生化分离技术与血液制品ppt课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
生化分离技术与血液制品
百度文库
1、生化分离技术的特点
1）、通常处理的发酵液或酶反应液中产品的浓度很低。溶 液中欲提取物质的浓度越低，提取时所耗费的能量就越大， 费用也就越高，产品的价格也越高。一般来说，生物物质的 分离式十分困难的。 2）、生物产品很多是生化活性物质，易受坏境因素如温度、 PH、金属离子和微生物等的影响，甚至失活，因而也增加了 分离的难度。 3)、对最终产品的质量往往要求极高
仅适用于细胞壁较脆弱的细胞或细胞壁 预先用酶处理或在培养过程中加入某些 抑制剂（如抗生素等），使细胞壁有缺 陷，强度减弱。
反复冻融法
将细胞放在低温下突然冷冻而在室温下缓 慢融化，反复多次而达到破壁作用。由于 冷冻，一方面使细胞膜的疏水键结构破裂， 另一方面胞内水结晶，使细胞内外溶液浓 度变化，引起细胞膨胀而破裂。 缺点：适用于细胞壁较脆弱的菌体，破 碎率较低，需反复多次，此外，在冻融 过程中可能引起某些蛋白质变性。
②影响细胞破碎的因素
a.珠体的大小 实验室规模，珠径0.2mm，
工业规模珠径大于0.4mm
80～90％ 适当 5～40℃
• b.珠体的装量
c.搅拌速度 d.操作温度
e.被处理细胞的特性
珠磨法的破碎率一般控制在80％以下
超声破碎法（Ultrasonication）
超生波破碎细胞时的频率一般为15～ 20 kHz，功率为100～250W，可分为槽 式和探头直接插入介质式两种型式。
2、生化产品的特点
1) 应用面广。 医药卫生、环保、动植物生长调节、食品和 试剂等 2) 生化产品种类繁多，包括了大、中、小分子量的结构和性 质复杂又各异的生物活性物质，生物活性各异。 3) 目的产物在初始物料中的含量低。 青霉素（4.2%）、庆 大霉素（0.2%）、干扰素（<50ug/ml）。 4) 产品价格与产物浓度呈反比
另外，超声波产生的化学自由基团能使 某些敏感性活性物质失活。可以通过添 加自由基清洗剂如胱氨酸或谷胱甘肽， 或用氢气预吹细胞悬浮液来缓和。
渗透压冲击法
将细胞放在高渗透压的介质中（如一定 浓度的甘油或蔗糖溶液），达平衡后， 转入到渗透压低的缓冲液或纯水中，由 于渗透压的突然变化，水迅速进入细胞 内，引起细胞溶胀，甚至破裂。
原理： 细胞悬浮液在高压的作用下从阀座与阀之间的环隙高速喷 出，每秒速度高达几百米，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 高速运动过程中经历了剪切、碰撞及由高压到常压的变化， 从而造成细胞破碎。
高压匀浆器
高压匀浆法中影响细胞破碎的因素:
压力
(工业生产中常用55～70MPa的压力)
珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于
1mm）一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠
子与细胞之间的互相剪切、碰撞，使细胞
破碎，释放出内含物。在珠液分离器的协 助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出 从而实现连续操作。破碎中产生的热量一 般采用夹套冷却的方式带走。
卧 式
WSK卧式高效全能珠磨机
ZM系列卧式密闭珠(砂)磨机
分布：植物细胞 结构：单层膜，膜内液体叫细胞液，液 泡内有色素、糖类、蛋白质等；
核糖体是由蛋白质和RNA组成,有附着型的、有游 离型的，是生产蛋白质的机器。(氨基酸脱水缩合的 反应就在核糖体上进行的)
概念
细胞破碎就是采用物理、化学、酶或机
械的方法，在一定程度上破坏细胞壁和
细胞膜，设法使胞内产物最大程度地释
放到液相中。
细胞破碎机理图
不同细胞破碎的难易程度
• 植物细胞＞真菌（如酵 母菌）＞革兰氏阳性细 菌＞革兰氏阴性细菌＞ 动物细胞。
细胞破碎的方法
1.物理破碎
高压匀浆法 珠磨法 超声破碎法 渗透压法 反复冻融法 干燥法 X-press法
高压匀浆法（High-pressure homogenization） ——大规模细胞破碎的常用方法
线粒体(双层膜)是细胞进行有氧呼吸的 主要场所。细胞生命活动所需能量的95%来自 线粒体。
叶绿体(双层膜)是绿色植物细胞进行光合 作用的场所。
内质网是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质 合成的“车间”
植 物 细 胞 结 构
细胞壁 细胞膜 细胞质 细胞核 细胞器
线粒体 叶绿体 内质网 高尔基体 核糖体 液泡 溶酶体
循环操作次数(
温度
多次循环的操作方法)
不宜采用高压匀浆法的微生物：
• 易造成堵塞的团状或丝状真菌， • 较小的革兰氏阳性菌， • 含有包含体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀）
适用于：微生物细胞和植物细胞的大规模破碎。
珠磨法（Bead mill）
①工作原理：
进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小
细胞质基质
外膜
内膜
结构： 外膜 双层膜 内膜。内膜向 内折叠形成嵴 基粒：位于嵴上 基质：内含大量的氧化酶 含有少量的DNA、 RNA
嵴
基粒
结构： 外膜 双层膜 内膜 基粒：由多个类囊体垛叠而成。位于内膜中。 基质：内含大量的光和作用酶 含有少量的DNA、 RNA
分布：动植物细胞， 结构：单层膜 功能： ①与细胞分泌 物形成有关，对蛋白质 进行加工和转运（“发 送站” ）， ②植物细 胞分裂时与细胞壁的形 成有关。
其原理可能与空穴现象引起的冲击波和剪
切作用有关。
影响超生波破碎的因素
声强、
频率、
破碎时间、
介质的离子强度、
pH 菌体的浓度和种类。
一般杆菌比球菌易破碎，G-细菌比G+细菌易破碎，对酵母菌
的效果较差。超声破碎时细胞浓度一般在20％左右。
超声波应用
• 超声波破碎法在实验室和小规模生产中应用较广。操 作时常应把悬浮液预先冷却到0～5℃，并且还应在夹 套中连续通入冷却剂进行冷却。
5) 初始物料成分复杂。除少量产物外，还有大量的 细胞及碎片、其他代谢物（几百上千种）、培养基 成分、无机盐等。 6) 生物活性物质的稳定性低。易变质、易失活、易 变性，对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪 切力、表面张力等非常敏感。 7) 产品的质量要求高，尤其是药品等。成品青霉素 对其强致敏原 –青霉噻唑蛋白必须控制RIA值（放射 免疫测定）小于100（1.5×10-6），蛋白类药物（ 杂质 < 2%）、重组胰岛素中杂蛋白小于0.01%。
百度文库
1、生化分离技术的特点
1）、通常处理的发酵液或酶反应液中产品的浓度很低。溶 液中欲提取物质的浓度越低，提取时所耗费的能量就越大， 费用也就越高，产品的价格也越高。一般来说，生物物质的 分离式十分困难的。 2）、生物产品很多是生化活性物质，易受坏境因素如温度、 PH、金属离子和微生物等的影响，甚至失活，因而也增加了 分离的难度。 3)、对最终产品的质量往往要求极高
仅适用于细胞壁较脆弱的细胞或细胞壁 预先用酶处理或在培养过程中加入某些 抑制剂（如抗生素等），使细胞壁有缺 陷，强度减弱。
反复冻融法
将细胞放在低温下突然冷冻而在室温下缓 慢融化，反复多次而达到破壁作用。由于 冷冻，一方面使细胞膜的疏水键结构破裂， 另一方面胞内水结晶，使细胞内外溶液浓 度变化，引起细胞膨胀而破裂。 缺点：适用于细胞壁较脆弱的菌体，破 碎率较低，需反复多次，此外，在冻融 过程中可能引起某些蛋白质变性。
②影响细胞破碎的因素
a.珠体的大小 实验室规模，珠径0.2mm，
工业规模珠径大于0.4mm
80～90％ 适当 5～40℃
• b.珠体的装量
c.搅拌速度 d.操作温度
e.被处理细胞的特性
珠磨法的破碎率一般控制在80％以下
超声破碎法（Ultrasonication）
超生波破碎细胞时的频率一般为15～ 20 kHz，功率为100～250W，可分为槽 式和探头直接插入介质式两种型式。
2、生化产品的特点
1) 应用面广。 医药卫生、环保、动植物生长调节、食品和 试剂等 2) 生化产品种类繁多，包括了大、中、小分子量的结构和性 质复杂又各异的生物活性物质，生物活性各异。 3) 目的产物在初始物料中的含量低。 青霉素（4.2%）、庆 大霉素（0.2%）、干扰素（<50ug/ml）。 4) 产品价格与产物浓度呈反比
另外，超声波产生的化学自由基团能使 某些敏感性活性物质失活。可以通过添 加自由基清洗剂如胱氨酸或谷胱甘肽， 或用氢气预吹细胞悬浮液来缓和。
渗透压冲击法
将细胞放在高渗透压的介质中（如一定 浓度的甘油或蔗糖溶液），达平衡后， 转入到渗透压低的缓冲液或纯水中，由 于渗透压的突然变化，水迅速进入细胞 内，引起细胞溶胀，甚至破裂。
原理： 细胞悬浮液在高压的作用下从阀座与阀之间的环隙高速喷 出，每秒速度高达几百米，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 高速运动过程中经历了剪切、碰撞及由高压到常压的变化， 从而造成细胞破碎。
高压匀浆器
高压匀浆法中影响细胞破碎的因素:
压力
(工业生产中常用55～70MPa的压力)
珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于
1mm）一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠
子与细胞之间的互相剪切、碰撞，使细胞
破碎，释放出内含物。在珠液分离器的协 助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出 从而实现连续操作。破碎中产生的热量一 般采用夹套冷却的方式带走。
卧 式
WSK卧式高效全能珠磨机
ZM系列卧式密闭珠(砂)磨机
分布：植物细胞 结构：单层膜，膜内液体叫细胞液，液 泡内有色素、糖类、蛋白质等；
核糖体是由蛋白质和RNA组成,有附着型的、有游 离型的，是生产蛋白质的机器。(氨基酸脱水缩合的 反应就在核糖体上进行的)
概念
细胞破碎就是采用物理、化学、酶或机
械的方法，在一定程度上破坏细胞壁和
细胞膜，设法使胞内产物最大程度地释
放到液相中。
细胞破碎机理图
不同细胞破碎的难易程度
• 植物细胞＞真菌（如酵 母菌）＞革兰氏阳性细 菌＞革兰氏阴性细菌＞ 动物细胞。
细胞破碎的方法
1.物理破碎
高压匀浆法 珠磨法 超声破碎法 渗透压法 反复冻融法 干燥法 X-press法
高压匀浆法（High-pressure homogenization） ——大规模细胞破碎的常用方法
线粒体(双层膜)是细胞进行有氧呼吸的 主要场所。细胞生命活动所需能量的95%来自 线粒体。
叶绿体(双层膜)是绿色植物细胞进行光合 作用的场所。
内质网是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质 合成的“车间”
植 物 细 胞 结 构
细胞壁 细胞膜 细胞质 细胞核 细胞器
线粒体 叶绿体 内质网 高尔基体 核糖体 液泡 溶酶体
循环操作次数(
温度
多次循环的操作方法)
不宜采用高压匀浆法的微生物：
• 易造成堵塞的团状或丝状真菌， • 较小的革兰氏阳性菌， • 含有包含体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀）
适用于：微生物细胞和植物细胞的大规模破碎。
珠磨法（Bead mill）
①工作原理：
进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小
细胞质基质
外膜
内膜
结构： 外膜 双层膜 内膜。内膜向 内折叠形成嵴 基粒：位于嵴上 基质：内含大量的氧化酶 含有少量的DNA、 RNA
嵴
基粒
结构： 外膜 双层膜 内膜 基粒：由多个类囊体垛叠而成。位于内膜中。 基质：内含大量的光和作用酶 含有少量的DNA、 RNA
分布：动植物细胞， 结构：单层膜 功能： ①与细胞分泌 物形成有关，对蛋白质 进行加工和转运（“发 送站” ）， ②植物细 胞分裂时与细胞壁的形 成有关。
其原理可能与空穴现象引起的冲击波和剪
切作用有关。
影响超生波破碎的因素
声强、
频率、
破碎时间、
介质的离子强度、
pH 菌体的浓度和种类。
一般杆菌比球菌易破碎，G-细菌比G+细菌易破碎，对酵母菌
的效果较差。超声破碎时细胞浓度一般在20％左右。
超声波应用
• 超声波破碎法在实验室和小规模生产中应用较广。操 作时常应把悬浮液预先冷却到0～5℃，并且还应在夹 套中连续通入冷却剂进行冷却。
5) 初始物料成分复杂。除少量产物外，还有大量的 细胞及碎片、其他代谢物（几百上千种）、培养基 成分、无机盐等。 6) 生物活性物质的稳定性低。易变质、易失活、易 变性，对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪 切力、表面张力等非常敏感。 7) 产品的质量要求高，尤其是药品等。成品青霉素 对其强致敏原 –青霉噻唑蛋白必须控制RIA值（放射 免疫测定）小于100（1.5×10-6），蛋白类药物（ 杂质 < 2%）、重组胰岛素中杂蛋白小于0.01%。