南昌大学 生物工艺学题库

名次解释：1、下游过程：生物工程中的一个重要部分生物物质的分离，其目的是把生物反应液内的有用物质分离出来，获得所需的目的产品2、离心分离因数3、高压匀浆法：属于液体剪切破碎方法之一，是借助于高压匀化作用的液体剪切作用使细胞破碎。

高压匀化是通过碰撞、剪切、空化和高速作用的综合效应来起作用的。

4、喷雾干燥：喷雾干燥是用雾化器将原料液分散成细小雾滴，并用热空气与雾滴直接接触的方式进行干燥而获得粉粒状产品的一种干燥过程。

5、细胞破碎率：定义为被破碎细胞的数量占原始细胞数量的百分比数，即：S=[(N0-N)/N0]*1006、热沉淀：在较高温度下，热稳定性差的蛋白质很容易变性，变性后的蛋白质溶解度很小，容易沉淀，利用这一现象，可根据蛋白质间的热稳定性差别，进行蛋白质的选择性热沉淀，分离纯化热稳定性高的目标产物7、透析：穿过膜的选择性扩散过程。

可用于分离分子量大小不同的溶质，低于膜所截留阈值分子量的物质可扩散穿过膜，高于膜截留阈值分子量的物质则被保留在半透膜的另一侧。

8、反渗透：当渗透过程进行达到平衡时，若在溶液的液面再施加一个大于溶液渗透压的压力时，溶剂将与原来的渗透方向相反，开始从溶液向溶剂一侧移动，这就是反渗透9、分配系数:在一定温度、压力下，溶质分布在两个互不相容的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度之比成为分配系数。

可用下式表示：K=C1/C2。

K为分配系数；C1为分配平衡时在萃取相中的溶质浓度；C2为分配平衡时在萃余相中的溶质浓度。

10、双水相萃取：又称水溶液两相分配技术，双水相萃取的特点是能够保留产物的活性，整个操作可以连续化。

是近年来出现的极有前途的新型分离技术。

11、离子交换树脂：有机高分子离子交换剂，包括合成离子交换剂和天然有机大分子离子交换剂，通常是一种典型的凝胶，一般统称为离子交换树脂。

12、大孔树脂：孔道直径应比扩散离子大三倍以上，基本特点是在整个树脂内部，无论干、湿或收缩、溶胀都存在着比一般凝胶剂更多更大的孔道，布满树脂内部。

13、亲和层析：是将有亲和吸附作用的物质分子偶联在固体介质上作为固定相，用以分离纯化目标产物的液相层析法。

14、离子交换层析：是指带电荷物质因电荷力作用而在固定相与流动相之间分配得以相互分离的技术二、问答1、生物分离的三个基本特征答：1.通常处理的发酵液或酶反应液中产品的浓度一般很低2.生物产品很多是生化活性物质，易受环境因素如温度、PH、金属离子和微生物等的影响，甚至失活，因而也增加了分离的难度3.对最终产品的质量往往要求极高2、生物物质分离的四个基本步骤答：1.细胞及不溶性物质的去除因为发酵终止时，发酵液中总是混杂有固体物，所以细胞及不溶性物质的分离是提取发酵产品的重要步骤2.产品的提取和浓缩主要任务是提高产品浓度和纯度。

去除与产品性质有较大差异的物质。

蒸发、沉淀、萃取和吸附为典型操作。

3.产品的提纯主要方法有层析法、超滤法、电泳法与沉淀法。

主要是去除与产品有类似化学性质和物理性质的杂质，提高产品的纯度。

4.产品的最后加工结晶和干燥是常用方法3、分离纯化技术的规模层次有哪些答：1.实验室规模主要涉及基础或应用研究探索性的分离纯化工作，所提取的成份一般用于评价其潜在应用前景的实验室研究等。

2.生物产品小试/中试规模生物产品工艺开发中小量实验和中间试验生产规模的分离纯化工作，以摸索和优化工艺条件为目的，试生产的产品用于产品的评审和开拓市场。

3.生物产品常规生产规模产品常规生产设计的分离纯化工作，所生产的产品用于规模市场销售4、分离纯化工艺设计的原则是答： 1.技术路线、工艺流程尽量简单化2.尽可能采用低成本的材料和设备3.将完整工艺流程规划为不同的工序4.注意时效性，应优选可缩短各工序纯化时间的加工条件5．采用成熟技术和可靠设备6.以适宜的方法检测纯化过程、产物产量和活性，对纯化过程进行监控等5、凝聚和絮凝的概念答：凝聚：凝聚作用是指在某些电解质作用下，使扩散双电层的排斥点位降低，破坏胶体系统的分散状态，而使胶体粒子凝集的过程絮凝：絮凝作用是指在某些高分子絮凝剂存在下，悬浮粒子之间产生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。

6、细胞的物理破碎方法有答：1.渗透冲击：需把两倍于细胞容积的纯水，泵送入细胞中。

此时由于渗透作用，引起外界的水向细胞内渗透，从而使细胞变得膨胀，至一定程度细胞破裂，内含物释放到周围溶液。

2.冻结-融化法：将细胞在低温下急剧冷冻，然后在室温中缓慢融化，如此反复，使细胞壁破裂3.干燥法：采用空气干燥、真空干燥、喷雾干燥和冷冻干燥等方式，使细胞膜渗透性改变，当用丙酮、丁醇等溶剂处理时，胞内物质就容易被抽提出来。

7、沉淀法分离纯化的基本原理答：基本原理是基于在不同条件下，性质各异的蛋白质具有溶解度的差异或热稳定性的差异，而发生某些蛋白质的沉淀，从而起到分离、纯化的作用。

8、蛋白质等电点沉淀原理答：蛋白质有一很重要的特性，这就是所谓的“等电点”，常用pI表示，该数值也与溶液PH有关。

利用蛋白质在PH等于其等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀分级的方法9、蛋白质有机溶剂沉淀的影响因素答：1.温度需控制在低温下进行 2.溶液PH3.离子强度较低的离子强度往往有利于沉淀4.金属离子的助沉作用10、膜分离过滤的基本方式答：微滤、超滤、反渗透、气体分离、透析、电渗透、渗透蒸发11、工业生产中萃取操作的过程答：1.混合：料液和萃取剂充分混合后形成具有很大比表面积的乳浊液，产物自料液转入萃取剂中。

2.分离：将乳浊液分离成萃取相和萃余相3.溶剂回收：从萃取相有时也需从萃余相中分离出有机溶剂，并加以回收12、离子交换的基本步骤13、离子交换树脂的类型答：按树脂骨架分：聚苯乙烯型树脂、聚丙烯酸型树脂、酚-醛型树脂等按骨架的物理结构：凝胶型树脂、大网格树脂、均孔树脂按活性基团分：含酸性基团的阳离子交换树脂、含碱性基团的阴离子交换树脂按活性基团电离强度：强酸、中强酸、弱酸阳离子交换树脂、强碱、弱碱阴离子交换树脂。

合成离子交换树脂按官能团的性质分为强酸、弱酸、强碱、弱碱、螯合、两性及氧化还原七大类。

14、重组蛋白的体外折叠答：是指采用适当的条件使伸展的变性重组蛋白质重新折叠成可溶性的具有生物活性的蛋白质。

折叠过程包括：分子内部疏水区域的凝集、形成部分的二级结构作为后续的骨架、形成共价键以稳定蛋白质构像。

方法有：稀释与透析方法、色谱方法15、溶剂结晶方法的类型答：方法大致分为三类：1.蒸发结晶法 2.冷却结晶法 3.加入第三种物质改变溶质溶解度结晶法三、综合题1、论述生物产物分离纯化工艺设计的原则和影响因素答：原则见简答题4影响因素：1.抑制细胞或分泌产物中分解酶的活性，防止其消化讲解待提纯产物以保持其生物活性2.去除细胞或分泌物中非目标产物的成份，同时尽量保持较高的目标产物成份的回收率3.优先选择与组合各种分离纯化技术检测手段进行质量控制4.对分离纯化过程选用适宜的技术检测手段进行质量控制5.对分离纯化工艺以及所用的分离纯化介质、设备进行验证。

2、试比较细胞破碎技术中机械法和非机械法的优缺点答：机械法：机械法破碎细胞效率高，是工业生产的主要方法。

缺点有：1.能耗很高，能量利用率很低，并且产生高温和高的剪切力，易使不稳定产品变性失活。

2.非专一地释放产物，导致液相中成份复杂，给后续的分离纯化带来困难。

3.产生的细胞碎片微粒尺寸分布范围宽，大量细颗粒增加了固液分离难度。

非机械法：优点：1.对产物释出具有一定的选择性，化学试剂处理能使一些分子量小的溶质透过，而分子量大的物质则被阻滞在胞内。

控制条件可以有选择地释放出位于细胞内不同部位的产物。

2.细胞外形保持完整，碎片少，有利于后续分离。

3.核酸释出量少，浆液黏度小，便于进一步分离提纯。

缺点：化学法有1.时间长，效率低。

2.化学试剂的有毒。

3.通用性差3、陈述膜过滤在生物技术及其相关产业中的应用答：1.细胞收集和发酵液澄清 2.酶、蛋白质等大分子物质的浓缩和精制3.小分子量发酵产品的分离与浓缩 4.超滤在血液制品中的应用5.低聚糖的分离与精制6.膜基溶剂萃取7.无机膜的应用4、讨论影响蛋白质盐析分离的主要因素答：1.溶质种类的影响：不同溶质的和均不相同。

因而它们盐析行为也不相同。

2.蛋白质溶质等浓度的影响：盐析过程中蛋白质等溶质的溶解度会显著下降。

3.PH对盐析的影响：蛋白质表面所带的净电荷越多，它的溶解度就越大，当外界环境使其表面静电荷为0时，溶解度将达到一个相对的最低值。

所以调节溶液的PH或加入与蛋白质分子表面极性基团结合的离子可以改变它的溶解度。

4.盐析温度的影响：一般来说在低盐浓度下蛋白质等生物大分子的溶解度与其他无机物、有机物相似，即温度升高，溶解度升高。

5、陈述超滤及微滤膜分离过程的操作方式答：1.单程与循环过滤模式膜分离系统按其基本操作方式可分为单程系统和循环系统。

在单程系统中原料液仅通过单一或多种膜组件一次；循环系统中，原料液通过泵加压部分或全部循环，多次进行膜分离。

2.间歇与连续操作连续操作的优点是产品在系统中停留时间短。

主要用于大规模生产。

缺点是在较高浓度下操作，通量较低。

间歇操作平均通量较高，所需膜面积较小，装置简单，成本也较低，主要缺点是需要较大的储槽3.浓缩与透析过滤模式如果超滤过程中不断加入水或缓冲液，则浓缩模式即成为透析过滤模式6、介绍层析分离的概念、原理和特点答：色层分离法是蛋白质纯化中普遍使用的方法，在分析检测中则常称为色谱分析。

是一种物理的分离方法，利用多组分混合物中各组分物理化学性质的差别，使各组分以不同程度分布在两相中。

其中一个相为固定的，称为固定相。

另一个相则流过此固定相称为流动相。

当多组分混合物随流动相流动时，由于各组分物理化学性质的差别，而以不同的速率移动，从而达到分离的目的。

特点：1、分离效率高 2.应用范围广 3.选择性强4.高灵敏度的在线检测 5。

快速分离 6.过程自动化操作7、讨论影响溶剂萃取的主要因素答：影响溶剂萃取的主要因素有水相的PH、温度、盐析作用，同时也有溶剂的影响1.PH PH直接影响表观分配系数。

除影响K外，还可能对选择性有影响。

另外，PH还应尽量选择在使产物稳定的范围内2.温度温度会影响生化物质的稳定性，所以一般在室温或低温下进行。

同时，它影响分配系数K，因为温度会通过影响溶质的化学位而影响溶质在两相中的分配。

3.盐析无机盐类可降低产物在水中的溶解度而使其更易于转入有机溶剂相中，另一方面还能减小有机溶剂在水相中的溶解度。

盐析用量要适宜，用量过多也有可能促使杂质一起转入溶剂相，同时还要考虑其经济性，必要时要回收4.带溶剂为提高分配系数，常加入带溶剂。

能和产物形成复合物，使产物更易溶于有机溶剂相中，在一定条件下很容易分解。