2025年大三（生物工程）生物分离工程综合测试卷

2025年大三（生物工程）生物分离工程综合测试卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）答题要求：本卷共20小题，每小题2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。1.以下哪种生物分离技术常用于从发酵液中分离出细胞？A.过滤B.离心C.萃取D.离子交换色谱答案：B2.生物分离工程中，超滤主要用于分离什么物质？A.小分子物质B.大分子物质C.细胞D.病毒答案：B3.在离子交换色谱中，与阳离子交换树脂结合的离子通常是？A.阴离子B.阳离子C.中性分子D.两性离子答案：B4.亲和色谱的特异性结合主要基于？A.静电作用B.疏水作用C.生物亲和力D.氢键作用答案：C5.以下哪种方法可用于蛋白质的等电点沉淀？A.调节pH值至蛋白质等电点B.升高温度C.加入有机溶剂D.加盐答案：A6.生物分离工程中，常用的沉淀剂是？A.硫酸铵B.乙醇C.丙酮D.以上都是答案：D7.离心分离时，转速越高，分离效果？A.越好B.越差C.不变D.不一定答案：D8.凝胶过滤色谱中，最先被洗脱出来的是？A.大分子物质B.小分子物质C.中等分子物质D.都有可能答案：A9.以下哪种技术可用于蛋白质的浓缩？A.透析B.超滤C.离子交换色谱D.以上都可以答案：B10.生物分离工程中，膜过滤的推动力不包括？A.压力差B.浓度差C.电位差D.温度差答案：D11.离子交换树脂的活性基团不包括？A.磺酸基B.羧基C.氨基D.甲基答案：D12.亲和色谱中常用的配体不包括？A.抗体B.酶C.核酸D.葡萄糖答案：D13.蛋白质沉淀的原理不包括？A.破坏水化膜B.中和电荷C.改变温度D.增加溶解度答案：D14.离心分离的类型不包括？A.差速离心B.等密度离心C.速率区带离心D.重力离心答案：D15.凝胶过滤色谱的固定相是？A.凝胶颗粒B.离子交换树脂C.亲和配体D.硅胶答案：A16.以下哪种方法可用于去除发酵液中的色素？A.活性炭吸附B.离子交换C.超滤D.离心答案：A17.生物分离工程中，常用的吸附剂不包括？A.硅胶B.氧化铝C.活性炭D.氯化钠答案：D18.离子交换色谱中，缓冲液的pH值对分离效果有影响，主要是因为？A.影响蛋白质的电荷B.影响离子交换树脂的活性C.影响缓冲液的离子强度D.以上都是答案：D19.亲和色谱的优点不包括？A.特异性高B.分离效率高C.成本低D.操作简便答案：C20.生物分离工程中，常用的干燥方法不包括？A.真空干燥B.喷雾干燥C.冷冻干燥D.水煮干燥答案：D第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共10分）答题要求：请在横线上填写合适的内容。1.生物分离工程的主要任务是从______或______中分离、纯化生物产品。答案：发酵液、生物材料2.离心分离的原理是基于______和______的不同，使不同物质在离心力作用下分层或沉降。答案：颗粒大小、密度3.离子交换色谱中，离子交换树脂的选择性系数与______、______等因素有关。答案：离子电荷、离子半径4.亲和色谱的基本流程包括______、______、______、______。答案：载体活化、配体连接、装柱、上样、洗脱、再生5.蛋白质沉淀的方法主要有______沉淀、______沉淀、______沉淀等。答案：盐析、有机溶剂、等电点（二）简答题（共20分）答题要求：简要回答问题，条理清晰。1.简述超滤的原理及应用。答案：超滤原理是基于压力差，使小分子物质透过超滤膜，而大分子物质被截留。应用于蛋白质等大分子物质的浓缩、脱盐、分离等，如从发酵液中分离蛋白质。2.说明离子交换色谱的操作步骤。答案：首先选择合适的离子交换树脂和缓冲液，装柱平衡。然后上样，使样品中的离子与树脂上的离子进行交换。接着用不同离子强度或pH值的缓冲液洗脱，分离出不同的离子。最后对树脂进行再生，以备下次使用。3.简述亲和色谱的特异性结合机制。答案：亲和色谱利用生物分子之间的特异性亲和力，如抗原与抗体、酶与底物等的结合。配体固定在载体上，当含有目标分子的样品通过柱子时，目标分子与配体特异性结合，其他杂质则流出，然后通过改变条件使目标分子与配体解离，从而实现分离。4.蛋白质等电点沉淀的原理是什么？答案：蛋白质在等电点时，净电荷为零，分子间的静电斥力最小，溶解度降低，容易聚集沉淀。通过调节溶液的pH值至蛋白质的等电点，可使蛋白质沉淀析出。5.离心分离有哪些类型及各自的特点？答案：差速离心是根据颗粒大小不同，在不同转速下分层分离；等密度离心是根据颗粒密度不同进行分离，颗粒停留在与其密度相等的介质层；速率区带离心是根据颗粒沉降速度不同，在不同时间收集不同区带的颗粒。（三）分析题（共15分）答题要求：结合所学知识分析问题。1.在生物分离工程中，如何选择合适的分离技术从发酵液中分离目标蛋白质？答案：首先要考虑蛋白质的性质，如分子量、电荷、溶解度等。如果蛋白质分子量较大，可选用超滤或离心等方法初步分离细胞和杂质；根据蛋白质的电荷特性，可选择离子交换色谱进行进一步分离；若蛋白质有特异性结合的配体，亲和色谱是很好的选择；还可结合盐析、等电点沉淀等方法进行初步浓缩和分离，综合运用多种技术以达到高效分离目标蛋白质的目的。2.分析离子交换色谱中缓冲液的离子强度对分离效果的影响。答案：缓冲液离子强度较低时，离子交换作用较弱，蛋白质等样品分子与树脂上离子交换不充分，分离效果差。随着离子强度增加，离子交换作用增强，样品分子能更好地与树脂结合和分离。但离子强度过高，会导致非特异性吸附增加，分辨率降低，甚至使蛋白质变性。所以要选择合适的离子强度，以获得最佳分离效果。3.为什么亲和色谱具有很高的特异性和分离效率？答案：亲和色谱基于生物分子间的特异性亲和力，如抗原与抗体、酶与底物等的高度特异性结合。这种特异性使得目标分子能与配体专一性结合，而其他杂质不发生结合直接流出。同时，由于特异性结合的高效性，能快速将目标分子从复杂体系中分离出来，所以具有很高的特异性和分离效率。（四）材料分析题（共10分）答题要求：阅读材料，回答问题。材料：在生物分离工程实验中，对一种蛋白质进行分离纯化。首先采用离心法去除发酵液中的细胞，然后用超滤对发酵液进行浓缩，接着通过离子交换色谱进一步分离，最后用亲和色谱得到了高纯度的目标蛋白质。1.离心法去除细胞的原理是什么？答案：离心法利用细胞与发酵液中其他成分的颗粒大小和密度不同，在离心力作用下，细胞沉降到离心管底部，从而与发酵液分离。2.超滤浓缩蛋白质的优点有哪些？答案：超滤浓缩蛋白质能在温和条件下进行，不影响蛋白质的活性。可有效截留大分子蛋白质，同时允许小分子杂质透过，达到浓缩和初步分离的目的，操作相对简便。3.离子交换色谱在该分离过程中的作用是什么？答案：离子交换色谱可根据蛋白质的电荷差异进一步分离不同的蛋白质组分，使蛋白质得到更精细的分离，去除一些与目标蛋白质电荷不同的杂质，提高目标蛋白质的纯度。4.亲和色谱为什么能得到高纯度的目标蛋白质？答案：亲和色谱利用目标蛋白质与配体的特异性亲和力，能特异性地结合目标蛋白质，而其他杂质不结合直接流出，经过洗脱后可得到高纯度的目标蛋白质。（五）综合应用题（共5分）答题要求：结合实际情况，综合运用所学知识解决问题。请设计一个从生物材料中分离和纯化一种酶的方案。答案：首先采用离心法分