生物分离工程复习重点

第二章发酵液的预处理和固液分离的方法

一、名词

1、凝聚：凝聚作用就是向胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质中异电离子作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集（1mm左右）的现象。

2、絮凝：是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联接时，形成粗大的絮凝团（10mm）的过程。絮凝是一种以物理的集合为主的过程。

3、混凝：对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂通常会与无机电解质凝聚剂搭配使用。在发酵液中首先加入无机电解质凝聚剂，使得悬浮粒子间的相互排斥能降低，脱稳而凝聚成微粒，然后再加入絮凝剂，通过分子间引力和氢键作用产生吸附架桥形成絮凝团的过程。这种包括凝聚和絮凝机理的过程称为混凝。

4、亲和絮凝：利用絮凝剂和细胞膜表面某种组分间具有的专一性亲和连接作用而产生吸附架桥。如硼酸盐（四硼酸纳）可与多羟基的糖类化合物（甘露糖醇、山梨糖醇）发生专一性亲和连接作用而产生吸附架桥。

5、凝聚价：电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩尔／升）

6、过滤：过滤是借助过滤介质，将悬浮在发酵液中的固体颗粒与液体进行分离的过程。

7、质量比阻：衡量过滤特性的主要指标是滤饼的质量比阻（r B），表示单位滤饼厚度的阻力系数，与滤饼结构特性有关。

8、离心技术：离心技术是借助离心机旋转所产生的离心力，对具有不同沉降系数或浮力密度的物质进行分离、浓缩和提纯的一项技术；其目的是达到固-液或液-液的分离。

9、分离因子（Z）：离心力/重力加速度(g)的比值，也称为相对离心力(RCF)。衡量离心程度的一个参数,用于离心机的分类。

10、沉降系数：指单位离心力作用下颗粒沉降的速度。一般用斯维德贝格单位(Svedbergs) S 表示，1S =10−13s。

11、壁效应：由于溶剂在层析容器周壁附近流动不均匀造成分离区带在边缘部分扩散和弯曲的现象。在电泳、层析等分离中都会出现。

二、思考题：

1、凝聚与絮凝的区别？影响絮凝的因素有哪些？如何将两者结合使用？

区别：

（1）凝聚作用就是向胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质中异电离子作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集（1mm左右）的现象。

（2）絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联接时，形成粗大的絮凝团（10mm）的过程。絮凝是一种以物理的集合为主的过程。

影响絮凝的因素：

⑴与发酵液的性状有关，如细胞浓度、表面电荷的种类和大小等。

⑵对于一定的发酵液，还与絮凝剂的加量、分子量和类型，溶液pH值等因素有关。

(3) 搅拌速度（变速）和时间在絮凝过程中也十分重要。

结合使用：对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂通常会与无机电解质凝聚剂搭配使用。即混凝。

2、发酵液预处理的原因及采用的手段是什么？

原因：

①改变发酵液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率；

②分离菌体和其他悬浮颗粒，除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，以利于提取和精制后继各工序的顺利进行。手段：

（1）降低液体粘度：加水稀释法和加热法

（2）调整pH：等电点沉淀法

（3）凝聚与絮凝

（4）助滤剂：助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。如：硅藻土、纤维素、石棉粉、珍珠岩、白土、炭粒、淀粉等。

（5）反应剂：不影响目的产物，可消除发酵液中某些杂质对过滤的影响，提高过滤速率。

3、过滤技术的分类。

（1）根据过滤时滤液的流动方向的不同，可分为常规过滤和错流过滤

（2）根据过滤机理，过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤。

4、离心技术的原理

颗粒在离心场中的沉降情况取决于离心力；颗粒大小、形状和密度；沉降介质的密度。

离心技术是借助离心机旋转所产生的离心力，对具有不同沉降系数或浮力密度的物质进行离、浓缩和提纯的一项技术；其目的是达到固-液或液-液的分离。

5、离心技术分类

（1）一般制备性离心技术

一般制备离心是指在分离、浓缩、提纯样品中，不必制备密度梯度的一次完成的离心操作实验室用低、高速离心机可应用于此项技术。

（2）制备性超速离心技术

制备性超速离心主要利用离心机转子高速旋转时所产生的强大离心力，加快颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数或浮力密度差的物质分开。

A、差速离心：采用逐渐增加离心速度或低速和高速交替进行离心，使沉降速度不同的颗粒在不同的分离速度及不

同的离心时间下分批分离的方法，称为差速离心法。常用于从组织匀浆中分离细胞和病毒.

B、差速-区带离心法：不同颗粒之间存在沉降系数差时，在一定离心力作用下，颗粒各自以一定速度沉降，在密度

梯度不同区域上形成区带的方法。可用来分离核酸、蛋白质、核糖体亚基及其它成分。

C、等密度离心法：当不同颗粒存在浮力密度差时，在离心力场下，在密度梯度介质中，颗粒或向下沉降，或向上

浮起，一直移动到与它们各自的密度恰好相等的位置上形成区带，从而使不同浮力密度的物质得到分离。常用来分离提取核酸、亚细胞器和质粒。

6、按分离因子分类，离心机有哪些种类？各自的适用范围是什么？

7、超速离心方法有哪些？如何选择适当的离心方法？

第三章细胞破碎

一、名词：

1、微纤丝：主要成分为纤维素，为D-葡聚糖长链。许多长链借氢键相互结合，平行排列形成微纤丝。植物细胞壁的强度主要来自于微纤丝。

2、肽聚糖：存在于革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁中的一种复合糖类。主链是β-1,4-糖苷键连接的N-乙酰氨基葡糖和N-乙酰胞壁酸交替的杂多糖。在N-乙酰胞壁酸上接有肽链，不同糖链上的肽链交联后形成稳定的水不溶产物。

∗100% (N0:原始细胞数量；N:经t时间操作后保留下来的

3、破碎率（S）：S=(N0−N)

N0

未损害完整细胞数量)

4、自溶：通过调节温度、pH或添加有机试剂诱使细胞产生溶解自身的酶的方法。

二、问题

1.革兰氏阴性菌与阳性菌在细胞壁组成上有何区别？

革兰氏阳性菌细胞壁由肽聚糖和磷壁酸组成，肽聚糖含量高，占细胞壁干重的50%~80%；磷壁酸是革兰氏阳性菌细胞壁的特有成分，含量较高，不高于占细胞壁干重的50%，依据结合部位的不同，分壁磷壁酸与膜磷壁酸两种；一般无类脂质和蛋白质。革兰氏阴性菌细胞壁肽聚糖含量很低（5~20%），不含磷壁酸，类脂质（约20%）和蛋白质含量较高。

2.有哪些方法可以用于测定破碎率？

（1）直接测定：检测破碎前后完整细胞数量之差。

（2）测定释放的蛋白质量或酶的活力：通常将破碎后的细胞悬浮液离心，测定上清液中蛋白质的含量或酶的活力与100%破碎所获得的标准数值比较。

（3）测定导电率：导电率的变化是由于细胞内含物释放到水相中引起的，导电率随破碎率的增加而呈线性增加。

3.破碎方法都有哪些？如何分类？

（1）非机械破碎：

（2）机械破碎：