第三章 细胞破碎方法
一, 细胞壁的组成和结构
1,细菌类
? 组成 —肽聚糖 （ 多糖, 氨基酸 ）, 脂类
肽聚糖是细菌细胞壁的主要成份, 它是由 N-乙酰胞壁酸 (NAM),N-乙酰
葡萄糖胺 (NAG)和肽, 尾, (一般是 4个氨基酸 )组成, NAM与 NAG通过 β-
1.4糖苷键相连, 肽, 尾, 则是通过 D-乳酰羧基连在 NAM的第 3位碳原子上,
肽尾之间通过肽, 桥, (肽键或少数几个氨基酸 )连接, NAM,NAG,肽
,尾, 与肽, 桥, 共同组成了肽聚糖的多层网状结构
? 结构 —多层三维网状结构
? 革兰氏阴性和阳性的差别 （ 厚度, 紧密度, 是否有外膜 ）
2,霉菌类
? 组成 —几丁质 （ N-乙酰葡聚糖胺的聚合物 ）,
葡聚糖, 蛋白质, 脂类等
? 结构 —四层三维网状结构
一、
细
胞
壁
的
组
成
和
结
构
3,酵母菌类
?组成 —甘露聚醇, 葡聚糖, 蛋白质, 脂类
等
?结构 —三层三维网状结构
二、细胞破碎方法
1,细胞破碎方法分类
1) 机械破碎法（高压匀浆法、高速珠磨法、超声波
法等 ）
2) 非机械破碎法（化学法、酶解法、渗透压法、冻
融法、干燥法等 ）
2,机械破碎法
2.1 高压匀浆法
1) 定义 —利用高压细胞悬浮液因减压所产生的剪
切力而达到细胞破碎的过程
2) 工作原理：液－液剪切力, 压力差等
3) 特点：
? 适用对象广
? 工业化, 实验室中应用
? 细胞完全破碎
2.2 高速珠磨法
1) 定义 —利用由高速转动的珠子所产生的剪切力
而达到细胞破碎的过程
2) 工作原理：固－固剪切力, 液－固剪切力等
3) 特点：
? 适用对象较广
? 工业化, 实验室中应用
? 细胞完全破碎
? 需冷却
2.3 超声波法
1) 定义 —利用超频率声波 （ 15-25kHz） 在液体
介质中传播所产生的剪切力而达到细胞破碎
的过程
2) 工作原理：空穴现象
3) 特点：
? 适用对象一般
? 仅实验室中应用
? 细胞完全破碎
? 需冷却, 噪音
3、非机械破碎法
3.1 化学（脂溶）法
1) 定 义 ——采用某些化学试剂改变细胞壁和膜的通透性，
使内含物有选择性地释放出来的过程
2) 原 理：
? 酸碱
? 有机溶剂
? 表面活性剂
? 螯合剂
3.2 酶解法
1) 定义 —利用酶促反应分解细胞壁上的键而达到
细胞破碎的过程
2) 原理
? 外源性酶解 —溶菌酶、糖苷酶（ β -1,4,β –1,6）、
葡聚糖酶、甘露聚糖酶、蛋白水解酶,α -淀粉酶、
纤维素酶、脂酶等
? 内源性酶解（自溶） ——温度,pH、时间、缓冲液浓
度、激活剂等
3.3 渗透压法
3.4 冻融法
3.5 干燥法
三、机械法与非机械法破碎的比较
项目 机械法 非机械法
机理 切碎细胞 溶解局部壁膜
内含物释放 全部 部分（有选择）
碎片大小 细小 较大
粘度 高 低
设备 专用 无
应用范围 工业化、实验 实验研究
四、细胞碎片悬浮液的固液分离
1,膜分离 ——微滤、超滤等
2,高速离心
? 密度梯度离心 —在高速离心场作用下，样品中各组
分依据其密度不同在连续或非连续密度梯度的介质中
形成等密度区带排列的过程
? 工作原理
d2
V = —— (ρs—ρ) ω2 r
18μ
3,双水相萃取
? 定义 —利用物质在互不相溶的两水相分配系数的差异
进行分离纯化的过程
四、细胞碎片悬浮液的固液分离
五、破碎率及其测定方法
1,破碎率（ R） =C / Cm ( %,mg/g )
? ln [R / (1-R)] = K t
2,测定方法
? 直接测定法
? 目的产物测定法
? 导电率测定法
思考题
1,细菌细胞壁与真菌 （ 酵母 ） 细胞壁在组成上有何
区别？
2,细胞破碎主要有那几种方法？
3,机械法细胞破碎方法非机械破碎方法相比有何特
点？
4,何谓脂溶破碎法？ 其原理是什么？ 包括那几种？
5,酶法细胞破碎常用那几种酶类？
一, 细胞壁的组成和结构
1,细菌类
? 组成 —肽聚糖 （ 多糖, 氨基酸 ）, 脂类
肽聚糖是细菌细胞壁的主要成份, 它是由 N-乙酰胞壁酸 (NAM),N-乙酰
葡萄糖胺 (NAG)和肽, 尾, (一般是 4个氨基酸 )组成, NAM与 NAG通过 β-
1.4糖苷键相连, 肽, 尾, 则是通过 D-乳酰羧基连在 NAM的第 3位碳原子上,
肽尾之间通过肽, 桥, (肽键或少数几个氨基酸 )连接, NAM,NAG,肽
,尾, 与肽, 桥, 共同组成了肽聚糖的多层网状结构
? 结构 —多层三维网状结构
? 革兰氏阴性和阳性的差别 （ 厚度, 紧密度, 是否有外膜 ）
2,霉菌类
? 组成 —几丁质 （ N-乙酰葡聚糖胺的聚合物 ）,
葡聚糖, 蛋白质, 脂类等
? 结构 —四层三维网状结构
一、
细
胞
壁
的
组
成
和
结
构
3,酵母菌类
?组成 —甘露聚醇, 葡聚糖, 蛋白质, 脂类
等
?结构 —三层三维网状结构
二、细胞破碎方法
1,细胞破碎方法分类
1) 机械破碎法（高压匀浆法、高速珠磨法、超声波
法等 ）
2) 非机械破碎法（化学法、酶解法、渗透压法、冻
融法、干燥法等 ）
2,机械破碎法
2.1 高压匀浆法
1) 定义 —利用高压细胞悬浮液因减压所产生的剪
切力而达到细胞破碎的过程
2) 工作原理：液－液剪切力, 压力差等
3) 特点：
? 适用对象广
? 工业化, 实验室中应用
? 细胞完全破碎
2.2 高速珠磨法
1) 定义 —利用由高速转动的珠子所产生的剪切力
而达到细胞破碎的过程
2) 工作原理：固－固剪切力, 液－固剪切力等
3) 特点：
? 适用对象较广
? 工业化, 实验室中应用
? 细胞完全破碎
? 需冷却
2.3 超声波法
1) 定义 —利用超频率声波 （ 15-25kHz） 在液体
介质中传播所产生的剪切力而达到细胞破碎
的过程
2) 工作原理：空穴现象
3) 特点：
? 适用对象一般
? 仅实验室中应用
? 细胞完全破碎
? 需冷却, 噪音
3、非机械破碎法
3.1 化学（脂溶）法
1) 定 义 ——采用某些化学试剂改变细胞壁和膜的通透性，
使内含物有选择性地释放出来的过程
2) 原 理：
? 酸碱
? 有机溶剂
? 表面活性剂
? 螯合剂
3.2 酶解法
1) 定义 —利用酶促反应分解细胞壁上的键而达到
细胞破碎的过程
2) 原理
? 外源性酶解 —溶菌酶、糖苷酶（ β -1,4,β –1,6）、
葡聚糖酶、甘露聚糖酶、蛋白水解酶,α -淀粉酶、
纤维素酶、脂酶等
? 内源性酶解（自溶） ——温度,pH、时间、缓冲液浓
度、激活剂等
3.3 渗透压法
3.4 冻融法
3.5 干燥法
三、机械法与非机械法破碎的比较
项目 机械法 非机械法
机理 切碎细胞 溶解局部壁膜
内含物释放 全部 部分（有选择）
碎片大小 细小 较大
粘度 高 低
设备 专用 无
应用范围 工业化、实验 实验研究
四、细胞碎片悬浮液的固液分离
1,膜分离 ——微滤、超滤等
2,高速离心
? 密度梯度离心 —在高速离心场作用下，样品中各组
分依据其密度不同在连续或非连续密度梯度的介质中
形成等密度区带排列的过程
? 工作原理
d2
V = —— (ρs—ρ) ω2 r
18μ
3,双水相萃取
? 定义 —利用物质在互不相溶的两水相分配系数的差异
进行分离纯化的过程
四、细胞碎片悬浮液的固液分离
五、破碎率及其测定方法
1,破碎率（ R） =C / Cm ( %,mg/g )
? ln [R / (1-R)] = K t
2,测定方法
? 直接测定法
? 目的产物测定法
? 导电率测定法
思考题
1,细菌细胞壁与真菌 （ 酵母 ） 细胞壁在组成上有何
区别？
2,细胞破碎主要有那几种方法？
3,机械法细胞破碎方法非机械破碎方法相比有何特
点？
4,何谓脂溶破碎法？ 其原理是什么？ 包括那几种？
5,酶法细胞破碎常用那几种酶类？
