生物分离工程习题集整理(3)

答：概念：介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术。

特点：①截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间，为200~2000

②纳滤膜对无机盐有一定的截留率，因为它的表面层由聚电解质所构成，对离子

有静电相互作用。

③多是复合膜，表面分离层和支撑层的化学组成不同。分离层可能拥有１nm左

右的微孔结构，故称“纳滤”。由于其截留率大于95%的最小分子约为１nm,故称之为纳滤膜。

39．为何要对发酵液进行预处理？

答：1) 浓度低，杂质多，发酵液或生物溶液又属于非牛顿型流体。 2)菌体太小，黏度太大－不能过滤；离心耗能昂贵。

3)改变物理性质，促进分离固形物的速度，提高固液分离器的效率；

4)尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）； 预处理的方法

1)加热法（蛋白变性）

2)调节悬浮液的PH值（PI沉淀） 3)凝聚和絮凝

40.简述超声波破碎的机理。

41．什么是盐溶？什么是盐析？简述盐析的机理。

42.为什么要进行陈化？哪些情况不需要进行陈化？

43、聚丙烯胺酰胺凝胶电泳分离原理

44、什么是色谱图？其包含哪些信息？

45、结晶和过饱和曲线的意义 ？

46、结晶形成的条件 四、图析题

1.什么截留率？下图为一分子量和截留率的关系图，从图中你能得到什么信息？

答：截留率：表示膜对溶质的截留能力,可用小数或百分数表示。

但到目前为止，对试验条件尚无统一规定。质量好的膜，应有陡直的截断曲线，可使不同分

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子量的溶质分离完全；反之，斜坦的截断曲线会导致分离不完全。

2.下图表示对卵清蛋白（Ovalbumin,OA）和碳氧血红蛋白(COHb)进行盐析时，β随pH的变化。图中的β代表什么？图中的曲线说明了什么？

答：上图表示对卵清蛋白（Ovalbumin）和碳氧血红蛋白进行盐析时，β随pH的变化。由于β代表溶解度的对数，故β 变化一个单位，溶解度就变化 10倍。通常β在等电点附近有极小值。两种蛋白质的相对溶解度会随pH而变化很大；例如从图 上可见， 当 pH从5变到6时，在一定盐浓度下，两种蛋白质溶解度之比的变化可达几千倍。

3.下图为三级操作萃取的实验流程，请说明图中每个分离步骤的基本原理。和普通单级萃取有什么区别？有何优势？

??1E?1?VF?C2VF?C2?VS?C1Q1?E?1E?1nQn

答：三级逆流萃取中，进入第一级混合萃取罐，在此与从第二级沉降器来的萃取相混合接触，然后流入第一级沉降器分成上下两液层，上层为萃取相，富含目的产物，送去经蒸馏等回收溶剂和产物的进一步精制；而下一层为萃余相，含目的产物的浓度已比新鲜料液低得多，送第二级萃取回收产物。如此经三级萃取后，最后一级的萃余相作为废液排走。普通单级萃取不同的是其萃余相经过多级萃取回收

优势：在逆流萃取中，只在最后一级中加入萃取剂，故和错流萃取相比，萃取剂之消耗量较少，因而萃取液平均浓度较高。与普通单级萃取未被萃取的分率低萃取较完全。

4.在PEG/Dex体系中加入NaCl，对卵蛋白和溶菌酶分配系数的影响如下图所示，相系统：8%（质量分数）Dex500，8%（质量分数）PEG4000，0.5mmol/L磷酸钠，pH6.9。根据图

示说明为什么能将卵蛋白和溶菌酶混合物分离开来。

U2?U1?RT(Z???Z)FlnKBZ?KAZ?当pH6.9时，溶菌酶带正电，卵蛋白带负电。

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5.下图为在含PEG磷酸酯或TMA-PEG的PEG/磷酸盐系统中pH对青霉素酰化酶上相收率Y的影响，●相系统为：12%（w/w）PEG6000[含8%(w/w)PEG-磷酸酯]，0.6mol/L磷酸盐，pH7.0；○相系统为：11%（w/w）PEG4000[含8%(w/w)TMA-PEG]，0.7mol/L磷酸盐，pH7.2。根据图示说明为什么青霉素酰化霉在●相系统的上相中其收率减小，而在○相

系统的上相中其收率增加？

以含PEG磷酸酯或TMA-PEG的PEG/磷酸盐系统提取青霉素酰化酶：当pH＞6.8时，青霉素酰化酶带负电，易分配于带正电荷的TMA-PEG中使上相酶收率增加；相反，PEG-磷酸酯带负电，而使上相酶收率降低。

6.下图为三步操作分离核糖核酸酶a、细胞色素c和溶菌酶（它们的等电点分别为7.8、10.6和11.1）的实验流程，请说明图中每个分离步骤的基本原理。

答：AOT可形成带负电的反胶团：1，在PH=9时，由于核糖核酸酶的等电点为7.8，酶带负电，由于静电吸附，不溶于反胶团而与其他两种蛋白分开。2，相分离得到的反胶团（含细胞色素和溶菌酶）与0.5mol/l的kcl溶液接触后，细胞色素反萃取到水相。而溶菌酶的溶解度无影响，故仍在反胶团中。3，当反胶团与2.0mol/lkcl，PH=11的溶液混合后，由于静电作用而溶解度下降，被反萃取到水相而被分离出来。 7.下图为大网格吸附剂XAD-2吸附赤霉素，其中4条曲线代表的操作条件分别为：1—0.1% NaCl，流速8 L/min；2—0.1%NaCl，流速2 L/min；3—5%NaCl，流速8 L/min；4—5%NaCl，流速2 L/min。从图可得到什么信息？

8 下图为两种聚合物的两水相体系相图，解释什么是相图？图中各点分别代表什么？从

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图上能够得到什么信息？

五、论述题

1、将反胶团萃取技术与其他蛋白质分离技术（液膜、双水相、色谱分离）相比较，指出它们各自的适用场合。

2、请比较超滤技术、反胶团萃取技术和液膜分离技术在蛋白质分离上各自的优势和缺点。 3、论述各种色谱分离（吸附、分配、离子交换、凝胶、亲和）的机理。

答:（1） 吸附色谱法利用被分离组分对固体表面活性吸附中心吸附能力的差别而实现分离。其流动相为气体或液体，固定相为固体吸附剂。吸附剂过程中样品分子（X）与流动相分子（Y）争夺吸附剂表面活性中心。

（2）分配色谱法利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别而实现分离。其流动相为气体或液体，固定相为液体

（3）离子交换色谱法利用被分离组分离子交换能力的差别而实现分离，其流动相一般为液体，固定相为离子交换树脂。离子交换树脂按可交换离子的电荷符号又可分为阳离子与阴离子交换树脂

（4）凝胶色谱法 又称空间排阻色谱法，根据被分离组分分子的尺寸大小而进行分离。其固定相是多孔性凝胶填料，流动相为有机溶剂或水溶液。

(5) 亲和色谱法是基于固定相的配基与生物分子间的特殊生物亲和能力的不同来进行相互分离的

4、生物分离工程工程和传统的分离有什么样的差别？在设计生物分离过程前，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？

5、发酵液为何需要预处理？列举三种以上的方法有论述发酵液的预处理？ 6、论述常见沉淀法在生物分离工程中的应用。

答: 根据所加入的沉淀剂的不同，沉淀法可以分为： （1）盐析法

（2）等电点沉淀法；本法适用于憎水性较强的蛋白质，例如酪蛋白在等电点时能形成粗大

的凝聚物。但对一些亲水性强的蛋白质。

如明胶，则在低离子强度的溶液中，调 pH在等电点并不产生沉淀。

（3）有机溶剂沉淀法；分辨率比盐析法高，溶剂容易除去并可以回收。缺点是易使酶变性。 （4）非离子型聚合物沉淀法；用聚乙二醇等非离子性聚合物沉淀生化物质简单有效，生化物质容易保持生物活性。

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（5）聚电解质沉淀法；（6）高价金属离子沉淀法等。

除（3）也能适用于抗生素等小分子外，其他各种方法只适用蛋白质等大分子。

7、设计一双水相萃取系统，模拟绘制其相图，并利用双水相体系测定胰蛋白酶在该双水相体系的分配系数；并萃取胰蛋白酶，确定其萃取的效果，分析影响萃取的主要因素。 8、设计一蛋白类药物的提取分离工艺，并简要说明其中所使用的主要方法。

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