生物分离技能题库

生物分离技巧一、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．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5．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。6．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。7．助滤剂：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。8．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。9．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。10．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的一种技术。11．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。12．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。13．膜的浓差极化：是指但溶剂透过膜，而溶质留在膜上，因而使膜面浓度增大，并高于主体中浓度。14．盐析：是利用不同物质在高浓度的盐溶液中溶解度的差异，向溶液中加入一定量的中性盐，使原溶解的物质沉淀析出的分离技术。15．反相色谱：是指固定相的极性低于流动相的极性，在这种层析过程中，极性大的分子比极性小的分子移动的速度快而先从柱中流出。16．亲和层析：是利用生物活性物质之间的专一亲和吸附作用而进行的层析方法。是近年来发展的纯化酶和其他高分子的一种特殊的层析技术。二、选择1．HPLC是哪种色谱的简称（C）。A．离子交换色谱B.气相色谱C.高效液相色谱D.凝胶色谱2．针对配基的生物学特异性的蛋白质分离方法是（C）。A.凝胶过滤B.离子交换层析C.亲和层析D.纸层析3．盐析法沉淀蛋白质的原理是（B）A.降低蛋白质溶液的介电常数B.中和电荷，破坏水膜C.与蛋白质结合成不溶性蛋白D.调节蛋白质溶液pH到等电点4．从组织中提取酶时，最理想的结果是（C）A.蛋白产量最高B.酶活力单位数值很大C.比活力最高D.Km最小5．适合于亲脂性物质的分离的吸附剂是（B）。A．活性炭B.氧化铝C.硅胶D.磷酸钙6．下列哪项酶的特性对利用酶作为亲和层析固定相的分析工具是必需的？（B）A.该酶的活力高B.对底物有高度特异亲合性C.酶能被抑制剂抑制D.最适温度高E.酶具有多个亚基7．用于蛋白质分离过程中的脱盐和更换缓冲液的色谱是（C）A．离子交换色谱B.亲和色谱C.凝胶过滤色谱D.反相色谱8．盐析法沉淀蛋白质的原理是（B）A.降低蛋白质溶液的介电常数B.中和电荷，破坏水膜C.与蛋白质结合成不溶性蛋白D.调节蛋白质溶液pH到等电点9．蛋白质分子量的测定可采用（C）方法。A．离子交换层析B.亲和层析C.凝胶层析D.聚酰胺层析10．氨基酸的结晶纯化是根据氨基酸的（A）性质。A.溶解度和等电点B.分子量C.酸碱性D.生产方式11．离子交换剂不适用于提取（D）物质。A．抗生素B.氨基酸C.有机酸D.蛋白质12．阴离子交换剂（C）。A、可交换的为阴、阳离子B、可交换的为蛋白质C、可交换的为阴离子D、可交换的为阳离子13．工业上强酸型和强碱型离子交换树脂在使用时为了减少酸碱用量且避免设备腐蚀，一般先将其转变为（B）。A、钠型和磺酸型B、钠型和氯型C、铵型和磺酸型D、铵型和氯型14．哪种细胞破碎方法适用工业生产（A）A.高压匀浆B超声波破碎C.渗透压冲击法D.酶解法15.在葡聚糖与聚乙二醇形成的双水相体系中，目标蛋白质存在于（A）A.上相B下相C.葡聚糖相D.以上都有可能16.下列关于固相析出说法正确的是（B）A.沉淀和晶体会同时生成B析出速度慢产生的是结晶C.和析出速度无关D.析出速度慢产生的是沉淀17.若两性物质结合了较多阳离子，则等电点pH会（A）A.升高B降低C.不变D.以上均有可能18.通过改变pH值从而使与离子交换剂结合的各个组分被洗脱下来，可使用（A）A.阳离子交换剂一般是pH值从低到高洗脱B阳离子交换剂一般是pH值从高到低洗脱C.阴离子交换剂一般是pH值从低到高D.以上都不对19．结晶过程中，溶质过饱和度大小（A）。A、不仅会影响晶核的形成速度，而且会影响晶体的长大速度B、只会影响晶核的形成速度，但不会影响晶体的长大速度C、不会影响晶核的形成速度，但会影响晶体的长大速度D、不会影响晶核的形成速度，而且不会影响晶体的长大速度20．在蛋白质初步提取的过程中，不能使用的方法（C）。A、双水相萃取B、超临界流体萃取C、有机溶剂萃取D、反胶团萃取21．在液膜分离的操作过程中，（B）主要起到稳定液膜的作用。A、载体B、表面活性剂C、增强剂D、膜溶剂22．离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂，通过（A）将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上。A、静电作用B、疏水作用C、氢键作用D、范德华力23．用来提取产物的溶剂称（C）。A、料液B、萃取液C、萃取剂D、萃余液。24．洗脱体积是（C）。A、凝胶颗粒之间空隙的总体积B、溶质进入凝胶内部的体积C、与该溶质保留时间相对应的流动相体积D、溶质从柱中流出时所用的流动相体积25．颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（A）A.越小B.越大C.不变D.无法确定26．工业上常用的过滤介质不包括（D）A.织物介质B.堆积介质C.多孔固体介质D.真空介质27．下列物质属于絮凝剂的有（A）。A、明矾B、石灰C、聚丙烯类D、硫酸亚铁28．下列哪项不是蛋白质的浓度测定的方法（D）。A、凯氏定氮法B.双缩脲法C.福林-酚法D.核磁共振29．发酵液的预处理方法不包括（C）A.加热B絮凝C.离心D.调pH30．其他条件均相同时，优先选用那种固液分离手段（B）A.离心分离B过滤C.沉降D.超滤31．关于萃取下列说法正确的是（C）A.酸性物质在酸性条件下萃取B碱性物质在碱性条件下萃取C.两性电解质在等电点时进行提取D.两性电解质偏离等电点时进行提取32．超临界流体萃取中，如何降低溶质的溶解度达到分离的目的（C）A.降温B升高压力C.升温D.加入夹带剂33．有机溶剂为什么能够沉淀蛋白质（B）A.介电常数大B介电常数小C.中和电荷D.与蛋白质相互反应34．若两性物质结合了较多阳离子，则等电点pH会（A）A.升高B降低C.不变D.以上均有可能35．若两性物质结合了较多阴离子，则等电点pH会（B）A.升高B降低C.不变D.以上均有可能36．气相色谱的载气不能用（C）A.氢气B氦气C.氧气D.氮气37．关于电泳分离中迁移率描述正确的是（A）A.带电分子所带净电荷成正比B分子的大小成正比C.缓冲液的黏度成正比D.以上都不对38．在什么情况下得到粗大而有规则的晶体（A）A.晶体生长速度大大超过晶核生成速度B晶体生长速度大大低于过晶核生成速度C.晶体生长速度等于晶核生成速度D.以上都不对39．恒速干燥阶段与降速干燥阶段，那一阶段先发生（A）A.恒速干燥阶段B降速干燥阶段C.同时发生D.只有一种会发生40．珠磨机破碎细胞，适用于（D）A.酵母菌B大肠杆菌C.巨大芽孢杆菌D.青霉41．为加快过滤效果通常使用（C）A.电解质B高分子聚合物C.惰性助滤剂D.活性助滤剂42．不能用于固液分离的手段为（C）A.离心B过滤C.超滤D.双水相萃取43．最常用的干燥方法有（D）A、常压干燥B、减压干燥C、喷雾干燥D、以上都是44．下列哪个不属于高度纯化：(B)A.层析B.吸附法C.亲和层析D.凝胶层析45．酶提取液中，除所需酶外，还含有大量的杂蛋白、多糖、脂类和核酸等，为了进一步纯化，可用(E)方法除去杂质。A、调pH值和加热沉淀法B、蛋白质表面变性法C、降解或沉淀核酸法D、利用结合底物保护法除去杂蛋白E、以上都可以46．高效液相色谱仪的种类很多，但是无论何种高效液相色谱仪，基本上由（D）组成。A高压输液系统、进样系统、分离系统、过滤系统、记录系统或色谱工作站等五大部分B进样系统、分离系统、检测系统、记录系统或色谱工作站四大部分C高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统四大部分D高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统、记录系统或色谱工作站等五大部分47．气相色谱柱主要有（C）。A填充柱B毛细管柱CA或BDA或B及其他48．超临界流体萃取法适用于提取（B）A、极性大的成分B、极性小的成分C、离子型化合物D、能气化的成分E、亲水性成分49．反渗透膜的孔径小于(C)A0.02～10µmB0.001～0.02µmC<2nmD<1nm50．活性炭在下列哪种溶剂中吸附能力最强？（A）A、水B、甲醇C、乙醇D、三氯甲烷三、判断题1．助滤剂是一种可压缩的多孔微粒。（×）2．通过加入某些反应剂是发酵液进行预处理的方法之一。（√）3．珠磨法中适当地增加研磨剂的装量可提高细胞破碎率。（×）4．流动相为气体则称为气相色谱。（√）5．在生物制剂制备中，常用的缓冲系统有磷酸盐缓冲液；碳酸盐缓冲液；盐酸盐缓冲液；醋酸盐缓冲液等。（×）6．生物物质中最常用的干燥方法是减压干燥。（√）7．冷冻干燥适用于高度热敏的生物物质。（√）8．蛋白质变性，一级、二级、三级结构都被破坏。（×）9．吸附剂氧化铝的活性与其含水量无关。（×）10．当某一蛋白质分子的酸性氨基酸残基数目等于其碱性氨基酸残基数目时，此蛋白质的等电点为7.0。（√）11．采用氧化铝为吸附剂时，用洗脱剂应从高极性开始，逐渐减低，洗脱剂的极性。（×）12．有机溶剂被细胞壁吸收后，会使细胞壁膨胀或溶解，导致破裂，把细胞内产物释放到水相中去。（√）13．不同高分子化合物的溶液相互混合可形成两相或多相系统，如葡聚糖与聚乙二醇（PEG）按一定比例与水混合后，溶液先呈浑浊状态，待静置平衡后，逐渐分成互不相溶的两相，上相富含PEG，下相富含葡聚糖。（√）14．不同高分子化合物的溶液相互混合可形成两相或多相系统，如葡聚糖与聚乙二醇（PEG）按一定比例与水混合后，溶液先呈浑浊状态，待静置平衡后，逐渐分成互不相溶的两相，下相富含PEG，上相富含葡聚糖。（×）15．超临界流体温度不变条件下，溶解度随密度（或压力）的增加而增加，而在压力不变时，温度增加情况下，溶解度有可能增加或下降。（√）16．硫酸铵在碱性环境中可以应用。（×）17．若两性物质结合了较多阳离子，则等电点pH降低。（×）18．色谱分离技术中被检测物质的峰越宽越好。（×）19．制备型HPLC对仪器的要求不像分析型HPLC那样苛刻。（√）20．在聚丙烯酰胺凝胶中加入阴离子去污剂十二烷基硫酸钠（SDS），影响凝胶的形成。（×）21．等电聚焦电泳会形成的一个由阳极到阴极逐步递减的pH梯度。（×）22．在恒速干燥阶段，过程速度由水分从物料内部移动到表面的速度即内扩散所控制。（×）23．在降速干燥阶段，干燥速度由水的表面汽化速度即外扩散所控制法。（×）24．渗透压冲击是各种细胞破碎法中最为温和的一种，适用于易于破碎的细胞，如动物细胞和革兰氏阳性菌。（×）25．等密度梯度离心中，梯度液的密度要包含所有被分离物质的密度。（√）26．可以用纸色谱的方法来选择、设计液-液萃取分离物质的最佳方案。（√）27．SephadexLH-20的分离原理主要是分子筛和正相分配色谱。（√）28．酸性、中性、碱性氨基酸在强碱性阴离子交换树脂柱上的吸附顺序是碱性氨基酸＞中性氨基酸＞酸性氨基酸（×）29．凝胶层析会使得大分子物质后流出，小分子物质先流出。（×）30．透析设备简单、操作容易，可用于工业化生产（×）31．盐析反应完全需要一定时间，一般硫酸铵全部加完后，应放置30min以上才可进行固-液分离。（√）32．层析点样时用一根毛细管，吸取样品溶液，在距薄层一端1.5^-2cm的起始线上点样，样品点直径小于3mm。（√）33．疏水柱层析可直接分离盐析后或高盐洗脱下来的蛋白质、酶等生物大分子溶液（√）34．某结晶物质经硅胶薄层色谱，用一种展开剂展开，显示单一斑点，所以该晶体为一单体。（×）35．水提醇沉法时根据物质溶解度差别进行分离的方法。（√）36．采用溶剂提取法提取中草药有效成分时，选择溶剂的原则是“相似相溶原则”。（√）37．凝聚与絮凝作用的原理是相同的，只是沉淀的状态不同。（×）38．冻结-融化法冻结的作用是破坏细胞膜的疏水键结构，增加其亲水性和通透性来破坏细胞的。（√）39．发生乳化现象对萃取是有利的。（×）40．丙酮，介电常数较低，沉析作用大于乙醇，所以在沉析时选用丙酮较好。（×）四、简答1．试述凝胶色谱的原理？将混合原料加在柱上并用流动相洗脱，则无法进入孔隙内部的大分子直接被洗脱下来，小分子因为可以进入孔隙内部而受到很大的阻滞，最晚被洗脱下来，而中等大小的分子，虽然可以进入孔隙内部但并不深入，受到的阻滞作用不强，因而在两者之间被洗脱下来。2．简述盐析的原理及产生的现象？当中性盐加入蛋白质分散体系时可能出现以下两种情况：（1）“盐溶”现象—低盐浓度下，蛋白质溶解度增大（2）“盐析”现象—高盐浓度下，蛋白质溶解度随之下降，原因如下：（a）无机离子与蛋白质表面电荷中和，形成离子对，部分中和了蛋白质的电性，使蛋白质分子之间的排斥力减弱，从而能够相互靠拢；（b）中性盐的亲水性大，使蛋白质脱去水化膜，疏水区暴露，由于疏水区的相互作用导致沉淀；3.区分渗透与反渗透？渗透是由于存在化学势存在梯度而引起的自发扩散现象。因此，通常情况下，其结果是水从纯水一侧透过半透膜向溶液侧渗透，使后者的液位抬高。如果在溶液一侧施加压力，外界力做功使溶液中水的化学势升高，则纯水通过膜的渗透就会逐渐减小，并最终停止（条件？），此时的压力差就是溶液的渗透压。当时，水将从溶液一侧向纯水一侧移动，此种渗透称之为反渗透。4.简述过饱和溶液形成的方法？（1）热饱和溶液冷却（等溶剂结晶）适用于溶解度随温度升高而增加的体系；同时，溶解度随温度变化的幅度要适中；（2）部分溶剂蒸发法（等温结晶法）适用于溶解度随温度降低变化不大的体系，或随温度升高溶解度降低的体系；（3）真空蒸发冷却法使溶剂在真空下迅速蒸发，并结合绝热冷却，是结合冷却和部分溶剂蒸发两种方法的一种结晶方法。（4）化学反应结晶加入反应剂产生新物质，当该新物质的溶解度超过饱和溶解度时，即有晶体析出；5.何谓等电点沉析法？蛋白质再等电点下的溶解度最低，根据这一性质，再溶液中加入一定比例的有机溶剂，破坏蛋白质表面的水化层和双电层，降低分子间斥力，加强了蛋白质分子间的疏水相互作用，使得蛋白质分子得以聚集成团沉淀下来。6.何谓超临界流体萃取，并简述其分离原理？超临界流体萃取是利用超临界流体具有的类似气体的扩散系数，以及类似液体的密度（溶解能力强）的特点，利用超临界流体为萃取剂进行的萃取单元操作。其特点是安全、无毒、产品分离简单，但设备投资较大。7.简述结晶过程中晶体形成的条件？结晶过程包括过饱和溶液的形成、晶核的形成及晶体的生长三个过程，其中溶液达到过饱和状态是结晶的前提，过饱和度是结晶的推动力。8.简述凝胶色谱的分离原理？凝胶排阻色谱的分离介质（填料）具有均匀的网格结构，其分离原理是具有不同分子量的溶质分子，在流经柱床是，由于大分子难以进入凝胶内部，而从凝胶颗粒之间流出，保留时间短；而小分子溶质可以进入凝胶内部，由于凝胶多孔结构的阻滞作用，流经体积变大，保留时间延长。这样，分子量不同的溶质分子得以分离。9.膜分离过程中，有那些原因会造成膜污染，如何处理？（1）膜污染主要有两种情况：一是附着层被滤饼、有机物凝胶、无机物水垢胶体物质或微生物等吸附于表面；另一种是料液中溶质结晶或沉淀造成堵塞。（2）膜污染是可以预防或减轻的，措施包括料液预处理、膜性质的改善、操作条件改变等方式。（3）膜污染所引起的通量衰减往往是不可逆的，只能通过清洗的处理方式消除，包括物理方法冲洗和化学药品溶液清洗等。10.超临界萃取的原理及SFC-CO2萃取的优点？原理：溶质在超临界流体中的溶解度，与其密度有关，密度越大，溶解度越大。在临界点附近，微小的压力增加或温度下降，则溶剂的密度大幅度增加，对溶质的溶解度将大幅度增加，有利于溶质的萃取。而在临界点附近，微小的压力下降或温度上升，则溶剂的密度大幅度减少，对溶质的溶解度将大幅减少，有利于溶质的分离和溶剂的回收。优点：无毒无腐蚀性，不可燃烧，价格低廉，传质好萃取快，临界温度和临界压力较低适合于热敏生物制品，可获萃取物或萃余物11.何谓亲和吸附，有何特点？亲和吸附是吸附单元操作的一种，它是利用亲和吸附剂与目标物之间的特殊的化学作用实现的高效分离手段。亲和吸附剂的组成包括：惰性载体、手臂链、特异性亲和配基。亲和吸附的特点是高效、简便、适用范围广、分离速度快、条件温和，但载体制备难度大，通用性差，成本较高。12.试比较凝聚和絮凝两过程的异同？凝聚和絮凝——在电介质作用下，破坏溶质胶体颗粒表面的双电层，破坏胶体系统的分散状态，使胶体粒子聚集的过程。凝聚：简单电解质降低胶体间的排斥力。从而范德华引力起主导作用，聚合成较大的胶粒，粒子的密度越大，越易分离。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13.何谓反微团，反微团萃取？其特点有哪些？胶束是表面活性剂在非极性有机溶剂中形成的一种聚集体。当表面活性剂浓度超过临界微团浓度时，表面活性剂会在水溶液中形成聚集体。微团和反微团a.微团：表面活性剂的极性头朝外，疏水的尾部朝内，中间形成非极性的“核”b.反微团：表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核”c.反微团的优点（1）极性“水核”具有较强的溶解能力。（2）生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有机溶剂接触，减少变性作用。（3）由于“水核”的尺度效应，可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高其反应性能。因此，可作为酶固定化体系，用于水不溶性底物的生物催化14.简述有机溶剂沉析的原理？a.概念：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。b.原理：（1）降低了溶质的介电常数，使溶质之间的静电引力增加，从而出现聚集现象，导致沉淀。（2）由于有机溶剂的水合作用，降低了自由水的浓度，降低了亲水溶质表面水化层的厚度，降低了亲水性，导致脱水凝聚。15.生物分离技术的特点？a.产物的快速分离纯化。b.对原料液进行高度浓缩。c.借助新型的分离技术d.除去有害人类健康的物质e.采用利于保持目标产物产品质量的操作条件16.试列举常见的吸附剂。（1）活性炭（2）白陶土（白土、陶土、高岭土）（3）磷酸钙凝胶（4）氢氧化铝凝胶（5）氧化铝（6）硅胶（7）滑石粉（8）硅藻土（9）皂土（10）沸石（11）聚酰胺粉（12）大网格聚合物吸附剂17.生物分离技术的基本涵义及内容？基本涵义：生物分离技术是指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。内容主要包括：离心分离、过滤分离、泡沫分离、萃取分离、沉淀（析）分离、膜分离、层析（色谱）分离、电泳分离技术以及产品的浓缩、结晶、干燥等技术。18.根据溶解度不同，蛋白质有几种分离纯化方法。利用蛋白质溶解度的差异是分离蛋白质的常用方法之一。影响蛋白质溶解度的主要因素有溶液的pH值、离子强度、溶剂的介电常数和温度等。1)等电点沉淀蛋白质在等电点时溶解度最小。单纯使用此法不易使蛋白质沉淀完全，常与其他方法配合使用。2)盐析沉淀中性盐对蛋白质胶体的稳定性有显著的影响。一定浓度的中性盐可破坏蛋白质胶体的稳定因素而使蛋白质盐析沉淀。盐析沉淀的蛋白质一般保持着天然构象而不变性。有时不同的盐浓度可有效地使蛋白质分级沉淀。通常单价离子的中性盐(NaCl)比二价离子的中性盐[(NH4)2SO4]对蛋白质溶解度的影响要小。3)低温有机溶剂沉淀法在一定量的有机溶剂中，蛋白质分子间极性基团的静电引力增加，而水化作用降低，促使蛋白质聚集沉淀。此法沉淀蛋白质的选择性较高，且不需脱盐，但温度高时可引起蛋白质变性，故应注意低温条件。一般在0～40℃之间，多数球状蛋白的溶解度随温度的升高而增加；40～50℃以上，多数蛋白质不稳定，并开始变性。因此对蛋白质的沉淀一般要求低温条件。六、论述1.简述pH对发酵液过滤特性的影响，并举例说明。（1）pH直接影响发酵液中某些物质的电离程度和电荷性质，因此适当调节pH值可以改善发酵液的过滤特性。（2）氨基酸和蛋白质在酸性条件下带正电，碱性条件下带负电，等电点时净电荷为零，两性物质在等电点下的溶解度最小，等电点沉淀法在生物工业分离中广泛使用。（3）如味精生产，利用等电点沉淀法提取谷氨酸，一般蛋白质也在酸性范围达到等电点；膜分离中可通过调整pH值改变易吸附分子的电荷性质，减少膜堵塞和膜污染；此外，细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在特定pH下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤进行。2.以胞内酶提取为例，简要说明双水相系统