青岛科技大学生物分离工程答案范文

一、名词解释1.亲和沉淀：生物亲和作用与沉淀分离相结合的蛋白质类生物大分子的分离纯化技术。

2.热沉淀：利用在较高温度下，热稳定性差的蛋白质发生变性沉淀的现象，分离纯化热稳定性高的目标蛋白的方法。

等电点沉淀：在等电点时，蛋白质分子以两性离子形式存在，其分子净电荷为零(即正负电荷相等)，此时蛋白质分子颗粒在溶液中因没有相同电荷的相互排斥，分子相互之间的作用力减弱，其颗粒极易碰撞、凝聚而产生沉淀4.支撑液膜：是由溶解了载体的膜相液，在表面张力作用下，也考聚合凝胶层中的化学反应或带电荷材料的静电作用，含浸在多孔支撑体的微孔内而制成。

5.流动液膜：也是一种支撑液膜，液膜可循环流动，可弥补膜相易流失的缺点；膜相强制流动或减小厚度可减小传质阻力。

6.亲和膜：利用亲和配基修饰的微滤膜为亲和吸附介质亲和纯化目标蛋白质，是固定床亲和层析的变型。

7.膜生物反应器：膜分离过程与生物反应过程耦合的生物反应装置。

8.膜蒸馏：膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，它以疏水微孔膜为介质，在膜两侧蒸气压差的作用下，料液中挥发性组分以蒸气形式透过膜孔，从而实现分离的目的。

9.渗透气化：通过渗透气化膜，在膜两侧溶质分压差的作用下，根据溶质间透过速度的不同，并在透过侧发生气化，使液体混合物得到分离的膜分离法。

10.透析：通过小分子经过半透膜扩散到水（或缓冲液）的原理，将小分子与生物大分子分开的一种分离纯化技术。

11.萃取：利用溶质在互不相溶两相间分配系数的不同使溶质得到纯化或浓缩的方法12.液膜萃取：液膜是由水溶液或有机溶剂（油）构成的液体薄膜，将与之不能互溶的液体分隔开来，使其中一侧液体中的溶质选择性透过液膜进入另一侧，实现溶质间的分离。

13. 超临界流体：温度、压力略超过或靠近临界温度和临界压力的流体。

14.离子交换层析：利用离子交换剂为固定相，根据荷电溶质与离子交换剂之间静电相互作用力的差别进行溶质分离的洗脱层析法。

15.凝胶过滤层析：根据蛋白质的大小和形状进行分离和纯化。

16.盐溶:分子在等电点时，相互吸引，聚合沉淀，加入少量盐离子后破坏了这种吸引力，使分子分散，溶于水中。

盐析：蛋白质在高离子强度溶液中溶解度降低，发生沉淀的现象。

17.临界胶束浓度：表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓度。

18.正胶团：向水中加入表面活性剂，浓度达到一定值后，将发生表面活性剂分子的缔合或自聚集，形成正胶团。

反胶团：向有机溶剂中加入表面活性剂，浓度超过一定值时形成反胶团。

19.蛋白质的变性作用：蛋白质分子受到某些物理、化学因素的影响时，发生生物活性丧失，溶解度降低等性质改变，但是不涉及一级结构改变，而是蛋白质分子空间结构改变，这类变化称为蛋白质变性作用。

20.生物亲和作用：生物分子间的特异性作用，生物分子能在某种情况下能够识别特定物质并与之吸引结合的一种现象。

1、生物下游加工过程的特点。

（1）严格控制操作条件，维持生物物质的生物活性；（2）需采用快速的分离纯化方法除去影响目标产物稳定性的杂质，如蛋白酶等；一般需用特殊的高效分离技术纯化目标产物；（3）一般需用特殊的高效分离技术纯化目标产物；（4）生物产物一般用作医药、食品和化妆品，因此，要求除去有害人体健康的物质，如热原和具有免疫原性的异体蛋白等；原料液中目标产物的浓度一般都很低，甚至是极微量的，有必要对原料液进行高度浓缩，从而使下游加工过程的成本显著增大。

2、细胞的机械破碎法有哪些？细胞的化学破碎法的原理是什么？细胞破碎的化学法与机械法相比各有何优缺点？机械破碎法：1高温匀浆法 2珠磨破碎 3撞击破碎 4超声波破碎化学破碎法1.化学试剂处理：增大细胞器或细胞膜的通透性或者降低降低胞内物质间相互作用，使目的产物易于释放。

2.酶溶：利用溶解细胞壁的酶处理菌体细胞，增大胞内产物的通透性。

物理破碎法1.渗透压冲击法 2.冻结-融化法机械破碎法：优点：处理量大，破碎效率高，速度快，适用于工业规模的细胞破碎。

缺点：操作剧烈，易造成细胞过度破碎，不利于后续处理。

化学破碎法：优点：选择性高，胞内产物总释放率低，料液粘度小，利于后续处理。

缺点：适用范围小，通用性差，破碎速度慢，处理时间长，不适于大规模破碎操作，多用于实验室。

3、简述有机溶剂沉淀法的原理，应用本方法须注意哪些问题？定义：向蛋白质溶液中加入丙酮或乙醇等水溶性有机溶剂，造成蛋白质分子表面水化程度降低，从而发生沉淀的方法。

注意下列各点：（1）降低温度，能增加收率和减少蛋白质变性，加有机溶剂于水常为放热反应，故操作时需冷却。

（2）所选溶剂必须能与水互溶，而和蛋白质不起作用常用乙醇、丙酮。

（3）蛋白质分子量越大，产生沉淀需加入的有机溶剂量越少。

（4）一种蛋白质溶解度会由于另一种蛋白质存在而降低。

（5）沉淀的蛋白质如不能再溶解，就可能已经变性。

（6）接近等电点时，引起沉淀所需加入有机溶剂量少。

（7）少量中性盐（0.1~0.2molL-1)的存在能产生盐溶作用，增加蛋白质在有机溶液水溶液中的溶解度，使沉淀蛋白质所需有机溶剂量增大，一般 I =0.05 或稍低为最好，既能使沉淀迅速形成，又能对蛋白质起保护作用。

（8）盐析法制蛋白质透析除盐，进一步纯化可用有机溶剂沉淀。

4.、什么是盐析沉淀？盐析盐应满足的条件是什么？常见的盐析盐有哪些？定义：蛋白质在高离子强度溶液中溶解度降低，发生沉淀的现象。

条件：1.溶解度大2.溶解度受温度影响较小3.盐溶液密度不高，利于沉淀的沉降或离心分离常用：（NH4）2SO4,Na2SO4,NaCl5、何为反胶团萃取？反胶团萃取影响蛋白质萃取率的因素有哪些？反胶团萃取：利用表面活性剂在有机相中形成的反胶团，从而在有机相内形成分散的亲水微环境，使生物分子在有机相（萃取相）内存在于反胶团的亲水微环境中，消除了生物分子，特别是蛋白质类生物活性物质难于溶解在有机相中或在有机相中发生不可逆变性的现象。

影响因素：1.静电相互作用反胶团萃取一般使用离子型表面活性剂，所形成反胶团内表面带负电荷或正电荷。

当水相pH偏离蛋白质等电点时，蛋白质带正电荷或负电荷，与表面活性剂间的静电相互作用影响其萃取率。

2.空间相互作用反胶团含水率降低，直径减小，空间排阻作用增大，蛋白质萃取率降低；蛋白质相对分子量增大，空间排阻作用增大，蛋白质萃取率降低。

3.疏水性相互作用蛋白质的疏水性影响其在反胶团中的溶解形式，因而影响其萃取率。

6、何为超临界流体萃取？超临界流体萃取有哪几种操作方式？超临界流体萃取法有哪些优点？定义：利用超临界流体，即温度，压力略超过或靠近理解温度和临界压力的流体为萃取剂，从固体或液体原料中提取目的产物。

操作方法：1等温法：改变操作压力实现溶质的萃取和回收，操作温度保持不变。

2等压法：通过改变操作温度实现溶质的萃取和回收。

3吸附法：利用选择性吸附目标产物的吸附剂回收目标产物。

超临界流体萃取法优点（1）萃取速度高于液体萃取，特别适合于固态物质的分离提取（2）在接近常温的条件下操作，能耗抵于一般的精馏法，适用于热敏性物质和易氧化物质的分离（3）传热速率快，温度易于控制（4）适合于非挥发性物质的分离。

7、什么是液膜萃取？简述液膜萃取的机理。

定义：液膜是由水溶液或有机溶剂（油）构成的液体薄膜，将与之不能互溶的液体分隔开来，使其中一侧液体中的溶质选择性透过液膜进入另一侧，实现溶质间的分离。

液膜萃取机理根据待分离溶质种类的不同，主要分为：（1）单纯迁移：又称物理渗透，主要基于溶质间分配系数的差别实现分离。

无溶质浓缩效应。

（2）反萃相化学反应促进迁移：又称为Ⅰ型促进迁移，在有机酸等弱酸性电解质的分离中，可利用强碱（如NaOH）溶液为反萃相。

溶质在反萃相可得到浓缩，并且反应速度快。

（3）膜相载体输送：又称Ⅱ型促进迁移。

在膜相加入可与目标产物发生可逆化学反应的萃取剂（流动载体）。

特点：可提高溶质的渗透性和选择性，而且载体输送具有能量泵的作用，使目标溶质从低浓区沿反浓度梯度方向向高浓区持续迁移。

根据向流动载体供能方式不同，分为：1）反向迁移：供能物质与目标溶质迁移方向相反;氨基酸及有机酸的载体输送是典型的反向迁移。

2）同向迁移：供能物质与目标溶质迁移方向相同。

钾离子的载体输送（钾离子泵）是典型的同向迁移。

8、膜分离在生物产物的分离纯化方面有哪些应用？1培养基除菌；2发酵液中细胞的收集或除去；3细胞破碎后碎片的除去；4目标产物部分纯化后的浓缩或洗滤除去小分子溶质；5最终产品的浓缩和洗滤除盐；6制备无热原水等。

9、理想的膜材料应满足哪些条件？防止膜污染有哪两方面的措施？选择膜清洗剂主要从哪三方面考虑？条件：1有效膜厚度小，UF和MF膜孔隙率高，过滤阻力小；2膜材料为惰性，不易污染和堵塞；3适用的pH和温度范围广，稳定性高，使用寿命长；4容易通过清洗恢复透过性能；5能满足实现分离目的的各种要求。

措施：1对膜进行预处理2对料液经行预处理方面：1优先考虑水2具有良好的去污能力3不损害膜的过滤性能10、对称膜与不对称膜在膜的结构及性能上有何差别？(1)对称膜，即膜截面的膜厚方向上孔道结构均匀，传质阻力大，透过通量低，容易污染，清洗困难，微滤膜大多为对称膜；（2）不对称膜，由表面活性层(0.2~0.5m)和惰性层(50~100m)构成，透过通量大，膜孔不易堵塞，容易清洗，目前超滤和反渗透膜多为不对称膜。

11、如何获得超滤膜的截留曲线？超滤膜的截留分子量是如何定义的？截留分子量(MWCO)–截留曲线：测定分子量不同的球形蛋白质或水溶性聚合物的截留率，所得到的膜的截留率与溶质分子量之间关系的曲线。

膜的截留分子量：指在截留曲线上截留率为0.90的溶质分子量。

12、常用的双水相系统有哪两类？分别举例说明其上下相的组成。

为什么该系统特别适合用于胞内蛋白质的萃取？双水相系统：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相系统。

除双聚合系统，聚合物与无机盐也可形成双水相。

形成原因：聚合物的不相容性，即聚合物分子的空间阻碍作用，无法形成均一相，具有相分离倾向，一定条件下分成两相。

双水相萃取法可选择性地使细胞碎片分配于下相，目标产物分配于上相，同时实现目标产物的部分纯化和细胞碎片的除去，从而节省利用离心或膜分离除碎片的操作过程。

因此，双水相萃取用于胞内蛋白质的萃取是非常有利的。

13、生物分离中常用双水相系统是什么？影响因素有哪些？常用1、双聚合物：聚乙二醇(PEG)/葡聚糖(Dx)。

该系统上相富含PEG，下相富含Dx；2、聚合物与无机盐：聚乙二醇(PEG)/磷酸钾（KPi)。

该系统上相富含PEG，下相富含KPi。

因素：1聚合物分子量2聚合物浓度3盐的种类和浓度4.PH值5温度14、简述乳状液膜的制备过程。

乳状液稳定性的因素及破乳方法？制备过程：向溶有表面活性剂和添加剂的油中加入水溶液，进行高速搅拌或超声波处理，制成W/O型乳化液；将上步制得的乳化液分散到第二水相（通常为待分离的料液）进行第二次乳化即可制成(W/O)/W型乳状液膜，此时第二水相为连续相。