生化分離工程題目答案(僅供參考)

1、精品文檔1.生化分離工程是生化工程的一個(gè)重要組成部分， 它是描述回收生物產(chǎn)品分離過程原理和方法的一個(gè)術(shù)語，指從發(fā)酵液或酶反應(yīng)液或動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)液中分離、純化生物產(chǎn)品的過程。2.生物技術(shù)下游加工過程的一般步驟和單元操作:(1) 發(fā)酵液的預(yù)處理與固液分離選用的單元操作有限， 一般選用過濾和離心的方法， 有時(shí)也伴有沉降操作， 錯(cuò)流過濾也較為常用。對非外泌性產(chǎn)物，還需進(jìn)行細(xì)胞破碎。(2)初步純化（或稱產(chǎn)物的提?。┩ㄟ^一個(gè)和幾個(gè)單元操作以除去與目標(biāo)產(chǎn)物性質(zhì)有很大差異的雜質(zhì)，提高了產(chǎn)物的濃度和質(zhì)量。單元操作如吸附、萃取和沉淀。(3)高度純化（或稱產(chǎn)物的精制）選用的單元操作有限，所用的技術(shù)對產(chǎn)物有高度的選擇

2、性，典型的單元操作有層析、電泳和沉淀等。(4) 成品加工產(chǎn)物的最終用途和要求，決定了最終的加工方法，濃縮和結(jié)晶常常是操作的關(guān)鍵。3. 工藝設(shè)計(jì)原則是什么？1） 技術(shù)路線、工藝流程盡量簡單化、集成化，盡量降低成本；2） 將完整工藝劃分為不同的操作單元；3） 采用成熟技術(shù)與可靠設(shè)備；4） 純化開始前編寫、備好書面標(biāo)準(zhǔn)操作程序等技術(shù)文件；5） 適宜的檢測方法。4. 簡述本課程所介紹的公用設(shè)施及設(shè)備。1 ）潔凈空氣制備系統(tǒng)。空氣調(diào)節(jié)的目的主要是通風(fēng)以及通過各種空氣處理（如凈化、 加熱或冷卻、加濕或除濕等）來維持室內(nèi)適宜的溫度環(huán)境。潔凈空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成：小規(guī)模、單分區(qū)潔凈空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)； 中大規(guī)模、多分

3、區(qū)潔凈空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)兩類空氣凈化和空氣過濾器： 由于不同的潔凈室對潔凈級別的要求不同， 因此采用不同種類的空氣過濾器，有初效中效高效靜電過濾四種方式過濾器。2）潔凈室及潔凈空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的測定潔凈室，包括亂流和層流潔凈室潔凈室的物理指標(biāo)和生物學(xué)指標(biāo)：溫度、相對濕度、噪度、照度、靜壓差、層流風(fēng)速、換氣次數(shù)。潔凈空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的測定和調(diào)整：A：空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的空氣平衡測定和調(diào)整:N=QB：潔凈室參數(shù)的測定：a) 室內(nèi)溫度和相對濕度的測定 b）室內(nèi)靜壓差的測定 c）室內(nèi)潔凈度的測定 d) 室內(nèi)浮游菌和沉降菌的測定 e）室內(nèi)噪聲的測定 f ）室內(nèi)噪度的測定3）低溫環(huán)境系統(tǒng)：制冷技術(shù)應(yīng)用的三個(gè)溫區(qū)：低溫（-12

4、0 ），中溫 (-120 5 ) 、高溫冷庫制冷系統(tǒng)的基本組成：冷凍壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)皿、水冷卻皿以及其他組件冷庫的類型： 由保溫圍護(hù)系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)、 電控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等組成的用于冷凍、冷藏的成套設(shè)備。A：按用途分：生產(chǎn)性冷庫、分配性冷庫、零售消費(fèi)性冷庫。B：按圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分：土建式冷庫和裝配式冷庫。4）生產(chǎn)用水供應(yīng)系統(tǒng)：。1 歡迎下載精品文檔制藥用工藝用水：工藝用水中使用的水，按化學(xué)成分和微生物為純度指標(biāo)的不同分為飲用水、純化水和注射用水3 大類：水系統(tǒng)：設(shè)備操作原理為：A：預(yù)處理系統(tǒng)：沙濾、活性碳過濾、微濾B：反滲透系統(tǒng)C：多效蒸餾系統(tǒng)：生產(chǎn)無菌、無熱原水、重現(xiàn)性要好D：純水 / 注射用水

5、儲(chǔ)罐。5. 錯(cuò)流過濾：料液給過濾介質(zhì)表面一個(gè)平行的大流量沖刷，則過濾介質(zhì)表面積累的濾餅就會(huì)減少到可以忽略的程度，而通過過濾介質(zhì)的流速會(huì)比較小，稱切向流過濾。板框過濾： 是工業(yè)上常用的過濾方式， 屬于濾餅過濾， 由多組濾板和濾框交替排列而成，板與框用機(jī)架支撐， 在濾板的兩邊覆蓋以過濾紙板， 過濾面積大， 過濾推動(dòng)力能大幅度調(diào)整，并能耐受較高壓力差，對不同過濾特性的發(fā)酵液適應(yīng)性強(qiáng)。6. 如欲提高固體剪切法（珠磨技術(shù)）的破碎效率，應(yīng)從哪些方面考慮？珠磨技術(shù)破碎的速率和效率是所有操作參數(shù)的函數(shù)，這些因素包括轉(zhuǎn)盤外緣速度u 、細(xì)胞濃度c、珠粒大小、溫度和流量Q，故欲提高固體剪切法的破碎效率，應(yīng)從這些因素

6、考慮。1） 轉(zhuǎn)盤外緣速度u的影響：在一定的范圍內(nèi)，破碎的比速度與這個(gè)外緣速度成正比，但由于高速能量旋轉(zhuǎn)所引起的能量消耗、高的熱量產(chǎn)生和珠粒的磨損以及因剪切而引起的產(chǎn)物的失活，必須限制圓盤外緣的速度，故實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)控制合適的速度。2） 細(xì)胞濃度c的影響：產(chǎn)生的熱量隨細(xì)胞濃度的降低而下降，但是單位細(xì)胞重量所消耗的功率卻會(huì)增加，故應(yīng)使細(xì)胞濃度控制在合適的范圍。3） 珠粒大小的影響：磨珠越小，細(xì)胞破碎速度也越快，但磨珠太小又易于漂浮，對于一定的細(xì)胞， 存在適宜的的微珠粒徑，使細(xì)胞破碎率最高，故應(yīng)選擇最合適的粒徑。4） 溫度的影響：一般用冷卻夾套和攪拌軸的方式來調(diào)節(jié)磨室的溫度，降低溫度主要是保證所分離的

7、成分不失活。5） 流量 Q的影響：流量增加，破碎量下降，單位質(zhì)量的能耗降低；流量降低，彌散和返混增加。故使控制合適的流量以提高破碎效率。7. 超聲波的作用： a.機(jī)械作用：使物質(zhì)作激烈的強(qiáng)迫機(jī)械作用，并產(chǎn)生單向力作用。b.空化作用 :在液固兩相的交界處，存在一些小空泡，聲波的稀疏階段使小空泡迅速地漲大，在聲波的壓縮階段，小泡又突然被極度地壓縮。在小泡突然被壓縮時(shí)，液體以極大的速度來填充空穴，使小泡附近的液體或固體都受到上千個(gè)大氣壓的高壓。這種現(xiàn)象稱為空化現(xiàn)象。c.熱作用：媒質(zhì)對超聲的吸收會(huì)引起溫度上升，往往造成分界面處的局部高溫。超聲波破碎細(xì)胞的原理：在細(xì)胞懸浮液中輸入高的聲能時(shí)，在細(xì)胞周圍會(huì)

8、形成許多小氣泡，在壓縮相中氣泡會(huì)被壓縮，直到不能被壓縮時(shí)，氣泡破裂，釋放出猛烈的震波。這種震波通過介質(zhì)傳播，此時(shí)大量聲能被轉(zhuǎn)化成彈性波形式的機(jī)械能，引起局部的剪切梯度使細(xì)胞破碎。8. 離心沉降：利用固液兩相的相對密度，在離心機(jī)無孔轉(zhuǎn)鼓或管子中進(jìn)行懸浮液的分離操作離心過濾：利用離心力并通過過濾介質(zhì)，在有孔轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)中分離懸浮液的操作9.Fr 表示粒子在離心機(jī)中產(chǎn)生的離心加速度與自由下降的加速度之比；Fr= 2r/g來定量評價(jià)分離的效果：Fr 愈大，愈利于分離。2 歡迎下載精品文檔常按分離因數(shù)Fr 的大小對離心機(jī)分類：A ） Fr 3000，常速離心機(jī)；B ） Fr = 3000 50000 ，中

9、速離心機(jī)；C ） Fr 50000 ，高速離心機(jī)；D ） Fr = 2104 106 ，超速離心機(jī) .10.膜的截留相對分子質(zhì)量：在截留曲線上，截留率為90%或 95%的溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量定義為膜的截留相對分子質(zhì)量。11. 超濾和微濾都是利用膜的篩分性質(zhì)， 以壓差為傳質(zhì)推動(dòng)力， 用于截流高分子溶質(zhì)或固體顆粒。超濾膜的孔徑比微濾膜小， 是根據(jù)高分子溶質(zhì)之間或高分子與小分子溶質(zhì)之間相對分子質(zhì)量的差別進(jìn)行分離的方法， 主要用于處理不含固形成分的料液。 微濾一般用于懸浮液的過濾， 廣泛用于菌體細(xì)胞的分離與濃縮，微濾過程中膜兩側(cè)的滲透壓差可忽略不計(jì)，由于膜孔徑較大，操作壓力比超濾更低。12.濃差極化指在

10、超濾過程中，由于水透過膜，因而在膜表面的溶質(zhì)濃度增高，形成梯度，在濃度梯度的作用下， 溶質(zhì)與水以相反方向擴(kuò)散， 在達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)， 膜表面形成一溶質(zhì)濃度分布邊界層，它對水的透過起著阻礙作用。通過改變流速、壓力、溫度和料液濃度等可以降低濃差極化效應(yīng)。方法包括降低壓力，降低膜表面的濃度，降低溶質(zhì)在料液中的濃度等。13. 聚合物分子量對分配系數(shù)的影響取決于聚合物的化學(xué)性質(zhì)，在PEG/葡聚糖系統(tǒng)中，蛋白質(zhì)的分配系數(shù)隨著葡聚糖相對分子量的增加而增加，但隨PEG相對分子量的增加而降低，后面的結(jié)果是由于 PEG相疏水性升高而造成的。14. 超臨界流體： 是一狀態(tài)超過氣液共存時(shí)的最高壓力和最高溫度下物質(zhì)特有的

11、點(diǎn)即臨界點(diǎn)后的流體。超臨界流體萃?。?Supercriticalfluid extraction ）：是將超臨界流體作為萃取劑的一種萃取技術(shù)，它兼有傳統(tǒng)的蒸餾和液液萃取的特征。15.拖帶劑又稱夾帶劑、改性劑（modifier ）或共溶劑（ cosolvent ）, 指在流體中的于被萃取物親和力強(qiáng)的組分，以提高其對被萃取組分的選擇性和溶解度的成分。16.沉淀法改變?nèi)芤旱臈l件， 使蛋白質(zhì)以固體形式從溶液中分出的操作技術(shù)稱為固相析出分離法。17. 常用的蛋白質(zhì)沉淀方法有中性鹽鹽析法， 等電點(diǎn)沉淀法， 有機(jī)溶劑沉淀法， 其他沉淀法如金屬離子沉淀法等。提高鹽析效果的思路：影響鹽析效果的因素有鹽的種類，濃

12、度，溫度， PH，蛋白質(zhì)起始濃度等。欲提高鹽析效果，應(yīng)從這些因素著手：1）鹽的種類和濃度：在選擇鹽析用鹽時(shí)，要考慮不同種類各種離子的鹽析效果，之后還要考慮： 溶劑度大，能配制高離子強(qiáng)度的溶液； 溶解度受溫度影響小；鹽溶液自身密度不高，以便蛋白質(zhì)沉降和離心分離。2）溫度：溫度升高，蛋白質(zhì)溶解度增大，高離子強(qiáng)度時(shí)，升高溫度，蛋白質(zhì)溶解度下降。3） PH: 接近等電點(diǎn)時(shí)，溶解度最小，調(diào)節(jié)溶液PH在等電點(diǎn)附近有利于提高鹽析效果。4 ）蛋白質(zhì)起始濃度：蛋白質(zhì)起始濃度不同，沉淀所需無機(jī)鹽用量也不同，提高蛋白質(zhì)起始濃度可減少鹽用量。 但過高的蛋白質(zhì)濃度會(huì)導(dǎo)致沉淀中雜質(zhì)增多。 故應(yīng)控制合適的蛋白濃度以提高鹽析

13、效果。3 歡迎下載精品文檔18吸附層析：劑對組分的吸附能力的差別進(jìn)行分離。離子交換層析： 以離子交換劑作為柱的填充物，以適當(dāng)?shù)娜軇┳鳛橐苿?dòng)相，使組分按他們的離子交換親和力的不同而得到分離。疏水作用層析：靠疏水基團(tuán)的疏水力來分離生物大分子。凝膠過濾層析：根據(jù)分子分子量的不同來分離生物大分子。親和層析：子化合物可以和它們相對應(yīng)的配基進(jìn)行特異并可逆結(jié)合的原理來分離目標(biāo)化合物。金屬螯合層析：利用金屬離子與有關(guān)蛋白殘基的特異螯合作用來分離純化高分子化合物。共價(jià)作用層析： 利用溶質(zhì)分子與層析劑凝膠之間的共價(jià)吸附作用將目的產(chǎn)物與其他溶質(zhì)分子分離開來的層析方法。正相與反相層析：是分配層析的擴(kuò)展， 基于流動(dòng)相與

14、固定相之間分配系數(shù)的差異來分離純化化合物。19. 帶電荷的目標(biāo)分子通過離子交換， 與離子交換固定相上帶固定電荷的功能基團(tuán)之間發(fā)生靜電作用，因不同目標(biāo)分子與固定相的靜電作用力不同而導(dǎo)致相互分離的層析方式稱為離子交換層析。通過提高洗脫劑的 PH和離子強(qiáng)度可使交換到介質(zhì)上的蛋白質(zhì)逐步洗脫下來。一般的洗脫展開層析方式有靜態(tài)洗脫和動(dòng)態(tài)洗脫兩種方式。20. 色譜裝置主要有哪幾個(gè)部件組成？溶劑儲(chǔ)存器，溶劑過濾器，進(jìn)樣室，層析柱，檢測器，收集器，記錄儀21. 如何理解灌注色譜？灌注色譜的誕生是從分離介質(zhì)的突破開始的，由美國Perseptive Biosystems公司開發(fā)、取名為 POROS的系列灌注色譜介質(zhì)

15、是由苯乙烯(ST) 和二乙烯基苯(DVB)通過懸浮聚合、乳液聚合等方法制備的多孔型高度交聯(lián)的聚合物微球。顆粒內(nèi)包含有：1）貫穿孔，孔徑在600-800nm, 它允許液體對流到分離介質(zhì)的內(nèi)表面，2）擴(kuò)散孔，孔徑在50-150nm, 兩種孔隙結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)介質(zhì)的孔結(jié)構(gòu)相比有許多獨(dú)特性。這些顆粒的粒徑規(guī)格有粒徑規(guī)格為10m(H 型 ) 和 20 m(M型 ) 及 50 m(F 型) 三種。通過介質(zhì)表面的衍生化反應(yīng)，連接不同的官能團(tuán)，構(gòu)成多種模式的介質(zhì)類型。 POROS分離介質(zhì)具有抗壓性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定、操作溫度低等優(yōu)點(diǎn)，所以適應(yīng)性廣。灌注色譜具有以下特點(diǎn)：a 灌注色譜 打破了傳統(tǒng)的流速與分辨率，容量

16、間的三角關(guān)系，在流速增加的情況下，柱容量，分辨率均不會(huì)下降，且柱壓力也不會(huì)升高。b 分離速度與傳統(tǒng)色譜相比快了10 100 倍，并且保證了一定的分辨率和柱容量c 分離速度的加快減少了溶質(zhì)分子在柱內(nèi)的保留時(shí)間，提高了分離物分子的生物活性，灌注色譜法是一種快速高分辯分離生物大分子的方法d 分析時(shí)間的縮短和高的柱容量，降低了大規(guī)模色譜分析的成本22 .影響蛋白質(zhì)結(jié)晶的因素：1）樣品濃度：樣品濃度越高越容易結(jié)晶，而且一般控制在3%5%的范圍內(nèi)2）樣品純度：采用高純度的蛋白質(zhì)是對其進(jìn)行結(jié)晶的前提，樣品純度越高越容易結(jié)晶，而且結(jié)晶母液的純度一般接近或超過50%。溶液中某些外來的微粒可能作為成核中心而使晶核更多 ,影響晶體純度,因此應(yīng)該盡量避免過飽和溶液中有塵粒,或在結(jié)晶前將準(zhǔn)備結(jié)晶的蛋白質(zhì)溶液高速離心將其除去,而且要盡可能避免產(chǎn)生小的氣泡。3）溶液的 pH 值：蛋白質(zhì)之間的相互作用是使蛋白質(zhì)排入晶格的基本條件，這種作用主要是局部電荷引起的，依介電常數(shù)，pH 值和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化而定，因此，結(jié)晶體系p H 值的變。4 歡迎下載精品文檔化對其結(jié)晶行為