《生化分离工程》思考题及习题.docx

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《生化分离工程》思考题及习题

《生化分离工程》思考题及习题

第一章绪论

1、何为生化分离工程bioseparation engineering/下游加工过程,biotechnology？

其主要研究那些内容？

2、生化分离技术依据的分离原理有哪些？

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、何为传质分离过程？

5、简述生化分离工程的发展趋势。

6、亲和技术目前已衍生出那些子代分离技术？

7、生化反应与生化分离耦合技术有那些特点？

8、为何在生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？

9、生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？

10、设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？

11、初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？

12、如何除去蛋白质溶液中的热原质？

13、生物分离为何主张采用集成化技术？

14、若每一步纯化产物得率为90%，共6步纯化得到符合要求产品，其总收率是多少？

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？

2、何谓絮凝？

何谓凝聚？

各自作用机理是什么？

3、絮凝剂可分为那三种？

有那些因素影响絮凝过程？

4、在生化工业中常用的过滤方式那两种？

各自有何特点？

5、离心分离分那两大类？

各自有何特点及用途？

常用离心法有那几种？

6、何谓密度梯度离心？

其工作原理是什么？

7、如何使用助滤剂?

8、错流微滤与传统过滤相比有何优点？

第三章细胞破碎法

1、细菌细胞壁与真菌（酵母）细胞壁在组成上有何区别？

2、细胞破碎主要有那几种方法？

3、机械法细胞破碎方法非机械破碎方法相比有何特点？

4、何谓脂溶破碎法？

其原理是什么？

包括那几种？

5、酶法细胞破碎常用那几种酶类？

6、包涵体是如何产生的?

如何使重组蛋白复性?

7、如何测定细胞破碎程度？

第四章沉淀法

1.理解概念：

盐溶，盐析

2.常用的沉淀法有哪几种？

3.生产中常用的盐析剂有哪些？

其选择依据是什么？

4.何谓分步盐析沉淀？

5.有机沉淀法与盐析沉淀法相比有何优缺点？

第五章溶剂萃取法

1、何谓溶剂萃取？

其分配定律的适用条件是什么？

2、在溶剂萃取过程中pH值是如何影响弱电解质的提取？

3、何谓乳化液？

乳化液稳定的条件是什么？

常用去乳化方法有那些？

4、在发酵工业中，去乳化有何实际意义？

5、理解概念：

HLB，分配系数，分离因子，介电常数，带溶剂

6、生物物质的萃取与传统的萃取相比有哪些不同点？

7、pH对弱电解质的萃取效率有何影响？

8、发酵液乳化现象是如何产生的？

对分离纯化产生何影响?

如何有效消除乳化现象？

9、什么叫超临界流体？

10、为何在临界区附近，稍微改变流体的压力和温度，都会引起流体密度的大副变化？

11、要提高超临界流体萃取的效率，可以考虑哪些方面？

12、名词解释：

胶束/反胶束

13、影响反胶束萃取蛋白质的因素有哪些？

第六章双水相萃取

1、何谓双水相萃取？

2、双水相体系可分为那几类？

目前常用的体系有那两种？

3、为什么说双水相萃取适用于生物活性大分子物质分离？

4、影响双水相萃取的因素有那些？

当电解质存在，PH是如何影响双水相萃取的？

5、用双水相萃取细胞破碎（匀浆）液时，一般是把目标产物分布在上相，而细胞碎片、杂蛋白等杂质分布在下相，为什么？

6、何谓双水相亲和萃取？

第七章膜分离法

1、何谓膜分离？

主要有那几种膜分离方法？

2、膜在结构上可分为那几种？

膜材料主要用什么？

3、膜组件在形式上有那几种？

各自有何优缺点？

4、为何说非对称性膜的发明为膜分离走向工业化奠定了基础？

5、简述微滤、超滤膜、反渗透膜在膜材料、结构、性能及其应用等方面的异同点

6、膜分离的表征参数有那些？

何谓膜截留分子量？

7、何谓浓差极化现象？

它是如何影响膜分离的？

减少浓差极化现象的措施？

8、膜的清洗及保存方法有那几种？

9、膜分离设备按膜组件形式可分为几种？

相比较的优缺点？

10、反渗透与超滤在分离机理上有何区别？

11、超滤、反渗透膜分离主要有那些方面应用？

12、比较膜分离技术与亲和层析技术的特点

13、亲和剂由哪几部分组成？

14、简述亲和膜分离的过程？

15、液膜由哪几部分组成？

各自的功能是什么？

17、影响液膜稳定性的因素有哪些？

第八章吸附法

1、吸附作用机理是什么？

2、吸附法有几种？

各自有何特点？

3、大孔网状聚合物吸附与活性炭吸附剂相比有何优缺点？

4、影响吸附过程的因素有那些？

5、何谓穿透曲线？

6、膨胀床吸附的特点是什么？

第九章离子交换法

1、何谓离子交换法?

一般可分为那几种?

2、离子交换树脂的结构、组成？

按活性基团不同可分为那几大类？

3、离子交换树脂的命名法则是什么？

4、离子交换树脂有那些理化性能指标？

5、何谓真密度、湿真密度？

6、大孔径离子交换树脂有那些特点？

7、pH值是如何影响离子交换分离的？

8、普通型离子交换树脂为何不能用来分离提取蛋白质分子？

9、各类离子交换树脂的洗涤、再生条件是什么？

10、软水、去离子水的制备工艺路线？

11、对生物大分子物质，离子交换剂是如何选择的？

12、理解概念：

交换容量，工作交换容量，膨胀度，湿真密度，交联度

13、为何阴树脂交换容量用动态法测定而阳树脂用静态法测定？

第十章色层分离

1、何谓色层分离法？

可分为那几大类？

2、何谓保留值、分配容量K、分离度？

3、色层图中分离度有那几种表示方法？

4、层析剂有那几种？

各自有何特点？

5、何谓亲和色层分离法？

亲和力的本质是什么？

亲和色层中常用的亲和关系有那几种？

6、何谓疏水作用层析？

其最大的特点是什么？

7、柱层析法与固定床吸附法有何异同点？

8、苯硼酸亲和介质用于分离哪些目标物？

原理是什么?

9、凝胶层析分离机理是什么?

10、亲和层析的机理是什么？

11、配基偶联后残留电荷对分离有何影响？

如何消除？

12、小分子配基为何需插入手臂？

13、何谓色层分离法？

可分为那几大类？

14、简述柱层析系统的工艺流程。

15、柱层析法与固定床吸附法有何异同点？

16、层析柱洗脱方式有哪几种？

17、羟基磷灰石，疏水层析，金属螯合层析以及共价层析的原理是什么？

18、理解概念：

电泳迁移率，电渗，电泳，SDS-PAGE，双向电泳，等电聚焦电泳。

19、不连续电泳与连续电泳有何区别？

20、十二烷基硫酸钠（SDS）在SDS-聚丙烯酰胺电泳中起什么作用？

第十一章结晶

1、结晶的过程可分为几步？

2、何谓过饱和度？

饱和度形成有那几种方法？

3、影响晶体的大小、形状和纯度有那些因素？

4、结晶法与沉淀法相比较有何区别？

综合题

1、已知某一氨基酸G是一酸性氨基酸，水溶性随温度升高而升高，pI=6.2，在中性和酸性条件下较稳定。

现有此氨基酸G发酵液，请用所学过的各种生化分离方法，设计一条最佳生产工艺路线，最终得到此氨基酸G的晶体。

并详细写明各步骤的操作条件。

2、已知某一酶E是能专一性地催化底物M，主要存在于大肠杆菌内，其分子量一般为8万左右，等电点PI＝8.2，稳定pH范围为7.0—9.0。

现有一批含此酶的大肠杆菌发酵液，请用所学过的各种生化分离方法，设计一条最佳生产工艺路线，最终得到一层析纯酶E冻干粉。

并详细写明各步骤的操作条件。

1.名词解释题

1）介电常数

2）液膜

3）反胶束

4）胶束

5）超临界流体

6）膜的截留分子量

7）电渗

8）絮凝

9）凝聚

10）吸附等温线

11）分配系数

12）各向异性膜

13）双水相萃取

14）盐析

15）包涵体

16）超离心法

17）BioseparationEngineering/DownstreamProcessing

18）细胞破碎

19）膜分离

20）浓差极化

21）离子交换层析

22）大网格吸附剂

23）SDS-PAGE

24）亲和层析）

25）晶核

26）冷冻干燥

27）凝胶层析

2.辨别正误

1）发酵产品生产中，分离和精制过程所需的费用占生产成本的很小部分。

2）酶工程和微生物工程是生物技术产业化的关键。

3）目前国内工业上金霉素发酵生产的发酵液是复杂的牛顿性流体,滤饼具有可压缩性。

4）发酵液预处理的常用方法有调PH值，加热和添加凝聚剂。

5）西索霉素发酵液预处理的目的是为了除去高价无机离子和水溶性蛋白质。

6）甲壳素能应用于发酵液的澄清处理是由于架桥作用。

7）硫酸锌能应用于发酵液的预处理是基于双电层排斥电位的降低。

8）对微生物发酵液，高价阳离子可使电动电位降低。

9）啤酒酵母破碎提取醇脱氢酶时，其主要阻力来自于多糖的交联程度和壁厚。

10）提取的主要依据是在溶剂中溶质的溶解度的差异。

11）乙醇能沉淀蛋白质是由于降低了水化程度和盐析效应的结果。

12）Ks盐析仅与蛋白质溶液离子强度有关，常用于蛋白质粗品的分级沉淀。

13）盐析仅与蛋白质溶液PH和温度有关，常用于蛋白质的纯化。

14）洗涤剂的HLB值一般小于5。

15）在抗生素发酵中水溶性蛋白质是引起发酵液乳化的主要原因. 乳状液常为W/O型。

16）溶剂萃取法生产中成药常遇到的困难是分配系数较低。

17）溶剂萃取时，β越小表明分离效果越好。

18）聚合物和硫酸钠能形成两相是由于盐析作用引起的。

19）PEG-硫酸钠水溶液能用于庆大霉素的提取。

20）UF操作最可能遇到的障碍是水通透量较低。

21）膜分离时，当δ=1时,表示溶质能自由透过膜。

22）UF过程可采用毛细管流动模型说明。

23）RO和NF过程一般采用扩散-溶解模型说明

24）用110*4树脂离交提取西索霉素时，PH值应小于5.0。

25）凝胶过滤只能应用于脱盐，不能用于分子量的测定。

26）凝胶电泳中生物小分子运动速度更快。

27）凝胶电泳和凝胶过滤的机理是一样的。

28）在蛋白质提取时常用改变pH值的梯度洗脱法。

29）改变PH 的洗脱一般采用逐次洗脱法。

30）纤维素类离子交换剂能用于蛋白质的提取是由于其骨架具有亲水性。

31）纸层析是一种分配层析。

32）sephadex G-15 表示水滞留量为1.5克/克干胶。

33）生产味精时，过饱和度仅对晶体生长有贡献。

34）卡那霉素晶体的生产可以采用添加一定浓度的甲醇来沉淀浓缩液中的卡那霉素。

35）纳米膜含有负电荷亲水基团，能截留无机盐。

36）凝胶过滤层析可以将分子大小不同的物质分离，小分子物质先流出层析柱。

37）冷冻干燥一般在-20℃—-30℃下进行，干燥过程中可以加入甘油、蔗糖等作为保护剂。

38）在饱和浓度下，晶体从溶液中析出。

39）灌注层析分离中，生物大分子主要靠分离介质的贯穿孔和扩散孔来加大流速，提高分辨率，增大柱容量。

40）在高盐浓度下蛋白质被吸附到疏水层析剂上，在低盐浓度下蛋白质解吸。

41）反相层析的固定相和流动相都含有高极性基团，可用来分离生物物质。

42）与亲和原理相结合的分离生物物质的方法一般都要活化载体制备亲和剂。

43）极性分子与极性分子之间的吸引力属于色散力，非极性分子与极性分子间的吸引力属于诱导力，非极性分子与非极性分子间的吸引力属于定向力。

44）离心沉降过程中，粒子的沉降速度仅与液体性质及粒子本身特性有关。

3.选择题

1）非极性分子与非极性分子之间产生（）：

A定向力

B诱导力

C色散力

D氢键

2）能截留有机小分子物质而透过无机盐的是（）：

A微滤膜

B超滤膜

C反渗透膜

D纳米膜

3）依据分子电离性质（带电性）的差异进行分离的是（）：

A疏水层析

B共价层析

C金属螯合层析

D离子交换法

4）关于交联度，下面说法正确的是（）：

A在离子交换树脂的命名中，可以不写出其交联度值

B交联度高，表明合成离子交换树脂所用的交联剂二乙烯苯含量高

C交联度越高，合成的离子交换树脂的孔径也越大

D高交联度的离子交换树脂可以用来分离生物大分子物质

5）除去注射药品中的热源物质，常用（）：

A凝胶过滤层析

B电泳

C离心

D亲和层析

6）以下哪种措施不能提高过滤效率（）：

A降低操作时流体的压力降

B降低床层的厚度

C加热，降低流体的黏度

D在预分离流体中加入惰性助滤剂

7）离心过程中，下面正确的是（）：

A小颗粒物质比大颗粒物质先沉淀

B离心速度越高，颗粒越易沉淀

C料液黏度越大，颗粒越易沉淀

D颗粒的沉降速度只与颗粒本身的密度有关，而与流体的密度无关

8）对于反胶束萃取蛋白质，下面说法正确的是（）：

A降低溶液的介电常数，表面活性剂的HLB变小，形成的反胶束的半径也小

B加入助溶剂，可用阳离子表面活性剂萃取带正电荷的蛋白质

C表面活性剂浓度越高越好

D增大溶液离子强度，可提高反胶束萃取蛋白质的能力

9）双水相萃取中，下面说法不正确的是（）：

A两相在靠近临界点处的密度差较小，不易发生两相分离

B增加聚合物和盐的浓度，系线长度增大，双水相间组成差别也越大，可以增大物质在两相间的分配

C大分子物质表面自由能大，分配系数大，利于用双水相萃取来分离

D双水相中，随聚合物分子量增大，蛋白质的分配系数也增大

10）下面说法错误的是（）：

A在超临界流体中，溶质的溶解度与流体的密度成正比

B在超临界流体中，改变操作压力和温度，流体的密度不会发生变化

C超临界流体是一种低黏度，高扩散系数，适于分离沸点或热敏性物质的流体

D要在40℃下萃取菲，在C2H4（临界温度9.4℃）、CO2（临界温度31.2℃）和NO（临界温度36.6℃）中，NO作为萃取菲的溶剂较合适

11）不能形成过饱和溶液的是（）：

A冷却

B蒸发溶剂

C加入另一种溶剂降低溶质的溶解度

D通过调节溶液的pH使产生溶解度增加的新物质

12）进行疏水吸附层析时，以下哪种条件比较合理（）：

A在有机溶剂存在时上柱，低盐溶液洗脱

B在有机溶剂存在时上柱，高盐溶液洗脱

C高盐溶液上柱，按低盐，水和有机溶剂顺序洗脱

D低盐缓冲液上柱，低盐洗脱

13）下面不是依据分子形状和大小进行生物物质分离的方法是（）：

A超速离心

B膜分离

C凝胶过滤层析

D盐析

14）亲和层析中，不正确的是（）：

A小分子配基需通过手臂与载体相连

B载体经CNBr活化后才能与配基相连

C配基与待分离物质结合后不能分开

D可选用抑制剂作为待分离酶的配基

15）SDS-PAGE中，不正确的是（）：

A几乎所有的蛋白质都呈椭圆形

B依据蛋白质的pI不同将蛋白质分开

C可以测定蛋白质分子量

D所有蛋白质都带负电荷

16）关于表面活性物质，下面说法正确的是（）：

A水溶性蛋白质是一种

B其HLB越大，亲水性越强

C发酵液中的乳化现象与其有关，乳状液常为W/O型

D

17）操作压力最大的是：

A超滤B微滤C反渗透D纳米过滤

18）膜分离过程中涉及相变的是：

A超滤B渗透蒸发C亲和膜过滤D反渗透

19）不需要添加表面活性剂的生物分离方法是：

A反胶束萃取B液膜分离C泡沫分离D双水相萃取

20）能制备超纯水的是：

A超滤B微滤C反渗透D纳米过滤

21）能分离细胞器的是：

A密度梯度超速离心B差速高速离心C等密度常速离心D平衡等密度梯度中速离心

22）对于喷雾干燥，下面说法不正确的是：

A产品不易被微生物污染B干燥时间超过1分钟C适合干燥热不稳定性产品D干燥温度超过100℃

23）含有-SH基的蛋白质用以下哪种方法分离效果最好？

A共价色层B金属螯合色层C离子交换色层D疏水色层

24）不是利用物质等电点差异进行分离的方法是：

A等电聚焦电泳B聚焦色层分离法C沉淀D纳米膜

25）依据物质分子大小进行分离的电泳方法是：

A等速电泳B等电聚焦电泳CSDS-PAGED免疫电泳

26）电场溶液pH为8.5，电泳过程中下列中哪个蛋白质迁移速度最快：

ApI=2.33BpI=4.07CpI=7.18DpI=9.12

4.填空题

1）发酵液预处理常用方法有＿，＿，＿ 和＿。

（加热法、调节发酵液pH值、加入凝聚或絮凝、加入惰性助滤剂）

2）微生物发酵液多属＿流体,过滤时滤饼属＿。

（非牛顿流体，可压缩性滤饼）

3）polyacrylamide /PEG/壳聚糖用于发酵液预处理是基于＿。

絮凝是利用＿作用使发酵液中溶质形成大颗粒而沉降，生化、食品行业常用的絮凝剂有以＿为代表的有机絮凝剂和以＿为代表的无机絮凝剂。

4）高压匀浆器用于细胞破碎是由于＿和＿而造成细胞破裂,影响其破碎效果的主要因素有＿、＿和＿。

球磨法是基于＿的原理而用于细胞破碎的。

5）测定其细胞破碎率的方法有＿和 ＿。

6）细胞破碎主要阻力来自于＿，细菌破碎主要阻力缘于＿，酵母破碎主要阻力来自于＿。

7）影响破碎难易程度的重要因素有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。

8）乳状液有两种类型,水溶性蛋白质引起的乳化常为＿型,HLB值较大则形成＿型,在发酵液中＿是引起发酵液乳化的主要原因. 其作用相当于＿,SDS主要用于破坏＿型的乳状液。

9）生化工程中常用的两水相系统有＿和＿;两水相萃取适用于＿。

10）膜分离过程主要依据＿和＿进行分离，其实质近似于＿过程，在生化、食品行业中常用的四种类型为＿、＿、＿和＿。

11）UF法在蛋白质提取中,主要用于＿和＿＿。

UF操作最可能遇到的障碍＿和＿。

当截留率δ=1时,表示＿,当δ=0时,表示＿＿＿＿＿＿。

12）蛋白质和离子交换剂的结合是通过 ＿而结合,离子交换层析剂有＿和＿。

13）明矾用于净化河水的原理为＿。

14）离子交换树脂提取抗生素的关键在于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿,合适的PH选择应满足＿＿＿＿＿＿＿＿＿,＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿等三个条件。

15）提取的主要依据是＿，通常采用＿和＿方式进行。

16）凝胶过滤主要应用于＿,＿和＿。

凝胶过滤时＿先自柱中流出,凝胶电泳中＿运动速度更快,凝胶电泳是基于＿和＿双重机理,常用的凝胶剂有＿和＿。

17）柱层析洗脱的方式有＿ 、＿、和＿。

18）共价作用层析主要依靠＿的原理,吸附层析是基于＿的机理，sephadex G-15 表示＿＿＿＿＿＿,硅胶G不能用＿＿＿＿＿＿＿显色剂检测,硅胶GH254可用于分离＿＿＿＿＿＿＿＿而无需显色处理。

19）结晶过程实质是＿过程和＿过程,结晶包括＿,＿和＿三个过程,其中＿是结晶的推动力。

晶体质量主要指＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿。

20）根据电泳迁移率公式＿，电泳时应考虑的影响因素有＿、＿、＿和＿。

21）热敏性产品的干燥条件主要是＿、＿和＿。

（

22）形成过饱和的途径有＿、＿、＿和＿。

23）破碎细胞的技术有＿、＿、＿、＿、＿等。

24）根据科泽尼方程＿，影响过滤的因素有＿、＿和＿。

25）根据离心场中粒子沉降速度公式＿，选择离心条件时应考虑的因素有＿、＿和＿。

26）沉淀酶和蛋白质的方法有＿、＿、＿、＿、＿等。

27）范德华力由＿、＿和＿三种力组成，其中，极性分子间的静电引力属于＿，非极性分子间的吸引力属于＿，极性分子与非极性分子间的吸引力属于＿。

28）液膜体系由＿、＿和＿三部分组成。

29）需要添加表面活性剂的生物分离方法有＿、＿、＿和＿。

30）依据亲和原理分离生物物质的方法有＿、＿、＿、＿和＿；亲和分离技术适用于＿、＿、＿、＿和＿物质对的分离。

31）回收生物物质的技术有＿、＿、＿和＿。

32）若酶A能专一性地催化底物M，分子量为6000，pI=4.5，在pH=7的发酵液中，

A）该酶带电荷，可以用离子交换树脂吸附，或用表面活性剂进行反胶束萃取；

B）在电场中，该酶将向极迁移；

C）将发酵液的pH调至该酶将发生沉淀；

D）若发酵液中还含有分子量为10500的蛋白质B，则此发酵液通过Sephadex层析柱时，最先从层析柱中被洗脱下来；在SDS-PAGE中，与前沿指示剂距离最近的是；

E）为了提高膜分离酶A的选择性，可以在膜上引入，使与酶A能发生特异性可逆识别反应；

F）用膜分离酶A时，采用过滤方式分离效率将提高；

G）若此酶的水溶性随温度升高而升高，可以用＿方法获得酶A的结晶体。