生物分离工程习题集整理

1、生物分离工程习题一、名词解释1、双电层 ：偏离等电点的蛋白质的净电荷或正或负，成为带电粒子，在电解质溶液中就、吸引相反电荷的离子，由于离子的热运动，反离子层并非全部整齐的排列在一个面上，而是距表面由高到低有一定的浓度分布，形成分散双电层简称双电层。2、 stern 层（吸附层） ： 相距胶核表面有一个离子半径的 stern 平面以内，反离子被紧密束缚在胶核表面。3、扩散层： 在 stern 平面以外，剩余的反离子则在溶液中扩散开去，距离越远，浓度越小，最后达到主体溶液的平均浓度。4、超临界流体萃取： 利用超临界流体为萃取剂的萃取操作。5、陈化6、 “经纬”模型： 目前，较流行的初生细胞壁结构是

2、由 Lampert 等人提出的“经纬”模型，依据这一模型， 纤维素的微纤丝以平行于细胞壁平面的方向一层一层敷着在上面， 同一层次上的微纤丝平行排列，而不同层次上则排列方向不同，互成一定角度， 形成独立的网络，构成了细胞壁的 “经” ， 模型中的 “纬” 是结构蛋白 （富含羟脯氨酸的蛋白） ， 它由细胞质分泌，垂直于细胞壁平面排列， 并由异二酪氨酸交联成结构蛋白网， 径向的微纤丝网和纬向的结构蛋白网之间又相互交联， 构成更复杂的网络系统。 半纤维素和果胶等胶体则填充在网络之中，从而使整个细胞壁既具有刚性又具有弹性。7、细胞破碎： 指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来

3、8、凝聚：在化学物质（铝、铁盐等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成1mm大小块状凝聚体的过程。9、絮凝：絮凝剂（大分子量聚电解质）将胶体粒子交联成网，形成10mm大小絮凝团的过程。10、 错流过滤： 液体的流向和滤膜相切，使得滤膜的孔隙不容易堵塞。被过滤的发酵液在压力推动下， 带着混浊的微粒， 以高速在管状滤膜的内壁流动， 而附着在滤膜上的残留物质很薄，其过滤阻力增加不大，因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度。11、道南（Donnan）效应：离子和荷电膜之间的作用即相同电荷排斥而相反电荷吸引的作用。12、胶团13、电渗析：利用分子的荷电性质和分子大小的差别进行分离的膜分离法。14、截留率：

4、表示膜对溶质的截留能力 ,可用小数或百分数表示,在实际膜分离过程中 ,由于存在浓度极化，真实截留率为Ro =1-Cp/CmCp-透过液浓度Cm-截留液浓度。15、 截断曲线： 通过测定相对分子质量不同的球形蛋白质或水溶性聚合物的截留率， 可获得膜的截留率与溶质相对分子质量之间关系的曲线。16、截断分子量：截留曲线上截留率为 0.90 （ 90%）的溶质的相对分子质量叫截断分子量。17、泡点法：18、 浓差极化： 在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象。当溶剂透过膜而溶质留在膜上， 因 而使膜面上溶质浓度增大的现象.19、反渗透：使一侧溶液中的溶质（水）渗透到另一侧，在一侧所施加的压力必须大于渗透压

5、，此操作即为反渗透。20、基线：没有组分进入检测器时，检测器系统的噪声随时间变化的曲线通常为一条直线21、基线漂移： 当系统不稳定时，基线会随时间而定向缓慢变化的现象22、噪音：当系统不稳定时，不同因素引起基线的起伏变化的现象，称为基线的噪声23、纳滤：介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术24、Z电位：双电层中存在距表面由高到底的电位分布，接近紧密层和分散层交界处的点位值。25、等电点沉淀法：蛋白质在PH 值为等电点的溶液中净电荷为零，蛋白质之间静电排斥力最小， 溶解度最低， 利用蛋白质在 PH 值等于其等电点的溶夜中溶解度下降的原理进行沉淀分级的方法。26、分配系数：萃取过程中常用溶质在两相

6、中的总浓度之比27、分离因素：表征萃取剂对溶质A 和 B 分离能力的大小的数。28、乳化：水或有机溶剂以微小液滴分散在有机相或水相中的现象。29、HBL值：表面活性剂的亲水与亲油程度的相对强弱，在工业上常用HLB值来表示。HLB值即亲水与亲油平衡程度，HLB数越大，亲水性越强，形成O/W型乳浊液，HLB数越小，亲油性越强，形成W/O型乳浊液。30、盐溶：向蛋白质的水溶液中逐渐加入电解质时，开始阶段蛋白质的活度系数降低，并且蛋白质吸附盐离子后， 带点表层使蛋白质分子间相互排斥， 而蛋白质分子与水分子间的相互作用力却加强，因而蛋白质的溶解度增大的现象。31、盐析 : 蛋白质在高离子强度的溶液中溶解

7、度降低、发生沉淀的现象。32、聚合物的不相容性：当两种高分子聚合物之间存在相互排斥作用时,由于相对分子质量较大,分子间的相互排斥作用与混合过程的熵增加相比占主导作用,一种聚合物分子的周围将聚集同种分子而排斥异种分子,当达到平衡时,形成分别富含不同聚合物的两相,这种含有聚合物的溶液发生分相的现象.33、萃取生物转化：实际上是一种反应和分离耦合的过程34、反胶团：将表面活性剂在有机溶剂中形成的胶团叫反胶团35、漏出点：若将树脂装柱进行操作，流出液中产物离子达到某一浓度时，操作即应停止，树脂进行再生后再使用。这一浓度称为漏出点36、分子筛37、分子筛方法38、亲和吸附：借助于溶质和吸附剂之间的特殊的

8、生物结合力而实现的吸附过程。39、疏水作用吸附：利用溶质和吸附剂表面之间弱的疏水相互作用而被吸附的过程.40、吸附色谱41、分子筛色谱42、分辨率；两个邻近的峰之间的距离除以两个峰宽的平均值。43、亲和层析：将配体连接到基质上 ,用此种基质填充成层析柱,利用配体与对应的生物大分子（ 目的物 ）的专一亲和力,将目的物与其它杂质分离的一种纯化技术.44、晶核：球形晶体的半径随过饱和度的增大而降低,当 a 值足够大时Rc 已非常微小,此时溶质分子会和的概率又大大增加,极易形成半径小于Rc 的微小晶体 ,当 a 超过某一特定值时过饱溶液中就会自发形成大量晶核,这种现象为成核.45、盐析结晶46、二次成

9、核：向介稳态过饱和溶液中加入晶种，有新的晶核产生叫二次成核。47、定向力48、诱导力49、色散力50、液膜：是由水溶液或有机溶液构成的液体薄膜.51、反胶团含水率： 反胶团有机相中水与表面活性剂的摩尔比,称为含水率.52、非专一性洗脱53、层析剂：用于色谱分离技术中的固定相或分离介质，总称为层析剂。54、等点聚焦55、穿透曲线56、穿透时间57、露出点、单项选择1、在蛋白胶体外侧，有不同的电位，下列描述正确的是： （ C） 。A、胶核表面的电位。s是胶核的电位B、 Stern 平面上的电位为通常为零C在滑移面上的电位为，称电位D电位在双电层中是惟一无法测定出来的电位2、 关于蛋白胶体离子形成双

10、电层后， 蛋白外测分成不同的区域， 下列哪个区域不属于： （ D） 。A、胶核B、吸附层C分散层A） 。D、保护胶体颗粒不被沉淀的作用D、细胞黏度3、关于对絮凝作用的描述，下列说法中不正确的是：A水化作用B、絮凝作用C桥架作用4、破碎细菌的主要阻力是：（ B） 。A细胞膜B、细胞壁C细胞浓度5、在用沉淀法分离蛋白质的研究中，使用得最多的盐是：（ C） 。A硫酸铜；B、硫酸镁；C、硫酸氨；D、硫酸铁。6、下列哪种作用不是超声波破碎的作用过程：（ D） 。A空化彳用；B、冲击彳用；C剪切彳用；D降解作用。7 、溶菌酶（lysozyme） 适用于革兰氏阴性菌细胞的分解，应用于革兰氏阴性菌时，需辅以E

11、DTA#之更有效地作用于细胞壁。EDT厮起的作用是：（A）A、鳌合肽聚糖层外的脂多糖中的钙离子，破坏肽聚糖的稳定性；以提高溶菌酶的活性；C改变细胞的PH,破坏细胞的通透性；D和细胞表面的一些酶发生反应，破坏酶的活性。8、下列方法中不属于沉淀法的是：（ D） 。A盐析法；B、等电点法；C、加入有机聚合物析出法；D结晶9、关于蛋白质的描述不正确的是：（ D）A、蛋白质是两性高分子电解质，主要由疏水性各不相同的20种氨基酸组成；日 在水溶液中，多肽链中的疏水性氨基酸残基具有向内部折叠的趋势；C蛋白质表面由不均匀分布的荷电基团形成荷电区、亲水区和疏水区构成；D蛋白质用等电点的方法一定能够得到沉淀。10

12、、胶体离子之所以能够稳定存在，其主要原因下列哪个不是：（ A） 。A、胶体本身化学结构很加I定；日胶体外侧具有水化层；C胶体离子直接存在同性相排斥现象；D胶体形成的双电层。11、盐析分离蛋白时，在一定的pH 值及温度条件下，改变盐的浓度（即离子强度）达到沉淀的目的，称为“K s”分级盐析法。还有另外一种方法是：（B）A、“a”分级盐析法；以“3”分级盐析法；C分级盐析法；D “丫”分级盐析法。12、在膜分离当中，分离精度有小到大的排列正确的是：（ A） 。A、微滤超滤纳滤反渗透；B、反渗透微滤超滤纳滤；C纳滤反渗透V微滤超滤；D超滤纳滤反渗透微滤。13、在膜分离机制中常见的有三种模型，下列哪个

13、模型不属于膜分离模型：（ D） 。A毛细管流动模型；B、溶解扩散模型；C、优先吸W莫型 D渗透模型14、截断曲线是通过经验的方式判断好坏与否的一个标志，下列说法正确的是：（ D）A、曲线越陡，膜质量越高；B、曲线越陡，膜质量越差；C曲线是直线膜质量越好；H以上都不对。15、关于反萃取的概念，下列说法正确的是：（ A） 。A、溶质从萃取剂转移到反萃剂的过程；B、萃取时，反向加入溶剂的方法；C萃取时，反向加入溶剂的方法；D、以上都不对。16、萃取剂对溶质分离能力的大小不可用下列哪种参数表示：（ D） 。A分配系数；B、分离因素；C活度的比值；D分离时间。17、表面活性剂的亲水与亲油程度的相对强弱，

14、在工业上常用HLB数来表示。下列说法正确的是： （ B） 。A HLB数越小，亲水性越强；B、HLB数越大，亲水性越强；C HLB数越大，亲酯性越强；D、以上说法都不对。18、在生化工程中得到最广泛应用的双水相体系主要有：（ D） 。A PEG聚乙烯体系和 PEG磷酸盐体系； B PEG-Dex体系和聚丙二醇-PEG体系；C PEG-聚 乙烯体系和PEG磷酸盐体系；D、PEG- Dex体系和PEG磷酸盐体系。19、在PEG-DexM水相系统中，关于双节线形状描述正确的是：（C）。A、两种聚合物相对分子质量相差越小，双节线的形状越不对称；B、聚合物Dex的相对分子质量越高，双节线的形状越不对称；

15、C两种聚合物相对分子质量相差越大，双节线的形状越不对称；H聚合物Dex的相对分子质量越低，双节线的形状越不对称。 20、在双水相萃取分离中，常用的离心机是：（ B） 。A澄清型离心机；日带喷嘴的分离型离心机；C三足式离心机； H高压离心机21、 反胶团的微小界面和微小水相具有两个特异性功能， 除具有分子识别并允许选择性透过的半透膜功能之外，另一个特异性功能是：（ D） 。A、分离、浓缩可同时进行，过程简便；B、有很高的萃取率和反萃取率；可直接从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶；D在疏水性环境中具有使亲水性大分子如蛋白质等保持活性的功能。22、在用反胶团萃取技术分离蛋白质的研究中，使用得最多的

16、表面活性剂是：（ A） 。A、 AOT； B、 CTAB； C、 TOMA；C D、 PTEA。23、关于反胶团极性核正确的描述有：（ C） 。A、极性核中的水与普通水在性质上没有差异；日极性核含水量越大，反胶团的半径越小；C、 它包括由表面活性剂极性端组成的内表面和水；D、 它包括由表面活性剂极性端组成的内表面、平衡离子和水。24、对于小分子蛋白质（MV 20000）的AOT/异辛烷反胶团萃取体系，描述正确的有：（A）。A pH> pI时，蛋白质不能溶入反胶团内，但在等电点附近，急速变为可溶；B、当pH< pI时，即在蛋白质带负电荷的pH范围内，它们几乎完全溶入反胶团内；C当pH

17、>pI时，即在蛋白质带正电荷的pH范围内，它们几乎不溶入反胶团内；D pH> pl时，蛋白质能溶入反胶团内，但在等电点附近，急速变为不可溶。25、主要用于载体的开发和基础性研究上的液膜类型是：（ A） 。A乳化?初膜；B、支持?初膜；C整体?初膜；D反向液膜26、一般不能直接用乳化液膜技术来分离蛋白质，因为蛋白质通过膜相时， 容易失活， 但下列（D）具有萃取分离蛋白质的潜在优势。A、非常温和的膜溶剂；B、强选择性的流动载体；C在内水相设置专一性的化学反应；D、 结合反胶团的乳化液膜技术。27、从膜相回用、节能及分离效率的角度看，在工业规模上通常认为最适宜的破乳方法是：（ D） 。A

18、高速离心法；B、加热法；C相转移法；D电破乳法。28、对于弱酸性阳离子交换树脂描述不正确的有：（ B） 。A、活性基团有竣基（一 COOHi酚羟基等；B、其交换能力随溶液 pH的增加而下降；C对 于竣基树脂应在 pH>7的溶液中操作，而对于酚羟基树脂则应使溶液的pH>9; D与氢离子结合能力强，再生容易，耗酸量少。29、对于弱碱性阴离子交换树脂描述不正确的有：（ C） 。A活性基团有伯胺基团、仲胺基、叔胺基和口比咤基等；日在pHv 7的溶液中使用；C在pH> 7的溶液中使用；D、与OH吉合能力较强，再生成羟型较容易，耗碱（ NaCO或NH）量 少。30、关于001X9离子交换

19、树脂叙述正确的是：（A）。A交联度为9%勺苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂；日膨胀度为9%勺苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂； C、交联度为9%勺苯乙烯系凝胶型强碱性阳离子交换树脂；D、交联度为9%的苯乙烯系大孔型强酸性阳离子交换树脂。31、对于离子交换树脂的滴定曲线，不正确的叙述有：（ C） 。A、对于强酸性或强碱性树脂，滴定曲线有一段是水平的，到某一点即突然升高或降低，这 表示树脂上的功能团已经饱和；B、对于弱碱或弱酸性树脂，则无水平部分，曲线逐步变化；C、 由滴定曲线的转折点，不能估计其总交换量；D、 由转折点的数目， 可推知功能团的数目。32、关于离子交换过程，不正确的说法有：（

20、C） 。A、一般来说，液相速度越快或搅拌越激烈，浓度越浓，颗粒越大，吸附越弱，越是趋向于 内部扩散控制；B、相反，液体流速慢，浓度稀，颗粒细，吸附强，越是趋向于外部扩散控 制；C、 颗粒减小， 对内部扩散控制和外部扩散控制的影响程度一样；D、 离子的化合价越高，在树脂中扩散时，与树脂骨架（和扩散离子的电荷相反） 间存在库仑引力越大，因此扩散速 度就愈小。33、将含有链霉素和氯化钠的溶液稀释10 倍，则树脂吸附链霉素的量也（A） 。A、增加10倍；B、减少10倍；C、没有变化；D有变化但无规律可循。34、关于离子交换常数K,正确的描述有：（B）。A、 对于无机离子， 水化半径越小， 离子交换常数

21、K 越小；B、 对于有机离子， 水化半径越大，离子交换常数越大；C、 树脂的膨胀系数越大， 离子交换常数K 越大；D、 当有机溶剂存在时，常常会使对有机离子的离子交换常数K 升高。35、离子交换柱中支撑板的构造，从上至下依次为（D） 。A、滤板、橡胶圈、不锈钢网、橡胶圈和滤板；日 滤板、滤布和滤板；C、滤板、橡胶圈、滤布、不锈钢网和滤板；H滤板、橡胶圈、滤布、橡胶圈和滤板。36、在固定床制备无盐水时，离子交换和再生的操作方式一般为（C） 。A、顺流交换、）顺流再生；B逆流交换、顺流再生；G顺流交换、逆流再生；D逆流交换、逆流再生。37、 在固定床制备无盐水工艺中，为防止逆流再生时树脂的乱层，

22、下列说法不正确的是（ C） 。A、 再生剂自下向上流动时，同时有水自上向下流动， 两种液体自塔上部的集液装置排出；B、再生剂同时自塔的上部和下部通入，而从塔中部的集液装置中排出；C、从塔上部通入3050kPa的空气来压住树脂；D、在树脂层上装备金属丝网。38、 在工业规模上，吸附剂必须满足： 有良好的物理化学稳定性， 吸附能力高， 不引起失活，再生过程必须简便而迅速。那么可满足上述要求的吸附剂有：（ C） 。A活性炭；B、羟基磷灰石；C大网格聚合物吸附剂；D多孔玻璃。39、下列不是影响吸附过程的因素有：（ A） 。A吸附设备；B、吸附剂性质；C、吸附物性质；D操作条件。40、根据洗脱操作时展开

23、方式的不同，色谱分离可分为洗脱展开法、前沿分析法和（D）三种。 A梯度洗脱法；B、恒定洗脱法；C逐次洗脱法；D、置换展开法。 41、下列不属于吸附色谱技术的有： （ D） 。A共价作用色谱；以金属螯合作用色谱；C、羟基磷灰石色谱；D染料层析。42、关于分辩率叙述错误的有：（ B） 。A、溶液中各组分的分辨率是每一步纯化的目的，它表示所需要的目标物质与其他物质的分 离程度；以具有高度选择性的方法不一定能以高的分辨率分离混合物；C、通常色谱分离法比经典的单元操作（多级蒸储、多级萃取和结晶等）具有较高的分辨率；D分辨率可通过层析柱中色带的测量求得，也可由洗脱曲线的分析而求得。 43、亲和色谱中，在小

24、分子配基与载体间引入一定长度的“手臂”，其原因是：（ B） 。A、由于载体的空间位阻关系，使大分子化合物（亲和物）不能直接接触到配基；以增强配基与大分子化合物间的亲和力；C、提高配基对大分子化合物的选择性；H提高亲和色谱的分辩率。 44、关于亲和色谱，叙述错误的有：（ D） 。A、根据亲和色谱选择性的高低，可将亲和色谱分为专一性和基团性两大类；B、前者的配基仅对某种生物物质有特别强的亲和性，如单克隆抗体对抗原的特异性吸附；C、后者则指固定相配基对一类基团有极强的亲和关系，如一些辅酶（ NAD NADR ATP等）能与许多需要 这些辅酶才起催化作用的酶（各种脱氢酶、激酶等）发生亲和结合；D基团性

25、亲和色谱不具有实用意义，也不能扩大亲和色谱的适用范围。 45、下列关于“结晶”和“沉淀”的叙述不正确有： （ C） 。A、形成晶形物质的过程称为“结晶” ；以得到无定形物质的过程称为“沉淀”；C从溶液中形成新相的角度来看， 结晶和沉淀本质上是不一致的；D、 从溶液中形成新相的角度来看，结晶和沉淀在本质上是一致的。 46、从溶液中结晶的晶体不具有的性质是：（ A） 。A各向同性；B、自范性；C、各向异性；D均匀性。 47、结晶过程包括在三个步骤：（ D）A、形成过饱和溶液、晶体生长和重结晶；B、晶核形成、晶体生长和重结晶；C晶核形成、形成过饱和溶液和晶体生长；D形成过饱和溶液、晶核形成和晶体生长

26、。48、下列不是影响晶体纯度的因素有：（ B） 。A母液在晶体表面的吸藏；日 二次成核；C、形成晶簇，包藏母液；D晶习。49、对于接触成核优点的叙述不正确的是：（ A） 。A、溶液过饱和度对接触成核影响很大；B、易实现稳定操作的控制；C这种成核过程是在低过饱和度下进行的，能得到优质产品；DK产生晶核所需的能量非常之低，被碰撞的晶体不会造成宏观上的磨损。 三、简答题 1、影响双水相萃取体系分配平衡的因素有哪些？ 答： P122 成相聚合物的相对分子质量和浓度，盐的种类和浓度， PH 值，温度。 2、进行双水相生物转化反应需满足的条件有哪些？ 答：催化剂（酶、细胞等）应单侧分配； 底物应分配于催化

27、剂所处的相中；产物应分配在另一相中；要有合适的相比，如产物分配在上相中，则相比要大，反之则相比要小。3、采用双水相系统进行生物转化反应的有哪些优点？答：不需载体，不存在多孔载体中的扩散阻力，故反应速度较快，生产能力高；生物催化剂在双水相系统中较稳定；两相间表面张力低，轻微搅拌（剪切力低）即能形成高度分散系统，分散相液滴在10 dm以下，有很大的表面积，有利于底物和产物的传递。4、为什么说反胶团萃取技术为活性蛋白质的分离开辟了一条具有工业应用前景的新途径？答：静电相互作用 立体性相互作用5、反胶团有哪几种制备方法答：注入法 相转移法 溶解法6、液膜的膜相性质如何，它由哪些成分组成，与生物膜有何相

28、似性？答：性质：在膜两侧同时进行萃取和反萃取（或吸收与解吸）操作组成： 1 、膜溶剂 2、表面活性剂3、流动载体4 、膜增强剂相似性：具有选择透过性：7、如何制备乳化液膜？答：在强烈剪切率下，缓慢添加水相（内水相）于一含有表面活性剂的油相中，形成动力学上稳定的油包水（ W/O） 型乳化液， 再通过一温和搅拌将油包水乳化液分散于一连续水相 （外水相）中，膜相充当了两水相的隔离层，因而内相不含有外相水溶液。8、试述工业规律应用中对乳化液膜膜相成分有什么要求？答： 在反应器或萃取器中为保证较高的质量传递速率，需要有一定的搅拌强度，以便使W/O 乳化液和原料相之间有一个很大且稳定的接触面积，因而要求W

29、/O 乳化小球在这样的搅拌速度下保持稳定；在解乳化工程中破乳容易，内相容易和膜相分开；有一定的抑制外相的水渗入内相的作用；化学性质稳定，价廉且易获得。9、简述离子交换树脂的结构性质答：包括：三维空间网状骨架、官能团和活性离子。树脂骨架特性：当弹力大到和渗透压达到平衡时，树脂体积就不再增大。10、试述离子交换树脂的膨胀系数与哪些因素有关。答：树脂的交联度树脂的交换量 树脂的可交换容量溶液中离子性质11、为什么离子交换树脂对有机大分子吸附时会存在假平衡？答： 树脂的活性中心受空间排列的影响不能全部吸附有机大分子， 即树脂上的活性中心排列过密，其中一部分活性中心被有机大分子遮住，影响了树脂的吸附量；

30、树脂颗粒度影响对大分子的交换， 当树脂的颗粒较大时， 有机大分子在树脂的内部扩散速度很慢，达到平衡需要的时间较长。12、简述离子交换的过程。答：外扩散或膜扩散 内扩散或粒扩散交换反应13、简述大网格离子交换树脂的优点。答： 选择性好、 容易解吸、 机械强度高、 可反复使用、 流体阻力较小等。 特别是其孔隙大小、骨架结构和极性均可按需要、 通过原料和合成条件的改变而获得， 因此可适用于各种有机物的吸附纯化。如头孢菌素、 VB12 、林可霉素等 。14、试述离子交换树脂再生的一般原则。答：再生剂的选择：钠型强酸性树脂用NaCl溶液再生，氢型强酸性树脂用强酸再生；氯型强碱性树脂用NaCl再生，羟型强

31、碱性阴树脂用NaOH§液再生。再生剂的用量：通常控制恢复程度为70%80%15、如何选择离子交换树脂及其操作条件？答：条件：交换时的pH值；树脂的型式；溶液中产物浓度；洗脱条件。16、简述制备无盐水时混合床的优点及其操作过程。答：优点：反应完全、可避免在脱盐过程中溶液酸碱度的变化。原水排水.，再/病_空气水逆流敢再生彼空气fb)(c)(d)操作过程：四I 1 I "":打，的将t17、简述大网格吸附剂的解吸方法。18、大网格聚合物吸附剂的特点是什么，分为几种类型？19、什么是色谱分离，其基本特点如何？答：色谱分离是利用多组分混合物中各组分物理化学性质(如吸附力、分

32、子极性、分子形状和大小、分子亲和力、分配系数等)的差别，使各组分以不同程度分布在两个相(固定 相和流动相)中。当多组分混合物随流动相流动时，由于各组分理化性质的差别，而以不同速率移动，使之分离。色谱分离的基本特点：分离效率高应用范围广选择性强(4)高灵敏度的在线检测快速分离过程自动化操作20、用色谱分离法分离生物产品时对层析剂有何要求？21、简述有机基质层析剂的特点。22、简述亲和色谱的基本过程。答：把具有特异亲和力的一对分子的任何一方作为配基，在不伤害其生物功能情况下， 与不溶性载体结合，使之固定化，装入色谱柱，然后把含有目的物质的混合液作为流动相，在有利于固定相配基和目的物质形成络合物的条

33、件下进入色谱柱。目的物质被吸附，杂质直接流出。变换过柱溶液，使配基与其亲和物分离，获纯化的目的产物。23、在亲和色谱中经常被采用的生物亲和关系有哪些？答：酶：底物、底物类似物、抑制剂、辅酶、金属离子；抗体：抗原、病毒、细胞；激素、维生素：受体蛋白、载体蛋白；外源凝集素：多糖、糖蛋白、细胞表面受体蛋白、细胞；核酸：互补碱基链段、组蛋白、核酸聚合酶、核酸结合蛋白；细胞：细胞表面特异蛋白、外源凝集素。24、简述制备过饱和溶液的方法。答：将热饱和溶液冷却 将部分溶剂蒸发 化学反应结晶 盐析结晶25、工业结晶过程中控制成核现象的措施有哪些？答： 维持稳定的过饱和度，防止结晶器在局部范围内产生过饱和度的波

34、动。 限制晶体的生长速率。 尽可能减低晶体的机械碰撞能量及几率，长桨叶、慢搅拌是常用的方法。 对溶液进行加热、过滤等预处理，以消除溶液中可能成为晶核的微粒。 使符合要求的晶粒得以及时排出，而不使其在器内继续参与循环。 将含有过量细晶的母液取出后加热或稀释，使细晶溶解（细消） ，然后送回结晶器。 调节原料溶液的 pH 值或加入某些具有选择性的添加剂，以改变成核速率。26、试述杂质对晶体生长速率的影响途径。答： 通过改变溶液的组成或平衡饱和浓度，改变晶体与溶液之间界面上液层的特性，影响溶质长入晶面。 杂质本身在晶面上吸附，产生阻挡作用。 如结构与晶格有相似之处，杂质有可能长入晶体内；晶体生长过快产

35、生晶体缺陷和位错时，晶格不同也可能产生吸藏现象。27 . 絮凝处理中大分子化合物对溶胶稳定性有什么影响？答：为双重性： 1.一定量大分子起稳定作用（保护作用） ：如亲水性的明胶；蛋白质；淀粉等。血中磷酸钙，碳酸钙由蛋白质保护而不沉淀。 2. 少量大分子敏化作用：破坏稳定性，使电解质聚沉值变小 .28 . 错流微滤与传统过滤相比有何优点？答：传统过滤作用是由两个过程组成：筛选作用和吸附作用。 如果微粒比滤层的孔隙大，即产生筛选作用。 混浊微粒被截留， 不仅是筛选作用的结果， 也是过滤层里面发生的吸附作用的结果。 在悬浮微粒过滤时， 微粒的直径使它不可能通过缝隙的入口时， 被截留在过滤层的表面上，

36、微粒又形成了第二道过滤层，在入口孔隙的上方积累，随之堵塞了他们。29 凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？答：凝聚：指在投加的化学物质（铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成1 mm大小块状凝聚体的过程。胶体粒子（10-100nm）中性盐促进下脱稳相互聚集成大粒子（ 1mm ）机理： a 中和粒子表面电荷b 消除双电层结构絮凝： 指使用絮凝剂 （天然的和合成的大分子量聚电解质） 将胶体粒子交联成网， 形成 10mm大小絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。絮凝：大分子聚电解质将胶体粒子交联成网状，形成絮凝团的过程机理：架桥作用结合使用：在发酵液中加入具有高价阳离子的

37、电解质，由于能降低Z电位和脱除胶粒表面的水化膜，就能导致胶粒间的凝聚作用30 . 如何理解盐溶和盐析？影响盐析的主要因素有哪些？答： 盐溶 ： 蛋白质水溶液中逐渐加入电解质后， 其活度系数降低且其吸附盐离子后， 带电表层使蛋白质分子之间相互排斥而与水分子之间相互作用加强，其溶解度增加的 现象。盐析 ：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低，发生沉淀的现象影响盐析的主要因素：溶质种类的影响：Ks和3值溶质浓度的影响：蛋白质浓度大，盐的用量小，但共沉作用明显，分辨率低；蛋白质浓度小，盐的用量大，分辨率高；pH值：影响蛋白质表面净电荷白数量，通常调整体系 pH值，使其在pI附近； 盐析温度：大多数情况

38、下，高盐浓度下，温度升高，其溶解度反而下降；31 .有机溶剂沉淀蛋白质的机理什么？用有机溶剂沉淀蛋白质时应注意哪些事项？32 .等电点沉淀的工作原理是什么？所有的蛋白质都会在等电点时候沉淀吗？为什么？答：在低的离子强度下，调 pH至等电点，使蛋白质所带净电荷为零，降低了静电斥力，而 疏水力能使分子间相互吸引，形成沉淀。本法适用于憎水性较强的蛋白质，例如酪蛋白在等电点时能形成粗大的凝聚物。但对一些亲水性强的蛋白质。如明胶，则在低离子强度的溶液中，调pH在等电点并不产生沉淀。33 .简述优先吸附模型原理。优先吸附模型适合解释什么样的膜分离过程？答：优先吸附一毛细孔流动模型（ Preferentia

39、l-capillary flow model ）由Sourirajan于1963年建立。他认为用于水溶液中脱盐的反渗透膜是多孔的并有一定亲水性，而对盐类有一定排斥性质。在膜面上始终存在着一层纯水层，其厚度可为几个水分子的大小（见图179a）。在压力下，就可连续地使纯水层流经毛细孔。从图 17-9b可想象如果 毛细孔直径恰等于 2倍纯水层的厚度，则可使纯水的透过速度最大，而又不致令盐从毛细孔 中漏出，即同时达到最大程度的脱盐。Sourirajan根据这一想法，成功地选择了膜材料，合成了一定孔径的膜，以满足应用于不同系统的需要。34 .何谓超临界流体萃取，并简述其分离原理。35 .膜污染是哪些途径

40、造成？如何有效防止和清除膜污染？36 .何谓浓差极化？在反渗透和超滤中对膜分离有何影响？如何消除浓差极化带来的影 响？答：溶液在膜的高压侧，由于溶剂和低分子物质不断透过超滤膜， 结果在膜表面溶质（或大 分子物质）的浓度不断上升，产生膜表面浓度与主体流浓度的浓度差， 这种现象称为膜的浓 差极化。在反渗透中，膜面上溶质浓度大，渗透压高，致使有效压力差降低，而使通透量减小在超滤和纳滤中，处理的是高分子或胶体溶液，浓度高时会在膜面上形成凝胶层，增大了阻力而使通量降低.减缓措施：一是提高料液的流速，控制料液的流动状态，使其处于紊流状态，让膜面处的液体与主流更好地混合；二是对膜面不断地进行清洗，消除已形成

41、的凝胶层。采用错流过滤.37 .简述高分子絮凝剂的作用原理。答：高分子絮凝剂的吸附架桥作用敏化作用：破坏稳定性，使电解质聚沉值变小絮凝：通过“架桥”效应导致絮凝38 .什么是纳滤？纳滤有何特点？答：概念：介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术。特点：截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间,为 2002000纳滤膜对无机盐有一定的截留率，因为它的表面层由聚电解质所构成，对离子有静电相互作用。多是复合膜，表面分离层和支撑层的化学组成不同。分离层可能拥有1nm左右的微孔结构，故称“纳滤”。由于其截留率大于95%勺最小分子约为1 nm,故称之为纳滤膜。39 .为何要对发酵液进行预处理？答：1）浓度低，杂质多

42、，发酵液或生物溶液又属于非牛顿型流体。2）菌体太小，黏度太大不能过滤；离心耗能昂贵。3）改变物理性质，促进分离固形物的速度，提高固液分离器的效率；4）尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）；预处理的方法1）加热法（蛋白变性）2）调节悬浮液的PH值（PI沉淀）3）凝聚和絮凝40 .简述超声波破碎的机理。41 .什么是盐溶？什么是盐析？简述盐析的机理。42 .为什么要进行陈化？哪些情况不需要进行陈化？43、聚丙烯胺酰胺凝胶电泳分离原理44、什么是色谱图？其包含哪些信息？45、结晶和过饱和曲线的意义 ?46、结晶形成的条件四、图析题1 .什么截留率？下图为一分子量和截留率的关系图，从图中你

43、能得到什么信息？但到目前为止，对试验条件尚无统一规定。质量好的膜，应有陡直的截断曲线，可使不同分子量的溶质分离完全；反之，斜坦的截断曲线会导致分离不完全。2 .下图表示对卵清蛋白（Ovalbumin,OA ）和碳氧血红蛋白（COHb）进行盐析时，3随 pH的变 化。图中的3代表什么？图中的曲线说明了什么？答：上图表示对卵清蛋白（Ovalbumin）和碳氧血红蛋白进行盐析时，3随 pH的变化。由 于3代表溶解度的对数，故3变化一个单位，溶解度就变化10倍。通常3在等电点附近有极小值。两种蛋白质的相对溶解度会随pH而变化很大；例如从图上可见， 当pH从5变到6时，在一定盐浓度下，两种蛋白质溶解度之

44、比的变化可达几千倍。3 .下图为三级操作萃取的实验流程，请说明图中每个分离步骤的基本原理。和普通单级萃 取有什么区别？有何优势？1Vf ?C2E 1VF ?C2 VS?C1F 2slE 1Q1nQnE 1答：三级逆流萃取中，进入第一级混合萃取罐， 在此与从第二级沉降器来的萃取相混合接触,然后流入第一级沉降器分成上下两液层，上层为萃取相，富含目的产物，送去经蒸储等回收溶剂和产物的进一步精制； 而下一层为萃余相， 含目的产物的浓度已比新鲜料液低得多，送第二级萃取回收产物。 如此经三级萃取后， 最后一级的萃余相作为废液排走。普通单级萃取不同的是其萃余相经过多级萃取回收 优势：在逆流萃取中，只在最后一

45、级中加入萃取剂，故和错流萃取相比，萃取剂之消耗量较 少，因而萃取液平均浓度较高 。与普通单级萃取未被萃取的分率低萃取较完全。4 .在PEG/Dex体系中加入 NaCl ,对卵蛋白和溶菌酶分配系数的影响如下图所示，相系统：8% （质量分数）Dex500, 8% （质量分数）PEG4000 , 0.5mmol/L磷酸钠，pH6.9。根据图溶菌酶带正电，卵蛋白带负电。Ui-lnKZ (Z z)f kA示说明为什么能将卵蛋白和溶菌酶混合物分离开5 .下图为在含 PEG磷酸酯或TMA-PEG 的PEG/磷酸盐系统中pH对青霉素酰化酶上相收率 Y 的影响，相系统为： 12% (w/w) PEG6000含

46、8%(w/w)PEG-磷酸酯,0.6mol/L 磷 酸盐,pH7.0 ;。相系统为：11% (w/w) PEG4000含 8%(w/w)TMA-PEG , 0.7mol/L 磷酸盐，pH7.2 o根据图示说明为什么青霉素酰化霉在相系统的上相中其收率减小，而在。相系统的上相中其收率增加?以含PEG磷酸酯或TMA-PEG的PEG/磷酸盐系统提取青霉素酰化酶：当pH时，青霉素酰化酶带负电，易分配于带正电荷的TMA-PEG中使上相酶收率增加；相反,PEG-磷酸酯带负电，而使上相酶收率降低。6.下图为三步操作分离核糖核酸酶a、细胞色素c和溶菌酶(它们的等电点分别为7.8、10.6和11.1)的实验流程，

47、请说明图中每个分离步骤的基本原理。溶液A核穗核酸酶a叁白质泯台液，o50miiol/L AOT： ' KCL-LI. Imtol/L口. 5m口 1/1pHU.5KClJ=2>ol/L叱溶液E细胞色素。0潘液C溶葡酶答：AOT可形成带负电的反胶团：1,在PH=9时，由于核糖核酸酶的等电点为7.8,酶带负电，由于静电吸附，不溶于反胶团而与其他两种蛋白分开。2,相分离得到的反胶团(含细胞色素和溶菌酶)与 0.5mol/l的kcl溶液接触后，细胞色素反萃取到水相。而溶菌酶的溶 解度无影响，故仍在反胶团中。3,当反胶团与2.0mol/lkcl , PH=11的溶液混合后，由于静电作用而溶

48、解度下降，被反萃取到水相而被分离出来。7.下图为大网格吸附剂 XAD-2吸附赤霉素，其中4条曲线代表的操作条件分别为：1 0.1% NaCl ,流速 8 L/min ; 20.1%NaCl ,流速 2 L/min ;35%NaCl ,流速 8 L/min ; 45%NaCl ,图上能够得到什么信息?五、论述题1、将反胶团萃取技术与其他蛋白质分离技术(液膜、双水相、色谱分离)相比较，指出它 们各自的适用场合。2、请比较超滤技术、反胶团萃取技术和液膜分离技术在蛋白质分离上各自的优势和缺点。3、论述各种色谱分离(吸附、分配、离子交换、凝胶、亲和)的机理。答：(1)吸附色谱法利用被分离组分对固体表面活

49、性吸附中心吸附能力的差别而实现分离。其流动相为气体或液体，固定相为固体吸附剂。吸附剂过程中样品分子( X)与流动相分子(Y)争夺吸附剂表面活性中心。(2)分配色谱法利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别而实现分离。其流动相为气体或液体，固定相为液体(3)离子交换色谱法利用被分离组分离子交换能力的差别而实现分离，其流动相一般为 液体，固定相为离子交换树脂。离子交换树脂按可交换离子的电荷符号又可分为阳离子与阴 离子交换树脂(4)凝胶色谱法又称空间排阻色谱法，根据被分离组分分子的尺寸大小而进行分离。其固定相是多孔性凝胶填料，流动相为有机溶剂或水溶液。(5)亲和色谱法是基于固定相的配基与生物分子

50、间的特殊生物亲和能力的不同来进行相互 分离的4、生物分离工程工程和传统的分离有什么样的差别？在设计生物分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？5、发酵液为何需要预处理？列举三种以上的方法有论述发酵液的预处理？6、论述常见沉淀法在生物分离工程中的应用。答：根据所加入的沉淀剂的不同，沉淀法可以分为：(1)盐析法(2)等电点沉淀法；本法适用于憎水性较强的蛋白质，例如酪蛋白在等电点时能形成粗大 的凝聚物。但对一些亲水性强的蛋白质。如明胶，则在低离子强度的溶液中，调pH在等电点并不产生沉淀。(3)有机溶剂沉淀法；分辨率比盐析法高，溶剂容易除去并可以回收。缺点是易使酶变性。

51、(4)非离子型聚合物沉淀法；用聚乙二醇等非离子性聚合物沉淀生化物质简单有效，生化 物质容易保持生物活性。（ 5 ）聚电解质沉淀法； （ 6 ）高价金属离子沉淀法等。除（3）也能适用于抗生素等小分子外，其他各种方法只适用蛋白质等大分子。7、设计一双水相萃取系统，模拟绘制其相图，并利用双水相体系测定胰蛋白酶在该双水相体系的分配系数；并萃取胰蛋白酶，确定其萃取的效果，分析影响萃取的主要因素。8、设计一蛋白类药物的提取分离工艺，并简要说明其中所使用的主要方法。生物分离工程复习题一、名词解释1. 凝聚 ：在电解质作用下，破坏细胞菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使胶体粒子聚集的过程。2. 分配系数： 在

52、一定温度、压力下，溶质分子分布在两个互不相溶的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度为一常数叫分配系数。3. 絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程4. 过滤：是在某一支撑物上放过滤介质，注入含固体颗粒的溶液，使液体通过，固体颗粒留下，是固液分离的常用方法之一。5. 萃取过程：利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的6. 吸附：是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。7. 反渗析：当外加压力大于渗透压时，水将从溶液一侧向纯水一侧移动，此种渗透称之为反渗透。8.

53、离心沉降：利用悬浮液或乳浊液中密度不同的组分在离心力场中迅速沉降分层，实现固液分离9. 离心过滤： 使悬浮液在离心力场作用下产生的离心力压力，作用在过滤介质上， 使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离，是离心与过滤单元操作的集成，分离效率更高10. 离子交换：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。11. 固相析出技术： 利用沉析剂（ precipitator ）使所需提取的生化物质或杂质在溶液中的溶解度降低而形成无定形固体沉淀的过程。12. 助

54、滤剂： 助滤剂是一种具有特殊性能的细粉或纤维，它能使某些难以过滤的物料变得容易过滤13. 色谱技术： 是一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构含有固定相（多孔介质）和流动相，根据物质在两相间的分配行为不同（由于亲和力差异） ，经过多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸），达到分离的目的。14. 有机溶剂沉淀：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出。15. 等电点沉淀：调节体系pH 值，使两性电解质的溶解度下降，析出的操作称为等电点沉淀。16. 膜分离 ：利用膜的选择性（孔径大小） ，以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离

55、的一种技术。17. 化学渗透破壁法 ：某些化学试剂，如有机溶剂、变性剂、表面活性剂、抗生素、金属螯合剂等，可以改变细胞壁或细胞膜的通透性，从而使胞内物质有选择地渗透出来。18. 超临界流体： 超临界流体是状态超过气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点临界点后的流体。19. 反渗透： 在只有溶剂能通过的渗透膜的两侧，形成大于渗透压的压力差，就可以使溶剂发生倒流，使溶液达到浓缩的效果，这种操作成为反渗透。20. 树脂工作交换容量： 单位质量干树脂或单位体积湿树脂所能吸附的一价离子的毫摩尔数称为树脂交换容量，在充填柱上操作达到漏出点时，树脂所吸附的量称为树脂工作交换容量。21. 色谱阻滞因数： 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，以 Rf 表示。22.