生物分离工程考试重点

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第一章绪论(5分)

P8思考题:1、5、6

1、生物分离工程:是指从发酵液、酶反应液或动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。P1

2、生物分离纯化过程的一般流程可分为几大部分?分别包括哪些单元操作?P4

答:一、发酵液的预处理(固液分离):单元操作:过滤和离心;

二、产物的提取(初纯化):单元操作:沉淀、吸附、萃取、超滤;

三、产物的精制(高度纯化):单元操作:层析(包括柱层析和薄层层析)、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱;

四、成品的加工处理:单元操作:浓缩、结晶和干燥;

第二章发酵液的预处理(2分)

1、发酵液预处理的方法:凝集和絮凝、加热法、调节PH法、加水稀释法、加入助滤剂法、加吸附剂法或加盐法、高价态无机离子去除的方法、可溶性杂蛋白质去除的方法、色素及其他杂质去除的方法。P11

2、凝集:指在投加的化学物质(如水解的凝集剂、铝、铁的盐类或石灰等)作用下,发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。P11

3、絮凝:指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用,使胶粒形成粗大絮凝团的过程。P12

4、具体方法中常采用的物质试剂:P14~15

调节PH法:一般采用草酸等有机酸或某些无机的酸碱;

高价态无机离子去除的方法:

①、Ca2+的去除:常采用的酸化剂为草酸;

②、Mg2+的去除:采用加入磷酸盐,是Mg+生成磷酸镁沉淀的方法;

③、Fe3+的去除:采用加入黄血盐,生成普鲁士蓝沉淀的方法。

5、影响发酵液过滤的因素:P17

一、菌种:决定发酵液中各种悬浮粒子的大小和形状;

二、发酵液黏度:通常发酵液黏度越大,分离速度越慢

影响其因素有:①发酵条件、②放罐时间、③发酵染菌、④发酵液的PH、温度

6、错流过滤:料液流动方向与过滤介质平行的过滤,常用的过滤介质为微孔滤膜或超滤膜,主要适用于悬浮粒子细小的发酵液,如细菌发酵液的过滤。P18

7、提高过滤性能的方法:(1)降低滤饼比阻力(2)降低发酵液黏度(3)降低悬浮液中悬浮固体浓度(4)热处理

8、发酵液的过滤设备:

按过滤的推动力分为:重力式过滤器、压力式过滤器、真空式过滤器和离心式过滤器四种。P23

第三章细胞分离技术(3分)

1、细胞破碎的方法:P34 根据破碎机理不同,可分为:

⑴机械破碎法:珠磨法、高压匀浆法、超声波破碎法和其他类型的机械破碎法;

⑵物理破碎法:冻融法、低温玻璃化法;

⑶化学渗透法:酸碱法、盐法、表面活性剂处理、有机溶剂法、变性剂法、温和化学渗透剂处理;

⑷酶溶法:降解细胞壁。

2、变性剂的作用:变性剂(如盐酸胍和脲)的加入,可削弱氢键的作用,使胞内产物相互之间的作用力减弱,从而易于释放。P38

3、包含体:是聚集蛋白质形成的浓密颗粒(密度达1.3mg/ml),可在光学显微镜下观察到,直径可达μm级,呈无定形或类晶体。

4、蛋白质复性:又称再折叠,是指变性蛋白质在变性剂去除或浓度降低后,就会自发地从变性的热不稳定状态向热稳定状态转变,形成具有生物学功能的天然结构。P42

复性方法:①稀释与透析复性法、②色谱复性技术、反胶束萃取复性法。

第四章沉淀技术(10分)

1、沉淀:又称为沉析,是指在溶液中加入沉淀剂使溶质溶解度降低,生成无定形固体从溶液中析出的过程。P48

2、蛋白质沉淀方法:P51

盐析法、有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法、非离子多聚物沉淀法、生成盐复合物法、选择性的变性沉淀、亲和沉淀及SIS聚合物与亲和沉淀等。

3、盐析:蛋白质在高离子强度溶液中溶解度降低,以致从溶液里沉淀出来的现象。P51

4、盐析原理:在蛋白质溶液中加入大量中性盐后,破坏蛋白质分子上的亲水基团与水分子作用形成的水化层,夺走水分子,破坏水膜,暴露出疏水区域,同时中和电荷,使颗粒间

的相互斥力丧失,布朗运动加剧,导致蛋白质分子相互结合成聚集物而沉淀析出。P51

5、影响盐析的因素:P52

①蛋白质种类、②离子类型、③温度和PH、④盐的加入方式、⑤蛋白质的原始浓度。

6、脱盐处理的方法:透析法、超滤及凝胶过滤法。P55

7、有机溶剂沉淀法的原理:P56

一传统观点:在蛋白质溶液中加入丙酮或乙醇等有机溶剂,水的活度降低,水对蛋白质分子表面的水化程度降低,即破坏了蛋白质表面的水化层;另外,溶液的介电常数下降,蛋白质分子间的静电引力增大,从而聚集和沉淀。

二新观点:有机溶剂可能破坏蛋白质的某种键,使其空间结构发生某种程度的变化,致使一些原来包在内部的疏水基团暴露于表面并与有机溶剂的疏水基团结合形成疏水层,从而使蛋白质沉淀,而当蛋白质的空间结构发生变形超过一定程度时,便会导致完全的变性。

第五章萃取技术(10分)

1、萃取:是利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液(原料)中提取出来的方法。P64

2、分配定律:在恒温恒压条件下,溶质在互不相溶的两相中分配时,达到分配平衡后,如果其在两相中的相对分子质量相等,则其在两相中的平衡浓度之比为一常数,此常数称为分配常数A,A=c1/c2 P64

3、分配常数在使用时,必须注意满足3个条件:P65

①必须是稀溶液;②溶质对溶剂的互溶度没有影响;③溶质在两相中必须是同一分类型,不发生缔合伙离解。

4、工业上液液萃取的基本过程包括几个步骤:P67

①混合:料液与萃取剂充分混合并形成乳浊液的过程,设备:混合器;

②分离:将乳浊液分开形成萃取相和萃余相的过程,设备:分离器;

③溶剂回收:从萃取相或萃余相中回收萃取剂的过程,设备:回收器。

5、按操作流程划分,液液萃取可分为:P67

①单级萃取,②多级萃取:多级错流萃取和多级逆流萃取。

6、影响有机溶剂萃取的因素:P73

一水相条件的影响:影响萃取操作的因素:主要有PH、温度、无机盐等

①PH ②温度③盐析④带溶剂

二有机溶剂的选择