生物分离工程三版孙彦
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生物分离工程生物分离
1.1 生化分离工程的研究对象
定义
• 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。
生物分离工程生物分离
1.2 生化分离工程的重要性
• 生物技术产品一般存在于一个复杂的多
生物分离工程生物分离
typical products from fermentation
products Antibiotics Amino acids
Ethanol Organic acids
Enzymes r-DNA protein
in
Concentration g/l 25 100 100 100 20 10
相体系中。唯有经过分离和纯化等下游 加工过程，才能制得符合使用要求的产 品。因此产品的分离纯化是生物技术工 业化的必需手段。
生物分离工程生物分离
• 在生物产品的开发研究中，分离过程的
费用占全部研究费用的50％以上；
• 在产品的成本构成中，分离与纯化部分
占总成本的40～80％；精细、药用产品 的比例更高达70～90％。
生物分离工程生物分离
生物分离与化学分离方法的比较
c la ssific a tio n
P h y sic a l se p a ra tio n s E quilibrium c o n tro lle d se p a ra tio n s R ate controlled se p a ra tio n s
• 显然开发新的分离和纯化工艺是提高经
济效益或减少投资的重要途径。
• 生化分离是生物技术产品产业化的必经
应用型本科院校生物工程专业——《生物分离工程》课程的教学探索与实践
Ｑ：
Ｓｃｉ ｎｃｅ ｅ ａｎｄ Ｔｅ ｃｈｎ Ｏ Ｉ ｎｏｖａｔｏｎ ＯＩ ｇｙ 科 院校 生 物 工程 专 业
生物分 离工程 课程 的教 学探 索与实践
李 慧星 肖连冬 罗建 成 许 彬 （ 阳理工 学院生 物与化 学工程学 院 河 南南 阳 南
德 、 、 、 全面 发 展 ， 向生 产 、 智 体 美 面 建设 、 管
理 、 务 第 一 线 的高 级 应 用 型 专 门人 才 。 服 面 对现 代 社 会 高 新 技 术 产 业 对 人 才 的 要 求 ， 应用型本科教 育的特点是培养应 用性、 具 有 多方 面 能 力 和 高素 质 的人 才 ｌ Ｊ 】 。 生 物 分 离 工 程 是 对 于 由生 物 界 自然 产 生 的 或 由微 生 物 发 酵 的 、 植 物 细 胞 培 养 动 的 、 反 应 等 各 种生 物 工 业 生 产 过 程 获 得 酶 的生 物 原 料 ， 提取 分 离 、 工 并精 制 目的 经 加 成分 ， 终 使其 成 为 产 品 的 技 术 ， 称 生 物 最 也 下 游 工 程 。 物 分 离 是 生 物 制 产 品 实 现 产 生 业化 的 关 键 ， 接 影 响 到 生 物 技 术 产 品 的 直 质量 、 本和 竞 争 力［。 生 物 分 离 工 程 课 成 ５Ⅸ １ 程 是 生 物 工 程 专 业 的 必 修 课 。 据 应 用 型 根 在 教 学 过 程 中 ， 先 由 教 师布 置题 目， 首 在 本 科 教 育 特 点 ， 合 我 院 的培 养 目标 和 专 让 学 生 课 下 查 阅资 料 和 文 献 ， 课 堂 中 分 结 由 业 特 色 ， 教 学 内容 、 堂 教 学 、 验 教 学 组 讨 论 ， 教 师 进 行 最 终 的 补 充 解 答 和 评 从 课 实 和 考 核 方 式 四 个 方 面 进 行 了 探索 和 实 践 。 价 。 过 课堂 上 分 组 讨 论 ， 通 充分 调 动 学 生 的 主动 性 ， 挥 学生 的 创 造 性 ， 深 对 课 本 知 发 加 识 的 理 解 。 时 锻 炼 了 学 生 的 为 解 决 实 际 同 １合理安排教学 内容 目前 ， 生 物 分 离 工 程 课 程 的 教 材 较 问题 的 搜 集 资 料 和 解 决 问 题 的 能 力 ， 养 Ⅸ 培 多， 考虑 到 应 用 型 本科 教 育 注 重 应 用性 、 培 学生 的 团 队 精神 ， 言 表达 和 协 作 能 力 等 。 语 养在工业 、 工程 等 领 域 第 一 线 的 高 级 技 术 型 人 才的 特 点 ， 择毛 忠 贵 主 编 的 《 选 生物 工 ３加 强 实 验 教 学 业 下 游 技 术 作 为 教 材 ， 材 难 度 适 中 ， 教 内 《 物 分 离 工 程 》 一 门 应 用 性 、 合 生 是 综 实验 教 学 对 学 生 深 入 理 解 容 侧 重 干 应 用 性 。 外 ， 定 孙 彦 主 编 的 性 很 强 的 课 程 ， 此 指 培 分 《 物 分 离 工 程 》 参 考 教 材 。 有 限 的 学 和掌 握 理 论 知识 ， 养 操 作 能 力和 技 巧 ， 生 为 在 在 时 讲 授 所 有 的 内 容 是 不 可 能 的 ， 此 将 生 析 和 解 决 实 际 问题 的 能 力 至 关 重 要 。 基 因 我 物 分 离 工 程 内 容 分 为 四 个 模块 ： １ 预处 理 础 实 验 的 基 础 上 ， 院设 置 分 离 技 术 专 业 （） 学 ～６ 结 和 细 胞分 离 ， 括 预处 理 、 包 固液 分 离 和 细 胞 综合 实 验 ， 时 一 般 为 ５ 周 ， 合 教 师 的 而 破 碎 三 个 单 元 ；２ 初 级 分 离 ， 括 沉 淀 分 在 研 项 目和 课 题 ， 教 师 的 课 题 大 多 来 源 （） 包 因 离 、 沫 分 离 、 取 技 术 、 分 离 技 术 和 树 于 地 方 企 业 在 生 产 中的 技 术 难 题 ， 此 教 泡 萃 膜 综 脂 法分 离 五 个单 元 ； ） （ 高度 纯化 ， 括色 谱 师布 置题 目具 有 应 用性 、 合 性 等 特 点 。 ２ 包
Ｓｃｉ ｎｃｅ ｅ ａｎｄ Ｔｅ ｃｈｎ Ｏ Ｉ ｎｏｖａｔｏｎ ＯＩ ｇｙ 科 院校 生 物 工程 专 业
生物分 离工程 课程 的教 学探 索与实践
李 慧星 肖连冬 罗建 成 许 彬 （ 阳理工 学院生 物与化 学工程学 院 河 南南 阳 南
德 、 、 、 全面 发 展 ， 向生 产 、 智 体 美 面 建设 、 管
理 、 务 第 一 线 的高 级 应 用 型 专 门人 才 。 服 面 对现 代 社 会 高 新 技 术 产 业 对 人 才 的 要 求 ， 应用型本科教 育的特点是培养应 用性、 具 有 多方 面 能 力 和 高素 质 的人 才 ｌ Ｊ 】 。 生 物 分 离 工 程 是 对 于 由生 物 界 自然 产 生 的 或 由微 生 物 发 酵 的 、 植 物 细 胞 培 养 动 的 、 反 应 等 各 种生 物 工 业 生 产 过 程 获 得 酶 的生 物 原 料 ， 提取 分 离 、 工 并精 制 目的 经 加 成分 ， 终 使其 成 为 产 品 的 技 术 ， 称 生 物 最 也 下 游 工 程 。 物 分 离 是 生 物 制 产 品 实 现 产 生 业化 的 关 键 ， 接 影 响 到 生 物 技 术 产 品 的 直 质量 、 本和 竞 争 力［。 生 物 分 离 工 程 课 成 ５Ⅸ １ 程 是 生 物 工 程 专 业 的 必 修 课 。 据 应 用 型 根 在 教 学 过 程 中 ， 先 由 教 师布 置题 目， 首 在 本 科 教 育 特 点 ， 合 我 院 的培 养 目标 和 专 让 学 生 课 下 查 阅资 料 和 文 献 ， 课 堂 中 分 结 由 业 特 色 ， 教 学 内容 、 堂 教 学 、 验 教 学 组 讨 论 ， 教 师 进 行 最 终 的 补 充 解 答 和 评 从 课 实 和 考 核 方 式 四 个 方 面 进 行 了 探索 和 实 践 。 价 。 过 课堂 上 分 组 讨 论 ， 通 充分 调 动 学 生 的 主动 性 ， 挥 学生 的 创 造 性 ， 深 对 课 本 知 发 加 识 的 理 解 。 时 锻 炼 了 学 生 的 为 解 决 实 际 同 １合理安排教学 内容 目前 ， 生 物 分 离 工 程 课 程 的 教 材 较 问题 的 搜 集 资 料 和 解 决 问 题 的 能 力 ， 养 Ⅸ 培 多， 考虑 到 应 用 型 本科 教 育 注 重 应 用性 、 培 学生 的 团 队 精神 ， 言 表达 和 协 作 能 力 等 。 语 养在工业 、 工程 等 领 域 第 一 线 的 高 级 技 术 型 人 才的 特 点 ， 择毛 忠 贵 主 编 的 《 选 生物 工 ３加 强 实 验 教 学 业 下 游 技 术 作 为 教 材 ， 材 难 度 适 中 ， 教 内 《 物 分 离 工 程 》 一 门 应 用 性 、 合 生 是 综 实验 教 学 对 学 生 深 入 理 解 容 侧 重 干 应 用 性 。 外 ， 定 孙 彦 主 编 的 性 很 强 的 课 程 ， 此 指 培 分 《 物 分 离 工 程 》 参 考 教 材 。 有 限 的 学 和掌 握 理 论 知识 ， 养 操 作 能 力和 技 巧 ， 生 为 在 在 时 讲 授 所 有 的 内 容 是 不 可 能 的 ， 此 将 生 析 和 解 决 实 际 问题 的 能 力 至 关 重 要 。 基 因 我 物 分 离 工 程 内 容 分 为 四 个 模块 ： １ 预处 理 础 实 验 的 基 础 上 ， 院设 置 分 离 技 术 专 业 （） 学 ～６ 结 和 细 胞分 离 ， 括 预处 理 、 包 固液 分 离 和 细 胞 综合 实 验 ， 时 一 般 为 ５ 周 ， 合 教 师 的 而 破 碎 三 个 单 元 ；２ 初 级 分 离 ， 括 沉 淀 分 在 研 项 目和 课 题 ， 教 师 的 课 题 大 多 来 源 （） 包 因 离 、 沫 分 离 、 取 技 术 、 分 离 技 术 和 树 于 地 方 企 业 在 生 产 中的 技 术 难 题 ， 此 教 泡 萃 膜 综 脂 法分 离 五 个单 元 ； ） （ 高度 纯化 ， 括色 谱 师布 置题 目具 有 应 用性 、 合 性 等 特 点 。 ２ 包
《生化分离技术》教学大纲
《生化分离技术》教学大纲一、课程性质与教学目的1．课程性质《生化分离技术》是生物工程专业基础课，在第六学期开设。
该课程是在学习完《生物化学》、《化工原理》等课程后开设的一门专业基础课。
生化分离技术是生物工程的重要分支，又与生化反应工程相关联，是从发酵液、酶反应液或动植物细胞培养液中将生化产物分离、提取并精制的一门工程学科，是生物技术转化为生产力必不可少的重要环节。
2．教学目的开设这门课的目的在于使学生了解生化分离过程的本质及其变化规律，学习使分离过程与设备设计、放大与操作等方面获得最佳化的方法，为毕业设计（毕业论文）等教学环节打下良好的基础。
二、课程的基本要求1．学习生物物质、特别是那些不稳定的生物活性大分子的分离技术和理论。
2．掌握生物生化分离过程中各单元操作的基本原理和操作方法。
3．了解最新分离技术的研究进展。
三、教学内容第一章绪论教学目的和要求1．了解生物技术下游加工过程的特点及其重要性，生化分离过程的一般步骤和单元操作，了解生物技术下游加工过程的发展动向。
2．介绍本课程的学习内容和学习方法。
本章思考题1．生化产品的分离特点2．生化产品分离的一般步骤3．生化产品的类型、特点及常用的单元操作第二章发酵液的预处理和固液分离教学目的和要求1．了解发酵液的基本特性、预处理方法固液分离方法。
2．学习细胞的破碎方法，细胞壁的结构特点。
第一节发酵液的预处理和固液分离第二节细胞破碎本章思考题1．发酵液的预处理方法及固液分离方法2．常用细胞破碎方法的原理、特点及适用性3．举例说明采用多种破碎方法相结合提高破碎率的机理4．破碎技术与上、下游过程相结合提高破碎率的机理第三章提取教学目的和要求1．了解生化产品一般常用的初步分离方法。
2．掌握各种提取方法的单元操作。
第一节沉淀1．盐析沉淀2．等电点沉淀3．有机溶剂沉淀4．其它沉淀法第二节萃取1．弱电解质的萃取和化学萃取2．双水相萃取3．液膜萃取4．反胶团萃取5．超临界流体萃取第三节膜分离1．各种膜分离方法及其原理2．膜的操作特性3．膜的污染与清洗第四节吸附和离子交换1．吸附剂与离子交换剂2．吸附平衡3．固定床吸附操作4．其它吸附操作本章思考题及练习题1．什么是β沉淀?什么是Ks沉淀? 蛋白质盐析沉淀后如何去除盐分? 有机溶剂做沉淀剂的优缺点。
《生化分离工程》教案
第三章 细胞的分离与破碎
第三节 细胞破碎
1固-液分离设备及其特点（重点）（35min）
2细胞破碎概述细胞壁的结构和化学组成（10min）
3常用的细胞破碎方法（重点）及其原理（难点）、机械破碎法所用设备（30min）
4细胞破碎率的测定（5min）
5细胞破碎研究方向（5min）
6小结及思考题（5min）
3滤饼的重量比阻rB
教后小结
学生对絮凝以及凝聚概念有清楚的理解，对发酵液的预处理基本掌握。
教案1
课时安排
4学时
教学次序
第3次课
授课题目
第二章细胞分离与破碎
第三节细胞破碎
1固-液分离设备
2细胞破碎概述细胞壁的结构和化学组成
3常用的细胞破碎方法及其原理、机械破碎法所用设备
4细胞破碎率的测定
5细胞破碎研究方向
2.严希康著，《生化分离工程》，化学工业出版社，北京，2001年2月
3.孙彦著，《生物分离工程》，化学工业出版社，北京，2005年3月
4.欧阳平凯，胡永红著，《生物分离原理及技术》，化学工业出版社，北京，2006年2月
5.谭天伟著，《生物分离技术》，第二版，化学工业出版社，北京，2007年8月
6.朱志强著，《超临界流体萃取技术原理》，化学工业出版社，北京，2001年8月（2）相关专业网站：
小木虫学术科研第一站：/
食品伙伴网：/
食品商贸网：/
食品工业网：/
食品科技网：/
教学难点
凝聚和絮凝的区别、滤饼的重量比阻rB
教学方法
讲授法、谈话法。多媒体辅助教学。
教学过程设计
第二章细胞的分离与破碎
第一节发酵液的预处理第二节固液分离
1发酵液预处理的目的（15min）和具体方法（重点30min）
第三节 细胞破碎
1固-液分离设备及其特点（重点）（35min）
2细胞破碎概述细胞壁的结构和化学组成（10min）
3常用的细胞破碎方法（重点）及其原理（难点）、机械破碎法所用设备（30min）
4细胞破碎率的测定（5min）
5细胞破碎研究方向（5min）
6小结及思考题（5min）
3滤饼的重量比阻rB
教后小结
学生对絮凝以及凝聚概念有清楚的理解，对发酵液的预处理基本掌握。
教案1
课时安排
4学时
教学次序
第3次课
授课题目
第二章细胞分离与破碎
第三节细胞破碎
1固-液分离设备
2细胞破碎概述细胞壁的结构和化学组成
3常用的细胞破碎方法及其原理、机械破碎法所用设备
4细胞破碎率的测定
5细胞破碎研究方向
2.严希康著，《生化分离工程》，化学工业出版社，北京，2001年2月
3.孙彦著，《生物分离工程》，化学工业出版社，北京，2005年3月
4.欧阳平凯，胡永红著，《生物分离原理及技术》，化学工业出版社，北京，2006年2月
5.谭天伟著，《生物分离技术》，第二版，化学工业出版社，北京，2007年8月
6.朱志强著，《超临界流体萃取技术原理》，化学工业出版社，北京，2001年8月（2）相关专业网站：
小木虫学术科研第一站：/
食品伙伴网：/
食品商贸网：/
食品工业网：/
食品科技网：/
教学难点
凝聚和絮凝的区别、滤饼的重量比阻rB
教学方法
讲授法、谈话法。多媒体辅助教学。
教学过程设计
第二章细胞的分离与破碎
第一节发酵液的预处理第二节固液分离
1发酵液预处理的目的（15min）和具体方法（重点30min）
生物分离工程三版孙彦
产物的不溶及聚合已
成为结构基因组计划
Crystallized
Expressed
Purified
Crystal Structure NMR Structure
In PDB
Soluble
发展的制约因素。
生物分离技术与化工分离技术 的区别
化工分离技术：获得纯的化学物质 生物分离技术：在得到纯的生物物质同时，还必
《生物工程下游技术》 刘国诠主编，1993年 《Bioseparation Process Science》 Antonio A. Garcí a等
第一章 绪论
授课内容
生物下游加工技术简介
生物下游加工过程的特点
分离机理和分离操作
生物物质
分离效率的评价
学习目的和要求
总体要求：对本课程具有比较初步的认识； 掌握：生物下游加工技术的特点；生物分离
生物分离工程的萌芽
Golden Time概念的提出 血液制品的生产
生命科学的发展带动生物工程的进步
1953年，DNA双螺旋结构的发现 1972年，美国斯坦福大学构建了第一个重 组DNA分子 1996年，克隆羊“多利”诞生在英国的罗 斯林研究所 1990-2006，人类基因组计划 现在，生物信息、生物芯片、胚胎干细胞等
反应、响应、控制
免疫系统
机械分离 对象：非均相物系， 原理： 根据物质大小、 密度的差异进行分离 传质分离 对象：均相物系；
过滤 重力沉降 离心沉降 输送分离 原理：根据溶质在外力 作用下产生的移动速度 的差异实现分离 反渗透 反渗析 超滤
分 离 过 程
（速度分离法） 推动力：压力差、电位 梯度和磁场梯度 扩散分离 原理：根据溶质在两相 中分配平衡状态的差异 实现分离 （平衡分离法） 推动力：偏离平衡态的 浓度差 结晶 吸收、吸附和离子交换 萃取 蒸馏、蒸发 电泳和磁泳
生物分离工程(三版)(孙彦)02
区带形成条件
离心条件
在最前的沉降物质达到管底 前停止，短时间，低速度
使各组分沉降到其平衡的密 度区，长时间，高速度
细胞分离－离心设备分类
分类方法 处理量 温度 转速 名称 实验室用离心机，工业用离心机 常温离心机、冷冻离心机 低速离心机、高速离心机、超速离心机
转子结构
管式、碟式
细胞分离－常用离心设备
模型校正
形态校正：颗粒的形状系数 速度校正：空隙率函数
S
F ( )
A AP
提高重力沉降的途径
加入中性盐：双电层排斥电位降低 加入高分子絮凝剂：架桥作用形成大絮凝图 引入外力
细胞分离－重力沉降理论
模型校正
形态校正 速度校正
提高重力沉降的途径
加入中性盐； 加入高分子絮凝剂 引入外力
原核细胞
革兰氏阳性菌 细 胞 壁 由 肽 聚 糖 层 组 成 ， 壁 厚 约 1 5 ～ 5 0 nm， 肽 聚 糖 含 量 为 40~90%，细胞壁较革兰氏阴性菌坚固。 细胞壁在肽聚糖的外侧还有分别由（1）脂蛋白和（2）磷脂和脂多 糖构成的两层外壁层，外壁层厚度越8～10 nm。
革兰氏阴性菌
胞内产物释放
细胞分离－重力沉降理论
理论假设
细胞或细胞碎片按照球形颗粒处理； 颗粒在无限稀释的溶液中进行沉降，颗粒 之间无相互干扰
受力分析
球形颗粒重力fg
液体的浮力fb 颗粒运动方向相反的阻力 fs
细胞分离－重力沉降理论
重力：
1 3 f g d p s g 6
1 3 f b d p L g 6
胞内产物释放
－机械破碎之珠磨
09122生物分离工程
《生物分离工程》课程（09123）教学大纲一、课程基本信息（宋体五号加粗）课程中文名称：生物分离工程课程代码：09123学分与学时：52学时，3学分课程性质：专业必修授课对象：生物工程专业（本科）二、课程教学目标与任务《生物分离工程》是为生物工程本科专业学生开设的一门专业必修课，是本专业的一门主干课程。
本课程主要讲授各种生物活性物质中各种杂质的去除、分离、纯化和精制技术，是生物工程中不可缺少的组成部分，通过对本课程的学习，能使学生针对不同产品的特性，较好地运用各种分离技术来设计合理的提取、精制的工艺路线，并能从理论上解释各种现象，提高分析问题和解决问题的能力，是一门理论和实践密切结合的课程。
三、学时安排四、课程教学内容与基本要求第一章绪论（2学时）教学目的：了解生物分离工程的特点。
基本要求：掌握生物分离工程在生物工程领域的地位，生物分离过程的特点以及生物分离过程的分类。
重点与难点：准确理解生物分离过程的特点教学方法：多媒体教学主要内容：一、生物分离工程的历史及其应用二、生物分离工程在生物技术中的地位三、生物分离工程的特点四、生物分离一般步骤第二章生物分离的理论基础（4学时）教学目的：使学生了解生物分离的理论基础基本要求：了解生物分离的基本理论基础，掌握分离效率的评价标准。
重点与难点：分离机理、分离效价的评价标准教学方法：多媒体讲授主要内容：一、分离机理二、分离操作三、分离效价的评价第三章过滤（4学时）教学目的：学习并掌握发酵液过滤的基本理论基本要求：掌握过滤前物料预处理的基本方法，过滤的基本理论及相关方程，了解连续旋转式真空抽滤机的操作原理与过程，以及过滤设备的基本结构及选择原则。
重点与难点：准确理解过滤的基本理论及相关方程、过滤设备的基本结构与选型。
教学方法：多媒体课件教学与课堂讨论相结合主要内容：一、过滤的基本概念二、过滤前物料的前处理1、加热（Heating）——降低液体粘度2、凝聚和絮凝三、影响凝聚作用的主要因素四、絮凝作用五、常用的絮凝剂六、助滤剂七、过滤理论八、连续旋转式过滤机九、过滤设备及其结构十、过滤介质十一、典型的过滤设备1、板框压滤机2、旋转过滤机第四章离心与沉降（4学时）教学目的：掌握离心和沉降的基本原理基本要求：掌握颗粒沉降的计算，了解各种分离沉降设备的种类、结构和原理，离心分离过程的放大方法。
中国矿业大学研究生入学考试参考书目
建筑工业出版社，2007 第二版
526 弹性力学 737 桥梁工程
《弹性力学》第八版
徐芝纶
《桥梁工程》(第二版) 姚玲森
高教出版社，2016
人民交通出版社，2008 年 7 月
004 化 工学院
901 材料力学 A
902 理论力学 A
513 矿物加工学 708 无机与分析化 学B 709 有机化学 B
高等教育出版社，2005 年版
北京大学出版社，2007 年版
高等教育出版社，2010 年版
北京大学出版社，2010 年版
593 综合英语、口语 无参考书目
587 体育管理学 《体育管理学》
598 运动训练学 《运动训练学》
田麦久
701 体育教学论 《体育教学论》
毛振明
702 专项训练理论 与方法
《田径》、《体操》、《篮 球》、《排球》、《足球》、 《武术》《乒乓球》等
卢明银
中国矿业大学出版社，2012
《工程经济学（第
4
版）》
邵颖红、黄渝祥、 邢爱芳
同济大学出版社，2009
《采矿学》
杜计平 孟宪锐 中国矿业大学出版社，2014 年1月
《矿山压力及岩层控制》
钱鸣高、石平五、 中国矿业大学出版社，2010
许家林
年9月
544 工程经济
《技术经济学》
卢明银
中国矿业大学出版社，2012
中国矿业大学出版社（第三 版）
555 专业综合
《检测与转换技术》 《自动控制原理》
006 信 息与控
582 统
信号与线性系
《信号与线性系统》
制工程 学院
《通信原理》
童敏明 常俊林 管致中 樊昌信
526 弹性力学 737 桥梁工程
《弹性力学》第八版
徐芝纶
《桥梁工程》(第二版) 姚玲森
高教出版社，2016
人民交通出版社，2008 年 7 月
004 化 工学院
901 材料力学 A
902 理论力学 A
513 矿物加工学 708 无机与分析化 学B 709 有机化学 B
高等教育出版社，2005 年版
北京大学出版社，2007 年版
高等教育出版社，2010 年版
北京大学出版社，2010 年版
593 综合英语、口语 无参考书目
587 体育管理学 《体育管理学》
598 运动训练学 《运动训练学》
田麦久
701 体育教学论 《体育教学论》
毛振明
702 专项训练理论 与方法
《田径》、《体操》、《篮 球》、《排球》、《足球》、 《武术》《乒乓球》等
卢明银
中国矿业大学出版社，2012
《工程经济学（第
4
版）》
邵颖红、黄渝祥、 邢爱芳
同济大学出版社，2009
《采矿学》
杜计平 孟宪锐 中国矿业大学出版社，2014 年1月
《矿山压力及岩层控制》
钱鸣高、石平五、 中国矿业大学出版社，2010
许家林
年9月
544 工程经济
《技术经济学》
卢明银
中国矿业大学出版社，2012
中国矿业大学出版社（第三 版）
555 专业综合
《检测与转换技术》 《自动控制原理》
006 信 息与控
582 统
信号与线性系
《信号与线性系统》
制工程 学院
《通信原理》
童敏明 常俊林 管致中 樊昌信
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氧和氧或氮和氧原子需与氢原子基本排列在一条直 线上，且原子之间的距离达到一定程度
氢键的产生与否受结合部位之间的位置关系的严格 制约
亲和作用中的疏水性相互作用
如果亲和作用的分子对的一个分子中含有芳 香环或羟基链等疏水基，另一方的结合部位 上也含有疏水区，则两者之间可发生疏水性 相互作用
苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、 甲硫氨酸和脯氨酸
离子强度对亲和作用的影响
亲和作用主要源于静电引力，提高离子强度 会减弱或完全破坏亲和作用；
提高离子强度也会降低或消除氢键作用； 当亲和结合作用主要源于疏水性相互作用，
增大离子强度则可提高亲和结合作用；
pH值对亲和作用的影响
作为两性电解质的蛋白质含有多个解离基团， 不同解离基团具有不同的解离常数；
种力的相互作用
亲和作用中的静电作用
中性pH值下，蛋白质分子上的天冬氨酸、谷氨酸和 半胱氨酸等酸性氨基酸残基带负电荷，精氨酸、赖氨 酸和组氨酸等碱性氨基酸带正电荷
N末端氨基酸α-氨基带正电荷，C末端氨基酸的羧基 带负电荷
近距离上产生强烈的静电引力
亲和作用中的氢键作用
亲和作用的分子对的一个分子中含有氧原子或氮原 子，结合部位之间形成O-H-O或O-H-N的氢键作用
生物亲和作用-定义
生物分子能够区分结构 和性质非常接近的其他 分子，选择性地与其中 某一种分子相结合。生 物分子间的这种特异性 相互作用称为亲和作用
生物亲和作用-本质
亲和作用机理，特别是蛋白质亲和作用机理 尚不清楚
蛋白质表面存在一些凹陷或凸起结构 上述结构恰好能使某些小分子进入到其中，
形成构象上的钥匙-锁关系 亲和作用不仅依靠结构上相似性，还需要多
4×104 L/mol）。 抗体
抗体和抗原之间具有高度特异性结合能力，结合常数在107 ~1012 L/mol
蛋白A（或称A蛋白）
A蛋白为分子量42 kDa的蛋白质，存在于金黄色葡萄球菌的细 胞壁中。它与动物免疫球蛋白G（IgG）具有很强的结合作用。
亲和配基－凝集素和色素
凝集素
凝集素是与糖特异性结合的蛋白质的总称。在这种蛋白质上 具有糖的结合位点。可作为多糖、糖蛋白等含糖生物分子的 配基。
离液离子 螯合剂
如果亲和作用源于亲和分子与金属离子形成的配位键，加入 乙二胺四乙酸等螯合剂除去金属离子会使亲和作用消失
常见的亲和作用体系
特异性 高特异性
群特异性
亲和体系
抗原-单克隆抗体 荷尔蒙－受体蛋白 核酸－互补碱基链段、核酸结合蛋白 酶－底物、产物、抑制剂
免疫球蛋白－A蛋白、G蛋白 酶－辅酶 凝集素－糖、糖蛋白、细胞、细胞表面受体 酶、蛋白质-肝素 酶、蛋白质-活性色素（染料） 酶、蛋白质-过渡金属离子（铜、锌等） 酶、蛋白质－氨基酸（组氨酸等）
亲和色谱是利用亲和吸附作用分离纯化生物 物质的液相色谱法。
亲和色谱所用的固定相为键合亲和配基的亲和 吸附介质（亲和吸附剂）
亲和色谱原理
亲和色谱操作与一般的固 定床吸附操作方式相似， 多采用断通式前端分析 法，分为进料、杂质清 洗、目标产物洗脱合层 析柱再生四步。
亲和色谱原理
料液进料（feedstock loading）
亲和纯化定义
将具有亲和作用的两种分子中的一种分子与固 体粒子或可溶性物质共价偶联，可特异性吸 附或结合另一种分子，使另一种分子从混合 物中得到选择性分离纯化的方法称为亲和纯 化。
在亲和纯化中，一般将亲和作用分子对中被固 定的分子称为亲和结合对象的配基。
亲和分配平衡
在亲和作用体系中，如果用L表示配基，E表示蛋白 质，则配基和蛋白质之间的结合反应可表示为
目录
生物亲和作用 亲和色谱原理 亲和色谱介质 亲和吸附平衡 亲和色谱的应用 亲和膜色谱 其它亲和分离技术
生物亲和作用-学习要点
识记：生物亲和作用的概念 理解：生物亲和作用的本质，影响
亲和作用的因素 应用：了解常用的亲和作用体系
亲和作用的由来
Affinity一词源于拉丁语的affinitus，意为结 婚或亲缘关系
E L EL
Kd
EL E L
结合常数 Keq
E L Keq EL
结合常数越大（或解离常数越小），表示亲和结合作用越强。 一般亲和体系的结合常数为104～108L/mol，最高可达到1015 L/mol，此时的亲和结合基本上不可逆的。
亲和色谱原理-学习要点
理解：亲和色谱的原理与操作
亲和色谱定义
含有目标产物的料液连续通入色谱柱，直至目标产 物在色谱柱出口穿透
杂质清洗(contaminant washing)
利用与溶解原料的溶液组成相同的缓冲液为清洗液， 清洗色谱柱除去不被吸附的杂质；
产物洗脱(target product elution)
利用可使目标产物与配基解离的溶液洗脱目标产物
柱再生（column regeneration)
辅酶和磷酸酰苷
如果静电引力对亲和结合作用贡献较大，pH 值会严重影响亲和作用，即适当的pH值下亲 和结合作用较高，而在其他pH值下亲和结合 作用减弱直至消失；
其它因素对亲和作用的影响
抑制氢键形成的物质
如果亲和结合作用中存在氢键，则加入脲或盐酸胍可减弱亲 和作用。
温度
温度升高使分子和原子间热运动加剧，减弱静电作用、氢键 和配位键；增强疏水性相互作用
生物亲和作用
-亲和作用中的相互作用力
静电作用 氢键 疏水性相互作用 配位键 弱共价键
静电作用
氢键
亲和作用
弱共价键 疏水性相互作用 配 位 键
除具备“钥匙”和“锁孔”的关系外，生物亲和作用还需存在 特殊的相互作用力，这也是亲和作用特异性高的主要原因
生物亲和作用
-影响亲和作用的因素
离子强度 pH 抑制氢键形成的物质 温度 离液离子 螯合剂
利用清洗液清洗再生色谱柱
亲和色谱介质－学习要点
理解：间隔臂的作用，常用亲和配基种类 应用：了解亲和配基的固定方法，应用实
例以及亲和吸附介质的要求
亲和配基－酶、抗体和蛋白
酶的抑制剂
蛋白酶均存在抑制其活性的物质，称为酶的抑制剂。它的分布 很广，有天然的生物大分子，如胰蛋白酶抑制剂（结合常数 为109 L/mol），也有小分子化合物如氨基苄脒（结合常数为
氢键的产生与否受结合部位之间的位置关系的严格 制约
亲和作用中的疏水性相互作用
如果亲和作用的分子对的一个分子中含有芳 香环或羟基链等疏水基，另一方的结合部位 上也含有疏水区，则两者之间可发生疏水性 相互作用
苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、 甲硫氨酸和脯氨酸
离子强度对亲和作用的影响
亲和作用主要源于静电引力，提高离子强度 会减弱或完全破坏亲和作用；
提高离子强度也会降低或消除氢键作用； 当亲和结合作用主要源于疏水性相互作用，
增大离子强度则可提高亲和结合作用；
pH值对亲和作用的影响
作为两性电解质的蛋白质含有多个解离基团， 不同解离基团具有不同的解离常数；
种力的相互作用
亲和作用中的静电作用
中性pH值下，蛋白质分子上的天冬氨酸、谷氨酸和 半胱氨酸等酸性氨基酸残基带负电荷，精氨酸、赖氨 酸和组氨酸等碱性氨基酸带正电荷
N末端氨基酸α-氨基带正电荷，C末端氨基酸的羧基 带负电荷
近距离上产生强烈的静电引力
亲和作用中的氢键作用
亲和作用的分子对的一个分子中含有氧原子或氮原 子，结合部位之间形成O-H-O或O-H-N的氢键作用
生物亲和作用-定义
生物分子能够区分结构 和性质非常接近的其他 分子，选择性地与其中 某一种分子相结合。生 物分子间的这种特异性 相互作用称为亲和作用
生物亲和作用-本质
亲和作用机理，特别是蛋白质亲和作用机理 尚不清楚
蛋白质表面存在一些凹陷或凸起结构 上述结构恰好能使某些小分子进入到其中，
形成构象上的钥匙-锁关系 亲和作用不仅依靠结构上相似性，还需要多
4×104 L/mol）。 抗体
抗体和抗原之间具有高度特异性结合能力，结合常数在107 ~1012 L/mol
蛋白A（或称A蛋白）
A蛋白为分子量42 kDa的蛋白质，存在于金黄色葡萄球菌的细 胞壁中。它与动物免疫球蛋白G（IgG）具有很强的结合作用。
亲和配基－凝集素和色素
凝集素
凝集素是与糖特异性结合的蛋白质的总称。在这种蛋白质上 具有糖的结合位点。可作为多糖、糖蛋白等含糖生物分子的 配基。
离液离子 螯合剂
如果亲和作用源于亲和分子与金属离子形成的配位键，加入 乙二胺四乙酸等螯合剂除去金属离子会使亲和作用消失
常见的亲和作用体系
特异性 高特异性
群特异性
亲和体系
抗原-单克隆抗体 荷尔蒙－受体蛋白 核酸－互补碱基链段、核酸结合蛋白 酶－底物、产物、抑制剂
免疫球蛋白－A蛋白、G蛋白 酶－辅酶 凝集素－糖、糖蛋白、细胞、细胞表面受体 酶、蛋白质-肝素 酶、蛋白质-活性色素（染料） 酶、蛋白质-过渡金属离子（铜、锌等） 酶、蛋白质－氨基酸（组氨酸等）
亲和色谱是利用亲和吸附作用分离纯化生物 物质的液相色谱法。
亲和色谱所用的固定相为键合亲和配基的亲和 吸附介质（亲和吸附剂）
亲和色谱原理
亲和色谱操作与一般的固 定床吸附操作方式相似， 多采用断通式前端分析 法，分为进料、杂质清 洗、目标产物洗脱合层 析柱再生四步。
亲和色谱原理
料液进料（feedstock loading）
亲和纯化定义
将具有亲和作用的两种分子中的一种分子与固 体粒子或可溶性物质共价偶联，可特异性吸 附或结合另一种分子，使另一种分子从混合 物中得到选择性分离纯化的方法称为亲和纯 化。
在亲和纯化中，一般将亲和作用分子对中被固 定的分子称为亲和结合对象的配基。
亲和分配平衡
在亲和作用体系中，如果用L表示配基，E表示蛋白 质，则配基和蛋白质之间的结合反应可表示为
目录
生物亲和作用 亲和色谱原理 亲和色谱介质 亲和吸附平衡 亲和色谱的应用 亲和膜色谱 其它亲和分离技术
生物亲和作用-学习要点
识记：生物亲和作用的概念 理解：生物亲和作用的本质，影响
亲和作用的因素 应用：了解常用的亲和作用体系
亲和作用的由来
Affinity一词源于拉丁语的affinitus，意为结 婚或亲缘关系
E L EL
Kd
EL E L
结合常数 Keq
E L Keq EL
结合常数越大（或解离常数越小），表示亲和结合作用越强。 一般亲和体系的结合常数为104～108L/mol，最高可达到1015 L/mol，此时的亲和结合基本上不可逆的。
亲和色谱原理-学习要点
理解：亲和色谱的原理与操作
亲和色谱定义
含有目标产物的料液连续通入色谱柱，直至目标产 物在色谱柱出口穿透
杂质清洗(contaminant washing)
利用与溶解原料的溶液组成相同的缓冲液为清洗液， 清洗色谱柱除去不被吸附的杂质；
产物洗脱(target product elution)
利用可使目标产物与配基解离的溶液洗脱目标产物
柱再生（column regeneration)
辅酶和磷酸酰苷
如果静电引力对亲和结合作用贡献较大，pH 值会严重影响亲和作用，即适当的pH值下亲 和结合作用较高，而在其他pH值下亲和结合 作用减弱直至消失；
其它因素对亲和作用的影响
抑制氢键形成的物质
如果亲和结合作用中存在氢键，则加入脲或盐酸胍可减弱亲 和作用。
温度
温度升高使分子和原子间热运动加剧，减弱静电作用、氢键 和配位键；增强疏水性相互作用
生物亲和作用
-亲和作用中的相互作用力
静电作用 氢键 疏水性相互作用 配位键 弱共价键
静电作用
氢键
亲和作用
弱共价键 疏水性相互作用 配 位 键
除具备“钥匙”和“锁孔”的关系外，生物亲和作用还需存在 特殊的相互作用力，这也是亲和作用特异性高的主要原因
生物亲和作用
-影响亲和作用的因素
离子强度 pH 抑制氢键形成的物质 温度 离液离子 螯合剂
利用清洗液清洗再生色谱柱
亲和色谱介质－学习要点
理解：间隔臂的作用，常用亲和配基种类 应用：了解亲和配基的固定方法，应用实
例以及亲和吸附介质的要求
亲和配基－酶、抗体和蛋白
酶的抑制剂
蛋白酶均存在抑制其活性的物质，称为酶的抑制剂。它的分布 很广，有天然的生物大分子，如胰蛋白酶抑制剂（结合常数 为109 L/mol），也有小分子化合物如氨基苄脒（结合常数为