微量的细胞裂解经常通过化学法或酶法或二者共同采用来完成。例如,
超声和弗式细胞压碎器 (Frenchpress 均质机) 都不便于用在收集小于或等于 5 mL
的培养液的情况，而且应用这些机械的方法经常会遇到过度的产热和样品被氧化等问题。微量细胞裂解的简化方面的重大进步是以去垢剂为基础的试剂的发展，如
frPer(Chuetal.，1998) 和
BUgBUSter(GrabSkietaL，1999)。这些试剂的使用不需要昂贵的设备，并且作用非常快速和便于使用。是非常方便有效的髙通量的制备细胞提取物的方法。高活性的酶和酶的混合试剂已经被用来提髙裂解效率和降低提取物的由于消化不完全的基因组
DNA 所导致的高黏度。单独使用或联合使用这些商业上可获得的裂解试剂和酶 (表 18.1)
能够有效地裂解细菌、酵母、植物、昆虫和高等真核生物的细胞，并从中提取蛋白质。以去垢剂为基础的从真核细胞和组织中获取提取物和蛋白质富集物以及亚细胞组织、细胞器的方法由
Michelsen 和 vonHagen 在本书的第 19 章中详细介绍。
化学法裂解细胞的另外一个方面的进步是在高通量自动化处理样品方面的应用。改进后的试剂和方法可以不收集细胞，直接从大肠杆菌培养液中提取重组蛋白。（Grabskietal.，2001;2003;StevensandKobs,2004)。传统的蛋白质纯化方法首先需要收集细胞，这一步骤为浓缩细胞并去除其中残余的培养基成分（Burgess，1987;Deutscher，1990;Scopes，1994)。该步骤与一些机械法裂解细胞步骤一样难以自动化和按比例缩小并同时进行多个蛋白质的小量提取。浓缩后的去垢剂为基础的试剂（表 18.1), 如 PopCulture、FaStBreakTMffiB~PER 能够直接与高活性的溶菌酶、核酸酶联合应用，从而克服这些生物工艺上的障碍，实现自动化。高通量的提取和纯化试剂的优势在于不需要多次离心以从培养基中分离细胞和澄清粗提取物，也不需要机械裂解 (Nguyenetal.,2004)。这些创新允许从全部培养基提取物中亲和吸附目标蛋白质，使得细胞培养、蛋白质提取和纯化能够在一个试管中全部完成。
一些细菌裂解试剂中的活性成分是非离子去污剂或兼性离子去污剂（zwitterionicdetergent), 这些试剂的功能是裂解细胞膜和细胞壁结构，削弱细胞的结构以便于通过渗透冲击、冻融、噬菌体溶菌酶或鸡卵白溶菌酶的酶解裂解细胞。除了极少数个例以外，革兰氏阳性菌通过溶菌酶单独处理就能够轻易裂解 (CullandMcHenry,1990)。革兰氏阴性菌很难仅通过溶菌酶单独作用裂解，因为其外侧磷脂双分子层 (lipidbilayer) 必须首先经过可渗透化处理 (permeabilize) 以暴露出其肽聚糖，细胞壁才能被酶降解。Tris 缓冲液中添加的 EDTA 能够使双分子层中大约 50% 的多聚阴离子脂多糖 (polyanionicIipopolysaccharide) 暴露出来 (Lieve，1974)。但是 EDTA 会干扰固定化金属亲和层析 (immo
bilizedmetalaffinitychromatography，IMAC)，而后者是重组蛋白下游纯化中最常用到的步骤。去垢剂型裂解试剂对细胞外膜渗透化处理非常有效，而且不会对 IMAC 产生干扰。然而去垢剂为基础的细胞裂解试剂有几个缺点，一些用去垢剂提取的蛋白质的溶解性可能会由于去垢剂与蛋白质的相互作用而得到提高。这些蛋白质溶解性高低取决于去垢剂与蛋白质的比例。用这些去垢剂提取一些特定蛋白质的溶解性可能会与以放大的机械性方法提取的蛋白质的溶解性不符。去垢剂和去垢剂中的杂质会干扰下游纯化过程和最终的结构鉴定 (Swidereketal.，1997)，而且应该避免使用基于疏水作用的层析分离方法 (Marshaketal.，1996)。尽管存在这些缺点，以去垢剂为基础的裂解试剂仍然广泛地应用于现代的基因组学之中。需要被裂解的细胞的结构决定了工作中所需的去垢剂的化学性质和浓度, 在这些裂解试剂中的去垢剂确切的类型和浓度均已被ZL保护。本章所提到的几篇文献（Neugebauer,1990;ChuandMallia，2001;EshaghietaL，2005;Kashino,2003) 在蛋白质提取和増溶方面提供了很有价值的信息，按照配方合理地配制提取试剂便可很方便地完成相关操作。
酵母比细菌更加难以裂解。它们致密而复杂的细胞壁占细胞干重的 25%。典型的成分是通过共价键、二硫键、氢键和疏水作用力相互交联的葡聚糖类、纤维素、甘露糖蛋白和壳多糖。为了较为高效地裂解细胞, 酵母菌应该在对数生长晚期和稳定生长早期收集，因为进入稳定生长期时间越长的酵母菌的细胞壁越厚，而且出芽酵母菌 (buddingyeast) 的细胞壁上也会出现密集的芽痕 (buddingscar) 或芽体 (aggregate)。应该在裂解缓冲液或商业化的裂解试剂之中添加蛋白酶抑制剂, 也可以采用蛋白酶缺陷的菌株来表达蛋白质。还可以采用如 Y-Per 和 YeastBuster(表 18.1) 这样的试剂来裂解酵母菌。通过控制操作那些在细胞壁合成 (biogenesis) 过程中起作用的基因来裂解酵母的新方法是以前已经成熟的机械法和酶法裂解酵母的补充 (Drottetal.,2002)。
相比较机械法和化学法而言，酶法处理微生物细胞使之裂解并降低裂解物的黏度有几个显著的优点: 水解酶对目标细胞的细胞壁成分具有高度特异性, 它们作用温和，不产生剪切力; 不会导致高温或氧化等作用的破坏; 操作过程中不需要特殊的专用器械。酶法处理细胞、提取蛋白质可以与机械裂解法相结合来提高目标蛋白质释放的选择性，提高提取物的产量和获取速率，减小对产品的损伤，降低黏度以利于下游操作（Andrewsand 八祀拉〇，1987;0 炫匕 31^&1&1.，1999)。改良的生物工程酶类和酶制剂 (表 18.1) 包括具有高度特异活性的噬菌体溶菌酶，如 rLysozyme、Ready-Lyse; 重组的溶菌酶和非特异性的核酸酶，如 Benzonase 和 OmniCleave; 溶菌酶-核酸酶混合剂（cocktails)，如 Liquisonic、Lysonase 和 EasyLyse，重组的溶菌酶 Ready-Lyse 和 rLysozyme 樓菌体裂解酶具有高特异的比鸡卵白溶菌酶高出 200 多倍的活性。浅色锯杆菌 (Serraiiamarc-esem) 的核酸酶，可用的有高纯度的重组酶 Benzonase，是已知的最无特异性的 (promiscuous) 核酸酶。这种酶能够消化所有形式的 DNA 和 RNA(Meissetal.，1995;NestleandRoberts，1969)。相比较牛胰脱氧核糖核酸酶 KbovinepancreaticDNaseI) 而言，Benzonase 更加平等地攻击各种底物，这使其对于降低由于 DNA 所导致的提取物的黏度方面具有出色的选择性。Zymolase 和葡聚糖酶类溶细胞酶 (lyticaseglucanase) 是对于酵母菌细胞裂解及酵母原生质体的获得方面非常有用的酶类。
酶法处理的潜在问题限制了其应用，特别是在工业化规模的细胞裂解方面。这一问题包括添加的水解酶本身及酶制剂中所含的其他成分使下游的纯化变得复杂化；回收产物在裂解时发生降解; 水解酶的最适温度、pH 可能与目标产物不相兼容等。大多数水解酶在应用上的限制性和昂贵的价格妨碍了它们在工业规模上的应用 (Hopkins，1991)。
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