生物分离工程复习题库

生物分离工程复习题库一、选择题1.生物分离工程的主要目的是（）A.从生物材料中分离和纯化目标产物B.研究生物体内物质的代谢过程C.分析生物分子的结构和功能D.培养生物细胞生产目标产物答案：A

2.下列哪种方法不属于生物分离工程中的初步分离方法（）A.离心B.过滤C.离子交换色谱D.沉淀答案：C

3.在蛋白质的分离纯化中，常用的沉淀方法不包括（）A.盐析B.等电点沉淀C.有机溶剂沉淀D.凝胶过滤答案：D

4.离子交换色谱中，与阳离子交换树脂结合的是（）A.阳离子B.阴离子C.中性分子D.两性离子答案：A

5.凝胶过滤色谱的分离原理是根据分子的（）A.电荷大小B.相对分子质量大小C.吸附能力D.分配系数答案：B

6.亲和色谱的配基与目标分子之间的作用是（）A.共价键结合B.离子键结合C.氢键结合D.特异性亲和力结合答案：D

7.以下哪种膜分离技术是基于粒径大小进行分离的（）A.微滤B.超滤C.纳滤D.反渗透答案：A

8.反渗透过程中，水透过膜的推动力是（）A.浓度差B.压力差C.电位差D.温度差答案：B

9.在发酵液预处理中，加入絮凝剂的目的是（）A.去除杂质B.降低发酵液粘度C.使细胞凝聚沉淀D.调节pH值答案：C

10.蛋白质等电点沉淀时，溶液的pH值（）蛋白质的等电点。A.大于B.小于C.等于D.不等于答案：C

11.盐析法中常用的盐是（）A.NaClB.KClC.(NH₄)₂SO₄D.Na₂SO₄答案：C

12.离子交换树脂的活性基团不包括（）A.酸性基团B.碱性基团C.中性基团D.两性基团答案：C

13.凝胶过滤色谱中，最先流出柱子的是（）A.大分子物质B.小分子物质C.中等分子物质D.无法确定答案：A

14.亲和色谱中，洗脱目标分子的方法不包括（）A.改变pH值B.加入竞争抑制剂C.升高温度D.增加离子强度答案：C

15.微滤膜的孔径范围一般为（）A.0.010.1μmB.0.11μmC.110μmD.10100μm答案：C

16.超滤膜的截留分子量一般在（）A.1001000DaB.100010000DaC.10000100000DaD.1000001000000Da答案：C

17.纳滤膜对（）具有较高的截留率。A.单价离子B.二价离子C.小分子有机物D.大分子有机物答案：B

18.反渗透膜的截留率一般要求在（）以上。A.90%B.95%C.98%D.99%答案：D

19.在离心分离中，离心机的分离因数α越大，说明（）A.分离效果越好B.分离效果越差C.与分离效果无关D.不确定答案：A

20.以下哪种干燥方法属于真空干燥（）A.喷雾干燥B.冷冻干燥C.热风干燥D.流化床干燥答案：B

二、填空题1.生物分离工程的一般流程包括发酵液预处理、（）、（）、（）和成品加工等步骤。答案：初步分离、高度纯化、成品精制

2.蛋白质沉淀的方法主要有（）、（）、（）和（）等。答案：盐析、等电点沉淀、有机溶剂沉淀、重金属盐沉淀

3.离子交换色谱的固定相是（），流动相是（）。答案：离子交换树脂、缓冲溶液

4.凝胶过滤色谱的固定相是（），其分离原理是根据分子的（）大小进行分离。答案：多孔性凝胶、相对分子质量

5.亲和色谱的配基与目标分子之间具有（）亲和力，通过（）和（）等步骤实现目标分子的分离。答案：特异性、吸附、洗脱

6.膜分离技术主要包括（）、（）、（）和（）等。答案：微滤、超滤、纳滤、反渗透

7.微滤膜的孔径较大，主要用于截留（）和（）等。答案：细胞、细胞碎片

8.超滤膜的截留分子量范围较宽，可用于分离（）、（）和（）等。答案：蛋白质、多糖、病毒

9.纳滤膜对（）具有较高的截留率，同时对一些（）也有一定的截留作用。答案：二价离子、小分子有机物

10.反渗透主要用于（）和（）等。答案：海水淡化、纯水制备

11.在发酵液预处理中，常用的方法有（）、（）、（）和（）等。答案：过滤、离心、凝聚与絮凝、加热

12.蛋白质的等电点是指蛋白质分子在溶液中（）为零时的pH值。答案：净电荷

13.盐析法中，盐的浓度越高，蛋白质的溶解度越（）。答案：低

14.离子交换树脂根据活性基团的性质可分为（）和（）。答案：阳离子交换树脂、阴离子交换树脂

15.凝胶过滤色谱中，小分子物质在凝胶颗粒内部的停留时间（），流出柱子的时间（）。答案：长、晚

16.亲和色谱中，常用的配基有（）、（）、（）等。答案：抗体、抗原、酶底物

17.微滤的操作压力一般为（）MPa。答案：0.010.2

18.超滤的操作压力一般为（）MPa。答案：0.10.6

19.纳滤的操作压力一般为（）MPa。答案：0.52

20.反渗透的操作压力一般为（）MPa。答案：110

三、判断题1.生物分离工程只涉及从生物材料中分离目标产物，不涉及产品的质量控制。（）答案：×

2.盐析法沉淀蛋白质时，盐的种类对沉淀效果没有影响。（）答案：×

3.离子交换色谱中，离子强度越大，离子与树脂的结合力越强。（）答案：×

4.凝胶过滤色谱中，柱子越长，分离效果越好。（）答案：×

5.亲和色谱具有很高的选择性，可用于分离纯化各种生物分子。（）答案：√

6.微滤、超滤、纳滤和反渗透的分离原理都是基于粒径大小的不同。（）答案：×

7.发酵液预处理的目的是去除杂质，提高发酵液的纯度。（）答案：×

8.蛋白质在等电点时溶解度最大。（）答案：×

9.离子交换树脂使用后需要进行再生处理。（）答案：√

10.冷冻干燥适合对热敏感的生物制品的干燥。（）答案：√

11.生物分离工程的成本主要取决于分离方法的选择和操作条件。（）答案：√

12.有机溶剂沉淀蛋白质时，温度越低，沉淀效果越好。（）答案：×

13.离子交换色谱中，洗脱液的离子强度逐渐增加，可使结合在树脂上的离子逐步洗脱下来。（）答案：√

14.凝胶过滤色谱中，大分子物质先流出柱子，小分子物质后流出柱子。（）答案：√

15.亲和色谱中，配基与目标分子的结合是不可逆的。（）答案：×

16.微滤膜的孔径越小，截留率越高。（）答案：√

17.超滤膜的截留分子量越小，对小分子物质的截留率越低。（）答案：×

18.纳滤膜可以截留单价离子，对二价离子的截留率较低。（）答案：×

19.反渗透过程中，水是从高浓度一侧向低浓度一侧渗透。（）答案：×

20.离心分离中，离心机的转速越高，分离因数越大。（）答案：√

四、简答题1.简述生物分离工程的重要性。答案：生物分离工程是生物技术领域的关键环节，它将生物技术生产过程中产生的目标产物从复杂的混合物中分离出来，并进行纯化，以满足不同领域的需求。对于生物技术产业的发展至关重要，能够提高产品质量和产量，降低生产成本，推动生物制药、生物能源、生物化工等产业的进步。保证生物制品的安全性和有效性，为人类健康和社会发展提供重要支持。

2.蛋白质沉淀的原理是什么？常用的蛋白质沉淀方法有哪些？答案：原理：改变蛋白质溶液的条件，使蛋白质的溶解度降低，从而从溶液中沉淀出来。常用方法：盐析：利用高浓度盐使蛋白质溶解度降低而沉淀。等电点沉淀：在蛋白质等电点时，蛋白质净电荷为零，溶解度最小而沉淀。有机溶剂沉淀：加入有机溶剂降低蛋白质的介电常数，使其溶解度降低。重金属盐沉淀：重金属离子与蛋白质结合形成不溶性盐沉淀。

3.离子交换色谱的基本原理是什么？答案：离子交换色谱是基于离子交换树脂上的可交换离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子之间进行可逆交换，根据离子交换树脂对不同离子的亲和力不同而实现分离。当含有各种离子的样品溶液流经离子交换树脂时，与树脂上的可交换离子进行交换，亲和力大的离子结合在树脂上，亲和力小的离子则随流动相流出，从而达到分离的目的。

4.凝胶过滤色谱的分离原理及应用。答案：分离原理：根据分子的相对分子质量大小进行分离。凝胶过滤色谱的固定相是多孔性凝胶，小分子物质能够进入凝胶颗粒内部，在柱内的保留时间长，后流出柱子；大分子物质不能进入凝胶颗粒内部，直接从凝胶颗粒间隙通过，在柱内的保留时间短，先流出柱子。应用：可用于分离蛋白质、多糖、核酸等生物大分子，测定生物大分子的相对分子质量，脱盐等。

5.亲和色谱的特点及应用。答案：特点：具有很高的选择性，配基与目标分子之间具有特异性亲和力，能从复杂混合物中直接分离出目标产物。应用：广泛应用于蛋白质、酶、抗体、核酸等生物分子的分离纯化，如从血清中分离纯化特定的蛋白质，从发酵液中分离目标酶等。

6.简述膜分离技术的分类及各自的特点。答案：微滤：以多孔膜为过滤介质，截留粒径范围为0.0110μm的颗粒，如细胞、细胞碎片等，操作压力低，0.010.2MPa。超滤：截留分子量范围为10001000000Da的大分子物质，如蛋白质、多糖等，操作压力一般为0.10.6MPa。纳滤：对二价离子具有较高截留率，同时对一些小分子有机物也有一定截留作用，操作压力为0.52MPa。反渗透：用于分离小分子物质和水，截留率高，操作压力为110MPa。

7.发酵液预处理的目的和主要方法有哪些？答案：目的：去除杂质，提高发酵液的过滤性能，降低发酵液粘度，为后续分离纯化操作创造良好条件。主要方法：过滤：包括常压过滤、加压过滤、真空过滤等。离心：利用离心机的离心力分离细胞和固体杂质。凝聚与絮凝：加入凝聚剂或絮凝剂使细胞凝聚沉淀。加热：使蛋白质等变性沉淀，降低发酵液粘度。

8.简述蛋白质等电点沉淀的原理。答案：蛋白质是两性电解质，在溶液中存在着两性解离平衡。当溶液的pH值等于蛋白质的等电点时，蛋白质分子所带的正电荷和负电荷相等，净电荷为零，此时蛋白质分子间的静电斥力最小，溶解度最低，容易聚集沉淀下来。

9.离子交换树脂的再生方法有哪些？答案：酸再生：对于阳离子交换树脂，用盐酸、硫酸等强酸处理，使树脂上的阳离子被H⁺交换下来，恢复其交换能力。碱再生：对于阴离子交换树脂，用氢氧化钠等强碱处理，使树脂上的阴离子被OH⁻交换下来，恢复其交换能力。盐再生：用高浓度的盐溶液处理树脂，使树脂上吸附的离子被盐离子交换下来，达到再生目的。

10.冷冻干燥的原理及优点。答案：原理：将含有水分的生物制品先冻结成固态，然后在高真空条件下使冰直接升华变成水蒸气除去，从而获得干燥制品。优点：能保持生物制品的生物活性和原有结构。干燥后的制品疏松多孔，溶解性好。适合对热敏感的生物制品的干燥。

五、论述题1.请详细阐述一种生物分离方法的原理、操作过程及应用实例。答案：以离子交换色谱为例：原理：基于离子交换树脂上的可交换离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子之间进行可逆交换，根据离子交换树脂对不同离子的亲和力不同而实现分离。当含有各种离子的样品溶液流经离子交换树脂时，与树脂上的可交换离子进行交换，亲和力大的离子结合在树脂上，亲和力小的离子则随流动相流出，从而达到分离的目的。操作过程：树脂的选择和处理：根据分离目标选择合适的离子交换树脂，用酸碱处理使其活化。装柱：将处理好的树脂装入色谱柱中，注意避免气泡。平衡：用适当的缓冲溶液平衡柱子，使柱子达到稳定状态。上样：将样品溶液缓慢加入柱子中，使样品离子与树脂进行交换。洗脱：用不同离子强度或pH值的缓冲溶液进行洗脱，使结合在树脂上的离子逐步洗脱下来。检测和收集：通过检测仪器监测洗