细胞破碎

细胞破碎的名词解释细胞，作为生物体的基本结构和功能单位，广泛存在于生物界的各个领域。

从单细胞的原核生物到多细胞的复杂生物系统，细胞在构建和维持生命过程中起到了至关重要的作用。

然而，有时候，细胞会经历破碎这一过程，这是细胞学中一个具有重要意义的现象。

细胞破碎，又被称为细胞溶解、细胞裂解或细胞破裂，是指细胞结构完整地被瓦解并释放细胞内的内容物。

这一过程通常在特定的生理或病理情况下发生，在整个生命过程中具有重大影响，并在多个领域得到广泛研究。

细胞破碎可以采取不同的形式和机制，其中包括细胞溶解和细胞裂解。

细胞溶解是细胞膜破裂，细胞内部的各种细胞器被释放到细胞外环境中，细胞溶解往往发生在细胞死亡或损伤的过程中。

而细胞裂解则是指细胞内部膜系的破裂，导致细胞内的亚细胞结构和细胞器被释放出来。

细胞裂解常见于实验室研究和技术操作中，以获得特定的细胞组分。

细胞破碎有多种触发机制。

其中一个重要的机制是细胞凋亡，也被称为程序性细胞死亡。

细胞凋亡是一个高度调控的过程，在生理和病理情况下发挥重要的作用。

在细胞凋亡中，细胞会收缩和凝聚，细胞膜表面的脂质二层会破裂，释放出凋亡体，这些细胞内的有害物质最终会被引发和清除。

细胞破碎还可以通过机械力、热力以及化学刺激等方式来实现。

在生理和病理情况下，细胞受到外部刺激或压力时，细胞膜的完整性可能会受到破坏，导致细胞破碎。

此外，高温、酸碱度的改变，以及化学物质的作用也可能导致细胞破碎。

细胞破碎在生物学领域中有着广泛的应用。

例如，在实验室中，研究者通常需要获得特定的亚细胞结构或细胞器，以便进行进一步的研究和分析。

细胞破碎技术可以帮助研究者获得所需的细胞组分。

此外，在生物工程和生物医学研究中，细胞破碎也被应用于细胞组织工程、药物递送和基因治疗等领域。

然而，对于细胞破碎的机制和影响还有很多需要深入研究的问题。

例如，细胞破碎对周围环境的影响以及细胞破碎的遗传稳定性等问题需要进一步研究。

同时，对于细胞破碎的控制和调控机制的研究也具有重要意义。

实验室常用的细胞破碎方法
实验室常用的细胞破碎方法有物理法和化学法。

1、物理法
（1）反复冻融：将细胞反复放置于-20℃冷冻以及25-30℃环境下，反复冷冻溶解10次-20次。

适用于例如血细胞等大部分哺乳动物细胞。

（2）煮沸法：与冻融法相反，将细胞放置于100℃沸水煮沸5-10分钟，适用于大部分微生物细胞。

（3）超声法：将细胞放置于超声破碎仪中，以一定频率的超声破碎细胞，适用于绝大部分微生物细胞。

（4）渗透压法：将血细胞等细胞膜较为薄弱的细胞放置于纯水等低渗溶液，细胞吸收大量水分破解。

（5）液氮法：植物细胞一般采用液氮捻磨的方法破解细胞。

2、化学法
（1）强酸、强碱溶液：一般应用0.5N NaOH溶液可以裂解绝大部分动物细胞和微生物细胞。

（2）生物酶：一般用溶菌酶、蛋白酶K等酶裂解微生物细胞。

细胞破碎的技巧
细胞破碎是一种常用的实验技术，用于释放和提取细胞内的蛋白质、DNA、RNA 等物质。

下面是一些常用的细胞破碎技巧：
1. 震荡法：使用震荡器或振荡器将细胞在缓冲液中震荡破碎。

这种方法适合于破碎较小数量的细胞，效果较轻微。

2. 超声波破碎法：使用超声波振荡器将细胞暴露在超声波中，超声波的能量对细胞进行破碎。

这种方法可以快速高效地破碎大量的细胞。

3. 高压法：利用高压机或高压均质器将细胞通过高压作用破碎。

这种方法适用于比较坚硬的细胞或细胞壁较厚的细胞。

4. 冷冻破碎法：将液氮浸入细胞悬液中，使细胞迅速冷冻，然后用玻璃杵或超声波破碎器打碎冷冻的细胞。

这种方法适用于需要保留细胞内部结构的实验。

5. 酶解法：使用特定的酶来破坏细胞壁或细胞膜，使细胞释放出内部的物质。

这种方法适用于特定的细胞类型和实验目的。

不同的细胞类型和实验目的可能需要不同的破碎方法，因此选择合适的方法是十分重要的。

此外，为了最大限度地保留目标物质的完整性和活性，选择合适的缓
冲液和温度条件也是非常重要的。

破碎技术除了某些细胞外的多肽激素和某些蛋白质与酶以外，对于细胞内或多细胞生物组织中的各种生物大分子的分离纯化，都需要事先将细胞和组织破碎，使生物大分子充分释放到溶液中，并不丢失生物活性。

不同的生物体或同一生物体的不同部位的组织，其细胞破碎的难易不一，使用的方法也不相同，如动物脏器的细胞膜较脆弱，容易破碎，植物和微生物由于具有较坚固的纤维素、半纤维素组成的细胞壁，要采取专门的细胞破碎方法。

1.机械破碎(1)研磨研磨是将剪碎的动物组织置于研钵或匀浆器中，加入少量石英砂研磨或匀浆，即可将动物细胞破碎，这种方法比较温和，适宜实验室使用。

工业生产中可用电磨研磨。

细菌和植物组织细胞的破碎也可用此法。

(2)匀浆匀浆这是一种较剧烈的破碎细胞的方法，通常可先用家用食品加工机将组织打碎，然后再用10000r/min-20000r/min 的内刀式组织捣碎机(即高速分散器)将组织的细胞打碎，为了防止发热和升温过高，通常是转10秒-20秒，停10秒-20秒，可反复多次。

(3)胶体磨胶体磨的基本原理是流体或半流体物料在离心力的作用下，强制通过高速相对运动的定齿与动齿之间，使物料受到强大的剪切力，磨擦力、高频振动和高速旋涡等复杂力等作用，有效地被粉碎、乳化、均质、混合，从而达到精细超微的效果。

定转子间的高速相对运动是使胶体磨工作获得物理微细度的主要条件，只有提高磨盘的精密度与线速度，才能达到良好的加工效果。

2. 物理破碎(1)压榨压榨是一种温和的、彻底破碎细胞的方法。

在1000×105Pa-2000×105Pa 的高压下使几十毫升的细胞悬液通过一个小孔突然释放至常压，细胞将彻底破碎。

这是一种较理想的破碎细胞的方法，但仪器费用较高。

(2)冷热交替冷热交替是在90℃左右维持数分钟，立即放入冰浴中使之冷却，如此反复多次，绝大部分细胞可以被破碎，细菌或病毒中提取蛋白质和核酸时可用此技术。

(3)反复冻融反复冻融是将待破碎的细胞冷至15℃-20℃，然后放于室温(或40℃)迅速融化，如此反复冻融多次，由于细胞内形成冰粒使剩余胞液的盐浓度增高而引起细胞破碎。

几种细胞粉碎的方法细胞破碎的方法:一、机械破碎法：是指利用捣碎机、研磨器或匀浆器等将细胞破碎开来。

1. 高速组织捣碎：将材料配成稀糊状液，放置于筒内约1/3体积，盖紧筒盖，将调速器先拨至最慢处，开动开关后，逐步加速至所需速度。

此法适用动物内脏组织、植物肉质种子等。

2. 玻璃匀浆器匀浆：先将剪碎的组织置于管中，再套入研杆来回研磨，上下移动，即可将细胞研碎，此法细胞破碎程度比高速组织捣碎机为高，适用于量少和动物脏器组织。

二、物理破碎法：指利用温度差、压力差或超声波等将细胞破碎开来。

1：用一定功率的超声波处理细胞悬液，使细胞急剧震荡破裂(借助超声的震动力破碎细胞壁和细胞器）。

机制：可能与强声波作用溶液时，气泡产生、长大和破碎的空化现象有关，空化现象引起的冲击波和剪刀力使细胞裂解。

超声波破碎的效率取决于声频、声能、处理时间、细胞浓度和细胞类型等。

（使用时注意降温，防止过热）。

2. 高压破碎：细胞悬浮液从高压室的环状隙喷射到静止的撞击环上，被迫改变方向经出口管流出。

此过程中细胞经历了高速造成的剪切的碰撞及高压到常压的变化，从而破碎释放内含物。

这是一种温和的、彻底破碎细胞的较理想的方法。

3. 反复冻融法：将细胞在-20度以下冰冻，室温融解，反复几次，由于细胞内冰粒形成和剩余细胞液的盐浓度增高引起溶胀，使细胞结构破碎。

三、化学破碎法：指利用甲醛、丙酮等有机溶剂或表面活性剂作用于细胞膜，使细胞膜的结构遭到破坏或透性发生改变。

有些动物细胞，例如肿瘤细胞可采用十二烷基磺酸钠（SDS）、去氧胆酸钠等细胞膜破坏。

浓度一般为1mg/ml。

四、酶学破碎法：选用合适的酶，使细胞壁遭到破坏，进而在低渗溶液中将原生质体破碎开来。

细菌细胞壁较厚，可采用溶菌酶处理效果更好。

裂解液标准配方：50mM Tris-HCl(pH8.5~9.0), 2mM EDTA, 100mM NaCl, 0.5% Triton X-100, 1mg/ml溶菌酶。