用

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  细胞破碎仪是利用外力破坏细胞膜和细胞壁,使细胞内容物成分释放出来的仪器。细胞破碎仪优点是保持细胞活性,省时,样品损失少,可以处理大量样品。因此细胞破碎仪的不断发展和改进,对实验生产的贡献是十分可观的。

细胞破碎仪的工作原理

  破碎细胞的目的是使细胞壁和细胞膜受到不同程度的破坏(增大渗透性)或破碎、释放其中的目标产物,主要采用的方法有机械法和非机械法两大类。

  机械破碎处理量大,破碎速度较快,时间短,效率较高,是工业规模细胞破碎的重要手段,细胞受到挤压,剪切和撞击作用,易被破碎在许多情况下,细胞内含物全部释放出来,由于机械搅拌产生热量,破碎要采用冷却措施,机械破碎主要的方法有珠磨法、高压匀浆法、撞击破碎法和超声波等方法。

细胞破碎仪的工作原理.jpg

细胞破碎仪的破碎技术

  在生物产物的分离提取中,如果目标物质为胞外产物(如霉菌产生的糖化酶等),其提取过程较简单,只需直接进行固液分离,获得澄清的滤液,再进行分离纯化操作;如果目标物质为胞内产物或多细胞生物组织中的各种生物分子(如碱性磷酸酶等胞内酶、部分外源基因表达产业或植物细胞产物等),都需要事先将细胞或组织破碎,使目标物质充分释放到溶液中而且不失去生物活性。

  不同的生物体或同一生物体的不同部位的组织,其细胞破碎的难易程序不一,细胞破碎仪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,要采取专门的细胞破碎方法。

细胞破碎仪的分类

  根据细胞破碎仪所应用的原理,可分为超声波法细胞破碎仪、高压匀浆法细胞破碎仪、高速珠磨法细胞破碎仪。

  1、超声波细胞破碎仪

  超声波细胞破碎仪就是将电能通过换能器转换为声能,这种能量通过液体介质而变成一个个密集的小气泡,这些小气泡迅速炸裂,产生的大量的能量,从而起到破碎细胞等物质的作用。

  2、高压匀浆细胞破碎仪

  高压匀浆细胞破碎仪可大规模破碎细胞,高压匀浆器由

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高压细胞破碎仪

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  细胞破碎仪进行粉碎破碎是目前在生物生产中最常用的破碎仪器。主要使用范围是生物学、微生物学、动物学、农学、制药等领域。在教学、科研、生产、生物化学、药物化学、表面化学的方面有重要意义。

高压细胞破碎法

  高压细胞破碎法破碎微生物细胞速度快,胞内产物损失小,设备容易放大,受到生物化工学术界的重视。高压细胞破碎法所用设备是高压细胞破碎仪,它由高压泵和细胞破碎阀组成。

  从高压室(几十到几百兆帕)压出的细胞悬浮液经过阀座的中心孔道,从阀座和阀之间的小环隙中喷出,速度可达每秒几百米。这种高速喷出的浆液又射到静止的撞击环上,被迫改变方向从出口管流出。细胞在这一系列过程中经历了高速造成的剪切、碰撞以及由高压到常压的变化,从而造成细胞的破碎。

  影响破碎率的因素:细胞壁、压力、温度、通过高压细胞破碎仪的次数等。

细胞破碎仪的工作原理.jpg

高压细胞破碎仪的工作原理

  高压细胞破碎仪有一个或数个往复运动的柱塞,物料在柱塞作用下进入可调节压力大小的阀组中,经过特定宽度的限流缝隙(工作区)后,瞬间失压的物料以极高的流速(1000-1500米/秒)喷出,碰撞在碰撞阀组件之一的冲击环上,产生三种效应:空穴效应、撞击效应、剪切效应。经过这三种效应处理过后,物料粒径可均匀细化到100nm以下,破碎率大于95%。

  高压细胞破碎仪对细胞进行挤压破碎,使样品均匀并完全的碎裂,特别适用于厚壁细胞、细菌和较浓样品的破碎,具有无噪音、温升少、无金属离子污染等特点。用于蛋白质研究、核酸提取及细胞破碎领域,广泛应用于大专院校、科研单位的生物实验室及药厂。

高压细胞破碎仪的特点

  高压细胞破碎仪的进样破碎出样全过程,浸泡在冰水混合物中,保持生物样品活性。运用的压力技术指标(207Mbar),可以满足用户使用要求最小样品处理量。运用使用寿命长金刚石破碎阀,其耐磨性是陶瓷或碳化钨材料的数十倍至近百倍主机使用液压动力。

  高压细胞破碎仪在高压状态下可任意

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细胞破碎方法

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  细胞破碎是提取胞内产物的关键步骤,破碎方法的得当与否,直接影响到所提取产品的产量、质量和生产成本。实验室对组织细胞的破碎方法很多,有机械方法、物理方法、化学方法和生物化学方法等。

细胞破碎条件

  在破碎前,材料常需要预处理,如动物材料要除去与实验无关甚至有妨碍的结缔组织,脂肪组织和血污等,植物种子需要除壳,微生物材料需将菌体和发酵液成分分开等。

  不同实验规模、不同实验材料和实验要求,使用的破碎方法和条件也不同。一些坚韧组织,如肌肉、植物的根茎等,常需要强烈的搅拌或研磨作用,才能把其组织细胞破坏。而比较柔软的组织如肝、脑等,用普通的玻璃匀浆器即可达到完全破坏细胞的目的。

  对同一实验材料,由于实验要求不同,采用的破碎方式也存在一定差异,如提取中的核酸和提取其中的核苷酸,前者必须保持十分温和的条件,以保持分子的完整性;后者可采用强烈手段。

细胞破碎条件.jpg

机械法细胞破碎

  主要通过机械切力的作用使组织细胞破碎的方法,常用的器械有组织捣碎机、匀浆器、研钵和研磨、压榨器等。

  1、组织捣碎机

  将材料配成稀糊状液,放置于筒内约1/3体积,盖紧筒盖,将调速器先拨至最慢处,开动开关后,逐步加速至所需速度。一般用于动物组织、植物肉质种子、柔嫩的叶芽等,转速可高达10000rpm/M以上。由于旋转刀片的机械切力很大,制备一些较大分子如核酸则很少使用。

  2、匀浆器

  先将剪碎的组织置于管中,再套入研杆来回研磨,上下移动,即可将细胞研碎。匀浆器的研钵磨球和玻璃管内壁之间间隙保持在十分之几毫米距离。制作匀浆器的材料,除玻璃外,还可以用硬质塑料、不锈钢、人造荧光树脂等。此法细胞破碎程度比高速组织捣碎机为高,适用于量少和动物脏器组织。

  存在的问题:较易造成堵塞的团状或丝状真菌,较小的革兰氏阳性首以及有些亚细胞器,质地坚硬,易损伤匀浆阀,也不适合用该法处理。

  3、研钵

  多用于细菌或其他坚硬植物材料,研磨时常

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