生物分離工程期末總復習

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上第一章 緒論 一、生物分離工程在生物技術中的地位？二、生物分離工程的特點是什么？1產品豐富 產品的多樣性導致分離方法的多樣性2絕大多數(shù)生物分離方法來源于化學分離3生物分離一般比化工分離難度大3.生物分離工程可分為幾大部分，分別包括哪些單元操作？三、生物分離過程一般分四步：1.固-液分離（不溶物的去除） 離心、過濾、細胞破碎目的是提高產物濃度和質量2.濃縮（雜質粗分）離子交換吸附、萃取、溶劑萃取、反膠團萃取、超臨界流體萃取、雙水相萃取以上分離過程不具備特異性，只是進行初分，可提高產物濃度和質量。3純化色譜、電泳、沉淀以上技術具有產物的高選擇性和雜質的去除性。4精制 結晶

2、、干燥四、在設計下游分離過程前，必須考慮哪些問題方能確保我們所設計的工藝過程最為經濟、可靠？（1）產品價值（2）產品質量（3）產物在生產過程中出現(xiàn)的位置（4）雜質在生產過程中出現(xiàn)的位置（5）主要雜質獨特的物化性質是什么？（6）不同分離方法的技術經濟比較上述問題的考慮將有助于優(yōu)質、高效產物分離過程的優(yōu)化。五、.生物分離效率有哪些評價指標？1.目標產品的濃縮程度濃縮率m2系數(shù)回收率REC第二章 細胞分離與破碎 1簡述細胞破碎的意義一、細胞破碎的目的由于有許多生化物質存在于細胞內部，必須在純化以前將細胞破碎，使細胞壁和細胞膜受到不同程度的破壞（增大通透性）或破碎，釋放其中的目標產物，然后方可進行提取

3、。二、細胞破碎方法的大致分類破碎方法可歸納為機械破碎法和非機械破碎法兩大類，非機械破碎法又可分為化學（和生物化學）破碎法和物理破碎法。1機械破碎處理量大、破碎效率高速度快，是工業(yè)規(guī)模細胞破碎的主要手段。細胞的機械破碎主要有高壓勻漿、研磨、珠磨、噴霧撞擊破碎和超聲波破碎等。2化學（和生物化學）滲透破碎法（1）滲透壓沖擊法（休克法）（2）酶溶（酶消化）法3物理破碎法1）凍結融化法（亦稱凍融法）（2）干燥法空氣干燥法 真空干燥法 冷凍干燥法 噴霧干燥法三、化學滲透法和機械破碎法相比有哪些優(yōu)缺點？化學滲透破碎法與機械破碎法相比優(yōu)點：化學滲透破碎法比機械破碎法的選擇性高，胞內產物的總釋放率低，特別是可有

4、效地抑制核酸的釋放，料液的粘度小，有利于后處理過程?；瘜W滲透破碎法與機械破碎法相比缺點：化學滲透破碎法比機械破碎法速度低，效率差，并且化學或生化試劑的添加形成新的污染，給進一步的分離純化增添麻煩。第三章 初級分離 一、常用的蛋白質沉淀方法有哪些？鹽析沉淀,等電點沉淀,有機溶劑沉淀,熱沉淀二、影響鹽析的主要因素有哪些？（1）離子強度：Ks和值, 強度越大,蛋白質溶解度越小；（2）蛋白質的性質:因相對分子質量和立體結構而異,結構不對稱、相對分子質量大的蛋白質易于鹽析；（3）蛋白質的濃度：蛋白質濃度大，鹽的用量小，共沉作用明顯，分辨率低；蛋白質濃度小，鹽的用量大，分辨率高；2.5%3.0% 時最適合

5、；（4）pH值：通常調整到pI附近，鹽濃度較大會對等電點產生較大影響，pH對不同蛋白質的共沉影響；（5）溫度：低鹽濃度下，溫度升高蛋白質溶解度升高；高鹽濃度下，溫度升高，多數(shù)蛋白質和肽溶解度反而下降。對于特定的蛋白質，影響蛋白質鹽析的主要因素是：無機鹽的種類、濃度、溫度和pH值。三、鹽析的原理。四、有機溶劑沉析的原理。1降低了溶質的介電常數(shù)，使溶質之間的靜電引力增加，從而出現(xiàn)聚集現(xiàn)象，導致沉淀。2由于有機溶劑的水合作用，降低了自由水的濃度，降低了親水溶質表面水化層的厚度，降低了親水性，導致脫水凝聚。乙醇：沉析作用強，揮發(fā)性適中，無毒常用于蛋白質、核酸、多糖等生物大分子的沉析；丙酮：沉析作用更強

6、，用量省，但毒性大，應用范圍不廣；特點：（1）介電常數(shù)小，60%乙醇的介電常數(shù)是48，丙酮的介電常數(shù)是22（2）容易獲取五、等電點沉析的原理。第四章 膜分離 一、膜分離技術的概念利用膜的選擇性（孔徑大?。?，以膜的兩側存在的能量差作為推動力，由于溶液中各組分透過膜的遷移率不同而實現(xiàn)分離的一種技術二、膜的概念在一種流體相間有一層薄的凝聚相物質，把流體相分隔開來成為兩部分，這一薄層物質稱為膜。1膜本身是均一的一相或由兩相以上凝聚物構成的復合體。可是固態(tài)或液態(tài)或氣態(tài)。2被膜分開的流體相物質是液體或氣體。3膜的厚度應在0.5mm以下，否則不能稱其為膜。三、根據(jù)膜孔徑大小，膜分離技術的分類在生物分離領域應

7、用的膜分離法包括微濾(Microfiltration，MF)、超濾(U1trafiltration，UF)、反滲透(Reverrse osmosis，RO)、納濾（Nanofiltration, NF）、透析(Dialysis，DS)、電滲析(E1ectrodialysis，KD)和滲透氣化(Pervaporation，PV)四、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無機（多孔）材料膜五、常用的膜組件有哪些？要有管式、平板式、螺旋卷式和中空纖維(毛細管)式等四種六、何謂反滲透？實現(xiàn)反滲透分離的條件是什么？其特點有哪些？七、電滲析的工作原理？電滲析操作所用的膜材料為離子交

8、換膜，即在膜表面和孔內共價鍵合有離子交換基團，如磺酸基（SO3H）等酸性陽離子交換基和季銨基（N+R3）等堿性陰離子交換基團。鍵合陽離子交換基的膜稱作陽離子交換膜，在電場作用下，選擇性透過陽離子；鍵合陰離子交換基的膜稱作陰離子交換膜，在電場作用下，選擇性透過陰離子。八、膜污染的主要原因是什么？常用的清洗劑有哪些？如何選擇？1凝膠極化引起的凝膠層， 凝膠極化的概念、模型2溶質在膜表面的吸附層，3膜孔堵塞，阻力為；4膜孔內的溶質吸附， 具體采用何種清洗劑要根據(jù)膜的性質(耐化學試劑的特性)和污染物的性質而定，即使用的清洗劑要具有良好的去污能力，同時又不能損害膜的過濾性能。九、應用：膜分離在生物產物的

9、回收和純化方面的應用有哪些方面？（1）細胞培養(yǎng)基的除菌；（2）發(fā)酵或培養(yǎng)液中細胞的收集或除去；（3）細胞破碎后碎片的除去；（4）目標產物部分純化后的濃縮或洗濾除去小分子溶質；（5）最終產品的濃縮和洗濾除鹽；（6）制備用于調制生物產品和清洗產品容器的無熱原水。第五章 萃取 一、什么是萃取過程？利用溶質在互不相溶的兩相之間分配系數(shù)的不同而使溶質得到純化或濃縮的方法稱為萃取。萃取是利用液體或超臨界流體為溶劑提取原料中目標產物的分離純化操作。二、液液萃取從機理上分析可分為哪兩類？有機溶劑萃?。ㄈ軇┹腿。?、雙水相萃取、液膜萃取和反膠團萃取。三、常見物理萃取體系由那些構成要素？四、何謂萃取的分配系數(shù)？其影

10、響因素有哪些？溶質在兩相中的總濃度之比表示溶質的分配平衡pH （2）溫度 （3）無機鹽五、何謂超臨界流體萃??？其特點有哪些？有哪幾種方法？1、超臨界流體（Supercritical Fluid, 簡稱SCF或SF）：當一種流體處于其臨界點的溫度和壓力之下，稱為超臨界流體。2、超臨界流體萃?。⊿CF extraction）：利用超臨界流體作為萃取劑的萃取操作。FHV超臨界流體的特點：（a）密度接近液體萃取能力強（b）黏度接近氣體傳質性能好等溫變壓法、等壓變溫法以及吸附法六、何謂雙水相萃取?常見的雙水相構成體系有哪些？雙水相萃取又稱雙水相分配法：利用物質在不相溶的、兩水相間分配系數(shù)的差異進行萃取的

11、方法。1高聚物高聚物兩水相。 2高聚物鹽兩水相 3非離子表面活性劑水膠束兩水相體系。 4陰陽離子表面活性劑兩水相體系 5醇鹽兩水相體系七、反膠團的構成以及反膠團萃取的基本原理表面活性劑的極性頭朝內，疏水的尾部向外，中間形成極性的“核”（親水空腔） 利用表面活性劑在有機溶劑中形成的反膠團，從而在有機相內形成分散的親水微環(huán)境，使生物分子在有機相（萃取相）內存在于反膠團的親水微環(huán)境中，消除了生物分子，特別是蛋白質類生物活性物質難溶解在有機相中或在有機相中發(fā)生不可逆變性的現(xiàn)象。第六章 吸附分離技術和理論一、吸附、吸附過程、離子交換吸附：吸附是利用吸附劑對液體或氣體中某一組分具有選擇性吸附的能力，使其富

12、集在吸附劑表面的過程?；蚴侨苜|從液相或氣相轉移到固相的現(xiàn)象。吸附過程通常包括：待分離料液與吸附劑混合、吸附質被吸附到吸附劑表面、料液流出、吸附質解吸回收等四個過程。離子交換：離子交換吸附簡稱離子交換。吸附作用力為靜電引力，所用吸附劑為離子交換劑，離子交換劑表面含有離子基團或可離子化的基團，通過靜電引力吸附帶有相反電荷的離子，吸附過程發(fā)生電荷轉移。通過調節(jié)pH或提高離子強度的方法洗脫。二、吸附的類型有哪些？它們是如何劃分的？吸附劑對溶質的吸附作用按吸附作用力區(qū)分主要有三類，即物理吸附、化學吸附和離子交換。三、常用的吸附劑種類有哪些？活性炭，硅膠，大孔網狀吸附劑四、常用的離子交換樹脂類型有哪些？如

13、何制備？離子交換樹脂的分類？其主要的理化性質有哪些？五、什么是吸附等溫線？其意義何在？（三種等溫線）當溫度一定時，吸附量與濃度之間的函數(shù)關系稱為吸附等溫線。影響吸附過程的因素有哪些？ 六、常用的吸附單元操作有哪些方式？間歇吸附 連續(xù)攪拌吸附 固定床吸附 固定床吸附操作操作過程：平衡吸附洗脫再生膨脹床吸附操作流化床吸附第七章 液相色譜一、色譜方法共分幾類？常用的蛋白質分離方法有哪些？并簡述其原理吸附色譜 分配色譜 離子交換色譜 凝膠色譜二、高效反相液相色譜的工作原理？（反相色譜）試分析HPLC和HIC技術的異同三、什么是色譜分離技術？色譜技術是一組相關分離方法的總稱，色譜柱的一般結構含有固定相（

14、多孔介質）和流動相，根據(jù)物質在兩相間的分配行為不同（由于親和力差異），經過多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸），達到分離的目的。四、吸附色譜及其分類和基本原理1、固定相: 顆粒狀的基質。表面上有許許多多的吸附位點?？赏ㄟ^靜電引力、范德華力與蛋白質、核酸等結合。并且由于各種欲分離物質結構不同，吸附力強弱不同。2、流動相：一般為液體?？山馕?。不同吸附力的物質解吸附快慢不同。3、過程：吸附、解吸附、再吸附的連續(xù)過程。簡言之：欲分離的物質，依據(jù)它們結構的差異性或分配系數(shù)的不同而被分離。五、什么是分配色譜？利用溶質在固定相和流動相之間的分配系數(shù)不同而分離的方法六、離子交換色譜的分類及應用柱狀和薄板狀1.

15、制備軟水、純水2制備、純化生物大分子物質，是蛋白質、肽和核酸等生物產物的主要純化手段3.測定物質pI六、凝膠色譜的分離原理及分類1.葡聚糖凝膠 2.瓊脂糖凝膠七、離子交換及疏水作用色譜的原理八、蛋白質分離的常用色譜方法有哪些？免疫親和色譜, 疏水色譜 離子交換色譜第八章 電泳和電色譜一、電泳的定義電泳是荷電溶質（電解質）或粒子在電場作用下發(fā)生定向泳動現(xiàn)象。電泳分離是利用荷電溶質在電場中泳動速度的差別進行分離的方法。二、電泳技術的分類根據(jù)載體：紙電泳、膜電泳、凝膠電泳根據(jù)電場強度：常壓電泳（600V以下）、高壓電泳（600V以上）根據(jù)電場方向：平板電泳、垂直板電泳三、常用的凝膠電泳技術有哪些？區(qū)帶電泳中的常用技術載體電泳：粉末電泳、紙電泳、凝膠電泳、聚焦電泳無載體電泳：自由電泳、毛細管電泳聚丙稀酰胺凝膠電泳與SDS-PAGE的異同四、瓊脂糖電泳的特點及其應用五、等電聚焦電泳的基本原理可分離等電點相差小于0.01個pH單位的蛋白質，分離度極高。第九章 結晶 復習題一、結晶操作的原理是什么？二、飽和溶液和過飽和溶液的概念飽和溶液：當溶液中溶質濃度等于該溶質在同等條件下的飽和溶解度時，該溶液稱為飽和溶液；過飽和溶液：溶質濃度超過飽和溶解度時，該溶液稱之為過飽和溶液；三、結晶