細胞破碎技術是指利用外力破壞細胞膜和細胞壁，使細胞內容物包括目的產物成分釋放出來的技術，是分離純化細胞內合成的非分泌型生化物質(產品)的基礎。結合重組DNA技術和組織培養技術上的重大進展，以前認為很難獲得的蛋白質現在可以大規模生產。

由于細菌、酵母、真菌、植物都有細胞壁，但成分不同，且同類細胞結成的網狀結構不同，因此其細胞壁的堅固程度不同，總體呈現遞增態勢。動物細胞雖沒有細胞壁，但具有細胞膜，也需要一定的細胞破碎方法來破膜，達到提取產物的目的。

細胞破碎的方法主要分為化學法和機械法兩大類。具體如下：

化學法

滲透沖擊破碎法

? 方法：滲透壓沖擊是較溫和的一種破碎方法，將細胞放在高滲透壓的溶液中(如一定濃度的甘油或蔗糖溶液)，由于滲透壓的作用，細胞內水分便向外滲出，細胞發生收縮，當達到平衡后，將介質快速稀釋，或將細胞轉入水或緩沖液中，由于滲透壓的突然變化，胞外的水迅速滲入胞內，引起細胞快速膨脹而破裂。

反復凍融法

? 方法：將細胞放在低溫下冷凍(約-15℃)，然后在室溫中融化，反覆多次而達到破壁作用。由于冷凍，一方面能使細胞膜的疏水鍵結構破裂，從而增加細胞的親水性能，另一方面胞內水結晶，形成冰晶粒，引起細胞膨脹而破裂。對于細胞壁較脆弱的菌體，可采用此法。

酶溶破碎發法

? 方法：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，使之轉為對溶菌酶敏感而溶解。

? 特點：

a) 此法適用多種微生物

b) 具有作用條件溫和

c) 內含物成分不易受到破壞

d) 細胞壁損壞的程度可以控制

? 存在的問題：

a) 易造成產物抑制作用

b) 溶酶價格高

c) 酶溶法通用性差

化學試劑法

? 方法：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含物有選擇地滲透出來。SDS(十二烷基磺酸鈉)是典型的陰離子表面活性劑

? 特點：提取核酸時，常用此法破碎細胞。

? 存在的問題：

a) 時間長，效率低;

b) 化學試劑毒性較強，同時對產物也有毒害作用

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。

機械法

組織搗碎機

? 方法：將材料配成稀糊狀液，放置于筒內約1/3體積，蓋緊筒蓋，將調速器先撥至最慢處，開動開關后，逐步加速至所需速度。

? 特點：一般用于動物組織、植物肉質種子、柔嫩的葉芽等，轉速可高達10000rpm/M以上。由于旋轉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。

勻漿器

? 方法：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，還可以用硬質塑料、不銹鋼、人造熒光樹脂等。

? 特點：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，較小的革蘭氏陽性菌以及有些亞細胞器，質地堅硬，易損傷勻漿閥者，不適合用該法處理。

研磨

? 原理：將液氮預凍的樣本放入研缽內研磨

? 特點：多用于堅硬植物材料，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。

超聲波

? 原理：用一定功率的超聲波處理細胞懸液，使細胞急劇震蕩破裂，超聲對細胞的作用主要有熱效應，空化效應和機械效應。

? 特點：

a) 處理少量樣本，操作簡單，重復性較好，節省時間;

b) 多用于微生物和組織細胞的破碎，如用大腸桿菌制備各種酶。

? 存在問題：

a) 超聲波產生的化學自由基團能使某些敏感性活性物質變性失活。

b) 大容量裝置聲能傳遞，散熱均有困難，應采取相應降溫措施。

c) 對超聲波敏感和核酸應慎用。

高壓勻漿

? 方法：利用超高壓能量使樣品通過狹縫瞬間釋放，在剪切效應、空穴效應、碰撞效應的作用下，使細胞破碎。全過程在4~6℃低溫循環水浴中進行，保持原有物質活性。

? 特點：可連續操作，適合于處理大量樣本，主要用于從微生物樣本中提取蛋白等胞內產物。

振蕩珠擊破碎

? 方法：將等體積的小量組織樣品與高密度的ZircoBeads放入可密封的2ml螺旋蓋微量管中，再加入緩沖液與穩定成份到1.5ml的體積，用6500RPM振蕩機高速上下振動8秒，休息8秒，再振動8秒即可。

? 特點：此方法是目前最快且一次可處理最多樣品的方法。一臺機器最多可以在一天處理2400支樣品。對小量且多樣的人很方便。