细胞的破坏是蛋白质组学领域以及细胞内产物的分离和制备中的重要方法。分离亚细胞级分和浓缩蛋白质可以更有效地鉴定和研究目的蛋白质。从研究到生产，生物技术的许多领域，特别是重 组技术，都需要使用超声波来破坏细胞。细胞破坏的重点是从细胞内获得所需的产物，必须破坏细胞壁才能进入细胞内。

所有细胞都有质膜，是一种蛋白质-脂质双层，形成将细胞内容物与细胞外环境分隔开的屏障。构 成质膜的脂质是两亲性的，具有自发缔合形成闭合双分子片的亲水和疏水部分。膜蛋白包埋在脂 质双层中，由跨疏水核心的一个或多个域固定在适当位置。另外，外周蛋白通过与完整的膜蛋白或极性脂头基团的相互作用而结合双层的内表面或外表面。脂质和蛋白质含量的性质随细胞类型而变化。

在动物细胞中，质膜是将细胞内容物与环境分开的唯一屏障，但在植物中，质膜也被刚性细胞壁 包围。植物细胞壁由多层纤维素组成。这些类型的细胞外屏障赋予细胞形状和刚性。植物细胞壁 特别坚硬，很难机械或化学破坏。动物细胞中缺乏细胞外壁，使其相对易于裂解。

柔软，新鲜的植物组织通常可以通过在裂解缓冲液中进行超声处理来破坏。其他植物组织（例如 松针）需要干燥，没有液氮。一些坚硬的木质植物材料需要先在液氮中冷冻和研磨，然后再进行 超声波处理。植物细胞悬浮培养物和愈伤组织可通过在裂解缓冲液中超声处理30秒至2分钟来裂 解。植物和植物组织的多样性使得不可能对所有样品都给出单一建议。但是，应该意识到，大多 数植物组织通常都含有多糖和多酚，它们可以与RNA共沉淀并抑制下游分析。在进行实际的RNA 分离之前，用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）处理植物组织裂解液会从裂解液中沉淀出此类有问题的成分。

单细胞生物（微生物）由围绕原生质膜和细胞质的半渗透性，坚硬，刚性的外细胞壁组成。细胞质由核酸，蛋白质，碳水化合物，脂质，酶，无机离子，维生素，色素，包涵体和约80％的水组 成。为了从细胞内部分离和提取任何这些物质，有必要破坏细胞壁和原生质膜。在某些情况下， 细胞可能会在没有帮助的情况下排泄所需的物质，但是在大多数情况下，必须裂解细胞才能释放 这些细胞内物质。打破细胞膜并释放内含物提出了重大挑战。该过程必须快速而彻底，以最大程 度地提高蛋白质产量。由于施加的能量必须足够大，足以破坏细胞膜或壁，同时又要足够柔和， 以免对物理或化学造成损害，因此，具有可变强度功能的Sonics Vibra-Cell非常适合此应用。

微生物对超声分解的敏感性差异很大。例如，最容易崩解的是棒状形式（杆菌），而球形生物 （球菌）则更具抵抗力。结核病微生物所属的分枝杆菌属特别难以破坏。

与动物细胞相比，酵母，革兰氏阳性细菌以及在较小程度上革兰氏阴性细菌的细胞壁要硬得多， 并且需要相对较高的功率才能破坏细胞。

细菌极为多样。因此，很难对所有细菌提出一个建议。超声波处理将裂解包括分枝杆菌在内的 大多数革兰氏阳性和阴性细菌。通常，将玻璃珠和裂解液添加到细菌细胞沉淀中，并将样品超 声处理几分钟。仅通过在裂解液中进行超声处理就可以裂解某些革兰氏阴性细菌。细菌细胞壁 可用溶菌酶消化，形成原生质球。与革兰氏阴性菌相比，革兰氏阳性菌通常需要更严格的消化 作用（增加孵育时间，提高孵育温度等）。然后用超声在GITC裂解缓冲液中轻松裂解原生质球。

革兰氏阴性菌通常需要10至15分钟的处理时间，而葡萄球菌则需要20至30分钟的处理时间。

使用Vibra-Cell时，应使用的强度级别取决于应用程序。例如，高强度可能被推荐用于细胞分 裂，但是当细胞内组分的释放可能令人反感时，例如当细胞分裂时，绝对不应使用。细胞器隔离。

控制探头尖端的振幅的能力是进行过程优化的前提。而且由于每种应用都需要自己的一组处理 参数，由于体积和成分的变化，最佳振幅只能凭经验确定。处理新样品时，建议先将幅度设置 为50％（带微尖的幅度为30％），然后根据需要增加或减小。

在超声破碎之前，可以用各种试剂处理细胞以帮助破坏过程。 可以通过将细胞悬浮在低渗缓 冲液中来促进溶解，这会使它们通过物理剪切而更容易肿胀和破裂。 溶菌酶可用于消化酵母 和细菌细胞壁的多糖成分。 或者，可以通过用玻璃珠处理坚韧的细胞来促进细胞壁的破碎， 从而加快加工速度。 这种处理通常用于酵母细胞。 样品的粘度通常在裂解期间由于核酸材料 的释放而增加。 可以将DNase加入样品中（25-50 μg / ml），以减少此问题。 超声处理的材料 不需要核酸酶处理，因为超声处理会剪切染色体。 因为每当细胞被操纵时，蛋白水解都会成 为一个问题。 建议在裂解样品中加入蛋白酶抑制剂。

所有活生物体均含有蛋白水解酶（蛋白酶和肽酶）。多种细胞功能（例如细胞修复或细胞外物 质的消化）都需要蛋白酶。在整个细胞中，蛋白酶活性受到间隔区或抑制剂的严格调控，以防 止对细胞蛋白质的破坏。细胞裂解干扰了这种调节，样品的蛋白水解降解成为一个问题。因此， 经常需要向细胞裂解缓冲液中添加蛋白酶抑制剂。蛋白酶抑制剂是通过与蛋白酶可逆或不可逆 结合而起作用的生物或化学化合物。基于涉及肽键裂解的官能团，蛋白酶通常属于四个进化上 不同的酶家族之一。因此，通常需要几种不同类型的抑制剂来保护蛋白质在提取和纯化过程中 不被蛋白水解。

细胞破坏是RNA分离的第一步，也是影响分离RNA产量和质量的最关键步骤之一。通常，细胞 破坏需要快速而彻底。缓慢的破坏，例如将细胞或组织置于异硫氰酸胍（GITC）裂解液中， 而没有任何额外的物理剪切，可能会由于内部释放的内源性RNase而导致RNA降解，但仍然不 能被蛋白质变性剂GITC吸收。当处理内源性RNase高的组织（如脾脏和胰腺）时，这尤其令人 担忧。不完全破坏也可能导致产量降低，因为样品中的某些RNA仍被捕获在完整细胞中，因此 无法用于后续纯化。对于大多数样品，彻底破坏可以通过在破坏之后仔细检查裂解液来监测。 除破坏含有坚硬，非细胞成分的物质（例如结缔组织或骨骼）外，不应有可见的颗粒。

当使用Vibra-Cell处理困难的细胞时，用酶"弱化"细胞壁进行预处理是有益的。酵母经常使用的 酶促方法包括溶菌酶，糖醛酸苷酶，糖苷酶，葡糖醛酸酶，裂解酶，酶解酶和溶葡萄球菌素消 化。溶菌酶，酶解酶和溶葡萄球菌素消化是细菌和酵母经常使用的酶解方法，用于溶解被超声 波难以剪切的外壳，胶囊，衣壳或其他结构。酶处理后通常在GITC裂解缓冲液中进行超声处 理。胶原蛋白酶可以与胶原蛋白，溶葡萄球菌素和葡萄球菌一起使用，以及胰蛋白酶透明质酸 酶与肝脏和肾脏一起使用。

酵母极难破坏。在装有样品，胍基裂解缓冲液和小玻璃珠（0.5 – 1毫米）的试管中处理酵母声 波。强烈建议进行上述酶预处理。

要破坏丝状真菌，请将菌丝体垫刮入冷研钵中，加入液氮，用杵研磨成细粉，然后在裂解缓冲 液中超声处理，使其完全溶解。由于真菌也可能富含多糖，因此用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）进 行预处理可能是有益的。

在土壤和沉积物中发现细胞的破坏是通过以下步骤完成的：1）在RNA分离步骤之前，从材料中 分离细菌细胞。这是通过在机械搅拌器中将湿土壤均质化，然后以低速沉淀细菌细胞来实现的。 从这一点出发，可以如上所述对细菌进行裂解，或者2）直接从土壤或沉积物中分离RNA。例如， 将土壤添加到硅藻土和裂解缓冲液中，然后进行超声处理。然后将样品离心以除去固体碎片。

培养的细胞相对容易被Vibra-Cell破坏。通过离心收集悬浮液中生长的细胞，漂洗以除去培养基， 然后通过在GITC裂解缓冲液中超声处理来裂解。在洗涤和裂解细胞的同时将烧瓶或平板放在冰 上，将进一步保护RNA免受破坏过程中释放的内源性Rnases的侵害。

洗涤剂细胞裂解有时会与超声处理结合使用以促进破坏。洗涤剂通过溶解蛋白质并破坏脂质： 脂质，蛋白质：蛋白质和蛋白质：脂质相互作用来破坏细胞周围的脂质屏障。洗涤剂（如脂质） 会自缔合并与疏水表面结合。它们由极性亲水性头基和非极性疏水性尾基组成，并且根据头部 基团的性质分类为离子性（阳离子或阴离子），非离子性或两性离子。它们的行为取决于头组 和尾部的属性。

使用Vibra-Cell时，应使用的强度级别取决于应用程序。例如，高强度可能被推荐用于细胞分 裂，但是当细胞内组分的释放可能令人反感时，例如当细胞分裂时，绝对不应使用。细胞器隔离。