生化技术-2014第一章讲解

也可应用于乳品、果 汁等的稳定和悬浮， 通过分散脂肪、蛋白、 纤维等大颗粒，来达 到体系稳定的效果。
2）气爆装置（突然压降法）
工作原理：在高压条件下，细胞体内外气体体积小， 突然失压力时，气体体积突然膨胀。
• 将玉米置于特殊容器中的加热，使得玉 米处在高温高压的状态下，锅内的温度不 断升高，气体的压强也不断增大。 • 机器盖子被打开，玉米被突然释放在常 温常压下，锅内的气体迅速膨胀，压强很 快减小，使得玉米粒内外压强差变大，导 致玉米粒内高压水蒸气也急剧膨胀，瞬时 爆开玉米粒，即成了爆米花，同时玉米内 部的结构和性质就会发生变化。
第一章 生物大分子提取及沉淀技术
第一节 细胞破碎
机械破碎
通过机械运动产生的剪切 力，使组织、细胞破碎。
捣碎法 研磨法 匀浆法
物理破碎 化学破碎 酶促破碎
通过各种物理因素的作用， 使组织、细胞的外层结构破 坏，而使细胞破碎。
通过各种化学试剂对细胞 膜的作用，而使细胞破碎
通过细胞本身的酶系或外 加酶制剂的催化作用，使 细胞外层结构受到破坏， 而达到细胞破碎
常用试剂：有机溶剂、表面活性剂
中，经过特定宽度的限流缝隙
（工作区）后，瞬间失压的物料
聚能
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。
❖ 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。
•空穴效应 被柱塞压缩的物料内积聚了极高的能量，通 过限流缝隙时瞬间失压，造成高能释放引起 空穴爆炸（液体中气泡高压变小，失压突然 变大），致使物料强烈粉碎细化。 •撞击效应 物料通过限流缝隙时以上述极高的速度撞击 到特制的碰撞环上，造成物料粉碎。 •剪切效应 高速物料通过阀腔通道和限流缝隙时会产生 强烈的因素：样品浓度、超声波频率、功率、破碎时间
② 超 声 水 浴 ： 通 常 只 20kHz,300w 左 右 ， 工 作 时 间 一 般 30min，多用于清洗玻璃器具及分散固定样品及脱气。
③ 超声粉碎：可达1000w的功率。冰浴（用烧杯装冰块， 来冷却由热效应带来的温度）、间歇进行（一般工作1分 钟，间歇1分钟），注意最好把探头深入样品液面三分之 二处。
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生化技术
2014
教材
华南理工大学出版社 第 二版 郭勇
与相关课程关系
❖ 生化技术是指在生物化学及其相关学科应用的各 种技术，主要指生物体内物质及其代谢产物，特 别是生物大分子的分离、检测、制备与改造技术。 课程主要内容包括：
✓ 生化分离技术 ✓ 生化检测技术 ✓ 酶、基因和细胞操作技术
（1）温差破碎法（冻融法）
原理：1）机械损伤。在微生物冻干期间细胞内外的水分冻 结成冰，冰晶生长产生的机械力量会引起细胞损伤，这 种损伤叫做“机械损伤”。
2）溶质损伤。如果将细胞悬浮在溶液中，随着温度的 降低，细胞外部的水分会首先结冰，从而使得未结冰的 溶液中电解质浓度升高。如果将细胞暴露在这样高溶质 的溶液中且时间过长，细胞膜上脂质分子会受到损坏， 细胞便发生渗漏
料破碎
（2）研磨器
原理：利用原料与石英砂或研钵壁之间摩擦及剪切 力
操作：把原料做成糊状，放入石英砂 效果：手工操作，破碎程度相对低
（3）匀浆器 原理：利用原料与杆和套筒之间摩擦及剪切力 操作：把原料做成糊状，放入研杆和套筒间隙中 效果：破碎程度较捣碎机高
DY89-I型 电动玻璃匀浆机
二 、 物理破碎
3）冻干会造成细胞膜脂类物理状态的变化。当磷脂干 燥脱水时，与氢键相连的水从磷脂双分子层的头部基团 移走，头部位置出现空位，酰基会强加到头部空位上， 链间范德华力增强，结果脂膜会由液晶相向凝胶相转变。 而在随后的复水过程中，处于凝胶相的细胞膜又会向液 晶相转变，膜经过转变有些区域会出现空位，造成细胞 膜的泄漏。
3)渗透压破胞(渗透压的变化） 工作原理：在高渗透压条件下（如高盐溶液中，细
胞体积减少,离心收集细胞后在低渗条件下，细胞 吸水而“撑破”细胞。
应用：动物细胞破碎
（3）超声波破碎法
原理：将电能通过换能器转换为声能，这种能量通过不均一的 液体介质（通过均匀介质时为有规律的震荡波，不规律介质 时变成疏密不均一的波形,而变成一个个密集的小气泡)，这些 小气泡迅速炸裂，产生的象小炸弹一样的能量，从而起到破 碎细胞等物质的作用。空穴破碎效应产生的机械剪切力及热 效应
操作方法： 冷冻室（负二十度或者液 氮-负七十度）冰冻样品， 一般室温重新溶解样品， 如此反复。
操作要点：快冻慢融 *复温速度慢，细胞内往往
重新形较大冰晶而造细 胞损伤。
（2）压力差破碎法
1）高压均质机（突然压降法）
工作原理：
❖ 每台高压均质机有一个或数个
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
❖ 生化技术是生物工程专业基础课程，以生物化学、 微生物学和细胞生物学为其基础课程。
课程内容安排
❖ 理论部分（28课时） 讲述各生物分子的分离及检测技术。关于各技术的 理论部分简单讲述，着重讲述各实验技术的技术 要点。 第一部分 生化分离技术 第二部分 生化检测技术
❖ 实验部分（20课时） 通过具体实验操作进一步了解生化技术理论和操作， 为后续实验操作和毕业实习打下基础。
三、 化学破碎法
定义：用脂溶性的溶剂(如丙酮、氯仿、甲苯)或表面 活性剂(如十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠) 处理 细胞时，可将细胞壁、细胞膜的结构部分溶解，进 而 使 细 胞 释 放 出 各 种 酶 类 或 DNA 等 物 质 ， 并 导 致 整个细胞破碎。
原理：化学试剂改变或破坏细胞膜结构（有机相对膜 中脂溶解性成分的溶解而导致膜结构的破坏）
温度差破碎法 压力差破碎法 超声波破碎法
有机溶剂： 甲苯、丙酮 丁醇、氯仿 表面活性剂： Triton、Tween
自溶法 外加酶制剂法
一、机械破碎方法
（1）高速组织捣碎机 原理：利用旋转叶片的剪切力量 操作：装料，低速→高速，注意要间歇操作（电机
过热） 效果：作用强烈，生物样品易受破坏，主要用于原