生物分离工程总复习题Word文档下载推荐.docx
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细胞的机械破碎主要有高压匀浆、研磨、珠磨、喷雾撞击破碎和超声波破碎等。
2．化学（和生物化学）渗透破碎法
（1）渗透压冲击法（休克法）
（2）增溶法（3）脂溶法（4）碱处理（5）酶溶（酶消化）法
3．物理破碎法
1）冻结－融化法（亦称冻融法）
（2）干燥法
空气干燥法真空干燥法冷冻干燥法喷雾干燥法
化学渗透法和机械破碎法相比有哪些优缺点？
化学渗透破碎法与机械破碎法相比优点：
化学渗透破碎法比机械破碎法的选择性高，胞内产物的总释放率低，特别是可有效地抑制核酸的释放，料液的粘度小，有利于后处理过程。
化学渗透破碎法与机械破碎法相比缺点：
化学渗透破碎法比机械破碎法速度低，效率差，并且化学或生化试剂的添加形成新的污染，给进一步的分离纯化增添麻烦。
第三章初级分离复习题
1．常用的蛋白质沉淀方法有哪些？
盐析沉淀,等电点沉淀,有机溶剂沉淀,热沉淀
影响盐析的主要因素有哪些？
1）离子强度：
Ks和β值,强度越大,蛋白质溶解度越小；
（2）蛋白质的性质:
因相对分子质量和立体结构而异,结构不对称、相对分子质量大的蛋白质易于盐析；
（3）蛋白质的浓度：
蛋白质浓度大，盐的用量小，共沉作用明显，分辨率低；
蛋白质浓度小，盐的用量大，分辨率高；
2.5%～3.0%时最适合；
（4）pH值：
通常调整到pI附近，盐浓度较大会对等电点产生较大影响，pH对不同蛋白质的共沉影响；
（5）温度：
低盐浓度下，温度升高蛋白质溶解度升高；
高盐浓度下，温度升高，多数蛋白质和肽溶解度反而下降。
对于特定的蛋白质，影响蛋白质盐析的主要因素是：
无机盐的种类、浓度、温度和pH值。
何谓中性盐的饱和度？
硫酸铵的饱和度是指饱和硫酸铵溶液的体积占混合后溶液总体积的百分数。
盐析操作中，中性盐的用量（40%硫酸铵饱和度）如何计算？
要达到某一饱和度所需加入饱和硫酸铵溶液的体积可按下式计算：
V=V0（S2－S1）/（1－S2）
V—所需加入饱和硫酸铵溶液的体积；
V0——待盐析溶液的体积；
S1——待盐析溶液的原始饱和度；
S2—所需达到的硫酸铵的饱和度。
简述盐析的原理。
水溶液中蛋白质的溶解度一般在生理离子强度范围内（0.15~0.2mol/Kg）最大，而低于或高于此范围时溶解度均降低。
蛋白质（酶）等生物大分子物质在高离子强度的溶液中溶解度降低，产生沉淀的现象称为盐析
（盐析是在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程。
）
简述有机溶剂沉析的原理。
1．降低了溶质的介电常数，使溶质之间的静电引力增加，从而出现聚集现象，导致沉淀。
2．由于有机溶剂的水合作用，降低了自由水的浓度，降低了亲水溶质表面水化层的厚度，降低了亲水性，导致脱水凝聚。
乙醇：
沉析作用强，挥发性适中，无毒常用于蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的沉析；
丙酮：
沉析作用更强，用量省，但毒性大，应用范围不广；
特点：
（1）介电常数小，60%乙醇的介电常数是48，丙酮的介电常数是22
（2）容易获取
简述等电点沉析的原理。
蛋白质是两性电解质，当溶液pH值处于等电点时，分子表面净电荷为0，双电层和水化膜结构被破坏，由于分子间引力，形成蛋白质聚集体，进而产生沉淀。
第四章膜分离复习题
1．膜分离技术的概念
利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术
膜的概念
在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质，把流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物质称为膜。
1．膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。
可是固态或液态或气态。
2．被膜分开的流体相物质是液体或气体。
3．膜的厚度应在0.5mm以下，否则不能称其为膜。
根据膜孔径大小，膜分离技术的分类
在生物分离领域应用的膜分离法包括微滤（Microfiltration，MF）、超滤（U1trafiltration，UF）、反渗透（Reverrseosmosis，RO）、纳滤（Nanofiltration,NF）、透析（Dialysis，DS）、电渗析（E1ectrodialysis，KD）和渗透气化（Pervaporation，PV）
基本的膜材料有哪些？
1．天然高分子材料膜2．合成高分子材料膜3．无机（多孔）材料膜
5．常用的膜组件有哪些？
要有管式、平板式、螺旋卷式和中空纤维（毛细管）式等四种
何谓反渗透？
实现反渗透分离的条件是什么？
其特点有哪些？
二、超滤和反渗透
目的：
将溶质通过一层具有选择性的薄膜，从溶液中分离出来。
分离时的推动力都是压差，由于被分离物质的分子量和直径大小差别及膜孔结构不同，其采用的压力大小不同。
反渗透膜的操作压力高达10MPa
1．超滤和反渗透操作中的渗透压
由于超滤和反渗透过程都是用一种半透膜把两种不同浓度的溶液隔开（淡水或盐水），因此都存在渗透压。
渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度；
一般说来，无机小分子的渗透压要比有机大分子溶质的渗透压高得多。
2．实现超滤和反渗透的条件
超滤：
需要增加流体的静压力，改变天然过程的方向，才可能发生含有低分子量化合物的溶剂流通过膜，此时的推动力是流体静压力与渗透压的压差；
pp——操作压p0——渗透压patm——大气压
反渗透：
过程类似于超滤，只是纯溶剂通过膜，而低分子量的化合物被截留。
因此，操作压力比超滤大得多。
因此，超滤和反渗透通常又被称之为“强制膜分离过程”
强制膜分离的概念？
超滤和反渗透通常又被称之为“强制膜分离过程”
电渗析的工作原理？
电渗析操作所用的膜材料为离子交换膜，即在膜表面和孔内共价键合有离子交换基团，如磺酸基（—SO3H）等酸性阳离子交换基和季铵基（—N+R3）等碱性阴离子交换基团。
键合阳离子交换基的膜称作阳离子交换膜，在电场作用下，选择性透过阳离子；
键合阴离子交换基的膜称作阴离子交换膜，在电场作用下，选择性透过阴离子。
膜污染的主要原因是什么？
常用的清洗剂有哪些？
如何选择？
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
膜的清洗一般选用水、盐溶液、稀酸、稀碱、表面活性剂、络合剂、氧化剂和酶溶液等为清洗剂
具体采用何种清洗剂要根据膜的性质（耐化学试剂的特性）和污染物的性质而定，即使用的清洗剂要具有良好的去污能力，同时又不能损害膜的过滤性能。
膜分离在生物产物的回收和纯化方面的应用有哪些方面？
（1）细胞培养基的除菌；
（2）发酵或培养液中细胞的收集或除去；
（3）细胞破碎后碎片的除去；
（4）目标产物部分纯化后的浓缩或洗滤除去小分子溶质；
（5）最终产品的浓缩和洗滤除盐；
（6）制备用于调制生物产品和清洗产品容器的无热原水。
第五章萃取复习题
1.什么是萃取过程？
利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法称为萃取。
萃取是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。
液－液萃取从机理上分析可分为哪两类？
有机溶剂萃取（溶剂萃取）、双水相萃取、液膜萃取和反胶团萃取。
常见物理萃取体系由那些构成要素？
溶质：
被萃取的物质
原溶剂：
原先溶解溶质的溶剂
萃取剂：
加入的第三组分
何谓萃取的分配系数？
其影响因素有哪些？
溶质在两相中的总浓度之比表示溶质的分配平衡
pH
（2）温度（3）无机盐
何谓超临界流体萃取？
有哪几种方法？
超临界流体（SupercriticalFluid,简称SCF或SF）：
当一种流体处于其临界点的温度和压力之下，称为超临界流体。
超临界流体萃取（SCFextraction）：
利用超临界流体作为萃取剂的萃取操作。
FHV超临界流体的特点：
（a）密度接近液体－－萃取能力强
（b）黏度接近气体－－传质性能好
等温变压法、等压变温法以及吸附法
何谓双水相萃取?
常见的双水相构成体系有哪些？
双水相萃取又称双水相分配法：
利用物质在不相溶的、两水相间分配系数的差异进行萃取的方法。
1．高聚物－高聚物两水相。
2．高聚物－盐两水相3．非离子表面活性剂水胶束两水相体系。
4．阴阳离子表面活性剂两水相体系5．醇盐两水相体系
7.反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理
表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核”（亲水空腔）
利用表面活性剂在有机溶剂中形成的反胶团，从而在有机相内形成分散的亲水微环境，使生物分子在有机相（萃取相）内存在于反胶团的亲水微环境中，消除了生物分子，特别是蛋白质类生物活性物质难溶解在有机相中或在有机相中发生不可逆变性的现象。
第六章吸附分离技术和理论复习题
吸附、吸附过程、离子交换
吸附：
吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。
或是溶质从液相或气相转移到固相的现象。
吸附过程通常包括：
待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。
离子交换：
离子交换吸附简称离子交换。
吸附作用力为静电引力，所用吸附剂为离子交换剂，离子交换剂表面含有离子基团或可离子化的基团，通过静电引力吸附带有相反电荷的离子，吸附过程发生电荷转移。
通过调节pH或提高离子强度的方法洗脱。
吸附的类型有哪些？
它们是如何划分的？
吸附剂对溶质的吸附作用按吸附作用力区分主要有三类，即物理吸附、化学吸附和离子交换。
常用的吸附剂种类有哪些？
活性炭，硅胶，大孔网状吸附剂
以县浮聚合法为例说明多孔高分子微球吸附剂的制备方法。
在机械搅拌作用下，有机反应物溶液在水分散相中分散成微小的液滴，逐渐升高反应温度至85℃即可引以聚合反应，制而微球型高分子介质pGTD。
以乙醇抽提除去其中的惰性致孔剂后，再对GMA分子上的活性环氧基团进行化学修饰，可制备各种类型的吸附剂。
什么是吸附等温线？
其意义何在？
当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数关系称为吸附等温线。
影响吸附过程的因素有哪些？
1．吸附剂的性质：
比表面积、粒度大小、极性
2．吸附质的性质：
对表面张力的影响，溶解度，极性，相对分子量
3．温度：
吸附是放热过程，吸附质的稳定性
4．溶液pH值：
影响吸附质的解离
5．盐浓度：
影响复杂，要视具体情况而定
常用的吸附单元操作有哪些方式？
间歇吸附连续搅拌吸附
固定床吸附
固定床吸附操作
操作过程：
平衡——吸附——洗脱——再生
膨胀床吸附操作
（a）用缓冲液膨胀床层，以便于输入料液，
（b）开始膨胀床吸附操作。
（c）当吸附接近饱和时，停止进料，转入清洗过程。
在清洗过程初期，为除去床层内残留的微粒子，仍需采用膨胀床操作。
（d）待微粒子清除干净后，则可恢复固定床操作，以降低床层体积，减少清洗剂用量和清洗时间。
（e）清洗操作之后的目标产物洗脱过程亦采用固定床方式。
第七章液相色谱复习题
1.色谱方法共分几类？
常用的蛋白质分离方法有哪些？
并简述其原理
吸附色谱分配色谱离子交换色谱凝胶色谱
2.何为理论塔板高度和理论塔板数？
如何计算？
3.简述高效反相液相色谱的工作原理？
4.试分析HPLC和HIC技术的异同
5.什么是色谱分离技术？
色谱技术是一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构含有固定相（多孔介质）和流动相，根据物质在两相间的分配行为不同（由于亲和力差异），经过多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸…），达到分离的目的。
8.吸附色谱及其分类和基本原理
固定相:
颗粒状的基质。
表面上有许许多多的吸附位点。
可通过静电引力、范德华力与蛋白质、核酸等结合。
并且由于各种欲分离物质结构不同，吸附力强弱不同。
流动相：
一般为液体。
可解吸附。
不同吸附力的物质解吸附快慢不同。
过程：
吸附、解吸附、再吸附的连续过程。
简言之：
欲分离的物质，依据它们结构的差异性或分配系数的不同而被分离。
9.什么是分配色谱？
利用溶质在固定相和流动相之间的分配系数不同而分离的方法
10.离子交换色谱的分类及应用
柱状和薄板状
1.制备软水、纯水
2．制备、纯化生物大分子物质，是蛋白质、肽和核酸等生物产物的主要纯化手段
3.测定物质pI
11.常用的离子交换树脂类型有哪些？
如何制备？
离子交换纤维素葡聚糖离子交换树脂
共聚（加聚）法：
指具有一个或一个以上双键的单体为原料，在分散相中进行聚合，无水产生。
均聚（缩聚）法：
基于缩合反应的聚合过程，有水产生。
苯乙烯型离子交换树脂
将苯乙烯和二乙烯苯在水相中以明胶作为分散剂，以过氧苯甲酰作为引发剂，在适宜的温度下（85℃左右）进行悬浮聚合；
将上述共聚物在有机溶剂（如二氯乙烷）中溶胀，以浓硫酸或氯磺酸进行磺化，磺酸基可连在苯乙烯或二乙烯苯环上；
酚醛型树脂以弱酸122树脂为例，它由水杨酸、苯酚和甲醛缩聚而成。
先将水杨酸和甲醛在盐酸催化下，缩合得线状结构；
然后在碱性下，加入苯酚和甲醛作为交联剂，在一定温度下进行反应。
若在透平油中加少量油酸钠作为分散剂进行反应可制成球形树脂。
12.离子交换树脂的分类？
其主要的理化性质有哪些？
13.凝胶色谱的分离原理及分类
1.葡聚糖凝胶2.琼脂糖凝胶
14.离子交换及疏水作用色谱的原理
离子交换色谱通常是在一根充填有离子交换树脂的色谱柱中进行。
含有待分离的离子的混合液通过离子交换柱时，各种离子即与离子交换剂上的带电部位竞争性结合。
由于离子交换剂对各种离子和离子化合物亲和力不同，故可以将混合离子分开。
高浓度盐溶液中，亲水性较强的物质，分子内部的疏水基团外露，便可与疏水的固定相以疏水作用力相结合（吸附）。
由于这种作用力大小不同，可以通过改变极性流动相的离子强度（由高到低）使其依次解吸附。
即高浓度的盐溶液可将吸附力弱（小）（极性大）的物质先洗脱下来，而低浓度的盐则使吸附力强（大）（极性小）的物质被后洗脱下来。
15.高效液相色谱的分离原理及应用
16.蛋白质分离的常用色谱方法有哪些？
免疫亲和色谱,疏水色谱离子交换色谱
17．用于蛋白质提取分离的离子交换剂有哪些特殊要求，主要有哪几类？
要求：
良好的亲水性、具有较大的均匀网格结构、粒度越小分辨率越高
葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶、纤维素和亲水性聚乙烯等，其他还有硅胶和可控孔玻璃
第八章亲和色谱复习题
1.什么是亲和作用?
生物物质，特别是酶和抗体等蛋白质，具有识别特定物质并与该物质的分子相结合的能力。
这种识别并结合的能力具有排他性，即生物分子能够区分结构和性质非常相近的其他分子，选择性地与其中某一种分子相结合。
生物间的这种特异性相互作用称为生物亲和作用（bioaffinity）或简称亲和作用
2.亲和作用的本质包括哪些方面?
1.静电作用2.氢键3.疏水性相互作用4.配位键5.弱共价键
3.影响亲和作用的因素?
离子强度pH温度离液离子螯合剂
4.亲和色谱的原理是什么?
亲和色谱是利用亲和吸附作用分离纯化生物物质的液相色谱法。
亲和色谱的固定相是键合亲和配基的亲和吸附介质（亲和吸附剂），流动相为液体。
由于目标产物基于生物亲和作用吸附在固定相上，具有高度的选择性。
5.亲和色谱的配基有哪些?
①酶的抑制剂
②抗体
③A蛋白
④凝集素⑤辅酶和磷酸腺苷
⑥色素配基
⑦过渡金属离子
⑧组氨酸
⑨肝素
6.亲和色谱的应用有那些方面?
1.t-PA的纯化—酶的抑制剂为亲和配基
2.干扰素的纯化—免疫亲和色谱
3.脱氢酶的纯化—色素亲和色谱
.4淀粉酶抑制剂的纯化—固定化金属离子亲和色谱
5.基因重组融合蛋白的纯化
7.亲和膜色谱的原理和特点
亲和配基固定在膜孔表面，流体在对流透过膜的过程中目标蛋白质与配基接触而被吸附。
亲和膜色谱的优点
无内扩散传质阻力，仅存在表面液膜传质能力，由于传质能力小，吸附速度快，达到吸附平衡所需时间短，配基利用率高；
设备体积小，压降小，流速快，配基用量低；
微孔膜介质种类多，价格便宜。
5.亲和膜色谱的缺点
从分离效率的角度，因膜的厚度（柱高）很小（一般为10~100μm）．理论板数很低，吸附和清洗效率低。
膜的污染和膜孔的堵塞使操作速度、吸附效率和亲和膜的寿命下降。
8.除亲和色谱外,其他亲和分离技术有哪些?
亲和错流过滤亲和双水相分配亲和反胶团萃取亲和沉淀
第九章电泳和电色谱复习题
电泳的定义
电泳是荷电溶质（电解质）或粒子在电场作用下发生定向泳动现象。
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方法。
电泳的基本原理
蛋白质、核酸、多糖等常以颗粒分散在溶液中，它们的净电荷取决于介质的H+浓度或与其它大分子的相互作用。
带电粒子在电场中的迁移方式主要依据分子尺寸大小和形状、分子所带电荷或分子的生物学与化学特性。
电泳技术的分类
根据载体：
纸电泳、膜电泳、凝胶电泳
根据电场强度：
常压电泳（600V以下）、高压电泳（600V以上）
根据电场方向：
平板电泳、垂直板电泳
依据电泳原理，现有三种形式的电泳分离系统
（1）移动界面电泳（movingboundaryelectrophoresis）
（2）区带电泳（zoneelectrophoresis）
（3）稳态电泳（steadystateelectrophoresis）
常用的凝胶电泳技术有哪些？
区带电泳中的常用技术
载体电泳：
粉末电泳、纸电泳、凝胶电泳、聚焦电泳
无载体电泳：
自由电泳、毛细管电泳
聚丙稀酰胺凝胶电泳与SDS-PAGE的异同
琼脂糖电泳的特点及其应用
（1）琼脂糖凝胶孔径较大，0.075%琼脂糖的孔径为800nm，可以分析百万道尔顿分子量的大分子，但分辨率较凝胶电泳低。
（2）机械强度高：
可以在浓度1%以下使用；
（3）无毒；
（4）染色、脱色程序简单，背景色较低；
（5）热可逆性；
（6）生物中性：
一般不与生物材料结合；
（7）电内渗（EEO）大：
对于对流电泳有益。
等电聚焦电泳的基本原理
载体两性电解质pH梯度等电聚焦就是在支持介质中加入载体两性电解质，通以直流电后在两极之间形成稳定、连续和线性的pH梯度，当带电的蛋白质分子进入该体系时，便会产生移动，并聚集于相当于其等电点的位置。
二维电泳的概念及其特点
二维电泳（two-dimensionalelectrophoresis）同时利用分子尺寸和等电点这两种性质的差别进行蛋白质等生物大分子的分离，即将普通凝胶电泳和IEF相结合，使溶质在二维平面上得到分离。
可分离等电点相差小于0.01个pH单位的蛋白质，分离度极高。
第十章结晶复习题
结晶操作的原理是什么？
饱和溶液和过饱和溶液的概念
饱和溶液：
当溶液中溶质浓度等于该溶质在同等条件下的饱和溶解度时，该溶液称为饱和溶液；
过饱和溶液：
溶质浓度超过饱和溶解度时，该溶液称之为过饱和溶液；
凯尔文公式的内容和意义是什么？
溶质溶解度与温度、溶质分散度（晶体大小）有关。
C2---小晶体的溶解度；
C1---普通晶体的溶解度
σ---晶体与溶液间的表面张力；
ρ---晶体密度
γ2---小晶体的半径；
γ1---普通晶体半径
R---气体常数；
T---绝对温度
结晶的一般步骤是什么？
（1）过饱和溶液的形成
（2）晶核的形成
（2）晶体生长
过饱和溶液形成的方法有哪些？
（1）热饱和溶液冷却（等溶剂结晶）
（2）部分溶剂蒸发法（等温结晶法）
（3）真空蒸发冷却法
（4）化学反应结晶
绘制饱和温度曲线和过饱和温度曲线，并标明稳定区、亚稳定区和不稳定区。
常用的工业起晶方法有哪些？
自然起晶法、刺激起晶法和晶种起晶法。
重结晶的概念
重结晶是利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适的溶剂再次结晶，以获得高纯度的晶体的操作。
第十一章干燥复习题
1.什么是干燥？
干燥是利用热能加热物料，使物料中水分蒸发而干燥或者用冷冻法使水分结冰后升华而除去的单元操作；
通常是生物产品分离的最后一步；
是生物产物成品化前的最后下游加工过程。
2.干燥的基本流程是什么？
1．预热阶段物料温度上升，时间很短，计算时可不考虑
2．恒速干燥阶段物料温度不变
3．降速干燥阶段温度再次上升干燥曲线
3.物料中所含水分的种类有哪些？
除去的难易程度如何？
（1）化学结合水
水分与物料的离子型结合和结晶型分子结合（结晶水），结晶水的脱除必将引起晶体的崩溃；
（2）物化结合水
包括吸附、渗透和结构水分，其中吸附水分结合力最强；
（3）机械结合水
毛细管水、湿润水分、孔隙水份
其中，结合水（包括细胞含水、纤维束含水以及毛细管水）较难以除去；
而非结合水（物料表面的湿润水分和孔隙水份）较容易除去。
4.平衡水分和自由水分的概念？
（1）平衡水分：
当一种物料与一定温度及湿度的空气接触时，物料势必会放出或吸收一定量的水分，物料的含水量会趋于一定值。
此时，物料的含水量称为该空气状态下的平衡水分。
平衡水分代表物料在一定空气状态下的干燥极限，
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