2025年大学（生物工程）生物分离工程模块测试试题及答案

2025年大学（生物工程）生物分离工程模块测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本卷共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。1.生物分离工程中，下列哪种方法不属于膜分离技术？（）A.超滤B.反渗透C.离子交换D.微滤2.蛋白质等生物大分子在离子交换色谱中的保留时间主要取决于（）A.分子大小B.电荷性质C.疏水性D.浓度3.以下哪种物质常用于亲和色谱的配基？（）A.氯化钠B.肝素C.抗体D.葡萄糖4.在离心分离中，沉降系数与下列哪个因素无关？（）A.颗粒大小B.介质密度C.离心速度D.颗粒形状5.凝胶过滤色谱中，最先被洗脱出来的物质是（）A.大分子物质B.小分子物质C.中等分子物质D.无法确定6.生物分离工程中，常用的吸附剂不包括（）A.活性炭B.硅胶C.离子交换树脂D.氧化铝7.超滤过程中，截留分子量的大小与下列哪项有关？（）A.膜的孔径B.溶质的电荷C.压力D.温度8.离子交换树脂的交换容量与下列哪个因素有关？（）A.交联度B.颗粒大小C.颜色D.含水量9.亲和色谱的特异性取决于（）A.配基与目标分子的亲和力B.流动相的组成C.柱温D.流速10.在生物分离中，下列哪种方法可用于去除热源？（）A.超滤B.离子交换C.活性炭吸附D.凝胶过滤第II卷（非选择题共70分）二、填空题（每题空2分，共20分）1.生物分离工程的主要任务是从发酵液、细胞培养液等生物体系中分离、纯化出______、______等生物产品。2.离子交换色谱的固定相是______，流动相是______。3.亲和色谱中，配基与目标分子之间的特异性相互作用包括______、______等。4.离心分离的原理是基于颗粒在离心力场中的______不同而实现分离。5.凝胶过滤色谱中，凝胶的孔径大小决定了不同分子的______。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述超滤的原理及应用。2.说明离子交换色谱的操作步骤。3.亲和色谱有哪些优点和局限性？四、分析题（20分）材料：在生物分离工程中，对一种含有多种蛋白质的混合溶液进行分离。已知蛋白质A分子量较大，带负电荷；蛋白质B分子量较小，带正电荷；蛋白质C分子量中等，不带电荷。现有离子交换色谱柱（阴离子交换树脂）、凝胶过滤色谱柱。请分析如何利用这两种色谱柱对混合溶液中的三种蛋白质进行有效分离，并说明分离原理。五、设计题（20分）材料：某生物工程公司需要从发酵液中分离纯化一种特定的酶蛋白。该酶蛋白在pH为7.0时稳定性较好，分子量约为50kDa，发酵液中含有多种杂质蛋白和小分子物质。请设计一套合理的生物分离工艺流程，包括选用的分离方法及操作顺序，并简要说明各步骤的作用。答案：1.C2.B3.C4.B5.A6.C7.A8.A9.A10.C二、1.酶、蛋白质、核酸等（写出两种即可）2.离子交换树脂、缓冲溶液3.特异性结合、生物亲和力4.沉降速度5.洗脱顺序三、1.超滤原理：以压力差为推动力，利用超滤膜的孔径大小对不同分子量的物质进行筛分，截留大分子物质，透过小分子物质。应用：用于蛋白质、多糖等生物大分子的浓缩、分离、脱盐等。2.离子交换色谱操作步骤：装柱、平衡、上样、洗脱、再生。装柱将离子交换树脂装入色谱柱；平衡用缓冲溶液平衡柱子；上样将样品溶液加入柱子；洗脱用不同离子强度或pH的缓冲溶液洗脱目标物质；再生用适当试剂使树脂恢复交换能力。3.优点：特异性高、分离效率高、能一步得到高纯度产物。局限性：配基制备困难、成本高、应用范围有限，仅适用于能与配基特异性结合的物质分离。四、先用离子交换色谱柱（阴离子交换树脂）分离。蛋白质A带负电荷，不与阴离子交换树脂结合，先流出；蛋白质B带正电荷，与树脂结合，后被洗脱；蛋白质C不带电荷，也后被洗脱。再用凝胶过滤色谱柱分离蛋白质B和C，根据分子量大小，蛋白质C分子量中等先流出，蛋白质B分子量小后流出。五、首先采用离心去除发酵液中的细胞碎片等固体杂质。然后用超滤浓缩酶蛋白，去除小分子杂质。接着进行离子交换色谱，利用酶蛋白的电荷性