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細胞破碎難易因素

一、與細胞種類有關(guān)

基于遺傳和環(huán)境等因素，不同類型生化物質(zhì)其細胞壁的結(jié)構(gòu)和組成不完全相同，故細胞壁的機械強度不同，細胞破碎的難易程度也就不同。

※物理破碎時影響因素：細胞的大小、形狀、細胞壁的厚度、聚合物的交聯(lián)程度

※酶法和化學法溶解細胞影響因素：組成、結(jié)構(gòu)

※酵母較細菌難破碎

※酵母細胞壁的厚度和破碎阻力隨年齡增長而增加

※經(jīng)常在幼酵母細胞中出現(xiàn)的芽痕可引起酵母細胞局部細胞壁強度的降低

※處于靜止狀態(tài)的細胞較處于快速生長狀態(tài)的細胞難破碎

※在復(fù)合培養(yǎng)基上培養(yǎng)的細胞比在簡單合成培養(yǎng)基上培養(yǎng)的細胞較難破碎

※在復(fù)雜培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌細胞其破碎較單一培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌細胞更難

※從連續(xù)培養(yǎng)過程中獲得的、具有較高比生長速率的念珠菌的細胞壁更加脆弱，而搖瓶培養(yǎng)的念珠菌體則有更加充裕的機會構(gòu)建更加堅固的細胞壁

二、與目的物的穩(wěn)定性有關(guān)

不同的生化物質(zhì)其穩(wěn)定性有較大差別，在破碎過程中應(yīng)防止變性和被胞內(nèi)的酶水解，因此，破碎方法的選擇和操作條件的優(yōu)化是十分必要的。例如，發(fā)酵液中是有營養(yǎng)的，細菌如果破碎了，哪怕存在一個活菌存活，過后它也會長出來，而且繁殖很快，數(shù)量龐大。凍融后，測試細胞破碎效果不好，可能是因為菌液不穩(wěn)定。如果是看裂菌效果，最主要還是從做出來的視覺效果來看。大腸桿菌破碎后呈透明狀最佳，已達納米級。

三、細胞破碎的阻力細胞壁

細菌

幾乎所有細菌的細胞壁都是由肽聚糖（peptidoglycan）組成，它是難溶性的聚糖鏈（glycan chain），借助短肽交聯(lián)而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，包圍在細胞周圍，使細胞具有一定的形狀和強度。短肽一般由四或五個胺基酸組成，如L-丙氨醯-D-谷氨醯-L-賴氨醯-D-丙氨酸。而且短肽中常有D-胺基酸與二氨基庚二酸存在。破碎細菌的主要阻力是來自于肽聚糖的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)結(jié)構(gòu)的致密程度和強度取決于聚糖鏈上所存在的肽鍵的數(shù)量和其交聯(lián)的程度，如果交聯(lián)程度大。

酵母菌

酵母細胞壁的里層是由葡聚糖的細纖維組成，它構(gòu)成了細胞壁的剛性骨架，使細胞具有一定的形狀，覆蓋在細纖維上面的是一層糖蛋白，外層是甘露聚糖，由1,6一磷酸二酯鍵共價連接，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在該層的內(nèi)部，有甘露聚糖-酶的復(fù)合物，它可以共價連接到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上，也可以不連接。與細菌細胞壁一樣，破碎酵母細胞壁的阻力主要決定于壁結(jié)構(gòu)交聯(lián)的緊密程度和它的厚度。

真菌

霉菌的細胞壁主要存在三種聚合物，葡聚糖（主要以β-1,3糖苷鍵連接，某些以β-1,6糖苷鍵連接），幾丁質(zhì)（以微纖維狀態(tài)存在）以及糖蛋白。外層是α-和β-葡聚糖的混合物，第2層是糖蛋白的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，葡聚糖與糖蛋白結(jié)合起來，第3層主要是蛋白質(zhì)，內(nèi)層主要是幾丁質(zhì)，幾丁質(zhì)的微纖維嵌入蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中。與酵母和細菌的細胞壁一樣，真菌細胞壁的強度和聚合物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有關(guān)，不僅如此，它還含有幾丁質(zhì)或纖維素的纖維狀結(jié)構(gòu)，所以強度有所提高。

植物細胞

對于已生長結(jié)束的植物細胞壁可分為初生壁和次生壁兩部分。初生壁是細胞生長期形成的。次生壁是細胞停止生長后，在初生壁內(nèi)部形成的結(jié)構(gòu)。較流行的初生細胞壁結(jié)構(gòu)是由Lampert等人提出的“經(jīng)緯”模型，依據(jù)這一模型，纖維素的微纖絲以平行于細胞壁平面的方向一層一層敷著在上面，同一層次上的微纖絲平行排列，而不同層次上則排列方向不同，互成一定角度，形成獨立的網(wǎng)路，構(gòu)成了細胞壁的“經(jīng)”，模型中的“緯”是結(jié)構(gòu)蛋白（富含羥脯氨酸的蛋白），它由細胞質(zhì)分泌，垂直于細胞壁平面排列，并由異二酪氨酸交聯(lián)成結(jié)構(gòu)蛋白網(wǎng)，徑向的微纖絲網(wǎng)和緯向的結(jié)構(gòu)蛋白網(wǎng)之間又相互交聯(lián)，構(gòu)成更復(fù)雜的網(wǎng)路系統(tǒng)。半纖維素和果膠等膠體則填充在網(wǎng)路之中，從而使整個細胞壁既具有剛性又具有彈性。在次生壁中，纖維素和半纖維素含量比初生壁增加很多，纖維素的微纖絲排列得更緊密和有規(guī)則。因此次生壁的形成提高了細胞壁的堅硬性，使植物細胞具有很高的機械強度。