第四章 细胞破碎和分离技术..
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11级生物工业下游技术复习第一章绪论一、生物分离技术的基本路线?二、主要生物分离技术的分离原理?三、生物分离技术的特点?四、生产中怎样选取生物分离技术手段?第二章下游技术的基础理论1.对生物产品进行分离的理论依据有那三个方面?2.化学性分子识别和生物学的特异性相互作用的相似和区别?第三章发酵液预处理一、名词解释1.凝聚: 2.絮凝: 3.过滤: 4.离心沉降: 5.离心过滤: 6.助滤剂: 7.沉降:二、单项选择1.真空转鼓过滤机工作一个循环经过()。
A、过滤区、缓冲区、再生区、卸渣区B、缓冲区、过滤区、再生区、卸渣区C、过滤区、缓冲区、卸渣区、再生区D、过滤区、再生区、缓冲区、卸渣区2.以下哪项不是在重力场中,颗粒在静止的流体中降落时受到的力()A.重力B. 压力C.浮力D. 阻力3.以下哪项不是颗粒在离心力场中受到的力()A.离心力B. 向心力C.重力D. 阻力4.颗粒与流体的密度差越小,颗粒的沉降速度()A.越小B.越大C.不变D.无法确定5.工业上常用的过滤介质不包括()A.织物介质B.堆积介质C.多孔固体介质D.真空介质6.下列物质属于絮凝剂的有()。
A、明矾B、石灰C、聚丙烯类D、硫酸亚铁三、判断对错1.助滤剂是一种可压缩的多孔微粒。
()2.通过加入某些反应剂是发酵液进行预处理的方法之一。
()3.在生物制剂制备中,常用的缓冲系统有磷酸盐缓冲液;碳酸盐缓冲液;盐酸盐缓冲液;醋酸盐缓冲液等。
()四、填空1.发酵液常用的固液分离方法有()和()等。
2.为使过滤进行的顺利通常要加入()。
3.工业离心设备从形式上可分为(),(),(),等型式。
4.典型的工业过滤设备有()和()。
5.常用离心设备可分为()和()两大类;五、简答1.改变发酵液过滤特性的主要方法有哪些?其简要机理如何?2.除去发酵液中杂蛋白的常用方法有哪些?3.试述生物工业中常用固液分离设备的原理、特点及适用范围?第四章细胞破碎一、名词解释1.超声波破碎法2.酶解法二、单项选择1.适合小量细胞破碎的方法是()A.高压匀浆法B.超声破碎法C.高速珠磨法D.高压挤压法2.丝状(团状)真菌适合采用()破碎。
《生物分离工程》课程笔记第一章绪论一、生物分离工程的历史及应用1. 历史生物分离工程的历史可以追溯到古代酿酒和面包制作时期,但作为一个独立领域的发展始于20世纪。
早期的生物分离技术主要依靠自然现象,如沉淀、结晶等。
随着科技的发展,尤其是生物技术的崛起,生物分离工程逐渐形成一门独立的学科,并得到了迅速发展。
2. 应用生物分离技术在医药、食品、农业、环境保护等领域有广泛的应用。
例如,在疫苗生产中,需要从细胞培养液中分离出病毒或细菌;在抗生素提取中,需要从发酵液中提取抗生素;在蛋白质纯化中,需要从混合蛋白质中分离出目标蛋白质;在果汁澄清中,需要去除果汁中的悬浮固体等。
二、生物分离过程的特点1. 复杂性生物分离过程涉及生物大分子(如蛋白质、核酸、多糖等)的分离和纯化,这些生物大分子在结构和性质上具有很高的复杂性,因此生物分离过程也具有较高的复杂性。
2. 多样性生物分离过程中,针对不同的生物大分子和混合物,需要采用不同的分离方法和工艺,因此生物分离过程具有很高的多样性。
3. 灵敏度生物大分子在分离过程中容易受到外界因素的影响,如温度、pH值、离子强度等,因此生物分离过程需要严格控制条件,具有很高的灵敏度。
4. 易失活性生物大分子在分离过程中容易发生变性、降解等失活现象,因此生物分离过程需要尽量减少这些失活现象的发生。
5. 高价值生物大分子往往具有很高的经济价值,如药物、生物制品等,因此生物分离过程需要高效、高收率地分离目标物质,以满足市场需求。
第二章过滤一、过滤基本概念及预处理1. 过滤基本概念过滤是一种基于孔径大小实现固体与流体分离的技术。
在生物分离工程中,过滤技术被广泛应用于细胞培养液、发酵液、酶反应液等混合物的初步分离和纯化。
过滤过程中,混合物通过过滤介质(如滤纸、滤膜等),固体颗粒被拦截在过滤介质上,而流体则通过过滤介质流出,从而实现分离。
2. 预处理为了提高过滤效率,通常需要对混合物进行预处理。
第四章细胞的破碎与分离第四章细胞的破碎与分离教学基本要求:1. 掌握细胞破碎的概念。
2. 熟悉和掌握细胞破碎的各种方法。
时间安排:3学时。
教学形式:本章以讲授为主,中间部分进行部分提问,采用PPT 课件讲课。
教学内容:由于有许多生化物质存在于细胞内部,必须在纯化以前将细胞破碎,使胞内物质释放到液相中,然后方可进行提取。
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。
破碎率及其测定方法:破碎率:被破碎细胞的数量占原始细胞数量的百分比。
测定方法:直接测定法和间接测定法。
细胞破碎方法分类1) 机械破碎法(高速珠磨法、高压匀浆法、超声波法等)2) 非机械破碎法(化学法、酶解法、渗透压法、冻融法、干燥法等)机械破碎法:一、固体剪切方法(珠磨):1、定义—利用由高速转动的珠子所产生的剪切力而达到细胞破碎的过程2、工作原理:固-固剪切力、液-固剪切力等。
3、影响因素:转盘外缘速度:速度增加,破碎率增加,但功率-,温度-珠粒添量和大小:要适度温度:但研磨产热,功率-,温度-。
如产物热不稳定,必须控温。
细胞浓度x:最佳x由实验确定。
一般产热量随细胞浓度的降低而下降,但单位细胞重量的能耗-。
流量Q:破碎为一级反应。
Q-, E-,Rˉ;Qˉ,Eˉ,R-。
二、高压匀浆法(液体剪切方法)1、定义—利用高压细胞悬浮液因减压所产生的剪切力而达到细胞破碎的过程2、工作原理:液-液剪切力、压力差等3、影响因素:通过匀浆机的次数温度:高温使破碎率增加但高温使产物变性压力:高压使破碎率增加但高压使能耗增加,且会使机器破损。
在大规模cell破碎中,高压匀浆机和珠磨机用得最多; 二者均具有适用对象广,工业化、实验室中应用,细胞完全破碎等优点。
高压匀浆机最适合于酵母和细菌;珠磨机可用于酵母和细菌,但对真菌菌丝和藻类更合适。
三、超声波法1、定义—利用超频率声波(15-25kHz)在液体介质中传播所产生的剪切力而达到细胞破碎的过程2、工作原理:空穴现象,空穴的形成和闭合产生极大的冲击波和剪切力。
生物分离工程复习纲要--裴武第一章绪论1、生物分离工程在生物技术中的地位?答:生物技术的主要目标是利用培养微生物、动物细胞、植物细胞来生产对人有用的产品,而分离纯化过程是生物产品工程的重要环节。
因此,生物分离工程是生物技术的重要组成部分,是生物技术转化为生产力所不可缺少的重要环节,在生物技术研究和产业发展中发挥着重要作用,其技术进步程度对于保持和提高各国在生物技术领域内的经济竞争力有至关重要的作用。
2、生物分离工程的特点是什么?答:生物分离是从生物材料、微生物的发酵液、生物反应液或动植物细胞的培养液中分离并纯化有关产品(如具有药理活性作用的蛋白质等)的过程,又称为下游加工过程。
生物工程的主要特点是生物制品多种多样; 常无固定操作方法可循;生物材料组成非常复杂, 分离操作步骤多,不易获得高收率; 培养液(或发酵液)中所含目的物浓度很低,而杂质含量却很高; 分离进程必须保护化合物的生理活性; 生物活性成分离开生物体后,易变性、破坏。
3、生物分离工程可分为几大部分,分别包括哪些单元操作?答:生物分离工程可分为可分为不溶物的去除、产物分离、产品的纯化及产品的精制四大部分。
不溶物的去除包括过滤、离心和细胞破碎,通过这些单元操作使产物浓度和质量得到了提高。
产物分离包括离子交换吸附、萃取等。
其中萃取又分为溶剂萃取、反微团萃取、超临界流体萃取和双水相萃取等。
以上分离过程不具备特异性,只是进行初分可提高产物浓度和质量。
产品的纯化包括色谱、电泳、沉淀等单元操作,这些技术具有产物的高选择性和杂质的去除性。
产品的精制包括结晶及干燥等单元操作。
4、在设计下游分离过程前,必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠?答:在设计下游分离过程前,通常要注意以下几个问题:1)生物材料的组成成分非常复杂,有数百种甚至更多,各种化合物的形状、大小、相对分子质量和理化性质都各不相同,有的迄今还是未知物,而且这些化合物在分离时仍在不断的代谢变化中。
细胞破碎-------综述摘要:细胞破碎,细胞破碎技术是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁,使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术。
细胞破碎分离提纯某一种蛋白质时,首先要把蛋白质从组织或细胞中释放出来并保持原来的天然状态,不丧失活性。
所以要采用适当的方法将组织和细胞破碎。
不同的生物体或同一生物体的不同部位的组织,其细胞破碎的难易不一,使用的方法也不相同,如动物脏器的细胞膜较脆弱,容易破碎,植物和微生物由于具有较坚固的纤维素、半纤维素组成的细胞壁细胞破碎方法有:高压匀浆破碎法振荡珠击破碎法高速搅拌珠研磨破碎法超声波破碎法渗透压冲击破碎法酶溶破碎法等等,这篇综述主要讲的是超声波破碎法。
关键词:细胞破碎超声波破碎法原理应用超声波细胞破碎仪又叫超声波细胞粉碎仪是一种利用强超声在液体中产生空化效应,对物质进行超声处理的多功能、多用途的仪器。
能用于多种动植物细胞、病毒细胞的破碎,同时超声波细胞破碎仪可用来乳化、分离、匀化、提取、消泡、清洗及加速化学反应等。
仪器原理:超声波细胞破碎仪的原理并不是太神秘、太复杂。
简单说就是将电能通过换能器转换为声能,这种能量通过液体介质而变成一个个密集的小气泡,这些小气泡迅速炸裂,产生的象小炸弹一样的能量,从而起到破碎细胞等物质的作用。
超声波是物质介质中的一种弹性机械波,它是一种波动形式,因此它可以用于探测人体的生理及病理信息,既诊断超声。
同时,它又是一种能量形式,当达到一定剂量的超声在生物体内传播时,通过它们之间的相互作用,能引起生物体的功能和结构发生变化,即超声生物效应。
超声对细胞的作用主要有热效应,空化效应和机械效应。
热效应是当超声在介质中传播时,摩擦力阻碍了由超声引起的分子震动,使部分能量转化为局部高热(42-43℃),因为正常组织的临界致死温度为45.7℃,而肿瘤组织比正常组织敏感性高,故在此温度下肿瘤细胞的代谢发生障碍,DNA、RNA、蛋白质合成受到影响,从而杀伤癌细胞而正常组织不受影响。