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当纯化的蛋白质用于功能或结构研究，或用于制备加工和生产时，首先要做的是破坏细胞或组织以获得目的蛋白质。 细胞裂解和蛋白质溶解是高效分析和高效处理的关键步骤。 提取方法包括酶法、化学法、机械法或几种方法的组合。

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有多种方法可用于破坏细胞并准备??其内容物以供分析。通常，当样品由易于裂解的培养细胞或血细胞组成时，使用较温和的方法，而更积极的方法用于破坏更坚固的细菌或植物细胞，或嵌入结缔组织中的哺乳动物细胞。
※ 表面活性剂裂解方法：基于去污剂的裂解：去污剂裂解是一种较温和的方法，适用于哺乳动物细胞、细菌细胞、酵母和植物。将细胞悬液轻轻离心并重悬于含有去污剂的裂解缓冲液中，去污剂可用于破坏细胞膜。溶解细胞膜，裂解细胞并释放其内容物。如果去污剂干扰分析或生产，则需要在下游处理中去除它们。
※ 冻融裂解法：该方法适用于哺乳动物或细菌细胞悬液。细胞悬液用液氮速冻。然后将样品解冻并通过移液或在裂解缓冲液中轻轻涡旋重新悬浮，并重复此过程数次。在循环之间，将样品离心并保留含有可溶性蛋白质的上清液。
※ 渗透休克法：这是一种非常温和的方法，无需使用表面活性剂即可裂解悬浮的哺乳动物或细菌细胞。这种方法通常与机械破碎技术相结合，依赖于从高渗透性介质到低渗透性介质的变化，非常适合随后将裂解物分馏成亚细胞级分的应用。
※ 超声处理：这种蛋白质提取方法最常用于细胞悬液。将探针插入样品中，细胞会被高频声波破坏。声波产生导致细胞膜破裂的低压区域。
※ 机械破碎技术：各种粗略但有效的“破碎和研磨”措施可用于从细胞和组织中提取蛋白质。例如，液体剪切力可用于使用 Dounce 或 Potter-Elvehjem 均质化方法破坏细胞膜。使用 Waring 搅拌器或 Polytron® 均质器在冷却的缓冲液中切碎或研磨组织来均质化组织。在液氮中冷冻组织或细胞，加入氧化铝或沙子，用研钵和研杵研磨成细粉。快速搅拌细胞和小玻璃珠会破坏细胞壁，对大多数革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌有效。
※ 酶法：酶法通常用于从细菌、酵母或真核细胞中提取蛋白质，这些细胞被包裹在纤维组织中，细胞膜被强大的保护结构包围。溶菌酶（Lysozyme）、变溶菌素（Mutanolysin）、MetaPolyzyme六种酶混合物、溶菌酶和链霉蛋白酶（Pronase）等细胞溶解酶或混合物可与组织消化酶（即胶原酶、软骨素酶、透明质酸酶）结合使用，用于溶解或破坏仅通过机械方法无法轻易裂解的结构，例如细胞壁、壳、胶囊、衣壳等。酶促裂解后，均质化、超声处理或剧烈涡旋通常在裂解缓冲液中进行。
此外，由于细胞破碎会释放内源性蛋白酶和磷酸酶并降解靶蛋白，因此应保护样品在细胞破碎和随后使用蛋白酶和磷酸酶抑制剂纯化期间不会失控地丢失靶蛋白。