2023年生物分離工程題庫答案

《生物分離工程》題庫一、填充題1.生物產(chǎn)品的分離涉及R不溶物的去除，I產(chǎn)物分離,P純化和P精制；２.發(fā)酵液常用的固液分離方法有過濾和離心等;3.離心設(shè)備從形式上可分為管式，套筒式,碟片式等型式；4.膜分離過程中所使用的膜,依據(jù)其膜特性(孔徑）不同可分為微濾膜,超濾膜,納濾膜和反滲透膜；5.多糖基離子互換劑涉及離子互換纖維素和葡聚糖凝膠離子互換劑兩大類;６.工業(yè)上常用的超濾裝置有板式,管式，螺旋式和中空纖維式;7.影響吸附的重要因素有吸附質(zhì)的性質(zhì)，溫度，溶液ｐH值，鹽的濃度和吸附物的濃度與吸附劑的用量;8.離子互換樹脂由網(wǎng)絡(luò)骨架(載體）,聯(lián)結(jié)骨架上的功能基團(活性基)和可互換離子組成。9.電泳用凝膠制備時,過硫酸銨的作用是引發(fā)劑(提供催化丙烯酰胺和雙丙烯酰胺聚合所必需的自由基);甲叉雙丙烯酰胺的作用是交聯(lián)劑(丙烯酰胺單體和交聯(lián)劑甲叉雙丙烯酰胺催化劑的作用下聚合而成的含酰胺基側(cè)鏈的脂肪族長鏈);TEMED的作用是增速劑（催化過硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和雙丙烯酰胺的聚合);１０影響鹽析的因素有溶質(zhì)種類,溶質(zhì)濃度，pH和溫度；11.在結(jié)晶操作中，工業(yè)上常用的起晶方法有自然起晶法，刺激起晶法和晶種起晶法；１２.簡樸地說離子互換過程事實上只有外部擴散、內(nèi)部擴散和化學(xué)互換反映三步；13.在生物制品進行吸附或離子互換分離時,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疏水性強的,而流動相是極性強的;常用的固定相有C8辛烷基和十八烷基C18;常用的流動相有乙腈和異丙醇；１5．超臨界流體的特點是與氣體有相似的粘度和擴散系數(shù),與液體有相似的密度;16.離子互換樹脂的合成方法有加聚法和逐步共聚法兩大類;17.常用的化學(xué)細(xì)胞破碎方法有滲透沖擊法,酶消化法，增溶法,脂溶法和堿解決法；1８.等電聚焦電泳法分離不同蛋白質(zhì)的原理是依據(jù)其等電點的不同；19.離子互換分離操作中,常用的洗脫方法有靜態(tài)洗脫和動態(tài)洗脫；20．晶體質(zhì)量重要指晶體大小,形狀和純度三個方面;21．親和吸附原理涉及配基固定化，吸附樣品和樣品解析三步；22.根據(jù)分離機理的不同,色譜法可分為吸附、離交、親和、凝膠過濾色譜23.鹽析實驗中用于關(guān)聯(lián)溶質(zhì)溶解度與鹽濃度的Ｃohn方程為ｌｇS=β-KsI；當(dāng)在一定pH和溫度下,改變體系離子強度(鹽濃度）進行鹽析的方法稱為Ｋs鹽析法；當(dāng)在一定離子強度下，改變pH和溫度進行鹽析稱為β鹽析法;24.蛋白質(zhì)分離常用的色譜法有免疫親和色譜法，疏水作用色譜法,金屬螯合色譜法和共價作用色譜法；２５.SDS－PAＧE電泳制膠時，加入十二烷基磺酸鈉（SDS）的目的是消除各種待分離蛋白的分子形狀和電荷差異，而將分子量作為分離的依據(jù)；２6.常用的蛋白質(zhì)沉析方法有等電點沉析法，鹽析法和有機溶劑沉析;2７．常用的工業(yè)絮凝劑有有機高分子聚合物和無機高分子聚合物兩大類;２８.典型的工業(yè)過濾設(shè)備有板框壓濾機、垂直葉片式硅藻土過濾機和真空轉(zhuǎn)鼓過濾機;２9．常用離心設(shè)備可分為離心沉降設(shè)備和離心過濾設(shè)備兩大類；3０．根據(jù)物化理論，萃取達(dá)成平衡時,溶質(zhì)在萃取相和萃余相中的化學(xué)勢相等;31.根據(jù)吸附劑與吸附質(zhì)之間存在的吸附力性質(zhì)的不同，可將吸附分為物理吸附、化學(xué)吸附和互換吸附;32.影響親和吸附的因素有配基濃度、空間位阻、配基與載體的結(jié)合位點、微環(huán)境和載體孔徑；3３．陽離子互換樹脂按照活性基團分類,可分為強酸性陽離子互換樹脂、弱酸性和中強酸性;其典型的活性基團分別有、、;3４.陰離子互換樹脂按照活性基團分類，可分為強堿性、弱堿性和中強堿性；其典型的活性基團分別有、、兼有以上兩種基團;35．DEＡESｅphaｒose是陰離子互換樹脂,其活性基團是；36.CMSepｈarose是陽離子互換樹脂,其活性基團是;37.影響離子互換選擇性的因素有離子水合半徑、離子價、離子強度、溶液ｐH、有機溶劑、和交聯(lián)度、膨脹度、分子篩;3８.離子互換操作一般分為靜態(tài)和動態(tài)兩種;39.蛋白質(zhì)等生物大分子,在溶液中呈穩(wěn)定的分散狀態(tài)，其因素是由于靜電斥力作用和水化膜層;40.鹽析用鹽的選擇需考慮鹽析作用要強、鹽析用鹽需有較大的溶解度、受溫度影響小、鹽必須是惰性的、來源豐富、經(jīng)濟等幾個方面的因素;41.影響有機溶劑沉淀的因素有溫度、溶液pH、離子強度、樣品濃度和金屬離子的助沉作用;4２.常用的超濾裝置有板式、管式、螺旋式和中空纖維式;43.依據(jù)電泳原理，現(xiàn)有電泳分離系統(tǒng)可分為移動界面電泳、區(qū)帶電泳和穩(wěn)態(tài)電泳；４４．依據(jù)建立pH梯度的原理不同，等電聚焦(IＥF)可分為載體兩性電解質(zhì)電泳和同相電泳;４5.雙相電泳中,第一相是等電聚焦;第二相是SDＳ-PＡGE;4６.結(jié)晶涉及三個過程過飽和溶液的形成、晶核的形成和晶體生長;4７.過飽和溶液的形成方法有熱飽和溶液冷卻、部分溶劑蒸發(fā)、真空蒸發(fā)冷卻法、化學(xué)反映結(jié)晶法和鹽析法；４8．晶核自動形成時，體系總的吉布斯自由能的改變ΔG由表面過剩吉布斯自由能ΔＧS和體積過剩吉布斯自由能ΔGＶ?組成;49.物料中所含水分可分為機械結(jié)合水、物化結(jié)合水和化學(xué)結(jié)合水三種；5０.根據(jù)干燥曲線，物料干燥可分為恒速干燥和降速干燥兩個階段；51.工業(yè)生產(chǎn)中常用的助濾劑有硅藻土和珍珠巖;52.液－液萃取從機理上分析可分為物理萃取和化學(xué)萃取兩類；53.基本的離子互換過程由外部擴散、內(nèi)部擴散和化學(xué)互換組成；54.吸附涉及將待分離的料液通入吸附劑中，吸附質(zhì)被吸附到吸附劑表面，料液流出和解吸四個過程組成;５5.大孔網(wǎng)狀吸附劑有非極性，中檔極性和極性三種重要類型；56.親和吸附劑表面連接的“手臂鏈”的作用是減少空間位阻的影響；57.根據(jù)修飾基團的不同,離子互換樹脂可分為強酸性陽離子互換樹脂，強堿性陰離子互換樹脂,弱酸性陽離子互換樹脂和弱堿性陰離子互換樹脂等四大類；58.根據(jù)聚合方法,離子互換樹脂的合成方法可分為加聚法和縮聚法兩類；５9.根據(jù)聚合單體，離子互換樹脂的合成方法可分為共聚法和均聚法兩類；60.影響離子互換速度的因素有顆粒大小、交聯(lián)度、溫度、離子化合價、離子大小、攪拌速率和溶液濃度；61.分派色譜的基本構(gòu)成要素有載體、固定相和流動相；6２．反相色譜常用的流動相有乙腈和異丙醇等;63.反相色譜常用的固定相有C8和C18等；64.Ｓｅpharoｓe系列的離子互換樹脂的載體是瓊脂糖凝膠注：葡聚糖凝膠(ｓｅphａｄｅｘ系列）；65.分子篩色譜(凝膠色譜）的重要應(yīng)用是脫鹽、生物大分子的分離；６6.因反復(fù)被刪67.根據(jù)膜材料的不同，常用的膜可分為合成有機聚合物膜和無機材料膜兩類;6８.根據(jù)膜結(jié)構(gòu)的不同，常用的膜可分為對稱性膜、不對稱膜和復(fù)合膜三類；69.強制膜分離過程是指超濾和反滲透過程;70．電泳系統(tǒng)的基本組成有電泳槽、電源、灌膠模具、外循環(huán)恒溫系統(tǒng)、凝膠干燥器、電泳轉(zhuǎn)移裝置、電泳洗脫儀和凝膠掃描和攝錄裝置;71.電泳后，樣品的重要染色方法有考馬斯亮藍(lán)和銀染法；７２.SＤS－PAGE電泳中，ＳＤS的加入是為了消除不同樣品分子間形狀和電荷的差異;加入二硫叔糖醇的目的是強還原劑,破壞半胱氨酸間的二硫鍵;73．電泳過程中，加入溴酚蘭的目的是指示蛋白的遷移位置;74.固體可分為晶體和無定形固體兩種狀態(tài)；75．因反復(fù)被刪76.結(jié)晶的前提是溶液達(dá)成過飽和狀態(tài);結(jié)晶的推動力是過飽和度；77.根據(jù)晶體生長擴散學(xué)說，晶體的生長涉及溶質(zhì)通過擴散作用穿過靠近晶體表面的一個滯流層，從溶液中轉(zhuǎn)移到晶體的表面、到達(dá)晶體表面的溶質(zhì)長入晶面,使晶體增大，同時放出結(jié)晶熱和結(jié)晶熱傳遞回到溶液中三個過程;78.影響晶體生長的重要因素有雜質(zhì)、攪拌和溫度;79.超臨界流體萃取過程中溶質(zhì)與溶劑分離的常用方法有改變溫度和壓力;80.常用于描述吸附過程的數(shù)學(xué)模型有l(wèi)angｍuir吸附模型和ｆreｕｎdlicｈ吸附模型,其形式分別為和；二.討論題請結(jié)合圖示簡述凝膠排阻色譜（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，由于大分子難以進入凝膠內(nèi)部，而從凝膠顆粒之間流出,保存時間短；而小分子溶質(zhì)可以進入凝膠內(nèi)部，由于凝膠多孔結(jié)構(gòu)的阻滯作用，流經(jīng)體積變大,保存時間延長。這樣,分子量不同的溶質(zhì)分子得以分離．繪制結(jié)晶過程中飽和曲線和過飽和曲線圖,并簡述其意義;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),可以自發(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，但若無晶種存在,也不能自發(fā)形成晶體何謂親和吸附，有何特點？答：親和吸附是吸附單元操作的一種，它是運用親和吸附劑與目的物之間的特殊的化學(xué)作用實現(xiàn)的高效分離手段。親和吸附劑的組成涉及:惰性載體、手臂鏈、特異性親和配基。親和吸附的特點是高效、簡便、合用范圍廣、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。簡述結(jié)晶過程中晶體形成的條件；答:結(jié)晶過程涉及過飽和溶液的形成、晶核的形成及晶體的生長三個過程,其中溶液達(dá)成過飽和狀態(tài)是結(jié)晶的前提,過飽和度是結(jié)晶的推動力。試比較常規(guī)聚丙稀酰胺凝膠電泳與SDＳＰAGE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(性質(zhì)、荷電量)、分子形狀和分子大小（分子量）差異實現(xiàn)分離的；SDＳ由于加入了SＤS和強還原劑(DTＴ等），破壞了蛋白質(zhì)分子的高級(二級、三級、四級）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),常用于測定未知蛋白質(zhì)的亞基分子量。簡述生物分離過程的特點；答:①產(chǎn)品的品種很多；②生物物質(zhì)分離的難度比一般化工產(chǎn)品大。試比較凝聚和絮凝兩過程的異同;答：凝聚，從作用機理來看，是指膠體和分散系雙電層壓縮、ζ電位破壞、電性中和而脫穩(wěn)并聚集為絮粒的過程。絮凝，從工藝上看,是指絮粒通過吸附、交聯(lián)、網(wǎng)捕，聚結(jié)為大絮體沉降的過程。采用凝聚方法得到的凝聚體,顆粒經(jīng)常是比較細(xì)小的,有時還不能有效地分離。簡述超臨界流體萃取的原理及其特點；答:超臨界流體萃取是運用超臨界流體具有的類似氣體的擴散系數(shù),以及類似液體的密度（溶解能力強)的特點,運用超臨界流體為萃取劑進行的萃取單元操作。其特點是安全、無毒、產(chǎn)品分離簡樸，但設(shè)備投資較大。何謂反微團,反微團萃取？其特點有哪些？答:反微團是表面活性劑在非極性有機溶劑中形成的一種聚集體。反微團萃取是將表面活性劑溶于水中，使其濃度超過微團濃度優(yōu)點：①極性“水核”具有較強的溶解能力；②生物大分子由于具有較強的極性，可溶解于極性水核中,防止與外界有機溶劑接觸,減少變性作用;③由于“水核”的尺度效應(yīng),可以穩(wěn)定蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu),增長其結(jié)構(gòu)的剛性,提高其反映能力。何謂色譜的理論塔板數(shù),如何計算?答：理論塔板數(shù)反映不同時刻溶質(zhì)在色譜柱中的分布以及分離度與柱高之間的關(guān)系。N-理論塔板數(shù)ｔR-保存時間W1/２半峰寬Wｂ-峰底寬簡述疏水層析的原理，并說明基本操作環(huán)節(jié)；答：在載體表面連接上疏水的直鏈碳鏈或其他疏水基團,可以與蛋白質(zhì)的某些疏水基團互相作用,從而實現(xiàn)多組分的分離。在高鹽濃度下，蛋白質(zhì)表面的疏水區(qū)域暴露，固定相表面修飾了一些疏水基團，這樣蛋白質(zhì)的疏水部分即可與固定相發(fā)生較強的疏水互相作用，從而被結(jié)合在固定相表面,而一旦減少流動相的鹽濃度即可實現(xiàn)蛋白質(zhì)的洗脫。簡述等電點沉析的基本原理;答：兩性電解質(zhì)在溶液pＨ處在等電點（pＩ）時,分子表面凈電荷為零,導(dǎo)致賴以穩(wěn)定的雙電層及水化膜的削弱或破壞,分子間引力增長,溶解度減少。調(diào)節(jié)溶液的ＰH值，使兩性溶質(zhì)溶解皮下降，析出沉淀。簡述有機溶劑沉析的原理;答:向水溶液中加入一定量親水性的有機溶劑，減少溶質(zhì)的溶解度,使其沉淀析出的分離純化方法稱為有機溶劑沉析法。機理重要有兩點：水性有機溶劑加入溶液后減少了介質(zhì)的介電常數(shù),使溶質(zhì)分子間的靜電引力增長,聚集形成沉淀。水溶性的有機溶劑自身的水合作用減少了自由水的濃度，壓縮了親水溶質(zhì)分子表面原有水合層的厚度,減少了它的親水性,導(dǎo)致脫水聚集。簡述鹽析原理;答:①由于鹽離子與蛋白質(zhì)表面具相反電性的離子基團結(jié)合，形成離子對,鹽離子部分中和了蛋白質(zhì)的電性,是蛋白質(zhì)分子之間排斥作用減弱而能互相靠攏，聚集起來;②由于中性鹽的親水性比蛋白質(zhì)大，鹽離子在水中發(fā)生水合而使蛋白質(zhì)脫去了水合膜,暴露出疏水區(qū)域，由于疏水區(qū)域的互相作用，使其沉淀。結(jié)合SDSPAGＥ電泳的分離原理說明未知蛋白質(zhì)分子量的測定方法；答：以不同分子量的標(biāo)準(zhǔn)蛋白進行SDＳ－PAGE電泳得到不同標(biāo)準(zhǔn)蛋白的電泳遷移率，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,然后對未知蛋白在相同條件下進行SDS電泳，測定遷移率,從標(biāo)準(zhǔn)曲線得到相應(yīng)的分子量。請說明在進行SＤSPAGE電泳之前，樣品的解決方法,并解釋其因素；答：樣品解決方法：加入SDS和還原劑DTT.因素:SＤS-PAＧE由于加入了SDＳ和強還原劑,破壞了蛋白質(zhì)分子的高級結(jié)構(gòu),并與蛋白質(zhì)形成帶大量負(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的差異,而僅將分子量差異作為分離的依據(jù),常用于測定未知蛋白質(zhì)的亞基分子量。簡述載體兩性電介質(zhì)梯度等電聚焦（IＥF）的分離原理；答：在支持介質(zhì)中加入載體兩性電解質(zhì)，通以直流電后在兩極之間形成穩(wěn)定、連續(xù)和線性的pH梯度，當(dāng)帶電的蛋白質(zhì)分子進入該體系時，便會產(chǎn)生移動,并聚集于相稱其等電點的位置。何謂反滲透膜分離，其特點是什么？答:反滲透過程是用一種半透膜