11级生物工业下游技术复习题

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（1）预处理和固液分离（2）提取（初步分离）（3）精致（高度纯化）（4）成品制作第二章发酵液预处理和固液分离1.改变发酵液过滤特性的方法改善发酵液过滤特性的物理化学方法：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-解冻及添加助滤剂等。

2.发酵液的相对纯化发酵液中的杂质：高价无机离子（Ca2+、Mg2+、Fe2+）杂蛋白（1）高价无机离子的去除方法① Ca2+ ——草酸、草酸钠，→形成草酸钙沉淀（注意回收草酸）；② Mg2+——三聚磷酸钠，→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物；③ Fe2+ ——黄血盐，→普鲁士兰沉淀（2）杂蛋白的去除方法①沉淀法蛋白质一般以胶体状态存在于发酵液中。

在酸性溶液中带正电荷；●在碱性溶液中带负电荷。

●在酸性溶液中，蛋白质与一些阴离子，如三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等形成沉淀；●在碱性溶液中，蛋白质与一些阳离子，如Ag+、Cu++、Zn++、Fe+++和Pb++等形成沉淀②变性法A加热；B大幅度调节pH值；C加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。

③吸附法加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去3.常用固液分离的方法（1）离心:在液相非均一系统中，利用离心力达到液－液、液－固、液－液－固分离的方法，统称为离心分离。

离心机种类:碟片式离心机、管式离心机、倾析式离心机（2）过滤：过滤就是将悬浮在发酵液中的固体颗粒与液体进行分离的过程。

过滤机种类：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1.珠磨法（Bead mill）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。

一、 问答题 （5题，每题12分，共60分）：① 已知某样品中含有如下5种多肽(图1)特征，其中每种多肽化合物均为四螺旋束结构，并由a 、b 、c 和d 的α螺旋多肽分别聚合而成。

根据题意，简要回答下列问题:⑴ 选用梯度凝胶电泳（PG-PAGE ）技术是否能有效分离这些混合多肽? 并解释其理由。

⑵ 选用IEF-PAGE 技术是否能有效分离混合多肽? 并解释其理由。

② 已知人类白细胞抗原的MHC-II 类分子（HLA-Ⅱ）由α（34kDa ）和β链(29kDa)组成。

根据题意，选择哪些分离技术能有效分离α和β链, 适合用于一级结构测定, 并解释其理由。

③图3是一幅分离混合蛋白质的中压液相色谱图。

根据图示结果，简要回答下列问题：（1） 预测图中选用何种分离技术分离混合蛋白质？并解释其理由。

（2） 解释图中曲线A-E 的含意和用途。

图3 分离混合蛋白质的中压液相色谱图④ 拟进一步改善蛋白质组的分辩率，是否能把IEF/SDS-PAGE 和IEF/PG-PAGE 分离技术重新组合成SDS/PG-PAGE 分离技术，并达到提高分离蛋白质组的效果？简要解释其理由。

⑤ 已知某混合蛋白样品中含有铁蛋白、荧光蛋白酶和转铁蛋白。

铁蛋白由H 、L 和M 亚基组成，荧光蛋白酶由α和β亚基组成，转铁蛋白由单类型的亚基组成。

根据题意，简要回答下列问题:(1) 选用PAGE 技术分离混合蛋白样品时,能获得几条蛋白层析带? 并解释其理由.(2) 选用SDS-PAGE 技术分离混合蛋白样品时, 能获得几条蛋白层析带? 并解释其理由.(3) 选用IEF/PG-PAGE 技术分析混合蛋白样品时, 能获得几条蛋白层析带? 并解释其理由.二、问答题（2题，每题20分，共40分）⑥ 选用IEF-PAGE 技术分离混合蛋白质过程中, 如何设法提高目标蛋白质的分辨率? 是否能选用IEF-PAGE 技术分离核酸? 并解释其理由.⑦ 已知某样品含有五种混合蛋白质,并已认定它们各自的蛋白质分子量、等电点和亚基类型均极为相似或接近. 根据题意, 简要回答下列问题:(1) 如何证实上述的实验结果?(2) 选择何种分离技术能有效分离样品中的混合蛋白质? 并解释其理由.三、附加题（1题，每题5分，共5分）已知 野生型DegP 分子伴侣具有内切酶作用, 能降解底物蛋白时形成的大寡聚体.底物β-casein(酪蛋白). 根据图意,简要回答下列问题:。

下游技术复习题下游技术复习题随着科技的不断发展，下游技术在现代社会中扮演着越来越重要的角色。

下游技术是指生产过程中的最后一步，将原材料转化为最终产品的过程。

它涵盖了各种各样的行业，从制造业到服务业，从农业到医疗保健。

在这篇文章中，我们将探讨一些与下游技术相关的复习题。

1. 什么是下游技术？下游技术是指生产过程中的最后一步，将原材料转化为最终产品的过程。

它包括了各种各样的技术和工艺，以确保产品的质量和性能。

2. 下游技术在哪些行业中发挥作用？下游技术在许多行业中发挥着重要作用。

在制造业中，下游技术用于将原材料转化为成品，如汽车制造、电子产品制造等。

在服务业中，下游技术用于提供各种服务，如物流、酒店管理等。

在农业中，下游技术用于加工农产品，如食品加工、饲料加工等。

在医疗保健领域，下游技术用于制造医疗设备和药品。

3. 下游技术对产品质量的影响是什么？下游技术对产品质量有着重要的影响。

通过使用先进的下游技术，可以确保产品的质量和性能符合标准。

例如，在汽车制造业中，下游技术可以确保汽车的安全性和可靠性。

在食品加工业中，下游技术可以确保食品的卫生和安全。

4. 下游技术如何提高生产效率？下游技术可以通过自动化和智能化来提高生产效率。

自动化技术可以减少人力资源的使用，并提高生产线的运行效率。

智能化技术可以通过数据分析和优化算法来提高生产过程的效率和精确度。

5. 下游技术在环境保护中的作用是什么？下游技术在环境保护中发挥着重要的作用。

通过使用清洁能源和环保材料，下游技术可以减少对环境的污染。

同时，下游技术还可以通过回收和再利用废弃物，减少资源的浪费。

6. 下游技术的发展趋势是什么？下游技术的发展趋势主要包括自动化、智能化和绿色化。

随着科技的不断进步，下游技术将越来越依赖自动化和智能化技术，以提高生产效率和产品质量。

同时，绿色化也将成为下游技术发展的重要方向，以保护环境和可持续发展。

7. 请列举一些与下游技术相关的关键词。

答案仅供参考1.从生物工程概念及学科分支着手，分析生物工程下游技术的概念。

生物工程是分子遗传学、微生物学、细胞生物学、生物化学、化学工程和能源学等各学科的结合，应用于医药、食品、农林、园艺、化工、冶金、采油、发酵罐新技术和新底物的环保等方面的工程技术；生物工程下游技术就是研究，应用和设计生物产品的提取、分离、纯化、精制及加工工艺，使其变为产品的一门学科。

2.谈谈生物工程下游技术课程主要研究哪些问题？在整个生物工程技术领域的地位如何？有何作用？研究生物工程产品的提取、分离、纯化、精制加工等技术的基本原理和方法。

下游技术是生物制品产业化的必经之路和关键所在，直接影响产品的质量和成本。

作用是可以培养对生物产品的分离，纯化技术的掌控和应用能力，以及对生物物质提纯最佳方案的设计能力。

3.生物工程下游技术处理对象有哪些特点？目标物质浓度低、组分复杂、产物稳定性差、质量要求高（纯度、卫生和生物活性）4.原料中目的物的浓度与产品价格是否有关联？目的物浓度越低，产品的价格就越高5.提取步骤数及各步收率对总收率有何影响？提取步骤数越多，最终的总收率就越低6.通过查阅资料，介绍生物工程发展史。

第一阶段：古代酿造业，不存在下游技术一说，主要产品是酒、酱油、醋之类的发酵产品。

第二阶段：近代酿造业，可以进行过滤、蒸馏、精馏等简单的单元操作，主要产品是丙酮、丁醇等无活性的小分子物质。

第三阶段：可以进行目前大部分的化工单元操作，主要产品是抗生素、多糖、蛋白质等具有一定生物活性的大分子物质。

第四阶段：现代生物工业，可以进行各种新型分离技术（色谱、萃取等），主要产品是基因工程的高附加值产品。

7.介绍生物下游技术的一般流程，划分依据是什么？1.预处理（固体细胞与液体发酵液）2.提取（初步分离）3.精制（高度纯化）4.成品制作（最后加工，层析、电泳等）划分依据一般是分离产物的物相，分离物的大小，难度，方法等。

8.生物下游分离与化工分离有何区别？生物下游分离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，基因工程产品，一般要求在密封环境下操作。

、名词解释1、连续培养反应器：不断地往反应器中加入营养物，利用罐中的菌体增殖得到产物，并不断采出。

在良好的控制下，罐内菌体的增殖速度可以与采出速度相同而达到稳态。

2、菌体比生长速率(卩)：单位浓度菌体在一定条件下引起的反应速率，其值反映了培养菌体增长的能力，受菌株及各种物理化学环境的影响.表示为□二dx/x.dt3、得率系数：两种物质得失之间的计量比。

Yx/s,Yp/s4、贴壁培养: 贴壁依赖性细胞在培养中要贴附于壁上才能迅速铺展,开始有丝分裂并迅速进入对数生长期,这种培养方式就叫贴壁培养.多数动物细胞的培养都采取这种方式.5、蛋白质的复性：包含体蛋白质溶解于变性剂溶液中，呈变性状态，所有的氢键、疏水键全部被破坏，疏水侧链完全暴露，但一级结构和共价键不被破坏，当除去变性剂后，一部分蛋白质可以自动折叠成具有活性的正确构型，这一折叠过程称为蛋白质复性。

6、浓差极化：指在分离过程中，料液中的溶剂在压力驱动下透过膜，溶质被截留，于是在膜表面与临近膜面区域浓度越来越高。

在浓度梯度作用下，溶质由膜面向本体溶液扩散，形成边界层，使流体阻力与局部渗透压增加，从而导致溶剂透过量下降。

溶剂向膜面流动引起溶质向膜面的流动，这种流动如果与浓度梯度所驱动的溶质向本体溶液扩散的速度平衡时，在膜面附近就形成一个稳定的浓度梯度区，这一区域就称为浓度极化边界层，这一现象称为浓差极化。

浓差极化是一个可逆的过程；7、膜污染：物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化的现象。

8、排阻色谱( Size exclusion chromatography ，SEC )：又称凝胶色谱或凝胶渗透色谱，是利用被分离物质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同，以使组分分离。

9、分配色谱：是利用溶液中被分离物质在两相中分配系数不同，以使组分分离。

名词解释连续培养反应器：不断地往反应器中加入营养物，利用罐中的菌体增殖得到产物，并不断采出。

在良好的控制下，罐内菌体的增殖速度可以与采出速度相同而达到稳态。

菌体比生长速率（μ）：单位浓度菌体在一定条件下引起的反应速率, 其值反映了培养菌体增长的能力, 受菌株及各种物理化学环境的影响. 表示为μ=dx/x.dt得率系数：两种物质得失之间的计量比。

Yx/s,Yp/s贴壁培养: 贴壁依赖性细胞在培养中要贴附于壁上才能迅速铺展,开始有丝分裂并迅速进入对数生长期,这种培养方式就叫贴壁培养.多数动物细胞的培养都采取这种方式.蛋白质的复性：包含体蛋白质溶解于变性剂溶液中，呈变性状态，所有的氢键、疏水键全部被破坏，疏水侧链完全暴露，但一级结构和共价键不被破坏，当除去变性剂后，一部分蛋白质可以自动折叠成具有活性的正确构型，这一折叠过程称为蛋白质复性。

浓差极化：指在分离过程中，料液中的溶剂在压力驱动下透过膜，溶质被截留，于是在膜表面与临近膜面区域浓度越来越高。

在浓度梯度作用下，溶质由膜面向本体溶液扩散，形成边界层，使流体阻力与局部渗透压增加，从而导致溶剂透过量下降。

溶剂向膜面流动引起溶质向膜面的流动，这种流动如果与浓度梯度所驱动的溶质向本体溶液扩散的速度平衡时，在膜面附近就形成一个稳定的浓度梯度区，这一区域就称为浓度极化边界层，这一现象称为浓差极化。

浓差极化是一个可逆的过程；膜污染：物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化的现象。

排阻色谱又称凝胶色谱或凝胶渗透色谱，是利用被分离物质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同，以使组分分离。

常用的填料有分子筛、葡聚糖凝胶、微孔聚合物、微孔硅胶或玻璃珠等，可根据载体和试样的性质，选用水或有机溶剂为流动相。

分配色谱是利用溶液中被分离物质在两相中分配系数不同，以使组分分离。

生物工程下游技术复习题一、名词解释1、珠磨：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、包涵体：通过基因工程技术使一些基因在原核细胞表达时，蛋白质常常交联在一起，形成不溶性的聚集物。

3、冻融：细胞在低温（-15度）下冷冻，然后在室温下融化，反复多次而使细胞破裂。

4、超滤：孔径更小，为0.001~0.02 μm，分离推动力仍为压力差，在一定压力条件下，溶液中溶质依据分子量大小选择性透过半透性薄膜的过程。

5、反渗透：在一定压力条件下，溶液中溶剂选择性透过半透性薄膜的过程。

6、双水相萃取：利用物质在互不相容的两水相分配系数的差异进行分离纯化的过程。

7、惰性助滤剂：是一种颗粒均匀、质地坚硬、不可压缩的粒状物质，用于扩大过滤表面的适用范围，使非常稀薄或非常细小的悬浮液在过滤时发生的快速挤压和介质堵塞现象得到减轻，易于过滤。

8、结晶：溶液中的溶质在一定条件下因分子或离子有规则的排列而结合成晶体的过程。

9、超离心：根据物质的沉降系数、质量和形状不同，应用强大的离心力，将混合物中各组分分离、浓缩、提纯。

10、透析：利用具有一定孔径大小、高分子溶质不能透过的亲水膜，通过浓度差的作用，使高分子溶液中的小分子溶质(例如无机盐)透膜，从而达到分离的目的。

11、反胶束萃取：胶束是表面活性剂在极性或非极性溶剂中形成的一种聚集体。

当表面活性剂浓度超过临界微团浓度时，表面活性剂会在溶剂中形成聚集体12、电渗：液体在电场中，对于固体支持介质的相对移动，称为电渗现象。

13、等电聚焦：利用蛋白质分子或其它两性分子的等电点不同，在一个稳定的、连续的、线性的pH梯度中进行蛋白质的分离和分析。

14、凝聚：破坏溶质胶体颗粒表面的双电层，破坏胶体系统的分散状态，使胶体粒子聚集的过程。

大小：1mm大小。

15、絮凝：指使用絮凝剂（通常是天然或合成的大分子量聚电解质）将胶体粒子交联成网，形成10mm大小絮凝团的过程。

其中絮凝剂主要起桥架作用。

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。

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。