生物分離工程總結(jié)課后思考題

生物分離工程思考題第一章一、凝聚、絮凝的概念凝聚作用：向膠體懸浮液中加某種電解質(zhì)，使膠粒雙電層電位降低，排斥作用降低，使膠體體系不穩(wěn)定，膠體間相互碰撞產(chǎn)生凝聚的現(xiàn)象。特點(diǎn)是凝聚體的顆粒比較小絮凝作用：當(dāng)一個(gè)高分子聚合物的許多鏈節(jié)分別吸附在不同的膠體表面上，產(chǎn)生架橋聯(lián)接，形成較大絮凝團(tuán)的過程，特點(diǎn)是可形成粗大的絮凝體二、影響過濾速度的因素有哪些？如何提高過濾速度？過濾操作一般以壓力差為透過推動(dòng)力，只靠重力很難達(dá)到足夠大的透過速度dVAP透過速度：dt aLRm'Rc過濾速度與過濾面積，介質(zhì)兩側(cè)壓力差，濾液粘度，介質(zhì)和濾餅阻力有關(guān)，適當(dāng)增加過濾面積，提高介質(zhì)兩側(cè)壓力差，加入助濾劑均可提高過濾速度三、什么是分離因素？據(jù)此離心機(jī)可以分為哪幾類？影響分離速度的因素還有哪些？離心設(shè)備所能達(dá)到的離心力與重力的比值稱為分離因素分離因素：根據(jù)分離因素可將離心機(jī)分為低速離心機(jī)，高速離心機(jī)和超高速離心機(jī)三類vs分離速度：S 18% 與顆粒直徑、顆粒密度、液體密度和液體粘度有關(guān)密度差越大，分離速度越大；密度差存在時(shí)，固體顆粒尺寸越大，越容易離心；粘度增大時(shí)，不容易離心；顆粒密度與液體密度差異小，固體顆粒不大，粘度很大時(shí)，增加離心力能提高離心速率細(xì)胞破碎思考題一、試述微生物細(xì)胞壁的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞壁主要由肽聚糖層組成，細(xì)胞壁較厚，約 15-5Onm，肽聚糖含量占40%-90%革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁在肽聚糖層的外側(cè)還有分別有脂蛋白和脂多糖及磷脂構(gòu)成的兩層外壁層，肽聚糖層約1.5-2.0nm，外壁層約8-10nm，肽聚糖含量占5%-10%酵母的細(xì)胞壁由葡聚糖（30%-40%），甘露聚糖（30%）和蛋白質(zhì)組成，比革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞壁厚霉菌由多聚糖（幾丁質(zhì)+葡聚糖）（80%-90%）構(gòu)成破碎難度霉菌〉酵母〉革蘭氏陽(yáng)性菌〉革蘭氏陰性菌二、常用微生物細(xì)胞破碎的方法有哪些？機(jī)械法：珠磨法、X-Press法、超聲破碎法和高壓勻漿法非機(jī)械法：溶酶法、化學(xué)法、滲透壓法和凍結(jié)融化法三、選擇細(xì)胞破碎法的原則一般原則（1） 、僅破壞或破碎目標(biāo)產(chǎn)物的位置周圍，當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)物存在于細(xì)胞膜附近時(shí)，可采用較溫和的方法，如酶溶法（包括自溶法），滲透壓沖擊法和凍結(jié)融化發(fā)等，當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)物存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)時(shí)，則需采用強(qiáng)烈的機(jī)械破碎法（2）、選擇性溶解目標(biāo)產(chǎn)物，當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)物處于與細(xì)胞膜或細(xì)胞壁結(jié)合的狀態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)溶液 pH值，離子強(qiáng)度或添加與目標(biāo)產(chǎn)物具有親和性的試劑如螯合劑，表面活性劑等，使目標(biāo)產(chǎn)物容易溶解釋放，同時(shí)，溶液性質(zhì)應(yīng)使其他雜質(zhì)不易溶出，另外，機(jī)械法和化學(xué)法并用可使操作條件更溫和，在相同的目標(biāo)產(chǎn)物釋放率的情況下，降低細(xì)胞的破碎程度。四、包含體概念，包含體分離和蛋白質(zhì)復(fù)性常用工藝路線包含體：外源基因表達(dá)的產(chǎn)物不能分泌到細(xì)胞外，而在細(xì)胞內(nèi)凝聚成沒有活性的固體顆粒， 主要由蛋白質(zhì)組成，一級(jí)結(jié)構(gòu)正確，立體構(gòu)型錯(cuò)誤，沒有活性常用工藝路線：細(xì)胞破碎——分離出包含體——溶解包含體——目標(biāo)產(chǎn)物復(fù)原和復(fù)性——目標(biāo)產(chǎn)物純化——產(chǎn)品包含體的分離可以由機(jī)械法和非機(jī)械法得到， 通過機(jī)械破碎離心提取包含體加變性劑溶解包含體， 最后除去變性劑復(fù)性，也可通過化學(xué)破碎溶解包含體，離心除去變性劑，使包含體復(fù)性沉淀思考題一、蛋白質(zhì)沉淀的方法有哪些？蛋白質(zhì)沉淀常用的方法有：鹽析沉淀、等電點(diǎn)沉淀、有機(jī)溶劑沉淀及熱沉淀法二、鹽析的原理是什么？影響因素有哪些？水溶液中蛋白質(zhì)溶解度一般在生理離子強(qiáng)度范圍內(nèi)（ 0.15-0.2mol/kg）最大，低于或高于此范圍溶解度降低，蛋白質(zhì)在高離子強(qiáng)度的溶液中溶解度降低發(fā)生沉淀的現(xiàn)象稱為鹽析。蛋白質(zhì)的鹽析行為隨蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量和立體結(jié)構(gòu)而已， 不同蛋白質(zhì)□值不同，KS值隨蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的增大或分子不對(duì)稱性的增強(qiáng)而增大，鹽析沉淀結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的高相對(duì)分子質(zhì)量蛋白質(zhì)所需的鹽濃度較低， 對(duì)特定蛋白質(zhì)影響蛋白質(zhì)鹽析的主要因素有無機(jī)鹽的種類，濃度，溫度和 pH值鹽的種類影響Ks值，離子半徑小而帶電荷較多的陰離子鹽析效果好溫度和pH值影響□，在高離子強(qiáng)度溶液中，溫度上升，有利于某些蛋白質(zhì)失水，因此溫度升高，蛋白質(zhì)溶解度下降pH值接近蛋白質(zhì)等電點(diǎn)有利于提高鹽析效果四、常用的有機(jī)溶劑沉淀劑有哪些？丙酮和乙醇第四章一、 分配定律（分配系數(shù)概念）及其應(yīng)用條件是什么?在恒溫恒壓條件下，溶質(zhì)在互不混溶的兩相中達(dá)到平衡系數(shù)時(shí)，其在兩相中的濃度之比為一常數(shù)，該常數(shù)稱為分配系數(shù)，即k溶質(zhì)在萃取相中的濃度 C2溶質(zhì)在萃余相中的濃度 G上式應(yīng)用條件:（1）稀溶液；（2）溶質(zhì)對(duì)溶劑之間的互溶度沒有影響； 3）溶質(zhì)之間不發(fā)生締合或解離二、弱電解質(zhì)在溶劑萃取兩相中的分配平衡有何特點(diǎn)， pH值如何影響弱酸、弱堿的萃取弱電解質(zhì)在水相中發(fā)生不完全解離， 僅僅是游離酸或游離堿在兩相產(chǎn)生分配平衡， 而酸根或堿基不能進(jìn)入有機(jī)相，所以萃取達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，一方面弱電解質(zhì)在水相中達(dá)到解離平衡，另一方面，未解離的游離電解質(zhì)在兩相中達(dá)到分配平衡。對(duì)酸來說，越酸萃取效果越好，對(duì)堿來說越堿效果越好三、化學(xué)萃取及其應(yīng)用領(lǐng)域化學(xué)萃取是利用脂溶性萃取劑與溶質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)生成脂溶性復(fù)合分子實(shí)現(xiàn)水溶性溶質(zhì)向有機(jī)相的分配， 主要用于一些氨基酸和極性較大的抗生素的萃取四、試簡(jiǎn)述單機(jī)萃取的過程，并推導(dǎo)回收率公式回收溶劑料液一一萃取器一一分離器一一回收器產(chǎn)物L(fēng)回收 i+e,其中 目一、 何謂超臨界流體（SCF）?SCF有哪些特征？物質(zhì)均有其固定的臨界溫度和臨界壓力，在P-T相同上稱為臨界點(diǎn)，在臨界點(diǎn)以上物質(zhì)處于既非液體也非氣體的超臨界狀態(tài)，稱為SCF,SCF特征如下：（1） 、SCF的密度接近液體，因此具有與液體相近的溶解能力（2）、由于SCF粘度?。ū纫后w小10-100倍），自擴(kuò)散系數(shù)大（比液體高10-100倍），所以可以迅速滲透到物體的內(nèi)部溶解目標(biāo)物質(zhì)，快速達(dá)到萃取平衡（3） 、在臨界點(diǎn)附近流體的物理化學(xué)性質(zhì)隨溫度和壓力的變化及其敏感，在不改變化學(xué)組成的條件下，即可通過溫度和壓力調(diào)節(jié)流體的性質(zhì)這是SCF作為萃取劑優(yōu)于液體的主要優(yōu)點(diǎn)，這一特點(diǎn)在提取固體內(nèi)有用成分時(shí)尤為重要二、 CO2的臨界溫度和臨界壓力是多少？采用超臨界CO2作為萃取流體的有點(diǎn)有哪些？CO2的臨界溫度為31.3。,臨界壓力為73.8x105PaCO2的臨界點(diǎn)較低，特別是臨界溫度接近常溫，并且無毒，化學(xué)穩(wěn)定性高，價(jià)格低廉，是最常用的超臨界流體萃取劑

三、 根據(jù)萃取過程中超臨界流體與溶質(zhì)分離方式的不同，超臨界流體萃取可分為哪幾種？（1）、等溫法萃取與分離在等溫條件下操作，在分離槽減壓，使 SCF變成普通氣體與被萃取物質(zhì)分離（2）、等壓法萃取與分離在等壓條件下操作，在分離槽升溫，使 SCF變成普通氣體與被萃取物質(zhì)分離（3） 、吸附法溫度壓力均不變，吸附被萃取物質(zhì)，超臨界流體循環(huán)使用四、 試列舉四條以上超臨界流體萃取的優(yōu)點(diǎn)1、 SCF萃取同時(shí)具有液相萃取和精餾的特點(diǎn)，SCF萃取過程是由兩種因素，即被分離物質(zhì)揮發(fā)度之間的差異和它們分子間親和力的大小不同，同時(shí)發(fā)生作用而產(chǎn)生相際分離效果，尤其適用于脂溶性，揮發(fā)性物質(zhì)的提取2、 SCF萃取的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是它的萃取能力取決于流體的密度，而密度很容易通過調(diào)節(jié)溫度和壓力來加以控制3、 SCF萃取中的溶劑回收很簡(jiǎn)便，并能大大節(jié)省能源，被萃取物可通過等溫減壓或等溫升壓的辦法與萃取劑分離，而萃取劑只需重新壓縮便可循環(huán)使用4、 SCF萃取工藝可以不在高溫下操作，因此特別適合于熱穩(wěn)定性較差的物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)品中無其他物質(zhì)殘留雙水相萃取一、在生物分離中常用的雙水相體系有哪些?常用的有高聚物/高聚物體系，如聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dx）體系，高聚物/無機(jī)鹽體系，如PEG/磷酸鹽體系（KPi）二、掌握雙水相系統(tǒng)相圖，理解雙節(jié)線、系線、系統(tǒng)的總濃度，上下相組成，杠桿規(guī)則等概念相圖中的曲線稱為雙結(jié)點(diǎn)線，雙結(jié)點(diǎn)線以下的區(qū)域?yàn)榫鄥^(qū)，以上的區(qū)域?yàn)閮上鄥^(qū)VTVT_BMvbMt杠桿規(guī)則：均分組成相同而體積不同的兩相，兩相體系近似服從杠桿規(guī)則，即其中，VT,VB分別為上相和下相體積， BM,MT分別為B點(diǎn)和M點(diǎn)與T點(diǎn)之間的距離系線長(zhǎng)度是衡量?jī)上嚅g相對(duì)差別的尺度，系線越長(zhǎng)，兩相間的性質(zhì)差別越大，反之則越小，當(dāng)系線長(zhǎng)度趨向于零時(shí)，兩相差別消失，任何溶質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)均為 1,該點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)系統(tǒng)總濃度：初始濃度上下相組成：雙水相平衡后，上相中的濃度與下相中的濃度三、為什么說雙水相萃取適合胞內(nèi)酶和蛋白質(zhì)的萃取雙水相萃取法可選擇性地使目標(biāo)碎片分配于雙水相系統(tǒng)的下相， 而目標(biāo)產(chǎn)物分配于上相，同時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的部分純化和細(xì)胞碎片的除去，從而節(jié)省利用離心或膜分離除碎片的操作工程，因此，雙水相萃取應(yīng)用于胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分離純化是非常有利的四、影響蛋白質(zhì)在雙水相體系中分配平衡的因素有哪些？如何影響？1、 成相聚合物及其濃度若降低聚合物的相對(duì)分子量，則蛋白質(zhì)易于分配于富含該聚合物的相中， 適用于任何成相聚合物和生物大分子溶液成相體系總濃度上升，系線遠(yuǎn)離臨界點(diǎn)，系線長(zhǎng)度增加，兩相性質(zhì)差別增大，蛋白越容易分配于其中某一相中2、 無機(jī)鹽離子的影響對(duì)相間電位的影響：在體系中加入適當(dāng)鹽類，會(huì)大大促進(jìn)帶相反電荷的兩種蛋白質(zhì)的分離對(duì)蛋白質(zhì)疏水性的影響：無機(jī)鹽的種類和濃度影響蛋白質(zhì)表面疏水性增量，從而影響蛋白質(zhì)的分配系數(shù)對(duì)雙水相系統(tǒng)組成的影響：改變成相物質(zhì)的組成和體積比，這種相組成即相性質(zhì)的改變直接影響蛋白質(zhì)的分配系數(shù)3、 pH的影響由于pH值影響蛋白質(zhì)的解離度，調(diào)節(jié)pH值可改變蛋白質(zhì)的表面電荷數(shù)，因而改變分配系數(shù)。因此。 pH值與蛋白質(zhì)的分配系數(shù)存在一定的關(guān)系4、溫度的影響溫度影響雙水相系統(tǒng)的相圖，因而影響蛋白質(zhì)的分配系數(shù)，但一般來說，當(dāng)雙水相系統(tǒng)離臨界點(diǎn)足夠遠(yuǎn)時(shí)，溫度的影響很小，1-2C的溫度改變不影響目標(biāo)產(chǎn)物的萃取分離五、 試列舉1-2種回收目標(biāo)蛋白和PEG溶液的方法1、 蛋白質(zhì)在富含PEG的上相中，上相加鹽，形成新的雙水相體系，適當(dāng)條件下，蛋白質(zhì)被重萃進(jìn)入鹽相，PEG回收，鹽相少量PEG超濾或透析除去2、膜分離選擇性孔徑大小的半透膜，截留蛋白質(zhì)，同時(shí)除去 PEG進(jìn)行回收3、 使用離子交換和吸附通過蛋白質(zhì)與基質(zhì)的選擇性相互作用進(jìn)行的六、 雙水相萃取與有機(jī)溶劑萃取有何不同？雙水相萃取有機(jī)溶劑萃取萃取系統(tǒng)局聚物/局聚物體系或局聚物/無機(jī)鹽體系有機(jī)溶劑相/水相體系適用對(duì)象適合胞內(nèi)酶和蛋白質(zhì)的提起常用于有機(jī)酸、氨基酸和抗生素等弱酸或弱堿性電解質(zhì)的萃取萃取過程雙水相的形成f溶質(zhì)在雙水相中的分配f雙水相的分離，實(shí)際操作中講固體（或濃縮的）聚合物和鹽直接加入到細(xì)胞勻漿液中，同時(shí)進(jìn)行機(jī)械攪拌使成相物質(zhì)溶解，形成雙水相，溶質(zhì)在兩相中發(fā)生物質(zhì)傳遞達(dá)到分配平衡工業(yè)萃取一般包括三個(gè)步驟：1、 混合料液與萃取劑充分混合，形成乳濁液，產(chǎn)物自料液轉(zhuǎn)入萃取劑中2、 分離將乳濁液分離成萃取相和萃余相3、 溶劑回收從萃取相中分離出有機(jī)溶劑并加以回收所需設(shè)備攪拌混合器、離心機(jī)混合澄清器、蒸餾塔膜分離、試述常見的7種膜分離方法的分離原理、推動(dòng)力、膜的結(jié)構(gòu)、分離對(duì)象和應(yīng)用領(lǐng)域膜分離法分離推動(dòng)力膜的結(jié)構(gòu)分離對(duì)象應(yīng)用領(lǐng)域

原理微濾MF篩分壓力推動(dòng)力孔徑分布范圍為0.05-10Pm之間不溶性細(xì)小顆粒物質(zhì)的分離用于溶液除菌、收集細(xì)胞、水中顆粒物去除等。如檢驗(yàn)有形微細(xì)雜質(zhì)、火菌液體的生產(chǎn)、反滲透及超濾的前處理等超濾UF篩分壓力推動(dòng)力孔徑分布范圍為1-50nm適用分離分子量103-106Da的酶、蛋白質(zhì)、多糖等生物大分子物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)與小分子物質(zhì)的分離用于蛋白質(zhì)、多肽、多糖的回收和濃縮和小分子物質(zhì)的去處，氨基酸、抗生素、有機(jī)酸和動(dòng)物疫苗等小分子生物產(chǎn)物的回收和熱源的去除納濾NF篩分壓力推動(dòng)力孔徑分布范圍為1-2nm從溶液中分離分子量為300-1000小分子，在截留小分子的同時(shí)可以透析除鹽，集濃縮與透析一體分子量300-1000的小分子分離反滲透法RO篩分壓力推動(dòng)力孔徑范圍v1nm用于從溶液中分離出溶劑，由于分離的溶劑分子往往很小，不能忽略滲透壓的作用，故稱反滲透鹽、氨基酸、糖的濃縮，淡水制造，超純水制備透析DS篩分濃差具有一定孔徑大小(5-10nm),高分子溶質(zhì)不能透過的親水膜高分子溶液中的小分子物質(zhì)臨床上常用于腎衰竭患者的血液透析，在生物分離方面，主要用于生物大分子溶液的脫鹽，去除變性劑電滲析ED荷電、篩分電位差離子交換膜、即在膜表面和孔內(nèi)共價(jià)鍵合有離子交換基團(tuán)小分子電解質(zhì)，例如氨基酸、有機(jī)酸的分離和溶液脫鹽工業(yè)上多用于海水和苦鹽水的淡化以及廢水處理，作為生物分離技術(shù)，電滲析可用于氨基酸和有機(jī)酸等小分子的分離純化二、 什么是截?cái)嗲€和截留分子量通過測(cè)定已知相對(duì)分子量的球型蛋白質(zhì)和水溶性多糖的截留率，可以得到截留率與相對(duì)分子量之間關(guān)系的曲線，稱截留曲線一般將在截留曲線上截留率在90%的溶質(zhì)的相對(duì)分子量定義截留分子量，截留率越局，截留分子量范圍越窄的膜越好三、 什么是濃度極化和凝膠極化在膜分離操作中，所有溶質(zhì)均被透過液傳送到膜表面上，不能完全透過膜的溶質(zhì)受到膜的截留作用，在膜表面附近濃度升高，這種在膜表面附近濃度高于主體濃度的現(xiàn)象稱為濃度極化或濃差極化，膜表面附近濃度升高，增大了膜兩側(cè)的滲透壓差，使有效壓差減小，透過通量降低當(dāng)膜表面附近的濃度超過溶質(zhì)的溶解度時(shí)，溶質(zhì)會(huì)析出，形成凝膠層，當(dāng)分離含有菌體，細(xì)胞或其他固形成分的料液時(shí)，也會(huì)在膜表面形成凝膠層，這種現(xiàn)象稱為凝膠極化，凝膠層的形成對(duì)透過產(chǎn)生附加的傳質(zhì)阻力四、 常用膜分離的組件有哪些？各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)管式膜組件管式膜組件的內(nèi)徑較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合于處理懸浮物含量較高的料液，分離操作完成后的清洗比較容易單位體積的過濾表面積(即比表面積)在各種膜組件中最小平板膜組件平板膜組件比管式膜組件死體積較大的比表面積大得多螺旋卷式膜組件比表面積大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格較便宜處理懸浮物濃度較高的料液時(shí)容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象中空纖維（毛細(xì)管）式膜組件毛細(xì)管膜耐壓能力在1.0MPa以下，主要用于超濾和微濾，中空纖維膜的耐壓能力較局，常用于反滲透米用外壓式操作（料液走殼方）時(shí)，流體流方向容易形成溝流效應(yīng)，凝膠吸附層的控制比較困難，采用內(nèi)壓式操作（料液走腔內(nèi)）時(shí)，為防止堵塞，需要對(duì)料液進(jìn)行預(yù)處理，除去其中的固形微粒五、造成膜污染的因素有哪些？如何消除？膜污染的主要原因來自以下幾個(gè)方面：1、 凝膠極化引起的凝膠層2、 溶質(zhì)在膜表面的吸附層3、 膜孔堵塞4、 膜孔內(nèi)的溶質(zhì)吸附膜污染不僅造成透過通量的大幅度下降，而且影響目標(biāo)產(chǎn)物的回收率，為保證膜分離操作高效穩(wěn)定地進(jìn)行，必須對(duì)膜進(jìn)行定期清洗，除去膜表面及膜孔內(nèi)的污染物，恢復(fù)膜的透過性能，清除方法分物理法與化學(xué)法物理法：等壓沖洗、反沖洗、脈沖流動(dòng)、清置浸泡加水力反沖洗、泡沫塑料軟球、海綿球去除污染物、超聲波等化學(xué)法：水、鹽溶液、稀酸、稀堿、表面活性劑、絡(luò)合劑、氧化劑和酶溶液等為清洗劑，使用的清洗劑要具有良好的去污能力，同時(shí)又不能損害膜的過濾性能預(yù)防方法：1、選用高親水性膜或?qū)δみM(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理2、對(duì)料液進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理（如進(jìn)行預(yù)過濾、調(diào)節(jié) pH值）3、在臨界壓力以下進(jìn)行膜分離操作，可長(zhǎng)時(shí)間維持較高的透過通量， 降低對(duì)清洗操作的依賴程度，提高膜分離效率吸附與離子交換一、 常用的吸附劑有哪幾種？常見的吸附等溫線有哪些？活性炭：最普遍使用的吸附劑，常用于生物產(chǎn)物的脫色和除臭等過程硅膠：在吸附操作特別是吸附層析中應(yīng)用廣泛有機(jī)高分子吸附劑：大孔網(wǎng)狀吸附劑1、 非極性吸附樹脂：苯乙烯交聯(lián)而成，交聯(lián)劑為二乙烯苯，又稱芳香族吸附劑2、 中等極性吸附樹脂：聚酯，交聯(lián)劑為甲基丙烯酸酯，又稱脂肪族吸附劑3、 極性吸附劑：丙烯酰胺或亞砜聚合而成，通常含有硫氧、酰胺、氮氧等基團(tuán)此類吸附劑機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，選擇性吸附性能好，吸附質(zhì)容易脫附，并且流體阻力小，常應(yīng)用于抗生素和維生素B12等的分離濃縮過程天然凝膠型吸附劑：多孔性纖維素、瓊脂糖凝膠、葡萄糖凝膠、聚丙烯酰胺凝膠等等溫吸附線：吸附達(dá)到平衡時(shí)，吸附劑的平衡吸附濃度 q*與液相游離溶質(zhì)濃度C之間的關(guān)系，一般q*是C和溫度的函數(shù)，即q*=f（C,T），一般吸附操作在一定溫度下極性，此時(shí)q*只是C的函數(shù)，q*與C的關(guān)系曲線稱為等溫吸附線常見的等溫吸附線：Henry型吸附平衡， Freundlich吸附平衡，Langmuir單分子層吸附，矩形吸附平衡二、 離子交換樹脂有哪幾部分組成？常見的離子交換樹脂有哪幾類？其使用的 pH條件有何不同？離子交換樹脂由三部分組成：1、 不溶性的三維空間的高分子網(wǎng)狀骨架（固體載體）2、 以共價(jià)鍵連接在骨架上的官能團(tuán)（活性基團(tuán)）3、 和活性基團(tuán)所帶的相反電荷的活性離子（可交換離子）名稱特點(diǎn)使用條件強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂含強(qiáng)酸性基團(tuán)，如磺酸基強(qiáng)酸性樹脂離解能力很強(qiáng)，在酸性或堿性溶液中都-SQH能在溶液中離解H+而呈強(qiáng)酸性能離解和產(chǎn)生離子交換作用，使用時(shí)無pH限制，用強(qiáng)酸進(jìn)行再生處理弱酸性陽(yáng)離子交換樹脂含弱酸性基團(tuán)，如羧基-COOH,酚羥基-OH,能在溶液中部分離解H+而呈弱酸性這類樹脂由于離解性較弱，在低pH值下，難以理解和進(jìn)行離子交換，只能在堿性、中性或弱酸性溶液中發(fā)揮作用，用酸進(jìn)行再生處理強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂含弱堿性基團(tuán)，如李胺基-NR30H,能在溶液中離解OH-而呈強(qiáng)堿性這類樹脂離解性很強(qiáng)，使用的pH范圍沒有限制，再生一般用強(qiáng)堿（NaOH）進(jìn)行處理弱堿性陰離于交換樹脂含弱堿性基團(tuán)，如伯胺基-NH2,仲胺基-NHR,叔胺基-NR,能在溶液中部分離解0H-而呈弱堿性只能在低pH值下工作，可以用NaCQ,NH4OH等進(jìn)行再生三、 各種離子交換樹脂的滴定曲線有何特點(diǎn)強(qiáng)酸（弱堿）性離子交換劑的滴定曲線開始時(shí)是水平的，至U某一點(diǎn)突然升高（或降低）表明在該點(diǎn)交換劑上的離子交換基團(tuán)已經(jīng)被堿（或酸）完全飽和，弱酸（或弱堿）性離子交換劑的滴定曲線逐漸上升（或下降），無水平部分四、 試列舉兩類常用生化分離用離子交換劑，并舉出兩種常見陰陽(yáng)離子交換基團(tuán)以及分離蛋白質(zhì)的特點(diǎn)固相載體為多糖類物質(zhì)，親水性強(qiáng)，交換空間大，對(duì)生物大分子無變性作用，多采用弱酸或弱堿性交換基團(tuán)羧基葡聚糖凝膠離子交換樹脂，伯胺基瓊脂糖凝膠離子交換樹脂常用陽(yáng)離子交換基團(tuán)：羧基，酚羥基常用陰離子交換基團(tuán)：伯胺基、仲胺基五、 什么是交換容量和穿透曲線交換容量用單位質(zhì)量干樹脂或單位體積濕樹脂所能吸附的一價(jià)離子的毫摩爾數(shù)來表示吸附過程中吸附塔出口溶質(zhì)濃度的變化曲線稱穿透曲線六、 基本的離子交換操作包括哪幾步？1、 預(yù)處理物理處理：過篩、去雜，以獲得粒度均勻的樹脂顆粒，水洗和溶脹化學(xué)處理：通常采用酸堿進(jìn)行處理，對(duì)于大孔型處理有時(shí)還要用有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等進(jìn)行處理以除去有機(jī)雜質(zhì)在預(yù)處理的最后階段應(yīng)使其轉(zhuǎn)化為分離過程所適用離子型式，最后以去離子水或緩沖液平衡2、 上柱交換順流進(jìn)行（正上柱）：即原液自上而下流過樹脂層逆流進(jìn)行（倒上柱）：即原液自下而上流過樹脂層交換至穿透點(diǎn)時(shí)，應(yīng)停止交換，進(jìn)行清洗，洗脫或再生3、 清洗用不含樣品的上柱溶液清洗非交換吸附的滯留雜質(zhì)4、 洗脫洗脫就是用親和力更強(qiáng)的同性離子取代樹脂上吸附的目的產(chǎn)物5、 樹脂的再生指使離子交換樹脂重新具有交換能力的過程樹脂使用失效之后，先用清水洗滌， 除去樹脂表面和孔隙內(nèi)部物理吸附的各種雜質(zhì)，后用酸堿處理除去與功能基團(tuán)結(jié)合的雜質(zhì)，最后用再生劑再生，用清水洗至所需 pH值色譜、什么是色譜分離技術(shù)？它有哪些特點(diǎn)？色譜分層，也稱作層析分離，是根據(jù)混合物中各組分物理化學(xué)性質(zhì)，包括吸附力，分子間作用力，分子大小，分子親和力，分配系數(shù)的差異，使其在互不混容的兩相之間的分配行為產(chǎn)生差異，引起移動(dòng)速度不同而進(jìn)行分離的方法色譜分離方法的特點(diǎn)是：1、 分離效率高，適合于極復(fù)雜混合物的分離2、 應(yīng)用范圍廣，從極性到非極性，離子型到非離子型，小分子到大分子，無機(jī)到有機(jī)及生物活性物質(zhì)以及熱穩(wěn)定到熱不穩(wěn)定化合物都可以用色譜分離方法3、 選擇性強(qiáng)，可以通過多種途徑適應(yīng)各種不同樣品的分離要求，可以選擇不同的色譜分離方法，可以選擇不同的固定相和流動(dòng)相，可以選擇不同的洗脫方法，可以選擇不同的分離操作方法，如溫度， pH，離子強(qiáng)度，流速等4、 高靈敏度的在線檢測(cè)，快速分離，自動(dòng)化程度高二、 色譜分離技術(shù)有哪些分類？1、 按流動(dòng)相和固定相根據(jù)流動(dòng)相狀態(tài)：氣相色譜、液相色譜和超臨界流體色譜固定相有固體，液體和以固體為載體的液膜2、 按固定相的形狀根據(jù)固定相或色譜裝置形狀的不同可分為紙色譜、薄層色譜和柱色譜柱色譜：具有制備量大，樣品易回收等優(yōu)點(diǎn)，是生物分離中主要的分離純化手段，除用于制備外還用于分析紙色譜：以吸附于紙上的水位固定相，以有機(jī)溶劑為流動(dòng)相的分配色譜，樣品的制備量少，多用于定性分析的目的薄層色譜：將固定相在玻璃平板或鋁箔上鋪成薄層，進(jìn)行分離的一種色譜技術(shù)，根據(jù)所涂固定相的不同，可以分為多種，薄層色譜主要用于分析目的3、 按操作壓力分液相色譜分為低壓（壓力一般小于0.5MPa），中壓（壓力為0.5-4MPa）和高壓（壓力為4.0-40MPa），高壓液相色譜中固定相顆粒微細(xì)，分離精度高，速度快，主要用于成分分析，大制備分離常用低壓或中壓液相色譜4、 按分離機(jī)理根據(jù)溶質(zhì)和固定相之間的相互作用機(jī)理， 液相色譜可以分為：凝膠色譜，離子交換色譜，分配色譜（正向色譜、反向色譜）、疏水作用色譜和親和色譜等5、 按照色譜流動(dòng)相的流動(dòng)方式軸向流色譜：流動(dòng)相從柱固定床的一端輸入，沿軸向流向另一端徑向流色譜：在柱心設(shè)一通透性細(xì)管，料液和流動(dòng)相從柱的周圍引入，從外表面沿徑向流向柱心，透過中心管流出，其優(yōu)點(diǎn)是在規(guī)模放大時(shí)，半徑不變，通過增加柱高來提高處理能力，而增加柱高不會(huì)增大壓降6、 按照柱色譜的洗脫方式分為洗脫展開，前沿分析，置換展開三種色譜分離方式三、 試概述凝膠色譜、離子交換色譜、疏水作用色譜、反向色譜、（親和色譜）的原理、固定相、流動(dòng)相及其應(yīng)用領(lǐng)域六、常用于蛋白質(zhì)分離的色譜方法有哪些？簡(jiǎn)述其原理及固定相流動(dòng)特點(diǎn)原理固定相流動(dòng)相應(yīng)用領(lǐng)域凝膠色譜凝膠是一種不帶電荷的具有三維空間的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)，凝膠的每個(gè)顆粒的細(xì)微結(jié)構(gòu)就如同一個(gè)篩子，當(dāng)混合物隨流動(dòng)相流經(jīng)凝膠柱時(shí)，較大的分子不能進(jìn)入所有的凝膠網(wǎng)孔而受到排阻，它們將與流動(dòng)相一起首先流出，較小的分子能進(jìn)入部分凝膠網(wǎng)孔，流出速率較慢，更小的分子能進(jìn)入全部凝以凝膠為固定相，分為親水性凝膠和疏水性凝膠兩類分為水相和有機(jī)相系統(tǒng)兩類，水相系統(tǒng)所用凝膠為親水性的，用來分離水溶性大分子化合1、分離純化采用凝膠色譜法能簡(jiǎn)便快速地分離那些樣品組分中分子量相差較大的簡(jiǎn)單化合物對(duì)于復(fù)雜的位置樣品，可采用凝膠色譜分離法進(jìn)行初步分級(jí)分離米用分級(jí)范圍小的凝膠，可以對(duì)分子大小相近的物質(zhì)進(jìn)行分級(jí)，該法常用于蛋白質(zhì)、肽、脂質(zhì)、糖類、核酸等生物大分子間的分離

膠網(wǎng)孔，而最后從凝膠柱中流出物，有機(jī)相系統(tǒng)所用凝膠是疏水性的，用來分離脂溶性高分子化合物離子交換色譜利用離子交換劑為固定相，是根據(jù)荷電溶質(zhì)與離子交換劑之間靜電相互作用力的差別進(jìn)行溶質(zhì)分離的色譜分離方法離子交換樹脂做為固定相，由固定載體，活性基團(tuán)，可交換離子組成具有一定離子強(qiáng)度的緩沖液離子交換色譜是蛋白質(zhì)、肽和核酸等生物產(chǎn)物的主要分離純化手段反相色譜溶質(zhì)在反相介質(zhì)上的分配系數(shù)取決于溶質(zhì)的疏水性，一般疏水性越大，分配系數(shù)越大，當(dāng)固正相一正時(shí)，可通過調(diào)節(jié)流動(dòng)相的組成調(diào)節(jié)溶質(zhì)的分配系數(shù)以非極性的反向介質(zhì)為固定相，最具代表性的是以硅膠為載體，通過硅烷化反應(yīng)在硅膠表面鍵合非極性分子層制備極性有機(jī)溶劑的水溶液主要用于相對(duì)分子質(zhì)量低于5000,特別是1000—下的非極性或弱極性小分子物質(zhì)的分析和純化，也可用于蛋白質(zhì)等生物大分子的分析和純化，疏水作用色譜親水性蛋白質(zhì)表面均含有一定量的疏水性基團(tuán)，這些疏水基團(tuán)可與親水性固定相表面偶聯(lián)的短鏈烷基、苯基等若疏水性基團(tuán)發(fā)生疏水性相互作用，被固定相（疏水性吸附劑）所吸附表面偶聯(lián)弱疏水性基團(tuán)（疏水性配基）的吸附劑具有一定離子強(qiáng)度的鹽溶液主要用于蛋白質(zhì)類生物大分子的分離純化親和色譜利用生物分子間特異性結(jié)合作用的原理，以偶聯(lián)親和配基的親和吸附介質(zhì)為固正相對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行分離純化的層析方法偶聯(lián)親和配基的親和口吸附介質(zhì)為固定相使配基與目標(biāo)產(chǎn)物在特定物理環(huán)境下表現(xiàn)較局的親和結(jié)合作用的緩沖液利用各種配基特異性的分離蛋白質(zhì)四、解釋分配系數(shù)、分離度的意義分配系數(shù)：在平衡狀態(tài)下，組分在固定相和流動(dòng)相中的濃度之比。 分配系數(shù)是物質(zhì)的特性，當(dāng)分離條件一定時(shí),其為定值分離度：定量表達(dá)相鄰兩峰之間分離程度的量度，分離度越大，色譜峰分離就越好五、色譜分離的儀器系統(tǒng)有哪幾部分組成？洗脫展開方法有哪些？色譜分離的儀器系統(tǒng)主要由：流動(dòng)相供給系統(tǒng)、進(jìn)樣器、色譜柱、檢測(cè)器及流分收集器等部分構(gòu)成洗脫展開方式有：恒定洗脫、線性梯度洗脫、逐次洗脫三種I親和層析―、親和層析的原理利用生物分子間特異性結(jié)合作用的原理進(jìn)行生物物質(zhì)的分離純化的技術(shù)稱為親和分離技術(shù)， 親和層析是利用偶聯(lián)親和配基的親和吸附介質(zhì)為固定相親和吸附目標(biāo)產(chǎn)物，使目標(biāo)產(chǎn)物得到分離純化的液相層析法二、如何制備親和吸附劑親和層析劑的制備過程一般包括三步：載體的選擇，載體的活化和配基的連接載體選擇的標(biāo)準(zhǔn)是：1、具有親水性多孔結(jié)構(gòu)，無特異性吸附，比表面積大2、 物理和化學(xué)穩(wěn)定性高，有較高的機(jī)械強(qiáng)度，使用壽命長(zhǎng)3、 含有可活化的反應(yīng)基團(tuán)，用于親和配基的固定化4、 粒徑均一的球型粒子常用的活化方法有：1、漠化氰活化法2、 環(huán)氧基活化法3、 硅膠活化法活化后再用直接或間接的方式連接配基即可三、親和分離中常用的親和關(guān)系有哪些？特異性親和體系高特異性抗原-單克隆抗體荷爾蒙-受體蛋白核酸-互補(bǔ)堿基鏈段、核酸結(jié)合蛋白酶-底物、產(chǎn)物、抑制劑群特異性免疫球蛋白-A蛋白、O蛋白酶-輔酶凝集素-糖、糖蛋白、細(xì)胞、細(xì)胞表面受體酶、蛋白質(zhì)-肝素酶、蛋白質(zhì)-活性色素酶、蛋白質(zhì)-過渡金屬離子酶、蛋白質(zhì)-氨基酸（組氨酸等）四、親和層析分離的洗脫方法有哪些？有何特點(diǎn)？普通洗脫法：可以通過改變?nèi)軇┗蚓彌_液的類型，改變緩沖液的 pH和例子強(qiáng)度，改變洗脫溫度，以及添加促溶劑等措施來削弱生物大分子與配體之間的親和力，進(jìn)行洗脫專一性洗脫法：指洗脫溶液中添加的配基與親和層析劑上的配基同時(shí)對(duì)生物活性物質(zhì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性的結(jié)合， 從而達(dá)到洗脫目的專一性洗脫可以獲得很高的分辨能力， 但是專一性洗脫劑的價(jià)格都比較高昂， 所以常與普通洗脫條件配合作用結(jié)晶一、 結(jié)晶與沉淀的異同點(diǎn)如何？相同點(diǎn)：結(jié)晶與沉淀生成的原理相同，都是新相生成的過程，是利用溶質(zhì)之間溶解度的差別進(jìn)行分離純化的分離操作不同點(diǎn)：結(jié)晶是物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的質(zhì)點(diǎn)（原子、分子或離子）作有規(guī)律排列的、定形固定粒子，而沉淀是無規(guī)則排列的、無定形粒子；結(jié)晶的形成需在嚴(yán)密控制的操作條件下進(jìn)行，因此結(jié)晶的純度高于沉淀二、 飽和溶液和過飽和溶液的概念，結(jié)晶過程的推動(dòng)力是什么？過飽和溶液形成的方法有哪些？飽和溶液：向恒溫溶劑中加入溶解性固體溶質(zhì)，溶質(zhì)在溶劑中發(fā)生溶解現(xiàn)象，溶劑中溶質(zhì)的濃度不斷上升，如果不斷添加固體溶質(zhì)，一定時(shí)間后，溶劑中溶質(zhì)的濃度不再升高，而此時(shí)尚有固體溶質(zhì)存在，即溶質(zhì)在固液之間達(dá)到平衡裝才，該溶液稱為溶質(zhì)的飽和溶液過飽和溶液：溶質(zhì)濃度超過飽和溶解度時(shí)，該溶液稱之為過飽和溶液要使溶質(zhì)從溶液中結(jié)晶出來，必須首先使溶液稱為過飽和狀態(tài)，產(chǎn)生一定的結(jié)晶推動(dòng)力

過飽和溶液的形成方法有：飽和溶液冷卻；溶劑蒸發(fā)；冷卻蒸發(fā)四、在結(jié)晶過程中（包括晶核的生成和結(jié)晶的生長(zhǎng)）如何控制條件以獲得質(zhì)量好的晶體？（主