第四章 细胞破碎.

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1、1第四章第四章细细 胞胞 破破 碎碎2概述概述不同类型的细胞分泌目标产物的类型：不同类型的细胞分泌目标产物的类型：l动物细胞多分泌到细胞外培养液动物细胞多分泌到细胞外培养液l植物细胞多为胞内产物植物细胞多为胞内产物l微生物（细菌微生物（细菌/酵母酵母/真菌）胞内、胞外真菌）胞内、胞外 对于胞内产物需要收集菌体或细胞进行对于胞内产物需要收集菌体或细胞进行破碎。破碎。3概述概述(大多数情况下，抗生素，胞外酶，一些多糖，大多数情况下，抗生素，胞外酶，一些多糖，及氨基酸等目标产物存在于发酵液中。及氨基酸等目标产物存在于发酵液中。(有些目标产物存在于生物体中。有些目标产物存在于生物体中。l尤其是由基因工

2、程菌产生的大多数蛋白质是尤其是由基因工程菌产生的大多数蛋白质是在细胞内沉积。在细胞内沉积。l脂类物质和一些抗生素包含在生物体中。脂类物质和一些抗生素包含在生物体中。4概概 述述细胞破碎细胞破碎（cell rupturecell rupture）技术是指利用外力破技术是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内物质包括目的产坏细胞膜和细胞壁，使细胞内物质包括目的产物成分释放出来的技术。物成分释放出来的技术。细胞破碎技术是分离纯化细胞内合成的非分泌细胞破碎技术是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质（产品）的基础。型生化物质（产品）的基础。为了研究细胞破碎，提高其破碎率，有必要了为了研究细胞破碎，提高其

3、破碎率，有必要了解各种微生物细胞壁的组成和结构。解各种微生物细胞壁的组成和结构。51 1 细胞壁结构细胞壁结构Z微生物细胞和植物细胞外层均为细胞壁，细胞微生物细胞和植物细胞外层均为细胞壁，细胞壁里面是细胞膜，动物细胞没有细胞壁，仅有壁里面是细胞膜，动物细胞没有细胞壁，仅有细胞膜。细胞膜。Z通常细胞壁较坚韧，细胞膜脆弱，易受渗透压通常细胞壁较坚韧，细胞膜脆弱，易受渗透压冲击而破碎，因此细胞破碎的阻力主要来自于冲击而破碎，因此细胞破碎的阻力主要来自于细胞壁。细胞壁。Z不同细胞壁的结构和组成不完全相同，故细胞不同细胞壁的结构和组成不完全相同，故细胞壁的机械强度不同，细胞破碎的难易程度也就壁的机械强度

4、不同，细胞破碎的难易程度也就不同。不同。6细菌细胞壁结构细菌细胞壁结构Z 几乎所有细菌的细胞壁都是几乎所有细菌的细胞壁都是由肽聚糖组成，它是难溶性由肽聚糖组成，它是难溶性的聚糖链；的聚糖链；Z 相邻聚糖链上的短肽又交叉相邻聚糖链上的短肽又交叉相联，构成了细胞壁的三维相联，构成了细胞壁的三维网状结构，网状结构，包围在细胞周围；包围在细胞周围；Z 使细胞具有一定的形状和强使细胞具有一定的形状和强度。度。7细菌细胞壁结构细菌细胞壁结构u破碎细菌的主要阻力是来自于破碎细菌的主要阻力是来自于肽聚糖的网状结构，肽聚糖的网状结构，其网结构的致密程度和强度取决于聚糖链上所存其网结构的致密程度和强度取决于聚糖链

5、上所存在的肽键的数量和其交联的程度。在的肽键的数量和其交联的程度。u革兰氏阴性菌的细胞壁结构与革兰氏阳性菌有很大革兰氏阴性菌的细胞壁结构与革兰氏阳性菌有很大不同。不同。 u革兰氏阴性菌典型的生物是大肠杆菌，通过这种革兰氏阴性菌典型的生物是大肠杆菌，通过这种细胞生产了很多细胞重组的产物。细胞生产了很多细胞重组的产物。药物名称药物名称宿主宿主用途用途胰岛素胰岛素大肠杆菌大肠杆菌治疗糖尿病治疗糖尿病人生长激素人生长激素大肠杆菌大肠杆菌治疗侏儒病治疗侏儒病- -干扰素干扰素大肠杆菌大肠杆菌治疗毛状细胞白血病等治疗毛状细胞白血病等8 酵母细胞壁的结构示意图酵母细胞壁的结构示意图u最里层是由葡聚糖的细纤维

6、最里层是由葡聚糖的细纤维组成，它构成了细胞壁的刚组成，它构成了细胞壁的刚性骨架，使细胞具有一定的性骨架，使细胞具有一定的形状，形状，u上面的是一层糖蛋白，上面的是一层糖蛋白，u最外层是甘露聚糖，由最外层是甘露聚糖，由1,61,6- -磷酸二酯键连接成网状。在磷酸二酯键连接成网状。在该层的内部，有甘露聚糖该层的内部，有甘露聚糖- -酶的复合物。酶的复合物。u破碎酵母细胞壁的阻力主要破碎酵母细胞壁的阻力主要决定于壁结构交联的紧密程决定于壁结构交联的紧密程度和它的厚度。度和它的厚度。9真菌的细胞壁真菌的细胞壁l真菌的细胞壁较厚，主要由多糖组成，其次真菌的细胞壁较厚，主要由多糖组成，其次还含有较少量的

7、蛋白质和脂类。还含有较少量的蛋白质和脂类。l不同的真菌，细胞壁的组成有很大的不同，不同的真菌，细胞壁的组成有很大的不同，其中大多数真菌的多糖壁是由几丁质和葡聚其中大多数真菌的多糖壁是由几丁质和葡聚糖构成，少数含纤维素。糖构成，少数含纤维素。l与酵母和细菌的细胞壁一样，真菌细胞壁的与酵母和细菌的细胞壁一样，真菌细胞壁的强度和聚合物的网状结构有关，不仅如此，强度和聚合物的网状结构有关，不仅如此，它还含有几丁质或纤维素的纤维状结构，所它还含有几丁质或纤维素的纤维状结构，所以强度有所提高。以强度有所提高。10l红面包霉菌细胞壁具有同心圆层红面包霉菌细胞壁具有同心圆层状结构主要存在三种聚合物状结构主要存

8、在三种聚合物l最外层最外层(a)(a)是是- -和和- -葡聚糖的葡聚糖的混合物，混合物，l第第2 2层层(b)(b)是糖蛋白的网状结构是糖蛋白的网状结构l第第3 3层层(c)(c)主要是蛋白质，主要是蛋白质，l最内层最内层(d)(d)主要是几丁质。主要是几丁质。红面包霉菌细胞壁的结构示意图红面包霉菌细胞壁的结构示意图11微生微生物物革兰氏革兰氏阳性细菌阳性细菌革兰氏革兰氏阴性细菌阴性细菌酵母菌酵母菌霉菌霉菌壁厚壁厚20-80 nm20-80 nm10-13 nm10-13 nm100-300nm100-300nm100-250nm100-250nm层次层次单层单层多层多层多层多层多层多层主要

9、主要组成组成肽聚糖肽聚糖(40-90%)(40-90%)多糖多糖胞壁酸胞壁酸蛋白质蛋白质脂多糖脂多糖(1-4%)(1-4%)肽聚糖肽聚糖 (5-10%)(5-10%)脂蛋白脂蛋白脂多糖脂多糖(11-22%)(11-22%)磷脂磷脂蛋白质蛋白质葡聚糖葡聚糖(30-40%)(30-40%)甘露聚糖甘露聚糖(30%)(30%)蛋白质蛋白质(6-8%)(6-8%)脂类脂类(8.5-(8.5-13.5%)13.5%)多聚糖多聚糖(80-90%)(80-90%)脂类脂类蛋白质蛋白质细胞壁的组成和结构细胞壁的组成和结构微生微生物物革兰氏革兰氏阳性细菌阳性细菌革兰氏革兰氏阴性细菌阴性细菌酵母菌酵母菌真菌真菌壁

10、厚壁厚20-80 nm20-80 nm10-13 nm10-13 nm100-300nm100-300nm100-250nm100-250nm层次层次单层单层多层多层多层多层多层多层主要主要组成组成肽聚糖肽聚糖(40-90%)(40-90%)多糖多糖胞壁酸胞壁酸蛋白质蛋白质脂多糖脂多糖(1-4%)(1-4%)肽聚糖肽聚糖 (5-10%)(5-10%)脂蛋白脂蛋白脂多糖脂多糖(11-22%)(11-22%)磷脂磷脂蛋白质蛋白质葡聚糖葡聚糖(30-40%)(30-40%)甘露聚糖甘露聚糖(30%)(30%)蛋白质蛋白质(6-8%)(6-8%)脂类脂类(8.5-(8.5-13.5%)13.5%)多聚

11、糖多聚糖(80-90%)(80-90%)脂类脂类蛋白质蛋白质细胞壁的组成和结构细胞壁的组成和结构12植物细胞壁的结构植物细胞壁的结构l对于已生长结束的植物细胞壁可分为对于已生长结束的植物细胞壁可分为初生壁和次生初生壁和次生壁两部分。壁两部分。l初生壁是细胞生长期形成的。初生壁一般较薄（初生壁是细胞生长期形成的。初生壁一般较薄（1 13m3m），富有弹性。），富有弹性。l由多糖和蛋白质构成，多糖主要成分为纤维素、半由多糖和蛋白质构成，多糖主要成分为纤维素、半纤维素和果胶类物质。纤维素是长链纤维素和果胶类物质。纤维素是长链D-D-葡聚糖，许葡聚糖，许多这样的长链形成微纤丝。多这样的长链形成微纤丝。