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生物分离工程题库1、 名词解释凝聚：在中性盐的作用下，由于胶体离子之间双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。过滤：利用多孔性介质截流悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的过程。离心：在离心作用下，利用固液和液体之间密度差达到沉降分离目的。中性盐的饱和度：在一定的温度、一定的质量的水里所溶解盐的最大质量。萃取：萃取是利用液体或超临界流体为溶剂提取原料中目标产物的分离纯化方法。乳化：水或有机溶剂以微小液滴形式分散于有机相或水相中的现象。胶束：将表面活性剂融入水中，当表面活性剂的浓度超过一定的数值时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起形成聚集体，成为胶束。膜分离：用天然或人工合成的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法，统称为膜分离。截留率：指混合物中被膜截留的某物质占原料中该物质总量的比率。反渗透：是利用反渗透膜选择性地只能透过溶剂(通常是水)的性质，对溶液施加压力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而从溶液中分离出来的过程。吸附剂：吸附操作所使用的固体材料一般为多孔微粒或多孔膜，具有很大的比表面积，称为吸附剂或吸附介质。表面添加剂：指那些具有很强的表面活性，能使液体的表面张力显著下降的物质。离子交换：通常将基于离子交换原理的吸附操作称为离子交换或离子交换吸附。吸附作用力为静电引力，所用吸附剂为离子交换剂，通过静电引力吸附带有相反电荷的离子，吸附过程发生电荷转移。凝胶色谱：以凝胶为固定相，根据各物质分子大小不同而进行分离的层析技术，所以又叫分子筛层析，空间排阻层析或尺寸排阻层析。（PPT和课本192页）等电聚焦电泳：当将pH调到等电点的大小，则大部分的蛋白质将会沉淀，这种达到分离蛋白质混合物的目的的方法称为等电聚焦电泳。亲和分离技术：利用生物分子之间的专一识别性或特定的相互作用进行分离的技术，称为亲和分离技术。亲和沉淀：是将生物专一性识别与沉淀分离相结合的分离纯化技术。2、 判断题第一、二章1、 发酵液的固液分离常用方法只有过滤。（）答案：常用方法为过滤和离心分离2、细胞破碎主要分为机械破碎法和非机械破碎法两大类。（）3、产物的高度纯化过程就是其精制过程，能够有效完成生物分离过程的技术首选色谱分离技术。（）4、聚丙烯酰胺类絮凝剂的优点：用量少，絮凝体粗大，分离效果好，絮凝速度快以及种类多，且无毒性。（)5、高价无机离子的去除的原理是利用化学反应使之形成沉淀或络合物 。（）6、离心技术与颗粒直径有关，而与颗粒密度无关。（）7、不变性的蛋白质才能溶解到液相中。（）第三章1、在对氨基水杨酸等阴离子化合物存在下，核酸的苯酚水溶液提取液中，蛋白质进入水层，而DNA和RNA沉淀于苯酚层中被分离除去。( )2、在DNA与RNA的混合液中，用异丙醇选择性地沉淀RNA而与留在溶液中的DNA分离。 ( )3、由于核酸都不溶于有机溶剂，所以可在核酸提取液中加入乙醇、异丙醇或2-乙氧基乙醇，使DNA或RNA沉淀下来。 ( )第四章1、溶剂萃取中的乳化现象一定存在（）2、化学萃取即溶质根据相似相溶的原理在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间不发生化学反应（）3、有机溶剂萃取中，适当地提高温度可以提高分配系数，增加萃取速度（）第五章1. 压力驱动膜过程的传质阻力随着透过物的相对分子质量的增大而减小。2. 电迁移传质是控制电渗析传质速率的主要因素。3. 当通量为浓差极化控制时，增大液料流速，会减小浓差极化的厚度，使通量增大。4. 蛋白质的分离、浓缩与纯化通常采用微滤。5. 纳滤膜的孔径最小。 第六章1、比表面积直接影响溶质的吸附容量，适当的孔径有利于溶质在孔隙中扩散，一般来说孔径越大，比表面积越大。2、当溶液的pH值偏离等电点，pHpI时带负电荷，可被阴离子交换剂吸附；pH纳滤超滤微滤 B 纳滤超滤微滤反渗透C 超滤反渗透微滤超滤 D 微滤反渗透纳滤超滤2下列不属于压力驱动膜过程的是（ D ）A 反渗透 B纳滤 C 超滤 D透析3下列属于微滤和超滤传质模型的是（ C ）A 优先吸附模型 B 溶解扩散模型 C浓差极化模型 D渗透模型4截断曲线是通过经验的方式判断好坏的一个标志，下列说法正确的是（ A ）A 曲线越陡直，膜质量越高 B 曲线越陡，膜质量越高C 曲线越直，膜质量越高 D 曲线越陡，膜质量越差5膜分离过程中，料液浓度增大，则（ B ）A截留率减小，通量增大 B截留率减小，通量增大C截留率增大，通量减小 D截留率增大，通量增大第六章1、以下吸附类型错误的是（ ）A.物理吸附 B.化学吸附 C.静电吸附 D.离子交换吸附2、具有吸附能力的（ ）物质成为吸附剂 A.多孔性物质 B.多孔性胶体 C.多孔性固体 D.多孔性微粒3、下列哪种吸附剂不适合生物大分子（ ） A.多孔性纤维素 B.琼脂糖凝胶 C.活性炭 D.葡聚糖凝胶4、下列选项中哪项不是离子交换树脂的组成部分（ ） A.盐离子 B.固体载体 C.可交换离子 D.活性基团5、吸附是一种什么现象（ ） A.溶质从液相或气相转移到固相 B. 溶液从液相或气相转移到固相 C. 溶质从固相转移到液相或气相D.溶液从液相或气相转移到固相答案1 C 2 D 3 C 4 A 6 A第七章1、色谱法分离混合物的可能性决定于试样混合物在固定相中（D）的差别。（课本187页） A、沸点差 B、温度差 C、吸光度 D、分配系数2、凝胶色谱过滤上样中，除样品纯度外，样品黏度与洗脱剂的黏度之比应小于（B）,黏度过高，色谱分离过程中易产生不规则区带从而影响分辨率。（课本199页） A、1.0 B、1.5 C、2.0 D、2.53、下列哪一项不是常用的脱盐方法（D）。（课本201页）A、透析 B、过滤 C、沉淀 D、电泳4、下列哪一项不符合好的凝胶过滤介质的要求（A）。（课本194页和PPT）A、带电荷 B、亲水性 C、化学性质稳定性 D、无毒性第八章1、凝胶电泳时利用 D 使分子大小不同的电解质分离的。A.静电作用 B.亲水作用 C.疏水作用 D.分子筛作用2、电泳分离的机理是 B 分离过程。A.液液相平衡 B.速率 C.分配平衡 D.筛分3、电解质溶质的迁移率是 C 下的泳动速度。A.单位时间 B.单位溶质质量 C.单位电场强度 D.单位静电引力4、影响电泳分离的主要因素是 B A光照 B.待分离生物大分子的性质 C.湿度 D.电泳时间5、按分离原理不同，电泳可分为 A A.区带电泳、自由界面电泳、等速电泳、等电聚焦电泳B.纸电泳、醋酸纤维薄膜电泳、琼脂凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳C. 区带电泳、自由界面电泳、纸电泳、醋酸纤维薄膜电泳D. 等速电泳、等电聚焦电泳、琼脂凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳第九章1、下列选项中不属于生物分子间的专一性亲和识别的是（ D ）A、抗体和抗原 B、酶和底物 C、激素和受体 D、药物和受体2、亲和作用的分子（物质）对不可以是（ B ）A、大分子-小分子 B、小分子-细胞 C、大分子-细胞 D、细胞-细胞3、当亲和作用主要源于疏水性相互作用时，增大离子强度会（ A ）A、提高亲和结合作用 B、无影响 C、降低亲和结合作用4、下列选项中不属于目标产物分离过程的是（ C ）A、洗脱 B、清洗 C、平衡 D、吸附5、关于亲和沉淀，下列说法中错误的是（ C ）A、一次作用亲和沉淀仅适用于多价蛋白B、一次作用亲和沉淀实用上存在较大的难度C、二次作用亲和沉淀不易于工艺流程的规模放大D、亲和沉淀法可用于高粘度或含微粒的料液中目标产物的纯化三、填空题第一、二章1、萃取利用在两个互不相溶的液相中各种组分_的不同，从而达到分离的目的。（溶解度）2、发酵液常用的固液分离的主要方法有_和_（过滤、离心)3. 根据过滤机理的不同，过滤操作可分为_和_两种类型。（澄清过滤、滤饼过滤）4、机械破碎法包括高压均浆法、珠磨法、撞击破碎、超声波法等。5、影响固液分离的主要因素有粒子大小、料液粘度。6、常用的离心沉降分离设备有管式和碟片式离心机等。第三章1、核酸的沉淀方法主要有 （有机溶剂沉淀法）、（等电点沉淀法）、(钙盐沉淀法)、(溶剂沉淀法).2、蛋白质胶体溶液的稳定性主要靠(蛋白质分子间静电排斥作用)、(蛋白质周围的水化层)等因素稳定3、常用的蛋白质沉析方法有(盐析)、(等电点)和(有机溶剂)第四章1、 工业上液液萃取基本过程为（ ）、（ ）和（ ）。2、 超临界流体萃取过程的影响因素主要有（ ）、（ ）流体密度、（ ）和颗粒度。3、 液膜分离系统的膜相通常是由（ ）、（ ）、流动载体、（ ）构成的。答案1：混合、分离、溶剂回收2：压力、温度、溶剂比3：膜溶剂、表面活性剂、膜增强剂第五章1. 影响电渗析过程的因素有浓差极化、电位差、电阻和电流密度。2. 减少浓差极化通常采用的方法为错流过滤及增大湍流流速。3、电渗析的传质过程主要由对流传质、扩散传质、电迁移传质三部分组成。第六章1. 用于蛋白质分离纯化的离子交换剂基质主要有葡萄糖凝胶；琼脂凝胶；纤维素；亲水性聚乙烯2. 离子交换树脂中交换容量和滴定曲线的性质决定了此树脂的主要性能。3. 阳离子交换剂活性基团呈酸性，带正电，阴离子交换剂活性基团呈碱性，带负电第七章1、凝胶过滤介质的选择主要取决于分离的目的和待分离组分的相对分子质量大小。（课本198页）2、根据流动相和固定相的极性差异，液相色谱可分为正相色谱和反相色谱。（课本206页）3、高效液相色谱与传统液相色谱相比具有的优越性：分析速度快、分离效能高、灵敏度高、使用范围广。（课本212页）4、凝胶过滤色谱洗脱一般有三种方法：恒定洗脱法、分步洗脱法、梯度洗脱法。（PPT）第八章1. 等电聚焦电泳分离不同蛋白质的原理是依据其等电点的不同2. SDS-PAGE电泳制剂时，加入十二烷基磺酸钠的目的是消除各种待分离蛋白的电荷和分子形状差异，而将分子量作为分离依据。3. 电泳用凝胶制备时，过硫酸氨的作用是引发剂，甲叉双丙烯酰胺作用是交联剂，TEMED作用是增速剂第九章1、亲和配基的专一性和特异性，决定着分离纯化时所得产品的纯度，亲和配基与目标分子之间作用的强弱决定着吸附和解吸的难易程度，影响它们的使用范围。2、由于生物大分子的空间结构及层析介质本身孔结构的因素，往往在配基赫基质骨架之间会引入一个间隔臂分子，以显著提高配基的空间利用度。3、亲和层析的操作过程中属于目标产物的分离过程是吸附、清洗、洗脱。五、简答题第一章一、生物分离操作的一般流程？1.预处理和固液分离2.产物的初步纯化3.产物的高度纯化4.成品加工处理二、生物分离生产过程中应准循的原则：1.分离过程所需的时间2.分离过程温度低3.分离过程PH适中4.分离仪器严格清洗消毒5.生物安全第二章1、简述离心过程的分离原理。答： 离心分离是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程。2、在特定的离心力场中，颗粒沉降速度与哪些因素有关：答：1.与颗粒直径有关。大颗粒容易沉降； 2.与颗粒密度和介质密度有关。当颗粒密度大于介质密度，差值越大下沉越快；当颗粒密度小于介质密度，差值越大上浮越快。当两者相等时，颗粒处于任意位置。3.随介质黏度增大而减少。第三章1、中性盐沉淀蛋白质的基本原理是什么？答:蛋白质和酶均易溶于水，分子中的-COOH、-NH2和-OH等亲水基团，与极性分子相互作用形成水化层，包围于蛋白质分子周围形成亲水胶体，削弱了蛋白质分子间的作用力，蛋白质分子表面极性基团越多，水化层越厚，蛋白质分子与溶剂分子间的亲和力越大，因而溶解度也越大。第四章何谓超临界流体萃取?其与常规的分离方法相比，它的优缺点是什么？超临界流体萃取是将超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取技术。优点：1 通过调节温度和压力可全部或选择性地提取有效成分或脱除有害物质；2 选择适宜的溶剂如CO2可在较低温度和无氧环境下操作，分离、精制热敏性物质和易氧化物质；3 临界流体具有良好的渗透性和溶解性，能从固体或粘稠的原料中快速提取有效成分；4 降低超临界相的密度，很容易使溶剂从产品中分离，无溶剂污染，且回5 收溶剂无相变过程，能耗低；6 兼有蒸馏和萃取双重功能，可用于有机物的分离、精制。缺点1. 高压下萃取，相平衡较复杂，物性数据缺乏；2. 高压装置与高压操作，投资费用高，安全要求亦高；3. 超临界流体中溶质浓度相对还是较低，故需大量溶剂循环；4. 超临界流体萃取过程固体物料居多，连续化生产较困难。液膜分离工艺条件的影响因素有哪些？（1）搅拌速度的影响 （2）接触时间的影响 （3）料液的浓度和酸度的影响 （4）乳水比的影响 （5）膜内比 的影响（6）操作温度的影响： 第5章 ：1. 分离膜应具备哪些条件答案：（1）具有较大的透过速度和较高的选择性（2）机械强度好（3）耐高温（4）耐酸碱（5）化学稳定性（6）生物稳定性（7）价格便宜，成本低，制造方便，便于工业化生产2压力推动膜中，浓度极化和膜污染有什么不同点？其中预防膜污染的主要方法有哪些？浓度极化现象加重了污染，两者的区别是：浓度极化是可逆的，及变更操作条件可使之消除，而污染是不可逆的，必须通过清洗的办法才能消除。主要方法：（1）原料与处理及溶液特性控制。为减少污染，将料液用适当的方法预处理，除去较大的粒子，可以达到良好的效果。（2）膜材料和膜的选择。膜的亲疏水性、荷电性会影响膜与溶质间的相互作用大小。（3）膜组件及膜器运行条件选择。通过对膜组件结构的筛选及运行条件的改善来降低膜的污染。采用错流过滤，可提高传质系数；采用不同形式的湍流强化器可减少污染。第六章离子交换树脂有哪几部分构成？试列举两种常用于蛋白质分离的离子交换树脂。1、 不溶性的三维空间的高分子网状骨架（固体载体）2、 以共价键连接在骨架上的官能团（活性基团）3、和活性基团所带的相反电荷的活性离子（可交换离子） 例如：葡萄糖凝胶离子交换树脂、琼脂糖凝胶系列离子交换树脂.第七章1、与其他分离技术相比，凝胶过滤层析技术具有哪些优点？（课本193页和PPT）答：（1）凝胶为不带电的惰性物质，不与溶质分子发生任何反应，因此分离条件温和，蛋白质收率高，重现性好；（2）操作条件宽泛，溶液中各种离子、小分子、去污剂、蛋白变性剂不会对分离纯化产生影响；（3）应用范围广，分离分子量的覆盖面大；（4）设备简单，易于操作，周期短，层析剂可反复使用。2、试描述反相色谱和疏水相互作用色谱的区别？（课本207页和PPT）答：两者都是基于溶质分子和固定相之间疏水相互作用力强弱的差异进行分离的一种液相色谱技术，但两种色谱技术间还是存在着明显的区别：（1）疏水配基取代程度不同： 疏水为（C2C8），1050 mol/mL凝胶 反相为（C4C18）几百mol/mL凝胶 （2）洗脱剂不同：疏水为多种顶替剂，反相为非极性溶剂 （3）保留机理差异 第八章1. 简述聚丙烯酰胺凝胶电泳特点及应用范围。答：特点：具有机械强度好，弹性大，透明、化学稳定性高、无电渗作用、设备简单、样品量小（1 ug100 ug)、分辨率高等。应用范围: 可用于蛋白质、核酸等分子大小不同的物质的分离、定性和定量分析。还可结合去垢剂十二烷基硫酸钠，以测定蛋白质亚基的相对分子质量。2. 简述毛细管电泳基本工作原理和毛细管电泳的特点。答：基本工作原理：溶液中的带电粒子以高压电场为驱动力，沿毛细管通道，以不同速度向与其所带电荷相反的电极方向迁移，并依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离。特点：高灵敏度，高速度，高分辨率，样品少，成本低，易自动化，应用范围广。第九章1、亲和层析包括哪些步骤？答：（1）、样品制备:除杂质；（2）、配基与载体的结合；（3）、装柱和平衡；（4）、吸附；（5）、清洗；（6）、洗脱；（7）、柱的再生。2、什么是生物亲和作用，影响亲和作用的的因素有哪些？答：生物分子间的特异性相互作用称为生物亲和作用。影响亲和作用的因素：（1）、离子强度；（2）、PH；（3）、抑制氢键合成的物质；（4）、温度；（5）、螯合剂。综述题 综述题1、简述生物分离技术及各类工艺过程中的单元操作。（1）生物分离工程是指从微生物、动植物细胞及其生物化学产品中提取、分离、纯化出有用物质的过程。（2）各类工艺过程中的单元操作：1、不容物的去除，主要是预处理和固液分离。当需要生产胞内产物时，细胞破碎是必须的。2、产物的初步纯化，该过程就是产物的提取过程，通过这一阶段的操作，出去与目标产物性质有较大差异的杂质，可采用沉淀、吸附、萃取和膜分离等单元操作。3、产物的高度纯化，该过程就是精制过程，这一阶段操作主要除去与目标产物性质相近的杂质。目前这一阶段的单元操作包括柱层析、薄层层析、离子交换、亲和色谱和吸附色谱。4、成品加工处理。这一阶段单元操作有浓缩、结晶和干燥。2、什么是沉析技术？沉析的主要方法有哪些？对这些方法作简要概述。（1）沉析技术是利用沉析剂使需要提取的生化成份或杂质在待处理溶液中的溶解度降低并形成无定形固体的析出或沉淀的一种技术。（41页）（2）主要方法：盐析法，有机溶剂沉淀，等电点法。盐析法又称中性盐沉淀法，在发酵液中加入中性盐能破坏蛋白质或酶的胶体性质，消除微粒上的电荷，促使蛋白质或酶沉淀。有机溶剂沉淀法：在蛋白质等生物大分子的水溶液中加入一定量亲水性的有机溶剂，能显著降低蛋白质等生物大分子的溶解度，使其沉淀析出的分离纯化方法。等电点沉析法：蛋白质等两性电解质在溶液pH处于等电点（pI）时，分子表面静电荷为零，导致赖以稳定的双电层及水化膜消弱和破坏，分子间引力增加，溶解度降低。调节溶液的pH值，使两性溶质溶解度下降，析出沉淀的操作称为等电点沉淀法。3、就所学内容，将反胶团萃取技术与其他蛋白质分离技术（液膜、双水相）相比较，并列举出它们各自的应用。l 反胶团萃取：反胶团是两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水性基团的自发地向内聚集而成的，内含微小水滴的，空间尺度仅为纳米级的集合型胶体。反胶团萃取的特点是萃取进入有机相的生物大分子被表面活性分子所屏蔽，从而避免了与有机溶剂相直接接触而引起的变性失活。 应用：酶的分离、蛋白质混合物的分离、抗生素提取。（113页）l 液膜萃取：液膜分离系统的膜相通常是由膜溶剂、表面活性剂、流动载体和膜增强剂构成。液膜可将与之不能互溶的的液体分割开来，使其中一侧液体中的溶质选择性的透过液膜进入另一侧，实现溶质之间的分离。当液膜为水溶液（水型液膜）时，其两侧的液体为有机溶剂；当液膜为有机溶剂（油型液膜）时，其两侧的液体为水溶液。因此液膜萃取可同时实现萃取与反萃取。 应用：液膜分离萃取氨基酸、液膜分离萃取有机酸、应用于生物反应-分离耦合过程、液膜脱盐。（101页）l 双水相萃取：用的是两种不互相溶的聚合物，如聚乙二醇和葡萄糖进行萃取，对生物物质没有毒害作用并且提供了一个温和的活性环境。应用：胞内酶提取分离、中药提取与分离、抗生素提取分离与制备，氨基酸分离、亲和双水相萃取 （加入亲和配基）等。（91页）4、什么是压力驱动膜过程？主要包括哪些？这些膜过程的推动力大小、透过物、截留物有什么区别？l 压力驱动膜过程是指在膜两侧造成一个压力差，并使其大于渗透压，溶剂和具有较小尺寸的溶质粒子通过膜，而较大尺寸的粒子被膜阻挡截留的分离过程。（133页）l 主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透。（127页）过程推动力透过物截留物反渗透压力（1-10 Mpa）水溶解或悬浮物质超滤压力（0.2-1 Mpa）水、盐大分子胶体纳滤压力（0.2-1 Mpa）水、单价离子、小分子多价离子、大分子微滤压力（0.05-0.5Mpa）水、溶解物悬浮物、细菌5、吸附的定义？常用的吸附剂有哪些？吸附的类型有哪些？吸附步骤？（1） 吸附是利用固体吸附剂对流体混合物中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面，从而使混合物组分得以分离的过程。(160页)（2） 常用的吸附剂：活性炭、硅胶、氧化铝、大孔网状吸附剂、羟基磷灰石、离子交换剂等。（3）吸附类型：物理吸附：没有选择性。活化能低，易平衡。 化学吸附：活化能高，选择性强。 离子交换吸附：反应过程可逆。（4）吸附步骤：1 待分离的流体混合物与吸附剂混合。2 吸附质与吸附剂发生作用而富集到吸附剂表面。3 流体流出。4 吸附质解吸附及吸附剂的再生。