生物分離工程試卷

1、南京工業(yè)大學(xué) 生物分離工程 試題 （ A ）卷一、填充題（40分，每小題2分）1. 生物產(chǎn)品的分離包括R ，I ，P 和P 。 2. 發(fā)酵液常用的固液分離方法有 和 等。3. 離心設(shè)備從形式上可分為 ， ， 等型式。4. 膜分離過程中所使用的膜，依據(jù)其膜特性（孔徑）不同可分為 ， 和 ；5. 多糖基離子交換劑包括 和 兩大類。6. 工業(yè)上常用的超濾裝置有 ， ， 和 。7. 影響吸附的主要因素有 ， ， ， ， 和 。8. 離子交換樹脂由 ， 和 組成。9. 電泳用凝膠制備時(shí)，過硫酸銨的作用是 ；甲叉雙丙烯酰胺的作用是 ；TEMED的作用是 ；10 影響鹽析的因素有 ， ， 和 ；11.在結(jié)晶

2、操作中，工業(yè)上常用的起晶方法有 ， 和 ；12.簡(jiǎn)單地說，離子交換過程實(shí)際上只有 ， 和 三個(gè)步驟；13.在生物制品進(jìn)行吸附或離子交換分離時(shí)，通常遵循Langmuir吸附方程，其形式為 ；14. 反相高效液相色譜的固定相是 的，而流動(dòng)相是 的；常用的固定相有 和 ；常用的流動(dòng)相有 和 ；15.超臨界流體的特點(diǎn)是與氣體有相似的 ，與液體有相似的 ； 16.離子交換樹脂的合成方法有 和 兩大類； 17.常用的化學(xué)細(xì)胞破碎方法有 ， ， ， 和 ；18.等電聚焦電泳法分離不同蛋白質(zhì)的原理是依據(jù)其 的不同；19.離子交換分離操作中，常用的洗脫方法有 和 ；20. 晶體質(zhì)量主要指 ， 和 三個(gè)方面；三.

3、計(jì)算題（30分）1、用醋酸戊酯從發(fā)酵液中萃取青霉素，已知發(fā)酵液中青霉素濃度為0.2Kg/m3，萃取平衡常數(shù)為K=40，處理能力為H=0.5m3/h，萃取溶劑流量為L(zhǎng)=0.03m3/h，若要產(chǎn)品收率達(dá)96%，試計(jì)算理論上所需萃取級(jí)數(shù)？（10分） 2、應(yīng)用離子交換樹脂作為吸附劑分離抗菌素，飽和吸附量為0.06 Kg（抗菌素）/Kg（干樹脂）；當(dāng)抗菌素濃度為0.02Kg/m3時(shí)，吸附量為0.04Kg/Kg；假定此吸附屬于Langmuir等溫吸附，求料液含抗菌素0.2Kg/m3時(shí)的吸附量（10分）3、一種耐鹽細(xì)胞其能積累細(xì)胞內(nèi)低分子量鹵化物，適應(yīng)高滲透壓，能在含有0.32mol/LNaCl, 0.02

4、mol/LMgCl2 , 0.015mol/LCaCl2, 0.01mol/LFeCl3 的培養(yǎng)基這培養(yǎng)，當(dāng)其從含鹽量高的培養(yǎng)基中轉(zhuǎn)移至清水中，在數(shù)分鐘內(nèi)能將胞內(nèi)產(chǎn)物釋放出來，試估計(jì)細(xì)胞膜所受滲透壓的大小。（設(shè)操作溫度為25）（10分）答案1、 Removal of insolubles, Isolation, Purification, Polishing2、 離心，過濾3、 管式，套筒式，碟片式4、 微濾膜，超濾膜，納濾膜，反滲透膜5、 葡聚糖離子交換劑，離子交換纖維素6、 板式，管式，螺旋卷式，中空纖維式7、 吸附劑的性質(zhì)，吸附質(zhì)的性質(zhì)，溫度，溶液pH值，鹽濃度，吸附物濃度和吸附劑用量8

5、、 載體，活性基團(tuán)，可交換離子9、 引發(fā)劑，交聯(lián)劑，增速劑10、 溶質(zhì)種類，溶質(zhì)濃度，pH值，溫度，11、 自然起晶法，刺激起晶法，晶種起晶法12、 外部擴(kuò)散，內(nèi)部擴(kuò)散，化學(xué)交換反應(yīng)13、 Qq0C/(k+C)14、 非極性，極性，C18，C8，甲醇，乙睛15、 粘度（擴(kuò)散系數(shù)），密度16、 共聚（加聚），均聚（縮聚）17、 滲透壓沖擊，增溶法，脂溶法，酶消化法，堿處理法18、 等電點(diǎn)（pI）19、 pH梯度，離子強(qiáng)度（鹽）梯度20、 晶體大小，晶體性狀，晶體純度二、 討論題1、 請(qǐng)結(jié)合圖示簡(jiǎn)述凝膠排阻色譜（分子篩）的分離原理答：凝膠排阻色譜的分離介質(zhì)（填料）具有均勻的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其分離原理是具

6、 有 不同分子量的溶質(zhì)分子，在流經(jīng)柱床是，由于大分子難以進(jìn)入凝膠內(nèi)部，而從凝膠顆粒之間流出，保留時(shí)間短；而小分子溶質(zhì)可以進(jìn)入凝膠內(nèi)部，由于凝膠多孔結(jié)構(gòu)的阻滯作用，流經(jīng)體積變大，保留時(shí)間延長(zhǎng)。這樣，分子量不同的溶質(zhì)分子得以分離。2、 繪制結(jié)晶過程中飽和曲線和過飽和曲線圖，并簡(jiǎn)述其意義答：結(jié)晶過程中的飽和溫度曲線和不飽和溫度曲線的簡(jiǎn)圖如右圖所示：S-S曲線為飽和溫度曲線，在其下方為穩(wěn)定區(qū)，在該區(qū)域溶液為不飽和溶液，不會(huì)自發(fā)結(jié)晶；T-T曲線為過飽和溫度曲線，在其上方為不穩(wěn)定區(qū)，能夠自發(fā)形成結(jié)晶；S-S曲線和T-T曲線之間為亞穩(wěn)定區(qū)，在該區(qū)域，溶液為過飽和溶液，但若無(wú)晶種存在，也不能自發(fā)形成晶體；3、

7、何謂親和吸附，有何特點(diǎn)？答：親和吸附是吸附單元操作的一種，它是利用親和吸附劑與目標(biāo)物之間的特殊的化學(xué)作用實(shí)現(xiàn)的高效分離手段。親和吸附劑的組成包括：惰性載體、手臂鏈、特異性親和配基。親和吸附的特點(diǎn)是高效、簡(jiǎn)便、適用范圍廣、分離速度快、條件溫和，但載體制備難度大，通用性差，成本較高。4、簡(jiǎn)述結(jié)晶過程中晶體形成的條件答：結(jié)晶過程包括過飽和溶液的形成、晶核的形成及晶體的生長(zhǎng)三個(gè)過程，其中溶液達(dá)到過飽和狀態(tài)是結(jié)晶的前提，過飽和度是結(jié)晶的推動(dòng)力。5、比較常規(guī)聚丙稀酰胺凝膠電泳與SDS PAGE的分離原理答：常規(guī)聚丙烯酰胺凝膠電泳和SDS-PAGE均為凝膠電泳的一種。聚丙烯酰胺凝膠電泳分離蛋白質(zhì)是依據(jù)其電荷

8、（性質(zhì)、荷電量）、分子形狀和分子大?。ǚ肿恿浚┎町悓?shí)現(xiàn)分離的；SDS-PAGE由于加入了SDS和強(qiáng)還原劑（DTT等），破壞了蛋白質(zhì)分子的高級(jí)（二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)）結(jié)構(gòu)，并與蛋白質(zhì)形成荷大量負(fù)電荷的聚合物，消除了不同蛋白質(zhì)分子電荷及分子形狀差異，而僅將分子量差異作為分離依據(jù)，常用于測(cè)定未知蛋白質(zhì)的亞基分子量。三、 計(jì)算題：1、 解：由題設(shè)，可求出萃取系數(shù)E，即 根據(jù)，得n42、 解：由題設(shè)，根據(jù)Langmuir吸附等溫式可求出K值，即：則當(dāng)料液含抗菌素0.2Kg/m3時(shí)的吸附量可計(jì)算如下：3、 解：細(xì)胞所受滲透壓按照下式計(jì)算：Pout-Pin -RTCi 8.314×298×(

9、0.32×20.02×30.015×30.01×4)×1031.94×106 Pa南京工業(yè)大學(xué) 生物分離工程 試題 （ B ）卷一、填充題（40分，每小題2分）1. 生物產(chǎn)品的分離包括 ， ， 和 。 2. 發(fā)酵液常用的固液分離方法有: 和 等。3. 離心設(shè)備從形式上可分為 ， ， 等型式。4. 親和吸附原理包括 ， 和 三步。5. 多糖基離子交換劑包括 和 兩大類。6. 工業(yè)上常用的超濾裝置有 ， ， 和 。7. 影響吸附的主要因素有 ， ， ， ， 和 。8. 離子交換樹脂由 ， 和 組成。9. 電泳用凝膠制備時(shí)，過硫酸銨的作用是

10、 ；甲叉雙丙烯酰胺的作用是 ；TEMED的作用是 ；10 影響鹽析的因素有 ， ， 和 ；11.根據(jù)分離機(jī)理的不同，色譜法可分為 ， ， 和 。12.鹽析實(shí)驗(yàn)中用于關(guān)聯(lián)溶質(zhì)溶解度與鹽濃度的Cohn方程為 ；當(dāng) 稱為Ks鹽析法；當(dāng) 稱為鹽析法。13.過飽和溶液的形成方式有： ， ， ， 和 。14. 蛋白質(zhì)分離常用的色譜法有 ， ， 和 。15. 離子交換樹脂的合成方法有 和 兩大類；16.離子交換分離操作中常用的洗脫方法有 和 。 17. SDS PAGE電泳制膠時(shí)，加入十二烷基磺酸鈉（SDS）的目的是消除各種待分離蛋白的 和 差異，而將 作為分離的依據(jù)。18.工業(yè)上常用的起晶方法有 ， 和

11、。19.高效液相色譜分離方法中，液-液色譜是以 作為流動(dòng)相；以 作為固定相。20. 常用的蛋白質(zhì)沉析方法有 ， 和 。三.計(jì)算題（30分）1. 用管式離心機(jī)從發(fā)酵液中分離大腸桿菌細(xì)胞，已知離心管的內(nèi)徑為0.15m，高0.8m，轉(zhuǎn)速為18,000 r/min，生產(chǎn)能力為Q=0.3m3/h。求細(xì)胞的離心沉降速度V。（10分）2. 應(yīng)用離子交換樹脂作為吸附劑分離抗菌素，飽和吸附量為0.06 Kg（抗菌素）/Kg（干樹脂）；當(dāng)抗菌素濃度為0.02Kg/m3時(shí)，吸附量為0.04Kg/Kg；假定此吸附屬于Langmuir等溫吸附，求料液含抗菌素0.2Kg/m3時(shí)的吸附量（10分）3.用醋酸戊酯從發(fā)酵液中萃

12、取青霉素，已知發(fā)酵液中青霉素濃度為0.2Kg/m3，萃取平衡常數(shù)為K=40，處理能力為H=0.5m3/h，萃取溶劑流量為L(zhǎng)=0.03m3/h，若要產(chǎn)品收率達(dá)96%，試計(jì)算理論上所需萃取級(jí)數(shù)？（10分） 答案：4、 Removal of insolubles, Isolation, Purification, Polishing5、 離心，過濾6、 管式，套筒式，碟片式7、 吸附介質(zhì)的制備，吸附，洗脫8、 葡聚糖離子交換劑，離子交換纖維素9、 板式，管式，螺旋卷式，中空纖維式10、 吸附劑的性質(zhì)，吸附質(zhì)的性質(zhì)，溫度，溶液pH值，鹽濃度，吸附物濃度和吸附劑用量11、 載體，活性基團(tuán)，可交換離子12

13、、 引發(fā)劑，交聯(lián)劑，增速劑13、 溶質(zhì)種類，溶質(zhì)濃度，pH值，溫度，14、 吸附色譜，分配色譜，離子交換色譜，凝膠色譜15、 lgSKsI；保持體系溫度、pH值不變，僅改變?nèi)芤弘x子強(qiáng)度進(jìn)行的鹽析操作；保持離子強(qiáng)度不變，改變溫度、pH值進(jìn)行的鹽析操作；16、 熱飽和溶液冷卻，蒸發(fā)溶劑，真空蒸發(fā)冷卻，化學(xué)反應(yīng)結(jié)晶，鹽析17、 金屬螯合色譜，共價(jià)色譜，離子交換色譜，疏水作用色譜18、 共聚（加聚），均聚（縮聚）19、 pH梯度，離子強(qiáng)度（鹽）梯度20、 電荷，分子形狀，分子量21、 自然起晶法，刺激起晶法，晶種起晶法22、 液體，固定在固相載體表面的液體23、 鹽析，等電點(diǎn)沉析，有機(jī)溶劑沉析四、 討

14、論題1、 何謂超臨界流體萃取，并簡(jiǎn)述其分離原理答：超臨界流體萃取是利用超臨界流體具有的類似氣體的擴(kuò)散系數(shù)，以及類似液體的密度（溶解能力強(qiáng)）的特點(diǎn)，利用超臨界流體為萃取劑進(jìn)行的萃取單元操作。其特點(diǎn)是安全、無(wú)毒、產(chǎn)品分離簡(jiǎn)單，但設(shè)備投資較大。2、 何謂免疫親和層析，簡(jiǎn)述親和免疫層析介質(zhì)的制備過程答、免疫親和層析是利用親和技術(shù)和色譜分離集成產(chǎn)生的一種高效色譜分離技術(shù)，其分離原理是通過抗原-抗體之間特異性的相互作用，從而實(shí)現(xiàn)高效的分離。層析介質(zhì)的制備過程包括：抗體的制備、抗體提取、載體活化，手臂鏈的連接、抗體的連接等步驟。3、 簡(jiǎn)述SDS PAGE電泳測(cè)定未知蛋白分子量的方法答：SDS-PAGE是凝膠

15、電泳的一種，其分離原理是基于不同分子量的蛋白質(zhì)（亞基）在電場(chǎng)中的遷移率不同，因此利用該技術(shù)測(cè)定未知蛋白質(zhì)（亞基）的分子量是十分方便的，具體的方法是利用標(biāo)準(zhǔn)分子量MARK，與樣品一同電泳，染色后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分子MARK中已知分子量蛋白質(zhì)的遷移率與其分子量的對(duì)數(shù)值作圖，可得一標(biāo)準(zhǔn)曲線并擬合方程，再結(jié)合未知蛋白質(zhì)的遷移率即可計(jì)算得到大致的分子量。4、 何謂等電點(diǎn)沉析法答：蛋白質(zhì)再等電點(diǎn)下的溶解度最低，根據(jù)這一性質(zhì)，再溶液中加入一定比例的有機(jī)溶劑，破壞蛋白質(zhì)表面的水化層和雙電層，降低分子間斥力，加強(qiáng)了蛋白質(zhì)分子間的疏水相互作用，使得蛋白質(zhì)分子得以聚集成團(tuán)沉淀下來。5、繪制結(jié)晶過程中，飽和曲線和過飽和曲線圖，并簡(jiǎn)述其意義答：結(jié)晶過程中的飽和溫度曲線和不飽和溫度曲線的簡(jiǎn)圖如右圖所示：S-S曲線為