生物制药工艺学习题 第八章 离子交换法

第八章 离子交换法 一 填空题一 填空题 1 离子交换剂由 和 组成 平衡离子带 为阳离子交换树脂 平衡离子带 称阴离子交换树脂 2 常见的离子交换剂有 等 3 离子交换树脂的基本要求有 和 4 影响离子交换选择性的因素主要有 等 5 请写出下列离子交换剂的名称和类型 CM C 的名称是 属于 交换纤维素 DEAE C 的名称是 属于 交换纤维素 6 色谱聚焦 chromatofocusing 是一种高分辨的新型的蛋白质纯化技术 它是根据 结合 能分离几百毫克蛋白质样品 洗脱峰被聚焦效应浓缩 分辨率 很高 操作简单 7 写出下列离子交换剂类型 732 724 717 CM C DEAE C PBE94 8 在采用多缓冲阴离子交换剂作固定相的离子交换聚焦色谱过程中 当柱中某位点之 pH 值下降到蛋白质组分 值以下时 它因带 电荷而 如果柱中有 两种蛋白组分 pI 值较 者会超过另一组分 移动至柱下部 pH 较 的位点进 行 9 影响离子交换选择性的因素有 二 选择题二 选择题 1 用钠型阳离子交换树脂处理氨基酸时 吸附量很低 这是因为 A 偶极排斥 B 离子竞争 C 解离低 D 其它 2 在酸性条件下用下列哪种树脂吸附氨基酸有较大的交换容量 A 羟型阴 B 氯型阴 C 氢型阳 D 钠型阳 3 在尼柯尔斯基方程式中 K 值为离子交换常数 K 1 说明树脂对交换离子吸引力 A 小于平衡离子 B 大于平衡离子 C 等于平衡离子 D 其它 三 名词解释三 名词解释 1 蛇笼树脂 2 尼柯尔斯基方程式 3 偶极离子排斥作用 四 问答题四 问答题 1 简述离子交换纤维素的特点有哪些 2 请以 CM C 为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些 并说出各 种方法的洗脱原理 3 请以 DEAE C 为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些 并说出 各种方法的洗脱原理 4 由下图 利用给出的两种离子交换剂 E1 E2 分离 3 种蛋白质 P1 P2 P3 用箭头 流程图表示 并指出 E1 E2的类型 5 下图为离子交换法应用实例 请填写生产工艺流程中的空格 可选因素 阴离子交换树 脂 阳离子交换树脂 0 05mol L 氨水 0 1mol L 氨水 2mol L 氨水 简述从 滤液 开始 以后步骤的分离原理 第八章 离子交换法 答案 一 填空题 1 离子交换剂由 惰性的不溶性载体 功能基团 和 平衡离子 组成 平衡离子带 正电荷 为阳离子交换树脂 平衡离子带 负电荷 称阴离子交换树脂 2 常见的离子交换剂有离子交换树脂 离子交换纤维素 葡聚糖凝胶离子交换剂等 3 离子交换树脂的基本要求有 有尽可能大的交换容量 有良好的交换选择性 化学性质稳定 化学动力学性能好 和 物理性能好 4 影响离子交换选择性的因素主要有 离子价与离子水合半径 离子价与离子浓度 交换环境 树脂结构 偶极离子排斥 等 5 请写出下列离子交换剂的名称和类型 CM C 的名称是羧甲基纤维素 属于弱酸型阳离 子交换纤维素 DEAE C 的名称是二乙基氨基乙基纤维素 属于强碱型阴离子交换纤维素 6 色谱聚焦 chromatofocusing 是一种高分辨的新型的蛋白质纯化技术 它是根据蛋白 质的等电点 结合离子交换技术的大容量色谱 能分离几百毫克蛋白质样品 洗脱峰被聚 焦效应浓缩 分辨率很高 操作简单 7 写出下列离子交换剂类型 732 强酸型阳离子交换树脂 724 弱酸型阳离子交换树 脂 717 强碱型阴离子交换树脂 CM C 阳离子交换纤维素 DEAE C 阴离子 交换纤维素 PBE94 阴离子交换剂 8 在采用多缓冲阴离子交换剂作固定相的离子交换聚焦色谱过程中 当柱中某位点之 pH 值下降到蛋白质组分 PI 等电点 值以下时 它因带 正 电荷而 下移 如果柱中有两种蛋白组分 pI 值较 大 高 者会超过另一组分 移动至柱下部 pH 较 高 的位点进行 聚焦 交换 9 影响离子交换选择性的因素有 离子水合半径 离子价与离子浓度 交换环境 树脂结构 偶极离子排斥 二 选择题 1 用钠型阳离子交换树脂处理氨基酸时 吸附量很低 这是因为 C A 偶极排斥 B 离子竞争 C 解离低 D 其它 2 在酸性条件下用下列哪种树脂吸附氨基酸有较大的交换容量 C A 羟型阴 B 氯型阴 C 氢型阳 D 钠型阳 3 在尼柯尔斯基方程式中 K 值为离子交换常数 K 1 说明树脂对交换离子吸引力 A 小于平衡离子 B 大于平衡离子 C 等于平衡离子 D 其它 三 名词解释 1 蛇笼树脂 由丙烯酸或甲基丙烯酸在季胺型阴离子交换树脂 如 Dowex 中聚合而成 的一类树脂称蛇笼树脂 它是一种两性树脂 它适宜于从有机物质 如甘油 水溶液中吸 附盐类 再生时用水洗 就可将吸着的离子洗下来 2 尼柯尔斯基方程式 即 其中 m1 m2 及 C1 C2 分别代表树脂上和溶液中的两种离子的浓度 K 值的大小取决于 树脂和交换离子的性质 以及交换条件 K 1 时说明离子 A1 比离子 A2 对树脂有较大的 吸引力 反之 K 1 时树脂对 A2 的吸引力大于 A1 3 偶极离子排斥作用 许多生化物质都是两性物质 其中有些是偶极离子 因为它们即使 净电荷为零时 正电中心和负电中心并不重叠 遂成偶极 偶极离子在离子交换过程中的 行为是很特殊的 现以氨基酸的离子交换为例 式中由于使用了钠型树脂 被吸附氨基酸的羧基所带的负电荷与树脂磺酸基之负电荷产生 排斥力 这就是所谓偶极离子的排斥作用 因此使树脂对氨基酸的吸附量大大降低 四 问答题 1 简述离子交换纤维素的特点有哪些 答 离子交换纤维素的特点是 离子交换纤维素为开放的长链骨架 大分子物质能自由地 在其中扩散和交换 亲水性强 表面积大 吸易附大分子 交换基团稀疏 对大分子的实 际交换容量大 吸附力弱 交换和洗脱条件缓和 不易引起变性 分辨力强 能分离复杂 的生物大分子混合物 2 请以 CM C 为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些 并说出各 种方法的洗脱原理 答 无论是升高环境的 pH 还是降低 pH 或是增加离子强度都能将被吸附物质洗脱下来 现 以羧甲基纤维素为例加以说明 图中 H2N P 表示蛋白质 C 表示纤维素 1 升高环境的 pH 使蛋白质在此 pH 下失去电荷 从而丧失与 CM C 结合力而被洗脱 下来 2 降低环境的 pH 使 CM C 在此 pH 下不解离 从而不能吸附蛋白质而被洗脱下来 3 用高浓度的同性离子根据质量作用定律将目的物离子取代下来 3 请以 DEAE C 为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些 并说出 各种方法的洗脱原理 答 无论是升高环境的 pH 还是降低 pH 或是增加离子强度都能将被吸附物质洗脱下来 1 升高环境的 pH 使 DEAE C 在此 pH 下不解离 从而不能吸附蛋白质而被洗脱下来 2 降低环境的 pH 使蛋白质在此 pH 下失去电荷 从而丧失与 DEAE C 结合力而被洗 脱下来 3 用高浓度的同性离子根据质量作用定律将目的物离子取代下来 4 由下图 利用给出的两种离子交换剂 E1 E2 分离 3 种蛋白质 P1 P2 P3 用箭 头流程图表示 并指出 E1 E2 的类型 E1 为阴离子交换剂 E2 为阳离子交换剂 5 下图为离子交换法应用实例 请填写生产工艺流程中的空格 可选因素 阴离子交换树 脂 阳离子交换树脂 0 05mol L 氨水 0 1mol L 氨水 2mol L 氨水 简述从 滤液 开始 以后步骤的分离原理 答 阳离子交换树脂 0 05mol L 氨水 0 1mol L 氨水 2