生物分离原理练习题及答案PPT课件

1、v生物产品的分离包括生物产品的分离包括不溶物的去除不溶物的去除，产物粗分离产物粗分离，纯化纯化 ，和和 精制精制 。v发酵液常用的固液分离方法有发酵液常用的固液分离方法有 离心离心和和 过滤过滤 。v超临界流体的特点是与气体有相似的超临界流体的特点是与气体有相似的 黏度黏度 ，与液体有相，与液体有相似的似的 密度密度 。v常用的化学细胞破碎方法有常用的化学细胞破碎方法有 渗透压冲击渗透压冲击，增溶法增溶法 ，脂溶脂溶法法，酶消化酶消化和和 碱处理碱处理 。v何谓超临界流体萃取，并简述其分离原理。何谓超临界流体萃取，并简述其分离原理。 利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状态下，与待利用超临界

2、流体的特殊性质，使其在超临界状态下，与待分离的物料分离的物料( (液体或固体液体或固体) )接触，萃取出目的产物接触，萃取出目的产物，然后通，然后通过降压或升温的方法，使萃取物得到分离。过降压或升温的方法，使萃取物得到分离。 超临界流体具有的类似气体的扩散系数，以及类似液体超临界流体具有的类似气体的扩散系数，以及类似液体的密度（溶解能力强）的特点。的密度（溶解能力强）的特点。第1页/共14页 用醋酸戊酯从发酵液中萃取青霉素，已知发酵液中青用醋酸戊酯从发酵液中萃取青霉素，已知发酵液中青霉素浓度为霉素浓度为0.2Kg/m30.2Kg/m3，萃取平衡常数为，萃取平衡常数为K=40K=40，处理能力，

3、处理能力为为H=0.5m3/hH=0.5m3/h，萃取溶剂流量为，萃取溶剂流量为L=0.03m3/hL=0.03m3/h，若要产品，若要产品收率达收率达96%96%，试计算理论上所需萃取级数？，试计算理论上所需萃取级数？由题设，可求出萃取系数由题设，可求出萃取系数E E，即，即根据根据4 . 25 . 003. 040HkLE%96111nnEEEP，得，得n n4 4第2页/共14页影响吸附的主要因素影响吸附的主要因素有有 ， ， ， ， ， 和和 七种。七种。 离子交换树脂由离子交换树脂由 ， 和和 组成。组成。 简单地说，离子交换过程实际上只有简单地说，离子交换过程实际上只有 ， 和和

4、三个步骤。三个步骤。在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循LangmuirLangmuir吸附方程，其形式为吸附方程，其形式为 。反相高效液相色谱的固定相是反相高效液相色谱的固定相是 ，而流动相，而流动相是是 。离子交换分离操作中，常用的梯度洗脱方法有离子交换分离操作中，常用的梯度洗脱方法有 和和 。第3页/共14页n亲和吸附过程包括亲和吸附过程包括 ， 和和 三步。三步。 n多糖基离子交换剂包括多糖基离子交换剂包括 和和 两大类。两大类。n根据分离机理的不同，色谱法可根据分离机理的不同，色谱法可分分 ， ， 和和 四大类。四大类。 n蛋白质分

5、离常用的色谱法蛋白质分离常用的色谱法有有 ， ， ， ， ，和，和 六种。六种。n高效液相色谱分离方法中，液高效液相色谱分离方法中，液- -液色谱是以液色谱是以 作为流动相；以作为流动相；以 作为固定相。作为固定相。 第4页/共14页n请结合图示简述凝胶排阻色谱（分子筛）的分离原请结合图示简述凝胶排阻色谱（分子筛）的分离原理。理。n何谓亲和吸附，有何特点？并简述亲和层析介质的何谓亲和吸附，有何特点？并简述亲和层析介质的制备过程。制备过程。 n何谓免疫亲和层析。何谓免疫亲和层析。 n应用离子交换树脂作为吸附剂分离抗菌素，饱和吸应用离子交换树脂作为吸附剂分离抗菌素，饱和吸附量为附量为0.06 Kg

6、0.06 Kg（抗菌素）（抗菌素）/Kg/Kg（干树脂）；当抗菌（干树脂）；当抗菌素浓度为素浓度为0.02Kg/m30.02Kg/m3时，吸附量为时，吸附量为0.04Kg/Kg0.04Kg/Kg；假；假定此吸附属于定此吸附属于LangmuirLangmuir等温吸附，求料液含抗菌素等温吸附，求料液含抗菌素0.2Kg/m30.2Kg/m3时的吸附量时的吸附量第5页/共14页影响吸附的主要因素有影响吸附的主要因素有吸附剂的性质吸附剂的性质 ，吸附质的吸附质的性质性质 ，温度温度 ，溶液溶液pHpH值值 ，盐浓度盐浓度 ，吸附物浓度吸附物浓度和和吸附剂用量吸附剂用量七种。七种。 离子交换树脂由离子交

7、换树脂由载体载体 ，活性基团活性基团和和可交换离子可交换离子组组成。成。 简单地说，离子交换过程实际上只有简单地说，离子交换过程实际上只有外部扩散外部扩散 ，内部扩散内部扩散和和化学交换反应化学交换反应三个步骤。三个步骤。在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循LangmuirLangmuir吸附方程，其形式为吸附方程，其形式为Qq0C/(k+C) 。反相高效液相色谱的固定相是反相高效液相色谱的固定相是非极性非极性 ，而流动相是，而流动相是极性极性。第6页/共14页离子交换分离操作中，常用的梯度洗脱方法有离子交换分离操作中，常用的梯度洗脱方法有p

8、HpH梯度梯度和和离子强度（盐）梯度离子强度（盐）梯度 。n亲和吸附过程包括亲和吸附过程包括吸附介质的制备吸附介质的制备 ，吸附吸附和和洗脱洗脱三步。三步。 n多糖基离子交换剂包括多糖基离子交换剂包括葡聚糖离子交换剂葡聚糖离子交换剂和和离子交换离子交换纤维素纤维素两大类。两大类。n根据分离机理的不同，色谱法可分根据分离机理的不同，色谱法可分吸附色谱吸附色谱 ，分配色分配色谱谱 ，离子交换色谱离子交换色谱和和凝胶色谱凝胶色谱四大类。四大类。 n蛋白质分离常用的色谱法有蛋白质分离常用的色谱法有金属螯合色谱金属螯合色谱 ，共价色共价色谱谱 ，离子交换色谱离子交换色谱 ，疏水作用色谱疏水作用色谱 ，亲

9、和色谱亲和色谱，和，和凝胶色谱凝胶色谱六种。六种。n高效液相色谱分离方法中，液高效液相色谱分离方法中，液- -液色谱是以液色谱是以液体液体 作为作为流动相；以流动相；以固定在固相载体表面的液体固定在固相载体表面的液体作为固定相。作为固定相。第7页/共14页n请结合图示简述凝胶排阻色谱（分子筛）的分离原请结合图示简述凝胶排阻色谱（分子筛）的分离原理。理。 凝胶排阻色谱的分离介质（填凝胶排阻色谱的分离介质（填料）具有均匀的网格结构，其料）具有均匀的网格结构，其分离原理是具有不同分子量的分离原理是具有不同分子量的溶质分子在流经柱床时，由于溶质分子在流经柱床时，由于大分子难以进入凝胶内部，而大分子难以

10、进入凝胶内部，而从凝胶颗粒之间流出，保留时从凝胶颗粒之间流出，保留时间短；而小分子溶质可以进入间短；而小分子溶质可以进入凝胶内部，由于凝胶多孔结构凝胶内部，由于凝胶多孔结构的阻滞作用，流经体积变大，的阻滞作用，流经体积变大，保留时间延长。这样，分子量保留时间延长。这样，分子量不同的溶质分子得以分离。不同的溶质分子得以分离。第8页/共14页n何谓亲和吸附，有何特点？并简述亲和层析介质的制备过程。何谓亲和吸附，有何特点？并简述亲和层析介质的制备过程。 亲和吸附是吸附单元操作的一种，它是利亲和吸附是吸附单元操作的一种，它是利用亲和吸附剂与目标物之间的特殊的化学作用实用亲和吸附剂与目标物之间的特殊的化

11、学作用实现的高效分离手段。亲和吸附剂的组成包括：惰现的高效分离手段。亲和吸附剂的组成包括：惰性载体、手臂链、特异性亲和配基。性载体、手臂链、特异性亲和配基。 亲和吸附的特点是高效、简便、适用范围广、亲和吸附的特点是高效、简便、适用范围广、分离速度快、条件温和，但载体制备难度大，通分离速度快、条件温和，但载体制备难度大，通用性差，成本较高。用性差，成本较高。 介质制备过程包括载体和配基的选择、载介质制备过程包括载体和配基的选择、载体的活化、配基与载体的偶联。体的活化、配基与载体的偶联。第9页/共14页n何谓免疫亲和层析。何谓免疫亲和层析。 利用抗体利用抗体- -抗原的亲和反应来进行分离纯化的层析

12、方抗原的亲和反应来进行分离纯化的层析方法法 n应用离子交换树脂作为吸附剂分离抗菌素，饱和吸附应用离子交换树脂作为吸附剂分离抗菌素，饱和吸附量为量为0.06 Kg0.06 Kg（抗菌素）（抗菌素）/Kg/Kg（干树脂）；当抗菌素浓（干树脂）；当抗菌素浓度为度为0.02Kg/m30.02Kg/m3时，吸附量为时，吸附量为0.04Kg/Kg0.04Kg/Kg；假定此吸附；假定此吸附属于属于LangmuirLangmuir等温吸附，求料液含抗菌素等温吸附，求料液含抗菌素0.2Kg/m30.2Kg/m3时时的吸附量的吸附量01. 0,04. 002. 002. 006. 00kkCKCqqkgkgq/0

13、57.02 .001.02 .006.0根据根据LangmuirLangmuir吸附等温式可求出吸附等温式可求出K K值，即：值，即：则当料液含抗菌素则当料液含抗菌素0.2Kg/m0.2Kg/m3 3时的吸附量可计算如下：时的吸附量可计算如下：第10页/共14页 膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可以分为以分为 ， ， 和和 。 根据膜结构的不同，常用的膜可分为根据膜结构的不同，常用的膜可分为 、 和和 三三类。类。 在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有 ， 和和 。 分子筛色谱（凝胶色谱）的主

14、要应用分子筛色谱（凝胶色谱）的主要应用是是 、 。 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是 剂；剂；甲叉双丙烯酰胺的作用是甲叉双丙烯酰胺的作用是 剂；剂；TEMEDTEMED的作用的作用是是 剂。剂。 常用的蛋白质沉析方法有常用的蛋白质沉析方法有 ， 和和 。 第11页/共14页 结晶的前提是结晶的前提是 ；结晶的推动力是；结晶的推动力是 。 SepharoseSepharose系列的离子交换树脂的载体是系列的离子交换树脂的载体是 。 双水相相图中，系线越长，两相间的性质差别越双水相相图中，系线越长，两相间的性质差别越 。 蛋白质等生物大分子，在溶液中呈稳定的分散状态，蛋白质等生物大分子，在溶液中呈稳定的分散状态，其原因是由于其原因是由于 和和 的原因。的原因。 电泳后，样品的主要染色方法有电泳后，样品的主要染色方