文档介绍：细胞破碎技术
第二章
细胞破碎技术
第一节细胞壁的结构与组成
第二节细胞壁的破碎
第三节包涵体
第一节细胞壁的结构与组成
细胞壁是微生物菌体比较复杂的结构。不仅取决于微生物的类型,还取决于培养发酵液的组成、细胞所处的生长阶段、细胞的存储方式以及其它一些因素。不同微生物菌体细胞壁的结构有一定差异。
一、细菌
细菌的细胞壁坚韧而有弹性,由不同的肽链结合组成质量均匀的网状结构,其厚度因细菌不同而有差异,可抵御外界的机械损伤,并可承受细胞内强大的渗透压而不被破坏。
第一节细胞壁的结构与组成
细胞壁的主要成份是肽聚糖,由N—乙酰葡糖胺(见图2-1a)和N—乙酰胞壁酸(见图2-1b)构成双糖单元,以β(1-4)糖苷键连接成大分子。N—乙酰胞壁酸分子上四肽侧链,相邻葡聚糖纤维之间的短肽通过肽桥或肽键连接起来,组成机械性很强的网状结构,像胶合板一样,粘合成多层。各种细菌细胞壁酞聚糖结构均相同,但在四肽侧链的组成及其连接方式上随菌种不同而有差异。
革兰氏阳性菌细胞壁(见图2-2)较厚,约20~80nm。含15~50层肽聚糖片层,每层厚度1nm,约占细胞干重的50%~80%。此外,尚有壁磷壁酸和膜磷壁酸。
第一节细胞壁的结构与组成
图2-1 细菌细胞壁的主要组分
第一节细胞壁的结构与组成
革兰氏阴性菌细胞壁(见图2-3)细胞壁较薄,有1~2层肽聚糖片,在肽聚糖层外尚有脂蛋白、脂质双层、脂多糖三部分。脂蛋白的功能是将外膜固定于肽聚糖层,脂类和蛋白质等在稳定细胞结构上非常重要,如果被抽提,细胞壁将变得很不牢固。
第一节细胞壁的结构与组成
二、真菌和酵母
真菌的细胞壁含有几丁质(N-乙酰葡萄糖胺的一种聚合物)纤维素、葡聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖等。此外还有蛋白质、类脂、无机盐等。而酵母的细胞壁(见图2-4)由特殊的纤丝状物质构成,主要成份是甘露聚糖(31%),葡聚糖(29%),蛋白质(13%)和类脂质(%)。酵母中的葡聚糖的为β-1,6-葡聚糖通过β-1,3键与D-葡萄糖中第一侧链交连而不溶于水。
所有的真菌细胞壁是由不同的多糖链相互缠绕成一股又粗又壮的链,嵌入在蛋白质及类脂和一些小分子的多糖基质中,看起来像钢筋混凝土,从而解释了真菌细胞壁的机械强度和硬度。
第一节细胞壁的结构与组成
三、藻类
藻类的细胞壁更为复杂,其主要结构成份,是纤丝状的多糖类物质。
M-甘露聚糠;P-磷酸二脂键;G-葡聚糠
图2-4 酵母细胞壁的结构示意图
第二节细胞壁的破碎
细胞破碎的方法很多,在诸多破碎方法中,机械法中的球磨机和高压匀浆机不仅在实验室而且在工业得到应用。其它的方法大多尚停留在实验室应用,工业化的应用还在探索之中。
一、球磨法
球磨机是破碎微生物细胞的常用设备,一般有立式(见图2-5)或卧式(见图2-6)两种,在磨腔中装入小玻璃球或小钢球,由电动机带动搅拌碟片高速搅拌微生物细胞悬浮物和小磨球而产生剪切力,将细胞破碎。
第二节细胞壁的破碎
图2-zsch Molinex KE5搅拌磨图2-zsh LM20砂磨机