生物工程下游技术复习资料

第1-4章

1.生物工程的基本过程。

2.生物反应器:各种细胞及其代谢产物的生产过程都要通过细胞的培养，而细胞的培养所用的装置就是生物反应器。

3.动物细胞培养方式。

贴壁培养、悬浮培养、固定化培养

第五章

⒈目标产物分离纯化路线包括哪两个基本阶段？

产物的初级分离、产物的纯化精制

⒉细胞破碎按照是否存在外加作用力可分为哪两类？每类中有哪些常见类型？机械法和非机械法。机械法：高压匀浆法、高速珠磨法非机械法：化学渗透法、酶溶法

⒊高压匀浆法破碎细胞的作用机理是什么？要提高破碎率可采取什么办法？该法温控与能耗如何？存在的主要问题是什么？

机理：从高压室压出的细胞悬浮液经过阀座的中心孔道从阀座和阀杆之间的小环隙中喷出，速度可达几百米每秒。这种高速喷出的浆液又射到静止的碰撞环上，被迫改变方向从出口管流出，细胞经过一系列的高速流的剪切、碰撞、以及从高压到常压的变化。使细胞产生较大的形变，导致细胞壁的破坏。

方法：增加压力或增加破碎次数

能耗：能耗主要包括提供动力消耗的能量以及低温操作消耗的能量。

存在问题：较易造成堵塞的团状或丝状真菌以及较小的革兰氏阳性菌不适合用此法

⒋高速珠磨法破碎细胞的作用机理是什么？该法温控与能耗如何？

微生物细胞悬浮液与极细的研磨剂在搅拌桨作用下充分混合，珠子之间以及珠子和细胞之间的相互剪切碰撞，使细胞壁破裂，释出内含物。

能耗：采用夹套冷却的方式实现温度控制的，一般情况下能够将温度控制在要求范围内。能耗与细胞破碎率成正比。

⒌比较高压匀浆法和高速珠磨法的特点。

高压匀浆法：操作参数少，易于确定。

高速珠磨法：操作参数多，一般凭经验估计。

⒍超声破碎机理及存在的问题分别是什么？

机理：声频高于15—20KHz的超声波在高强度声能输入可以进行细胞破碎，其破碎机理尚未弄清楚，可能与空化现象引起的冲击波和剪切力有关，空化现象是强声波作用下，让气泡形成，胀大和破碎的现象。

存在问题：超声波产生的化学自由基能使某些敏感活性物质变性失活，噪声令人难以忍受，而且大容量装置声能传递，散热均有困难。

⒎何谓化学渗透法？其作用机理是什么？该法常用的化学试剂有哪几类？该法与机械法比较有何优缺点？

某些有机溶剂抗生素、表面活性剂、金属螯合剂、变性剂等化学药品都可以改变细胞壁或膜的通透性，从而使内含物有选择性的渗透出来。

类型：EDTA作为螯合剂、甲苯（有机溶剂）、Trition X-100（非离子型清洁剂）优点：1、对产物释出具有一定的选择性2、细胞外形保持完整，碎片少，利于后分离3、核酸释出量少，浆液粘度低，便于进一步提取

缺点：1、时间长，效率低2、化学试剂具有毒性3、通用性差

⒏何谓酶溶法？其作用机理是什么？该法有何优缺点？

用生物酶将细胞壁和细胞膜消化溶解的方法。

机理：具有高度的专一性，蛋白酶只能水解蛋白质，葡萄糖酶只能对葡萄糖有作用，因此溶酶系统处理细胞必须根据细胞的结构和化学组成选择适当的酶，并确定相应的使用次序。

优点：选择性释放产物，核酸泻出少，细胞外形完整

缺点:价格高，通用性差

⒐细胞破碎技术研究的发展方向是什么？

1、多种破碎方法相结合

2、与上游过程相结合

3、与下游过程相结合

⒑什么是包含体？

人工进行细胞破碎来释放产物，而且相当多的蛋白质产物在胞内凝集成没有活性的固体颗粒

11.蛋白质复性方法有哪些？

稀释复性和透析复性色谱复性凝胶过滤复性金属螯合色谱复性亲和色谱复性

12.离心分离的原理是什么？离心沉降速度受哪些因素影响？按分离因素大小离心分哪几类？

原理：固体和液体之间的密度差

影响因素：密度差、固体颗粒尺寸、液体黏度、离心力

分类：低速离心、高速离心、超速离心

13. 何谓切向流过滤？

一种维持恒压下高过滤速度的技术

14. 何谓双水相萃取？

利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法

第六章

1.膜分离技术有何优点？

设备简单、操作方便、无相变、无化学变化、处理效率高、节省能量

2.膜分离技术有哪些常见类型？分离原理分别是什么？

微滤：利用筛分原理分离，截留直径为0.05—10um大小粒子的膜分离技术超滤：筛分原理，但在有些情况下受到粒子荷电性及其与核膜相互作用的影响

反渗透：在高于溶液渗透压的压力作用下，只有溶液中的水透过膜，而所有溶液中大分子、小分子有机物级无机盐全部被截留住

电渗析：阴阳离子交换膜被交替排列在正负极之间形成许多独立的小单元渗透蒸发：利用膜与被分离有机液体混合物中各组分的亲和力不同而有选择的优先吸附溶液某一组分及各组分在膜中扩散速度不同来达到分离目的

3.膜按荷电性和亲疏水性分别分为哪些类型？

荷电性：中性膜、荷电膜

亲疏水性：亲水膜、疏水膜

4.什么是浓差极化？

在分离过程中，料液中的溶剂在压力的驱动下透过膜，溶质被截留，于是在膜表面与临近膜面区域浓度越来越高

5.什么是膜污染？控制膜污染要注意哪些方面？

处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象

6.膜清洗方法有哪些？

物理方法：高速流水冲洗、海绵球机械擦洗、反洗

化学方法：化学清洗剂（稀碱、烯酸、酶、表面活性剂、络合剂、氧化剂）

第七章

1.依据分离时一次进样量的多少色谱分为哪些类型？

分析色谱、中等规模制备色谱、工业生产规模色谱

2.计量置换保留理论的核心是什么？该理论不适用于哪种色谱？

核心：当一个溶质被吸附剂吸附时，在溶质分子和吸附剂接触表面处必然会释放出一定数目的溶剂分子

不适用反相高效液相色谱

3.何谓有效柱长？何谓最短柱长？

有效柱长：溶质从开始迁移至其迁移速度等于流动相速度时，溶质在色谱柱上迁移的距离成为有效迁移距离，也成为有效柱长。

最短柱长：混合溶质中使一对最难分离的溶质1和溶质2的分离度Rs=1时所需的最短长度。

4.色谱装置均包括哪几部分？

流动相供给、进样、色谱柱、检测器

5.色谱过程中洗脱方法有哪两种？常用的梯度是什么？梯度洗脱方式有哪两

种？

方法：等梯度洗脱法、梯度洗脱法

常用浓度梯度浓度梯度和PH梯度洗脱

6.如何进行色谱纯化工艺的最优化？

7.比较各种色谱复性方法。

8.影响色谱复性的因素有哪些？

流动相的组成、温度、PH

第八章

1.色谱法的基本特点有哪些？

分离效率高、应用范围广、操作参数多、高灵敏在线检测、快速分离、连续自动化操作

2.什么是线性色谱、非线性色谱？二者色谱行为有哪些根本不同？

线性色谱：在色谱学中，如果流动相中样品的浓度与固定相中样品的浓度之间呈线性关系，那么在这种情况下的色谱分配过程就称为线性色谱。

非线性色谱：在色谱学中，如果流动相中样品的浓度与固定相中样品的浓度之间不存在线性关系，而是出现其他的函数关系，那么相应的色谱分离过程就称为非线性色谱。

不同：1、样品保留值不同2、峰形的不对称性3、色谱峰的峰高与浓度不是线性