近代生物化學研究的發展已從細胞水平、亞細胞水平，深入到生物大分子水平，甚至能研究分子內的結構與功能關係，能進行分子的改造和重建以改變生物性狀。生物化學研究的任一突破性進展，無不與新的實驗技術方法的創建密切關聯。
重要的現代生物化學實驗技術，按其目的和性質大致可分為三大類：一是按不同的物理化學性質進行分析鑒定和分離製備；二是經一係列不同的化學和物理方法處理，以求得差異分辨，或按指令合成不同的高分子物質。如氨基酸序列分析和序列合成、核苷酸序列分析和序列合成等；三是有目的地對DNA進行剪切拚接，然後引入細胞中的DNA重組技術（或分子克隆技術）和單克隆抗體技術等。
本部分主要介紹現代生物化學實驗技術，如大分子物質的製備技術、離心技術、分光光度技術、層析技術、電泳技術等實驗技術理論，以期使用者能夠掌握生化實驗的背景和原理，在做實驗的同時使自己的專業理論水平真正得到提高，掌握經典的生物化學分析技術的原理及現代生物化學分析技術發展的最新動態。
當然，隨著科學技術的發展，一些高效自動化、靈敏精確度高、重複性好、特異性強的高性能儀器使得生物化學實驗技術日臻完善。必須強調的是，技術方法是十分重要的實驗手段，但實驗設計是實現實驗目的的重要因素，隻有巧妙地利用不同的生物化學實驗技術，方能達到預期的研究目的。
生物大分子主要指蛋白質（包括酶）和核酸。以蛋白質和核酸的結構與功能為基礎，從分子水平上認識生命現象，已經成為現代生物學發展的主要方向，研究生物大分子，常常需要一些高度純化並具有生物學活性的目的物質。
生物大分子的製備通常可按以下步驟進行：①確定要製備的生物大分子的目的和要求，是進行科研、開發還是要發現新的物質。②建立相應的可靠的分析測定方法，這是製備生物大分子的關鍵，因為它是整個分離純化過程的“眼睛”。③通過文獻調研和預備性實驗，掌握生物大分子目的產物的物理化學性質。④生物材料的破碎和預處理。⑤分離純化方案的選擇和探索，這是最困難的過程。⑥生物大分子製備物的均一性（即純度）的鑒定，要求達到一維電泳一條帶，二維電泳一個點，或HPLC和毛細管電泳都是一個峰。⑦產物的濃縮，幹燥和保存。
第一節材料的選擇和預處理
一、生物材料的選擇
製備生物大分子，首先要選擇適當的生物材料。材料的來源無非是動物、植物和微生物及其代謝產物。從工農業生產角度選擇材料，應選擇含量高、來源豐富、製備工藝簡單、成本低的原料，但往往這幾方麵的要求不能同時具備，含量豐富但來源困難，或含量來源較理想，但材料的分離純化方法煩瑣，流程很長，反倒不如含量低些但易於獲得純品的材料，由此可見，必須根據具體情況，抓住主要矛盾決定取舍。從科研工作的角度選材，則隻需考慮材料的選擇符合實驗預定的目標要求即可。除此之外，選材還應注意植物的季節性、地理位置和生長環境等。選動物材料時要注意其年齡、性別、營養狀況、遺傳素質和生理狀態等。動物在饑餓時，脂類和糖類含量相對減少，有利於生物大分子的提取分離。選微生物材料時要注意菌種的代數和培養基成分等之間的差異，例如在微生物的對數期，酶和核酸的含量較高，可獲得較高的產量。
二、材料的預處理
材料選定後要盡可能保持新鮮，盡快加工處理，動物組織要先除去結締組織、脂肪等非活性部分，絞碎後在適當的溶劑中提取，如果所要求的成分在細胞內，則要先破碎細胞。植物要先去殼、除脂。微生物材料要及時將菌體與發酵液分開。生物材料如暫不提取，應冰凍保存。動物材料則需深度冷凍保存。
第二節細胞的破碎及細胞器的分離
一、細胞的破碎
細胞是生物體結構和功能的基本單位。就真核生物而言，細胞除有細胞膜、細胞質和細胞核外，還有線粒體、質體等細胞器。通常人們所需的物質有些分泌於細胞外，用適當的溶劑可直接提取；有些則存在於細胞內，提取時必須使細胞破碎，使生物大分子充分釋放到溶液中。不同生物體，或同一生物體不同的組織，其細胞破碎難易不一，使用方法也不完全相同。如動物胰髒、肝髒、腦組織一般比較柔軟，用普通勻漿器研磨即可；肌肉及心髒組織較韌，需預先絞碎再勻漿。植物肉質組織可用一般研磨方法，含纖維較多的組織則必須在高速搗碎器內破碎或加砂研磨。許多微生物均具有堅韌的細胞壁，常用自溶、冷熱交替、加砂研磨、超聲波和加壓處理等方法破碎細胞。
1.機械法
機械法是主要通過機械切力的作用使組織細胞破碎的方法，常用的器械有：
（1）高速組織搗碎機適宜於動物內髒組織、植物肉質種子、葉和芽等材料的破碎。
（2）玻璃勻漿器由一內壁經過磨砂的玻璃管和一根一端為球狀（表麵經過磨砂）的杆組成。操作時，先把絞碎的組織置於管內，再套入研杆用手工來回研磨，或把杆裝在電動攪拌器上，用手握住玻璃管上下移動，即可將組織細胞研碎。勻漿器的內杆球體與管壁之間一般隻有十分之幾毫米，細胞破碎程度比高速組織搗碎機高，機械切力對生物大分子破壞較少。適用於量少的動物髒器組織。
（3）研缽常用研缽研磨。細菌及植物材料應用較多，加入少量的玻璃砂效果較好。
2.物理法
（1）反複凍融法把待破碎樣品放至——20℃以下冰凍，室溫融解，反複幾次大部分動物性的細胞及細胞內的顆粒可被破碎。
（2）冷熱交替法在細菌或病毒中提取蛋白質和核酸時可使用此法。操作時，將材料投入沸水中，維持數分鍾，立即置於冰浴中使之迅速冷卻，絕大部分細胞被破壞。
（3）超聲波處理法此法多用於微生物材料，處理效果與樣品濃度和使用頻率有關。用大腸杆菌製備各種酶，常選用質量濃度為50～100mg／mL的濃度，在10～100kHz頻率下處理10～15min。應用超聲波處理時應注意避免溶液中氣泡的存在，對超聲波敏感的核酸及酶慎用。
（4）加壓破碎法加氣壓或水壓使每平方英寸達3～5MPa壓力時，可使90％以上細胞被壓碎，此法多用於工業上微生物酶製劑的製備。
3.化學及生物化學法
（1）自溶法將待破碎新鮮生物材料存放在一定的pH和適當溫度下，利用組織細胞中自身的酶係將細胞破壞，使細胞內含物釋放出來。自溶的溫度，動物材料常選在0～4℃，微生物材料則多在室溫下進行。自溶時，需加少量防腐劑如甲苯、氯仿等以防止外界細菌的汙染。因自溶的時間較長，不易控製，所以製備具有活性的核酸或蛋白質比較少用。
（2）溶菌酶處理溶菌酶具有專一地破壞細菌細胞壁的功能，適用於多種微生物，另外，蝸牛酶、纖維素酶也常被選為破壞細菌及植物細胞之用。
（3）表麵活性劑處理法較常用的有十二烷基硫酸鈉（SDS）、氯化十二烷基吡啶、去氧膽酸鈉等。
無論用那一種方法破碎組織細胞時，都在一定的稀鹽溶液或緩衝溶液中進行，一般還需加入某些保護劑，以防止生物大分子的變性及降解。
二、細胞器的分離
各類生物大分子在細胞內的分布是不同的，DNA幾乎全部在細胞核內，RNA則主要在胞漿中，各種酶在細胞內的分布也有特定的位置。因此應根據某一目的物質的位置來選取材料。
細胞器的分離一般采用差速離心法，這是利用細胞各組分質量大小不同，沉降於離心管內不同區域，分離後即得到所需組分。細胞器分離中常用的介質有蔗糖、Ficoll（一種蔗糖多聚體）或葡萄糖、聚乙二醇等溶液。
第三節生物大分子的提取和分離純化
一、蛋白質和酶的提取及分離純化
製備生物大分子的分離純化方法多種多樣，主要是利用它們之間特異性的差異，如分子的大小、形狀、酸堿性、溶解性、溶解度、極性、電荷和與其他分子的親和性等。各種方法的基本原理基本上可以歸納為兩個方麵：一是利用混合物中幾個組分分配係數的差異，把它們分配到兩個或幾個相中，如鹽析、有機溶劑沉澱、層析和結晶等；二是將混合物置於某一物相（大多數是液相）中，通過物理力場的作用，使各組分分配於不同的區域，從而達到分離的目的，如電泳、離心、超濾等。目前純化蛋白質等生物大分子的關鍵技術是電泳、層析和高速與超速離心。
影響提取的因素主要有：目的產物在提取的溶劑中溶解度的大小；由固相擴散到液相的難易；溶劑的pH和提取時間等。一種物質在某一溶劑中溶解度的大小與該物質的分子結構及使用的溶劑的理化性質有關。一般地說，極性物質易溶於極性溶劑，非極性物質易溶於非極性溶劑；堿性物質易溶於酸性溶劑，酸性物質易溶於堿性溶劑；溫度升高，溶解度加大；遠離等電點的pH，溶解度增加。提取時所選擇的條件應有利於目的產物溶解度的增加和保持其生物活性。
1.水溶液提取
蛋白質和酶的提取一般以水溶液為主。稀鹽溶液和緩衝係統的水溶液對蛋白質的穩定性好，溶解度大，是提取蛋白質和酶最常用的溶劑。用水溶液提取生物大分子應注意的幾個主要影響因素：
（1）鹽濃度（即離子強度）離子強度對生物大分子的溶解度有極大的影響，有些物質，如DNA-蛋白複合物，在高離子強度下溶解度增加，而另一些物質，如RNA-蛋白複合物，在低離子強度下溶解度增加，在高離子強度下溶解度減小。絕大多數蛋白質和酶，在低離子強度的溶液中都有較大的溶解度，如在純水中加入少量中性鹽，蛋白質的溶解度比在純水時大大增加，稱為“鹽溶”現象。但中性鹽的濃度增加至一定時，蛋白質的溶解度又逐漸下降，直至沉澱析出，稱為“鹽析”現象。鹽溶現象的產生主要是少量離子的活動，減少了偶極分子之間極性基團的靜電吸引力，增加了溶質和溶劑分子間相互作用力的結果。所以低鹽溶液常用於大多數生化物質的提取。通常使用0.02～0.05mol／L緩衝液或0.09～0.15mol／LNaCl溶液提取蛋白質和酶。不同的蛋白質極性大小不同，為了提高提取效率，有時需要降低或提高溶劑的極性。向水溶液中加入蔗糖或甘油可使其極性降低，增加離子強度［如加入KCl、NaCl、NH4Cl或（NH4）2SO4］可以增加溶液的極性。