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Lexikon der Chemie: Zellaufschluß

Zellaufschluß, Methoden zur Zerstörung oder Permeabilisierung der intakten Zellstruktur mit dem Ziel der Isolierung und Reinigung von intrazellulären Bestandteilen (Enzyme, Nucleinsäuren, Strukturproteine usw.). Der Z. erfolgt mit konzentrierten oder getrockneten Zellsuspensionen. Beim Z. bedient man sich mechanischer (physikalischer), chemischer oder enzymatischer Verfahren, bei denen die biologische Aktivität der zu isolierenden Substanz erhalten bleiben soll. Zu den mechanischen Methoden gehören insbesondere die Naßvermahlung (z. B. Zerreiben mit Alcoa), das Trockenmahlen, die Ultraschallbehandlung mittels hochfrequenter Ultraschallschwingungen (bei ca. 10 kHz), die Druckexpansion in Hochdruck-Homogenisatoren (z. B. French-Presse) bei 450-600 bar, das Schütteln von Zellsuspensionen zusammen mit Glasperlen definierter Größe (Durchmesser 50-500 μm) in einem Vibrator (Kugelmühle) und die Gefrierdispersion (Hughes-Presse). Im technischen Maßstab werden auch der osmotische Schock, die Trocknung (gut für Hefen geeignet) sowie das wiederholte Einfrieren und Auftauen (für tierische Zellen geeignet) verwendet.

Bei chemischen Verfahren des Z. werden Lösungsmittel (z. B. Toluol), Detergenzien, Säuren und Laugen eingesetzt. Bei den enzymatischen Verfahren des Z. werden die Zellen mittels zellwandlösender Enzyme (tierischer, pflanzlicher oder mikrobieller Herkunft) aufgeschlossen: So werden grampositive Bakterien durch Lysozym, gramnegative Bakterien durch Lysozym und EDTA (in Tris-Puffer) aufgeschlossen. Für den enzymatischen Aufschluß von Hefezellen werden vor allem β-1,3-Glucanase-haltige Enzymgemische (z. B. Schneckenenzyme, Zymolase aus Arthrobacter) verwendet.

Während die zum Aufschluß von tierischen Zellen notwendigen Kräfte in der Regel relativ gering sind, setzen die Zellwände pflanzlicher und mikrobieller Zellen dem Z. beträchtlichen Widerstand entgegen. Die anzuwendende Methode zum Z. richtet sich u. a. nach der Zellwandcharakteristik, Zellgröße, Produktmenge und -stabilität.

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