生物工程下游技术课后题

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生物工程下游技术习题题目练习

生物工程下游技术复习题第一章绪论生物下游加工过程的几个阶段预处理和固液分离, 提取（初步分离）, 精制（高度纯化）, 成品制作. 评价分离效果的重要参数:纯度，回收率，浓缩率。

第二章发酵液预处理和固液分离主要名词：凝聚、絮凝凝聚：指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象；絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。

1.改变发酵液过滤特性的方法调酸（等电点），热处理，电解质处理，添加凝聚剂，添加表面活性物质，添加反应剂冷冻-解冻，添加助滤剂2.发酵液的相对纯化（1）高价无机离子的去除方法（2）杂蛋白的去除方法沉淀法，变性法，吸附法。

3常用的固液分离方法：重力沉降，浮选，旋液分离，介质过滤，离心。

（1）离心离心机种类：碟片式。

管式。

倾析式。

（2）过滤（澄清过滤，滤饼过滤）过滤机种类：按推动力分为4种重力过滤，加压过滤，真空过滤，离心过滤。

板框压滤机，真空转鼓过滤机第三章细胞破碎和包涵体复性细胞破碎的主要方法和适用对象，了解基本机理方法：珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于1mm）一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠子与细胞之间的互相剪切、碰撞，使细胞破碎，释放出内含物。

在珠液分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出从而实现连续操作。

高压匀浆法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎，细胞悬浮液自高压室针形阀喷出时，每秒速度高达几百米，高速喷出的浆液又射到静止的撞击环上，被迫改变方向从出口管流出。

不适用范围：易造成堵塞的团状或丝状真菌，较小的革兰氏阳性菌，含有包含体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀）珠磨法固体剪切作用可达较高破碎率，可较大规模操作，大分子目的产物易失活，浆液分离困难高压匀浆法液体剪切作用可达较高破碎率，可大规模操作，不适合丝状菌和革兰氏阳性菌超声破碎法液体剪切作用对酵母菌效果较差，破碎过程升温剧烈，不适合大规模操作X-press法固体剪切作用破碎率高，活性保留率高，对冷冻敏感目的产物不适合酶溶法酶分解作用具有高度专一性，条件温和，浆液易分离，溶酶价格高，通用性差化学渗透法改变细胞膜的渗透性具一定选择性，浆液易分离，但释放率较低，通用性差渗透压法渗透压剧烈改变破碎率较低，常与其他方法结合使用冻结融化法反复冻结-融化破碎率较低，不适合对冷冻敏感目的产物干燥法改变细胞膜渗透性条件变化剧烈，易引起大分子物质失活第四章沉淀法1.蛋白质的表面特征蛋白质组成20种氨基酸构成的两性高分子电解质，包括疏水性氨基酸和亲水性氨基酸蛋白质折叠趋势疏水性氨基酸：向内部折叠的趋势亲水性氨基酸：分布于蛋白质外表面的趋势结果在蛋白质三维结构中仍会有部分疏水性氨基酸残基暴露于表面，在蛋白质表面形成一定的疏水区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。

生物工程下游技术习题简答题

生物工程下游技术习题简答题1、Monod公式的物理意义，公式适用范围答：①其中um是最大生长速率，Ks是monod常数，取决于环境条件（ph，温度，离子强度等）②基本上反映了比生长速率与地物浓度的关系，由ks值又反映了比生长速率与环境的关系③不适合于比较粘稠的发酵液，有不同的模型标示④有两个以上限制性底物，有抑制性第五或产物存在时有不同的模型表示Monod常数等于比生长速率达到最大比生长速度一半时的限制机制浓度对于高密度培养，特别是丝状菌培养过程2、利用为载体进行动物细胞培养的优点表面积/体积比大；微载体悬浮于培养基中，细胞生长环境均已，便于检测和控制；培养基利用率高；采样重演性好；收获过程不复杂；放大较容易；劳动强度小，占用空间小3、膜分离技术的优点：①处理效率发哦，设备以预防大②可在室温或低温下操作，适宜与热敏感物质分离③化学与机械强度最小，减少失活④无相变，省能⑤选择性好，可在分离浓缩的同时达到部分纯化的目的⑥选择合适膜与操作参数，可得到较高的回收率⑦系统可密闭循环，防止外来污染⑧不外加化学物，透过液可循环使用，降低了成本并减少了对环境的污染4、与传统的稀释法和透析法相比，液相色谱复兴的优点①在进样后可很快的出去变性剂②色谱固定相对变形蛋白质的吸附可明显的减少、甚至完全消除变性蛋白质分子在脱离变性环境后的分子聚集，从而避免了沉淀的产生，提高蛋白质复性的质量和活性回收率③在蛋白质复性的同时，课时目标蛋白质与杂蛋白分离达到纯化的目的，使复性和纯化同时进行④便于回收变性剂，降低废水处理成本5、非线性色谱：流动相中的样品浓度与固定相中的样品浓度不成现行的色谱，分析色谱大多属于线性色谱，制备色谱大多属于非线性色谱。

①特点样品的保留值可变：非线性色谱的办离职随样品及其浓度的增加而下降②峰形的不对称性，不是高斯正态分布③色谱峰的风高于浓度不是线性关系，逢高增加的速率随浓度的增加而下降六.做为优良的凝色谱介质应该具备什么基本特点？1.介质本身为惰性物质，不与溶质、溶剂分子发生任何作用；2.应尽量减少介质内含的带电离子基团，以减少特异性吸附，提高蛋白质的收率；3.介质内孔径大小要分布均匀，即孔径分布较窄；4.凝胶珠粒大小均匀；5.介质要有良好的物理化学稳定性及较高的机械强度，易于消毒。

生物工程下游技术思考题答案

一．绪论1、从某一动物培养的细胞中分离某一抗体(一蛋白的代表）的一般工艺过程。

答：生物工程下游技术的一般工艺过程（p12）2、分离纯化某一酶制剂的主要步骤和结果如下表：（（2）亲和层析的原理是什么？3、产品的分离提取工艺应考虑那些因素？答：生物分离过纯化过程的选择准则（P16）①步聚少，成本低②次序合理③产品规格（注射，非注射）④生产规模⑤物料组成⑥产品形式固体：适当结晶，液体：适当浓缩⑦产品稳定性⑧物性溶解度，分子电荷，分子大小，功能团，稳定性，挥发性⑨危害性⑩废水处理第二章发酵液预处理1．沉降速度离心的原理。

（p15）答：沉降速度法：主要用于分离沉降系数不同的物质。

2．沉降平衡离心的原理。

（p15）答：沉降平衡法：用于分离密度不同的物质。

如梯度密度离心。

3．差速离心的概念。

（p15）答：采用不同的转速将沉降系数不同的物质分开的方法。

4． rpm与RCF的换算关系。

5.已知某一离心机的转子半径为25cm，转速为1200r/min，计算相对离心力为多大？第三章细胞破碎1除去发酵液杂蛋白质的常用方法有那些？答：杂蛋白质的除去（p6）(1) 沉淀法：蛋白质是两性物质，在酸性溶液中，能与一些阴离子（三氯乙酸盐、水扬酸盐）形成沉淀；在碱性溶液中，能与一些阳离子（Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+等）形成沉淀。

(2) 变性法：使蛋白质变性的方法很多，如：加热，调节pH，有机溶剂，表面活性剂等。

其中最常用的是加热法。

(3) 吸附法：加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。

2产品的分离提取工艺应考虑那些因素？答：(1) 是胞内产物还是胞外产物；(2) 原料中产物和主要杂质浓度；(3) 产物和主要杂质的物理化学特性及差异；(4) 产品用途和质量标准；(5) 产品的市场价格；(6) 废液的处理方法等。

3发酵液过滤与分离的困难的原因及解决方法。

答：第一节发酵液过滤特性的改变微生物发酵液的特性可归纳为： (P3)①发酵产物浓度较低，大多为1％一10％，悬浮液中大部分是水；②悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；③固体粒子可压缩性大；④液相粘度大，大多为非牛顿型流体；⑤性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影响。

生物工程下游技术习题-student

生物工程下游技术习题一、选择题1.1、在发酵液中常加入B，以除去发酵液中的钙离子。

A. 硫酸B. 草酸C. 盐酸D. 硝酸1.2、在发酵液中加入草酸，其作用是ABCD。

A. 去除钙离子B. 去除部分镁离子C. 改善发酵液的过滤性能D. 有助于目标产物转入液相。

1.3、在发酵液中加入三聚磷酸钠，它和B形成可溶性络合物，可消除对离子交换的影响。

A. Ca2+B. Mg2+C.Zn2+D. Fe3+1.4、环丝氨酸的发酵液中，加入磷酸盐的主要目的是去除AD。

A. Ca2+B. Fe3+C. Zn2+D. Mg2+1.5、在发酵液中加入黄血盐，可去除C，使其形成普鲁士蓝沉淀。

A. Ca2+B. Zn2+C. Fe3+D. Mg2+1.6、发酵液中，细胞絮凝机理是A。

A. 胶体理论B. 高聚物架桥理论C. 双电层理论D. 盐析理论1.7、在生物产品分离中，C技术可代替或改善离心和过滤方法，富集或除去发酵液中的细胞或细胞碎片。

A. 凝聚B. 双水相萃取C. 絮凝D. 色谱1.8、高压匀浆法提高细胞破碎率的方法有ABC 。

A. 适当地增加压力B. 增加通过匀浆器的次数C. 适当地增加温度D. 提高搅拌器的转速1.9、下列AB 可采用高压匀浆法进行细胞破碎。

A. 大多数细菌B. 酵母C. 放线菌和霉菌D.包涵体1.10、珠磨法提高细胞破碎率的方法有BCD 。

A. 适当的增加压力B. 增加装珠量C. 延长破碎时间D. 提高转速1.11、下列ABCD 可采用珠磨法进行细胞破碎。

A. 大多数细菌B. 酵母菌C. 放线菌和霉菌D. 含有亚细胞器（如包涵体）的微生物细胞1.12、下列AC 可采用渗透压冲击法进行破碎。

A. 动物细胞B. 酵母菌C. 革兰氏阴性细菌D. 革兰阳性细菌1.13、下列AC 可采用冷冻－融化法进行破碎。

A. 动物细胞B. 酵母菌C. 革兰氏阴性细菌D. 革兰阳性细菌1.14、下列 C 可采用EDTA法进行破壁。

生物工程下游技术作业及答案

生物工程下游技术作业及答案第三章1 凝聚:是指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。

2 絮凝：是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成絮凝团的过程。

3 为有利于发酵液过滤可采用哪些方法来改变发酵液过滤特性？其简要机理如何？答：可通过以下几个方式：（1）降低液体粘度(加水稀释法和加热法)；（2）调节pH；（3）凝聚与絮凝；（4）加入助滤剂；（5）加入反应剂。

4 杂蛋白是发酵液中主要杂质，常用的除去方法有哪些？答：沉淀法；变性法；吸附法。

第四章1 细胞破碎：是指选用物理、化学、酶或机械的方法来破坏细胞壁或细胞膜。

2 细胞破碎有哪些方法？简述他们的基本原理。

答：固体剪切法；液体剪切法；超声波法；其他方法。

3 高压匀浆法与球磨法比较？答：1、高压匀浆法操作参数少，易于确定，适于大规模操作，而球磨法操作参数多，一般凭经验估计，在大规模操作中，夹套冷却控温难度较大。

2、球磨机连续操作时兼具破碎和冷却双重功能，减少了产物失活的可能性，而高压匀浆机需配备换热器进行级间冷却。

3、球磨法破碎在适当条件下一次操作即可达到较高的破损率，而高压匀浆法往往需循环2-4次才行。

4、球磨机适合于各种微生物细胞的破碎，而高压匀浆机不适合丝状真菌及含有包含体的基因工程菌。

第六章1浓差极化：是指当溶剂透过膜，而溶质留在膜上，因而使膜面浓度增大，并高于主体中浓度的现象。

2 膜的污染：随着操作时间的增加，膜透过流速的迅速下降，溶质的截留率也明显下降，这一现象被称为膜的污染。

3 简要说明各种膜（超滤膜、微孔过滤膜和纳米过滤膜）的特点及用途？答：超滤膜：能截留相对分子质量500以上的高分子的膜，应用于大分子产品，主要是酶及蛋白类产品。

微孔过滤膜：主要用于分离流体中尺寸为0.1-10µm的微生物和微粒子，以达到净化、分离和浓缩的目的。

主要用于无菌液体的生产，反渗透及超过滤的前处理。

下游技术总结题库

下游技术重点技术一、下游技术：对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。

凝聚：中性盐）作用下，胶粒间双电层电排斥作用降低，电位下降，使胶体体系不稳定的现象。

凝聚作用：就是向胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质中异电离子作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集的现象絮凝：在高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使细胞、胶粒等聚集成粗大的絮凝团。

絮凝作用力：由静电引力、范德华力或氢键作用力等吸附于胶粒的表面。

凝聚和絮凝的共同点：能有效改变细胞，细胞碎片及溶解大分子的分散状态，使其聚集成较大的颗粒，便于提高过滤速率，还能有效地去除杂蛋白质和固体杂质，提高滤液质量。

絮凝剂：一种能溶于水的高分子聚合物，相对分子质量大，具长链结构（含许多活性官能团）混凝：包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。

助滤剂：是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，流速增大细胞破碎:采用一定方法，在一定程度上破坏细胞壁和细胞膜，使胞内产物最大程度释放到液相，将破碎后的细胞浆液经固液分离除去细胞碎片溶剂萃取：利用物质在互不相溶的两相溶剂中溶解度不同，将物质从一相溶剂转移到另一相溶剂中，从而进行分离，浓缩和提纯目的产物的方法。

分配定律：在一定温度、压力的条件下，溶质分配在两个互不相溶的溶剂中，达到平衡时溶质在两相中活度之比为一常数（稀溶液中，活度可用浓度代替）应用条件：稀溶液；溶质对溶剂之互溶无影响；是同一种分子类型（不发生缔合或离解）分离因数：萃取剂对溶质A和B的分离能力的大小，=Ka/Kb单级萃取:单级萃取即使用一个混合器和一个分离器的萃取操作多级错流萃取流程的特点是：每级均加新鲜溶剂，故溶剂消耗量大，得到的萃取液产物平均浓度较稀，但萃取较完全多级逆流萃取流程的特点是：料液走向和萃取剂走向相反，只在最后一级中加入萃取剂。

生物工业下游技术习题（附答案）

⽣物⼯业下游技术习题（附答案）⽣物⼯业下游技术习题第⼀章绪论1、何为⽣化分离⼯程？其主要研究那些内容？下游加⼯过程（下游技术）：对由⽣物界⾃然产⽣的或由微⽣物发酵过程、动植物细胞组织培养或酶反应过程等各种⽣物⼯业⽣产过程获得的⽣物原料（发酵液、培养液、反应液），经提取分离、加⼯精制成有关⽣物化⼯产品的过程（技术）。

由不同⽣物化⼯单元操作组成。

研究内容：产品的分离纯化，从混合物（发酵液等）中⽤最低的投⼊，获得最⾼的产出（产物的⾼得率、⾼纯度）。

2、试述⽣物技术下游加⼯过程的特点及应遵循的原则。

特点：发酵液等为复杂多相系统，属⾮⽜顿性液体，成分复杂多样，固液分离困难。

产物起始浓度低（发酵液起始浓度较低⽽杂质⼜较多），常需多步纯化操作；产物（⽣物物质）通常很不稳定：遇热、极端pH、有机溶剂会引起失活或分解；发酵或培养都是分批操作，⽣物变异性⼤，各批发酵液不尽相同，下游加⼯应有弹性；发酵液不宜久存，应尽快提取。

原则：时间短；温度低；pH适中（在⽣物物质的稳定范围内）；严格清洗消毒。

基因⼯程产品，⽣物安全问题3、⽣化分离⼯程有那些特点？其包括那⼏种主要分离⽅法？4、简述⽣化分离⼯程的发展趋势。

操作集成化(减少步骤，提⾼收率）；⽅法集成化；⼤分⼦与⼩分⼦分离⽅法的相互渗透；亲和技术的推⼴使⽤和配基的⼈⼯合成；优质层析介质的开发；基因⼯程对下游过程的影响；发酵与提取相耦合。

5、简述⽣物技术下游加⼯过程的⼀般流程。

按⽣产过程划分，下游技术⼤致分为4个阶段：a)预处理（发酵液或培养液的预处理和固液分离)；b)提取（初步分离纯化）；c)精制（⾼度纯化）；d)成品加⼯（最后纯化）；第⼆章预处理与固-液分离法1、发酵液预处理的⽬的是什么？主要有那⼏种⽅法？预处理：a)预处理⽬的：改变发酵液的性质，利于固液分离。

b)⽅法：采⽤酸化、加热、以降低发酵液的粘度；或加⼊絮凝剂，使细胞或溶解的⼤分⼦聚结成较⼤颗粒。

⽬的：分离菌体和其他悬浮颗粒，除去部分可溶性杂质和改变滤液性质，利于提取精制后续⼯序的顺利进⾏；菌种不同、发酵液特性不同，预处理⽅法选择也不同。

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第一章
1.生物产品的哪些特性制约了下游技术的可选范围？
1生物物料2产品稳定性、产品性质、产品共存物性质的要求。

2.生物工程下游技术分哪几个阶段？
四个阶段：预处理；提取（初步分离）；精制（纯化）；成品制作。

3.生物工程下游技术的特点有哪些？
快速分离、保证纯度、高选择性、分离步骤多、需要高度浓缩。

4.生物工程纯化过程选择依据有哪些？
生产成本要低、工艺步骤要少、操作程序合理、适应产品的技术规格、生产要有规模、产品具有稳定性、环保和安全要求、生产方式。

第二章下游技术的理论基础
1下游技术中都存在哪些过程？
物理学过程；化学过程；生物学过程。

2下游技术中物理过程按物理化学原理有哪些分类？
@根据相性质分为：机械分离（非均相）：过滤、重大沉降、离心；传质分离（均相）：均相。

@物理化学原理：平衡分离：1.气体传质：吸收2.气液传质：精馏3.液液传质：萃取4.液固传质：浸取、结晶、吸附、离子交换、色谱分析 5.气固传质：干燥、吸附、升华；速率分离（差速分离）：1.膜分离：超滤、反渗透、电渗析2.均分离：电泳、磁泳、离心沉降。

3什么是对流传递扩散传递及扩散传递的重要性？
对流传递是由流体的宏观运动引起；扩散传递分为分子传递（由分子的随机热运动引起）和涡流传递（由微团的脉动引起）尽管对流传质速度要扩散传质速度大很多，但在很多情况下，扩散传递都是非常重要的，特别是存在异相界面物质传递的情况下，物质在异相界面间境界膜中的扩散速率往往成为物质传递速率的限制性因素。

4生物反应器的放大原则？
几何相似、恒定等体积功率放大、恒定传氧系数放大、恒定剪切力恒定叶端速度放大、恒定的混合时间放大。

第三章发酵液的预处理1发酵液预处理的目的？
固液分离（分离菌体及其它悬浮颗粒）、除去一些可溶性杂质、改变滤液的性质以利于后续的提取与精制。

2发酵液预处理的方法有哪些？并简述各种方法的原理特点和应用36 降低液体黏度（加水稀释法、加热法）、凝聚和絮凝法、调节PH法、加入助滤剂法、加吸附剂法或加盐法（加入反应剂）。

3发酵液进行过滤的目的是什么？影响发酵液过滤速度的因素有哪些？
目的：以压力差为推动力，依靠过滤介质将固体和液体分离
影响因素：1.从进料侧至过滤介质另一侧的压力降2.过滤面积3.滤饼阻力（厚度、颗粒大小）4.滤液黏度5.过滤介质和初始滤饼层的阻力。

4发酵液过滤的方法有哪些？
并简述各种方法的类型特点和应用39
方法：常压过滤、加压过滤、真空过滤、离心过滤。

5如何进行过滤介质的选择和条件的优化？
过滤介质除具有过滤作用外，还是滤饼的支撑物，它应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力。

合理选择过滤介质取决于许多因素，其中过滤介质所能截留的固体粒子大小以及对滤液的透过性是过滤介质最主要的技术特性过滤介质种类1.织物介质：绵、丝、毛、麻等2.粒状介质：硅藻胶、活性炭、白土 3.多孔固体介质：多孔陶瓷、玻璃、塑料4.微孔纤维素和金属薄膜介质：醋酸纤维素
过滤条件的优化：1.改善发酵液物理性质：降低滤饼比阻、降低发酵液黏度、降低固体浓度、热处理 2.改善设备结构：扩大设备尺寸、增加过滤面积。

6发酵液的构成？
微生物（菌体）、残存的固体培养基、未被微生物完全利用的糖无机盐蛋白质以及微生物的各种代谢产物。

7发酵液特性有哪些？
1目标产物浓度普遍较低，悬浮液中大部分是水2菌体细胞等固体粒子的性质差异较大，且具有一定的可压缩性3菌体细胞等悬浮颗粒小，其相对密度和液相相近4液相黏度大，多为非牛顿型流体5性质不稳定易随时间变化，如易受空气氧化微生物污染蛋白质酶水解等作用的影响。