細胞破碎是提取胞內(nèi)產(chǎn)物的關鍵步驟，破碎方法的得當與否，直接影響到所提取產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量和生產(chǎn)成本。實驗室對組織細胞的破碎方法很多，有機械方法、物理方法、化學方法和生物化學方法等。

細胞破碎條件

　　在破碎前，材料常需要預處理，如動物材料要除去與實驗無關甚至有妨礙的結締組織，脂肪組織和血污等，植物種子需要除殼，微生物材料需將菌體和發(fā)酵液成分分開等。

　　不同實驗規(guī)模、不同實驗材料和實驗要求，使用的破碎方法和條件也不同。一些堅韌組織，如肌肉、植物的根莖等，常需要強烈的攪拌或研磨作用，才能把其組織細胞破壞。而比較柔軟的組織如肝、腦等，用普通的玻璃勻漿器即可達到完全破壞細胞的目的。

　　對同一實驗材料，由于實驗要求不同，采用的破碎方式也存在一定差異，如提取中的核酸和提取其中的核苷酸，前者必須保持十分溫和的條件，以保持分子的完整性;后者可采用強烈手段。

機械法細胞破碎

　　主要通過機械切力的作用使組織細胞破碎的方法，常用的器械有組織搗碎機、勻漿器、研缽和研磨、壓榨器等。

　　1、組織搗碎機

　　將材料配成稀糊狀液，放置于筒內(nèi)約1/3體積，蓋緊筒蓋，將調(diào)速器先撥至Z慢處，開動開關后，逐步加速至所需速度。一般用于動物組織、植物肉質(zhì)種子、柔嫩的葉芽等，轉(zhuǎn)速可高達10000rpm/M以上。由于旋轉(zhuǎn)刀片的機械切力很大，制備一些較大分子如核酸則很少使用。

　　2、勻漿器

　　先將剪碎的組織置于管中，再套入研桿來回研磨，上下移動，即可將細胞研碎。勻漿器的研缽磨球和玻璃管內(nèi)壁之間間隙保持在十分之幾毫米距離。制作勻漿器的材料，除玻璃外，還可以用硬質(zhì)塑料、不銹鋼、人造熒光樹脂等。此法細胞破碎程度比高速組織搗碎機為高，適用于量少和動物臟器組織。

　　存在的問題：較易造成堵塞的團狀或絲狀真菌，較小的革蘭氏陽性首以及有些亞細胞器，質(zhì)地堅硬，易損傷勻漿閥，也不適合用該法處理。

　　3、研缽

　　多用于細菌或其他堅硬植物材料，研磨時常加入少量石英砂，玻璃粉或其他研磨劑，以提高研磨效果。

　　4、細菌磨

　　是一種改良了的研磨器，比研缽具有更大的研磨面積，而且低部有出口。操作時先把細菌和研磨粉調(diào)成糊狀，每次加入一小勺，研磨20-30秒即可將細菌細胞完全磨碎。

物理法細胞破碎

　　主要通過各種物理因素使組織細胞破碎的方法。在生化制備中常用的方法有：

　　1、反復凍溶法

　　原理：因突然冷凍，細胞內(nèi)冰晶的形成及胞內(nèi)外溶劑濃度的突然改變而破壞細胞。

　　方法：將待破碎的細胞在-20度以下冰凍，室溫融解，反復幾次，由于細胞內(nèi)冰粒形成和剩余細胞液的鹽濃度引起溶脹，使細胞結構破碎。

　　特點：此法適用于組織細胞，多用于動物性材料，對微生物細胞作用較差。

　　2、急熱驟冷法

　　將材料投入沸水中，維持85-90分鐘，至水浴中急速冷卻，此法可用于細菌及病毒材料。

　　3、超聲波處理

　　用一定功率的超聲波處理細胞懸液，使細胞急劇震蕩破裂，此法多適用于微生物材料，用大腸桿菌制備各種酶，常選用50-100毫克菌體/毫升濃度，頻高于15～20KHz的超聲波在高強度聲能輸入下可以進行細胞破碎。

　　破碎機理：與空化現(xiàn)象引起的沖擊波和剪切力有關。超聲破碎的效率與聲頻、聲能、處理時間、細胞濃度及首種類型等因素有關。

　　特點：①操作簡單，重復性較好，節(jié)省時間;②多用于微生物和組織細胞的破碎。

　　存在問題：超聲波破碎在實驗室規(guī)模應用較普遍，處理少量樣品時操作簡便，液量損失少，但是超聲波產(chǎn)生的化學自由基團能使某些敏感性活性物質(zhì)變性失活。而且大容量裝置聲能傳遞，散熱均有困難，應采取相應降溫措施。對超聲波敏感和核酸應慎用。空化作用是細胞破壞的直接原因，同時會產(chǎn)生活性氧，所以要加一些巰基保護劑。

化學及生物化學法細胞破碎

　　1、自溶法

　　在一定pH和適當?shù)臏囟认拢媒M織細胞內(nèi)自身的酶系統(tǒng)將。此過程需較長時間，常用少量防腐劑如甲苯、氯仿等防止細胞的污染。

　　2、酶溶法

　　利用各種水解酶，如溶菌酶、纖維素酶、蝸牛酶、半纖維素酶、脂酶等，將細胞壁分解，使細胞內(nèi)含物釋放出來。有些細菌對溶菌酶不敏感，加入少量巰基試劑或8摩爾尿素處理后，使之轉(zhuǎn)為對溶菌酶敏感而溶解。

　　特點：①此法適用多種微生物;②具有作用條件溫和;③內(nèi)含物成分不易受到破壞;④細胞壁損壞的程度可以控制。

　　存在的問題：易造成產(chǎn)物yi制作用，這可能是導致胞內(nèi)物質(zhì)釋放率低的一個重要因素。而且溶酶價格高，限制了大規(guī)模利用。若回收溶酶，則又增加百分離純化溶酶的操作。另外酶溶法通用性差，不同菌種需選擇不同的酶。有一定局限性，不適宜大量的蛋白質(zhì)提取，給進一步純化帶來困難。

　　3、化學滲透法

　　某些有機溶劑(如苯、甲苯)、抗生素、表面活性劑、金屬螯合劑、變性劑等化學藥品都可以改變細胞壁或膜的通透性從而使內(nèi)合物有選擇地滲透出來。

　　作用機理：化學滲透取決于化學試劑的類型以及細胞壁和膜的結構與組成。

　　特點：①多用于破碎細菌，且作用比較溫和;②提取核酸時，常用此法破碎細胞。

　　存在的問題：時間長，效率低;化學試劑毒性較強，同時對產(chǎn)物也有毒害作用，進一步分離時需要用透析等方法除去這些試劑;通用性差：某種試劑只能作用于某些特定類型的微生物細胞。

　　無論用哪一種方法破碎組織細胞，都會使細胞內(nèi)蛋白質(zhì)或核酸水解酶釋放到溶液中，使大分子生物降解，導致天然物質(zhì)量的減少，加入二異丙基氟磷酸(DFP)可以YZ或減慢自溶作用;加入碘乙酸可以YZ那些活性zhong心需要有疏基的蛋白水解酶的活性，加入苯磺酰氟化物(PMSF)也能清除蛋白水解酶活力，但不是全部，還可通過選擇pH、溫度或離子強度等，使這些條件都要適合于目的物質(zhì)的提取。