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    技術(shù)文章

    超聲波細胞破碎儀可以破碎哪些物質(zhì)?

    技術(shù)文章

    1. 細胞類

       - 微生物細胞

           - 細菌細胞:如大腸桿菌、枯草芽孢桿菌等。這些細菌細胞的細胞壁主要由肽聚糖組成,超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)和機械效應(yīng)能夠破壞肽聚糖的結(jié)構(gòu),使細胞壁破裂,從而釋放細胞內(nèi)的質(zhì)粒DNA、酶、核糖體等成分。在基因工程中,用于提取細菌中的重組蛋白或質(zhì)粒就經(jīng)常會用到超聲波細胞破碎儀。

           - 酵母細胞:像釀酒酵母,其細胞壁成分較為復(fù)雜,含有葡聚糖、甘露聚糖等。超聲波能夠穿透細胞壁,使細胞內(nèi)的細胞器(如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng))和生物大分子(如蛋白質(zhì)、核酸)釋放出來。在發(fā)酵工業(yè)中,可用于破碎酵母細胞來提取酵母中的營養(yǎng)成分或用于研究酵母的代謝產(chǎn)物。

           - 放線菌細胞:這類細胞產(chǎn)生許多有價值的抗生素,如鏈霉素、紅霉素等。通過超聲波破碎細胞,可以獲取細胞內(nèi)的抗生素合成酶或其他代謝產(chǎn)物,用于抗生素的生產(chǎn)和研究。

       - 植物細胞

           - 高等植物細胞:植物細胞有細胞壁,其主要成分是纖維素、半纖維素和果膠。超聲波能夠使細胞壁上的這些成分在局部產(chǎn)生破裂,釋放出細胞內(nèi)的葉綠體、液泡等細胞器。例如在從植物細胞中提取天然色素(如葉綠素、花青素)、植物蛋白或次生代謝產(chǎn)物(如生物堿、黃酮類化合物)時,超聲波細胞破碎儀可有效破碎植物細胞。

           - 藻類細胞:包括綠藻、藍藻等。藻類細胞的結(jié)構(gòu)相對簡單,但細胞壁成分因種類而異。超聲波可破碎藻類細胞,提取細胞內(nèi)的油脂(用于生物柴油生產(chǎn))、多糖(具有免疫調(diào)節(jié)等功能)和蛋白質(zhì)等成分。

       - 動物細胞

           - 哺乳動物細胞:例如人或小鼠的細胞。這些細胞沒有細胞壁,相對比較脆弱。超聲波可以破壞細胞膜,釋放細胞內(nèi)的各種成分,如用于從哺乳動物細胞中提取細胞因子、生長因子、特定的膜蛋白等,在生物醫(yī)學(xué)研究和藥物研發(fā)中有重要應(yīng)用。

           - 昆蟲細胞:在昆蟲細胞培養(yǎng)用于生產(chǎn)病毒疫苗或重組蛋白的過程中,超聲波細胞破碎儀可用于破碎細胞,獲取細胞內(nèi)的目標產(chǎn)物。


    2. 亞細胞結(jié)構(gòu)與細胞器

       - 線粒體:是細胞進行有氧呼吸的主要場所,含有多種酶和少量的DNA、RNA。當需要單獨研究線粒體的功能、提取線粒體中的酶(如細胞色素氧化酶)或線粒體DNA時,可以使用超聲波細胞破碎儀將線粒體從細胞中分離出來并破碎,獲取其中的成分。

       - 葉綠體:植物細胞特-有的細胞器,是光合作用的場所。通過超聲波破碎葉綠體,可提取光合色素(如葉綠素a、葉綠素b)、光合酶(如RuBP羧化酶)以及葉綠體DNA,用于研究光合作用的機制和葉綠體的基因表達。

       - 溶酶體:內(nèi)部含有多種水解酶,在細胞內(nèi)起消化分解作用。超聲波破碎溶酶體后,可以得到這些水解酶,用于研究溶酶體相關(guān)的生理病理過程,如細胞自溶、免疫反應(yīng)等。

       - 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體:它們參與蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的合成、加工和運輸。超聲波細胞破碎儀可用于破碎這些細胞器,獲取參與合成和加工過程的酶類、運輸小泡等成分,有助于研究細胞內(nèi)的物質(zhì)合成和運輸機制。


    3. 其他生物大分子聚集體或顆粒

       - 病毒顆粒:病毒由核酸(DNARNA)和蛋白質(zhì)外殼構(gòu)成。在病毒學(xué)研究中,為了獲取病毒核酸用于基因分析或制備病毒疫苗,需要破碎病毒顆粒。超聲波細胞破碎儀可以破壞病毒的蛋白質(zhì)外殼,釋放核酸。

       - 脂質(zhì)體:是一種人工制備的磷脂雙分子層囊泡,可用于藥物遞送等領(lǐng)域。超聲波可以使脂質(zhì)體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,調(diào)節(jié)其大小和內(nèi)部包裹物質(zhì)的釋放,例如在藥物控釋研究中,通過超聲波破碎儀破碎脂質(zhì)體來控制藥物的釋放速度。

       - 蛋白質(zhì)聚集體:在某些情況下,蛋白質(zhì)會形成聚集體,如包涵體(在細菌表達重組蛋白時常見)。超聲波細胞破碎儀可用于破碎這些聚集體,使蛋白質(zhì)重新溶解,便于后續(xù)的蛋白質(zhì)純化和復(fù)性。


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