生物化工试题与参考答案.pdf

生物化工试题与参考答案 (仅供参考) 1. 简述生物工业下游技术的特点及其重要性. 答:(1)生化分离技术：是对生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、 动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原 料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术，通 常也称为下游技术(Downstream Processing)或下游工程。该技术是生物 技术转化为生产力不可缺少的重要环节，其技术的进步程度对于保持和 提高各国在生物技术领域内的经济竞争力是至关重要的。 (2)特点：生物产品包括传统的生物技术产品(如发酵生产的有机溶剂、 氨基酸、抗生素、有机酸)和现代生物技术产品(如基因工程生产的疫 苗、干扰素、活性肽等)。它们的生产不同于一般的化学品，有其自身 的特点：A：发酵液或培养液中欲提取的生物物质浓度很低 B：培养液是多组分混合物C：生化物质稳定性差D发酵或培养大多是分 批操作E对最终产品的质量要求很高 (3)重要性：A生化分离技术是生物产品工业化的必要手段，具有不可取 代的地位。生物产品一般是从各种杂质中制备的，只有经过分离和纯化 等下游加工过程才能制得符合使用要求的高纯度产品。B生化分离的实 施十分艰难且需要很大代价。特稀的水溶液原料和高纯度产物之间的巨 大差异造成的。产物稳定性差，导致起回收率不高，如抗生素产品一般 要损失20%左右。C分离纯化的方法十分复杂和昂贵，产品成本中，分 离与纯化部分占总成本的40-80%，精细、药用产品更高；生产过程中， 下游加工的人力、物力占全过程的70%-90%。 2. 简述生物工业下游技术的一般步骤和操作单元。 答：(1)由于工业生物技术产品众多，原料广泛，产品性质多样，用途各 异，因而分离与纯化步骤可有不同的组合，提取和精制的方法也多种多 样的，但大多数下游加工过程按生产过程的顺序分为4个阶段。A预处 理。B提取(初步纯化)。C精制(高度纯化)。D成品加工(2)生物工业下游 技术的一般步骤和单元操作图解： 发酵液预处理细胞分离细胞破碎细胞碎片分离 初步纯化 精 制 成品加工 加 热 过 滤 匀 浆 离 心 沉 淀 结 晶 浓 缩 调pH 离 心 研 磨 双水相 吸 附 离子交换 无菌过滤 絮 凝 膜分离 酶解溶胞 膜分离 萃 取 色谱分离 干 燥 3. 简述生物工业下游的选择原则. 超 滤 超 滤 结 晶 电泳 答:(1)采用步骤数最少 : 产品收得率和质量控制是贯穿生物工业下游 技术过程的主线。下游技术的步骤越多，提取收得率也越低。如整个 下游过程包括6步操作，每步操作的分步收率为90%，则总收率仅为 (0.9)6100%=53.1%.(2) 采用步骤的次序要相对合理:在生物技术下游 加工过程的四大步骤中，固液分离、精制和成品加工选用技术范围 窄，次序不是问题。而初步纯化时，对于不同特性的产品，具有不同 的纯化步骤，通常的顺序是：匀浆(或细胞破碎)、沉淀、离子交换、 亲和吸附、凝胶过滤。(3)产品规格(4)生产规模(5)进料组成(6)产品的 稳定性(7)产品的物性：包括溶解度(受pH、盐的影响)、分子大小、 功能团、稳定性(受 pH值、温度等影响)、分子电荷(受 pH影响，对离 子交换的选择有影响)、危害性等(8)分配或连续过程(9)废水 4. 为何要对发酵液进行预处理？预处理发酵液的方法有哪些？ 答:(1)发酵液中杂质很多，不仅影响产品质量和收得率，对后续提取 和精制也有很大影响。如高价无机离子对离子交换能力产生影响；可 溶性蛋白在有机溶剂萃取和双水相萃取时易产生乳化现象，影响两相 分离。(2)A降低液体粘度B调pH值。C凝聚与絮凝。D加入惰性助滤 剂.E加入反应剂 5.什么是凝聚和絮凝？它们在发酵液预处理时的作用是什么？ 答：(1)凝聚：在投加的化学物质作用下，由于胶粒之间双电层电排 斥作用降低，电位下降，胶体脱稳使粒子相互聚集成1mm大小的聚 集体的过程。絮凝：使用某些高分子絮凝剂将胶体粒子交联成网，形 成较大(10mm)絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。(2)它们 是目前工业上最常用的预处理方法之一。此法将化学药剂预先投加到 悬浮液中，改变细胞、细胞碎片、蛋白质等胶体离子的分散状态，破 坏其稳定性，使它们聚结成可分离的絮凝体以便分离。 6. 如何去除发酵液中的杂蛋白？ 答：一、沉淀法：(1)等电点沉淀(不完全)：利用蛋白质是两性电解质的 特点，其在等电点溶解度最小的原理。(2)盐析：在酸性溶液中与阴离子 如三氯乙酸盐、水杨酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等形成沉淀；在碱性溶液 中与阳离子如 Ag+, Cu2+, Fe3+, Pb2+等形成沉淀。 二、变性法。(1)加热法：最常用；不仅使蛋白质变性，同时降低液体粘 度，提高过滤速率；(2)调pH值：以酸性条件去除蛋白质较多；(3)有机 溶剂变性沉淀：适于处理液体量较少的场合。三、吸附法。加入某些吸 附剂或沉淀剂使杂蛋白去除。如在枯草芽孢杆菌发酵液中加入氯化钙和 磷酸氢二钠，两者形成庞大的凝胶，把蛋白质、菌体和其他不溶性粒子 吸附并包裹在其中而除去，从而加快过滤速率。 7.影响过滤速率的因素有哪些？ 答：过滤速度与菌种、发酵条件(培养基组成、未用完培养基数量、削 泡剂、发酵周期等)有关。 (1)菌种：对过滤速率影响很大。真菌菌丝粗大，重力比阻小，发酵液容 易过滤，常不需特殊处理；放线菌菌丝细而有分叉，交织成网状，重力 比阻较大，过滤较困难，一般需经预处理来凝固蛋白等胶体；细菌菌体 更小，过滤十分困难，必须预处理后才能过滤。(2)培养基组成：对过滤 速率影响也很大。用黄豆粉、花生粉作氮源、淀粉作碳源会使过滤困 难；发酵后期加入削泡剂或剩余大量未用完培养基，也会使过滤困难。 (3)正确选择发酵终了时间，在菌丝自溶前必须放罐，当细胞自溶后分解 产物过滤困难。 8. 什么是错流过滤？其优点是什么？ 答：(1)错流过滤：使悬浮液在过滤介质表面作切向流动(平行)，利用流 动的剪切作用将过滤介质表面的固体(滤饼)移走，在整个过滤中能保持 较高的滤速(滤速近似恒定)。(2)优点：过滤收率高(97-98%)； 滤液质量好；处理步骤少(一般用清水冲洗即可)；对染菌罐批易于处理 也容易进行扩大生产。 9. 什么是离心机的离心因数？按照离心因数可将离心机分为哪几类？ 答：离心分离因数：用于评价悬浮液中固液分离的程度。 Fr=2r/g Fr 表示粒子在离心机中产生的离心加速度与自由下降的加速度之比；Fr越 大，越有利于分离。(2)通常按离心因数的大小对离心机分类：a. Fr 3000，为常速离心机；b. Fr3000-50000，为中速离心机；c. Fr50000，为高速离心机；d. Fr2104-106，为超速离心机。 10.用碟片式离心机分离大肠杆菌基因工程菌悬浮液，已知大肠杆菌的 最小颗粒为 d=1.0m,离心机的角速度=880rad/s, 碟片数n=72，倾斜角 度=38，碟片内径r1=0.036m，外径r2=0.081m；固体密度 s=1050kg/m3，液体密度L=1020kg/m3，液体粘度=1.0210-3Pas。 求上述分离条件下离心机的最大生产能力。 若细胞破碎后离心，此时料液粘度升至=8.010-3Pas，其余条件 不变。如果分离的最小细胞碎片为d=0.2m，确定其离心机的最大生产 能力。 Q2Z 其中： d2(s-L)g/18 Z2n(r23-r13)cos/3g 11.为什么说细胞破碎是提取胞内产物的关键步骤？ 答：细胞破碎：用物理、化学、酶或机械方法破坏细胞壁或细胞膜的过 程。破坏细胞外围使细胞内物质释放出来。工业上利用微生物生产的大 多数化学物质是胞外型的，但有的目的产物存在于细胞内，如大多数酶 蛋白、类脂和部分抗生素，称为胞内产物。基因重组技术生产的胰岛 素、干扰素等都是胞内产物。在提取胞内产物时，首先必须将细胞破 碎，使产物得以释放，才能进一步提取。因此，细胞破碎是提取胞内产 物的关键步骤。 12.简述高压匀浆法的工作原理及其优缺点。 答：是大规模细胞破碎的最常用方法。(1)工作原理：利用高压使细胞悬 浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破裂。在高压 室内压力高达几十兆帕，细胞悬浮液喷出时速率可达几百米。细胞在一 系列高速运动中经过剪切、碰撞及高压到常压的变化，造成细胞破碎。 破碎动力学方程： ln1/(1-x)=kNpa x 细胞破碎率 k 与温度等有关的速率常数。N 悬浮液通过匀浆器的次 数。p 操作压力 a 有机体抵抗破碎能力的一种量度，与微生物种类有关，啤酒酵母为2.9, 大肠杆菌为2.2。 由上式可知，影响破碎的主要因素是压力、温度和通过匀浆器的次数， 提高压力和次数都可提高破碎率，但压力增大到一定程度对匀浆器磨损 加大。工业上常用的压力为55-70MPa。(2)优点(与珠磨法比较)：操作参 数少，易于确定，适合于大规模操作；(3)缺点：不能连续冷却；破碎时 需要循环2-4次(珠磨法1次操作)；珠磨法适合于各种微生物细胞的破 碎，而高压匀浆不适合与丝状真菌及含有包含体的基因工程菌。 13. 简述外加酶法破碎细胞的原理及其特点。 答：酶法溶胞：利用酶促反应分解细胞壁上特殊化学键，从而达到破坏 细胞壁的目的。 优点：A产品释放的选择性高B产品破坏少C抽提速率和收率高D细胞外 形完整，碎片少 缺点：价格高，限制了大规模应用；通用性差，不同菌种需选用不同的 酶；存在产物抑制。 14. 什么是膜的浓差极化？ 答：浓差极化：指在超滤过程中，由于外源压力迫使分子量较小的溶质 通过薄膜，而大分子被截留于膜表面，并逐渐形成浓度梯度的现象。浓 度梯度使水和溶质向相反方向扩散，改变膜的透过作用 15简述影响膜使用寿命的因素。 答：是由于膜本身的不可逆转的质量变化引起的膜性能变化，造成的原 因有如下三类。(1)化学性劣化，水解、氧化等原因造成。(2)物理性劣 化，挤压造成透过阻力大的固结和膜的干燥等物理性原因造成。(3)生物 性劣化，由供给液中微生物引起的膜的劣化和由代谢产物引起的化学性 劣化 16. 什么是膜的截留率和截断分子量？影响膜截留率的因素有哪些？ 答：(1)超-微滤膜截留一给定溶质的能力可用表现截留率表来表示： 表(cbc f)/cb cb、c f分别是主体溶质浓度和透过溶质浓度。 在 膜分离中，如果有浓差极化现象，使膜表面的浓度比主体浓度高，那么 截留率为：(cmc f)/cm。(2)截断相对分子质量(MWCO) ：具有一定 截留率(通常为90或95)的相对分子质量，由制造厂商而定。(3)影响 因素：A溶质分子的大小。B溶质分子的形状。C 溶质分子的吸附作 用。D其他高分子溶质的影响。E温度升高、浓度降低使吸附作用减 小，膜截留率降低；F错流速率增大使浓差极化作用减小，膜截留率降 低；G：pH、离子强度会影响蛋白质分子的构象而改变截留率。 17:简述超滤-微滤的三种工作模式。 答：(1)浓缩：溶质被膜系统截留在料液罐中，从而浓缩悬浮颗粒或大分 子。(2)透析过滤：在悬浮颗粒或大分子的透析过滤中，产物被膜截留， 低相对分子质量溶质则通过膜。(3)纯化：用于纯溶剂或低分子量溶质的 纯化，它们被回收到透过液中。 18.什么是纳米过滤？纳米过滤具有什么特点？它在工业中的应用情况 如何？ 答:(1)纳米过滤(NF)：以压力差为推动力，介于超滤和反渗透之间，从 溶液中分离有机小分子(3001000)物质的膜分离过程。(2)纳米过滤的特 点：A.能截留小分子有机物并可同时透析出盐，集浓缩与透析一体；B. 操作压力小，节约动力能源。(3)它在制药工业,化学工业,食品工业,纯水 工业,染料工业,废水处理等发面都有应用. 19.什么是萃取剂的分离因数？怎样的溶剂易使A、B两种溶质分离？ 答:(1)定义:溶剂萃取：液-液萃取，利用物质在两个互不相溶的液相分配 性质不同而进行分离的过程，萃取过程中以有机溶剂为萃取剂，因而又 称溶剂萃取(2) 分离因数：萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用分离 因数()来表征： 若原料中除溶质A外还有溶质B，由于A、B的分配系 数不同，萃取相中A和B的相对含量就不同于萃余相。如果A的分配系数 较B大，则萃取相中A的含量较B多，这样A和B就得到一定程度的分 离。 =KA/KB 越大，A、B的分离效果越好，即产物与杂质越容 易分离。如果分离因数等于1，则A、B两种溶质在两种溶剂中的分配系 数相同，不能达到分离的目的。 20.萃取法选择溶剂的依据是什么？良好的溶剂应具备哪些特点？ 答:(1)溶剂应具有两个特性，即对产物的高容量和与水相比对产物具有 高的选择性。A萃取过程的选择性：B萃取溶剂的选择C弱电解质的萃取 过程与水相特征(2)A萃取容量大，单位体积的萃取溶剂能萃取大量的产 物；B选择性好，理想情况是只萃取产物而不萃取杂质；C与被萃取的 液相(通常是水)互溶度小，且粘度低、界面张力小或适中，这样利于相 的分散和两相分离；D溶剂的回收和再生容易；E化学稳定性好，不易 分解，不腐蚀容器设备；F价格低廉；G溶剂对生物催化剂、酶或活细 胞无毒性H安全性高，对人体无毒或毒性低。 21. 赤霉素二级错流萃取时，K为35，第一级用1/2体积乙酯，第二级用 1/10体积乙酯，赤霉素的理论萃取率是多少？如果是二级逆流萃取，K 为35，乙酯用量为1/2体积，赤霉素的理论萃取率又是多少？ 错流萃取的萃余率： =1/(E1+1)(E2+1)(En+1) 总理论收得率为 1-=1-1/(E1+1)(E2+1)(En+1) =1-1/(17.5+1)(3.5+1) E=K*VS/VF E1=35*(1/2)=17.5 E2=35*(1/10)=3.5 多级逆流萃取的萃余率和理论收得率分别为： =(E-1)/(En+1-1) 1- =(En+1-E)/ (En+1-1) E=35(1+2)/1=17.5 n=2 1-=(17.53-17.5)/(17.53-1)=99.7% 22.反胶束萃取的优点是什么？ 答: (1)反胶束萃取成本低、溶剂可反复使用、萃取率和反萃取率高(2)分 离、浓缩可同时进行，过程简便；(3)能解决外源蛋白的降解，即蛋白质 (胞内酶)在非细胞环境中迅速失活的问题；(4)构成反胶束的表面活性剂 往往具有溶解细胞的能力，因此可用于直接从完整细胞中提取蛋白质和 酶 23如何形成反胶束来萃取亲水性产物？ 答:略 24: 影响反胶束萃取蛋白质的主要因素有哪些？ 答:(1)与反胶束有关的因素:A表面活性剂的种类.B表面活性剂的浓度.C 有机溶剂种类D助表面活性剂及浓度(2)与水相有关的因素:A PH值.B离 子种类 C 离子强度(3) 与目标蛋白质有关的因素:A蛋白质的等电点 B蛋 白质的大小 C 蛋白质的浓度 D 蛋白质表面的电荷分布 (3)与环境有关的 因素:A系统的温度 B系统的压力. 25简要说明影响双水相体系中分配平衡的因素有哪些？ 答:(1)(1)聚合物组成的影响：(2)双水相系统物理化学性质的影响：(3)体系 中无机盐离子的影响(4)体系pH的影响：(5)体系温度的影响：(6)体系中 微生物的影响 26怎样提高双水相体系对蛋白质萃取的选择性？ 答:(1)(1)亲和双水相分配：亲和作用的效应是从复杂的混合物中选择性分 离蛋白质，其原理是通过蛋白质与辅酶、底物、产物、抑制剂和抗体的 生物特异相互作用，如在亲和层析过程中那样来实现。(2)双水相系统中 引入液体离子交换剂，对界面电位有很大的影响，导致在分配系统上选 择性的增加，该过程能与离子交换层析一样。 27为何超临界流体有较好的物质萃取能力？ 答:超临界流体萃取兼有蒸馏和液液萃取的特征，因为超临界流体萃取 是利用临界或超临界状态的流体,依靠被萃取物质在不同蒸汽压力下所 具有的不同化学亲和力和溶解能力进行分离、纯化的分离过程。 28用CO2的p-T-图说明为什么通常将SC-CO2的萃取工作区选在临界 点附近？ 答： 29. 为什么在超临界流体萃取过程中使用拖带剂？ 答:单一组分的超临界溶剂有较大的局限性，其缺点包括：A些物质在纯 超临界流体中溶解度很低，如SC-CO2只能有效萃取亲脂性物质，对 糖、蛋白质、氨基酸等极性物质，在合理的温度和压力下几乎不能萃 取；B选择性不高，导致分离效果不好；C溶质溶解对温度、压力的变 化不够敏感，使溶质从超临界流体中分离出来时耗费能量增加。 第二 点:夹带剂影响溶解度与选择性的决定因素是夹带剂与溶质分子间的范 德华力或其他特定的分子间作用，如氢键等。另外，在溶剂的临界点附 近，溶质溶解度对温度、压力的变化最为敏感，加入夹带剂后，混合溶 剂的临界点相应改变，如能更接近萃取温度，则可增加溶解度对温度、 压力的敏感程度。 30. 什么是超临界流体萃取？它与液液萃取的区别是什么？ 答:超临界流体萃取(Supercritical fluid extraction)，气体萃取、流体萃取 或蒸馏萃取，它是利用超临界流体，即温度和压力略超过或靠近临界温 度(TC)和临界压力(pc)，介于气体和液体之间的流体作为萃取剂，从固 体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和提纯的目 的。(2) 超临界萃取同时具有液相萃取和精馏的特点。A临界流体萃取的 独特的优点是它的萃取能力取决于流体的密度,而密度很容易通过调节 温度和压力来加以控制。B超临界流体萃取中的溶剂回收很简便，并能 大大节省能源。被萃取物可通过等温减压或等压升温的办法与萃取剂分 离，而萃取剂只需重新压缩便可循环使用。C超临界流体萃取工艺可以 不在高温下操作，因此特别适合于热稳定性较差的物质。同时产品中无 其他物质残留。D超临界流体萃取的操作压力可极据分离对象选择适当 的萃取剂或添加夹带剂来控制，以避免高压带来的影响。 31用示意图解释盐析法沉淀蛋白质的原理。 答 32. 响蛋白质盐析的主要因素有哪些？ 答:盐析剂的种类：常用的盐有硫酸镁、硫酸铵、硫酸钠、磷酸氢二 钠等.离子影响比较显著，含高价阴离子的盐效果比一价盐好，阴离子 的盐析效果顺序为：柠檬酸盐3-PO43-SO42-CH3COO-CL-NO3- SCN-盐析的温度和pH：一般温度越低越不易形成沉淀；等电点处蛋 白质最易发生沉淀蛋白质浓度的影响：蛋白质浓度高，用盐量减少； 但容易出现共沉淀；蛋白质浓度低，用盐量多，选择性好。盐析剂的 用量:同蛋白质沉淀需要盐浓度不同，如40%硫酸铵可沉淀淀粉酶，70% 硫酸铵才能沉淀葡萄糖氧化酶。 33说明有机溶剂沉淀蛋白质的原理和影响因素。 答 原理:降低蛋白质溶液的介电常数，使蛋白质分子间的静电引力增 大；(2)l 有机溶剂使蛋白质溶剂化，即蛋白质与水的结合被溶剂所取 代，降低了蛋白质的溶解性；(3)l 有机溶剂可能破坏蛋白质的某种键 如氢键断裂，使空间结构发生变化，一些原来包在内部的疏水基团暴露 并与有机溶剂的疏水基团结合形成疏水层，使蛋白质沉淀。2.因素:温 度,PH,浓度,机溶剂有机溶剂浓度 34简述不同金属离子沉淀作用机理。 答:沉淀作用是由于它们能与蛋白质分子中的特殊部位起反应造成的。 金属离子沉淀分为三类： Mn2+, Fe2+, Co2+, Cu2+, Zn2+ 能与羧基、 氨基和含氮杂环的化合物结合； Ca2+, Ba2+, Mg2+, Pb2+等能和羧基 结合； Ag+, Hg2+, Pb2+能与巯基结合。在上述离子中，较常用的是 Zn2+，Ca2+, Ba2+, Mg2+的硫酸盐，Mn2+对沉淀核酸特别有效。 35什么是吸附作用？吸附作用分为哪几类？ 答(1)：物质从流体相浓缩到固体表面，从流体中分离的过程为吸附作用 (2)A:理吸附：吸附物和吸附剂通过范德华力产生的吸附，是吸附中最常 见的吸附现象。吸附热较小，吸附是可逆的且没有严格的选择性。范德 华力是一组分子引力的总称，包括定向力、诱导力、色散力。B:学吸 附：由于在吸附剂与吸附物之间电子转移，发生化学反应而产生的。吸 附热高，选择性强。吸附后较稳定，不易解吸。C:交换吸附：表面带电 荷的吸附剂与溶液间发生离子交换，吸附离子后要同时放出等量的离子 到溶液中。 36什么是离子交换吸附？离子交换剂按照功能团的性质可分为哪几 类？ 答:(1)离子交换剂：是一类能与其他物质发生离子交换的物质，分为无 机离子交换剂(如沸石)和有机离子交换剂，有机离子交换剂是一种合成 材料，又称离子交换树脂(2)离子交换树脂可交换的官能团中的活性离子 决定树脂的主要性能，因此，树脂可以按照活性离子分类。如果活性离 子是阳离子，即这种树脂能和阳离子发生交换，就称为阳离子交换树 脂；如果是阴离子，则称为阴离子交换树脂。 37 什么是免疫吸附？ 答:免疫吸附： 对于酶或蛋白质来讲，最优的吸附剂是专门针对蛋白质 的固定化抗体，它能与单一表面性能的蛋白质发生特异作用，而非单纯 的配位体结合，故不同于亲和吸附剂。 利用免疫吸附的先决条件是制得目标蛋白质的抗体，很多酶、受体蛋 白、病毒等外源蛋白都可作为抗原，使动物产生抗体。可用变性剂、冷 的蒸馏水，如2mol/L盐酸胍、0.6mol/L KCNS、稀氨水(pH10-11)等温和 的洗脱剂来洗脱，对于带电的抗原，可用电泳处理。 38 为什么色层分离的效率是所有分离纯化技术中最高的？ 答:色谱分离：色层分离或层析分离，是一种物理分离方法，利用多组 分混合物中各组分物理化学性质的差别，使各组分以不同程度分布在两 个相中。色谱分离的基本组成是：固定相、流动相和待分离的的样品。 39什么是色谱分离的阻滞因素和容量因子？容量因子的大小表示什 么？ 答:(1)阻滞因数：溶质在色谱柱(纸、板)中的移动速率与流动相移动速率 之比称为阻滞因数，用Rf表示，也称为Rf值。 Rf = 溶质的移动速率/流动相在色谱柱中的移动速率 = 溶质的移动距离/ 在同一时间流动相(前缘)的移动距离 Rf = r/R = Vm/(Vm+ KdVs)=1/1+Kd(Vs/Vm) (2) 容量因子K：是衡量色谱柱对分离组分保留能力的重要参数，是溶质 在固定相与流动相中的比例大小。 (3) K=Kd(1-)/ 为床的空隙度 容量因子是吸附剂对一种溶质亲和力的量度，溶质的容量因子越 低，从柱中流出的越早。 40 各种色谱分离(共价、聚焦色层分离、凝胶过滤、亲和)的机理是什 么？ (家门不幸第六题) 答:(1)(1)共价作用色层分离法：是利用溶质分子与层析剂凝胶之间的共价 吸附作用将目的产物与其他溶质分子分离开来的一种层析方法。首先要 制备层析剂，具有共价反应活性的二硫键层析剂可用葡聚糖凝胶或琼脂 糖胶作材料制得，有谷胱甘型二硫键层析剂和巯基丙基型二硫键层析剂 等。(2)聚焦色层分离法：利用蛋白质分子或其他两性分子等电点的不 同，在一个稳定的、连续的、线性的pH梯度中进行蛋白质的分离纯 化。两性物质如蛋白质等混合物上好样后，用洗脱缓冲液淋洗，蛋白质 随其下移至各自的等电点聚焦，移动速度明显减缓，最后按等电点顺序 流出柱外。(3) 凝胶色谱：以凝胶为固定相，根据各物质分子大小不同 而进行分离的色谱技术，因而又称为分子筛色谱、空间排阻色谱或尺寸 排阻色谱。凝胶是一种不带电荷的具有三维空间的多孔网状结构的物 质，凝胶每个颗粒的微细结构如一个筛子。(4) 亲和色谱作为色谱分离 的一个分支，对生物大分子化合物的分离纯化具有特别重要的意义。众 所周知，生物体中许多大分子化合物具有与其结构相对应的专一分子可 逆结合的特性。把与目的产物有特异亲和力的生物分子固定化后作为固 定相，当含有目的产物的混合物(流动相)流经此固定相时，即可把目的 产物从混合物中分离出来。 41 什么是正相层析和反相层析?那种层析法在生物物质的分离中经常 使用？ 答:略 42 63 为何晶体产品有较高的纯度？ 答: 结晶过程具有高度的选择性，析出晶体纯度较高 43 从理论上解释为何溶液浓度必须达到一定的过饱和度时才能析出结 晶？ 答：用热力学方法可以得到关系式： ln(c1/ c2) =2M(1/L1-1/L2)/RT R气体常数； T绝对温度； 固体颗粒的密度； M溶质的分子量 固体颗粒和溶液间的界面张力； c1、c2等于半径为L1和L2的溶质的溶解度； 若L2L1 ，则ln(c1/c2)=正数，所以c1 c2，即颗粒半径小， 溶解度大。 L2， ln(c/c)=2M/(LRT)= lns，得到颗粒大小与饱和度s 的关系。 若溶液中同时存在大小不同的很多颗粒晶体，经过一段