2025年生物下游纯化专业考试试题（含答案）

2025年生物下游纯化专业考试试题（含答案）一、名词解释（每题4分，共20分）1.下游加工（DownstreamProcessing）答案指从发酵液或细胞培养液中分离、纯化目标生物产物，并将其制成稳定、符合质量要求的最终产品的一系列单元操作的总称。通常包括固液分离、细胞破碎、初步纯化、高度纯化和成品加工等阶段。2.膜分离中的截留分子量（MWCO）答案截留分子量是表示超滤膜或纳滤膜截留能力的一个重要指标，通常定义为膜对已知分子量的球形标准蛋白的截留率达到90%时，该标准蛋白的分子量。单位为Da或kDa。3.亲和层析答案利用生物大分子与固定化配基之间特异、可逆的结合作用，如酶-底物、抗原-抗体、激素-受体等，实现目标分子高效分离的层析方法。其特点是选择性高，通常一步即可达到较高纯度。4.盐析答案向蛋白质溶液中加入高浓度的中性盐，如硫酸铵、硫酸钠等，使蛋白质表面水化层被破坏、疏水区域暴露，导致蛋白质溶解度显著降低而沉淀析出的方法。5.层析分辨率（Resolution，Rs答案层析分辨率表示相邻两个洗脱峰之间分离程度的指标，常用公式表示为R其中V1、V2为相邻两峰的保留体积，W1、W二、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种方法通常用于大规模细胞破碎？A.超声波破碎B.高压匀浆C.研钵研磨D.反复冻融答案B解析高压匀浆处理量大，适合工业化大规模细胞破碎；超声波破碎多用于实验室小规模样品。2.离子交换层析中，若目标蛋白质在操作pH下带正电荷，应选择下列哪种介质？A.阳离子交换剂B.阴离子交换剂C.凝胶过滤介质D.疏水层析介质答案A解析阳离子交换剂表面带负电荷，能够与带正电荷的蛋白质发生静电结合。3.凝胶过滤层析分离蛋白质的主要依据是A.电荷差异B.分子大小C.疏水性差异D.亲和力差异答案B解析凝胶过滤依据分子大小进行分离，较大分子先被洗脱，较小分子后被洗脱。4.下列层析方法中，选择性通常最高的是A.离子交换层析B.疏水层析C.亲和层析D.凝胶过滤层析答案C解析亲和层析基于生物特异性识别，通常具有较高的选择性，可一步获得较高纯度目标物。5.超滤浓缩过程中，随着料液浓缩倍数增加，膜通量通常会A.持续增加B.保持不变C.逐渐下降D.先增加后保持不变答案C解析浓缩过程中浓差极化和膜污染加重，导致膜通量逐渐下降。6.下列方法中，用于去除注射剂中热原较为合适的是A.0.22μm微滤膜过滤B.0.45μm微滤膜过滤C.1.0μm微滤膜过滤D.10kDa超滤膜过滤答案D解析热原多为脂多糖类物质，分子量通常大于10kDa，可被10kDa超滤膜截留；0.22μm微滤膜主要用于除菌过滤，不能有效去除热原。7.蛋白质在其等电点pH条件下，溶解度通常表现为A.最大B.最小C.不受影响D.先增大后减小答案B解析等电点时蛋白质净电荷为零，分子间静电排斥减弱，容易聚集沉淀，溶解度最小。8.层析柱的理论塔板数N越大，通常表明柱效A.越高B.越低C.不变D.与N无关答案A解析理论塔板数N越大，表示柱内传质和分离效率越高。9.关于疏水层析的一般操作，下列描述正确的是A.高盐上样，低盐洗脱B.低盐上样，高盐洗脱C.上样与洗脱均在高盐条件下进行D.盐浓度对疏水层析无影响答案A解析高盐条件下蛋白质表面疏水区域暴露，与疏水介质结合；降低盐浓度可减弱疏水作用，使目标蛋白洗脱。10.冷冻干燥过程中的升华干燥阶段主要除去的水分是A.结合水B.自由水冻结形成的冰晶C.结晶水D.全部水分答案B解析升华干燥阶段主要使冻结的冰晶直接升华为水蒸气除去，结合水需要在解吸干燥阶段进一步去除。三、判断题（每题1分，共10分）1.离心分离中，沉降系数越大，颗粒沉降越快。答案正确2.离子交换层析中，通常通过提高洗脱液盐浓度使目标蛋白解吸。答案正确3.微滤主要用于去除溶液中的可溶性蛋白质。答案错误4.亲和层析的配基与目标分子之间的结合不需要特异性。答案错误5.在凝胶过滤层析中，大分子先于小分子被洗脱。答案正确6.蛋白质的盐析通常在高盐浓度下发生。答案正确7.超滤膜的截留分子量越大，表示膜能截留的分子越小。答案错误8.高压匀浆破碎细胞主要是利用剪切力作用。答案正确9.层析柱的HETP值越小，柱效越高。答案正确10.冻干制品的最终水分含量越低越好，最好达到0%。答案错误四、简答题（每题5分，共20分）1.简述生物下游加工的一般流程及各阶段主要目的。答案生物下游加工一般包括以下阶段：(1)固液分离或细胞收获：通过离心、过滤等方法将细胞或固体颗粒与培养液分离；(2)细胞破碎：对胞内产物需破碎细胞释放目标物质；(3)初步纯化：通过沉淀、膜分离、萃取等方法除去大量杂质，浓缩目标物；(4)高度纯化：利用层析等方法进一步去除杂质，获得高纯度产品；(5)成品加工：通过浓缩、除菌、干燥、制剂等步骤得到稳定、符合质量要求的最终产品。2.简述超滤和微滤的主要区别。答案超滤和微滤的主要区别包括：(1)膜孔径或截留分子量不同：微滤膜孔径一般为0.1～10μm，超滤膜通常用截留分子量表示，一般为1～500kDa；(2)截留对象不同：微滤主要截留悬浮颗粒、细菌、胶体等，超滤主要截留大分子如蛋白质、多糖、病毒等；(3)操作压力不同：微滤操作压力较低，超滤通常需要较高操作压力；(4)应用不同：微滤常用于澄清、除菌，超滤常用于大分子浓缩、脱盐和分级。3.简述离子交换层析分离蛋白质的基本原理及常用洗脱方式。答案离子交换层析依据蛋白质与离子交换剂之间的静电作用差异进行分离。在适当pH下，目标蛋白与离子交换剂带有相反电荷而结合，带同种电荷或电荷较弱的杂质不与介质结合或结合较弱。常用洗脱方式包括：(1)提高洗脱液盐浓度，通过盐离子竞争交换使蛋白解吸；(2)改变洗脱液pH，改变蛋白质或介质表面的带电状态，使目标蛋白解吸；(3)采用盐浓度或pH梯度洗脱，提高分离分辨率。4.简述影响蛋白质盐析效果的主要因素。答案影响蛋白质盐析效果的主要因素有：(1)盐的种类：不同盐对蛋白质溶解度的影响不同，常用硫酸铵、硫酸钠等；(2)盐浓度或离子强度：一般盐浓度越高，蛋白质越易沉淀；(3)pH：在蛋白质等电点附近盐析效果通常更好；(4)温度：温度影响蛋白质溶解度和盐的溶解性，需根据目标蛋白稳定性选择；(5)蛋白质浓度：蛋白质浓度过高可能引起共沉淀，过低则回收率下降。五、计算与论述题（每题10分，共30分）1.某蛋白酶纯化过程中，初始料液总蛋白为5000mg，目标酶总活力为10000U；经离子交换层析后，收集到总蛋白200mg，酶活力为6000U。请计算纯化倍数、酶活回收率及纯化前后比活力。答案纯化前比活力：10000纯化后比活力：6000纯化倍数：30酶活回收率：6000解析：该步骤纯化倍数为15倍，酶活回收率为60%，说明在有效去除大量杂蛋白的同时保留了目标酶活性。2.论述亲和层析中配基选择、固定化及洗脱的一般原则。答案(1)配基选择原则：配基应与目标生物大分子具有特异、可逆的结合能力，如酶与底物类似物、抗原与抗体等；亲和常数应适中，过强结合不利于洗脱，过弱结合则选择性下降；同时配基应具有一定的化学稳定性和可固定化基团。(2)固定化原则：固定化过程应尽量保持配基的天然构象和结合活性；通常需在配基与基质之间引入适当长度的间隔臂，减少空间位阻；偶联方法应温和，避免使用剧烈条件破坏配基活性；固定化后应封闭未反应活性位点，降低非特异性吸附。(3)洗脱原则：洗脱条件应尽量温和，避免目标蛋白变性失活。常用洗脱方式