生物分离工程练习题.docx

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生物分离工程练习题

绪论

1.生物分离过程包括目标产物的提取、浓缩、纯化。

2.生物分离过程的显著特点是什么？

1、条件温和2、安全性、卫生性要求高3、方法需要具有高选择性4、对原料高度浓缩

3.评价一个分离过程的效率主要有三个标准，目标产物的浓缩程度、分离纯化程度、回收率。

4.图中F表示流速，c表示浓度；下标T和X分别表示目标产物和杂质。

C、P和W分别表示原料、产品和废料。

写出产品浓缩率m、分离因子α、回收率REC的计算公式。

书本第九页

第一章细胞分离与破碎

1.在细胞分离中，细胞的密度ρS越大，细胞培养液的密度ρL越小，则细胞沉降速率越大。

2.过滤中推动力要克服的阻力有过滤介质阻力和滤饼阻力，其中滤饼占主导作用。

3.B可以提高总回收率。

A.增加操作步骤B.减少操作步骤C.缩短操作时间D.降低每一步的收率

4.重力沉降过程中，固体颗粒不受C的作用。

A.重力B.摩擦力C.静电力D.浮力

5.过滤的透过推动力是D。

A.渗透压B.电位差C.自由扩散D.压力差

6.在错流过滤中，流动的剪切作用可以B。

A.减轻浓度极化，但增加凝胶层的厚度B.减轻浓度极化，但降低凝胶层的厚度

C.加重浓度极化，但增加凝胶层的厚度D.加重浓度极化，但降低凝胶层的厚度

7.重力沉降过程中，固体颗粒受到重力，浮力，流体摩擦阻力的作用，当固体匀速下降时，三个力的关系平衡

8.撞击破碎适用于D的回收。

A.蛋白质B.核酸C.细胞壁D.细胞器

9.区带离心包括差速区带离心和平衡区带离心。

10.管式和碟片式离心机各自的优缺点。

管式，优点:

离心力较大缺点：

沉降面积小，处理能力降低

碟片式，优点：

沉降面积大缺点：

转速小，离心力较小

11.单从细胞直径的角度，细胞直径越小，所需的压力或剪切力越大，细胞越难破碎

12.细胞的机械破碎主要方法有高压匀浆、珠磨、喷雾撞击破碎、超声波破碎

13.细胞的化学破碎技术包括酸碱处理、酶溶、化学试剂处理。

第二章初级分离

1.防止蛋白质沉淀的屏障有蛋白质周围水化层和双电层。

2.判断：

当蛋白质周围双电层的ζ电位足够大时，静电排斥作用抵御蛋白质分子之间的分子间力，使蛋白质溶液处于稳定状态而难以沉淀。

（正确）

3.降低蛋白质周围的水化层和双电层厚度，可以破坏蛋白质溶液的稳定性，实现蛋白质沉淀。

4.常用的蛋白质沉淀方法有：

盐析沉淀，等电点沉淀，有机溶剂沉淀。

5..在Cohn方程中，logS=β-KsI中，盐析常数Ks反映C对蛋白质溶解度的影响。

A.操作温度值C.盐的种类D.离子强度

6.蛋白质溶液的pH接近其等电点时，蛋白质的溶解度B。

A.最大B.最小C.恒定D.零

7.蛋白质溶液的pH在其等电点时，蛋白质的静电荷数为0。

8.判断：

在高离子强度时，升温会使蛋白质的溶解度下降，有利于盐析沉淀（错）

9..判断：

利用在其等电点的溶液中蛋白质的溶解度最低的原理进行分离，称为等电点沉淀，而不必考虑溶液的离子浓度的大小。

（错）

10..在Cohn方程中，logS=β-KsI中，β常数反映B对蛋白质溶解度的影响。

A.无机盐的种类值和温度值和盐的种类D.温度和离子强度

11.无论是亲水性强，还是疏水性强的蛋白质均可采用等电点沉淀。

（×）因为亲水性强的蛋白在水中的溶解度很大，等电点时也不易沉淀，所以只适用于疏水性强的蛋白质（酪蛋白）。

12.。

变性活化能A的蛋白质可利用热沉淀法分离。

A.相差较大B.相差较小C.相同D.相反

13.在相同的离子强度下，不同种类的盐对蛋白质盐析的效果不同，一般离子半径A效果好。

A.小且带电荷较多的阴离子B.大且带电荷较多的阴离子

C.小且带电荷较多的阳离子D.大且带电荷较多的阳离子

14.盐析沉淀时，对A蛋白质所需的盐浓度低

A.结构不对称且高分子量的B.结构不对称且低分子量的

C.结构对称且高分子量的D.结构对称且低分子量的

15.盐析常数Ks随蛋白质的相对分子量的增高或分子结构的不对称性而增加。

16.疏水性氨基酸量高的蛋白质的疏水区大，疏水性强，因此，蛋白质表面由不均匀分布的荷电基团形成的荷电区、亲水区和疏水区构成。

17.名词解释

盐析:

蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度的降低、发生沉淀的现象

等电点沉淀：

利用蛋白质在pH值等于其等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀分级的方法

18.影响盐析的因素有哪些？

无机盐种类：

相同离子强度下，不同种类的盐对蛋白质的盐析效果不同。

主要影响盐析常数Ks

浓度

pH值和温度：

对蛋白质溶解度的影响反映在对β值的影响

第四章膜分离

1.膜分离是利用具有一定D特性的过滤介质进行物质的分离过程。

A.扩散B.吸附C.溶解D.选择性透过

2.反渗透中，溶质浓度越高，渗透压越大，则施加的压力越大。

3.反渗透分离的对象主要是A。

A.离子B.大分子C.蛋白质D.细胞

4.超滤膜主要用于D分离。

A.菌体B.细胞C.微颗粒D.不含固形物的料液

5.微滤主要用于A分离。

A.悬浮物B.不含固形物的料液C.电解质溶质D.小分子溶质溶液

6.透析主要用于D。

A.蛋白质分离B.细胞分离C.悬浮液的分离D.生物大分子溶液的脱盐

7.菌体分离可选用C。

A.超滤B.反渗透C.微滤D.电渗析

8.除去发酵产物中的热源通常选用C。

A.反渗透B.微滤C.超滤D.透析

9.蛋白质的回收浓缩通常选用B。

A.反渗透B.超滤C.微滤D.电渗析

10.不对称膜主要由起膜分离作用的表面活性层和起支撑强化作用的惰性层构成。

11.孔径越大的微滤膜，其通量A。

A.下降速度越快B.下降速度越慢C.上升速度越快D.上升速度越慢

12.超滤和微滤是利用膜的筛分性质以B为传质推动力。

A.渗透压B.膜两侧的压力差C.扩散D.静电作用

13.超滤和微滤的通量C。

A.与压差成反比，与料液粘度成正比B.与压差成正比，与料液粘度成正比

C.与压差成正比，与料液粘度成反比D.与压差成反比，与料液粘度成反比

14.电渗析过程采用的膜为C。

A.亲水性膜B.疏水性膜C.离子交换膜D.透析膜

15.相对分子量相同时，B分子截留率最大。

A.线状B.球型C.带有支链D.网状

16.相对分子质量相同时，A分子截留率较低。

A.线状B.带有支链C.球状D.不带支链

17.两种以上高分子溶质共存时与单纯一种溶质存在的截留率相比要A。

A.高B.低C.无变化D.低许多

18.膜面流速增大，则C。

A.浓度极化减轻，截留率增加B.浓度极化严重，截留率减少

C.浓度极化减轻，截留率减少D.浓度极化严重，截留率增加

19.膜分离过程中，料液浓度升高，则D。

A.粘度下降，截留率增加B.粘度下降，截留率降低

C.粘度上升，截留率下降D.粘度上升，截留率增加

20.当pHC，蛋白质在膜表面形成凝胶极化层浓度最大，透过阻力最大，此时截留率最高。

A.大于等电点B.小于等电点C.等于等电点D.等电点附近

21.真实截留率和表面截留率在B情况相等。

A．存在浓差极化B.不存在浓度极化C.料液浓度较大D.料液浓度较低

22.错流过滤操作中，料液流动的剪切力作用可以B。

A.减轻浓度极化，但增加凝胶层厚度B.减轻浓度极化，但降低凝胶层厚度

C.加重浓度极化，且增加凝胶层厚度D.加重浓度极化，且降低凝胶层厚度

23.当压力逐渐增大时，膜表面出现浓差极化现象，此时，透过通量的增长速率A。

A.放慢B.加快C.不变D.为零

24.欲使溶质浓度高的一侧溶液中的溶剂透过溶质低的一侧时，在溶质浓度高的一侧A。

A.施加压力大于渗透压B.加压力小于渗透压C.加压等于渗透压D.减压小于渗透压

25.论述：

分离影响膜分离速率的因素。

操作形式、流速、压力、料液浓度（书本74页）

26.膜分离过程中影响截留率的因素有哪些？

p72

分子特性：

相对分子质量相同时，呈线状的分子截留率较低，有支链的分子截留率较高，球形分子的截留率最大。

其他高分子溶质的影响：

当两种以上高分子溶质共存时，其中某一溶质的截留率要高于其单独存在的情况

操作条件：

温度升高，黏度下降，则截留率降低。

膜表面流速增大，则浓度极化现象减轻，截留率减小。

27.膜污染的主要原因是什么？

p81

1、凝胶极化引起的凝胶层，阻力为Rg

2、溶质在膜表面的吸附层，阻力为Ras

3、膜孔堵塞，阻力为Rp

4、膜孔内的溶质吸附，阻力为Rap

28.名词解释

膜组件：

由膜、固定膜的支撑、间隔物以及收纳这些部件的容器构成的一个单元

浓度极化：

在膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高。

在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象。

凝胶极化：

当分离含有菌体、细胞或其他固形成分的料液时，在膜表面形成凝胶层的现象。

膜的截留相对分子质量：

截留曲线上截留率为的溶质的相对分子质量

错流过滤：

又称切线流过滤，料液的流动方向与膜面平行，流动的剪切作用可大大减轻浓度极化现象或凝胶层厚度，使透过通量维持在较高的水平。

30.膜的孔道特性包括孔径、孔径分布、孔径率

第五章萃取

1.溶质在液—液两相中达到萃取平衡时，萃取速率为B。

A.常数B.零C.最大值D.最小值

2.溶质在两相达到分配平衡时，溶质在两相中的浓度C。

A.相等B.轻相大于重相中的浓度C.不再改变D.轻相小于重相中的浓度

3.分配常数与分配系数C。

A.完全相同B.数值相同C.分配常数是分配系数的一种特例D.分配系数是分配常数的一种特例

4.溶质在两相中的分配平衡时，状态函数与萃取操作形式无关。

型平衡关系，y=mx在低浓度范围内适用。

型平衡方程，

在高浓度范围适用。

7.弱酸性电解质的分配系数随pH降低而增大，弱碱性电解质随pH降低而减小。

8.有机溶剂的选择原则为相似相容性原则。

9．①萃取因子是表示萃取相中溶质的量与萃余相中溶质的量之比。

（对）

②萃取分率是表示萃取相与原料液中溶质的量之比。

（对）

③萃余分率是表示萃余相与原料液中溶质的量之比。

（对）

10.若萃取平衡符合线性关系，并且各级萃取流量之和为一常数，各级萃取流量均相等时萃取分率A。

A.大B.相等C.小D.不确定

11.红霉素是碱性电解质，采用有机溶剂萃取，水相从pH降至pH时，分配系数会B。

A.不改变B.降低C.先升后降D.增加

12.青霉素是较强的有机酸，采用有机溶剂萃取时，水相中pH从3升至6时，分配系数会A。

A.明显降低B.变化不大C.明显增加D.恒定不变

13.双水相相图中，系线越长，两相间的性质差别越大。

14.双水相中溶质在两相中的分配主要有静电作用、疏水作用、生物亲和作用。

15.非电解质溶质在双水相中的分配系数随相对分子质量的增大而A。

A.减小B.增大C.趋近无穷D.变化不大

16.判断：

荷电溶质在双水相中分配系数的对数与溶质的静电荷数成反比。

（×）改：

成正比。

17.判断：

双水相中荷电溶质的分配系数不仅与溶质的静电荷数有关，还与添加的无机盐的种类有关。

（√）

18.疏水因子HF是描述上相与下相之间疏水性的差异的参数。

19.疏水因子HF与成相聚合物的种类、相对分子质量和浓度有关，与添加的盐的种类和浓度有关，与pH值有关。

20.疏水因子HF一般随聚合物的相对分子质量、浓度和盐析浓度的增大而B。

A.减少B.增大C.恒定D.趋近于零

21.在pH为等电点的双水相中蛋白质的分配系数的对数值与双水相的疏水因子HF呈线性关系，则直线的斜率定义为D。

A.双水相的疏水性B.蛋白质的分配系数C.蛋白质的静电荷数D.蛋白质的表面疏水性

22.论述：

双水相中溶质的分配系数的表达式：

中，各项的物理意义及如何影响分配系数。

（书本119页到122页）

23.在pH=pI的双水相中，若双水相疏水因子HF=0，则蛋白质在两相中的分配系数为C。

A.无穷大B.零

24.双水相的疏水因子HF值越大，则溶质的分配系数越B。

A.大B.小C.趋近于1D.趋近于零

DX双水相中，若降低PEG的相对分子质量，则蛋白质的分配系数增大，若降低DX的相对分子质量，则分配系数减小。

26.在pH为等电点的双水相中，蛋白质主要根据C产生各自分配。

A.荷电荷的大小B.分子量差异C.疏水性差异D.荷电荷性质

27.无机盐的存在B溶质向有机相中分配。

A.不影响B.有利于C.不利于D.以上答案都不对

28.利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数不同而使溶质分离的方法称为萃取。

29.判断：

由于温度影响相水系统的相图，因而影响蛋白质的分配系数，因此温度对双水相系统中蛋白质的影响很大。

（×）改：

T对双水相系统中蛋白质的影响很小。

30.反胶团萃取若选用阴离子型表面活性剂，当水相中pHB蛋白质等电点时，蛋白质易溶于反胶团中。

A.大于B.小于C.等于D.偏离

31.反胶团直径减小，则蛋白质的溶解率减小；蛋白质的相对分子质量增加，则溶解率减小。

32.名词解释

萃取：

利用液体或超临界流体为溶剂提取原料中目标产物的分离纯化操作

反萃取：

调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作

分配定律：

即溶质的分配平衡规律，在恒温恒压条件下，溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，如果其在两相中的相对分子质量相等，则其在两相中的平衡浓度之比为常数，称为分配常数。

物理萃取：

即溶质根据相似相溶的原理在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间不发生化学反应

化学萃取：

利用脂溶性萃取剂与溶质间的化学反应生成脂溶性复合分子实现溶质向有机相分配

萃取因子：

萃取平衡后萃取相和萃余相中溶质量之比

双水相系统：

某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后形成两相，并且在两相中水分均占很大比例

33论述影响双水相分配系数的因素。

（书本122页到124页）

1、成相聚合物的相对分子质量和浓度是影响分配平衡的重要因素。

若降低聚合物的相对分子质量，则蛋白质易分配于富含该聚合物的相中。

2、盐的种类和浓度对分配系数的影响主要反映在对相间电位和蛋白质疏水性的影响

3、由于pH值影响蛋白质的解离度，调节pH值可改变蛋白质的表面电荷数，因而改变分配系数。

4、温度影响双水相系统的相图，因而影响蛋白质的分配系数。

第六章吸附分离技术和理论

1.吸附按作用力主要分为物理吸附、化学吸附和离子交换。

2.比表面积和孔径是评价吸附剂性能的主要参数。

3.简答：

兰格缪尔的单分子层吸附理论的要点是什么？

吸附剂表面有许多活性点，每个活性点具有相同的能量，只能吸附一个分子，并且被吸附的分子间无相互作用。

4.当吸附操作达到穿透点时，应B操作。

A.继续吸附B.停止吸附C.停止再生D.停止洗脱

5.生物分离过程常用的吸附剂有活性炭、硅胶、有机高分子吸附剂

6.离子交换剂分阳离子交换剂和阴离子交换剂，前者对阳离子具有交换能力，活性基团为酸性；后者对阴离子具有交换能力，活性基团为碱性。

7.物理吸附中溶质能否在吸附剂上吸附或吸附量的多少取决于溶质与吸附剂极性的相似性和溶剂的极性。

7.简答：

蛋白质等生物大分子与小分子化合物的离子交换特性的差别？

p186

1、蛋白质的相对分子质量大，树脂孔道对其空间排阻作用大，不能与所有的离子交换活性中心接触

2、离子交换吸附的蛋白质分子会妨碍其他蛋白质与未吸附蛋白质的离子基团发生作用，并阻碍蛋白质扩散进入到其他交换区域

3、蛋白质带多价电荷，在离子交换中一般可与多个离子交换基发生作用

8.名词解释

吸附操作：

利用固体吸附的原理从液体或气体中除去有害成分或分离回收有用目标产物的

过程。

吸附剂：

吸附操作中使用的一般为多孔微粒或多孔膜，具有很大的比表面积的固体材料。

离子交换量：

单位质量的干燥离子交换剂或单位体积的湿离子交换剂所能吸附的一价离子的物质的量。

吸附等温线：

一般吸附操作在恒温度下进行，即温度保持不变。

此时q只是c的函数，q与c的关系曲线。

（q吸附剂上的平衡吸附质浓度，c液相游离溶质浓度）

穿透曲线（会看穿透曲线图）：

吸附过程中吸附柱出口溶质浓度的变化曲线（书本212页）

穿透时间：

达到穿透点所用的操作时间

洗脱剂：

破坏化学键合的化学试剂

吸附带：

吸附柱中液相（或固相）溶质浓度从c0（或q0）到0的分布区域。

9.阳离子交换剂交换容量的测定方法（书本186页）

10．滴定曲线的测定方法。

（会看滴定曲线图）（书本186页）

11.能识别不同类型的吸附等温线。

（书本189页到192页）

12.移动床的工作原理（读懂图）（书本239到240页）

《液相色谱》

1.层析操作必须具有流动相和固定相。

2.溶质的分配系数大，则在固定相上存在的几率大，随流动相的移动速度小。

3.层析柱的理论板数越多，则溶质的分离度越大。

4.两种溶质的分配系数相差越小，需要的越多的理论板数才能获得较大的分离度。

5.凝胶过滤层析中，流动相的线速度与HETP成C关系。

A.无B.线性减少C.线性增加D.对数

（凝胶过滤层析）中溶质的分配系数在分级范围内随相对分子质量的对数值增大而B。

A.线性增大B.线性减少C.急剧增大D.急剧减少

7.凝胶的分级范围越小，则分离度A。

A.越大B.越小C.小于1D.小于0

（离子交换层析）操作多采用线性梯度洗脱和逐次洗脱。

9.线性梯度洗脱过程中，流动相的离子强度线性增大，因此，溶质的C连续降低，移动速度逐渐增大。

A.溶解度B.扩散系数C.分配系数D.分离度

13.逐次洗脱过程中，流动相的离子强度阶跃增大，溶质的分配系数B降低。

A.逐渐B.阶段式C.线性D.急剧

（疏水性相互作用层析）主要采用降低流动相离子强度的线性梯度洗脱法和逐次洗脱法；IEC（离子交换层析）主要采用增加流动相离子强度的线性梯度洗脱法和逐次洗脱法。

5.简答：

为什么凝胶过滤层析通常采用恒定洗脱法？

10.简答：

为什么离子交换层析很少采用恒定洗脱法？

14.简答：

线性梯度洗脱法和逐次洗脱法优缺点是什么？

线性梯度洗脱法：

优点：

流动相离子强度连续增大，不出现干扰峰，操作范围广

缺点：

需要特殊的调配浓度梯度的设备

逐次洗脱法：

优点：

利用切换不同盐浓度的流动相溶液进行洗脱，不需要特殊梯度设备，操作简便

缺点：

因为流动相的浓度不连续变化，容易出现干扰峰。

此外，容易出现多组分洗脱峰重叠的现象，因此洗脱操作参数的设计较困难。

《亲和纯化》

1.具有亲和作用的分子（物质）对之间具有“钥匙”和“锁孔”的关系是产生亲和结合作用的C。

A.充分条件B.充要条件C.必要条件D.假设条件

2.简答：

产生亲和作用的充分必要条件是什么？

具有亲和作用的分子对之间具有“钥匙”和“锁孔”的关系，同时还需要分子或原子水平的各种相互作用是产生亲和作用的充分必要条件。

3.如果亲和作用主要源于静电引力，提高离子强度会D亲和作用。

A.增加B.减弱C.不影响D.减弱或完全破坏

4.如果亲和作用以氢键为主，提高离子强度会D亲和作用。

A.增加B.减弱C.不影响D.降低或消除

5.当亲和作用以疏水性相互作用时，提高离子强度会A亲和作用。

A.增加B.减弱C.无影响D.完全破坏

6.在亲和分离操作中，许多亲和吸附的目标蛋白质用高浓度的盐溶液洗脱，说明D在亲和作用中占主要地位。

A.疏水性相互作用B.配位键C.非共价键D.静电力

7.判断并改错：

在适当的pH下，亲和结合作用较高，而略微改变pH不会影响亲和作用。

（错）改：

会减轻或完全消失亲和作用

8.C的存在可以抑制氢键的形成。

A.氧原子B.氮原子C.脲和盐酸胍

9.由于温度升高使分子和原子的热运动加剧，结合部位的静电作用、氢键及金属配位键的作用会减弱，疏水性相互作用会增强。

10.若亲和结合作用源于亲和分子与金属离子形成的配位键，则加入C可使亲和结合作用消灭。

B.硅酸铵（乙二胺四乙酸）

《电泳》

1.电泳是荷电溶质在电场作用下，发生定向泳动的现象。

2.电泳分离是利用荷电溶质在电场中泳动速度的差别进行分离的。

3.电泳分离的机理是B分离过程。

A.液—液相平衡B.速率C.分配平衡D.筛分

4.荷电溶质在电场中受到静电引力力和黏性阻力的作用。

5.凝胶电泳时利用D使分子大小不同的电解质分离的。

A.静电作用B.亲水作用C.疏水作用D.分子筛作用

6.不连续凝胶电泳的凝胶层由浓缩层和分离层组成。

7.不连续凝胶电泳的上层起浓缩作用，下层起分离作用。

8.电解质溶质的迁移率是C下的泳动速度。

A.单位时间B.单位溶质质量C.单位电场强度D.单位静电引力

《结晶》

1.结晶是从液相或气相中生成形状一定、分子有规则排列的晶体的现象。

2.结晶是利用溶质之间C差别进行分离纯化的一种扩散分离操作。

A.浓度B.静电引力C.溶解度D.扩散系数

3.结晶是内部结构的质点元作三维有序规则排列的形状一定的固体粒子，而沉淀是

无规则排列的无定形的粒子。

4.大多数溶质的溶解度随B的升高而显著增大。

A.压力B.温度C.扩散系数D.浓度

5.除温度外，B对溶质的溶解度有显著影响。

A.压力B.溶剂组成C.稀度D.扩散系数

6.微小晶体的溶解度B普遍晶体的溶解度。

A.低于B.高于C.接近D.等于

7.当微小晶体的半径

时，则微小晶体会自动溶解；当微小晶体的半径

时，则微小晶体会自动生长。